酸性土壤:pH值小于7的土壤總稱-中文百科頻道

形成

所謂的酸性土壤是指缺乏堿金屬、堿土金屬而大量吸附H+的pH<7的土壤，其酸性來源有：

(1)雨水中的碳酸

(2)微生物和植物根部代謝産物

(3)有機物分解過程中産生的有機酸

(4)硫化亞鐵氧化生成的硫酸

(5)化肥分解

一旦形成酸性環境，吸附在粘土和腐植質上的堿性金屬離子和H+替換而引起土壤中這些金屬離子的缺乏，因此土壤呈酸性。

辨别

一、看土源

一般采自山川，溝壑的腐殖土，多呈黑褐色，比較疏松，肥沃，通透性良好，是比較理想的酸性腐殖土。如：松針腐殖土，草炭腐殖土等。

二、看土色

酸性土壤一般顔色較深，多為黑褐色，而堿性土壤顔色多呈白、黃等淺色。有些鹽堿地區，土表經常有一層白粉狀的堿性物質。

三、看地表植物

在野外采掘花土時，可以觀察一下地表生長的植物，一般生長野杜鵑、松樹、杉類植物的土壤多為酸性土;而生長柽柳、谷子、高梁等地段的土多為堿性土。

四、看質地

酸性土壤質地疏松，透氣透水性強;堿性土壤質地堅硬，容易闆結成塊，通氣透水性差。

五、憑手感

酸性土壤握在手中有一種“松軟”的感覺，松手以後，土壤容易散開，不易結塊;堿性土壤握在手中有一種“硬實”的感覺，松手以後容易結塊而不散開。

概況

植物正常生長發育有賴于良好的土壤環境。但在自然界中，植物生長的土壤往往存在着各種各樣的障礙因素，限制着植物生長。例如，世界陸地表面大面積鹽堿土中有高濃度的鹽分。在降水量較多的條件下，酸性土壤發生強烈的淋溶作用，造成K+、Ca2+、Mg2+等礦質養分離子大量淋失，嚴重影響農作物的生長。這些具有植物生長障礙因素的土壤稱為逆境土壤。逆境土壤分布的面積廣泛，而且改良難度大，因此，已成為農業生産發展的限制因素。植物在長期進化過程中對各種逆境産生了一定的适應能力。某些植物在一定程度上能夠忍耐上述不良的逆境條件。了解植物對土壤環境的生理反應和抗逆機理，對發展農業生産是十分重要的。

障礙因子

酸性土壤的主要障礙因子是低pH值，遊離鋁和交換性鋁濃度過高（鋁毒），還原态錳濃度過高（錳毒），缺磷、鉀、鈣和鎂，有時也缺钼。各種障礙因子在不同生态條件下其危害程度不同，有時隻是某一因素起主導作用，而有時則是幾種因素的綜合作用。例如，在熱帶和亞熱帶一些強酸性土壤中，H十可對植物生長造成直接危害，而在pH>4的酸性土壤中，鋁的毒害和缺磷會同時出現；在淹水條件下還兼有錳的毒害作用。我國南方酸性土壤經常發生鋁和錳對多種植物的毒害作用，以及普遍的嚴重缺磷現象。

氫毒害

1．當土壤pH6的條件下，其他形态的可溶性鋁，如Al(0H)3+和Al(OH）4－數量很多。當土壤溶液中可溶性鋁離子濃度超過一定限度時，植物根就會表現出典型的中毒症狀：根系生長明顯受阻，根短小，出現畸形卷曲，脆弱易斷。在植株地上部往往表現出缺鈣和缺鐵的症狀。據報道，造成植物鋁毒害的機理有以下幾種可能：1.抑制根分生組織細胞分裂，幹擾DNA的複制DNA是具有雙螺旋結構的大分子，其中兩條互補鍊通過堿基配對形成一定的立體構象，鋁過多則可能幹擾和破壞DNA的構象。當pH<6時，鋁主要以Al(OH)2+的形态存在，它和DNA分子裡核苷酸上的氧結合，并将兩個DNA單鍊牢牢地聯結在一起，從而導緻DNA變性、鈍化。也有資料表明，Al3+或Al(OH)2+直接與核昔酸上的酯态磷結合，也會使DNA活性下降。由于鋁的這種“凝結作用”，使得DNA的複制功能遭到破壞，細胞分裂停止。在缸豆營養液培養試驗中，不論是對A1敏感的品種還是不敏感的品種，在加鋁處理僅幾個小時後，細胞分裂就會受到嚴重抑制；雖然l0h後植物開始逐漸适應高鋁環境，細胞分裂逐漸恢複，但仍不能達到正常水平。不同基因型品種對A1的敏感程度不同，敏感品種恢複速率慢，而且恢複程度差。

