土壤pH对植物生长发育影响的研究进展_唐琨.docx

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1、 2013年第 27卷第 2期 作物研宄 207 土壤 pH对植物生长发育影响的研究进展 唐琨，朱伟文，周文新 s，易镇邪 s，屠乃美 (湖南农业大学农学院，长沙 410128) 摘要：土壤 pH对植物的生长发育影响显著，主要表现在直接影响和间接影响两个方面。间接影响主要是通过 对土壤物理、化学及生物学特性的影响而影响植物生长，直接影响主要表现在对植物外观形态、物质代谢、生长发 育以及品质和产量等方面。为提高土壤肥力，促进植物生长发育，酸碱性失调土壤的改良途径与土壤 pH对植物 的影响机理等是当前亟待加强研宄的问题。 关键词：土壤 ;pH值 ;植物 ;生长发育 中图分类号 :S184 文献标识

2、码： A 文章编号： 1001-5280(2013)02020706 DOI :10. 3969/j. issn. 1001-5280. 2013. 02. 25 Research Progress on Effects of Soil pH on Plant Growth and Development TANG Kun, ZHU Wei-wen, ZHOU Wenin* , Yl Zhenie* , TU Nai-mei (College of Agronomy, Hunan Agricultural University? Changsha? Hunan 410128 China) Ab

3、stract: Growth and development of plant are seriously affected by the soil pH. The effects of soil pH on growth and development of plant represent direct aspect and indirect aspect. The indirect one mainly lies in three points as following： effects on physical， chemical and biological properties of

4、soil. On the side of direct aspect， it shows on appearance material metabolism, growth and development， quality and yield of plant. In order to enhance soil fertility and promote growth and development of plant， it is essential and urgent to study the improvement approach of pH maladjusted soil and

5、the effect mechanism of soil pH on plant. Key words: Soil； pH; Plant； Growth and development 土壤是植物生长的依托。近年来由于人类的不 合理利用，土壤开始出现退化现象。土壤退化包括 侵蚀退化、土壤酸化、污染退化、肥力退化和生物学 退化等几种类型。土壤酸化是土壤酸碱性失调的一 种重要形式，随着土壤酸度的提高，土壤质量和生产 力下降，植物的生长和发育也随之受到严重制约。 开展土壤酸碱性对植物生长发育的影响研宄，对缓 解日益突出的人口与环境资源之间的矛盾意义 重大。 1 土壤酸碱性对植物生长的间接影响 土壤酸

6、碱性，是指土壤溶液中 H+浓度的负对 数，用 pH值表 示，是土壤重要的化学性质。酸性或 碱性物质的输入会导致土壤物理的、化学的及生物 学的过程发生改变，且与土壤养分的有效性及有害 物质的产生有关，进而影响土壤肥力，对植物的生长 收稿日期： 201301-30 作者简介 :唐現 （ 1986 -)，女，天津人，硕士研宄生， Email:candytangkun163. com。 *通信作者，周文新， Email:zwxokhunau. net;易镇 邪， Email: yizhenxie sina. com。 基金项目：国家自然科学基金项目 （ 31171494);湖南省科技计划项目 （ 20

7、11NK3067)。 208 CROP RESEARCH 2013,27 (2) 发育产生间接影响 1。 1.1对土壤物理性质的影响 酸性物质的输入会导致红壤团聚体的稳定性降 低。随 pH值的降低，红壤团聚体破坏率增高、稳定 性降低，其影响表现为土壤有机质淋失増加，氧化铁 活性提高，土壤侵蚀加速。 土壤微结构也在一定程度上受到 pH的影响。 随酸度增大、作用时间增长，影响愈明显，主要表现 为土壤微龟裂密度増大、数量增多，从而破坏微团聚 体的结合，加速水分运行，增大渗漏和毛管蒸发的作 用，导致土壤耐旱性减弱，肥力降低，从而影响作物 的生长 2。土壤过碱，会导致土壤有机质含量低、酸 性淋溶作用强、

8、质地黏重、结构性差，土壤板结，土壤 通气性、透水性差，土壤水、气、热不协调，容易发生 冲刷，引起水土流失，土壤肥力降低，不利耕作和植 物生长 1。土壤过酸或过碱，都会导致其物理性质 变差，造成土壤和植物的抗逆性减弱，抵御旱涝等自 然灾害的能力下降，生产能力降低 3。 1.2对土壤化学性质的影响 1.2.1与土壤养分有效性的相关性 近年来，国内外 进行了一系列关于土壤有效养 分与土壤 pH值的相关性研宄 ，一 般认为，土壤养分 有效性的最高值大多出现在土壤 pH值 6.5 7. 5 之间。土壤 pH值过高或过低，都会使植物所需养 分元素的生物有效性发生变化，从而导致植株某些 元素营养失调 4 5

