耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升的幾點(diǎn)思考

謝國(guó)雄，胡康贏，王 忠，樓 玲，章秀梅

(1.浙江省杭州市植保土肥總站，浙江 杭州 310020；2.浙江省杭州市余杭區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)與植物保護(hù)管理總站，浙江 杭州 311100)

0 引言

我國(guó)是一個(gè)人多地少的國(guó)家，耕地質(zhì)量建設(shè)關(guān)系著糧食安全。如何實(shí)現(xiàn)耕地?cái)?shù)量上的占補(bǔ)平衡，快速提升耕地土壤肥力，一直是土地管理工作者努力的方向。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤系統(tǒng)的基礎(chǔ)物質(zhì)，是耕地質(zhì)量的核心，也是控制土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力和碳、氮、磷、硫循環(huán)的重要因子。土壤的物理、化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)以及土壤的生產(chǎn)力都與土壤有機(jī)質(zhì)的含量和性狀密切相關(guān)?，F(xiàn)階段我國(guó)提升耕地土壤有機(jī)質(zhì)水平有2個(gè)方面的戰(zhàn)略需要。一是維持和提高我國(guó)耕地質(zhì)量的需要[1-2]。近年來(lái)的調(diào)查表明，我國(guó)大部分耕地土壤有機(jī)質(zhì)嚴(yán)重偏低，導(dǎo)致了土壤板結(jié)、基礎(chǔ)地力下降[3]?；谖覈?guó)耕地?cái)?shù)量的嚴(yán)重不足及因化肥過(guò)量施用導(dǎo)致的環(huán)境污染的事實(shí)，僅靠增加農(nóng)用化學(xué)品和能源投入量來(lái)提高我國(guó)糧食生產(chǎn)能力的效果是有限的，而提升耕地土壤有機(jī)質(zhì)的水平、提高耕地基礎(chǔ)地力，藏糧于土，將是糧食安全生產(chǎn)的必然選擇。二是全球環(huán)境固碳的需要[4-5]。大氣CO2濃度的急劇升高造成了全球氣候變暖，該問(wèn)題也是人們關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題之一，政府和社會(huì)公眾都在努力尋求各種措施以有效控制溫室氣體濃度增加的趨勢(shì)。農(nóng)業(yè)不僅是溫室氣體的主要排放源之一，同時(shí)也是溫室氣體的吸收匯。中國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)土壤對(duì)全球大氣CO2濃度有重要的影響，增加耕地土壤碳的固定，不僅可以使退化土壤得以恢復(fù)、增加土壤肥力、提高作物生產(chǎn)力，而且可作為有效的、具有中長(zhǎng)期利益的CO2減排廉價(jià)途徑。

影響土壤有機(jī)質(zhì)積累的因素眾多，提升土壤有機(jī)質(zhì)的過(guò)程較為復(fù)雜。因此，了解土壤有機(jī)質(zhì)提升過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題，對(duì)做好耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升工作具有重要指導(dǎo)意義。為此，筆者從評(píng)價(jià)土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量與數(shù)量的方法、土壤有機(jī)質(zhì)提升目標(biāo)的設(shè)定、耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升最低有機(jī)物質(zhì)投入量的估算、影響耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升的因素及耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升的綜合技術(shù)等方面對(duì)耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升中的幾個(gè)重要環(huán)節(jié)進(jìn)行了探討，以期為浙江省正在進(jìn)行的耕地質(zhì)量提升方案的編制和實(shí)施提供借鑒和參考。

1 評(píng)價(jià)土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量與數(shù)量的方法

