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我国土壤酸化现状
上世纪80年代,欧洲森林大片死亡,引起人们对森林土壤酸化的关注。80年代末90年代初,澳大利亚豆科作物造成的草原土壤酸化,使对亚表层土壤酸化的研究形成一个。最近我国大面积农田土壤酸化,又使农田土壤酸化的研究成为热点。
森林土壤酸化主要是因为硫的排放,二氧化硫形成酸雨造成的。现在欧洲发达国家的硫排放已经大幅度减少,我国最近几年出现了硫排放增长减缓的趋势,但依然严重。我国森林土壤也在酸化,但主要原因是氮沉降,而不是硫沉降。至于草原土壤酸化的原因,在英国主要是因为酸性肥料,在澳大利亚重点是豆科作物,在中国是氮沉降造成的。
农田土壤酸化是集约化农业生产不可避免的结果。但不合理施肥造成农田土壤大面积酸化是中国高产高投入农业带来的典型问题。
什么是土壤酸化?在植物生理学上就是根系吸收的阳离子多于阴离子。因为植物本身吸收的离子不一样,造成不同植物根系周围pH值的变化。氮肥在土壤里面都会转化,在此过程中可能会产生质子,各种氮肥转化成硝酸盐,硝酸盐损失的时候,带走钙、镁这些碱性离子,造成土壤酸化。另外,水冲洗、秸秆和籽粒的收获和移走都会带走大量的钙、镁盐基离子,造成土壤酸化。从酸化原理看,集约化的农业生产肯定会带来土壤酸化。因为你把盐基离子拿走了,你归还不了那么多的盐基离子,土壤必然酸化。土壤中所有元素的循环,氮、硫、磷、锰等等,在循环过程中都会影响质子的产生。这是土壤酸化的基本原理。我国农田普遍酸化原理与国际上是一样的,但不一样的是,过量使用氮肥造成了大面积农田土壤酸化,这是其他国家没有的。
中国农田土壤普遍酸化问题非常严重。从上个世纪80年代到新世纪,全国农田土壤的pH值平均下降了0.5个单位,其中,在小麦、玉米、水稻这些粮田里面,70%的酸化是因为过量施氮造成的;在果蔬田里面过量氮对酸化贡献高达90%。从胶东半岛来看,上世纪80年代以中性为主的土壤,现在基本上变成酸性或中强酸性的土壤,就是说普遍酸化。我们分析的结果,胶东半岛的酸化原因63.4%是氮肥过量,30%是收获产量带走盐基离子。
土壤酸化的危害
土壤酸化到底能带来什么危害呢?
土壤酸化影响作物根系生长,产生一些有毒害的元素。酸化也改变了整个土壤化学和生物学的性质,活化了重金属元素。酸化还加重了土传病虫的发生,等等。我举几个例子。
我的博士生在胶东半岛做小麦、玉米、豆科作物试验,相邻的两块地,pH值分别是6.1和4.2,小麦生长从开始出苗、分蘖、拔节,到收获整个过程,差别太大了,酸化田的产量非常低。玉米更惨,在酸化土壤上长得特别差。
在广西金穗香蕉公司发现的裂果香蕉,上亿元的香蕉因此烂掉了。经我们测试,种植香蕉的土壤很酸,特别是种植时候要挖深沟,深沟里的生土pH值只有3点多到4点多,钙镁吸收量非常低,果皮韧性差,在水分比较多的时候,果肉膨胀得快,果皮膨胀慢,就会裂果。后经我们的优化肥料配方和改良土壤,给金穗公司节省1800多万元成本,彻底解决了裂果问题。公司也建立了一个有机肥堆肥厂,生产有机肥,再施加石灰,来改造酸性土壤。
在胶东半岛,苹果出现一种非常严重的粗皮病,也是土壤酸化造成的。酸化大量活化了土壤锰,被树体大力吸收,造成树皮毒害。
土壤酸化还造成镉米。因为土壤PH值每下降一个单位,镉的活性会增加100倍,所以我们的镉米在很多情况下不是因为土壤彻底污染了,而是因为酸化使土壤镉的活性大幅度增加了。
以往在北方石灰性土壤上,线虫一直不是问题。现在,由于大棚蔬菜大量使用化肥,造成土壤酸化,线虫成为北方蔬菜种植最大的危害。酸化刺激了线虫的危害,最典型的表现是植物根部长了一堆一串的根瘤子,像癌瘤一样。
关键词 农田;土壤pH值;变化分析;云南大理;洱海湖滨区
中图分类号 S158.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)02-0239-02
土壤pH值主要受成土母质的影响,洱海湖滨区位于苍山脚下,成土母质主要为片麻岩冲积物,根据20世纪80年代开展的第二次土壤普查结果,当地土壤的pH值为4.9~8.0,土壤表现为酸性、弱碱性[1-2]。在农业生产中长期大量施用化肥,对土壤pH值影响较大,当地部分土壤,尤其是蔬菜地的pH值有逐渐变小的趋势,表现出酸化的现象。土壤酸碱性质的改变对土壤生物种群的影响非常大,土壤pH值变小,不利于细菌的繁殖,影响了营养元素的良性循环,从而导致十字花科蔬菜根肿病、大蒜叶枯死苗、茄科蔬菜青枯病、大荚豌豆缩叶病等普遍发生,危害严重,有的田块已无法继续种植蔬菜等作物[3]。因此,对大理洱海湖滨区农田土壤酸化情况做出及时的评价显得非常必要。
1 材料与方法
1.1 采样点布置方法
按大田和蔬菜地两大类进行采样,其中大田分为水田、旱地2类。先按第二次土壤普查成果土壤图、土地利用现状图和基本农田保护区地块图叠加,形成基本单元,然后根据总体样点数量、基本单元的个数及面积大小、土壤类型、种植制度、作物种类、产量水平等因素,确定采样点数量和位置,采样点位置尽量与第二次土壤普查的采样点一致,具体样点数为289个,其中水田209个,旱地27个,菜地53个。
1.2 采样、分析和数据处理方法
采样在作物收获后进行,用GPS定位,采样深度为大田0~l5 cm,菜地0~25 cm,S形均匀随机15~20个点采集混合样,四分法取1 kg形成分析土壤样品。测试分析方法土液比1∶2.5,电位法测定[4-5]。
2 结果与分析
2.1 土壤pH值变化情况
大理洱海湖滨区农田土壤pH值范围在3.02~8.34,平均值为5.95,变幅5.32,与第二次土壤普查时的平均值6.55相比,降低0.6(表1)。
2.1.1 耕作方式对土壤pH值影响较大。调查结果表明,菜地土壤pH值较低,其平均值为4.84;旱地pH值平均为5.41;水田pH值平均为6.3。与第二次土壤普查相比,不论何种耕作方式pH值均下降,菜地降1.16,降幅19.33%;旱地降0.92,降幅14.53%;水田降0.44,降幅6.53%(图1)。
