过量使用化肥的危害及有机肥土壤改良（课件一）

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长期单一施用化肥造成土壤障碍，主要表现为：

1、土壤酸化

从上个世纪80年代到新世纪，随着化肥施用量增加，中国农田土壤普遍酸化问题非常严重。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肥对酸化贡献高达90%。山东胶东半岛，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，土壤普遍酸化。

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，从而影响作物根系生长，加重了土传病虫害的发生。例如，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；在广西发现的裂果香蕉，上亿元的香蕉因此烂掉了。土壤pH值只有3点多到4，钙镁吸收量非常低，果皮韧性差，造成金穗香蕉公司上亿元的香蕉因此烂掉了； 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。

过去在北方石灰性土壤上，线虫鲜有大发生，后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。

土壤酸化还會造成镉米。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提高的结果。

2、次生盐渍化

化肥造成土壤次生盐渍程度化因气候、土壤和栽培措施而异，土壤酥松、蒸发量大的新疆地区和设施栽培下容易发生次生盐渍化，由于土壤水分向上运动将盐分带至土壤表明，水分蒸发盐分积累到一定量，土壤便盐渍化。盐渍化使土壤微生物不能正常繁殖，土壤生物肥力和物理肥力变差，盐效应（反渗透作用）使植物根系吸收水分、养分障碍，植物生长不良甚至难以生长。

3、土壤板结

农田土壤板结，表面看是土壤物理结构发生了改变，实际是土壤生物和化学性质劣化的表现形式。板结土壤透气性下降，导致好氧微生物受到抑制，厌氧微生物大量繁殖，大部分土传病菌为厌氧微生物，故土壤板结不仅使作物根系发育受阻，而且土传病害加重。

显然，土壤障碍不仅使作物不能正常生长，而且加重病害的发生。

二、土壤有机质的作用

众所周知，土壤有机质，特别是土壤腐殖质是土壤肥力的标志，腐殖质越高，土壤肥力越高。腐殖质全面影响土壤肥力。

1、提供作物养分

土壤有机质含有作物生长所需要的各种营养成分，随着有机质的矿质化，不断地释放出来供作物和微生物利用，同时释放出微生物生命活动所必需的能量。在有机质分解和转化过程中，还可产生各种低分子有机酸和腐殖酸，对土壤矿物质部分都有一定的溶解作用，就是通常说的解磷解钾作用，促进风化，有利于养分的有效化。此外，土壤有机质还能和一些多价金属离子络合形成络合物进入土壤溶液中，增加了养分的有效性。

2、保水、保肥和缓冲作用

土壤有机质疏松多孔，又是亲水胶体，能吸持大量水分。据研究资料表明腐殖物质的吸水率为5000～6000g/kg，而黏粒的吸水率只有500～600g/kg，腐殖质的吸水率是黏粒的10倍，能大大地提高土壤的保水能力。土壤有机胶体有巨大的表面能并带有正、负电荷，且以带负电荷为主,所以它吸附的主要是阳离子。其中作为养料离子的主要有K+、Ca2+、Mg2+等。这些离子一旦被吸附后就可避免随水流失，起到保肥作用，而且随时能被根系附近的H+或其他阳离子交换出来，供作物吸收，仍不失其有效性。

腐殖质保存阳离子养料的能力．要比矿物质胶体大几十倍。因此，保肥力很弱的沙土增施有机肥料后，不仅增加了土壤中养分的含量，改善了土壤的物理性质，还可提高其保肥能力。腐殖酸是一种含有许多功能团的弱酸，有极高的阳离子交换量，因此它能增加土壤对酸碱变化的缓冲能力，有机质含量高的土壤缓冲能力强。

3、促进团粒结构的形成，改善土壤物理性质

土壤有机质在土壤中主要是以胶膜的形式包被在矿物质土粒的表面上。一方面，腐殖物质胶体的黏结力比沙粒强。因此，有机肥料施入沙土后可增加沙土的黏性，有利于团粒结构的形成。另一方面．由于土壤有机质松软、絮状多孔，而黏结力又不像黏土那么强。所以黏粒被它包被后，就变得松软，易使硬块散碎成团粒。这说明有机质能使沙土变紧，使黏土变松，改善了土壤的通气性、透水性和保水性。

4、腐殖酸的生理活性

据研究资料表明，腐殖酸分子中含有酚、羧基等各种功能团．因而它们对植物的生理过程产生多方面的影响。腐殖酸能改变植物体内糖代谢，促进还原糖的累积，提高细胞渗透压，从而提高了植物的抗旱能力。腐殖酸能提高酶系统的活性，加速种子发芽和养分的吸收，从而增加生长速度。腐殖酸能增加植物的呼吸作用。增强细胞膜的透性从而增加对养分的吸收能力。并加速细胞分裂增强根的发育。

5、减轻或消除土壤中农药的残毒和重金属污染

土壤腐殖物质胶体具有络合和吸附的作用，因而能减轻或消除农药的残毒和重金属的污染。据研究资料报道，胡敏酸能吸收和溶解三氯杂苯除草剂和某些农药。腐殖物质能与重金属离子络合，从而有助于消除土壤溶液中过量的重金属离子对作物的毒害作用。

对照化肥造成的土壤障碍和土壤腐殖质的作用，不难发现，土壤障碍只有腐殖质能够解决，由此明确了土壤有机碳对农业可持续发展的重要性。

3、促进团粒结构的形成，改善土壤物理性质

土壤有机质在土壤中主要是以胶膜的形式包被在矿物质土粒的表面上。一方面，腐殖物质胶体的黏结力比沙粒强。因此，有机肥料施入沙土后可增加沙土的黏性，有利于团粒结构的形成。另一方面．由于土壤有机质松软、絮状多孔，而黏结力又不像黏土那么强。所以黏粒被它包被后，就变得松软，易使硬块散碎成团粒。这说明有机质能使沙土变紧，使黏土变松，改善了土壤的通气性、透水性和保水性。

4、腐殖酸的生理活性

据研究资料表明，腐殖酸分子中含有酚、羧基等各种功能团．因而它们对植物的生理过程产生多方面的影响。腐殖酸能改变植物体内糖代谢，促进还原糖的累积，提高细胞渗透压，从而提高了植物的抗旱能力。腐殖酸能提高酶系统的活性，加速种子发芽和养分的吸收，从而增加生长速度。腐殖酸能增加植物的呼吸作用。增强细胞膜的透性从而增加对养分的吸收能力。并加速细胞分裂增强根的发育。