對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的研究一般可從數(shù)量與質(zhì)量2個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中土壤有機(jī)質(zhì)總量是衡量土壤有機(jī)質(zhì)積累狀況最為方便的方法，并得到廣泛應(yīng)用。土壤有機(jī)質(zhì)總量評(píng)價(jià)一般采用2種方法，一是直接用化學(xué)分析或儀器分析(C/N分析儀等)測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)的總量，二是采用數(shù)學(xué)模擬方法模擬氣候、土地利用方式等對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響，后者多被用于土壤有機(jī)質(zhì)總量的動(dòng)態(tài)研究中。研究表明，土壤中的活性有機(jī)質(zhì)組分具有較高的活性和動(dòng)態(tài)性，與土壤有機(jī)質(zhì)總量比較，活性有機(jī)質(zhì)組分更可能作為土壤質(zhì)量變化的敏感指標(biāo)，它們?cè)陴B(yǎng)分循環(huán)和維持生態(tài)功能中發(fā)揮著更為重要的作用。土壤有機(jī)質(zhì)各組分的轉(zhuǎn)化過(guò)程和存留時(shí)間有較大差異，所以根據(jù)土壤有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)化時(shí)間的差異，可把土壤有機(jī)質(zhì)分為活性的(易變的)和穩(wěn)定的組分。一般認(rèn)為，活性的有機(jī)質(zhì)組分包括植物殘留物、輕組分、微生物生物量碳、動(dòng)物生物量碳及其排泄物、其他非腐植物質(zhì)等，其分解速度快，轉(zhuǎn)化周期通常為幾周到幾個(gè)月的時(shí)間。穩(wěn)定有機(jī)質(zhì)組分是指礦化速率很低的土壤腐植質(zhì)部分，在土壤中能保存幾年、幾十年，甚至更長(zhǎng)時(shí)間?；钚杂袡C(jī)質(zhì)組分比非活性有機(jī)質(zhì)組分在土壤養(yǎng)分循環(huán)中的作用更為重要。目前，用于評(píng)估土壤中活性有機(jī)碳的主要指標(biāo)有：用0.333 mol/L高錳酸鉀氧化法測(cè)定的土壤中易氧化有機(jī)碳[6]，采用Cambardell和Elliott的方法分離測(cè)定土壤顆粒態(tài)有機(jī)碳(粒徑大于53 μm土壤顆粒中的有機(jī)碳)[7]，利用一定密度的重液(例如密度為1.8 g/cm3的NaI溶液)分離測(cè)定土壤中輕組分有機(jī)碳(介于新鮮作物殘?bào)w和穩(wěn)固態(tài)有機(jī)碳之間的一種過(guò)渡狀態(tài))[8]，采用氯仿熏蒸-硫酸鉀提取法測(cè)定的土壤微生物生物量碳(MBC)[9]，用去離子水浸提的土壤水溶性有機(jī)碳。

另外，Lefroy等(1993)綜合了土壤有機(jī)碳的總量與活性，首次提出了土壤碳庫(kù)管理指數(shù)(CPMI)的概念[10]。研究表明：土壤碳庫(kù)管理指數(shù)可有效反映土壤中有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化速率，它比土壤有機(jī)碳總量更能代表土壤質(zhì)量變化的敏感指標(biāo)，并被廣泛應(yīng)用于施肥對(duì)土壤碳庫(kù)影響的研究[11-12]。土壤碳庫(kù)管理指數(shù)的計(jì)算公式為：碳庫(kù)管理指數(shù)(CPMI)=碳庫(kù)指數(shù)(CPI)×碳庫(kù)活度指數(shù)(AI)×100。其中：碳庫(kù)指數(shù)(CPI)=樣品總碳含量(g/kg)/對(duì)照土壤總碳含量(g/kg)；碳庫(kù)活度指數(shù)(AI)=樣品碳庫(kù)活度(A)/對(duì)照土壤碳庫(kù)活度；碳庫(kù)活度(A)=土壤活性有機(jī)碳含量(g/kg)/土壤非活性有機(jī)碳含量(g/kg)。總碳與活性碳的差值為非活性碳。碳庫(kù)管理指數(shù)計(jì)算中的活性有機(jī)碳多指易氧化有機(jī)碳。在進(jìn)行土壤有機(jī)質(zhì)提升效果時(shí)，可根據(jù)需要選擇土壤有機(jī)質(zhì)總量、活性有機(jī)質(zhì)組分或碳庫(kù)管理指數(shù)等進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2 土壤有機(jī)質(zhì)提升目標(biāo)的設(shè)定

