土壤酸堿度測量及植物生長影響

土壤酸堿度

　　土壤酸堿度 又稱“土壤反應”。它是土壤溶液的酸堿反應。主要取決于土壤溶液中氫離子的濃度，以pH值表示。pH值等于7的溶液為中性溶液；pH值小于7，為酸性反應；pH值大于7為堿性反應。土壤酸堿度一般可分為以下幾級：

　　pH值 土壤酸堿度

 　　＜4.5 極強酸性

 　　4.5—5.5 強酸性

 　　5.5—6.5 酸性

 　　6.5—7.5 中性

 　　7.5—8.5 堿性

 　　8.5—9.5 強堿性

 　　＞9.5 極強堿性

　　土壤酸堿度對土壤肥力及植物生長影響很大，我國西北、北方不少土壤pH值大，南方紅壤pH值小。因此可以種植和土壤酸堿度相適應的作物和植物。如紅壤地區可種植喜酸的茶樹，而苜蓿的抗堿能力強等。土壤酸堿度對養分的有效性影響也很大，如中性土壤中磷的有效性大；堿性土壤中微量元素（錳、銅、鋅等）有效性差。在農業生產中應該注意土壤的酸堿度，積極采取措施，加以調節。

常見作物zui佳的土壤酸堿度范圍是多少？

土壤酸堿度對植物養分的有效性、土壤的結構性和作物生長都有很大的關系。首先，土壤中的有機態養分要經土壤微生物參與活動，才能使之轉化為速效態養分供植物吸收，而參與有機質分解的微生物大多數在接近中性的環境下生長發育，因此土壤養分的有效性一般以接近中性反應時為zui佳。其次，土壤酸堿度對土壤結構性也有影響。酸性土壤中，氫離子濃度大，容易把膠體中鈣離子代換出來淋失，故酸性土易板結。而堿性土壤含有大量代換性鈉離子和氫氧離子，使土粒分散，干后板結，造成堿土的結構性不良。另外，土壤酸堿度與植物生長也有很密切關系。自然界里，一些植物對土壤酸堿條件要求嚴格，它們只能在某一特定的酸堿范圍內生長，這些植物就可以為土壤酸堿度起指示作用，故稱指示植物。如映山紅只在酸性的土壤上生長，稱為酸性土的指示植物；柏木是石灰性土的指示植物，而堿蓬是堿土的指示植物。不同的栽培植物也有不同的zui適宜生長的酸堿度范圍（見下表），知道了它們各自zui佳的生長范圍，我們就可以因地制宜地根據土壤酸堿度，選擇合適種植的作物；或根據作物，調節土壤酸堿度到合適的范圍。

主要作物生長zui佳的土壤酸堿度

作物名稱酸堿度 作物名稱 酸堿度 作物名稱 酸堿度

水稻 6.0－7.0 花生 5.0－6.0 栗 5.0－6.0

小麥 6.0－7.0 煙草 5.0－6.0 西瓜 6.0－7.0

玉米 6.0－7.0 茶 5.0－5.5 甘藍 6.0－7.0

大豆 6.0－7.0 馬鈴薯 4.8－5.4 番茄 6.0－7.0

甘蔗 6.0－8.0 橙、柑 5.0－7.0 南瓜 6.0－8.0

甘薯 6.0－6.0 荔枝 6.0－7.0 黃瓜 6.0－8.0

土壤酸堿度與植物生長

馬斌 北京大學附屬中學

指導教師：陳學偉 中科院遺傳研究所 
         薛英翠 北京大學附屬中學

摘 要
　　本文初步探討了環境酸堿度與植物生長的相互關系，主要研究植物對環境酸堿度的影響。并得出了離子平衡、同種電解質互斥的結論。較清楚的說明了無淋失情況下，礦物元素的吸收與酸堿度的關系。能過小麥育種、單種物質營養液不同酸堿梯度的植物生長試驗。證實了，在酸性環境下植物會更多的吸收陰離子，同時抑制陽離子吸收，放出OH-，使環境向中介點移動。在堿性環境中植物會更多的吸收陽離子，抑制陰離子交換，向外放出較多H-，同樣使外部環境向中介點移動。說明植物吸收物質是PH變化的原因。

　　我國現有5億畝鹽堿化土地，其中有3億畝待開墾，了解土壤酸堿度與植物生長的關系也就顯得尤為重要我國西北和北方干旱地區土壤多為石灰性或堿性，而南方土壤多為酸性或中性，這種酸堿變化一般都受到成土母巖和氣候條件的影響，同時也受到地形、植被和耕作措施等因素影響。