2.1.2 不同范围pH值变化差异也较大。pH值的分布范围以4.5~7.0为主,约占79.83%;小于5.5的占32.87%。与第二土壤普查相比,pH值小于5.5的比例明显增加,增20.19%,且7.0~8.0的剧降,降19.20%(表2)。
2.2 耕地土壤酸化的主要危害
2.2.1 主要农作物pH值适应范围。大多数植物和微生物一般适宜微酸性,中性或微碱性环境,最适宜的pH值在6.1~7.5。不同作物所要求的pH值不同,有的要求pH值较广,有的要求pH值较窄。如茶叶适宜pH值为4.5~5.5的酸性土壤,枸杞适宜pH值为8.0~8.5的碱性土壤。洱海湖滨区的主要作物有水稻、玉米、小麦、大麦、蚕豆、马铃薯、油菜、白菜、辣椒、黄豆、萝卜、番茄、大蒜、烤烟、茶叶、梨等,其pH值适应范围见表3。
2.2.2 耕地土壤酸化的主要危害。十字花科蔬菜、大蒜苗、茄科蔬菜、大荚豌豆等在酸化土壤中生长状况不良,病害容易发生。在一些酸化严重的田块中,已无法继续种植蔬菜等作物,给菜农造成了巨大的损失。土壤酸化的危害主要有以下几个方面:一是土壤酸化影响土壤养分的有效性。钙、镁、钾在酸性土壤中易代换,也易淋失,而钼在强酸性土壤中易游离,铝生成的沉淀,降低有效性。二是土壤pH值变大不利于其形成良好的结构。土壤结构不良,水、肥、气、热无法协调,严重影响作物正常生长。三是土壤酸性变强不利于微生物的生存。微生物在中性条件下生长状况良好,而土壤pH值降低后,其活动受到抑制,活性降低,降低养分转化和供应率。四是土壤pH值减小,不利于作物生长。一般作物在中性或近似于中性的土壤生长最适宜,当然也有的植物在强酸性土壤和酸性土壤生长,如茶叶,但这不是普遍的,是因作物而异。五是土壤过酸对作物有毒害作用。土壤过酸容易产生游离态的Al3+和有机酸,直接危害作物。
2.3 耕地土壤变酸的原因分析
2.3.1 土壤水分运动变化。第二次土壤普查时,大理湖滨区蔬菜地仅有280 hm2,到2011年底常年蔬菜地和季节性蔬菜地面积发展到4 868.67 hm2,蔬菜面积剧增。而增加的蔬菜地多为以前的水田改造而来。将水田改造为旱田后,最明显的改变表现在土壤水分运动的变化中。由于土壤蒸发、作物蒸腾和山体压力,土壤下层的水分向上运动,将下层土壤中所含的铁、铝等离子随着水分运动带到耕作层,这些离子长时间在土壤表面富集,导致土壤酸化。据53个蔬菜地土样调查,当地土壤有效铁的含量非常高,是丰富指标的10倍。
关键词大棚蔬菜;连作障碍;发生原因;防治措施
土传病害、土壤虫害、土壤养分失衡等连作障碍一直是设施农业难以解决的问题。目前高残留、剧毒农药已被禁用,高温焖晒等措施又只能有限度地解决病虫害问题,且对养分失衡不起作用,瓜菜主产区连作障碍已经给当地生产带来了极大危害。
1连作障碍的发生原因
1.1土壤化学性质变差
大棚连作蔬菜土壤,在施用大量的化肥,尤其是化学氮肥的情况下,因土壤得不到雨水淋洗,且浅耕、土表施肥、排灌系统不配套等栽培措施不当,导致土壤产生盐分积累。而且由于同一种蔬菜的根系分布范围及深浅一致,吸收的养分相同,极易导致某种养分消耗量增加,造成该养分缺乏。大棚土壤缺钾、钙、镁、硼的情况均有出现。
1.2病虫危害加重
由于大棚菜地难以实行有效轮作,导致病虫大量积聚,容易加剧病虫害发生。同时,土壤和蔬菜的关系相对稳定,极易产生相同病虫的危害。尤其是土传病害更为严重。
1.3土壤酸化加重
由于未按各作物需肥规律科学施肥,有机肥施用减少,化学氮肥用量增加,尤其是在大棚栽培的特定条件下,导致土壤酸化严重,影响作物正常生长和导致作物品质下降。同时,施用酸性及生理酸性肥料都会降低土壤的pH值,如过磷酸钙,本身就含有5%的游离酸,施到土壤中,会使土壤pH值降低。生理酸性肥料如氯化铵、氯化钾、硫酸钾等,施到土壤后因蔬菜选择性吸收铵(NH4+)和钾(K+),从而把蔬菜根胶体上氢(H+)代换出来,使土壤酸度增加,长期大量偏施这些肥料,常导致土壤酸化。
2连作障碍的综合防治
2.1提倡合理轮作,减轻作物病虫危害及土壤酸化
2.1.1 水旱轮作。水旱轮作既可防治土壤病害、草害,又可防治土壤酸化、盐化。如冬春种蔬菜,夏秋种水稻(大棚茄子―单季杂交稻),由于土壤经过长期淹水,既可使土壤病害及草害受到有效控制,还可以水洗酸,以水淋盐,以水调节微生物群落,防治土壤酸化、盐化。
2.1.2 旱地轮作。旱地轮作可使病菌失去寄主或改变生活环境,达到减轻或消灭病虫害的目的,同时可改善土壤结构,充分利用土壤肥力和养分。
2.2直接改良土壤法
2.2.1换土法。即用大田优质肥沃土更换日光温室地表3~4cm土层,可有效减轻连作障碍。
2.2.2高温消毒法。在6~8月于前茬作物拔秧后,施石灰氮1 050~1 200kg/hm2、粉碎麦秸7.5~15t/hm2,旋耕、耙平。封严温室薄膜,盖严地膜后灌水,日晒高温处理15~20d后,温室通风并揭去地膜晾晒5~7d,再施肥、整地。如能在作物定植缓苗后每株用500~1 000倍阿维菌素200mL灌根,防治土传病虫害的效果更好。
2.2.3揭膜淋溶休闲法。夏季揭去棚膜,进行休田或种植露地作物,让阳光充分曝晒温室土壤,让暴雨充分淋洗土壤中的盐分,可有效恢复地力。
2.2.4灌溉洗盐法。换茬休闲时,在温室内灌满淡水,形成3~5cm深的积水,待土壤盐分充分溶解后将水从排水沟排出,可有效降低土壤中的盐分。
2.3增施有机肥
增施有机肥,可改善土壤结构,增强保肥、保水、供肥、透气、调温功能,增加土壤有机质、氮、磷、钾及微量元素含量,提高土壤肥力效能和土壤蓄肥性能,减少化肥流失,增强土壤对酸碱的缓冲能力,提高难溶性磷酸盐和微量元素的有效性,还可消除农药残毒和重金属污染,促进光合作用,提高蔬菜品质。
2.4合理施用氮磷钾,实行科学用肥
实践证明,氮肥用量过高,土壤可溶性盐和硝酸盐明显增加,病虫危害加重,产量降低,品质变劣。因此,在增施有机肥的基础上,合理施用氮磷钾肥料,提倡测土配方施肥,根据各种蔬菜作物需肥规律及土壤供肥能力,确定肥料种类及数量,尽量减少土壤障碍。