現(xiàn)有研究表明，土壤有機(jī)質(zhì)的積累不是無(wú)限度增加的，而是存在一個(gè)最大的保持容量(也稱(chēng)為飽和水平)。當(dāng)初始土壤有機(jī)質(zhì)含量遠(yuǎn)離飽和水平時(shí)，有機(jī)質(zhì)有較大的增加潛力；當(dāng)土壤有機(jī)質(zhì)接近飽和水平時(shí)，增加外源有機(jī)質(zhì)的投入將不再增加土壤有機(jī)質(zhì)庫(kù)。無(wú)論是從減排大氣CO2的角度，還是從農(nóng)業(yè)耕地地力提升的角度，人們都非常關(guān)心土壤有機(jī)質(zhì)的積累潛力。因此，如何準(zhǔn)確地評(píng)估土壤有機(jī)質(zhì)的積累潛力已成為許多領(lǐng)域關(guān)心的問(wèn)題。由于土壤性狀、環(huán)境條件、土地利用方式的差異，不同地區(qū)、不同土壤的有機(jī)質(zhì)積累潛力有很大差異，主要由生物潛力、物理化學(xué)潛力和社會(huì)經(jīng)濟(jì)潛力等幾個(gè)方面構(gòu)成。生物潛力與進(jìn)入土壤的有機(jī)質(zhì)源數(shù)量有關(guān)，主要與氣候條件、外源有機(jī)物質(zhì)投入量有關(guān)，它是土壤固碳的主要?jiǎng)恿?；物理化學(xué)潛力與土壤中有機(jī)碳的穩(wěn)定機(jī)制有關(guān)，主要與粉砂、粘粒結(jié)合的化學(xué)穩(wěn)定性、與微團(tuán)聚體結(jié)合的物理穩(wěn)定性、與有機(jī)質(zhì)本身性質(zhì)成分有關(guān)的生物學(xué)穩(wěn)定性等有關(guān)；社會(huì)經(jīng)濟(jì)潛力與土壤管理措施等有關(guān)。某一特定年份土壤有機(jī)質(zhì)的含量實(shí)際上是土壤與環(huán)境因素平衡的結(jié)果，是在自然和人為因素共同作用下形成的，其有機(jī)質(zhì)含量取決于影響土壤的所有因素，可用函數(shù)表示為：土壤有機(jī)質(zhì)=f(土壤性狀，土地利用方式，有機(jī)物質(zhì)投入水平，氣候，施肥水平，其他農(nóng)業(yè)管理措施，……)。目前，在土壤有機(jī)質(zhì)提升工作中，有機(jī)物質(zhì)的投入已引起足夠的重視，但常常忽略了其他環(huán)境條件對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)積累的作用或影響。一般來(lái)說(shuō)，有機(jī)質(zhì)投入越高，土壤有機(jī)質(zhì)積累潛力越大；粘質(zhì)土壤的有機(jī)質(zhì)積累潛力高于砂質(zhì)土壤；潮濕/濕潤(rùn)地區(qū)的土壤比干旱地區(qū)的土壤更易積累有機(jī)質(zhì)，水田土壤比旱地土壤容易積累有機(jī)質(zhì)；水網(wǎng)平原、河谷平原農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)積累潛力高于濱海平原和丘陵山地。

學(xué)者們已提出了許多土壤有機(jī)質(zhì)積累潛力的計(jì)算方法，代表性的方法包括長(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)果外推法、歷史觀察數(shù)據(jù)比較法、土地利用方式對(duì)比法和土壤有機(jī)碳(SOC)周轉(zhuǎn)模型法等，其中前3種方法需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn)積累，后一種方法需要較為詳細(xì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但在實(shí)際工作中，由于對(duì)各類(lèi)土壤有機(jī)質(zhì)可提升潛力(目標(biāo)值)認(rèn)識(shí)的模糊，使土壤有機(jī)質(zhì)提升工作帶有一定的盲目性和不可預(yù)測(cè)性。由于各地、各類(lèi)土壤所處環(huán)境、利用方式和土壤性狀的差異，各類(lèi)土壤有機(jī)質(zhì)提升目標(biāo)的設(shè)定應(yīng)該有所不同。在缺乏試驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下，以當(dāng)?shù)赝?lèi)地貌類(lèi)型、相同利用模式、相同土壤類(lèi)型及相似管理水平的肥力較高的土壤有機(jī)質(zhì)水平作為土壤有機(jī)質(zhì)提升的目標(biāo)。

3 耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升最低有機(jī)物質(zhì)投入量的估算

在進(jìn)行耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升時(shí)，有機(jī)物質(zhì)的投入是必須的。為了便于理解，本文把為提高耕地地力的有機(jī)物質(zhì)投入量分為2個(gè)方面。一是為維持土壤本身有機(jī)質(zhì)所需要的有機(jī)物質(zhì)投入量，二是為提高土壤有機(jī)質(zhì)水平需要投入的土壤有機(jī)物質(zhì)量。

