耕地土壤板結原因和改良途徑研究進展

郭振 汪怡珂 盧垟杰 徐艷

摘 要：根據已有的文獻資料，對貴州地區耕地土壤板結概況進行介紹，并從降雨量大且集中、耕作制度不合理、化肥施用不合理、有機肥不足、秸稈還田量少、塑料制品投入多、污水灌溉等方面分析土壤板結形成原因，同時，針對性地在轉變耕作方式、科學合理施肥、積極推廣作物秸稈還田、適時揭膜、設立污水過濾措施、合理利用土壤調節劑等方面對土壤板結改良途徑進行總結，旨在為貴州地區耕地土壤板結改良提供參考與借鑒。

關鍵詞：貴州地區；土壤板結；原因；改良

中圖分類號：S156 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.12.024

Abstract： In this paper， according to the existing literature， the situation of soil hardening in Guizhou cultivated land were introduced， the reasons of soil hardening were analyzed， which included heavy and concentrated rainfall， unreasonable farming system， unreasonable application of chemical fertilizer， insufficient organic fertilizer， less straw returning， more application of plastic products， and sewage irrigation， and also the improvement methods of soil hardening were summarized， which included changing farming methods， scientific and rational fertilization， actively promoting crop straw returning， timely film uncovering， setting up sewage filtration measures， and rational use of soil conditioners， aiming to provide reference for the improvement of soil hardening in Guizhou cultivated land.

Key words： Guizhou； soil hardening； reasons； improvement

土壤像“皮膚”一樣覆蓋在整個地球陸地表面，保障著生態系統的循環，并維持著多種生命的繁衍[1]，特別是地表耕層土壤，是植物的重要養分來源[2]。近年來，我國土壤退化現象日益嚴重，其中以農田可耕性下降表現較為典型，耕地越種越硬，地力越來越貧瘠，使農作物的生長嚴重受阻，進而導致農產品的產量和質量嚴重下降[3]。板結作為土壤退化的一個典型表現，是眾多因素共同作用的結果。耕地土壤的板結很大一部分是人為造成的，由于長期施用氮磷鉀化肥、有機肥嚴重不足，再加上塑料制品過多投入，以及不科學的耕作方式、輪作制度和施肥方式的共同作用，破壞了土壤上層結構，使耕地土壤板結，最終導致土壤的可耕性變得越來越差[4-5]。據報道，土壤板結已經成為影響農業生產的一大問題[6]，解決這個問題首先需要了解土壤板結的形成原因。

本文以貴州地區為例，通過對區域內耕地板結概況及其形成原因進行分析和總結，針對性地提出治理措施，以期為貴州地區耕地板結土壤改良提供參考。

1 貴州地區土壤板結概況

貴州地區處于亞熱帶濕潤季風氣候帶，冬無嚴寒，夏無酷暑，年降雨量充沛，相對濕度較大，森林覆蓋率大，地形多以山地為主，為典型的喀斯特地貌環境；土壤耕作層較薄，早年間施肥多以農家肥為主，有機質含量豐富。

隨著化工行業的迅速發展，農民的耕作觀念發生了巨大的改變；化肥被大量施入耕作土壤，加上不科學的耕作方式，導致土壤退化，形成板結。貴州畢節地區坡耕地較多，是貴州地區土壤板結主要發生區域，降雨過后表土層細小的土壤顆粒被帶走，使土壤結構遭到破壞，土料分散，干燥后受內聚力作用使土面變硬，耕層土壤發僵，土體粘韌板滑[7]。據統計，目前貴州地區耕地面積為449.99萬hm2，其中土壤板結退化區域約占6.01%[7-8]。

2 貴州地區耕地土壤板結的原因

2.1 降雨量大且集中、耕作制度不合理

吳俊銘等[9]研究表明，貴州在1958年以前自然生態環境良好，自然災害較輕；后因各種原因導致陡坡毀林毀草開荒，林草植被遭到嚴重破壞，由于林草植被的破壞、水土流失和石漠化日益嚴重，使貴州山地逐漸變成石山禿嶺多、土少、林少、水少的情況。森林覆蓋率降低，植被嚴重破壞導致水土流失，從而影響團聚體結構的形成，而大量的集中降雨會加劇土壤結構破壞，這是造成土壤板結的一大原因。

