酸性土壤形成原因及危害和防治措施
酸性土壤是pH6.5的土壤的总称，目前酸性土壤占全世界耕地土壤的40%，在中国，酸性土壤的分布遍及14个省区，总面积达2.03×hm2，约占全国耕地面积的21%。其中pH5.0的酸性土壤常导致较低的土壤阳离子交换量(CEC)和盐基饱和度(BS)，加强对P的固定，降低土壤养分有效性，且Al和其他重金属的含量通常都很高，对植物体形成毒害。
1、酸性土壤形成的原因
1.1、酸雨沉降。
酸性气体的大量排放,导致酸沉降的增加。排放到空气中的SO2和NOx,有一部分直接渗入地表形成干沉降,另一部分经过一系列的化学反应最后形成强酸H2SO4和HNO3雨水，pH随之下降形成酸雨。
雨水中本身含有碳酸，属弱酸性，酸性土壤地区多数都伴有大量降雨，一般年降雨量在mm以上，使土壤颗粒吸附的Ca、Mg、Na、K等碱金属离子大量淋失，被H+离子占据位点，导致土壤pH下降。
1.2、施肥较多。尤其为铵态氮肥，以及硫酸盐等酸性及生理酸性肥料。
1.3、生物活动。微生物和植物根部代谢的酸性产物。有机质分解过程产生的有机酸或碳酸。
1.4、成土母质影响。硫化亚铁氧化生成的硫酸。
土壤酸化始于土壤中活性质子(氢离子)。土壤中氢离子的来源很多,土壤中动植物呼吸作用产生形成的碳酸;水的解离;降雨中一些无机酸,如碳酸和硝酸;酸雨中含有的大量硫酸;酸性肥料和含氮肥料的硝化等。氢离子破坏了土壤中原来的化学平衡,氢离子和土壤胶体上被吸附的盐基离子交换,氢离子被土壤胶体吸附,使土壤胶体上交换性氢离子不断增加。而盐基离子进入土壤溶液,随雨水流失。氢离子可以自发地与土壤中固相的铝化合物反应,释放出等量的铝离子,Al3+水解释放出3个H+。
2、酸性土壤的危害
2.1、土壤贫瘠。
酸性土壤Ca、Mg、Na、K盐基离子大量淋失，以及p的固定，造成养分贫瘠。
酸性土壤中的无定形铁铝氧化物和水化氧化物是P的主要吸附基质，吸附在铁铝氧化物表面的P可以向更稳定的化学吸附态P转变，同时与铁铝发生一些沉淀反应，形成难溶性磷酸盐，从而使土壤表现出对P的高固定能力。
酸性土壤上的许多作物易出现缺钼。因为在低pH值土壤条件下，对植物有效的水溶性钼易于转化为溶解度很低的氧化态钼，使得钼的有效性大大降低。
2.2、活性铝溶出。
Al是酸性土壤中限制作物生长的主要因素，通常毫微摩尔浓度水平的Al在短时间内即可影响植物根系的生长。一般认为土壤交换性Al、水溶性Al和土壤溶液中的无机离子态铝（Al3+、(AlOH)2+、Al(OH)2+）对植物根系的毒害作用最大，并且Al的溶解度对pH十分敏感，pH每减少0.11个单位，土壤中Al的溶解度将增加2μmol(0.mg/L)。Al毒会使植物根端膨大，根尖变粗变短，从外表皮到中柱出现不同程度的龟裂；根伸长区细胞壁发生降解，细胞间距变小；膜系统遭到破坏，核膜、线粒体膜破裂；细胞中淀粉粒明显减少，甚至消失；根尖分生组织细胞核变形，细胞核数量大大减少。
造成植物铝毒害的机理有以下几种可能：1.抑制根分生组织细胞分裂，干扰DNA的复制DNA是具有双螺旋结构的大分子，其中两条互补链通过碱基配对形成一定的立体构象，铝过多则可能干扰和破坏DNA的构象。当pH6时，铝主要以Al(OH)2+的形态存在，它和DNA分子里核苷酸上的氧结合，并将两个DNA单链牢牢地联结在一起，从而导致DNA变性、钝化。也有资料表明，Al3+或Al(OH)2+直接与核昔酸上的酯态磷结合，也会使DNA活性下降。由于铝的这种“凝结作用”，使得DNA的复制功能遭到破坏，细胞分裂停止。
