土壤改良途徑及技術(shù)要點(diǎn)分析

徐 鑫 ，沈偉鋒 ，錢克冰 ，馮 黎 ，滕 灝

（1.中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310000；2.江蘇恒科農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司，江蘇 南京 210000；3.金華市城市建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，浙江 金華 321000）

對(duì)于土壤基礎(chǔ)有機(jī)質(zhì)含量較低的情況，需要在短期內(nèi)集中投入大量的有機(jī)物料使有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到快速提升的目標(biāo)。本文主要研究商品有機(jī)肥、腐殖酸的施工技術(shù)對(duì)培肥效果（有機(jī)質(zhì)數(shù)量和穩(wěn)定性、土壤養(yǎng)分含量、土壤含水量、土壤孔隙等）的影響，揭示不同措施對(duì)肥料的利用率和土壤質(zhì)量提升的效果，研究不同培肥方法有機(jī)質(zhì)礦化及腐殖化效果。

1 土壤改良途徑

土壤改良的重要途徑是增加土壤中的有機(jī)質(zhì)含量，也是提高土壤肥力的重要方法。土壤有機(jī)質(zhì)的定義有兩種，一種是指土壤中的含碳有機(jī)物，主要有微生物體及其分解合成后的各種含碳有機(jī)物質(zhì)和各種動(dòng)植物殘?bào)w。而另一種定義是指土壤中動(dòng)植物活動(dòng)后的排泄物及其微生物分解產(chǎn)生的有機(jī)化合物。

1.1 土壤施用有機(jī)肥

1.1.1 有機(jī)肥的概念

有機(jī)肥料施用技術(shù)模式，就是把各種有機(jī)肥施入農(nóng)田。如傳統(tǒng)的農(nóng)家肥、商品有機(jī)肥等。不同有機(jī)肥料養(yǎng)分、有機(jī)質(zhì)含量與物料性狀差異很大。土壤有機(jī)質(zhì)提升技術(shù)中的有機(jī)物料來(lái)源廣泛，但是除了腐熟有機(jī)肥外，其他各種有機(jī)物料在土壤中易于礦化分解。

1.1.2 有機(jī)肥的作用

有機(jī)肥又稱農(nóng)家肥，其中含有動(dòng)植物殘?bào)w、生物肥料、排泄物等物質(zhì)。有機(jī)肥不僅含有大量的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分，還含有植物生產(chǎn)所需的大量微量元素。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中有機(jī)肥的關(guān)鍵作用如下。

（1）補(bǔ)給和更新土壤有機(jī)質(zhì)

有機(jī)質(zhì)是土壤中最活躍的物質(zhì)組成，它不僅是土壤營(yíng)養(yǎng)成分的重要來(lái)源，還能很好地改善農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境和促進(jìn)微生物的活動(dòng)。土壤中充足的有機(jī)質(zhì)是植物生長(zhǎng)所需養(yǎng)分的重要保障，同時(shí)也能促進(jìn)微生物的繁殖。土壤中有機(jī)質(zhì)的含量和質(zhì)量能夠直接影響土壤的肥力，從而影響農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量，所以使用有機(jī)肥是更新土壤有機(jī)質(zhì)、提高土壤肥力、增加農(nóng)作物產(chǎn)量的重要途徑之一。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)中國(guó)南方土壤中的有機(jī)物由有機(jī)物料轉(zhuǎn)變的比例約占總量的65%。歐美的一些國(guó)家研究發(fā)現(xiàn)：化肥和有機(jī)肥的合理配合使用可以有效提升土壤中有機(jī)質(zhì)的含量和土壤肥力。

（2）改善土壤理化性狀

土壤結(jié)構(gòu)是土壤理化性狀的重要組成部分，能直接影響土壤肥力。科學(xué)適量使用有機(jī)肥可以促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤理化性狀。土壤理化性狀評(píng)價(jià)重要指標(biāo)是土壤容重，容重較小和土壤孔隙大的土壤能提供微生物活動(dòng)所需的環(huán)境，更有助于養(yǎng)分的利用。長(zhǎng)期使用有機(jī)肥的土壤更加通氣、透水、保肥，還能提高不穩(wěn)定碳和氮的含量，有效改善土壤結(jié)構(gòu)。