楊子家等[10]研究表明，土粒間的接觸面積和分子引力隨粒級的分散程度增大而增大，而土壤黏接性越大，其膨脹性、可塑性和黏著性就會越強，從而容易引起土壤板結。貴州地區農田土壤耕層淺，質地黏重，且土壤中毛細管的孔隙較少，通氣透水性和增溫性較差，尤其在下雨或灌水以后，孔隙容易被堵塞，從而造成土壤表層結皮[11]。因此，要使用科學的耕作方式和耕作器械，以增加土壤的耕作層，減緩土壤板結程度。隨著科學技術的發展，農業生產從平整土地、施肥、播種到后期的田間管理均在一定程度上實現了機械化。大型機械頻繁地在耕地里反復碾壓，長此以往，在物理的作用下形成板結；尤其是在大雨過后，土壤中含水量較大，經過碾壓的土壤板結會更加嚴重[12]。

2.2 化肥的不合理施用

隨著化工行業的迅速發展，化肥逐漸代替了大部分或全部有機肥，而長期單一使用化肥又使得土壤有機質含量和容重降低，從而造成土壤板結[13]。

氮肥長期的不科學施用，是導致土壤有機質減少的主要原因。L?等[14]研究表明，在用水稻殼堆制肥料時應該將C/N的值調節到25∶1最優值，土壤的物理和化學性質會隨C/N值的增加而增強。N素作為微生物體細胞的合成元素之一，每消耗一份就要提供25份碳素，而碳素是由土壤有機質供給；其次有機質作為土壤微生物活動的物質基礎和能量來源，其含量的降低會影響微生物的活性，有機質含量降低的同時土壤中的膠結作用也在降低，從而影響土壤團粒結構的形成，導致土壤板結。

此外，單施磷肥或鉀肥也會造成土壤板結，因為土壤中的鈣和鎂等陽離子會和磷肥中的磷酸根離子形成難溶性磷酸鹽，這樣的施肥方式既浪費了磷肥又破壞了土壤的團粒結構、導致土壤板結；鉀離子具有較強的置換性，能置換出土壤團粒結構的離子，而鉀離子由于是一鍵，不具有鍵橋作用，故土壤團粒結構的鍵橋作用被破壞，團粒結構減少，亦可導致土壤板結。

2.3 有機肥嚴重不足，秸稈還田量減少

隨著最近幾年大量使用化學肥料，農家肥的施用量大大減少，使土壤有機物含量嚴重偏低、結構變差，影響微生物活性，從而影響土壤團粒結構的形成，造成土壤的酸堿性過大或過小，導致土壤板結。國家提出了“化肥零增長”口號，要求配施一定量的有機肥[15]。陳煌等[16]在不同復混有機肥對植煙土壤的影響研究中表明，大量化肥的施用造成植煙土壤酸化、板結，氮磷鉀等養分的利用率不高，難以供應烤煙生長所需的養分和營養物質，從而造成煙葉品質下降。在沒有配施有機肥的情況下大量施用化肥，使土壤肥力透支，最后造成土壤板結化嚴重、菌種單一等現象，同時亦不能提高作物如烤煙的產量，反而會降低其品質[17]。

2.4 塑料制品投入過多及污水灌溉

塑料制品在目前的農業中經常被用來覆膜，起到抑制雜草生長的作用，對農業生產有很大的促進作用[18]。但是，不科學地使用以及隨處亂扔已經造成很大的環境污染問題，地膜和塑料袋等在土壤中是無法被微生物所降解的，因而形成有害的塊狀物，促進了土壤板結和耕地質量的退化[19]。另外，隨著工業的快速發展，以及一些不規范地排放污水，導致部分地下水和灌溉水被工業污染，如長期利用被重金屬污染的灌溉水，就會使有毒物質積累過量，引起土壤表面板結[20]。