影响多种养分的吸收，过量铝会抑制根对磷、钙、镁、铁等营养元素的吸收。铝对磷的影响主要是形成难溶性的AlP04沉淀，使磷淀积在根表或自由空间之中，直接影响植物对磷的吸收。但对于一些耐铝植物如茶树，当介质中铝浓度不很高时，铝的存在却能促进磷的吸收。因为铝和磷酸盐形成电荷密度低的大分子络合物或聚合物，能减小磷向根移动的阻力。
过量铝也会抑制钙和镁的吸收。结果说明，增施A12(SO4)3后，强烈抑制缸豆对钙、镁的吸收，使植株中钙和镁的浓度大幅度下降。铝抑制钙镁吸收的主要原因是铝与钙镁离子竞争质膜上载体结合位点。铝的这种抑制作用会导致多种作物（如大豆、缸豆、玉米）顶端分生组织缺钙，造成严重减产。
过量铝还影响植物铁营养状况。铝对铁的影响主要是干扰Fe3+还原成Fe2+的过程，阻碍植物根系对铁的吸收，并使植物体内的铁不能充分发挥作用。
抑制豆科植物根瘤固氮，土壤中可溶性铝含量过高时，根系伸长和侧根形成受到严重抑制，根毛数量大量减少。由于根瘤菌恰恰是通过根毛进行侵染的，因此铝毒严重减少了根瘤菌的侵染率，造成结瘤量下降。
铝是土壤中最丰富的金属元素，它在土壤中以离子形态极其牢固地吸附在土壤交换点和黏土颗粒上，土壤pH下降会使它们从土壤交换点和黏土颗粒上脱落下来，即土壤铝的溶出。大量的铝离子溶出会对作物生长产生很大的影响。土壤中溶出的铝离子可以被作物根系吸收并分布在根内，但仅有很少一部分转移到地上部分。因此，土壤中铝离子含量过多，对作物根系易造成伤害，表现为根尖显著膨大，没有侧根和根毛，死根现象时常发生。因此生长受到抑制、产品品质受影响。同时影响土壤微生物的活性。
2.3、有毒重金属元素的活化
土壤在其酸度提高的同时也使得某些重金属元素的活性增加,这是由于锰、铬、镉等有毒金属离子在低pH值下溶解度升高造成的。
锰毒多发生在淹水的酸性土壤上：Mn2+是致毒的形态，而Mn2+只有在较低的pH值和Eh条件下才会出现。与铝毒不同，植物锰中毒的症状首先出现在地上部，表现为叶片失绿，嫩叶变黄，严重时出现坏死斑点。锰中毒的老叶常出现有黑色斑点，通过切片观察和成分分析，证明这是二氧化锰的沉淀物。
3、德德沐农业建议酸性土壤的防治措施
3.1、种植耐酸抗酸的品种。
3.2、客土：别处拉来健康的土壤覆在表面或混合起来，用土量大，工作量大，当地可能没有健康的土壤。
3.3、施用有机肥：
多数有机肥发酵后为碱性的，pH高达8.0以上，可中和一部分酸性，提高土壤的物理、化学性质。
3.4、石灰质材的施用
将碱性的石灰质材施入土壤以提升土壤pH，同时间接地增进土壤中养分的有效性及有益微生物的活性，为所有酸性土壤改良方法中最经济实惠者。石灰资材的施用对强酸性土壤改良之效果，深受资材的品质、施用量、土壤pH缓冲能力、施用方法及施用时期的影响。
3.4.1石灰质材的选择
(1)化学组成：
石灰资材的品质可由其中和土壤酸度的能力来评估，而此中和效果又由石灰资材的化学组成之碱度和粒径分布(或称细度)来决定。石灰资材在中和土壤酸度的潜力往往以石灰石粉的相对碱度来表示，其中相对碱度愈大者，中和酸度的潜力也愈大，所需施用量亦愈少。石灰资材中所含阳离子和阴离子的种类为决定碱度高低的决定因子。
一般而言，石灰资材遇水进行水解时，若产生强碱及弱酸者，其中和酸度的效果最佳(如生石灰、消石灰)，而产生强碱及强酸者，其中和效果将大打折扣(如石膏)。兹将优良及不良之阳离子及阴离子列表于下：
简言之，由石灰资材中阳离子和阴离子之配对，可了解石灰质材之优劣，兹按中和土壤酸度效果高低将石灰资材分类如后：