2．破壞細胞膜結構和降低ATP酶活性。植物細胞膜主要由磷脂和膜蛋白組成。正常的細胞膜具有良好的延展性。過多的A13+可以與膜上的磷脂或蛋白質結合，破壞膜的延展性，并影響膜的功能。例如，用隻含0.0027mg·L－1的A13+的溶液處理大麥根系，就會出現膜ATP酶活性和膜電位顯着下降，從而降低根系主動吸收礦質養分的能力。

3．影響多種養分的吸收過量鋁會抑制根對磷、鈣、鎂、鐵等營養元素的吸收。鋁對磷的影響主要是形成難溶性的AlP04，沉澱，使磷澱積在根表或自由空間之中，直接影響植物對磷的吸收。但對于一些耐鋁植物如茶樹，當介質中鋁濃度不很高時，鋁的存在卻能促進磷的吸收。因為鋁和磷酸鹽形成電荷密度低的大分子絡合物或聚合物，能減小磷向根移動的阻力。

過量鋁也會抑制鈣和鎂的吸收。增施A12(SO，)3後，強烈抑制缸豆對鈣、鎂的吸收，使植株中鈣和鎂的濃度大幅度下降。鋁抑制鈣鎂吸收的主要原因是鋁與鈣鎂離子競争質膜上載體結合位點。鋁的這種抑制作用會導緻多種作物（如大豆、缸豆、玉米）頂端分生組織缺鈣，造成嚴重減産。

過量鋁還影響植物鐵營養狀況。鋁對鐵的影響主要是幹擾Fe3+還原成Fe2+的過程，阻礙植物根系對鐵的吸收，并使植物體内的鐵不能充分發揮作用。

4．抑制豆科植物根瘤固氮土壤中可溶性鋁含量過高時，根系伸長和側根形成受到嚴重抑制，根毛數量大量減少。由于根瘤菌恰恰是通過根毛進行侵染的，因此鋁毒嚴重減少了根瘤菌的侵染率，造成結瘤量下降。此外，由于鋁毒抑制鈣鎂等礦質養分的吸收，礦質營養不良也會使得根瘤菌的固氮酶活性降低，從而造成植物缺氮。例如，随着土壤鋁飽和度的增加，大豆結瘤量明顯下降，從而導緻植株含氮量銳減。

錳毒害

錳毒多發生在淹水的酸性土壤上：Mn2+是緻毒的形态，而Mn2+隻有在較低的pH值和Eh條件下才會出現。與鋁毒不同，植物錳中毒的症狀首先出現在地上部，表現為葉片失綠，嫩葉變黃，嚴重時出現壞死斑點。錳中毒的老葉常出現有黑色斑點，通過切片觀察和成分分析，證明這是二氧化錳的沉澱物。

過量錳緻毒的機理有以下兩個方面：

1．影響酶的活性過多的錳會降低如水解酶、抗壞血酸氧化酶、細胞色素氧化酶、硝酸還原酶以及谷胱苷肽氧化酶等酶的活性。但也能提高過氧化物酶和吲哚乙酸氧化酶的活性。植物酶系統的正常生理功能因此而受到幹擾，植物代謝出現紊亂，光合作用不能順利進行，從而導緻植物不能正常生長發育。

