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土壤酸化是世界上许多热带和亚热带地区土壤退化的主要过程之一。土壤酸化是一个自然过程;然而，由于人为因素的影响，包括近几十年来集约化种植和大量使用氨态氮肥，其酸化速度大大加快。在这种情况下，作物生产受到酸性土壤中铝(Al)毒害的严重影响。因此，必须确定土壤pH和交换性铝的阈值，以确定哪些酸性土壤需要改良或不适宜作物生长。根据理论推测，土壤pH和交换性Al的阈值应随土壤母质以及不同作物种类而变化。但目前为止，很少有研究确定酸性土壤对不同作物的酸害阈值（土壤pH和交换性铝的阈值）。本文通过添加Ca(OH)2或Al2(SO4)3来调节目标土壤pH值，以获得同一土壤的不同pH梯度，然后在温室可控环境中通过不同作物的盆栽实验研究了不同母质发育的酸性土壤对小麦、油菜、玉米和大豆的酸害阈值。
施用石灰和生物炭是改良土壤酸度的常见方法。在不断变化的土壤环境下，对磷(P)动态变化的研究也是必要的。在酸性可变电荷土壤中，由于缺P，作物生产也受到阻碍。在这些土壤中，由于Fe和Al氧化物对P极强的固定作用，植物能吸收利用的土壤有效磷很低。施用过量磷肥是克服可变电荷土壤缺磷以改善作物生长的常用做法。因此，本研究的另一个目的是研究用作物秸秆及其生物炭对土壤P有效性的影响。
在可控制的植物生长室中用采自湖南和安徽的2种发育于第四纪红粘土的红壤进行盆栽实验，研究土壤pH和交换性铝与作物参数之间的关系。结果表明，在低pH土壤中，铝毒害对小麦和油菜的株高、根干重、地上部干重和叶绿素含量等植物生长参数产生不利影响。根据线性拟合获取土壤对不同植物的酸害阈值，小麦在湖南和安徽红壤上生长的pH阈值分别为5.29和4.66，交换性铝的阈值分别为0.56和1.72cmol kg-1。对油菜，湖南和安徽红壤的pH阈值分别为5.65和4.87，线性拟合没有获得交换性铝的阈值。结果表明，2种植物在安徽红壤上的pH阈值低于湖南红壤，对同一土壤，油菜的pH阈值高于小麦，因此油菜比小麦对土壤酸度更敏感。
在热光温室中通过盆栽实验研究了玉米在4种不同母质发育的酸性土壤上生长时的酸害阈值。结果表明，玉米在下蜀黄土发育的黄棕壤及第四纪红粘土、花岗岩和第三纪红色砂岩发育的红壤上生长的pH阈值分别为4.46、4.73、4.77和5.07。相应土壤交换性Al阈值分别为2.74、1.99、1.93和1.04cmolc kg-1。土壤铝饱和度阈值分别为5.63、12.51、14.84和15.16％。不同土壤对玉米的酸害阈值主要与土壤阳离子交换量(CEC)有关，较大的土壤CEC和较高的交换性盐基阳离子导致较低的土壤pH阈值和较高的土壤交换性Al阈值。
用相同的土壤和相同的方法研究大豆在4种不同母质发育的酸性土壤上生长时的酸害阈值。土壤pH阈值随土壤类型和母质不同而变化。大豆米在下蜀黄土发育的黄棕壤及第四纪红粘土、花岗岩和第三纪红色砂岩发育的红壤上生长的pH值分别为4.38、4.63、4.74和4.95，相应的土壤交换性Al阈值为2.42、1.82、1.55和1.00cmolc kg-1。在90％的产量水平下，相应土壤的铝饱和度阈值分别为6.94、10.36、17.79和22.75％。较低的土壤pH阈值和Al饱和度阈值以及较高的土壤交换性Al阈值主要由于较大的土壤CEC和交换性盐基阳离子所致。对同一土壤，大豆对土壤酸度的耐受性高于玉米，因此其pH阈值低于玉米。研究结果表明土壤的pH值、Al含量和Al饱和度是影响作物生长的重要参数，可以根据这些参数的阈值确定酸性土壤是否需要改良以及改良需要的石灰用量。