以经济及对土壤保育的观点来衡量，我们应该选择使用优良的石灰资材来进行酸性土壤改良工作。
(2)细度
一般而言，石灰资材愈细者在单位体积内可发挥中和酸度效应的表面积愈大，所以效果愈佳。如粒径小于0.25毫米(即可通过60目筛孔)者，中和能力最高(指数为)，粒径介于0.25至0.85毫米者，中和能力为小于0.25毫米者之60%，而粒径0.85~1.70毫米者则仅为10%左右。
采用石灰石粉的效果不仅取决于其粒度组成,而且取决于石灰石的硬度。较软的石灰石例如白至和地质上成岩晚的石灰石对农作物收成的作用最大。
粉料磨细度粒径可介于0.1-3毫米,其中0.25-0.30毫米的颗粒对改良土壤最为有效,再细的颗粒不能提高粉料的作用效果。粒径1-3毫米的粗颗粒效果最差,但是它们对收成的影响随时间的推移而增加。采用3毫米以上颗粒的石灰石粉时收获是增加不多,也不稳。
3.4.2常用石灰质材的特性
任何质材具有下列两个特性：(1)含钙或镁，(2)可中和土壤酸度，提升土壤pH值，均可称为石灰质材。常见的石灰质材可归纳为四类：
1.碳酸盐类(Carbonate)
碳酸盐类的石灰质材为使用最广且易取得之石灰质材，且其价钱较低及处理较方便。
(1)石灰石粉(Calcite)，俗称石灰，来自于天然的石灰石矿床，为最常用的石灰质材。主要成份为CaCO3。
(2)白云石粉(Dolomite)，俗称苦土石灰，除含CaCO3外亦含MgCO3，价钱比石灰石粉稍贵，但降低土壤pH的速率比石灰石粉慢，唯其含有Ca和Mg，故较适用于镁含量低的强酸性土壤。强酸性土壤常出现作物缺镁的征状，故含镁之苦土石灰似乎比石灰石粉为佳。
(3)泥灰(Marl)为粘土，钙和镁碳酸盐及贝壳残留物的天然混合物。
(4)牡蛎壳粉，为纯CaCO3组成，为沿海地区的产物。
2.氧化物(Oxide)
石灰石粉或白云石粉于高温炉或熔炉中经碫烧，而形成纯的氧化钙(CaO)或氧化镁(MgO)。此类石灰质材分子量较低，且提升土壤pH的速率较快，故若以相同用量来评估时，此类质材为所有石灰质材中效果最佳者。氧化钙(CaO)，俗称生石灰，溶解度比石灰(CaCO3)大，因此提升土壤pH的效果较快，然而生石灰的制造成本比石灰高，售价相对也较高。除此之外，生石灰因会吸湿及产生高温，故在施用上并不方便，所以较少被推荐使用于土壤改良上。
3.氢氧化物(Hydroxide)
此类质材系由CaO或MgO加水而形成之Ca(OH)2和Mg(OH)2。氢氧化钙[Ca(OH)2]俗称熟石灰，同样具有粉末状，反应快和处理不便之特性，且生产成本比石灰石粉高，在农地改良上不常被使用。
4.副产物(By-Products)
许多采矿、炼钢、加工和制造过程的副产品亦具有石灰的特性而可当作石灰质材被使用，如炼钢厂之炉渣，燃煤工厂之飞灰和底灰，糖厂，磨石厂和纸厂之石灰污泥等等。
由于此类副产品常含杂质且成分变异较大，故除了中和酸度的能力较低，因而提升土壤pH的效果不如上述三类石灰质材。同时，有些副产物含有不利于土壤和作物生长的物质，故在使用副产物当石灰质材时，一定要先了解及确认该质材之全部化学组成。炉渣为炼钢过程中的副产物，本身即为含钙或镁的石灰质材，其碱度虽不及石灰石粉及苦土石灰，但炉渣另含有磷、硫、铁、锰等作物生长所需的植物养分，为其优点之一，只要施用合宜，亦可达资源回收再利用的目的。
