土壤肥料與未來的林業(yè)發(fā)展

陳婷敬+劉俊輝+蘭楊勝+何永升+袁政

摘要：指出了土壤是植物生長的基地，肥料是植物的糧食，合理利用土壤肥料，是保證作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。概述了土壤肥力、土壤肥料的種類，總結了在生產(chǎn)實踐中，土壤肥料合理與不合理地施用對土壤的理化性質(zhì)及生物環(huán)境影響，對今后土壤肥料在林業(yè)發(fā)展前景進行了合理的探討。

關鍵詞：土壤；植物；土壤肥料；林業(yè)

中圖分類號：S7

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）21-0085-03

1 引言

土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基地，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本資料[1]。其對林業(yè)的研究相對農(nóng)業(yè)較少，但土壤肥料對林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到了至關重要的作用，科學合理地使用土壤肥料可提高森林的經(jīng)濟、社會、生態(tài)三大效率，造福于人類。近幾十年來，隨著人口的增加、耕地的減少和生活質(zhì)量的提高，人們對農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)的要求也越來越高，許多人把化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜等農(nóng)藥化學藥品作為提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)的重要措施，有機肥的使用率逐漸減少；Pedrol等人的相關研究表明，化肥在糧食生產(chǎn)中具有不可替代的作用，使得作物的產(chǎn)量得到提高[2～4]。但不合理地施用化肥，將導致土壤生產(chǎn)力下降、土壤惡化、土壤利用率降低，甚至遭到重金屬、放射性物質(zhì)污染。例如過量的施用氮肥、磷肥會直接使地表水出現(xiàn)富營養(yǎng)化；進而出現(xiàn)一系列環(huán)境問題，最終危害植物的生長和人類的健康[5～10]。因此在農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)過程中，要做好“肥料—土壤—植物—環(huán)境”的協(xié)調(diào)作用，使土壤肥料合理、科學的應用到我們農(nóng)、林業(yè)生產(chǎn)實踐活動。

2 土壤肥力與土壤肥料的種類

土壤是植物生長的載體，提供了植物生長的必需元素。土壤肥力是指土壤為植物生長供應和協(xié)調(diào)養(yǎng)分、水分、空氣和熱量的能力，是土壤物理、化學和生物學性質(zhì)的綜合反映，一般分為自然肥力、人為肥力、潛在肥力、有效肥力。自然肥力是由自然因素形成的土壤所具有的肥力；人為肥力是在自然土壤經(jīng)過開墾耕作以后，在人類生產(chǎn)活動影響下創(chuàng)造出來的；在一定農(nóng)業(yè)技術措施下反映土壤生產(chǎn)能力的那部分肥力稱為有效肥力；受環(huán)境條件和科技水平的限制暫不能被植物利用的那部分肥力稱為潛在肥力；因此在實踐生產(chǎn)活動中，應盡可能發(fā)揮土壤的潛在肥力[11]。土壤肥力僅是土壤生產(chǎn)力的基礎之一，還應重視土壤肥料的研究，凡能夠直接提供作物生產(chǎn)的營養(yǎng)元素的物料，稱為肥料，一般分為有機肥、化學肥料（氮、磷、鉀肥；氮磷鉀復合肥；微量元素肥料）、微生物制劑、養(yǎng)分緩效肥料等[12，13]。有機肥的養(yǎng)分釋放速度較慢，能夠改良土壤結構，肥效長且兼有提高土壤肥力的作用，有人稱它為醫(yī)學上的“中藥”；化肥養(yǎng)分釋放速度快，但肥效時間較短，容易被植物吸收，使得作物高產(chǎn)，被稱為醫(yī)學上的“西藥”[1，11]；微生物肥能補充土壤中益菌，從而抑制土壤中的有害菌，在很大程度上提高了土壤的有機質(zhì)含量，并有效地改善土壤的物理環(huán)境，讓養(yǎng)分被植物吸收利用[1]。

3 合理地施肥在土壤中的作用

有效地施用土壤肥料，可以改善土壤的物理環(huán)境、化學環(huán)境、生物環(huán)境。目前有關土壤肥料在國外的報道也較多，主要是根據(jù)植物所需養(yǎng)分進行合理的施肥[14～17]，使得植物在適宜的溫度環(huán)境下，有效地吸收其生命活動中所需的養(yǎng)分、水分，提高光合作用，實現(xiàn)作物的高產(chǎn)量和高品質(zhì)，所處環(huán)境不但沒有受到污染，而且還起到改善環(huán)境的作用，同時提高經(jīng)濟、社會、生態(tài)三大效益。

