科学网—再论化肥施用与土壤酸化

目前土壤酸化是我国面临的重大农业和生态环境问题，土壤酸化的遏制或治理关系到我国农业的可持续发展和生态环境建设。要遏制或治理土壤酸化，我们首先分析下导致土壤酸化的机制和关键因素。

土壤酸化一般用pH来度量，pH越小，酸性越高。总体上导致土壤酸化有两大因素，一是外源酸/碱的加入，另一个内源酸/碱的移除(图1)。

图1 土壤酸化主要因素示意图

土壤的外源物主要是肥料和大气沉降。肥料分为无机肥料(俗称化肥) 和有机肥料，无机肥料主要是氮、磷、钾肥，氮肥的主要品种是尿素和碳酸氢铵，均呈中强碱性，磷肥目前主要是磷铵，也呈碱性，而钾肥主要是氯化钾和硫酸钾，均呈中性，因此化肥的施用，整体上是给土壤加入外源碱。有机肥由于有机物料来源不同而差异较大，目前商品化有机肥主要是以畜禽粪便为主，基本都呈酸性 (pH多在 5.5-6.5之间)。另外一种外源物是大气沉降，包括干沉降(粉尘) 和湿沉降(酸雨)，大气沉降给土壤带来是强酸，主要是硫氧化物和氮氧化物。

内源酸/碱的移除主要是盐基离子的移除，如南方高温多雨，盐基离子淋溶强，这也是南方红壤酸性为什么比北方土壤高的主要原因之一。盐基离子的移除包括两个方面，一是雨水淋溶导致的移除，另外一种是植物吸收导致的移除，前者主要是自然因素，而后者则主要是人为因素，雨水的淋溶作用和大量植物果实、秸秆的移除(难以还田，产量越高移走越多)，导致大量的碱从土壤中被移走，因此，以上自然因素和人为因素都导致土壤内源碱被带走，也就是会导致土壤变酸。

因此，以上主要因子中只有化肥的施入可导致土壤变碱，而其它因子都导致土壤变酸！有人说，氮肥大量施用，硝化作用增强，而硝化作用是产酸的，请不要忘这是中间过程的转化，酸碱是平衡的，产酸必产碱！

我们进一步分析一下这些内/外源物的加入或移走强度。目前我国每年化肥投入量为约为6000万吨(折纯)，实物为1.5亿吨左右，而我国每年商品有机肥的施用量约1000万吨，大气硫氧化物和氮氧化物每年的沉降量约在5000万吨以上，每年移走的秸秆在5亿吨以上，每年雨水淋溶的盐基离子的淋溶量难以估算! 由上可见，土壤必然会酸化，而化肥的施用不但不导致土壤酸化，而是减缓土壤酸化!

怎么可能?! 根据文献报道，我国森林土壤酸化严重，过去50年来，森林土壤pH大约下降了2个单位，而我国的耕地土壤pH仅下降了约0.6个单位! 森林土壤为自然土壤，和耕地土壤相比较，森林土壤的特点主要表现为：不施用肥料、植物吸收移除的盐基离子少(植物残体基本自然回归)、雨水淋溶的盐基子少(植被盖度高土壤有机质高)。那么，理论上森林土壤不应酸化或酸化程度应缓于耕地土壤，为什么反而酸化程度明显高于耕地土壤? 因为大气酸沉降! 国内外很多研究也通过实验证实了，大气酸沉降是森林土壤严重酸化的主要原因，图2显示了酸雨的威力。环保部公布的数据表明，我国每年仅SO2沉降就达3000万吨，而实际沉降可能远远大于这个数据!

图2 德国石雕像酸雨侵蚀（左为50年前，右为50年后, 图片来自网络)

现在的问题是，大气酸沉降对于为人活动更频繁的耕地土壤应更为严重，即使假设耕地土壤大气沉酸沉降和森林土壤一样，由于耕地土壤盐基移除强度(包括植物移除和雨水移除)明显大，其酸化程度似乎也应该明显高于森林土壤，但实际刚好相反! 什么原因叫呢? 毫无疑问，这归功于年投入量达1亿多吨的化肥! 没有这些化肥的投入，可以想象，耕地土壤的酸化程度无疑会高于森林土壤。

综上可见，化肥的施入不是致酸，而是治酸。

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