2.5调整pH值
根据土壤的pH值,采取相应的调整措施,使其逐步达到或接近多数蔬菜所适宜的中性或偏酸性范围。一是对pH值≤6的土壤,全面推行施用碱性或生理碱性肥料如草木灰、钙镁磷肥等,以中和部分酸性,提高pH值。二是对pH值≤5.5的土壤,施生石灰750kg/hm2中和酸性,及时控制氮肥用量,降低土壤中硝态氮含量。三是对少数pH值>7.5的碱性土壤,可适量施用酸性肥料,使其接近或达到中性范围。
【关键词】影响因素;提高措施;连作
前言
土壤是农业的基础,地力是高产的依托,没有高的地力,也就没有持续高产。
肥力是土壤的基本属性,正是因为有了肥力,在土壤上才能生长植物,并使土壤得以区别于没有肥力的成土母质。具有肥力的土壤是农业生产的基本生产资料。
肥力的概念有狭义和广义之分。狭义的肥力概念是指土壤供给植物所必需养分和水分的能力,以及与养分、水分供给能力有关的各种土壤性质和状态。而广义的肥力概念是把养分、土壤中的空气和热量(温度)等诸多因素一并考虑在内。
1.影响菜田土壤肥力的因素
1.1自然环境对菜田土壤肥力的影响
自然环境中的气温、降雨量、风等对土壤的风化、形成影响较大。但在短期内对菜田土壤肥力影响较大的依然是降雨和气温。
1.1.1雨水
雨水对土壤肥力的影响很大。雨水中含有大量的二氧化碳并带酸性,降到地面,渗入土壤中,使土壤溶液呈酸性,与土壤代换性钙进行反应,产生中性盐类,暂存于土壤溶液中,随雨水或灌溉水向土壤下层移动,致使土壤脱钙,甚至也脱镁,土壤变酸。
1.1.2气温
气温高土壤温度也随之升高,微生物活性提高,土壤有机质分解的快,这固然可提供较多的有效养分,但有机质含量也会减少,使土壤缓冲性降低。因此,高温土区,更应注意补充土壤有机质。因此要特别注意农家肥的应用,提倡有机与无机相结合,用地与养地相结合。
1.2施用化肥过量对土壤肥力的影响
一般有机质含量较高的土壤,缓冲力强,不易发生化肥过量问题。在有机质含量低的土壤,尤其是酸性土壤上长期使用氮肥,土壤易酸化,使土壤胶体上吸附的钙、镁、钾、钠、铵离子被氢离子置换到土壤溶液中,随着降雨和灌水而流失,土壤酸化程度越高土壤中的钙、镁、钾、铵及微量元素损失愈多,造成耕层上述元素的缺乏,形成恶性循环。不仅增加农业成本,浪费资源,污染环境,而且还会造成土壤耕层富营养化,引起土壤次生盐渍化、硝酸盐积累以及土壤酸化等一系列问题,使农作物的生长环境变差,以致影响农作物产量和品质。
1.3有机质含量降低
有机肥是土壤有机质的重要来源,由于目前有机肥在用肥上的比重已经由50年代的90%下降至50%,部分菜田已经出现有机质的矿化率高于腐殖化速率的有机质负增长现象。
1.4连作栽培对土壤肥力的影响
许多作物都禁忌连作栽培,如茄子、番茄、辣叔、胡萝卜,以及洋葱等等。连作危害的原因是:①病原菌积累,使土壤环境恶化,土传病害越来越重;②单一连续种植某一蔬菜,势必形成对某一营养元素的过量吸收,造成土壤中某些微量元素的缺乏,影响了土壤肥力;③土壤理化性质发生变化,分泌的毒素增加,造成土壤肥力下降。
1.4.1连作会使土壤病虫害加重
如病毒对马铃薯、西红柿等作物发生病毒危害。连作田根除土壤传染病害比较困难,在连作地区各种病害发生原因又不相同,枯萎病多在高温、干旱条件下发生,在地下水位高的冲积土上易发生青枯病。
1.4.2连作会使土壤中无机养分组成发生变化
长时间栽培同一作物,则吸收养分种类相似,就会造成土壤中某几种养分缺乏,在连作地常发生钙、镁、硼、钼、锰、铁等缺乏。
1.4.3连作会使土壤理化性状和生物学性状发生变化
连作田有机质分解速度快,连作田中微生物活动加强,土壤有机质被土壤微生物迅速分解利用,有机质含量减少,土壤孔隙度下降,土壤缓冲能力降低,养分流失增加,而一些菜农往往重视速效养分的供应,忽视了对土壤有机质的补给,造成土壤地力下降,土壤环境恶化。
1.5保护地土壤次生盐溃化日趋严重
保护地土壤养分的运动是积聚型的,加上保护地生产往往盲目追求高产高效益而大量施用有机肥和化肥,有机肥矿化和化肥溶解后所释放出的养分不能全部被蔬菜吸收,这些养分离子在土壤中积累就会造成保护地菜田土壤次生盐渍化。
2. 提高菜田土壤养分肥力对策
2.1科学施肥为突破口
施肥是影响菜田土壤肥力变化的关键因素,而施肥不合理或不科学是菜田土壤肥力退化的关键因素,所以要在遵循“有机肥为主,化肥为辅;基肥为主,追肥为辅”的施肥原则开展配方施肥。
2.1.1加强基础研究
首先加快各种配方施肥方法所用参数如作物形成一定产量的养分吸收量、肥料利用率、有效养分系数、有机质培肥指标、有机质矿化率、有机肥腐殖质化系数等的研究。
2.1.2加强配方施肥对土滚肥力影响的动态监测
配方施肥对土壤肥力和产量的长期影响必须做定位观测,.以便及时发现问题再求发展。
2.2农业技术措施是保证
施肥是防止菜田土壤肥力退化的关键,而耕作制度、轮作制度、灌溉制度、菜田种群结构等农业技术措施是防止菜田土壤肥力退化的保证。
2.2.1合理轮作创造良好的根际环境
蔬菜作物的生长周期短,轮作换茬频繁,它们的根系活动对土壤化学及生物活性影响较大,为此,在轮作换茬中要注意发挥各种蔬菜作物的特性,实行豆科蔬菜与非豆科蔬菜、深根与浅根、密植与稀植、喜N与喜P,K蔬菜轮作将有利于创造良好的土壤环境,为蔬菜作物的稳产高产莫定基础。
2.2.2施用石灰调节土壤酸度
土壤酸化是蔬菜生产的一大障碍.菠菜在pHS的土壤中生长严重受阻,产量很低。在已酸化的菜田土上施用石灰来调节酸碱度可以大幅度提高产量,当然施石灰调节土壤pH只是改良措施,应当通过科学施肥从根本上防止土壤酸化。
2.2.3合理利用废弃物严防茱田污染
城市生活和工业废弃物在施人菜田之前要进行严格的净化处理,将污染物避于菜田之外。
参考文献:
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[2]石伟勇.植物营养诊断与施肥[M].中国农业出版社,2005,8