由于土壤本身的有機(jī)質(zhì)存在礦化(分解)現(xiàn)象，即每年都有一定數(shù)量的土壤有機(jī)質(zhì)被礦化，只有每年投入的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化形成的土壤有機(jī)質(zhì)的數(shù)量超過(guò)了因礦化損失的土壤有機(jī)質(zhì)的數(shù)量，才能使土壤有機(jī)質(zhì)的水平得以維持或提高。因此，確定這一為維持耕地土壤有機(jī)質(zhì)水平所需要的最低有機(jī)物質(zhì)投入量非常重要。

目前關(guān)于土壤有機(jī)質(zhì)平衡研究的方法可分為以下幾類(lèi)：(1)普通方法(平衡法)：根據(jù)農(nóng)田有機(jī)質(zhì)“進(jìn)去”與“出來(lái)”的量，建立適當(dāng)?shù)哪Ｐ停M(jìn)行計(jì)算。(2)碳同位素標(biāo)記法：常用的同位素是13C和14C。同位素標(biāo)記可以清楚地獲得碳流向和碳通量，為碳循環(huán)的深入研究、模型的細(xì)化以及參數(shù)的確定提供了科學(xué)方法，因此得到了廣泛應(yīng)用。(3)轉(zhuǎn)化模型與計(jì)算機(jī)模擬法：Jenny[13](1941)較早提出了有機(jī)碳變化模擬模型：dC/dt=A-kC。式中，C為土壤中有機(jī)碳含量；t為有機(jī)碳變化的時(shí)間(年)；A為每年加入土壤中有機(jī)物碳質(zhì)量；k為土壤有機(jī)碳的年礦化率(每年的分解比例)。在此基礎(chǔ)上，Hemin等(1945)提出了簡(jiǎn)單的土壤有機(jī)碳分解模型：dC/dt=fP-kC。式中，P為新鮮有機(jī)碳的輸入量；f為腐植化系數(shù)；k為土壤有機(jī)碳的礦化率；C為土壤有機(jī)碳初始含量。從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，土壤有機(jī)碳模擬模型成為土壤學(xué)家研究的重要領(lǐng)域。目前，除了洛桑Roth C和美國(guó)CENTURY模型外，在世界上具有一定影響的模型包括：DNDC、CANDY、DAISY、NCSOIL、SOMM、ITE、Q-SOIL、VVV、SCNC、ICBM、ROMUL、ECOSYS等。Roth C模型由英國(guó)洛桑試驗(yàn)站建立，該模型根據(jù)土壤有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)定性把土壤有機(jī)質(zhì)分為多個(gè)組分，需要詳細(xì)的土壤分析數(shù)據(jù)。CENTURY模型是美國(guó)科拉羅多州立大學(xué)于20世紀(jì)80年代建立的，用于模型研究生態(tài)系統(tǒng)中C、N、P、S等元素的長(zhǎng)期演變過(guò)程，預(yù)測(cè)量需要土壤質(zhì)地、土層厚度、土壤容重、pH值、氣象參數(shù)(以月為步長(zhǎng))、初始土壤有機(jī)質(zhì)參數(shù)和管理參數(shù)(包括種植作物種類(lèi)、耕作方式、施化肥種類(lèi)數(shù)量、收獲作物方式、施用有機(jī)肥種類(lèi)數(shù)量、作物開(kāi)始生長(zhǎng)時(shí)間、作物結(jié)束生長(zhǎng)時(shí)間)等多方面的數(shù)據(jù)。

根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥烙袡C(jī)質(zhì)含量、有機(jī)質(zhì)年礦化率和進(jìn)入土壤有機(jī)物質(zhì)的腐植化系數(shù)可確定維持耕層土壤有機(jī)質(zhì)平衡的有機(jī)物質(zhì)的用量。土壤有機(jī)質(zhì)年變化量=有機(jī)質(zhì)的補(bǔ)充量-有機(jī)質(zhì)分解量，即：dC=A-rC。式中，dC表示土壤有機(jī)質(zhì)的變化量；A表示有機(jī)質(zhì)的補(bǔ)充量；r表示土壤有機(jī)質(zhì)年礦化率；C表示土壤有機(jī)質(zhì)量。當(dāng)土壤有機(jī)質(zhì)達(dá)到平衡時(shí)，Ce=A/k(Ce為平衡時(shí)土壤有機(jī)碳的數(shù)量)；而式中A=fP(f為有機(jī)物料的腐植化系數(shù)，P為每年進(jìn)入土壤的有機(jī)物料中碳的數(shù)量)。例如，土壤原有機(jī)質(zhì)含量為20 g/kg，每公頃耕層中有機(jī)質(zhì)數(shù)量為45000 kg，若年礦化率為2%，每年消耗的有機(jī)質(zhì)量為900 kg。若有機(jī)質(zhì)的腐植化系數(shù)為0.25，則每公頃需加入3600 kg有機(jī)肥才能達(dá)到土壤耕層有機(jī)質(zhì)平衡。