（3）改善土壤養(yǎng)分庫(kù)容量與特性

土壤中礦質(zhì)元素的重要組成是氮元素，是保證農(nóng)作物產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一。無(wú)機(jī)與有機(jī)的相互配合給土壤中的微生物提供足夠的碳元素，既提高了土壤保肥、保水的能力，又能增加其緩沖性能。土壤普遍以無(wú)機(jī)態(tài)磷為主，長(zhǎng)期使用有機(jī)肥可以使有機(jī)質(zhì)和速效磷的含量明顯提高，同時(shí)也能提高土壤鉀的有效性使鉀含量增加。

（4）提高微生物和酶的活性

在土壤的生態(tài)環(huán)境中，微生物是重要組成部分，并且在土壤分解有機(jī)質(zhì)、土壤養(yǎng)分的循環(huán)、形成腐殖質(zhì)的過(guò)程中有重要作用。評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量好差的重要指標(biāo)是土壤中微生物的含量有多少，它不僅能提高農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量，還能保持土壤肥力。當(dāng)有機(jī)肥料中大量的微生物和大量酶在施肥時(shí)帶入土壤中，可以提高微生物的繁殖速度，從而提高了土壤肥力。

1.2 施用腐殖酸、生物炭

目前運(yùn)用比較廣泛的，既能夠提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，又能較長(zhǎng)時(shí)間保存，改善土壤環(huán)境的肥料為腐殖酸、生物炭2種。這2種肥料穩(wěn)定性好，年礦化率在3%左右，能保持 5～10 a。

1.2.1 腐殖酸

腐殖酸是由微生物轉(zhuǎn)化、分解動(dòng)植物，再經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)和環(huán)境影響后形成的有機(jī)物質(zhì)。腐殖酸中含有胡敏素、胡敏酸、富里酸等成分，是通過(guò)土壤腐殖的過(guò)程逐漸產(chǎn)生，投入到土壤中除了可以提升有機(jī)質(zhì)的含量，還能直接與土壤中已有的有機(jī)質(zhì)反應(yīng)，有利于提高土壤質(zhì)量。

腐殖酸對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的形成有很大影響，同時(shí)還能改善土壤的孔隙情況、提升土壤持續(xù)性供肥的能力、提高土壤吸收養(yǎng)分的能力。另外腐殖酸可以促進(jìn)土壤原有的微生物進(jìn)行繁殖活動(dòng)、改良土壤性質(zhì)、提高緩沖性能，具體如下。

（1）改善調(diào)節(jié)土壤的肥、水、氣的狀態(tài)，改善土壤結(jié)構(gòu)可以使土壤孔隙增大從而具備良好的透氣性。由于腐殖酸的顏色深促進(jìn)了土壤對(duì)太陽(yáng)光照的吸收。

（2）腐殖酸肥料中的微生物通過(guò)緩慢轉(zhuǎn)化能夠改善土壤的基本結(jié)構(gòu)，頻繁使用腐殖酸能夠加速土壤結(jié)構(gòu)的形成。

（3）提高微生物的繁殖率和活性。當(dāng)土壤中混合有一定量的腐殖酸肥料后，會(huì)促進(jìn)土壤中的微生物活動(dòng)。特別是土壤中的固氮菌變多時(shí)，迅速增加的硝酸鹽可以改善農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境。