[3]王雪冲等.土坡通报,1985(1):22
[4]王雪冲等.上海农业科技,198:19
[关键词] 蔬菜设施土壤 问题 解决对策
[中图分类号] S626 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 (2013)11-008-02
一、晋城市土壤概况及设施蔬菜发展现状
晋城市属于褐土地带,褐土面积1155万亩,占土地总面积的83.31%,全市的耕地亦以褐土为主。褐土土壤PH值为7.0-7.5,盐基饱和度>80%,土层深厚,耕性良好,适宜农作物生长。
晋城市设施蔬菜业以2010年山西省设施蔬菜百万棚行动为契机再次快速发展。截止2012年底,全市设施蔬菜建筑面积达到4.14万亩,占全年蔬菜播种总面积的30%。其中:日光温室建筑面积达到1.82万亩,春秋大棚建筑面积达到1.18万亩。
二、蔬菜设施中常见土壤问题及其成因
1.生土作耕作层
全市六县(市、区)的设施蔬菜园区大多聘请山东技术人员进行园区设计和规划。山东技术人员多凭以往经验对园区进行设计、规划,并不参考晋城当地的土质条件,采用下挖熟土层堆砌为后墙和山墙,以下层生土层作为栽培土进行蔬菜生产,这些“生茬地”的土壤中虽然病原物和有害物质较少,但是土壤瘠薄,养分少、肥力低。
2.土壤板结
土壤板结主要表现为土壤表层形成片块状、土壤黏重、渗水缓慢,土壤有机质匮乏、肥力衰退、透气性降低、需氧性微生物活性下降、熟化缓慢、土壤团粒结构遭到严重破坏。土壤板结阻碍了蔬菜作物根系的正常伸展,导致根系发育不良,以至影响整个植株的正常生长。土壤板结由二方面因素造成。一是在新建日光温室时使用推土机将熟土层堆砌为墙体,耕作土壤是原来的生土层,土壤多为柱状或块状结构,团粒结构含量很少,非常黏重,通气、透水性极差。二是过量施用化肥、优质有机肥投入量少,土壤更新缓慢,大水漫灌或沟灌破坏土壤团粒结构,以及在蔬菜植株管理、采摘蔬菜时,行间土壤被踩压、踏实等导致土壤板结。
3.土壤盐渍化
土壤盐渍化具体表现为地表出现白色结晶物,在土层干旱和蔬菜设施休闲期易发生。个别严重的地块会出现磷、钾过剩所滋生的微生物青霉和红霉。土壤盐渍化造成作物生长易发育不良,首先是根系发育不好,蔬菜新根少,生长迟缓,老根及根基呈锈红色;植株瘦弱矮小,叶片墨绿,色暗淡,坐果性差,易落花落果,畸形果多,更为严重的是植株抗病性、抗逆性降低,易感染土传病害,易发生死棵;生产出来的蔬菜产品中硝酸盐积累比在正常土壤中种植时高得多。
土壤盐渍化的形成及盐渍化程度与蔬菜设施的特殊环境及栽培管理措施密切相关。蔬菜设施环境的封闭性以及栽培管理上的高集约化、高复种指数、高施肥量和大水漫灌,使得未被蔬菜作物吸收利用的肥料及其副成分大量残留于土壤中,成为蔬菜设施土壤中盐分离子的主要来源,而大水漫灌,只灌不排,使得盐分表聚加强,同时,设施栽培的水分淋洗作用比自然条件下弱,土壤蒸发和作物蒸腾量大,长期则导致盐分在土表及耕作层积累下来。
4.土壤酸化
土壤酸化是指土壤中氢离子增加的过程或者说是土壤酸度由低变高的过程。土壤酸化会导致土壤的耕作性能变差,土壤板结,不好耕作;蔬菜作物根系生长不利,抵御旱、涝的能力减弱。酸性土壤会滋生真菌,使得蔬菜作物根际病害增加,而且难以控制,特别是会使得十字花科蔬菜的根肿病和茄果类蔬菜的青枯病、黄萎病增多。酸性条件下,土壤中氢离子增多,会加剧土壤营养元素钾、钙、镁等盐基离子的淋溶,磷素的固定,会使蔬菜作物吸收其它阳离子产生拮抗作用,土壤中磷、钾、钙、镁和钼等养分吸收的效率变低,造成养分流失或浪费,引起蔬菜作物缺营养元素,增加生理性病害发生几率,使蔬菜作物减产。同时,酸性条件下也加剧了土壤中铝、锰等有毒元素的大量溶出,会造成蔬菜作物根尖显著膨大,没有侧根和根毛,很多为死根,出现中毒。另外,土壤酸化使得分解有机质和转化氮、磷等元素的有益菌及蚯蚓等有益生物不易存活,会造成有益生物数量减少、活性变低,容易发生二氧化氮的危害。
土壤酸化的原因一是设施蔬菜的高产量,从土壤中移走了过多的碱基元素,导致土壤中某些中微量元素消耗过度,例如钙和镁;二是大量施用没有腐熟的畜禽粪等酸性肥料,产生有机酸,长年施用过磷酸钙、氯化铵、硫酸氨等酸性肥料,这些物质残留在土壤耕作层,随着栽培年限的增加,导致土壤酸化;三是蔬菜设施内复种指数高,用肥量大,导致土壤有机质含量下降,缓冲能力降低;四是高浓度氮、磷、钾三元复合肥的投入比例过大,而钙、镁等中微量元素投入相对不足,造成土壤养分失调,使土壤胶粒中的钙、镁等碱基元素很容易被氢离子置换,引起土壤酸化。
5.缺乏微量元素
蔬菜设施内多年连作使得同种蔬菜连年吸收土壤中的锌、硼、钼、铜、锰等微量元素,致使土壤中微量元素日渐减少,影响蔬菜的生长发育。加上微量元素的使用不合理,即便施用了一些微量元素,蔬菜作物仍表现出缺素症。
6.活土层变浅
设施内蔬菜栽培多实行茬茬相扣间套作,翻地较浅,导致蔬菜设施内土壤的耕作层逐年变浅。
7.病虫害累积
设施内蔬菜多年连作使得病菌虫害在土壤中积累增多,对蔬菜作物的危害加重。而为了防治病虫害加大农药使用量,会造成蔬菜污染。
三、蔬菜设施土壤常见问题解决对策
1.标准建造日光温室
2010年晋城市出台了JCRWS8-365型高效节能日光温室建造技术规范和JCGJDP10-28型钢架大棚建造技术规范两个地方建造标准。两个建造标准根据晋城市实际地理、气候等因素对晋城地区范围内设施建造的适宜高度、跨度、下挖深度等制定了规范。其中针对晋城实际情况,认为晋城市建设日光温室不需要下挖,如要下挖,深度以50cm为宜。
2.改良土壤
在以生土作为栽培土的蔬菜设施中要充分施用鸡粪、牛粪等禽畜粪和秸秆进行改土,还可在每亩地中将硫酸亚铁40kg,混于农家肥或直接施于地表,结合耕地均匀施入土中,促进生土熟化,另外,粪肥含氮量较高,在翻耕土壤时应配合施用化学肥料,每亩可使用磷钾复合肥80~100kg。或是施用土壤改良剂,有效改善土壤团粒结构,消除土壤板结;增强土壤渗水、保肥、保水能力;提高土壤的通气性,促进土壤中有益微生物的生长发育。