依照生態(tài)平衡和經(jīng)濟(jì)環(huán)保的原則，綜合考慮維持耕層土壤有機(jī)質(zhì)平衡、有機(jī)肥用量上限和秸稈還田量，采用同效當(dāng)量法，可確定商品有機(jī)肥用量。計(jì)算公式為：M=(WkC-f1R)/f2R。式中，M為有機(jī)肥施用量(kg/hm2)；W為單位面積耕層土壤質(zhì)量(kg/hm2)；k為土壤有機(jī)碳年礦化率(%)；C為原土壤有機(jī)碳含量(g/kg)；f1為根茬的腐植化系數(shù)(%)；R為耕層中根茬量(kg/hm2)；f2為施入有機(jī)肥的腐植化系數(shù)(%)；R有機(jī)肥中有機(jī)碳的含量(%)。在計(jì)算時(shí)，一般把有機(jī)物質(zhì)量統(tǒng)一折算為有機(jī)碳量。土壤有機(jī)質(zhì)礦化系數(shù)和投入土壤有機(jī)物質(zhì)的腐植化系數(shù)可通過(guò)試驗(yàn)或引用相關(guān)文獻(xiàn)獲得。

4 提升土壤有機(jī)質(zhì)的有機(jī)物質(zhì)投入估算

除以上為保持土壤有機(jī)質(zhì)水平而需要投入的有機(jī)物質(zhì)外，為達(dá)到有機(jī)質(zhì)增加的目的，還需要在保持土壤有機(jī)質(zhì)水平投入有機(jī)物質(zhì)水平的基礎(chǔ)上，根據(jù)提升目標(biāo)，增加有機(jī)物質(zhì)的投入。

土壤有機(jī)質(zhì)的增加量(指已有為維持土壤有機(jī)質(zhì)現(xiàn)狀的有機(jī)物質(zhì)投入的前提下)可按下式估算：C增加=A1f1+A2f2+…。式中，A1，A2…是補(bǔ)充的各種有機(jī)物投入量，f1，f2…為各種補(bǔ)充有機(jī)物料的腐植化系數(shù)?？衫蒙鲜椒赐泼磕暝O(shè)定有機(jī)質(zhì)增量所需要的有機(jī)物質(zhì)投入量。若1 hm2土重225萬(wàn)kg(土層20 cm，容重1.13g/cm3)；某一研究土壤有機(jī)質(zhì)含量為11.36 g/kg，有機(jī)物料的年腐解殘留率(腐植化系數(shù))以0.25計(jì)算，欲使該土壤有機(jī)質(zhì)從目前的含量(12.00 g/kg)提高到14.00 g/kg，則每年需向土壤額外(為維持土壤有機(jī)質(zhì)水平而需要施用的有機(jī)物質(zhì)外)投入有機(jī)物料(干)18000 kg/hm2[2250000×(14-12)÷0.25÷1000]。折干率按60%計(jì)算，則需年投入生料有機(jī)質(zhì)30000 kg/hm2。

農(nóng)田每年實(shí)際有機(jī)物質(zhì)投入量應(yīng)是以下2個(gè)部分之和：即耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升最低有機(jī)物質(zhì)投入量和每年有機(jī)質(zhì)設(shè)定增量所需要的有機(jī)物質(zhì)投入量。在施用有機(jī)物料情況下，土壤有機(jī)碳的積累可按下式估算：C=Ce+(C0-Ce)e-rt。式中，C為時(shí)間t年時(shí)土壤有機(jī)碳含量(g/kg)，C0為試驗(yàn)初期土壤有機(jī)碳含量(g/kg)，Ce為平衡時(shí)土壤有機(jī)碳含量(g/kg)。

