基于土壤生態(tài)平衡的堿性土壤有機(jī)質(zhì)提升方法研究

關(guān)鍵詞：土壤生態(tài)平衡；堿性土壤；有機(jī)質(zhì)

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2025）04-0196-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2025.04.055

Study on the Lifting Method of Alkaline Soil Organic Matter Based on Soil Ecological Balance

WUXi'an，LIYao，LIengfei，ENGrluONGhenglian，YANGYufei，LIUhuqi，YANonxu （Xining Chuhe Environmental Art Co.，Ltd.，Xining81oooo，China）

Abstract：Alkalinesoilrefers tosoil typeswithhighpHvalues，usualyformed inaridorsemi-aridareas，orduetocertain humanfactors such as thealkalinecharacteristicsof irigationwatersources.The study explored thecausesand ecological issues ofalkalinesoilformationnalyzdtherelationshipbetweensoilecologicalbalanceandorganic matter，andproposed strategiesandmethodstoenhancealkalinesoilorganic mater throughtheapplicationoforganicfertilizers，soilimprovement materials，crop rotation and intercropping，and microbial improvement techniques.

Keywords：soil ecological balance;alkaline soil; organic matter

堿性土壤通常特征為高 值，降低養(yǎng)分如磷、鐵等微量元素的有效性，影響作物的生長和土壤的生產(chǎn)力。這類土壤普遍存在于干旱和半干旱地區(qū)，而這些區(qū)域通常是全球糧食生產(chǎn)的重要基地。土壤生態(tài)平衡的研究不僅關(guān)注土壤化學(xué)性質(zhì)的直接改良，而且深入地探討了生物與物理性質(zhì)的綜合調(diào)控策略，如何通過自然和人工干預(yù)措施恢復(fù)或提升土壤的自我調(diào)節(jié)能力，增強(qiáng)土壤生產(chǎn)性和生態(tài)功能。

1堿性土壤的特征與問題分析

1.1堿性土壤的形成原因

堿性土壤的形成是一個(gè)復(fù)雜的過程，主要與氣候條件、母質(zhì)組成及人為活動(dòng)密切相關(guān)。干旱和半干旱地區(qū)的降水量有限，蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，水分流失較多，導(dǎo)致土壤中的堿性鹽分積聚，尤其是鈣、鎂鹽、碳酸鹽的積累，形成了高pH值的土壤環(huán)境。在風(fēng)化作用下，母質(zhì)中富含鈣、鎂等堿性礦物質(zhì)的巖石或沉積物釋放出大量的堿性元素，進(jìn)一步推動(dòng)了土壤的堿化過程[1]。人為因素如不合理的灌溉管理，尤其是在使用含有高濃度堿性物質(zhì)的水源灌溉時(shí)，將顯著增加土壤的堿性度，形成堿性土壤。

1.2堿性土壤的生態(tài)問題

堿性土壤所帶來的生態(tài)問題表現(xiàn)在土壤的理化性質(zhì)、養(yǎng)分循環(huán)、微生物群落結(jié)構(gòu)以及土壤水分管理等方面。堿性土壤的生態(tài)問題如表1所示。堿性土壤的 值通常較高，在 8 . 4 4 ～ 8 . 8 0 ，極大影響了土壤中的養(yǎng)分如磷、鐵、錳等微量元素的有效性，造成植物養(yǎng)分嚴(yán)重缺乏。在該 值范圍內(nèi)，土壤中磷的有效含量較低，通常僅為 2 . 8 ～ 1 0 . 2 m g / k g ，遠(yuǎn)低于作物的需求標(biāo)準(zhǔn)，磷的固定性增強(qiáng)，難以被植物根系吸收，影響了作物的正常生長[2]。此外，氮素含量雖然較為豐富，在 2 1 ～ 6 3 m g / k g ，但由于堿性土壤的高Δ p H 值環(huán)境，氮以氨氣的形式揮發(fā)，損失較大，土壤中有效氮含量難以維持穩(wěn)定，進(jìn)一步加劇了土壤養(yǎng)分的不平衡。

1.3堿性土壤的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響

堿性土壤對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響主要體現(xiàn)在養(yǎng)分可用性、作物生長以及土壤健康方面。堿性土壤的高pH值環(huán)境會(huì)顯著降低土壤中許多營養(yǎng)元素的有效性。在高pH值環(huán)境下，磷、鐵、錳等微量元素易與鈣、鎂等陽離子結(jié)合形成不溶性化合物，難以被植物吸收，進(jìn)而影響作物的正常生長和發(fā)育。同時(shí)，堿性條件下，氮的揮發(fā)性損失增加，尤其是在施肥過程中，氨氣的逸散不僅降低氮肥的利用效率，還可能對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響[3]。