3.深翻土壤
通过深翻土壤,可以促进栽培土的生土熟化或熟土层加厚,疏松土壤,增强土壤蓄水保肥能力,有利于蔬菜作物根系的生长;还可使耕作层土壤中离子浓度适当降低,减轻土壤盐渍化。以深翻30厘米以上为宜。
4.土壤消毒
对蔬菜设施内的土壤可因地适时采用石灰消毒法、高温消毒法、太阳能消毒法、药物消毒法等方法进行消毒。
5.多施生物菌肥
虽然“生土”中有害菌少,但有益菌同样缺乏。通过使用生物菌肥,可以快速地补充土壤中的有益菌,使其成为优势群落,促进根系健壮。新建日光温室施用生物菌肥的用量较大,最好普施与穴施结合。在翻耕土壤之前,将部分生物菌肥随粪肥等一起撒到温室内再深翻。定植时,在定植穴内撒上部分菌肥,可起到良好作用。施入生物菌肥还可改善土壤团粒结构、增强土壤透气性和保水蓄热能力,缓解土壤盐渍化,使土壤疏松肥沃,促进蔬菜作物根系发育,提高其抗病性抗虫能力,若设施土壤板结时,也可免深耕直接喷洒设施内的土壤。
6.施入微肥
微肥可作底肥或根外追肥,补充蔬菜设施土壤中微肥的含量。作为基肥用时每亩施锌肥(硫酸锌)1~1.5 kg、硼肥(硼砂)0.3~0.5 kg、钼肥(钼酸铵)0.1~0.2 kg、铜肥(硫酸铜)1~2 kg、锰肥(硫酸锰)2~3 kg;作根外追肥用时,可使用0.05~0.2%硫酸锌、0.1~0.25%硼砂、0.02~0.05%钼酸铵、0.1~0.2%硫酸锰。
7.改进其它栽培技术
设施蔬菜栽培要实行轮作换茬,改大水漫灌为滴灌,适时去掉棚膜,让设施内的土壤多接受雨水的淋刷,可减轻土壤盐渍化和酸化,减少病虫害发生,减轻毒素的毒害作用。
8.适当休闲
蔬菜设施种植多年后,可以掌握季节适当休闲,以消灭病虫源,恢复地力。
【关键词】科学施肥 设施农业 技术要点
当前我国设施农业主要是以塑料大棚以及温室两种类型为主体,这是一种常用的种植生产设施,人为地控制生态环境对作物进行栽培,这种新型栽培方式具有很大的优点,它能够在人为创造的肥水条件下,栽培蔬菜、水果等产品,使全年的食品供应实现均衡,并且还可以根据市场的实际需求,有效调整产品供应时间,这样不仅能够有效延长产品的上市时间,在很大程度上扩大了市场,而且还能够适应市场的多样化特点。在设施农业的作物种植中,除了可以对土壤条件进行有效地控制,还能对气候条件进行有效地控制,从而保证生态环境符合作物的种植生长条件,使作物能够正常的生长[1]。
1设施农业中土壤养分的主要特性
1.1土壤含有丰富的营养但是分布非常不均衡
在设施农业中,由于对作物进行施肥的时候发生不合理的情况,因此肥料的利用率相对比较低,施肥量充足,土壤含有丰富的营养,但是养分分布非常不均衡。土壤中含有大量的硝酸盐,已经超出了正常的指标,这样蔬菜的质量就会大幅度的下降,蔬菜中所含的有机污染物超标,比如重金属,而无机污染物也会出现超标的情况,比如抗生素[2]。此外在对作物进行施肥的过程中,如果采用还没有完全腐熟的鸡粪进行施肥,这样将会产生烧根、熏叶等问题。大多数情况下如果种植人员对微肥的作用认识不充分,绝大部分的高龄大棚中的土壤所含的氮磷钾都会出现超标的情况,这就在很大程度上加剧了养分均衡性问题,从而严重缺少微量元素,最终导致生理病害[3]。
1.2土壤发生酸化
在设施农业的作物种植中,土壤pH通常出现大幅度的下降,从而导致土壤酸化。而经过不断的研究之后发现,出现土壤酸化的原因主要有以下几点:第一,施肥的时候氮肥的含量过多,氮肥在通过硝化反应之后,将会产生硝酸,这样土壤就会发生酸化;第二,施肥过程中采用生理酸性肥料对作物进行施肥;第三,植物在吸收土壤中的养分之后,一般会产生大量的代谢酸。例如植物在对阳离子进行吸收的过程中,同时还需要使细胞内外的电荷不发生失衡,由此根细胞就必须需要有等量的H+进行替换,这样才能使根际的pH不升高;第四,土壤中的阴阳离子通常出现失衡情况[4]。
1.3土壤结构发生了很大的变化
在设施农业中土壤结构得到了很大的改善,这主要是因为种植过程中采用了以下的几点措施:第一,对作物进行施肥的时候,采用的是有机肥;第二,采取精耕细作的方式,在很大程度上加快了土壤的熟化过程;第三,人为创造的高温高湿条件,在一定程度上加快了土壤的黏化过程。1.4土壤微生物发生了很大的变化与一般土壤相比,设施农业中的土壤微生物发生了很大的变化,这主要是因为以下几个方面的原因:第一,连续使用有机肥对作物进行施肥;第二,连续进行耕作,采取精耕细作的方法;第三,土壤中pH以及盐分对微生物群落产生很大的影响[5]。
2设施农业中需注意的施肥要点以及常用的施肥方式
2.1设施农业中需注意的施肥要点
设施农业中需注意的施肥要点主要有两个方面:第一,必须对作物进行CO2施肥。一般来说大气中的CO2浓度在360~370mg/kg之间,而CO2饱和点主要在800~1800mg/kg之间,相差的数值相当大。露地作物生长的环境并不密闭,CO2的浓度通常都可以不断地补充,浓度的变化比较慢。而设施农业中的作物处于处于密闭的环境,CO2浓度变化非常大,当光合作用强烈的条件下,CO2浓度将会出现发幅度的下降,很有可能小于CO2补偿点数值,这就在很大程度上限制了植物的生长[6];第二,必须对作物进行灌溉施肥。在利用微灌系统的情况下,灌溉施肥必不可少,这主要是因为滴灌湿润的土壤有限,并且采取传统施肥模式的时候,如果土壤比较干燥,肥料很难发挥应有的作用,取得的滴灌效果不明显[7]。
2.2设施农业中常用的施肥方式
常用的施肥方式主要有基肥和追肥两种,基肥主要是指在对作物进行栽植前,就把肥料放入土壤之中。通常联合使用有机肥与长效化肥,在施肥的过程中肥料的施入量要小于盆土总量;追肥主要是指根据作物的实际情况进行施肥,通常使用速效肥,并且需遵循薄肥勤施的原则,此外还需要分成多次进行施肥,每次都采用不同的肥料,当作物处于生长期的时候,主要是以氮肥为主,同时采用磷、钾肥等肥料[8]。
3结语