将水稻、油菜秸秆和花生秸秆在400℃下厌氧热解2h制备得到生物质炭，然后用于室内培养实验（40天）和温室盆栽实验(56天)研究这些生物质炭对土壤P有效性及作物生长的影响。培养实验的研究结果表明，不同作物秸秆制备的生物炭提高了红壤和和砖红壤中P的回收率。然而，由于砖红壤中存在大量游离态和无定形态的铁铝氧化物，对P有很强的固定能力，导致砖红壤中P的回收率显著低于红壤中的。生物炭具有较高的CEC、相当多的酸性官能团和二价阳离子（Ca2+和Mg2+），从而影响磷的回收率。随着土壤CEC的增大，生物炭增加了土壤表面对P的静电排斥力，从而提高了P的回收率;由于生物炭上的酸性官能团与磷酸盐竞争土壤上的吸附位点，从而减少了土壤对磷酸盐的吸附并提高了磷的回收率。然而，钙(Ca)和镁(Mg)与磷酸根形成难溶磷酸盐，在一定程度上降低了磷的回收率。但生物炭的整体效应是提高了磷的回收率。随着土壤pH升高和生物炭施用量的增量P利用率的增加，磷的回收率也增加。稻草生物炭中二价阳离子含量较低导致磷的回收率高于油菜和花生秸秆生物炭。盆栽研究结果表明，随着稻草生物炭施用量的增加（1％和3％），玉米的干物质产量和P的利用率均增加。因此，施用稻草生物炭是增加酸性可变电荷土壤中磷素利用率和作物产量的更好选择。
用稻草(RS)及由它制备的生物炭（RB）进行为期60天的培养施用，研究秸秆和生物炭对磷肥回收率的影响。结果表明，红壤和砖红壤中单独施用RS或RB以及将两者配合施用均显著提高了土壤的pH、二价阳离子（Ca2+和Mg2+）含量、CEC和溶解有机质(DOM)，但红壤的Ca2+和CEC增加不明显。随着土壤pH的增加，磷的回收率增加。由于形成不溶性Ca和Mg的磷酸盐，在所有处理中二价阳离子的存在均导致较低磷的回收率。土壤CEC的增加增强了土壤表面对磷酸根阴离子的静电排斥力，从而增加了土壤中磷的回收率。施用2种有机物料提高了土壤pH，降低了土壤交换性铝，因此土壤中形成的Al-P络合物很少，这导致两种改良土壤中P的回收率都较高。由于有机物料中释放的DOM与P强烈竞争土壤表面的吸附位点，在两种改良土壤中DOM的增加提高了P的回收率。由于砖红壤中Fe和Al氧化物的含量高于红壤，因此砖红壤中P的回收率比红壤低得多。在两种土壤中进行RS和RB综合处理后P的回收率更大。因此，我们建议在酸性可变电荷土壤中采用RS和RB配合施用，这是提高施用的磷肥回收率的适宜选择。
施用石灰和生物炭是改良土壤酸度的常见方法。在不断变化的土壤环境下，对磷(P)动态变化的研究也是必要的。在酸性可变电荷土壤中，由于缺P，作物生产也受到阻碍。在这些土壤中，由于Fe和Al氧化物对P极强的固定作用，植物能吸收利用的土壤有效磷很低。施用过量磷肥是克服可变电荷土壤缺磷以改善作物生长的常用做法。因此，本研究的另一个目的是研究用作物秸秆及其生物炭对土壤P有效性的影响。
在可控制的植物生长室中用采自湖南和安徽的2种发育于第四纪红粘土的红壤进行盆栽实验，研究土壤pH和交换性铝与作物参数之间的关系。结果表明，在低pH土壤中，铝毒害对小麦和油菜的株高、根干重、地上部干重和叶绿素含量等植物生长参数产生不利影响。根据线性拟合获取土壤对不同植物的酸害阈值，小麦在湖南和安徽红壤上生长的pH阈值分别为5.29和4.66，交换性铝的阈值分别为0.56和1.72cmol kg-1。对油菜，湖南和安徽红壤的pH阈值分别为5.65和4.87，线性拟合没有获得交换性铝的阈值。结果表明，2种植物在安徽红壤上的pH阈值低于湖南红壤，对同一土壤，油菜的pH阈值高于小麦，因此油菜比小麦对土壤酸度更敏感。
