土壤是农作物生长必不可少的条件之一,肥沃的土壤能够促进农作物健硕生长。随着市场的需求量增大,长季节栽培和反季节栽培,导致土壤的过度消耗,同时雨水的冲刷和大水漫灌的灌溉方式,导致土壤中钙、镁等碱性盐基的大量流失,施肥方式不当等都是造成土壤酸化的主要原因。

酸化土壤
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当前市场化肥的种类和属性

(1)化学酸碱性:根据化肥溶于水中所呈现的酸碱性的特性,根据这一特性,可将肥料分为化学酸性肥料、化学碱性肥料、化学中性肥料。例如硫酸铵、过磷酸钙等溶于水中呈现酸性或弱酸性,被认为化学酸性肥料;氨水、碳酸钾等溶于水中呈现碱性或弱碱性,被称为化学碱性肥料;碳酸氢铵、硫酸钾、硝酸钙等溶于水中呈现中性或接近中性,被称为化学中性肥料。



化学中性或弱碱性肥料
(2)生理酸碱性:肥料施入到土壤中经过作物的吸收作用以后土壤所呈现的酸碱性。根据这一特性,可将肥料划分为生理酸性肥料、生理碱性肥料和生理中性肥料。例如,硫酸铵被称为生理酸性肥料,是一种常用的氮素化肥,施用后可在土壤中分解为铵离子和硫酸根离子,虽然这两种离子均能被植物吸收和利用,但植物吸收的铵离子量远远大于硫酸根,因而大部分硫酸根遗留在土壤中,在植物吸收铵离子的同时,又释放出氢离子,使土壤呈酸性。硝酸钠、硝酸钙等肥料被称为生理碱性肥料,施入土壤后,经植物的吸收和利用,土壤呈现碱性。碳酸氢铵、尿素等肥料被称为生理中性肥料,施入土壤经植物吸收利用后,土壤呈现中性或接近中性。
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目前市场上大部分化肥是生理酸性肥料,频繁使用加剧土壤酸化

土壤酸化问题,越来越受到重视,然而不知道土壤酸化的原因,很难找到对应的解决办法。比如:很多人在化肥的选择上做功课,购买pH为中性或碱性肥料,如钙镁磷肥、碳酸氢铵等,然而土壤酸化并未有效改善。所以,明确问题之所在,才是找到科学解决办法的根本。
(1)长期不合理施用化肥造成土壤酸化的基本原理
首先施入土壤的营养,如钙、钾等以离子态被土壤胶体吸附。根系要吃到肥,就要和土壤“做买卖”,从土壤中交换出离子,根系拿什么去和土壤做交换呢?呼吸作用产生的二氧化碳,和水分子结合,进行如下反应:

呼吸作用反应公式
氢离子和碳酸根离子吸附在根系表面,根系会用一个氢离子交换一个钾离子,或者用两个氢离子交换一个钙离子,公平交易的前提是电荷相等。根系吸收的阳离子越多释放的氢离子就越多,而过多的氢离子就会加剧土壤的酸化,尤其是造成根际微环境的酸化。
(2)土壤酸化导致板结、肥效下降甚至出现病害
常用的化肥,较多为化学中性或弱酸性,如硫酸钾,常用的尿素,为化学中性肥料,碳酸氢铵为化学碱性肥料。但是很多人发现,经常使用这些中性或碱性肥料,还是会引起土壤进一步酸化的,为什么呢?
以硫酸钾肥为例,钾离子被吸收后,硫酸根离子少量被植物吸收,但大部分硫酸根残留在土壤中,或流失或与钙结合形成硫酸钙沉淀。硫酸钙沉淀这一过程消耗了钙肥,造成土壤中钙不足,阴雨天气,土壤积水,硫酸根离子在土壤中进行厌氧反应,生成剧毒物质硫化氢,对植物根系伤害巨大。
到现在我们就明白了,很多肥料之所以称之为生理酸性肥料,就是因为它的吸收会导致根系分泌氢离子,造成土壤酸化。比如碳酸氢铵是一种生理酸性肥料,虽然其肥料化学pH值为碱性,但施入土壤后铵离子和根系互作,会释放氢离子。

植物病害
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有没有办法避免土壤中这种交换吸附造成的土壤酸化呢?

化肥进入土壤都是以离子形态被根系吸收,而根系所吸收的阳离子远远高于阴离子,如作物需求量大的铵、钾、钙、镁、锌、铁等元素都是以阳离子形态被吸收,因而作物吸收阳离子多于阴离子。照此推理,植物吸收阳离子多于阴离子,那么土壤酸化的罪魁祸首应该是植物本身。但是如今,人类不合理使用化肥,导致20~30年土壤pH值平均下降一个单位,而土壤自然酸化约300万年下降一个单位。

土壤离子交换
(1)自然界土壤酸化速度极其漫长的原因和基本原理
这里就有一个关键问题,自然界植物生长或者古法种植植物时,那就是土壤有机物质的含量高,如森林中的土壤往往有机质含量高达4%,而古法种植由于没有化肥,有机肥或农家肥提供的营养占据主要地位。土壤中有机质包括氨基酸、腐殖酸、糖醇等小分子有机物一般会携带负电荷,能够与土壤中的阳离子如钙、锌、镁、铁等形成螯合物,则不需要经过交换吸附过程,营养元素螯合物可以直接进入根系表皮细胞。这个过程不释放氢离子,就自然不会引起土壤的酸化。森林土壤中有机物质含量丰富,无机营养元素离子多数被螯合,进入植物体,而传统种植中,以农家肥为主要肥料,农家肥中的离子多是以螯合形态存在,所以长期种植并不会加剧土壤酸化。

