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土壤有機質是土壤可持續利用的核心物質,與土壤肥力提升、農業可持續發展、生態環境保護等關系密切。土壤有機質雖然只占據土壤總量的很小一部分,但它對耕地肥力卻有著不可或缺的作用,直接決定土壤肥力水平,進而影響土壤質量的優劣和作物產量的高低。目前,我國部分地區有機肥施用不足,一些增加土壤有機質的措施沒有得到廣泛推廣,土壤在長期大量施用化肥的背景下,有機質含量下降明顯,耕地退化現象突出,因此合理地提高土壤有機質含量對于維持和提高耕地質量,推動現代農業可持續發展具有重要意義。
資料表明:開墾20年后東北黑土的土壤有機質含量下降1/3,開墾40年后減少到原來的1/2左右,在開墾70-80年的黑土有機質下降2/3。土壤有機質含量降低導致生產力下降問題已經成為世界關注的焦點。增加土壤有機質需遵循生態平衡原則和經濟原則。要增加土壤有機質就必須使土壤有機質積累量大于有機質降解量,使有機質轉化的平衡過程向有機質含量提高的方向移動。但有機質含量提高是個緩慢過程。
第一,增施有機肥是增加土壤有機質最有效、最直接的方法。2006年針對26個省有機肥資源調查數據表明:我國每年各種有機肥總產量達33億噸左右,是投入化肥養分的80%。隨著農業和畜牧業的發展,未來有機肥的數量和質量會有很大的提高,有機肥資源是提高土壤有機質,促進農業可持續發展的物質保障。目前,商品有機肥在我國處于主導地位,主要是將動物廢棄物、植物殘體等經過發酵、造粒、包裝等工藝加工而制成的新型肥料,它與化肥搭配使用,可以達到相互補充,平衡施肥的目的。同時,有機肥在提高肥料利用率,增加作物產量、改善農產品品質、提高微生物活性,抑制土傳病害、增強作物抗逆性、促進作物早熟等方面的作用顯著,是發展生態農業的一個重要方向。
有機肥施入土壤后,首先改善了土壤團粒結構,提高保水、保肥能力,為植物生長創造良好的土壤環境;其次,良好的結構促進土壤微生物和酶活性增強,有利于提高土壤緩沖性和抗逆性。相關數據表明:9年單施有機肥52.5-105噸/公頃,土壤有機質提高1.24-1.86g/kg。
第二,種植綠肥。綠肥是指所有能翻耕到土壤中作為肥料用的綠色植物,利用部分閑置土地生產優質有機肥料的一種方式,對改良和培肥土壤,提高耕地質量,減少化肥投入方面作用顯著。綠肥施入土壤后作用全面、持久,可以為土壤提供豐富的養分。綠肥翻壓進土壤后,在微生物的作用下進行復雜的分解礦化作用,將自身的氮、磷、鉀等元素歸還到土壤中,為作物提供充足的礦質元素。
第三,秸稈還田。秸稈中含有一定的氮、磷、鉀等多種元素,同時富含大量的纖維素和蛋白質。因此,許多國家已將秸稈還田作為農業生產中土壤改良培肥的一項有效措施。目前,我國秸稈還田的主要方式包括:直接還田、堆漚還田、快速腐熟還田和秸稈免耕還田等等。隨著秸稈還田的技術不斷進步,秸稈快速腐熟技術和免耕秸稈還田技術由于示范效果良好,未來將具有廣闊的推廣應用前景。經秸稈還田處理的土壤有機質含量明顯高于無秸稈還田處理,特別是在南方水田更為顯著,土壤有機碳含量平均提高了14.01%。另外,秸稈還田可以提供鉀素,緩解我國鉀肥資源緊張局面。
第四,保護性耕作。由于保護性耕作減少了對土壤的翻動,深層土壤接觸空氣的機會減少,殘留于田間或另外覆蓋于土壤之上的秸稈等有機物料的降解使得歸還到土壤的有機質數量增多。