案例：一个土壤pH就会让人付出昂贵的代价！

汪海珍译徐建明校土壤家 2021-04-27

导读

从采样到数据分析，不专业代价大。从这个例子中，我们学到了什么？①自然中很多土壤过程都是生物的过程——它们对环境条件的响应随时间变化，因此我们要有耐心等待它们发挥作用。②采集深层土样可能会“稀释”表层土中极端条件的证据。因此，在采样未耕作土样时，一定要单独采集表层几厘米的土样，如果表施过改良剂的更应该如此。

编译/陈能场（广东省生态环境技术研究所研究员、中国科协环境生态领域首席传播专家）

原题：昂贵和尴尬的土壤pH之谜

出处：《土壤学与生活》(李保国，徐建民等译）P378

原著：The Nature and Properties of Soils(14th Edition) by Nyle C Brady, Ray R Weil

华盛顿特区中心占地1hm2，耗资数百万美元建造的公园终于要完工了，计划下周举行的剪彩仪式将邀请对公园建设鼎力支持的赞助者和政府官员参加。但是现在主管园艺师紧张地踱步于6月的细雨中，而6位土壤科学家在雨中忙着采集土壤和植物样品。有些事情变得糟糕极了，公园里到处是大片的枯黄草皮。

现在，公园里已种植了大量的进口珍稀乔木、灌木和花草，主管园艺师最担心的事情是——土壤有毒，移掉这些土壤，整个公园要重新建造。这个公园的一部分是建在一个地下博物馆上面。为了覆盖博物馆屋顶杂乱的管道、水管、电缆，有些地方的“表层土壤”厚达1m，波动起伏的地形虽然赏心悦目，但如果要移掉这些土壤，将是一个费时费力的巨大工程。主管园艺师猜测土壤中存在的某些杀死草皮的有毒因子，将很快会对其他植物产生损害。他认识到现在使用的植物生长介质并不是严格意义上常说的“表层土壤”。景观设计说明书上写着的要求是“天然的蓬松土壤……含2%的有机质……USDA质地分类为壤土……土壤pH为5.5～7.0”，出价最低的投标人提出挖掘附近潮汐河流的底泥来制造“表层土壤”，在底泥里加入足够多的石灰和沙子改良，满足pH和质地的需求。而且，咨询工程公司也做了实验室测试，确定这个材料是符合说明书中的要求。

在4月底，随着盛大开幕仪式的临近，草皮开始变黄，并伴随着局部死亡。虽然乔木、灌木和花坛中的花朵看起来很好，但是草皮的死亡面积一直在扩大。然而专家们并没有发现什么疾病或病虫造成草皮死亡。无奈之下，主管园艺师只好聘请几个土壤学家来检测土壤。一些土壤学家知道“表层土壤”的来源之后，用土钻取深层地进行分析，不过并没有发现酸性硫酸盐风化的预警信号（见9.6节），他们怀疑是河流底泥中水溶性的有毒铝离子和重金属的原因。另一些土壤学家则发现，好像是浅根的草皮首先受害（专栏1.2），他们同时采集了不同深度的土样，包括一组独立的表层3cm土样。因为两个小土丘间低洼地区的草皮受到的危害最大，他们就同时采集了几个草皮死亡区域内及草皮相对健康生长的邻近区域内的土壤样品。带回实验室后，他们将土样放在水中搅拌，并测定pH。测试的结果一直很正常，直到他们检测到表层3cm的土样，所有草皮死亡区域表层3cm土样的pH都低于3，最低的一个土样pH达到1.9（图9.30）。仔细观察0～3cm土壤，他们发现了气味与硫相似的黄色小斑点。于是，真相开始浮出水面。

究竟怎么了？去年夏天草皮铺好不久，主管园艺师取了“正常”的20cm深度土壤进行测定pH（见16.11节）。结果显示土壤的pH为7.2，比最初的测定结果高了一点。基于羊茅草建议的最适土壤pH为6.0～6.5，主管园艺师就根据降低一个pH单位的硫粉建议施用量（1000kg/hm²）往土壤里施加了硫粉。两个月后，他又采集了20cm深的土壤测试，发现pH依然为7.0左右。因此，他又重复往土壤里施加了硫粉。在寒冷多雨的冬季，草皮长得很好，期间又在上面种植了珍贵的乔木和灌木。但是，他忽视了一个非常重要的问题，那就是土壤微生物氧化硫粉并产生硫酸来降低酸度是需要充分的时间和温暖的气候。因此，第二次施加硫粉是主管园艺师忽视了滞后现象的结果，而且第二次施加硫粉使可氧化的硫量翻了1倍。由于硫粉是不溶于水且浮于水表面的，因此雨水会轻而易举地把它们从高处冲刷到低处。这样将使低洼处的硫含量再翻倍或增加3倍，导致了这些区域的硫施用量比建议施用量足足大了5～6倍。当温暖湿润的春季来临后，刺激了硫氧化菌的活性增加，在硫含量高、也是绝大部分草皮根系生长区的表层3cm土样中产生了大量的酸度，导致了草皮的死亡。幸运的是，现在的修复方案简单方便，且价格低廉——只要将草皮和表层5cm土一起移走，然后再铺上新草皮就可以了。经过修复以后，美丽的草坪和公园也给开幕式上所有人留下了深刻印象。