2．影響礦質養分的吸收、運輸和生理功能錳過量造成植物缺鈣是酸性土壤上常見的現象。錳過量時，植物體内吲哚乙酸氧化酶的活性大大提高，使生長素分解加速，體内生長素含量下降，緻使生長點的質子泵向自由空間分泌質子的數量減少，細胞壁伸展受阻，負電荷點位減少，從而導緻鈣向頂端幼嫩組織運輸量降低，出現頂芽死亡等典型的生理缺鈣現象。不同供錳水平對菜豆各部位鈣分布的影響。供錳過量時，嚴重抑制了植株對鈣的吸收，使全株平均含鈣量遠低于正常供錳處理。同時，過量錳還影響植物體内鈣的分布，與正常供錳植株相比較，供錳過量時，植株根中的含鈣量較高，而葉片中的含鈣量則較低，表明過量的錳阻礙了鈣從根向葉的長距離運輸。

過量錳還能抑制根系對鐵的吸收，并幹擾體内鐵的正常生理功能。因為Fe2+和Mn2+的離子半徑相近，化學性質相似，Mn2+和Fe2十在根原生質膜上會競争同一載體位置。因此，介質中過量的Mn2+會抑制根系對Fe2+的吸收，使植株含鐵總量下降。已經進入植物體内的鐵能否正常發揮其營養作用，還受植物體内含錳量的影響。一方面過量的錳會加速體内鐵的氧化過程，使具有生理活性的Fe2+轉化成無生理活性的Fe3+，從而使體内鐵的總量不變的情況下，降低活性鐵的數量；另一方面，由于Mn2+與Fe2+的化學性質相似，而發生體内高濃度的Mn2+占據Fe2+的作用部位，有時會造成植物缺鐵。

适應機理

概述

盡管酸性土壤存在上述種種障礙因子，但仍有許多種植物能正常生長。這是因為它們在長期的進化過程中，對酸性土壤條件産生了不同程度的适應能力。其适應能力的強弱在不同植物種類以及同一種植物的不同品種之間有顯着差異。例如，在一年生根類作物甘薯、芋、山藥和木薯中，木薯對酸性土壤的适應能力最強，在pH=4時仍能獲得較好的産量；山藥的适應能力最弱，在pH值4.6時，相對産量已不足20%。

耐鋁機理

鋁毒是酸性土壤中限制作物生産最主要的因素。耐鋁性植物種類及其品種通過以下一種或幾種機制能夠有效地抵抗鋁的毒害作用，以保證植物正常生長。1.拒吸植物根系将鋁離子拒之于根表以外，免除其危害。

(1)提高根際pH值。當根系吸收的陰離子數量大于陽離子時，在代謝過程中根系常分泌出OH－或HC03－，使根際pH升高，鋁的溶解性随之下降，進入根系内鋁的數量也随之減少。不同植物種類及其不同品種提高根際pH值的能力有所不同。例如，小麥耐鋁品種（和敏感品種相比）吸收陰離子的比例大，其中吸收的陰離子主要是N03－，從而使根際pH值上升較大，抗鋁能力也就相應較強。與鋁敏感的品種Monon相比，耐鋁小麥品種Atlas在加鋁條件下，溶液的pH值顯着升高，根中鋁的含量下降，從而保證了根系的正常生長。

(2)根分泌黏膠物質。鋁對根系生長的主要毒害作用是抑制頂端分生組織的細胞分裂，而根尖細胞具有分泌大分子黏膠物質的能力，這些黏膠物質能配合陽離子，其中對鋁離子的配（鳌）合能力最強，因此使鋁阻滞在黏膠層中，防止過多的鋁進入根細胞，黏膠層起着阻止鋁與分生組織接觸的屏障機能。如除去根尖的黏膠物質，根系伸長就會立即受到抑制。不同的植物種類或品種，其黏膠物質分泌量往往存在差異，并反映在耐鋁能力上。一般耐鋁能力強的植物其黏膠物質分泌較多，對鋁的阻滞能力較強；鋁敏感植物其黏膠物質分泌較少，不足以将全部鋁阻擋于根細胞之外，一部分鋁進入根系分生組織，并抑制根系的伸長。