2土壤生態(tài)平衡與有機(jī)質(zhì)的關(guān)系

土壤有機(jī)質(zhì)包括有機(jī)物質(zhì)的分解產(chǎn)物、植物殘?bào)w、動(dòng)物遺體以及微生物代謝產(chǎn)物等，其含量和質(zhì)量直接影響土壤的結(jié)構(gòu)、功能和生產(chǎn)力。一方面，土壤有機(jī)質(zhì)能夠改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增加土壤的孔隙度，提升土壤的通透性與水分保持能力，進(jìn)而增強(qiáng)土壤的空氣流通性，為植物根系提供更為適宜的生長環(huán)境。在堿性土壤中，高pH值會(huì)引發(fā)養(yǎng)分不平衡和土壤板結(jié)問題，但有機(jī)質(zhì)的充足供應(yīng)能夠促進(jìn)土壤的水分保持與肥力恢復(fù)，緩解土壤堿化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不利影響。另一方面，有機(jī)質(zhì)為土壤微生物提供充足的能量來源，維持和促進(jìn)土壤微生物群落的多樣性和活性，增強(qiáng)微生物在土壤養(yǎng)分循環(huán)中的作用，改善土壤的養(yǎng)分供應(yīng)能力[4]。

3提升堿性土壤有機(jī)質(zhì)的策略與方法

3.1有機(jī)肥料的施用

在提升堿性土壤有機(jī)質(zhì)的策略中，需施用有機(jī)肥料。其原因是有機(jī)肥料對(duì)土壤物理、化學(xué)及生物特性的全方位改善效果。有機(jī)肥料如農(nóng)家肥、堆肥、綠肥等，能夠增加土壤中的有機(jī)物質(zhì)含量，不僅改善了土壤結(jié)構(gòu)，還促進(jìn)土壤水分和養(yǎng)分的保持能力，提升土壤的通氣性和滲透性。堿性土壤因 值偏高，降低了微量元素如磷、鐵的有效性，而有機(jī)肥料中豐富的有機(jī)酸可以改善這些元素的有效性，提高植物對(duì)這些營養(yǎng)的吸收。不同有機(jī)肥料施用效果如表2所示。

由表2可見，有機(jī)肥料施用顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，且降低了土壤的 Δ p H 值，改善了土壤的堿性條件。特別是堆肥，因其較高的有機(jī)質(zhì)含量和微生物活性，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的提升效果最為顯著。另外，有機(jī)肥料施用增加了土壤中的可用磷和氮含量，直接促進(jìn)了植物營養(yǎng)的吸收和轉(zhuǎn)化，增強(qiáng)了作物的生長和產(chǎn)量[5]。

3.2土壤改良材料的應(yīng)用

應(yīng)用土壤改良材料在提升堿性土壤有機(jī)質(zhì)及修復(fù)土壤生態(tài)平衡方面扮演著關(guān)鍵角色。這些材料如生物炭、腐殖酸、石灰以及石膏等，各自通過不同機(jī)制作用于土壤系統(tǒng)，共同目標(biāo)是改善土壤的理化性質(zhì)和生物活性。生物炭因其高孔隙率和表面積，能夠吸附土壤中的有害化學(xué)物質(zhì)，同時(shí)提供微生物棲息的空間，從而增加土壤微生物多樣性及其生物活性，有效降低土壤中的堿性，并改善土壤水氣條件;