磷石膏是磷复肥和磷化工行业的副产物,其质量和组成与所用的磷矿和工艺流程有关。它的主要成份是硫酸钙,还有一定量的PO43-、F-、Fe3+、Al3+、未分解的磷矿粉和酸不溶物等。Sumner等提出用磷石膏改良心土的理论，可概括为“自动加石灰效应”,即土壤与硫酸钙反应后,由于表面的代换性反应而产生碱度。Sposito把“自动加石灰”具体化,其反应为:
磷矿粉是另外一种磷化工行业的副产品,胡红青等在红壤上直接施用磷矿粉,能增加土壤有效磷含量从而提高油菜产量,还能提高土壤pH值，增加土壤负电荷量,增加交换性钙含量和降低交换态铝含量。
粉煤灰是火力发电厂的煤经过高温燃烧后的残留物,呈粒状结构,其中玻璃球体占30%左右,蜂窝状颗粒占70%左右。主要含有硅、铁铝和微量元素。万贵怡等用粉煤灰改良红壤性中低产田发现:粉煤灰对旱地的改土增产效果要优于水田,而且改土效果是长效的。
碳法滤泥是糖厂的废弃物,温志平、刘树基通过在赤红壤上柑橘地施用糖厂碳法滤泥后表明:施用碳法滤泥可明显提高土壤的pH值和土壤速效磷的含量。
但是这些改良剂中的大多数含有一定量的有毒金属元素。如磷石膏、磷矿粉中含有少量的铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铬(Cr)。粉煤灰中也含有少量的铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)、铬(Cr)。虽然含量较少,但是也存在着对环境的污染。
3.4.3石灰资材的施用量
在决定施用量之前应先了解欲种植之作物的生长适宜pH范围，再以提升土壤pH至该pH范围的中间值附近为目标。
石灰需要量受土壤性质的影响甚大。同样是pH4.6的两块农地，如果要施用石灰使土壤pH提高到5.5，两块地所需要的石灰量未必相同。此乃因为我们一般所测出之pH值，只代表存在于土壤溶液中氢离子的浓度(称为活性酸)，而我们施石灰所需中和的酸，除了活性酸之外，尚需包括存在于土壤胶体上的氢离子或铝离子(称为潜性酸)，而这些潜性酸主要是吸附在粘粒和有机质上，所以一般而言，有机质含量及粘粒含量愈高的土壤，表示其阳离子交换能量愈大，因此石灰需要量亦愈大。
决定石灰需要量的方法甚多，包括直接培育法及缓冲pH测定法，其中以直接培育法较为准确但也较耗时，而其它方法所需的时间虽然较短，但其适用性常因土壤性质不同而异。一般而言，我们可借助以下的原则来决定土壤的石灰需要量(吨/公顷，改良20公分土层厚度)。
石灰需要量一般多以20公分为目标，若要调整更深的深度，则必需乘上比例因子。假如以20公分为调整目标的石灰需要量为Ａ吨/公顷，则调整目标为80公分时，其石灰需要量应为：
Ａ×80/20＝4Ａ(吨/公顷)。
一般而言，除了栽种钙需求量大的作物(如花生)外，施石灰提升土壤pH的目标，矿质土壤以pH6.0，矿质与有机质复合土壤以pH5.5、而有机质土壤以pH5.0即可，因为在此pH值下，铝与锰毒害已减轻至甚低。换言之，除非土壤pH值低于5.5，则可暂时不考虑施用石灰，但每年需重新测定土壤pH，若土壤pH低于5.5则需补充石灰。同时，改良的目标应为全层改良，除非是栽种浅根性的作物，如蔬菜、草皮....等，否则不可只改良表面20公分，最佳之改良深度应随作物根系的深浅而定。
石灰石粉施用的方法分为两个阶段：基础阶段和保持阶段。在基础阶段时,石灰石粉用量标准差异很大，它与土壤的性质、结构、酸度和农作物的种类有关。例如,美国对土壤进行基本的石灰石粉处理时,公顷土地的石灰石粉用里达15-20吨,而经过3-5年后再进行保持阶段施用时，石灰石粉用量为0.5-1.5吨/公顷。联邦德国在对土壤进行第一阶段石灰石粉处理时,其用量为2-30吨/公顷,而进行第二阶段处理时经过4-5年,石灰石粉用量约为1吨/公顷。
