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植物在长期进化过程中对逆境产生一定的适应能力,但是如果逆境土壤的程度超过植物所能承受范围,就会农业生产造成重大影响。逆境土壤分为几大类:酸性土壤,盐渍土,石灰性土壤。酸性土壤指低pH值土壤的总称,主要障碍因子是低PH值,游离铝和交换性铝浓度过高,还原态锰浓度过高,缺磷,钾,钙,镁,钼。酸性土壤地区降水充沛,淋溶作用强烈,盐基饱和度低,酸度高。土壤pH>4,铝毒害和缺磷同时存在,淹水条件下兼有锰毒害。当土壤pH<4时,氢离子对植物生长产生直接毒害作用。高浓度氢离子通过离子竞争作用将稳定原生质膜结构的阳离子交换下来,其中最为重要的是钙,使质膜酯化键桥解体,导致膜透性增加。酸性土壤还会降低土壤微生物活性,降低土壤有机质的矿化速率,降低固氮效率,从而造成植物缺氮。土壤pH<4.5时,硝化细菌的活动受到严重抑制,硝化作用基本不能进行。但是氨化细菌受抑制程度较轻,导致积累大量氨态氮。植物如果吸收的氮是氨态氮,会向根系分泌更多的氢离子,促使酸化恶性循环。持续的酸化土壤会造成植物铝,锰毒害作用。铝毒现象是较为普遍的,而根系是铝毒危害最敏感的部位。根系发生铝中毒时生长明显受抑制,根短小,出现畸形卷曲,脆弱易断。同时在地上部位可能伴随着缺钙,缺铁症状。在水淹的酸性土壤中,锰离子是致毒形态,但是锰离子只在较低的pH值和Eh条件下才会出现。与铝毒不同,锰中毒的症状首先出现在地上部位,表现为叶片失绿,嫩叶变黄,严重时出现坏死斑点。锰中毒的老叶积累较多二氧化锰沉淀物,导致叶片有黑色斑点。(植物缺锰和锰中毒的区别:缺锰时叶片失绿并出现杂色斑点,但叶脉仍保持绿色,例如燕麦的灰斑病,豌豆的杂斑病。锰中毒时,叶脉和叶片均出现黑斑。)
过量的锰会影响光合作用相关酶的活性,影响植物正常生理功能,导致植物不能正常生长发育。同时影响矿质养分的吸收,运输和生理功能。缺钙是酸性土壤常见的现象。供应不同水平的锰,供锰过量时,植物全株含钙量远低于正常供锰处理。同时供锰过量植株根系含钙量更高,叶片含钙量较少,过量的锰阻碍了钙从根向叶的长距离运输。
除此之外,植物体内铁的正常生功能也会受到锰过量的影响。二价铁离子和二价锰离子的离子半径接近,它们在根原生膜上会竞争同一载体位点。因此过量的锰会抑制对铁的吸收。以上介绍到的种种会造成酸性土壤存在一个非常严重的农业生产问题:养分利用率低。酸性土壤中的铁,铝活性高,与磷形成难溶性的铁磷和铝磷,甚至有效性更低的闭储态磷,使施用到土壤里面的磷肥固化无法吸收,致使大部分酸性土壤缺磷。酸性土壤的改良和培育耐铝性作物对农业生产意义重大。耐铝性植物能有效抵抗铝毒害作用,保证根系正常生长。例如甘薯,芋头,山药,木薯之类的,其中木薯对酸性土壤的适应性是最强的。
提高根际pH值是改良酸性土壤有效方法之一,例如腐植酸处理可以让土壤PH值增加了0.90~1.15,交换性三价铝离子降低74.10%~104.30%。此外,腐植酸调理剂还能增加土壤有机质含量,改善植物养分吸收,促进植物生长。碳源有机质的生物菌肥能降低土壤容重、增大土壤孔隙度、提高土壤饱和持水量和田间持水量,显著提高土壤pH值和有机质含量;降低活性铝含量(P<0.05),能不同程度提高土壤全量和速效养分,一定程度上改良酸性土壤。施用硅钙镁土壤调理剂颗粒和粉剂土壤pH值可提高0.22~0.26个单位,土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾的含量增加;能够明显改善土壤地力,促进植物生长,改善农作物的经济性状。近些年来土壤的改良问题已经越来越受市场关注,相关土壤改良剂也在逐渐丰富市场,受篇幅限制,文中提高的仅仅是冰山一角。如果您有好的改良方案,也欢迎在评论区分享。