设施农业可以满足人们对于蔬菜和水果等产品的需求,进一步提升人们的生活水平。在设施农业的作物种植中,种植人员不仅需要了解作物的种植环境,而且还需要了解作物的生长条件,这样才能创造适宜作物生长的生态环境,采取合理的施肥方式,进一步提升肥料的利用率,从而使作物能够正常生长,最终促进设施农业效益的提高。
参考文献
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1.1液体污染
1.1.1落地原油
原油落地后与水、砂、泥土形成混合物,在露天暴露时,其中的溶解气、轻烃类物质发生挥发进入大气,造成大气污染;渗入土壤会造成土壤污染;特别是井喷或土油池垮塌使原油大量外溢,使原油流入水域造成大面积的水体污染;原油飘洒在周边的农作物、植物上,造成农作物、植物死亡。其主要产生以下几种危害:
(1)人体长期接触这些物质,会对血液和造血器官、神经系统、内脏造成损害。
(2)原油进入水体,在水面扩展成光滑的油膜,阻碍水体与大气之间的物质交换,直接影响水质和水生生物的生存。
(3)原油进入地表,会造成油膜黏附在农作物根茎上,使其枯死。芳烃、重金属离子等被植物吸收后,会通过食物链危及人体健康。
1.1.2压裂酸化液体及废水压裂酸化液体及废水主要有以下几种危害:
(1)酸化排出的残液及添加剂中有毒物质会对环境造成污染。
(2)用于配制醋酸的醋酸酐可产生刺激性很强的蒸汽,直接接触会造成严重烧伤。
(3)压裂后排出的废液成分较复杂,含有原油、地层水和多种化学添加剂,如果直接排入环境,将会对水体、土壤造成污染,对人、动物、植物有极大危害。
1.2气体污染气体污染主要包括两个方面:
(1)气体污染产生的原因。
(2)气体对环境产生的危害。
2试油压裂作业环境污染的特点
2.1污染源分散,排放不规则由于石油资源分布地区广,因此其油田开发区也分布较广,具有分散性的特点,进行试油压裂作业必然会导致各分散点污染。另外各分散点污染物排放时间具有无固定性、无连续性,污染物随机、突发性排放,加重了污染分散点的污染指数。
2.2污染具流动性,涉及环节多由于试油压裂作业很复杂,涉及多种工艺和工序,且每个工艺和工序都有各自的排污类型、时间、污染物特点,综合起来污染环节增多、加大,整个污染面更广。试油队流动式生产施工,作业流动性大,给环境保护管理工作增加了很大难度,如果不能及时治理污染,会给开发区域留下污染隐患。
2.3污染范围大,涉及面广污染源大多处在农田、养殖区、重点水体等环境敏感地区,如果发生大面积污染,就会产生严重危害,影响较大。
2.4污染的种类多,污染物成分复杂试油压裂、酸化等作业过程都可能造成污染,污染物中的污水、污油、化学物质、有毒有害气体等多种成份不易分离处理,危害性较大。
3防治试油压裂作业环境污染的主要措施
3.1井控防污染技术提高工艺技术的本质安全性,安装性能可靠的防喷器,试压合格,保证出现井控险情时能及时关井;选用优质压井液压井,观察压井平稳后再起下管柱,防止由于井喷液体、气体对环境的污染。
3.2起油管防污染技术──井口自封装置为了防止起油管时,油管外壁附着的原油随油管一起上行,带到地面,在井口安装简便井口自封封井器进行刮油。该自封封井器结构简单,体积小、重量轻、不增加井口高度、使用方便,可以和其它任何井口及防喷器配套使用,很好密封油套环空,还可以防止作业时小物件落井。
3.3抽汲防污染技术──气密封式井口防喷盒及密闭罐系统在抽汲排液过程中,安装气密封式井口防喷盒和天滑轮护罩等防喷装置,防止抽汲排出液体或原油污染井口四周、飘洒在井场农田或地表造成污染;采用密闭罐系统收集抽出的液体和原油伴生气,将原油伴生气从管线引出燃烧,减小原油伴生气污染。
3.4放喷防污染技术──分离燃烧排放气井压裂、酸化后放喷排液时,通过分离器,进行气液分离,将分离出的天然气充分燃烧,废液回收再利用,防止井内气体及雾化液体对环境造成污染。
3.5采用新型低分子环保型压裂液低分子环保型压裂液技术,不但可以降低压裂施工增产作业对油气层改造造成的污染;又可以进行回收再利用施工,提高企业经济效益;还可以减少对地表和空气的污染,产生积极的社会效应,树立和谐发展的采掘业责任形象,因此,可大力推广应用低分子环保型压裂液,减少压裂液对环境的污染。
3.6现场采用防渗布隔离技术
为了防止抽汲、循环、起下管柱、压裂酸化等工艺过程及井喷液体对环境的污染,在井口周围、排污渠、排污池等处铺设防渗布,对井内返出的液体回收,集中处置,可有效防止液体落地产生污染。
3.7加强环保治理费用投入,落实治理措施在开发方案中充分考虑环境治理费用,并保证环境治理费用投资到位,设计、修建井位时,实地踏勘测量,考虑自然或原有开辟地,尽量避开河道、行洪区、有滑坡现象的区域;施工期间督促检查施工单位修建符合要求的排污池、生活垃圾池、化粪池,施工过程按要求将污水、固体垃圾分类排放,施工结束对试油压裂产生的污水、原油、固体垃圾进行回收处理,填埋各个排污池,恢复地貌。
4结语
[关键词] 保护地 蔬菜 土壤障碍 防治措施
[中图分类号] S156 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 (2014)08-0068-01
一、前言
近些年来,由于保护地为了追求相应的市场效益,满足市场对蔬菜供应的需求,因此对于保护地蔬菜种植的扩张有些盲目了。因为种种的原因,比如说使用化肥过量,或者是农药使用不合理,甚至是蔬菜品种种植太过单一等等。这些原因,都会造成保护地土壤生产出现比较严重的退化,比如说出现土壤板结硬化,甚至是土壤酸化,土壤盐渍化。而且还有可能造成各种病虫的加深,比如说根结线虫病害,或者是土传病害等等。
这些现象严重地威胁着保护地的土壤健康,导致蔬菜的产量也在逐年下降。或是因为使用大量农药而形成的食品安全问题,都在极大地降低着菜农们的劳动积极性,因此利用一定的土壤调控技术来改变土壤化性质,提高土壤中的有机含量,增加土壤的活性,控制各种病虫害对土壤的威胁。就成为了提高蔬菜产量的关键问题。