5 影響耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升的因素

土壤有機(jī)質(zhì)的積累除與當(dāng)?shù)貧夂蛴嘘P(guān)外，農(nóng)業(yè)管理也是影響土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化循環(huán)的另一個(gè)重要因素，它可以改變土壤有機(jī)質(zhì)的循環(huán)過(guò)程和強(qiáng)度，最終影響有機(jī)質(zhì)的平衡水平。對(duì)于特定地區(qū)，氣候條件相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)域，農(nóng)業(yè)措施是影響土壤有機(jī)質(zhì)積累的主要因素。常見(jiàn)的農(nóng)業(yè)措施主要有施肥、利用方式、耕作制度等。

5.1 施肥

施肥是對(duì)耕地質(zhì)量影響最廣泛的農(nóng)業(yè)措施，農(nóng)業(yè)上使用的肥料包括化肥和有機(jī)肥等。施肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響大致與以下3個(gè)方面有關(guān)：(1)施肥促進(jìn)了農(nóng)作物的生長(zhǎng)，增加了生物產(chǎn)量，從而增加了以根系及地上部分還田方式進(jìn)入土壤的有機(jī)物質(zhì)量；(2)施肥改變了土壤養(yǎng)分狀況，特別是氮肥改變了土壤的N/C比，直接影響微生物對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的礦化與同化；(3)有機(jī)肥的施用直接影響了有機(jī)物質(zhì)的輸入量。

我國(guó)的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)表明，施用有機(jī)肥和化肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響因土壤類(lèi)型、肥料種類(lèi)和作物輪作方式等而所差異[14-15]。一般來(lái)說(shuō)，單施有機(jī)肥、氮磷鉀化肥配施或有機(jī)-無(wú)機(jī)肥料配合施用均可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量[16]，在低有機(jī)質(zhì)土壤上的增加效果尤為明顯；同時(shí)施氮磷肥或氮鉀肥，土壤有機(jī)質(zhì)也略有增加[17]；單施氮肥、磷肥、鉀肥或磷鉀配肥，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)的下降，但下降幅度小于無(wú)肥區(qū)[18]。不施肥料可導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)迅速下降，但下降速度經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后減慢，并趨于平衡。有機(jī)肥料種類(lèi)不同時(shí)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)積累的影響也不相同，一般是秸稈的效果大于廄肥，廄肥的效果又大于堆肥，綠肥的效果較差。無(wú)機(jī)化肥提高土壤有機(jī)質(zhì)的原因，主要是化肥使作物繁茂，根茬、枝葉等殘留量增多。長(zhǎng)期施肥改變土壤有機(jī)質(zhì)含量的同時(shí)，也使有機(jī)質(zhì)在剖面中的分布發(fā)生變化，影響深達(dá)100 cm，但60 cm以上土層變化明顯。長(zhǎng)期施用有機(jī)肥料或氮磷鉀肥配合施用，不但增加土壤有機(jī)質(zhì)的數(shù)量，同時(shí)還能改善和提高土壤有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量，提高腐植質(zhì)含量，但有機(jī)肥對(duì)土壤腐植質(zhì)的積累作用大于氮磷鉀化肥。

5.2 耕作

耕作是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中為了達(dá)到持續(xù)高產(chǎn)所采取的技術(shù)措施。其對(duì)土壤的作用包括以下幾個(gè)方面：(1)松土：調(diào)節(jié)土壤三相比的關(guān)系；(2)翻土：掩埋肥料，調(diào)整耕層養(yǎng)分垂直分布，消滅雜草和病蟲(chóng)害；(3)混土：使土肥相融，形成均勻一致的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境；(4)平地：形成平整表層，便于播種、出苗和灌溉；(5)壓土：有保墑和引墑的雙重作用。常見(jiàn)的耕作法主要有：(1)平翻耕法：是我國(guó)典型的精耕細(xì)作模式，包括基本耕作(深度20～25 cm)、表土耕作(耙地、耱地、壓地)及中耕(在作物的生育期間進(jìn)行的一種表土耕作措施，其作用在于消滅雜草，疏松土壤，促進(jìn)作物根系生長(zhǎng))；(2)少耕法與免耕法：由20世紀(jì)20～30年代興起與發(fā)展而來(lái)，60～70年代引起人們的普遍重視，目前已在許多國(guó)家進(jìn)行試驗(yàn)或推廣。其中，少耕法為盡量減少土壤耕作作業(yè)的次數(shù)，一次完成多種作業(yè)，以減輕風(fēng)蝕和水蝕。免耕法除將種子放入土壤中的措施外，不再進(jìn)行任何耕作。