在热光温室中通过盆栽实验研究了玉米在4种不同母质发育的酸性土壤上生长时的酸害阈值。结果表明，玉米在下蜀黄土发育的黄棕壤及第四纪红粘土、花岗岩和第三纪红色砂岩发育的红壤上生长的pH阈值分别为4.46、4.73、4.77和5.07。相应土壤交换性Al阈值分别为2.74、1.99、1.93和1.04cmolc kg-1。土壤铝饱和度阈值分别为5.63、12.51、14.84和15.16％。不同土壤对玉米的酸害阈值主要与土壤阳离子交换量(CEC)有关，较大的土壤CEC和较高的交换性盐基阳离子导致较低的土壤pH阈值和较高的土壤交换性Al阈值。
用相同的土壤和相同的方法研究大豆在4种不同母质发育的酸性土壤上生长时的酸害阈值。土壤pH阈值随土壤类型和母质不同而变化。大豆米在下蜀黄土发育的黄棕壤及第四纪红粘土、花岗岩和第三纪红色砂岩发育的红壤上生长的pH值分别为4.38、4.63、4.74和4.95，相应的土壤交换性Al阈值为2.42、1.82、1.55和1.00cmolc kg-1。在90％的产量水平下，相应土壤的铝饱和度阈值分别为6.94、10.36、17.79和22.75％。较低的土壤pH阈值和Al饱和度阈值以及较高的土壤交换性Al阈值主要由于较大的土壤CEC和交换性盐基阳离子所致。对同一土壤，大豆对土壤酸度的耐受性高于玉米，因此其pH阈值低于玉米。研究结果表明土壤的pH值、Al含量和Al饱和度是影响作物生长的重要参数，可以根据这些参数的阈值确定酸性土壤是否需要改良以及改良需要的石灰用量。
将水稻、油菜秸秆和花生秸秆在400℃下厌氧热解2h制备得到生物质炭，然后用于室内培养实验（40天）和温室盆栽实验(56天)研究这些生物质炭对土壤P有效性及作物生长的影响。培养实验的研究结果表明，不同作物秸秆制备的生物炭提高了红壤和和砖红壤中P的回收率。然而，由于砖红壤中存在大量游离态和无定形态的铁铝氧化物，对P有很强的固定能力，导致砖红壤中P的回收率显著低于红壤中的。生物炭具有较高的CEC、相当多的酸性官能团和二价阳离子（Ca2+和Mg2+），从而影响磷的回收率。随着土壤CEC的增大，生物炭增加了土壤表面对P的静电排斥力，从而提高了P的回收率;由于生物炭上的酸性官能团与磷酸盐竞争土壤上的吸附位点，从而减少了土壤对磷酸盐的吸附并提高了磷的回收率。然而，钙(Ca)和镁(Mg)与磷酸根形成难溶磷酸盐，在一定程度上降低了磷的回收率。但生物炭的整体效应是提高了磷的回收率。随着土壤pH升高和生物炭施用量的增量P利用率的增加，磷的回收率也增加。稻草生物炭中二价阳离子含量较低导致磷的回收率高于油菜和花生秸秆生物炭。盆栽研究结果表明，随着稻草生物炭施用量的增加（1％和3％），玉米的干物质产量和P的利用率均增加。因此，施用稻草生物炭是增加酸性可变电荷土壤中磷素利用率和作物产量的更好选择。
用稻草(RS)及由它制备的生物炭（RB）进行为期60天的培养施用，研究秸秆和生物炭对磷肥回收率的影响。结果表明，红壤和砖红壤中单独施用RS或RB以及将两者配合施用均显著提高了土壤的pH、二价阳离子（Ca2+和Mg2+）含量、CEC和溶解有机质(DOM)，但红壤的Ca2+和CEC增加不明显。随着土壤pH的增加，磷的回收率增加。由于形成不溶性Ca和Mg的磷酸盐，在所有处理中二价阳离子的存在均导致较低磷的回收率。土壤CEC的增加增强了土壤表面对磷酸根阴离子的静电排斥力，从而增加了土壤中磷的回收率。施用2种有机物料提高了土壤pH，降低了土壤交换性铝，因此土壤中形成的Al-P络合物很少，这导致两种改良土壤中P的回收率都较高。由于有机物料中释放的DOM与P强烈竞争土壤表面的吸附位点，在两种改良土壤中DOM的增加提高了P的回收率。由于砖红壤中Fe和Al氧化物的含量高于红壤，因此砖红壤中P的回收率比红壤低得多。在两种土壤中进行RS和RB综合处理后P的回收率更大。因此，我们建议在酸性可变电荷土壤中采用RS和RB配合施用，这是提高施用的磷肥回收率的适宜选择。