3.1 物理環(huán)境

有機肥和化肥配合施用，能夠提高其利用率，達到種地養(yǎng)地的目地。有機肥中含有大量的有機質(zhì)，經(jīng)過微生物作用，形成腐殖質(zhì)，能改良土壤結構，使土壤疏松綿軟，保水透氣性均良好，有利于植物根系的生長、伸展及有效的吸收水分、營養(yǎng)成分；腐殖質(zhì)是親水膠體，能吸收大量水分，提高土壤的保水能力，因此合理施肥有助于改善土壤的物理環(huán)境[18～20]。

3.2 化學環(huán)境

科學合理地施用土壤肥料，能提高土壤中的相應速效養(yǎng)分，如速效鉀、速效磷、速效氮等營養(yǎng)，供植物正常生長所需，同時有機肥和土壤中的微生物共同作用可以提高土壤中腐殖質(zhì)含量，而腐殖質(zhì)帶有正負兩種電荷，可吸附陰、陽離子，其所帶電性以負電荷為主，主要吸附陽離子，如K、Ca、Mg等，增強土壤保肥能力[19]。另外，施肥方式、肥料種類及數(shù)量[20]都對土壤酶活性有顯著影響，如施用有機肥、化肥以及長期施用肥料均能提高土壤酶活性和土壤生物活性[21，22]；周瑋等[23]指出適當施磷肥或氮磷鉀肥可以使土壤的磷酸酶、過氧化氫酶活性提高，利于馬尾松苗木對氮素、磷素的吸收利用，而鉀肥能夠促進相應元素的吸收，但對土壤酶活性無明顯的促進作用。

3.3 生物環(huán)境

一般在有機肥中含有大量的有機質(zhì)，而有機質(zhì)是土壤微生物生活的主要來源[24]?；室部梢宰鳛槲⑸锘顒拥乃傩юB(yǎng)分，可加速微生物繁殖活動，促進有機肥料分解而釋放出大量的二氧化碳和有機酸，有利于土壤中難溶養(yǎng)分的溶解。一些研究報道指出微生物肥料會使土壤中有益微生物大量繁殖，能迅速在植物根際周圍建立有益優(yōu)勢菌群，起到預防根部病害的作用；同時有益菌能促進土壤有機質(zhì)的分解和提高化肥肥效，又能產(chǎn)生次生代謝物刺激根系的生長[8]。此外，土壤中的一些動物能夠分解農(nóng)家肥，如蚯蚓經(jīng)常在土壤中鉆洞，使土壤疏松多孔，改良土壤結構，起到提高土壤肥力，有利于植物的生長[25]。因此有效的施肥能夠改善土壤中的生物活動，直接或間接地影響到土壤的物理、化學、生物環(huán)境，并促進植物快速地生長。

4 盲目地施肥對土壤的危害

人們?yōu)樽非笞魑锏母弋a(chǎn)量、高品質(zhì)，盲目地施土壤肥料，常忽略肥料種類、施肥時間、施肥次數(shù)、施肥量、施肥的合理搭配等，導致土壤地力下降、土壤環(huán)境惡化、生產(chǎn)力降低、土壤重金屬污染、水體富營養(yǎng)化、作物感病及資源浪費等一系列惡果。

4.1 破壞土壤的理化性質(zhì)

長期大量的施化肥會改變土壤的理化性質(zhì)，導致高投入未必高產(chǎn)出，反而給土壤帶來負擔，引起土壤惡化。如常用肥料中的尿素、硫酸銨、氯化銨等生理酸性肥料，其中尿素在生產(chǎn)中可快速地提高作物的產(chǎn)量。目前國內(nèi)外對氮肥的研究報道有很多[26，27]，但不合理地施用氮肥會使土壤變成強酸性土壤[28]。譚宏偉[29]指出長期的單一施氮、磷、鉀肥會導致紅壤交換性酸和交換性鋁的持續(xù)增加，不利于甘蔗生長；而長期施復合肥可降低交換性酸和交換性鋁的含量，且促進甘蔗生長。Fohse D等[17]指出一般施用單一化肥，會使土壤鹽類聚集，土壤溶液濃度過高，將會損傷植物的根系；還妨礙根部對養(yǎng)分的吸收，使根部周圍的滲透壓增大，造成水分從根的內(nèi)部向根外移動的反?，F(xiàn)象，形成鹽類聚集的生理障礙[29]。