1.2.2 生物炭

生物炭是一種木炭，并且碳含量非常豐富。生物炭具有豐富的孔隙，不僅便于儲(chǔ)存養(yǎng)料和水分提高土壤肥力，還可以充分增加土壤的有機(jī)物含量。通常情況下由于土壤中含有碳所以肥力較好的土壤大多呈現(xiàn)黑色。各方面研究表明，生物炭可以提升土壤肥力，促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量的同時(shí)具備持續(xù)性。已有的研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明，在一定條件下，土壤有機(jī)質(zhì)的提升速度可以很快，由于有機(jī)物料的大量投入，土壤有機(jī)質(zhì)含量快速上升。比如中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)在曲周實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行了4年的定位試驗(yàn)，研究了不同的生產(chǎn)模式下人工干預(yù)施肥對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量和土壤肥力的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明通過(guò)使用有機(jī)生產(chǎn)的模式進(jìn)行施肥后，耕作層土壤的有機(jī)質(zhì)含量每年平均增加10.3 g/kg；而雷竹林土壤有機(jī)質(zhì)含量在經(jīng)過(guò)15年后甚至達(dá)到了79.2 g/kg。由此說(shuō)明，在高強(qiáng)度管理水平下，土壤有機(jī)質(zhì)不僅可以快速提升，而且可以邊生產(chǎn)邊提升。

土壤施用有機(jī)質(zhì)對(duì)其中富含有機(jī)質(zhì)的腐殖化和礦化的影響。目前科學(xué)界相對(duì)一致的觀點(diǎn)是：生物炭能加速土壤的腐殖化，相反卻抑制土壤中有機(jī)質(zhì)的礦化，所以這就導(dǎo)致了土壤中有機(jī)質(zhì)含量的增加。土壤腐殖化過(guò)程中受生物炭影響的原理如下。

（1）土壤中添加生物炭可以改變土壤中微生物的生長(zhǎng)環(huán)境，生物炭表面存在的揮發(fā)性物質(zhì)和部分殘留生物可以提供給微生物作為代謝使用，這會(huì)造成土壤中微生物種群結(jié)構(gòu)的多樣性，從而降低微生物對(duì)腐殖質(zhì)的分解功能。

（2）由于生物質(zhì)炭具有較大的表面積和豐富的孔隙，所以能夠很容易吸附腐殖質(zhì)，這樣會(huì)直接抑制了微生物的分解。

（3）腐殖質(zhì)表面與生物質(zhì)炭可能存在配位交換和表面配位的相互作用，從而會(huì)影響土壤腐殖化的速度。

1.2.3 腐殖酸、生物炭的對(duì)比

腐殖酸是通過(guò)極其漫長(zhǎng)的時(shí)間形成的有機(jī)質(zhì)，與土壤有機(jī)質(zhì)（又叫土壤腐殖質(zhì)）成分存在很大的相似性，提升施用于土壤的有機(jī)質(zhì)具備一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)速度快，施入土壤后很快與土壤自身的腐殖質(zhì)（即有機(jī)質(zhì)）相互作用，形成穩(wěn)定的有機(jī)結(jié)合體，直接提升土壤有機(jī)質(zhì)含量。而生物炭是通過(guò)短時(shí)間內(nèi)限氧高溫裂解產(chǎn)生的，所含有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)上肯定與極其漫長(zhǎng)的物理化學(xué)作用形成的腐殖酸存在一定的差異，直接施入土壤短時(shí)間內(nèi)不會(huì)與土壤原有的有機(jī)質(zhì)形成牢固的結(jié)合體，主要是通過(guò)抑制有機(jī)質(zhì)礦化和促進(jìn)土壤腐殖化來(lái)提升土壤有機(jī)質(zhì)含量，因此采用腐殖酸提升土壤有機(jī)質(zhì)含量更直接，速度更快。高品質(zhì)腐殖酸的有機(jī)質(zhì)含量要大于生物炭，因此使用高品質(zhì)腐殖酸總體用量可減少。因此目前主流的地力提升方式主要是通過(guò)采用腐殖酸來(lái)提升土壤中有機(jī)質(zhì)含量。

1.3 使用堿性或酸性物質(zhì)中和土壤pH值

當(dāng)土壤酸性過(guò)大即pH值較低時(shí)，可通過(guò)取樣后科學(xué)計(jì)算出每畝需要的堿性物質(zhì)的用量，合理施用生石灰或者草木灰，施用石灰時(shí)一定要用有機(jī)肥作為配合，如果只施用生石灰會(huì)導(dǎo)致土壤肥力降低；施用草木灰可以更好地調(diào)節(jié)土壤肥力。