一般來(lái)說(shuō)，頻繁的耕作可促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的礦化，而免耕則有利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累。免耕土壤的有機(jī)質(zhì)垂直方向上差異明顯，而經(jīng)常耕作的土壤，有機(jī)質(zhì)在耕作層上分布較為均勻。耕作改變土壤有機(jī)質(zhì)主要與以下幾個(gè)方面有關(guān)：(1)耕作改變了土壤團(tuán)聚體的結(jié)構(gòu)，改變了土壤的溫度狀況，影響了土壤有機(jī)質(zhì)的物理穩(wěn)定性，從而改變了土壤有機(jī)質(zhì)的礦化速率；(2)耕作改變了土壤侵蝕的潛力，影響了土壤有機(jī)物質(zhì)的損失。此外，由于土壤有機(jī)質(zhì)有沿垂直方向下降的特點(diǎn)，土壤深耕可能會(huì)引起耕作層內(nèi)土壤有機(jī)質(zhì)含量的下降。另外，在土地平整時(shí)，如果沒(méi)有采取必要的措施保護(hù)耕作層，其可能會(huì)導(dǎo)致土壤耕作層有機(jī)質(zhì)急劇下降。

5.3 土地利用

土地利用是指在一定社會(huì)生產(chǎn)方式下，人們?yōu)榱艘欢ǖ哪康模罁?jù)土地自然屬性及其規(guī)律，對(duì)土地進(jìn)行的使用、保護(hù)和改造活動(dòng)，是人們對(duì)土地經(jīng)營(yíng)方式的一種選擇。土地利用方式可影響土壤的功能和性質(zhì)，能增加或降低土壤碳的數(shù)量，并改變微生物多樣性，使土壤成為碳的源或匯，從而影響大氣中CO2的濃度。不同的土地利用方式對(duì)施肥、耕作、水分管理等有不同的要求，因此，土地利用方式的變化可對(duì)土壤養(yǎng)分平衡、有機(jī)質(zhì)的輸入與輸出、土壤溫度、土壤水分條件產(chǎn)生極大的影響。

從國(guó)內(nèi)外眾多的土地利用方式對(duì)土壤碳庫(kù)的影響研究中大致可以得出如下結(jié)論：與自然林地比較，農(nóng)業(yè)用地的土壤有機(jī)質(zhì)明顯低于林地；雙季稻與水旱輪作農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)明顯高于相應(yīng)的旱地，浙江省第二次土壤普查的調(diào)查表明，水田土壤有機(jī)質(zhì)比相應(yīng)的旱地高30%～100%。

由于不同土地利用方式之間的土壤有機(jī)質(zhì)存在不同的有機(jī)質(zhì)平衡過(guò)程，因此當(dāng)土地利用方式發(fā)生改變時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)可在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生明顯的變化。一般是在土地利用方式發(fā)生轉(zhuǎn)變初期(5～7年內(nèi))土壤有機(jī)質(zhì)變化最為明顯；15～20年后，土壤有機(jī)質(zhì)變化趨于平緩，并可能在20～50年內(nèi)達(dá)到一個(gè)新的平衡水平。例如，水田改旱種植蔬菜等可引起土壤有機(jī)質(zhì)的下降，其中大棚蔬菜地因溫度較高，其有機(jī)質(zhì)下降更為明顯。

5.4 時(shí)間

土壤有機(jī)質(zhì)的提升是一個(gè)長(zhǎng)期、逐漸緩進(jìn)的過(guò)程，因此，在進(jìn)行區(qū)域耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升時(shí)必須有一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃。一方面，在設(shè)定年度有機(jī)質(zhì)提升計(jì)劃時(shí)，提升目標(biāo)不宜過(guò)高，確定一個(gè)合適、可行的年度有機(jī)質(zhì)提升量非常重要。另一方面，土壤有機(jī)質(zhì)的提升并不是一勞永逸的，在完成某一有機(jī)質(zhì)提升工程項(xiàng)目后，還需要繼續(xù)做好土壤有機(jī)質(zhì)的維持工作，否則提升后的耕地土壤有機(jī)質(zhì)會(huì)重新下降。

6 耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升的綜合技術(shù)

