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马来西亚土壤之石灰解酸及农作物的反应,第1篇:土壤酸化的原因

土壤太酸影响农作物的成长及产量表现。这是一项先天性也包括人为所产生的问题。先天性指的是酸性由地理环境风化过程而产生,人为性的则指农作所导致的土壤酸性化。土壤酸度的调节有助于提升农作物的表现,而这一称为解酸的作法一般上以石灰粉来进行。此外,一些高碱性原料如油棕空果串灰也是良好的解酸材料。

除此之外,农作进行中减少酸性物质的置入或以生物质改善土质方式亦有助于减少土壤酸化问题。虽然如此,土壤解酸诚属技术问题,要以石灰粉来改善土壤酸性必须要先了解原土壤的酸碱值 (pH)、土质及所需的石灰粉用量等等问题,以取得效果及不会弄巧反拙。农作物对原土壤酸度调节后的适应程度亦是重要的一环,这就使到解酸作业必须先明白农作物的土壤酸性度舒适范围。因此,在进行土壤解酸作业之前对这课题的了解相信有一定的帮助。

 

4大种类土壤之酸度不同

有土壤的地方就有植物的生长,并因此而成为各种农作物落地生根之地。就我国而言,这些土壤分为4大类,即矿物地 (mineral soils),酸碱值介于4.5 – 5.5)、酸性硫酸盐土 (acidic sulphate soils),酸碱值介于2 – 4)、泥炭及淤泥土 (peat and muck soils),酸碱值介于3 – 4.5和沙质土 (sandy soils)。酸碱值越低的土壤会增加农耕成本,包括解酸作业的开销及提升产量方面所必须投放的开销。例如在酸性硫酸盐土上耕种就必须建立更多的沟渠以控制地下水位来降低农作物根际所蒙受的高酸影响。若和普通矿物地种植比较,这无疑是额外的开销。


土壤酸性度影响农作物各方面的表现是不争的事实,唯各种农作物皆有各自的酸度忍耐力,因此影响程度就视种何种农作物而定了。在矿物地,原土壤会酸化的主要原因之一即因为带酸性的降雨和土壤主矿物质如云母 (micas) 接触后之风化作用所产生的效果。经过风化的云母会变成伊利 (illite) 后再转化成蛭石黏土,如果侵出 (leaching) 率强,蛭石黏土将形成高岭石 (kaolinite),反之则形成蒙脱石 (Montmorillonite)。侵出率高及风化作用强将导致黏土之可交换基质流失使到其结构不稳定及瓦解进而释出铝离子。这些铝离子经过水解后产生了质子并导致土壤酸化了。

 

硫酸盐土的酸化过程

土中含有硫成份的矿物质如黄铁矿 (pyrite,FeS2) 一旦暴露于空气中将开始产生酸性元素。黄铁矿受到氧化后将释出铁质及硫酸,而氧化作用将持续并释出更多酸性素。这作用率的强弱有视于自养铁细菌如 Thiobacillus 及 Ferrooxidans 的催化程度而定。固此,土壤下的硫酸石层如果太接近地面,例如在100厘米(40寸)的表层土,那么黄铁矿的持续氧化作用将使到泥土太酸性。这情况将持续至黄铁矿氧化完为止。这乃遥遥无期之事了。种在这种土地上的长年生农作物的成长及生产力将明显地受到影响。


施肥及植物性养分同化所导致的土壤酸化

施放氮肥及栽种豆科铺盖植物皆可引起土壤酸化问题。氮肥种类如硫酸铵 (ammonium sulphate) 或磷酸二铵 (di-ammonium phosphate) 可导致土壤酸化。这过程由土壤微生物把肥料中的铵盐转换成硝酸(硝化作用 (nitrification) 时产生酸素而引起。长期使用铵肥会破坏自养微生物,并且因为土壤酸化的原故而增加了土壤中的铝毒。

 

土壤所累积的酸素量就得看氮肥施放量而定了。如果氮素以硝酸 (nitrate) 形态侵出,那么大量的酸素将被遗留在土壤里。别一方面,植物在同化阳离子的同时也将产生氢 (H+) 并使到周围的土地酸化以保持两者间的电中性。这情况可成为锡矿地及沙质地酸性化的原因。在泥炭地方面,土壤里的腐殖化及物质分解作用产生了酸素并导致土壤变酸。

 

可单凭铝水平为土壤解酸 ?

由于各种土壤内的物质及酸碱值皆不同,因此解酸对策也必须根据情况处理。一般的看法是,土壤内的铝素量一高,那么酸碱值将下降,意味着土壤高酸化。铝量高会使到农作物面对铝毒的危害。在一些土壤,铝水平和酸碱值的关系有视土壤的淤泥及黏土含量而定。在酸碱值介于4.5 – 4.9之间且淤泥及黏土含量平均于45%时,可交换铝的水平其实少于0.5 cmol/公斤。

在矿物土壤,可交换铝及土壤铝溶液的水平受到有机物质量的影响。普遍现象显示,在酸碱值超过5.4及有机物质少于7%的土壤没有发现到可交换铝及土壤铝溶液的存在。固此,土酸解酸作业不单只是了解土壤之铝水平罢了,也必须了解土壤内其它成份量如淤泥、黏土及有机物质量。


农作物对酸性土壤及铝毒的忍耐力

农作物对酸性土壤的忍耐力不一,就算同种不同类的农作物也不一定适合一样的酸碱值。例如一些研究发现到玉米作物可抵耐土壤里高至70%的铝饱和点,反黄豆作物就不行了,仅能耐30%的铝饱和点。旱稻、木薯、豇工豆及花生也曾被发现可抵抗高水平的铝饱和水平,意味可耐较强的土酸。但这情况亦不能一概而论,因为在我国的相关研究却显示,玉米作物要成长得好,那么铝饱和水平应低过25%而绿豆则低于15%,意指这两种作物耐不了太酸的土壤。

酸性土壤所引发的问题包括酸度会影响土壤里的各种作用使到肥料效益降低、微生物活动率减退等等进而影响作物表现。此外,铝质过高将形成铝毒,尤其是Al+3这元素而不利作物的成长及生产力。另一方面,一些研究倒发现到增加土壤有机质可降低可交换铝水平,不管在何个酸碱值上。再说铝会被有机物质羟化 (hydroxylated),即把 Al+3 这铝毒转换成毒性较低之铝素。有鉴于此,以石灰粉加上有机物质的采用相信可以降低土壤因铝质出现而酸化的问题了。

 

資料來源 :

A.R. Ahmad, N.A. Wahab, A. Kamarudin and C.C. Ting, Acidity Amendments and Crop Responses to Liming of Malaysian Soils, MARDI, 1990.