作为我国南方重要的粮、油、果、林、茶产区主要土壤,红壤正面临的一个严峻问题是酸化,它已危及粮食安全、制约了农业可持续发展。但是,红壤酸化速率和演变特征及作物产量对pH的响应关系尚不清楚。本研究选取25个长期定位监测点、9个长期定位施肥实验、274个祁阳县域土壤样品、5个红壤母质盆栽实验以及100余篇文献,通过大数据整合分析明确了红壤区土壤酸化特征,确立了水稻、小麦、玉米、大豆四个主要作物的酸害阈值,阐述了土壤交换性Al:Ca比对作物产量的影响作用机制,为酸化土壤的质量评价和施肥管理及改良提供了重要的理论依据。本研究的主要结果和结论如下:（1）红壤酸化呈现阶段性,20世纪80-90年代,酸化趋势缓慢,进入21世纪,约42%监测点位明显酸化,15年间平均下降0.85个单位（年平均下降0.01～0.12个pH单位）。红壤酸化与化肥氮施入密切相关,在90kg N hm^-2yr^-1以下,基本没有明显酸化,在超过100 kgNhm^-2yr^-1,出现明显酸化（可使pH下降2个单位以上）。相反,施用有机肥可有效缓解或阻止土壤酸化,所以,在红壤区,推荐总施氮量150kg N hm^-2yr^-1,其中化肥N 90 kg、有机肥N 60 kg。以邻近荒地表层土壤pH作为农田起始年的表层土壤pH,对祁阳县各乡镇土壤酸化趋势进行了预测预警,表明77%的乡镇在未来50年将成为强酸性土壤（pH<4.5）,部分乡镇甚至只需10-20年。（2）作物产量-土壤pH之间呈现S型曲线关系,进而可获得小麦、玉米、水稻、大豆四大类作物的酸害阈值（pH临界值）如下:小麦5.39>玉米5.29>大豆5.10>水稻5.07,作为酸性土壤管控和防治的目标值。根据作物生长和土壤性质的相关关系,获得显著相关的土壤因子及其临界值如下:交换性铝≤ 1.24 cmol kg^-1、交换性钙≤10.45 cmol kg^-1、交换性镁≥ 0.74 cmol kg^-1、有机质≥12.58 g kg^-1、有效磷≥ 12.22 mg kg^-1。进一步研究发现土壤酸化过程中,土壤有机质、有效磷及交换性镁都不是作物生长的限制因素,而土壤交换性铝和交换性钙共同驱动了作物产量-pH响应关系,并且交换性Al:Ca比的临界值为0.108。（3）不同母质红壤上作物生长的酸害临界值及交换性铝、交换性钙和交换性Al:Ca比的临界值都有较大差异,红砂岩耐酸性更强,其值分别为4.95～5.45、2.30～4.36 cmol kg^-1 3.79～5.12 cmol kg^-1 0.15～0.25;相反,板页岩耐酸性最差,其值分别为5.51～5.70、0.15 cmol kg^-1、7.07～7.28 cmol kg^-1、0.006～0.08,暗示板页岩发育的红壤,其酸化更需关注,并且改良时更需补充较多的有效性钙,以抵消铝毒害。总之,交换性Al:Ca比值是最为敏感的酸化效应评估和改良效果评价的指标,当高于其临界值时,添加石灰提高pH、降低活性铝是必需采取的措施;当低于其临界值时,减少石灰用量、控制活性钙是需要特别考虑的。