[科普中国]-土壤有机质管理

简介

自然土壤中，土壤有机质的含量反映了植物枯枝落叶、根系等有机物质的加入量与有机物质分解而产生的损失量之间的动态平衡。自然土壤一旦被耕作农用以后，这种动态平衡关系就遭到破坏。耕作等农业措施常使表层土壤充分混合，干湿交替的频率和强度增加，土壤通气性变好，导致土壤有机质的分解速度加快。适宜的水分条件和养分供应也促使微生物更为活跃。此外，坡地耕作增加土壤侵蚀，使土层变薄，也是土壤有机质减少的一个原因。资料表明开垦20年后东北黑土的土壤有机质含量减少1/4～1/3，在开垦60年后土壤有机质减少到原来含量的1/2以上。土壤有机质含量降低导致土壤生产率降低已成为世界各国关注的问题，我国人多地少，复种指数高，保持适量的土壤有机质含量是我国农业可持续发展的一个重要因素。

提高土壤有机质的原则(1)生态平衡原则 土壤有机质的含量是土壤矿化作用与腐殖化作用综合作用的结果，取决于土壤腐殖化系数和矿化系数的高低。通常把单位质量有机物质(干重)施人土壤一年后，所能分解转化成腐殖质的量，称为腐殖化系数。我国土壤的腐殖化系数通常在0.2～0.5之间，水田较早地腐殖化系数高。从有机物质的化学组成来看，木质化程度高的腐殖化系数也较高，即形成较多的腐殖质。黏重土壤的腐殖化系数比轻质土壤要高。每年因矿化而消耗的有机质量占土壤有机质总量的百分数，称为土壤有机质的矿化率。我国耕地土壤有机质年矿化率在1%～4%之间。一般而言，我国北方冷凉地区土壤有机质年矿化量低于东南温湿地区i山区低于丘陵平川水田低于早地耕作频繁的土壤其年矿化量较高。只有每年加人各种有机物质所生成的土壤有机质量等于年矿化量时，才能保持土壤有机质的平衡。

要增加土壤中的有机质，就必须使土壤有机质累积量大于有机质降解量，又能以适当的分解速度向作物提供必需的养分，使土壤有机质转化的平衡过程向有机质含量提高的方向移动。但土壤有机质含量提高的过程是个十分缓慢的过程，它是整个土壤生态系统中各种物理、化学、生物化学过程综合作用的结果。在气候、土壤条件、植被类型、微生物活性等条件相对稳定、不存在有机质转化障碍的条件下，土壤有机质经过漫长积累过程会达到一个平衡值，而不会无限地提高。在水、气、热和生物条件有障碍的情况下，土壤有机质含量可以达到很高水平，如湿地的泥炭土、沼泽土以及高山或高纬度冷寒地带的土壤可以积累很高的有机质含量。

(2)经济原则 一般当地最肥沃的菜园土的有机质含量可以视作该地土壤有机质的最高含量。因此，土壤有机质含量的提高是有限度的，超量施用有机肥或其他大量的有机物质都是不现实也是不经济的。因为在上定条件下，随加人有机物质的增多，土壤微生物的数量也大量增加，分解的有机物质相应也越多，这样超量施用的有机物质大量被分解，使养分遭到浪费，从效益上看是不经济的，尤其是有机肥(如各种厩肥)的堆制、运输和施用需要大量的人力、物力另一方面，超量使用有机肥也可能导致环境污染，如有机质矿化后释放大量的硝酸盐进人地下水，造成地下水中硝酸盐超标。因此，在培肥土壤提高土壤有机质含量上，并不是施用的有机物质越多越好。

增加土壤有机质的途径我国农业土壤的有机质含量大多偏低，特别是华北平原和黄土高原，提高这些地区土壤的有机质含量可有效地提高土壤的生产力。增加土壤有机质的途径有：

(1)施用有机肥 我国农民素有施用有机肥的习惯，而且施用的种类和数量很多，如粪肥、厩肥、堆肥、沤肥、行草、幼嫩枝川·、饼肥、蚕砂、鱼肥等，其中粪肥、厩肥和堆肥是普遍使用的主要有机肥。长期使用有机肥，使土壤的熟化度提高，其肥力几千年来壮而不衰。若以每公顷施用22500kg厩肥计，则每公顷土壤中增加的有机质干重可达7500kg以上。