二、保护地蔬菜土壤改良调控应遵循的原则
首先,我们在对保护土进行培肥以及改良时,需要遵循一定的原则。因为是是配套的技术,所以在进行改良时首先要有机与无机进行结合,就是要以有机肥的施入为主,化肥只能进行辅地施入。
其次,需要重视有机肥的投放,要明白对土壤肥力的改良及培肥,是一个长期的过程,在重视的同时,又不能一次性地投入太多肥料,要逐年逐量地科学培肥,不能操之过急。
再则,在进行培肥和土壤改良时,还需要根据种植作物的类型和土壤的不同情况及气候,进行因地制宜地培肥,比如说如果保护地土壤质地较粘重,选择的肥料应当是一些含粗纤维较高的有机肥料;如果保护地的土壤属砂质类型,那么则需要改施一些缓效性质的有机肥。当然选择有机肥也有讲究,最好是已经完全腐熟,并且没有相应有害气体,盐效指数也要小的肥料。
三、保护地蔬菜土壤连作障碍产生的原因
1.土壤次生盐渍化和酸化
保护地蔬菜栽培时,菜农为了能提高保护地耕作的收益,往往会加大化肥的使用量,最多可达到露地蔬菜栽培的5倍以上,其中主要是氮素化肥投入量较大, 还有施入未腐熟的人粪尿, 含氯化肥等,化肥量远远大于蔬菜实际生长所需量。同时,由于保护地薄膜常年覆盖或季节性覆盖土壤不能得到雨水淋洗,薄膜内的土壤温度又较高,自然条件下的水分平衡已经被破坏,导致蔬菜的蒸腾作用和水分蒸发加强,促使了土壤中富余的化肥盐分随着地下水向地表转移并在水分蒸发后积聚在土壤表层,土壤盐分表现为积聚型,从而导致保护地内土壤发生次生盐渍化。
同时长期施用化学肥料和有机肥,尤其是生理酸性肥料和没有腐熟完全的有机肥料,会导致蔬菜地土壤酸化。相关研究表明,保护地蔬菜土壤pH值随种植年限的增加呈下降的趋势,土壤pH 值的变化将会影响到吸收土壤养分的有效性。
2.土壤有害微生物的积累
土壤连作栽培同时也改变了土壤中微生物环境,致使土壤中有害微生物不断累积。细菌、放线菌、真菌是土壤中三种主要的微生物。蔬菜栽培过程中,植被的残枝落叶分解和植被的分泌物为微生物生长提供了寄主和养料;同时薄膜覆盖的保护地又为微生物生长创造了适宜的温湿环境,连年的耕作致使保护地蔬菜土壤中微生物生产快速且数量不断累积。
随着土壤中有害细菌和真菌的数量和种类不断增加,造成了土壤中放线菌的数量减少。众所周知,放线菌能产生抗菌素,拮抗病原微生物提高植物的免疫力,促进植物生长,因此放线菌的减少加重了土壤植物病虫害的传播。此外,土壤酶活性和微生物活性的降低, 也抑制了对有害物质的分解, 加重了病虫危害, 同时也影响了对土壤养分的有效利用。
3.植物的自毒作用
自毒作用指植物可以通过地上部分淋溶,根系分泌物和植株残茬等途径来释放一些物质,并从中分离出一部分自毒物质,这些物质通过影响细胞膜透性、酶活性、离子吸收和光合作用等多种途径对同茬或下茬同种或同科植物的生长产生抑制作用,目前在番茄,豌豆,甜瓜和黄瓜等多种蔬菜上发现。自毒作用主要是通过抑制蔬菜对碳酸根离子,钾离子,钙离子等离子的吸收,从而通过抑制蔬菜的蛋白质和DNA 合成,光合作用等途径,对蔬菜的生长产生不利影响。
四、保护地蔬菜封连作障碍防治措施
1.进行蔬菜轮作:对于保护地的蔬菜种植,相关的种植人员在条件允许时,要根据不同蔬菜对根系的要求,吸收肥力的特点等,制定出比较合理的蔬菜轮作方案,不能单一种植一类蔬菜。进行有计划地换茬种植,防御出现蔬菜土壤连作障碍。比如可进行反类,再到茄果类,再到豆类,最后叶类这样的轮换方式。
基本来说,采用这样的轮作方式,即可以让不同的蔬菜将土壤中不同部位的养分成功地吸收,又可以通过换茬种植的方式,来减轻各种土地连作障碍,以及各种病虫害的发生,提高蔬菜种植的产量和品质。
2.结合土壤深翻施肥:根据相应的计算,每当增加三厘米左右的活土层时,每公亩地可以增加大概七十五立方左右的蓄水量,这样可以使得蔬菜的产量增加百分之十左右。
而进行土壤深翻,一般以三十五厘米为宜,同时每隔两到三年,还需要有计划地对土壤进行土层翻转作业,将原地面十五厘米以上的土层深埋地底,将土壤下面十五厘米的土壤翻转于地面。以增加土壤的活力。
在翻转之后,需要每公亩对土壤增施含粗纤维比较高的有机肥,一般选择已经腐熟的优秀粪肥为佳,每公亩的用量在二千五百到三千公斤为宜。当然如果没有粪肥,也可以使用蔡伦中科有机肥,这个用量每公亩只需要五百到七百公斤既可,能有效提高土壤结构和其碳氮比。
3.科学施肥。蔬菜在进行种植时,由于受到人为影响比较大,菜农们在进行施肥时,往往就存在着很大的盲目性。很多人施肥甚至是凭经验,或者是道听途听,导致土壤中氮磷钾的用量不太合理。
由于中微量元素的缺乏,导致肥料的实际使用率偏低。肥料无法起到正确的增产作用,因此为了给保护地进行正确地施肥,更有效地进行施肥,可参照一定的土壤养分评价标准,来进行科学地施肥。或者是参考技术人员的意见,进行正确的土壤成分鉴定,让施肥可以更加科学。
4.根据土壤障碍处理。对于一些已经产生土地障碍的土地,比如说像土壤板结硬化,或者是土壤酸化等问题的土壤,需要对症下药,进行正确的调控处理,首先,我们可以使用一些微生物制剂和技术,再结合一些有机肥的施入,来减轻土壤曾经受到的化学污染。从而改变土壤的土质,即其生物学性状。其次保护好土壤的环境,对土壤生产力的退化以及土壤问题,都可以得到有效的遏制。在使用微生物修复障碍土地时,一定要保持微生物存活率,让其可以进行大量繁殖,从而达到修复土地的目的。当然,使用微生物进行修复,必须满足几个条件。
首先,土壤中的碳氮比必须要满足十五到二十比一的比率。其次,它对于地温也有一定要求,地温要保持二十度左右。土壤要有非常好的通气效果,而且土壤酸碱度以及温度一定要适宜。
当然这些都是取决于土壤的有机质含量,而且在用微生物对土壤进行调控时,要注意它并不能代替化肥的作用,所以需要连续性地使用几茬,才可以收获理想调控效果。比如适宜的微生物产品,像芽孢杆菌,甚至是酵素菌等,都是相当不错的。