當(dāng)土壤堿性過(guò)高時(shí)即pH值過(guò)大時(shí)，可以合理增加適量的硫磺粉、硫酸亞鐵或者腐殖酸等酸性物質(zhì)，也可以通過(guò)使用硫酸鋁或硫酸亞鐵的稀釋水調(diào)節(jié)土壤的pH值。以上物質(zhì)中硫磺粉的使用效果最持久，但是改良中和土壤的速度較慢；而如果施用硫酸鋁時(shí)需要補(bǔ)充適量的磷肥，以保證土壤肥力；使用硫酸亞鐵，中和土壤的反應(yīng)過(guò)程時(shí)間短，但效果明顯，需要頻繁施用。以下是各類酸堿度土壤的改良方法。

1.3.1 土壤酸性改良

使用生石灰能夠達(dá)到中和潛性酸、活性酸、改良土壤結(jié)構(gòu)的目的。沿海地區(qū)使用含鈣的貝殼灰，也可用粉煤灰、草木灰等。

生石灰施用量：生石灰需要量（g/m2）=陽(yáng)離子代換量*（1-鹽基飽和度）*土壤重量*28*1/1000。

1.3.2 中性和石灰性土壤的人工酸化

露地花卉可用硫磺粉（50 g/m2）或硫酸亞鐵（150 g/m2），可降低0.5～1個(gè)pH單位。也可用礬肥水澆制。

1.3.3 堿性土壤

可以施用磷石膏、硫磺粉、酸性風(fēng)化煤等物質(zhì)。

2 土壤改良技術(shù)要點(diǎn)

2.1 改善土壤環(huán)境

土壤改良劑主要成分是復(fù)合益生菌，由光合菌群、乳酸菌群組成，能夠促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)、改善土壤環(huán)境。各類菌群的組合形成了復(fù)雜又穩(wěn)定的微生物生態(tài)系統(tǒng)。產(chǎn)生抗氧化物質(zhì)，清除氧化物質(zhì)，消除腐敗，抑制病原菌，形成適于植物生長(zhǎng)的良好環(huán)境，同時(shí)，它還產(chǎn)生大量易為植物吸收的有益物質(zhì)，如氨基酸、有機(jī)酸、多醣類、各種維生素、各種生化酶、促生長(zhǎng)因子、抗生素和抗病毒物質(zhì)等，提高植物的免疫功能，促進(jìn)健康生長(zhǎng)。

土壤改良劑是一種含有多種有益微生物的液體肥料，它的作用是使被改良土壤在短期內(nèi)形成富含多種有益微生物群落，從而促進(jìn)土壤中外源有機(jī)物料的礦化和腐殖化過(guò)程，加快土壤有機(jī)質(zhì)的形成并改善土壤理化性狀，起到養(yǎng)護(hù)、熟化、改良土壤的作用。

2.2 調(diào)節(jié)土壤酸堿度

土壤的酸堿度用pH值表示，pH值的大小反映的是土壤溶液中H＋和OH－的濃度比例，土壤中常見(jiàn)的酸堿度一般可分為強(qiáng)酸性、酸性、微酸性、中性、堿性和強(qiáng)堿性6級(jí)。土壤pH值的高低會(huì)直接影響土壤養(yǎng)分的供應(yīng)與轉(zhuǎn)化，還會(huì)影響土壤團(tuán)粒的結(jié)構(gòu)。一般而言土壤多為偏酸性，所以在改良土壤環(huán)境中提高土壤pH值是提升農(nóng)田土壤質(zhì)量必不可少的一個(gè)重要步驟。酸性土壤改良通常用堿性物質(zhì)（生石灰）中和的技術(shù)，通過(guò)酸堿中和要求土壤pH值在5.0～8.0范圍內(nèi)。生石灰技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 生石灰的技術(shù)指標(biāo)

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，土壤改良需要通過(guò)土壤酸堿度的調(diào)整、土壤肥力的提升等方面進(jìn)行綜合考慮，通過(guò)對(duì)各地區(qū)土壤養(yǎng)分、酸堿度等指標(biāo)的分析制定合理、有效的土壤改良技術(shù)方案，才能將土壤質(zhì)量提升至目標(biāo)值并一直保持下去。