养畜积肥具有农牧相互促进的辩证关系。农业的发展，为畜牧业提供了丰富的饲料，从而促进畜牧业的发展，而畜牧业的发展，又可为农业提供大量有机肥料，促进农业的发展。我国现阶段所推行的多种经营的生态农业模式，不仅可以维持土壤肥力，同时还可充分发挥各种资源的生态效益。因此，提倡施用有机肥也是发展生态农业的一个重要内容。

(2)种植绿肥 绿肥(green manure)是指把还在生长着的豆科绿色植物体翻人土壤作肥料。种植绿肥是培肥土壤、提高产量的有效措施。种植绿肥必须按各地的生产条件和栽培特点而定。在华北种植的绿肥主要有田菁、柽麻、草木樨、越冬毛叶苕子和夏季田菁等。南方种植绿肥较为普遍，如水稻-紫云英轮作制。据估算，每公顷产绿肥紫云英2?000kg(包括地下部分，鲜重)，可提高土壤腐殖质含量0.04%～0.08%左右。

与单一作物连作相比，实行绿肥或牧草与作物轮作可显著提高土壤有机质的含量。据全国绿肥试验网在16个省(自治区)进行的定位试验结果表明，无论是我国的南方或北方，旱地或水田，连续5年翻压绿肥，土壤有机质均有明显提高，其增加量平均为1～2g/kg土。但是土壤肥力不同，其积累有机质的效果有较大差异。在肥力高的土壤上，绿肥一般只能起到维持土壤有机质的水平而在低肥力土壤上，绿肥则有明显增加土壤有机质含量的良好效果。

种植绿肥应依据。因地制宜、充分用地、积极养地、养用结合。的原则，同时也要考虑经济效益。在翻压绿肥时要注意翻压的深度、时间、灌水及播种等农业措施综合考虑，如翻压后立即灌水和播种，则有可能因绿肥剧烈分解使土壤中氧气缺乏而处于嫌气状态，产生一些有毒害的物质，影响种子萌发。在某些情况下，绿肥还可能引起激发效应。

所谓激发效应(priming effect)是指由于加人了有机物质而使土壤有机质的矿化速率加快(正激发)或变慢(负激发)的效应。正激发加速了土壤中原有有机质的消耗，不利于有机质的积累，对土壤的培肥不利。

(3)秸秆还田 一般是指作物收获后将秸秆切碎，不经堆腐直接翻人土壤。秸秆还田不仅节省劳力和运输，可促进土壤结构的形成、氮索的固持以及土壤难溶性养分的释放。

在进行秸秆还田时，要根据还田秸秆的C/N和田间肥力情况，适当添加速效氮肥，尤其是禾本科作物秸秆的C/N较宽(80：1～100：1)。如果土壤肥力较低且前期施用粪肥较少，施用时必须添加适量的速效氮肥，以避免秸秆在土壤中腐解引起微生物和作物竞争有效氮索，影响作物的生长发育。秸秆的施用量一般是根据距播种期的远近、土壤肥力的高低及化肥的供应来决定，距播期较近，土壤肥力较低，施用化肥较少的田地，不可大量施用秸秆，而在距播种期较远，土壤较肥沃，化肥供应充足的情况下，可加大秸秆的施用量基至全部秸秆还田。将秸秆切碎后均匀翻人土壤，有利于加速秸秆的腐解。通常翻压秸秆应在播种前半月以上为宜，翻压的深度一般在20～25cm左右。秸秆翻人后要适当镇压、灌水，有利于促进秸秆的分解，也可防止因秸秆架空，影响种子萌发。

(4)其他途径 增加土壤有机质含量的途径很多，可以说一切能增加土壤有机物数量的方法都是增加土壤有机质的途径。如在南方平原地区，施用河泥、塘泥是增加土壤有机质含量的有效途径。城市近郊可适当利用城市生活污水和生活垃圾堆制的垃圾肥作为菜地的主要有机肥源。另外，还可以利用一些农产品加工的废渣和废液等。

应该指出，增加有机质的途径要因地制宜。如以牧业为主的地区可采用粮草轮作或轮牧制度，以维持土壤有机质的含量山区则应综合发展林牧业，并充分利用山青堆制青草肥平原地区或集约化程度较高的地区可种植绿肥或秸秆还田以增加土壤有机质的数量，使土壤肥力不断提高。

此外，土壤有机质的分解速率和土壤微生物活动是寄切相关的，因此我们可以通过控制影响微生物活动的因素，来达到调节土壤有机质分解速率的目的。这些因素主要包括土壤湿度与通气状况、温度、土壤反应以及有机质组成中的碳氮比等。1