9、。试验研宄表明，土壤酸化会导 致盐基离子淋失加速，且其淋失量随土壤 pH值变 化而变化，淋失总量与 H+浓度呈极显著的相关关 系 =0.9990)，长期作用会导致土壤养分库的损 耗，造成土壤养分贫瘠 69。甲卡拉铁等 H研宄发 现，pH值较低时， K+不易被土壤固定，这时钾的有 效性较高 ;pH值升高后，土壤对 K+的固定作用加 强，钾的有效性降低，即有效钾含量随着土壤 pH值 的升高而降低。而磷在酸性条件下易被铁、铝固定， 在碱性的石灰质土壤又易被钙固定，说明磷在中性 条件下才能发挥其最高有效性。一些微量元素如 铁、锌、铜、硼在酸性条件下具有较高有效性，而钼却 是在碱性条件下有效性较高。以上

10、研宄表明，大多 养分元素的有效性受土壤 pH影响 1 14。 1.2.2与土壤中重金属元素活化的相关性 在我国多个城市郊区农业土壤的重金属含量调 查中， Cu的含量均超出了土壤背景值 15。土壤中 吸附 Cu的解吸是 Cu的活化过程，它直接影响 Cu 的生物毒性的迁移。朱玉祥试验研宄表明，土壤 pH 升高有利于重金属离子 Cu的吸附，进而降低 Cu的 活化程度，阻碍 Cu的生物毒性的迁移。 由于锰、铬、镉等有毒金属离子在低 pH值下具 有较高溶解度，所以在土壤酸度提高时一些重金属 元素的活性会增加 16。郭朝晖等 17研宄了模拟酸 雨连续浸泡污染下的红壤和黄红壤中重金属的释放 及形态转化，结果

11、表明：随模拟酸雨的 pH值下降， 污染土壤中重金属释放强度增大且较明显。对模拟 酸雨下土壤中铜、镉的作用研宄表明：随模拟酸雨的 pH值下降，淋出液中铜、镉含量明显增加， pH低于 4.0时，这种作用更为明显。 1.3对土壤生物学性质的影响 1.3. 1 对土壤微生物的影响 土壤中的微生物种群数量、分布与活性等表明 了土壤中物质代谢的旺盛程度，也是衡量土壤肥力 和养分的一个重要指标 18 19。土壤生物影响土壤 营养物质的分解、转化，进而影响植物根系对营养物 质的吸收利用。 土壤中微生物的种类和数量在酸性条件下均较 少，微生物的活性 低，有机质分解缓慢，其含量相对 较高 ;反之，土壤 pH值升高

12、，微生物活性增强，加速 了有机质的分解，其含量会相对较低。土壤中碱解 氮的含量与有机质含量密切相关 2 。碱解氮是衡 量土壤肥力的重要指标之一，因此，土壤 pH值升 高，有机质含量降低是导致碱解氮减少的重要原因。 土壤养分的有效性在一定程度还受土壤微生物 活动的影响。而是否具有适宜的 pH范围又是影响 土壤微生物活动的重要因素。真菌一般较耐酸，在 中性至微碱性的土壤环境中，细菌和放线菌活动旺 盛，易使土壤有机质矿质化，释放更多有效养分。 1.3.2 对 土壤酶的影响 土壤酶反映土壤各种生物化学过程的动向和强 度，是土壤生物学活性的重要组成部分，在土壤的物 质循环和能量循环中起到重要作用 21。

13、土壤酶与 土壤组分结合形成复合酶，其酶学特性与纯酶不 同 22，但二者都具有适宜的 pH范围。一些调查结 果表明，土壤酶活性与土壤pH密切相关，人工改变 土壤 pH值，土壤酶活性会在一定程度上受到影 响 23.24。 2013年第 27卷第 2期 作物研宄 209 有研宄表明：过氧化氢酶、多酚氧化酶、酸性磷 酸酶、碱性磷酸酶、脱氢酶、蛋白酶等几种酶的活性 与土壤 pH呈正相关， pH值升高时酶活性随之增 大。上述几种酶活性受土壤 pH的刺激，呈现酸化 抑制碱化激活现象，但总体上 OIT抑制作用较 小。而蔗糖酶和转化酶的活性在 pH增加时受到抑 制，活性变化呈现酸化激活碱化抑制。土壤 pH对 纤