(3)根分泌小分子有機物。根系除了在根尖部位分泌大分子黏膠物質外，在根的其他部位還能分泌多種小分子可溶性有機物質，如多酚化合物和有機酸等。這些物質能和鋁形成穩定的配（螯）合物，鋁和這些有機物形成穩定的複合體後，分子量劇增，體積增大，使其不能夠進入自由空間。所以根分泌的小分子有機物與鋁配（螯）合減少了鋁到達根細胞質膜的數量，從而減少了根系對鋁的吸收，保證植物正常生長。在這方面，檸檬酸的作用尤為突出。在鋁毒情況下，植物分泌的有機酸還有蘋果酸、草酸等。耐鋁能力不同的植物品種分泌小分子有機物的數量往往也有差異。最新的研究結果表明，小麥的抗鋁能力與其分泌有機酸的數量呈正相關。

根中鈍化有些植物雖不具備完善的斥鋁機制，使得在高鋁環境中有相當數量的鋁進入根組織内部，但這些植物能使其中絕大部分鋁滞溜在根部的非生理活性部位中，如根自由空間或液泡中，阻止過多的鋁運輸到地上部分，從而避免了對植物生長發育的危害。具有這種機制的植物有水稻、小黑麥、黑麥草、小麥、大麥和馬鈴薯等。地上部積聚有些植物吸收鋁并在地上部大量積累，為了避免中毒，本身組織具有較強的耐鋁能力，即使體内鋁含量很高，植物仍能維持正常生長。具有這種機制的植物有茶樹、松樹、紅樹和桦樹等。這些植物種類及其品種，通過将鋁分布在膜外自由空間或液泡中而實現對高濃度鋁的抗性。說明耐鋁植物和敏感植物在細胞水平上鋁的分布特點，耐鋁型品種首先将進入體内的鋁盡可能阻滞在自由空間中，對于不能阻滞的鋁，植物又會将其迅速儲藏在液泡中，以防止鋁在細胞質中積累。

敏感品種則無上述機理，鋁在表觀自由空間呈磷酸鋁沉澱，在細胞壁果膠物質中，鋁代替了一部分鈣。鋁代替鈣的結果，使細胞壁結構變緊，細胞擴張受阻。其次，進入細胞質中的鋁，又産生磷酸鋁沉澱，或與ATP或核酸上的磷酸基團配合，使之失去活性。鋁的毒害幹擾了植物體内磷和鈣的代謝。

上述幾種耐鋁機理在不同植物中所起的作用不同，有些植物以其中一種機理為主，而另一些植物則是幾種機理同時發揮作用。大多數植物都同時兼有幾種不同的機理。一般來說，以拒吸機理為主的植物，其耐鋁能力較弱，而以地上部積聚機理為主的植物其耐鋁能力較強。

耐錳機理

與植物耐鋁機理相比，對植物耐錳的機理研究較少。對多數植物來講，它們能否耐錳，關鍵不是植物能忍耐體内錳濃度的高低，而是組織内錳的分布是否均勻。例如，耐錳能力不同的兩個缸豆品種，植株地上部錳的平均含量相同，但是由于耐錳品種植株中錳的分布均勻，因而未出現錳的毒害現象；相反，錳在敏感品種組織中呈嚴重不均勻分布，局部組織有錳的累積，并達到毒害水平，從而引起錳毒。錳分布的特點在一定程度上是由植物的遺傳特性所決定的。但其他因素對體内錳的分布也有一定影響，從而影響植物的耐錳能力。在這方面，矽的作用最為突出。這是由于介質中矽能減少植物對錳的吸收，而更主要的是由于植物體内的矽有利于錳向葉肉組織運輸，使錳在整個組織（如葉片）中分布得更均勻，防止了局部累積。

養分缺乏

在酸性土壤中，除鋁和錳毒害外，磷、鉀、鈣、鎂、钼等養分缺乏也是植物必須克服的障礙因素。對于養分缺乏，植物有增加根系對養分的吸收，增強養分的短距離運輸和長距離運輸，以及提高體内有限養分的生理功效等适應機理。對于不同的養分元素，植物的适應機理也不盡相同。

