石灰性土壤

在我國多分佈於北部和西北部半濕潤、半乾旱和乾旱地區。其成土母質多為黃土狀沉積物和石灰岩風化物。碳酸鈣在剖面中的分佈，根據不同的成土條件，有的與土壤均勻混合，有的沿土壤孔隙以菌絲或皮膜狀的白色析出物存在，有的形成硬結核，還有的在一定深度形成碳酸鹽積聚層，稱為鈣積層（calcic horizon）或石灰結盤層（calcareous hardpan）。石灰性土壤中鹽基高度飽和，呈中性至鹼性反應，土壤中含碳酸鈣含量多少，可以影響許多重金屬元素在土壤環境中的行為。如鎘在鹼性土壤中易形成難溶性氫氧化物，毒性降低。鉻、鎘等重金屬在鹼性土壤中的環境容量比在酸性土壤中高。

石灰性土壤的主要障礙因子：

在CaCO3含量較高的土壤上，作物最主要的營養失調症是缺鐵失綠。對鐵敏感因而受害較嚴重的植物有蘋果、柑橘、葡萄、花生、大豆、高粱和旱稻等。缺鐵也是美國等一些國家高粱和大豆生產中出現的主要問題。我國北方廣大地區也因生理性缺鐵嚴重影響了一些水果的產量和品質。

土壤溶液中高濃度的重碳酸鹽是石灰性土壤上造成植物缺鐵的根本原因。以下是高濃度重碳酸鹽影響土壤中有效鐵的含量、植物對鐵的吸收、運輸和利用的可能機理。土壤中無機態鐵的溶解度受pH值控制，pH值每升高一個單位，鐵的溶解度將降低1000倍。石灰性土壤中一般含有較高濃度的重碳酸鹽，因而使土壤pH值處在8以上的較高範圍內。石灰性土壤中水溶性鐵的濃度很低，是導致植物缺鐵的直接外界因素。

植物在缺鐵脅迫時，會做出主動的適應性反應。雙子葉植物和非禾本科單子葉植物向根際分泌質子，以酸化根際土壤，增加鐵的溶解度，而且質膜上的Fe 3+還原酶活性增加，將Fe3+還原成Fe2+，以利於根系吸收。而石灰性土壤中的高濃度重碳酸鹽具有很強的緩衝能力，能將根系分泌的質子迅速中和，使質膜表面和根際微環境仍處於高pH值條件下。由於質膜上的三價鐵還原酶活性受pH值影響很大，高pH值抑制質膜上還原酶的運轉，造成植物根吸收鐵量下降，而發生缺鐵症。

高濃度重碳酸鹽能促進植物根內有機酸的合成，其中一些有機酸因在液泡中對鐵進行鰲合而具有較強的鰲合能力，使鐵在根中滯留，難以向地上部運輸。此外，高濃度重碳酸鹽還會使木質部汁液的pH值上升，降低導管中鐵的溶解度，使已進入木質部的鐵不能向地上部運輸。

高濃度重碳酸鹽能促進Fe2十轉化為Fe3+而失去活性。這一轉化作用的強度取決於植物體內pH值的高低。當介質中重碳酸鹽濃度高時，植物體自由空間的鹼性增強，使已運輸到地上部的鐵以高鐵形態沉澱於自由空間之中，因而降低了Fe的數量，嚴重時則引起植物缺鐵。由此可見，植物缺鐵失綠的原因不是體內鐵的總量不足，而是起生理作用的活性鐵含量不足。

高濃度重碳酸鹽還會抑制根系生長，減少根尖數量。植物吸收鐵的部位是根尖，因此，根尖數減少自然會引起鐵吸收總量的下降。

石灰性土壤對磷有強烈的固定作用，因而土壤溶液中的磷濃度很低，且移動性很小。磷的移動性與土壤含水量有密切關係。而石灰性土壤處於降水較少的乾旱及半乾旱區，磷向根表的擴散和根系的生長都因土壤含水量偏低而削弱。因此，乾旱也是植物缺磷的原因之一。缺磷是我國大面積石灰性土壤多種植物生長的限制因子。

土壤中鋅的溶解度受pH值的影響，一般pH值升高一個單位，鋅的溶解度下降100倍。石灰性土壤pH值高是造成植物缺鋅的重要原因。其次，土壤溶液中高濃度HCO3－也會抑制根系生長，使植物攝取鋅的總量下降。此外，高濃度HCO3－還影響植物體內鋅向地上部的運輸。我國石灰性土壤上玉米、水稻及果樹等缺鋅現象十分普遍。

旱地石灰性土壤上常發現某些植物如大麥缺錳。通氣良好和高pH值都會促進Mn 2+被氧化，尤其是乾旱條件下水分不足更限制了活性錳向根表的遷移及其在體內的運輸，從而使植物缺錳。但在通常條件下，缺錳並不像缺鐵和缺鋅那樣普遍。

石灰性土壤中鉀的貯量比較多，交換鉀含量也很豐富，植物缺鉀的範圍和程度遠小於酸性土壤。但由於鉀也是土壤中移動性較弱的養分元素，土壤水分含量對其移動性有重要影響（表8-13)。因此，在乾旱地區或乾旱季節，很多作物也會出現缺鉀現象。供鉀水平低的砂性土和喜鉀作物缺鉀現象更加普遍。近年來，我國北方大面積石灰性土壤上，隨著生產水平提高和有機肥投入減少，植物缺鉀問題日趨普遍和嚴重。施用鉀肥逐漸成為多種作物提高產量和改善品質的必要技術措施。