14、维素酶活性的影响则没有很强的规律性。土壤 pH值 变 化 对 氧 化 物 酶 活 性 的 影 响 表 现 不显 著 25,26 2 土壤酸碱性对植物生长的直接影响 2. 1对植物外观形态的影响 通过微量比色法，测定 250多种植物花瓣细胞 液的pH值，发现其范 围在 2.5 7.5之间，红色花 表皮细胞液的 pH值较蓝色花表皮细胞液的 PH值 低，且红色花衰老时常伴有花瓣颜色转蓝和液泡 pH 升高的现象，所以 pH值的高低是花色的影响因素 之一。通常情况下，随着 pH值上升，花青素发生变 化，花瓣颜色逐渐由红变蓝。随着土壤 pH降低，花 瓣中总花青苷含量增加，说明土壤酸碱性影响花青 苷的积累，

15、从而影响花色的深浅 28。 王京元等 29以大豆为试验材料，测定盆栽大豆 幼苗在酸或碱胁迫下的一些生理指标。结果显示： 土壤 pH为 7. 0时，大豆的平均株高最高，土壤 PH 为 9. 8时，大豆平均株高最小。吲哚乙酸是促进植 物生长的激素，由于其为酸性，故在酸性的土壤环境 下，有利于植物生长素的合成，而碱性土壤环境会抑 制吲哚乙酸的作用。所以，大豆的株高随土壤 pH 值的升高而呈现下降的趋势。 2. 2对植物物质吸收的影响 重庆市南山风景区林地从 20世纪 70年代末开 始出现小部分林木生长发育不良，叶片出现褐色坏 死斑，至1986年开始成片死亡。经测定，其叶片含 S量高达 2. 2 %

16、(干重），超过本底 10倍以上。数量 化理论方法分析表明，该地区森林衰亡的主要原因 是土壤和雨水的 pH值偏低。 过量的铅会破坏土壤结构，阻碍植物发育，其在 土壤中的存在形态会随着土壤 PH、 Eh、 湿度、通气 状况等因素的改变而发生变化，进而影响其生物有 效性，直接决定了其在土壤 -植物系统中的分布和 迁移量 3 。罗盛旭等研宄了土壤 PH、 Eh对土壤 - 苦丁茶树系统中铅分布的影响，发现铅在土壤中的 含量分布从酸性到碱性呈递减趋势，而在苦丁茶树 根、茎、叶中的含量分布则呈递增趋势，且主要被富 集在茶树根部，表明 pH下降有利于降低铅对苦丁 茶树的污染毒害 33。 土壤有机质和 pH对果

17、实矿质元素含量有重要 影响 :pH对土壤养 分、有效钙影响较大，对果实全磷 和全钾含量的影响则较弱；果实全钙含量与土壤全 氮呈负相关、与 pH呈正相关；影响果实全铁含量较 大的因子分别为土壤 pH、 有效钙和有效硼；土壤中 有效硼含量对果实全硼含量具有直接的影响作用， 因此土壤 pH对果实全硼含量也有重要影响。生产 中选择适宜的土壤 pH环境，可以有效避免果树营 养元素缺乏症和毒害的发生 3134。 2. 3对植物生长发育的影响 用人工控制 pH值的方法进行发芽试验，研宄 pH值对小麦种子萌发的影响。结果表明： pH =6. 5 时小麦种子出芽率最大 ;pH值在 6.0 7.0之间时， 对小麦

18、种子的发芽率影响不大 ;pH 8.0时种子发芽率下降。由此可知，小麦种子的发 芽受 pH值影响。 通过模拟酸化试验，观测 pH值对油菜根系的 影响，结果显示，根生物量、根系长度、根体积均随 pH值的下降呈现明显的下降趋势，且当 PH值逐渐 上升时，以上 3项指标均开始呈现上升趋势；油菜根 系活力的最高峰值出现在 pH 6. 1左右，当 pH值低 于 5. 8时，根系开始表现出衰老的迹象。从该试验 中可得到以下结论：土壤环境的酸碱性变化对油菜 根系的生长发育产生了一定的影响 35。 己有研宄表明，土壤 pH值是影响病原菌存活 的重要因子，根茎病害的发生与土壤 pH值密切相 关 3638。魏国胜等

19、 M选用咸丰烟区发生根茎部病 害烟田土壤，对其pH值的分布进行研宄，得出如下 结果：强酸性 （ pH 6. 5 ) 有利于抑制根茎部病害的发生。经方差分析，无根 茎部病害发生的土壤与发生根茎部病害的土壤其 pH值存在显著性差异。 王京元等 M以大豆为实验材料，测定盆栽大豆 幼苗在酸或碱胁迫的条件下，叶片相对电导率、可溶 性蛋白含量、可溶性糖含量、含水量等指标，综合各 项生理指标结果可以看出，大豆在 pH值 6.6 7. 8 范围的土壤上都能正常生长。大豆叶片的电导率在 210 CROP RESEARCH 2013,27(2) 土壤 pH 8.0的条件下，明显高于其他处理，这说 明土壤 pH 8