1．磷酸性土壤上植物缺磷的直接原因是土壤中磷的生物有效性低。因此，植物适應低磷環境能力的核心，在于植物根系吸收土壤磷的能力。吸磷能力強的植物，适應酸性土壤的能力就強。植物可通過以下途徑增強根系的吸磷能力。

(1)根系吸收動力學特征變化。植物提高吸收速率是适應酸性缺磷土壤的關鍵因素。适應性強的植物種類或品種，其根吸收磷的最低濃度Cmin和米氏常數Km值都比适應性弱的植物低。因而，前者能在磷更為貧乏的土壤環境中生存。兩個大麥品種中，适應性強的品種(Peragis)其Km值和Cmin值都比适應性弱的品種(Cosh)低。但兩者在最大吸收速率Vmax方面的差異不大。這一參數在養分供應充分的條件下，才更為重要。

(2)根系形态特征變化。土壤中的磷易被固定，屬移動性差的養分元素，因此擴大根系吸收的表面積是植物适應低磷土壤的重要機理之一。通常，根系越長，根毛越密，植物吸磷的能力就越強，其适應低磷土壤的能力也就越大。例如，洋蔥和油菜在根系形态上具有顯着的差異，前者根系小，側根少而且無根毛，而後者根系發達，側根細而長，根毛密集，是兩種具有典型代表性的根系，在适應低磷土壤的能力方面，前者遠小于後者。在主根長度基本相同的條件下，由于根形态特征的不同，吸磷能力有很大的差異，甚至向地上部的供磷量也有極大的差别。這說明根形态特征對适應低磷土壤具有重要意義。

(3)菌根真菌侵染。酸性缺磷土壤上絕大多數植物都能與菌根真菌形成共生體系。菌根菌絲向根外廣泛分枝伸展，穿過根際磷虧缺區，在根系吸收區以外更廣泛的區域吸收土壤磷，通過菌絲快速運輸給寄主植物根系，從而改善其磷素營養狀況。對于根系不發達，根毛少的植物，菌根的作用尤為重要。例如，适應于強酸性缺磷土壤的木薯，對土壤磷的吸收完全依賴于菌根，因此被稱之為絕對依賴菌根的植物。當木薯未被菌根菌侵染時，隻有将土壤有效磷提高到190mg·kg-1才能獲得正常生長量，而形成菌根的植株在有效磷隻為15mg·kg-1時，就已經達到了最大生長量。(4)根分泌物。根系分泌一些可溶性有機化合物如檸檬酸、酒石酸等，能配合Fe-P或Al-P化合物中的某些金屬離子，從而使磷釋放出來，供植物吸收利用。

2．鈣植物對酸性土壤低鈣的适應機理與磷不同。植物主要是通過降低對鈣的需要或提高體内鈣的生理功效來保證在低鈣條件下能正常生長。耐酸植物體内隻需低濃度的鈣，就能維持各種正常的生理活動；而敏感植物在相同條件下，則由于缺鈣而使生長受到抑制。例如，耐酸植物毒麥，在鈣濃度僅為2.5umol的營養液中體内含鈣量為0.7%時，就可獲得最大生長量；而敏感植物苜宿，隻有當介質中鈣濃度高達1000umol，體内含鈣量為10.8%時，才能獲得最大的生長量。

3．鉀酸性土壤普遍缺鉀，植物對低鉀土壤的适應性主要有2條途徑：一是依靠龐大的根系，以較大的吸收表面積吸收足夠的鉀；二是依靠有利的根吸收動力學特征，具有較低的Cmin值和Km值，使根系在低鉀土壤中仍能保持較高的吸收速率。

4．钼由于在低pH值條件下，土壤中大部分钼将轉化為對植物無效性的氧化物形态，而使多種植物缺钼。對缺钼土壤适應性強的植物，大多是根系具有較強的吸钼的能力。的結果說明不同适應性玉米品種對施钼的反應，由于品種間根吸钼能力的不同，而導緻植株含钼量及生長量的差異。