5.增加土壤团粒结构。水分是提高产量的关键,所以我们在土壤中,还都需要增施一些天然腐殖酸类,甚至是纤维素类等一些高分子化合物,这些可以有效地帮助并加快土壤团粒结构,让土壤可以保持良好的蓄水性,通透性以及渗透性,以减少土壤障碍的形成。
五、结论
上述论证中可知,保护地是蔬菜种植和培养的摇篮,因此我们在对保护地进行蔬菜的种植时,也应该好好地利用它,除了要科学地整地,施肥,换茬种植之外,更加是缺少不了菜农们的精心呵护,利用科学手段,进行有效的管理,从而实现最终增产的目的。
参考文献
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关键词:酸雨;农作物;危害;防御措施
随着工农业生产的发展,人民生活水平的提高,人类改造自然活动的加剧,酸雨发生频率呈上升趋势。酸雨对公众健康、工农业生产、生态环境及全球气候变化带来的负面影响越来越严重。由于目前农业生产绝大部分还是露天工厂,酸雨对农作物的危害尤为突出。
1 酸雨的概念与形成因素
1.1 概念
酸雨是指pH值小于5.60的大气降水。大气降水的形式包括雨、雪、冰雹、雾等。未被污染的降水是中性的,pH值在7.00左右;当大气中SO2、CO2等有害物质浓度增加,与大气中水汽经过化学物理变化,形成pH值小于5.60的雨叫酸雨;形成pH值小于5.60的雪叫酸雪;形成pH值小于5.60的雾叫酸雾。
1.2 形成因素
酸雨的成因既有人为的因素,也有大自然的影响。人为因素主要是工业生产、燃烧煤炭、石油及汽车尾气和民用生活燃烧排放的硫和氮的氧化物;大自然因素主要是火山爆发等产生的物质,经过云内成雨过程,即水汽凝结在硫酸根、碳酸根等凝结核上,发生氧化反应,形成硫酸雨滴和碳酸雨滴;又经过云下冲刷过程,即含酸雨滴在下降过程中不断合并吸附、冲刷其他含酸雨滴和含酸气体,形成较大雨滴,最后降落在地面上,形成酸雨。
1.2.1 酸性污染物的排放及转换条件。一般来说,某地SO2污染越严重,降水中硫酸根离子浓度越高,导致pH值越低。
1.2.2 大气中的氨。大气中的氨(NH3)对酸雨形成是非常重要的。氨是大气中唯一的常见气态碱。由于它的水溶性,使它能与酸性气溶胶或雨水中的酸反应,起中和作用而降低酸度。大气中氨的来源主要是有机物的分解和农田施用的氮肥的挥发。土壤中氨的挥发量随着土壤pH值的上升而增大,而大气水汽中酸度随氨的增加而降低。
1.2.3 颗粒物酸度及其缓冲能力。大气中的污染物除酸性气体SO2和CO2外,还有一个重要成员——颗粒物。颗粒物的来源很复杂。主要有煤尘和风沙扬尘。后者在北方约占1/2,在南方约占1/3。颗粒物对酸雨的形成有2个方面的作用:一是所含的催化金属促使SO2氧化成酸;二是对酸起中和作用。但如果颗粒物本身是酸性的,就不能起中和作用,而且还会成为酸的来源之一。目前我国大气颗粒物浓度水平普遍很高,为国外的几倍到十几倍。
1.2.4 天气形势的影响。如果气象条件和地形有利于污染物的扩散,则大气中污染物浓度降低,酸雨就减弱,反之则加重(如逆温现象)。
2 酸雨对农作物的影响
酸雨对农作物的危害,主要是通过对土壤性质和土壤微生物的作用对作物产生间接影响和直接危害,影响作物产量和品质。
2.1 加快土壤酸化
酸雨首先导致土壤酸化。我国北方土壤呈碱性,对酸雨有一定缓冲能力,但南方土壤多呈酸性,经酸雨冲刷,就使酸化加剧;同时土壤中含有大量铝的氢氧化物,土壤酸化后,可加速土壤中含铝的原生和次生矿物风化而释放大量铝离子,形成植物可吸收形态的铝化合物。植物长期过量吸收铝会中毒,甚至死亡。酸雨也能加速土壤矿物质营养元素流失,改变土壤结构,导致土壤贫瘠化,影响植物正常发育。酸雨还能诱发作物病虫害,使作物减产。
2.2 改变土壤微生物种群
酸雨可使土壤微生物种群变化,细菌个体生长变小,生长繁殖速度降低。如可使分解有机质与蛋白质的主要微生物类群芽孢杆菌及毛杆菌和有关真菌数量降低,影响营养元素的良性循环,造成农业减产。特别是酸雨可降低土壤中氨化细菌和固氮细菌的数量,使土壤微生物的氨化作用和硝化作用能力下降,对农作物生长大为不利。
2.3 直接危害农作物,降低产量影响品质
2.3.1 酸沉降对农作物的急性伤害和慢性伤害。急性伤害通常指强酸雨或高浓度二氧化硫等污染物与农作物接触,其叶片在短时间(1~3d)内出现细胞死亡,严重者出现枯叶、枯枝、枯梢和枯株。这种情况在实验室和土法炼硫窑附近常见。慢性伤害,一般指弱酸雨或低浓度的二氧化硫污染物长期与农作物接触,其叶色失绿或色素变化,破坏作物细胞正常代谢活动,导致细胞死亡,其可见伤害症状为过早落叶等。一般酸雨地区或二氧化硫长期超标地区,会发生这种现象,这也是农作物大面积减产的原因。
2.3.2 不同作物受二氧化硫伤害的敏感性。不同农作物受二氧化硫伤害的敏感性不同。科学家在实验室内用一定剂量的二氧化硫去熏不同农作物。一段时间之后,不同农作物伤害完全不同,可分为敏感性农作物、中等敏感性农作物和抗性农作物等3类。敏感农作物有大麦、棉花、大豆、菠菜、胡萝卜和辣椒等;中等抗性农作物为小麦、菜豆、花生、黄瓜、油菜和番茄等;抗性农作物为水稻、玉米和马铃薯等。
2.3.3 对农作物产量与品质的影响。科学家试验后,估算我国南方7省大豆因酸雨受灾面积约158.67万公顷,减产约20万吨,减产幅度约6%,每年经济损失约1 400万元。稻、麦等禾本科作物叶面积小,蜡质层厚,可湿性差,对酸雨敏感性弱,但强酸雨仍可导致叶面扭曲,生成褐黄或褐红伤斑,造成减产。水稻生长期是翠绿色的,成熟期时是黄色的,1982年6月18日重庆下了一场pH值为3.9的强酸雨,某乡逾666.67hm2水稻叶片迅速变成赤色,这场酸雨灾害产量损失400t以上。大棚酸雨试验也证明,强酸雨将导致叶面产生赤色伤斑。酸雨造成蔬菜叶面黄斑,生长不良,抗病能力减弱,产量下降。据有关资料报道,不同品种蔬菜对酸雨的敏感程度不同,在pH值为3.5的高酸性环境中,对酸敏感蔬菜番茄、芹菜、豇豆和黄瓜产量可下降20%;中等敏感性的生菜、四季豆和辣椒产量下降10%~20%;抗酸性较强的青椒、甘蓝、小白菜、菠菜和胡萝卜产量下降低于10%。
3 防御措施