20、.0时，大豆细胞质膜受到较严重的损 坏。土壤pH值较高时，大豆叶片的可溶性糖含量 明显升高，这不仅对细胞质浓度的提高、细胞水势的 降低、植物吸水能力的增强有积极作用，更是植物抵 御逆境胁迫不可或缺的重要元素 4 41。可见，大豆 的生长发育情况受到土壤 pH值的影响。 2.4对植物产量及品质的影响 土壤 pH值降低会导致果树缺钙等生理病害发 生，从而严重影响果品的优质高产。土壤 pH值降 低还会导致钙、镁、钾等盐基离子的加速淋失，使果 实中钙素的含量明显减少，导致果实发生苦痘病、痘 斑病和水心病等生理病害 42。研宄显示，苹果果实 综合品质与土壤 pH的相关系数为 0. 6397,两者呈 显著

21、正相关。此外，土壤 pH值与果实的单果重、果 皮色泽和果实风味等指标的相关性也都达到显著水 平。由此可见，果园土壤的 pH值，不仅对水果产量 产生显著作用，还影响果实的品质 43。 刘春英 M通过对植烟土壤施用不同组合改良 剂，考察土壤 pH值对烤烟生物产量、经济产量、上 等烟叶比例、烟叶还原糖及烟碱含量的影响。结果 表明以上几方面指标均得到不同程度提高，其中以 “ 石灰 +菌棒 +常规化肥 ”改良剂组合效果最佳，其 生物产量、经济产量、上等烟叶比例、烟叶还原糖及 烟碱含量分别比对照提高5 0 . 89%、 49. 18%、 38. 84%、 16. 49 g/kg 和 3. lg/kg。 由

22、此可见，土壤 酸碱性是影响 烤烟品质和产量的重要因素。 苏燕生 45以毛豆为供试品种，分别在 pH值为 4.4的灰泥田一及 PH值为 4. 9的灰泥田二进行试 验。田块一施525 kg进口复合肥 +75 kg尿素 /hm2, 田块二在田块一的基础上増施 30 kg进口复合肥、 45 kg尿素和 150 kg/hm2 KC1。 分别于毛豆出苗后在 睦间开沟，田块一追施石灰 0. 5 kg/ 小区和 1 kg/小 区；田块二施入石灰 0.75 kg/小区和 1.5 kg/小区。 测试收获后的土壤 pH值，结果表明，增施石灰改变 了土壤的 pH值，毛豆增产效果明显。 3展望 不适宜的土壤 pH值严重

23、影响了植物的生长发 育，土壤改良工作的重要性日益凸显。除一些传统 的改良酸性土壤的方法外，生产实践中，人们还发现 利用某些矿物、工业废弃物也能改良土壤酸度，如白 云石、磷石膏、粉煤灰、磷矿粉和碱渣等，都可应用于 酸性土壤的改良 4648。此外，有研宄发现，绿肥、草 木灰和各种家畜的粪肥等有机物料在提供作物需要 的养分、提高土壤肥力水平的同时，还能增加土壤微 生物的活性，增强土壤对酸的缓冲性能，在农业生产 中具有价格优、取材方便、毒害少、污染小的优 点 49。相关研宄表明，某些植物物料对土壤酸碱性 也具有明显的改良作用 5r53,且可在短期内见效。 此外，还可以通过合理化土壤管理来减缓土壤的酸

24、化进程，促进农业的可持续发展，如，合理选择作物 品种、合理的水肥管理、合理选择氮肥品种、有机物 料改良、作物秸秆还田等都是有效的方法 54。 目前，关于土壤酸碱性对植物生长发育的影响 的研宄己经取得了很多成果，但由于土壤的地域性 差异、实验条件不同等诸多因素的干扰，很多问题都 没有定论。如对土壤 pH值影响植物生长发育机理 的研宄还不够深入，不够全面 ;土壤酸碱性对大田作 物养分利用效率的研宄，土壤酸化对作物氮利用效 率的影响机理方面的大田试验研宄很少，还缺少长 期定位研宄。因此，开展相关方面的研宄，进行深层 次的探讨亟待加强。 参考文献： 1 赵军霞 .土壤酸碱性与植物的生长 D.内蒙古农业

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