4.2 對植物的危害

化肥的大量施用，破環(huán)土壤的環(huán)境，還會導致作物根部病害如根腐病、莖基腐病、枯萎病等發(fā)病率呈逐年上升趨勢，出現(xiàn)很難預防的現(xiàn)象；同時對于一些作物對鉀肥的需要量不同，過多的施用鉀肥不僅造成資源的浪費，還會引起黃葉、干燒心等生理病害，甚至影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[30]；唐孟美[31]指出施肥次數(shù)和施肥量適中會使桉樹林的生長效果達到最佳；為使作物得到高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)，必須科學合理的施肥。

4.3 土壤重金屬污染及環(huán)境污染

近年來推行的垃圾肥、污泥肥、磷肥等都攜帶有重金屬，若不合理施用土壤肥料，重金屬進入土壤后會對土壤微生物、酶活性、生化過程及物理特性產(chǎn)生影響，從而影響整個生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，并且可以通過食物鏈危害人類健康，肥料中含有一些重金屬，其對土壤中的酶的轉(zhuǎn)化起到抑制作用，擾亂土壤中的微生物的生命活動，進而影響土壤有機質(zhì)的組成，導致土壤肥力下降。此外化肥原料礦物中伴有大量的復雜元素，如施用磷肥會增加土壤中的氟含量，對本底值較高的土壤易引發(fā)氟污染，同時磷礦石中還含有鈾、鐳等發(fā)射性元素，可能會造成土壤發(fā)射性污染[8]。

因此，盲目地、不科學地施肥，不僅浪費肥料，還將導致對大氣臭氧層的破壞，水體富營養(yǎng)化，土壤重金屬污染，放射性污染，使得土壤的利用率下降，進而危害作物生長和人類健康。

5 土壤肥料在林業(yè)的發(fā)展前景

現(xiàn)今已有很多研究報道闡述在對土壤進行施肥前，應實施測土壤的化學元素及相關物理性質(zhì)，可全面掌握土壤中元素的含量與種類[11～13，19，32]；在根據(jù)不同植物所需的養(yǎng)分種類和含量[33～36]，然后對癥下藥，實行大量、中及微量元素的合理配比施用，應將有機肥、無機肥及微生物肥合理搭配，才能充分發(fā)揮各種營養(yǎng)元素的作用，此外作物生產(chǎn)中廢棄物實現(xiàn)資源化利用，緩解土壤壓力，如麥秸還田、畜禽糞轉(zhuǎn)化為有機肥料、種植壓青作物[37]，提高土壤肥力。

現(xiàn)今肥料在林業(yè)生產(chǎn)上運用得較少，相對于農(nóng)作物的生長條件而言，林木生長環(huán)境較差，且生長周期較長，短時間內(nèi)經(jīng)濟效益不明顯（商品林除外）；而生態(tài)公益林在改善、保護環(huán)境中發(fā)揮的巨大作用，為優(yōu)化土壤結構，保證林木經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的快速發(fā)展，土壤肥料應在林業(yè)上進行更深入的研究。土壤肥料在今后林業(yè)的發(fā)展作用有以下4點：①通過長期的土壤肥力監(jiān)測和田間肥料試驗基地，定期地測量林業(yè)土壤的營養(yǎng)元素的種類和含量，不斷完善施肥的各種參數(shù)。使得林木健康的生長，產(chǎn)量得到提升；②在生產(chǎn)過程中，要把理論和實踐結合，成功的試驗可在生產(chǎn)中進行推廣，運用現(xiàn)代技術手段，完善土壤肥料的科學、合理及實用性；③林業(yè)工作者要定期的學習不同樹種的生長習性、不同階段所需的營養(yǎng)及怎樣保證林木快速有效的吸收營養(yǎng)等知識，掌握并應用土壤肥料的最新技術；④林業(yè)是一個龐大的領域，其生產(chǎn)過程中會受到很多的干擾因子，因此各技術措施的相互關系，把施肥與高產(chǎn)栽培綜合技術結合起來，推動林業(yè)生產(chǎn)技術水平全面革新。

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