一些有经验的技术人员和农民根据“四看”就能确定石灰用量：一看土质，粘土比砂土多施，黄壤比红壤多施，旱地比水田多施；二看作物，玉米可多施，马铃薯可少施，荞麦不施；三看气候，冷湿地区多施，燥热地区少施；四看石灰种类，50kg生石灰相当于70kg熟石灰或90kg石灰石粉，石灰用量一般为每亩施50~75kg为宜。
科学的石灰需要量的计算方法很多，根据pH确定石灰用量的方法通常有SMP单缓冲法、SMP双缓冲法、Ca(OH)2滴定法，也有根据中和土壤交换性Al的量来确定石灰用量的。有研究认为SMP单缓冲法能较准确预测出低石灰用量和高石灰用量的土壤，而SMP双缓冲法对低石灰用量测定值则偏高，Ca(OH)2滴定法则偏低。相对而言Ca(OH)2滴定法更准确，更适合作为确定四川盆地土壤石灰需要量的方法。所以，确定石灰用量的方法需要根据实际情况，与田间实践相结合进行检验和修正。
推荐适宜的石灰用量为熟石灰粉~.5kg/hm2、碳酸钙粉~kg/hm2、白云石粉~kg/hm2。
3.4.4石灰资材的施用法
由于石灰资材的溶解度不大，在土壤中的移动速度不快，所以应将石灰与土壤均匀的混合，以发挥其最大的效果。石灰资材可在作物收获后与下栽种前的任何时间施用，但需注意的是，土壤具有pH缓冲能力，所以石灰施用后，土壤pH并不是立即调升至我们所盼望的目标，而是逐渐上升。若栽种多年生作物，则石灰与土壤的混合必需在播种前完成，同时尽可能远离播种期，以让石灰有充分时间发挥其效应。如果土壤只是微酸性或作物对酸性并不是很敏感的话，则石灰施用期靠近种植期也无妨，若栽种对酸度敏感的作物(如高粱、苜蓿、甜菜、莴苣、茼蒿、芹菜、菠菜、花椰菜、洋葱、芦笋、丝瓜、洋香瓜、青椒等)则需在栽种前一年施用石灰，使土壤pH有足够时间调升，否则难见改良效果。
石灰施用一般都采用表面撒施后再犁入土中，以求目标深度内的土壤尽可能与石灰接触。一般石灰资材在土壤剖面中垂直移动距离极短，所以使土壤和石灰资材充分混合十分重要。完全靠表面撒施，仅能改善表土数公分内酸度，对深根作物难见改良效果。若要改良底土的酸度可利用下列方法：
A、直接将石灰深施或将石灰悬浮液灌入底土，但此种方法往往受限于所需费用较高及有效施肥机配备的缺乏。
B、表面施用石膏：石膏中的Ca2+移动较一般石灰中的Ca2+快，因此其Ca2+置换底土胶体上的毒性铝，或石膏中的SO42-与底土中Al3+形成毒性较低的AlSO4+，以减轻底土铝毒害。
C、大量施用硝酸钙或硝酸钠，其中Ca2+将随NO3-下移至底土，届时作物吸收NO3-的量将比Ca2+多，因而植物根系会释出OH-或HCO3-，至使根圈附近土壤pH值提升。
但长期或大量使用石灰会引起土壤板结，还会引起土壤中钙、镁、钾等元素的平衡失调而导致作物的减产。
大量的实践表明，少量石灰穴施不如大量石灰撒施好。因为石灰穴施会造成土壤局部石灰含量过高，会加大土壤对P的吸附固定。但撒施石灰又不如翻施石灰效果好，因为石灰的降酸作用会随着时间的推移而向深层土壤下移，撒施石灰要15~17年才能使深层土壤的酸度得到改良。翻施可显著提高叶片Ca、P、K含量。与14种养分的最佳比例相比，撒施石灰使其中的10种营养元素变得更不平衡，只改善了1种营养元素的平衡。而翻施处理改善了4种营养元素平衡，却只使3种变得更不平衡。