健康土壤
(2)微生物为主体的生物有机肥,可以让阳离子被有机螯合物被吸收,才是解决土壤持续酸化的根本。
在种植中,给土壤添加有机肥,有利于无机阳离子形成螯合物,被根系吸收,可以减缓土壤酸化,但是由于很多果园长期施用化肥,其土壤有机质和微生物变少,其自然螯合过程极其缓慢,因而很难见效,并且难以满足我们所使用的化肥的量,肥效逐年降低,增产效果就不明显。
也有厂商在化肥中添加离子吸附剂,离子吸附剂和化肥一起溶解的时候,离子吸附剂能够迅速将阳离子营养包裹,类似于自然界的螯合,包裹后的营养被根系吸收后,并不会引起土壤酸化,相反,由于离子吸附剂是一种带负电的有机短碳链,它包裹阳离子后,使得整个复合体带负电,不仅不会置换出氢离子,反而可以置换根系表面的碳酸氢根离子,碳酸氢根呈弱碱性,能够迅速提高根际微环境的pH值,因而减缓了土壤酸化,但是不能从根本上形成土壤的良性循环。
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微生物菌复合肥未来将是土壤改良和农业发展的主要肥料

腐植酸是土壤最大的碳库,占土壤碳的很大一部分。化肥及农业强烈耕作导致土壤结构破坏,土壤腐殖酸基本耗尽,其储碳控碳能力减弱甚至丧失。与发达国家相比,我国基础地力偏低20-30个百分点。目前,我国土壤有机质平均含量在2.5%左右,且存在明显分布不均的现象。土壤对化肥的依赖,就像“吸毒”一样,越来越“上瘾”。老百姓就有口头禅,不吃“白面面”(化肥),地里不长田。可见,土壤板结→增施化肥→为了增产→重施化肥→土壤再板结……,土壤种植结构形成了恶性循环的局面。
(1)什么是菌肥?它有什么样的作用机理?
菌肥,如其名就是"菌+肥",因为菌肥一方面含有"有机质、氮、磷、钾"等作物生长所必需的营养成分,另一方面菌肥还含有大量的有益微生物菌,有益微生物菌在土壤中繁殖,起到改良土壤、防治病害等功能。确切地说,生物肥料是菌而不是肥,因为它本身并不含有植物生长发育需要的营养元素,而只是含有大量的微生物,在土壤中通过微生物的生命活动,改善作物的营养条件。
土壤的结构由矿物质、有机质和微生物三大部分组成,是农作物生长发育的基础。土壤中的有益微生物直接参与土壤中物质和能量的转化、腐殖质的形成和分解、养分的释放、氮素的固定等一系列土壤肥力形成和发育过程。采用人为方式向土壤中增加有益微生物数量,就能够增强土壤中微生物的活性,从而提高土壤的肥力。特别是农作物根际土壤微生态系的微生物活性对植物根部营养则更为重要,因此,在植物根际施用微生物肥料,就可以增加根际土壤中的有益菌的数量和活性,导致土壤肥力的增强。
土壤良性循环
(2)微生物复合菌肥的功效很多。
(i)促进作物生长营养吸收菌群中的巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌等有益微生物在代谢过程中产生大量的植物内源酶,可明显提高作物对氮、磷、钾等营养元素的吸收率。(ii)调节生命活动,增产增收:菌群中的胶冻样芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等有益菌可促进作物根系生长,须根增多。有益微生物菌群代谢产生的植物内源酶和植物生长调节剂经由根系进入植物体内,促进叶片光合作用,调节营养元素往果实流动,膨果增产效果明显。(iii)果实品质明显提高:菌群中的侧孢芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌等可降低植物体内硝酸盐含量20%以上,能降低重金属含量,可使果实中Vc含量提高30%以上,可溶性糖提高2-4度。乳酸菌、嗜酸乳杆菌、凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等可提高果实中必需氨基酸(赖氨酸和蛋氨酸)、维生素B族和不饱和脂肪酸等的含量。果实口感好,耐储藏,卖价高。(iv)分解有机物质和毒素,防止重茬:菌群中的米曲菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等有益微生物能加速有机物质的分解,为作物制造速效养分、提供动力,能分解连作有毒有害物质,防止重茬。(v)根际环境保护屏障:菌群中的地衣芽孢杆菌等有益微生物施入土壤后,迅速繁殖成为优势菌群,控制根际营养和资源,使重茬、根腐、立枯、流胶、灰霉等病原菌丧失生存空间和条件。使植物根系细胞的细胞壁增厚,纤维化、木质化,并生成角质双硅层,形成阻止病原菌侵袭的坚固屏障。(vi)增强抗逆性:菌群中的地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌等有益微生物可增强土壤缓冲能力,保水保湿,增强作物抗旱、抗寒、抗涝能力;同时侧孢芽孢杆菌还可强化叶片保护膜,抵抗病原菌侵染,抗病,抗虫。
因此,为了后代子孙能够吃上健康有机食品,我们将不懈努力!农业农村部关于印发《到2025年化肥减量化行动方案》和《到2025年化学农药减量化行动方案》的通知中指出,“十四五”时期是开启全面建设社会主义现代化国家新征程、向第二个百年奋斗目标进军的第一个五年,是促进经济发展全面绿色转型、建设人与自然和谐共生现代化的关键时期,农业发展进入加快推进绿色转型的新阶段。全方位夯实粮食安全根基,确保中国人的饭碗牢牢端在自己手中,是当前和今后一个时期农业农村工作的重点任务。推进投入品减量化,既要将不合理的化肥用量减下来,也不能以牺牲产量为代价,减量化工作面临新挑战。

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