腐殖酸作為一種高效的有機(jī)土壤改良劑，可以增強(qiáng)土壤的離子交換能力和營養(yǎng)元素的保持能力，促進(jìn)養(yǎng)分的植物有效性，也有助于提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和促進(jìn)土壤團(tuán)聚結(jié)構(gòu)的形成；石灰和石膏則直接作用于土壤的酸堿平衡，通過提供鈣離子替代土壤中的鈉離子，減少土壤的鹽漬化傾向，改善土壤的物理結(jié)構(gòu)，尤其是在重質(zhì)黏土土壤中效果顯著。依據(jù)《土壤改良劑使用技術(shù)規(guī)范》（GB/T35425—2017），這些材料的施用應(yīng)嚴(yán)格按照土壤類型、初步土壤測試結(jié)果和土壤改良目標(biāo)來進(jìn)行配比和施用。例如，生物炭推薦用量為 ，腐殖酸的推薦用量則根據(jù)土壤原始有機(jī)質(zhì)含量調(diào)整，通常在 ；對(duì)于石灰的使用，其用量應(yīng)基于土壤酸堿度測試結(jié)果，通常情況下土壤的 值每提高0.1，需施石灰 1 0 0 0 ～ 。這些材料的正確施用不僅促進(jìn)了土壤結(jié)構(gòu)的改善和有機(jī)質(zhì)的積累，還有助于植物根系的發(fā)展和增強(qiáng)整體土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是實(shí)現(xiàn)土壤生態(tài)平衡的有效途徑。

3.3作物輪作與間作

作物輪作與間作是提升堿性土壤有機(jī)質(zhì)并實(shí)現(xiàn)土壤生態(tài)平衡的重要農(nóng)業(yè)技術(shù)。通過作物輪作與間作方式，可以有效優(yōu)化土壤養(yǎng)分管理，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤生物多樣性，以及促進(jìn)更好的水分和養(yǎng)分循環(huán)。作物輪作是指在同一塊土地上交替種植不同類型的作物，以減少對(duì)特定養(yǎng)分的連續(xù)需求，防止王壤養(yǎng)分耗盡，同時(shí)通過不同作物根系結(jié)構(gòu)的差異來改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤有機(jī)質(zhì)的積累。例如，將深根作物與淺根作物輪作，可以促進(jìn)土壤深層和表層的養(yǎng)分平衡。作物間作則是在同一時(shí)間內(nèi)在同一土地上種植兩種或兩種以上互補(bǔ)的作物，利用不同作物之間對(duì)養(yǎng)分、水分的差異性需求，實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用，減少病蟲害的發(fā)生率，并通過一種作物的根分泌物來激活另一種作物的生長，或者通過植物間的化感作用增加土壤的生物活性。

3.4微生物改良技術(shù)

微生物改良技術(shù)在提升堿性土壤有機(jī)質(zhì)中扮演關(guān)鍵角色。微生物改良技術(shù)通過引入或增強(qiáng)土壤微生物群落中的特定功能性微生物，如固氮菌、溶磷菌和解鉀菌，可以直接優(yōu)化土壤養(yǎng)分循環(huán)，增強(qiáng)土壤的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化能力。固氮菌能夠?qū)⒌獨(dú)廪D(zhuǎn)化為植物可吸收的氮素，溶磷菌和解鉀菌分別能夠增加土壤中磷和鉀的有效性，從而提升土壤肥力并促進(jìn)植物健康生長。這些微生物的活動(dòng)不僅增加了土壤的生物多樣性，還通過代謝活動(dòng)促進(jìn)了有機(jī)物質(zhì)的分解和營養(yǎng)元素的釋放。生物氮固定的基本化學(xué)反應(yīng)式為

在堿性土壤中，生物氮固定反應(yīng)尤為重要，因?yàn)榘笨梢灾苯幼鳛橹参锏牡矗黾油寥乐械挠行院涂衫眯?。氮的增加能夠促進(jìn)作物的生長，提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，同時(shí)氨的形成有助于調(diào)節(jié)土壤 值，從而改善堿性土壤條件。使用該微生物改良技術(shù)，可以在不額外添加化學(xué)肥料的情況下，自然提高土壤的養(yǎng)分水平，降低生態(tài)系統(tǒng)對(duì)外部輸入的依賴。

4結(jié)論

在探索提升堿性土壤有機(jī)質(zhì)的多維策略中，詳細(xì)分析了施用有機(jī)肥料、使用土壤改良材料、實(shí)施作物輪作與間作以及應(yīng)用微生物改良技術(shù)等方法。這些策略不僅直接增強(qiáng)土壤的物理、化學(xué)和生物特性，而且通過促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的積累和養(yǎng)分循環(huán)的高效性，顯著改善堿性土壤的生產(chǎn)力和生態(tài)平衡。特別是微生物改良技術(shù)，它通過增強(qiáng)土壤微生物多樣性和功能，為堿性土壤提供了一種環(huán)保且經(jīng)濟(jì)的改良途徑。這些綜合性措施對(duì)于實(shí)現(xiàn)土壤健康和促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。

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