國(guó)內(nèi)外的研究表明，退化土壤中有60%～70%的已經(jīng)損耗的碳可通過(guò)采取合理的農(nóng)業(yè)管理方式和退化土壤棄耕恢復(fù)而重新固定。這些方法包括土壤棄耕恢復(fù)、免耕、合理選擇作物輪作、冬季用作物秸稈覆蓋、減少夏季耕作、利用生物固氮等。從上述討論可知，影響土壤有機(jī)質(zhì)的因素很多，因此在制定土壤有機(jī)質(zhì)提升方案時(shí)除做好有機(jī)物質(zhì)的投入工作外，還應(yīng)充分考慮其他配套措施，采取綜合措施才能有效地達(dá)到提升土壤有機(jī)質(zhì)的目的。

6.1 因地制宜推行各種有機(jī)物質(zhì)投入技術(shù)

各種有機(jī)物料的投入都可能增加土壤有機(jī)質(zhì)的積累。因此，在保證環(huán)境安全的前提下，可因地制宜地選擇當(dāng)?shù)馗鞣N有機(jī)物源開(kāi)展土壤有機(jī)質(zhì)的提升。相關(guān)技術(shù)包括秸稈還田技術(shù)、商品有機(jī)肥施用技術(shù)、綠肥種植技術(shù)等。

6.2 實(shí)施測(cè)土配方施肥技術(shù)

測(cè)土配方技術(shù)是國(guó)際上普遍采用的科學(xué)施肥技術(shù)之一，是以土壤測(cè)試和肥料田間試驗(yàn)為基礎(chǔ)，根據(jù)作物的需肥特性、土壤的供肥能力和肥料效應(yīng)，在合理施用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上，確定氮磷鉀以及其他中微量元素的合理施肥量及施用方法，以滿(mǎn)足作物均衡吸收各種營(yíng)養(yǎng)，維持土壤肥力水平，減少養(yǎng)分流失對(duì)環(huán)境的污染，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)的目的。施用合適的N、P、K配方的肥料，也可優(yōu)化土壤養(yǎng)分，促進(jìn)土壤中碳、氮的良性循環(huán)，也能達(dá)到維護(hù)或提高土壤有機(jī)質(zhì)的目的。其中，做好化肥與有機(jī)肥的配合施用最為重要。

6.3 推廣土壤改良技術(shù)

土壤有機(jī)質(zhì)的積累除了與足夠的有機(jī)物質(zhì)投入有關(guān)外，還需要有一個(gè)良好的土壤環(huán)境。土壤過(guò)酸、過(guò)堿、鹽分過(guò)多、結(jié)構(gòu)不良都會(huì)影響土壤中微生物的活動(dòng)，從而影響土壤有機(jī)質(zhì)的提升。因此，在開(kāi)展耕地土壤有機(jī)質(zhì)的提升時(shí)，也應(yīng)同時(shí)做好土壤改良工作，消除土壤障礙因素，達(dá)到土壤有機(jī)質(zhì)良性循環(huán)的目的。

6.4 合理輪作和用養(yǎng)結(jié)合

近年來(lái)，某些地區(qū)農(nóng)作物復(fù)種指數(shù)越來(lái)越高，致使許多土壤有機(jī)質(zhì)含量降低，肥力下降。實(shí)行輪作、間作制度，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，做到用地與養(yǎng)地相結(jié)合，不僅可以保持或提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，而且還能改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，具有重要的意義。此外，冬季增加地表覆蓋度(或種植綠肥)，推行少耕免耕、控制水土流失也可降低土壤有機(jī)質(zhì)的降解、促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的提升。據(jù)國(guó)內(nèi)外研究，在旱地上發(fā)展灌溉可大大增加土壤中有機(jī)質(zhì)的積累。另外，在培肥地力時(shí)必須加強(qiáng)地力監(jiān)測(cè)，長(zhǎng)期、定位監(jiān)測(cè)在不同施肥方式下耕地地力的變化態(tài)勢(shì)，及時(shí)調(diào)整農(nóng)田的施肥指導(dǎo)方案，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)耕地質(zhì)量的動(dòng)態(tài)管理。同時(shí)，在進(jìn)行土壤有機(jī)質(zhì)提升時(shí)還需通過(guò)加強(qiáng)農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，增加田塊耕層厚度，達(dá)到擴(kuò)大土壤有機(jī)質(zhì)容量的目的。

總之，在耕地地力提升時(shí)，應(yīng)擴(kuò)大綠肥種植和農(nóng)作物秸稈還田面積，增加商品有機(jī)肥投入，實(shí)施測(cè)土施肥技術(shù)等多種途徑，提升土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤保肥供肥性能，最終達(dá)到為土壤“增肥”的目的。