3 有效治理和改良途徑

3.1 轉變耕作方式

堅持深耕與旋耕相結合的方式對土壤板結有一定的減緩作用[21]，每隔2～3年用深松機具在深度30～50 cm位置深松一遍，這種耕作措施可以打破犁底層，使土壤耕作層加厚，增強了土壤蓄水能力和保墑能力，深松后更有利于作物扎根，擴大根系的吸水吸肥范圍，此外土壤的養分吸收和轉化能力也會有所加強[22]。

3.2 科學合理施肥

土壤板結大多與不科學不合理施肥關系密切，如長期施用無機肥而不施有機肥或長期施用單一化肥，或是重氮肥輕磷、鉀肥，都會導致土壤的有機質含量下降[5]。王寶檔等[23]研究表明，增施有機肥降低了土壤容重，使土壤有機質和陽離子交換量有所提高，從而改良了土壤板結狀況，使土壤肥力和作物產量明顯提高。王秋杰等[24]研究表明，增施有機肥后，土壤中的氮磷鉀以及微量元素鋅和鉬等有效性增加；同時還能夠提供大量的有機質和各種微生物，有機物腐解后形成的有機質膠體能與土壤礦物膠體形成有機無機復合膠體和各種微生物團聚體，改善土壤水、肥、氣、熱等理化性質，具有很好的培肥土壤效果。

現在農業生產中施肥越來越科學化，大量采用測土配方施肥技術[25]。指導農戶合理施肥，宜借助政府的號召力，推進測土配方施肥技術的宣傳和普及工作，提高測土配方施肥技術的到位率；政府部門宜選擇一批信譽度高、質量好的配方肥企業參與這項工作，建立一個政府推動、企業參與、農戶響應的良好態勢和安全體系。

3.3 積極推廣作物秸稈還田

秸稈還田有不同的途徑，我國北方還田方式采用的基本上是焚燒還田，但是這種方式效率并不是很高，對耕地的有機質增加并沒有太大的促進作用，反而還會造成環境污染等一系列問題。西南地區通過秸稈翻壓和覆蓋還田的正確方式能有效地改善土壤的物理性質，促進土壤有機質的積累和養分含量的提高[26-27]，一方面能改善土壤結構，增加有機質含量，另一方面又能增加土壤的透氣蓄水能力，是防止板結的重要方法之一[28]。潘劍玲等[29]研究表明，合理有效的秸稈還田技術能給土壤中的微生物提供豐富的碳源，激發土壤微生物活性，促進其對有機物質的分解，從而提升土壤肥力。

3.4 適時揭膜及設立污水過濾措施

針對不同的農作物確定最佳的揭膜時期，做到殘膜在田間韌性還較強時揭膜回收，提高殘膜回收利用率?？緹熆稍诓煽就曛胁咳~片后進行揭膜回收，玉米在大喇叭口期進行揭膜回收，小春馬鈴薯可在塊莖膨大期進行揭膜回收，其他農作物、林業苗木根據氣候、生長特性適時揭膜回收[30]。

是否可以使用污染水灌溉農田的決定性因素是土壤類型和水文地質條件，一般的原則是在土層滲透系數大、含水層出露和地下水位偏高的地區，要盡量避免使用污水灌溉，在飲用水源區周圍，一定要避免任何種類的污水灌溉形式[31]。灌溉時，需要做好土壤污染程度測量，如果發現污染數值超過承受值，就要立即停止灌溉。另外，還要從源頭上確保灌溉污水達標，使污水灌溉符合國家的相關排放規定。正確的做法是在污染區設立相應的過濾處理設施，并進行實時監測。

3.5 合理利用土壤調節劑

土壤板結現象究其原因就是土壤的團粒結構受到嚴重破壞，團粒結構被破壞主要與化肥施用不科學和耕種方式不合理有關[12，24]，比如大量施用生理酸性肥料會造成硅、鈣、鐵等二價陽離子的流失等。針對這種現象可以施用一些土壤調節劑，能夠迅速有效地改善土壤理化性質。土壤調節劑中的陽離子能與土壤膠體快速形成團粒結構，使得土壤的物理性質得以改善，調節板結土壤的固、液、氣三相比例，提高土壤的自然活力和自我調節能力，解決土壤的板結問題[32-36]。

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