　　那些鹽基成分含量高的巖石（如石灰巖等）風化后產生氫氧離子，就使土壤偏堿性或中性；酸性成分的巖石（如花崗巖等）發育的土壤，多呈酸性。同類巖石其風化產生的鹽類，在北方干旱地區不容易淋失而底層的鹽基又隨水分蒸發上升而累積在土壤表層中，使土壤反應偏堿性，而在東北森林地帶以及濕潤多雨的南方，巖石風化產生的一、二價陽離子組成鹽類大量被淋失，剩下的三價的鐵鋁等化合物尤其是鋁的氧化物及其鹽類在水中水解產生氫離子，致使土壤變酸，所以南方大面積的紅壤酸性強，有些甚至呈酸性反應。酸堿度低至4.5－5.5。

　　巖石風化后產生的大小顆粒中，那些極細的土壤膠體吸附有氫、鈉、鉀、鈣、鎂、鋁等離子，它們和土壤溶液中的離子處于動態平衡狀態，它們彼此代換會影響土壤酸堿性。因此，土壤酸堿反應的實質，是土壤溶液中游離的氫離子和氫氧根離子存在比例的一個反映。當游離的氫離子濃度大于氫氧根離子濃度時，土壤呈酸性，；反之，若氫氧根離子濃度大于氫離子濃度時，土壤呈堿性；若兩者濃度相等，土壤就呈中性。
 
１．酸堿度對植物影響的討論

　　酸堿度對植物的影響是多方面的，大體上分為對外部環境影響與對植物體自身影響，為確定其中主要因素，現已將千余粒小麥種子分為PH= 4、4.5 、5 、5.5、 6、 6.3、 7 、7.5、 8  ９個梯度進行育種，每區域100顆左右，以營養液進行培養。

　　在經過40多天觀察紀錄后（其中有一次篩選）摘錄數據如表一

表一   育種記錄

　　對其中３部分進行具體比較，植株的高度已有明顯差異（見圖一）。實際目測時在ＰＨ＝６－７區域的植株要比其他粗壯挺拔。說明酸堿度對植株的影響是顯著的。

圖一 育種生長高度比較

　　但這種差異并不是很懸殊，也可證明在所進行的試驗區域PH=4-8時，并沒有超過小麥的生存極限，對其自身結構產生影響。

    為確定酸堿度是否對植物合成蛋白質產生影響，對PH= 4、6.3、8 三種植株的RNA進行電泳處理比較。

圖二　小麥ＲＮＡ電泳圖像

　　在酶切條件下顯示零等位現象（如圖二），從分子水平上看結果基本一致，可以說明酸堿度在一定范圍內并沒有對植物的蛋白質合成產生影響鑒于以上原因，主要進行了酸堿度對植物體外部環境影響。這其中的核心問題就是根對礦質元素的吸收。

２．酸堿度對礦物質吸收的影響

1）根吸收礦質元素的過程

　　各種礦質元素都是以離子狀態被吸收的。土壤中各種礦質元素的離子，有些存在于土壤溶液中，有些被土壤顆粒吸附著。存在于土壤溶液中的離子和被土壤顆粒吸附著的離子，都能夠被根選擇吸收。

　　根細胞吸收土壤溶液中各種礦質元素的離子的過程，與根細胞的呼吸作用有密切的關系。根細胞通過呼吸作用產生出二氧化碳（CO），二氧化碳溶于水中，產生碳酸（HCO）CO  + HO = HCO  ，碳酸可以離解成H和HCO，HCO+ HO= HCO+  H。這兩種離子可以分別于土壤溶液中的陽離子（如K、NH）和陰離子（如NO）發生交換。這樣，H和HCO就進入土壤溶液中，而土壤溶液中的一些陽離子和陰離子則被根吸附到根細胞的細胞膜的表面上來。根細胞所吸附的H和HCO與土壤溶液中的陽離子和陰離子發生交換的過程，就叫做交換吸附。在交換吸附的過程中，根細胞附近的土壤溶液中的陽離子和陰離子減少了，距離根細胞較遠處的土壤溶液中的陽離子和陰離子則可以通過擴散作用移動過來。2）酸堿度對礦物質吸收影響的原有理論　　（1）化學方面：　　土壤酸堿度對土壤結構性有影響。酸性土壤中，氫離子濃度大，容易把膠體中鈣離子代換出來淋失，故酸性土易板結。而堿性土壤含有大量代換性鈉離子、氫氧離子，使土粒分散，干后板結，造成堿土的結構性不良。陽離子礦物溶解度降低從而影響吸收。　　（2）生物方面：　　土壤中轉化有機養分是在微生物參與下進行的（微生物分泌使有機物分解的酶），土壤酸性或堿性對微生物生長有影響。酸或堿環境還會使植物根細胞原生質層的蛋白質帶正或負電荷，與所吸收的礦物離子發生吸引或排斥。