關(guān)于提升土壤地力效果持續(xù)性的分析

馮 剛 ，曹映寶 ，滕 灝 ，馮 黎

（1.中國電建集團(tuán)華東勘測設(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）

紅壤和黃壤多分布在丘陵山地未被開發(fā)利用，而且面積占比很大。所以對這部分地區(qū)進(jìn)行耕地墾造、提升土壤有機(jī)質(zhì)、進(jìn)行地力提升，可以提升土地應(yīng)用發(fā)展的空間，保護(hù)性開發(fā)利用山河丘陵未利用地進(jìn)行耕地墾造是保障糧食安全的重要途徑之一。

1 耕地土壤質(zhì)量

一般提及的土壤質(zhì)量也就是土壤肥力，主要是指土壤提供的養(yǎng)分和生產(chǎn)生物物質(zhì)的能力。土壤質(zhì)量是受土壤的環(huán)境、土壤的肥力和土壤的健康情況所影響，三者有相輔相成的作用。農(nóng)用地土壤質(zhì)量的重要影響因素和基礎(chǔ)是土壤肥力，而其核心部分是土壤的生產(chǎn)力。土壤質(zhì)量的形成最終都是人類的生產(chǎn)活動和自然環(huán)境共同作用的結(jié)果，植被破壞、氣溫變化等都對土壤的質(zhì)量造成很大影響。

2 土壤培肥的作用與耕地土壤質(zhì)量提升標(biāo)準(zhǔn)

2.1 土壤培肥的作用

土壤培肥主要作用是改善土壤環(huán)境、提升土壤中有機(jī)質(zhì)含量、提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。加強(qiáng)腐殖酸、有機(jī)肥或生物炭等高碳基肥料的使用，給肥沃、安全的土壤環(huán)境創(chuàng)造條件，從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。

2.2 耕地土壤質(zhì)量提升標(biāo)準(zhǔn)

2.2.1 土壤質(zhì)量指標(biāo)

（1）耕地質(zhì)量需達(dá)到8等。

（2）有機(jī)質(zhì)含量需提升至 25 g/kg（2.5%）～30 g/kg（3.0%）。

（3）地力提升后，要求土壤檢測指標(biāo)2 a后耕地質(zhì)量還需保持8等要求。

（4）土壤pH值要求在5.0～8.0范圍內(nèi)。

（5）種植土的重金屬含量和農(nóng)藥殘留量等數(shù)據(jù)需要符合GB 15618—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》的要求。

2.2.2 土壤環(huán)境指標(biāo)

耕地質(zhì)量環(huán)境指標(biāo)需要符合GB 15618—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》的要求，具體要求見表1。

表1 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值

3 土壤培肥途徑

3.1 施用有機(jī)肥

有機(jī)肥是一種以養(yǎng)殖場的雞、豬、牛等畜禽的糞便為主要原料，添加微生物發(fā)酵菌再經(jīng)過堆漚、發(fā)酵、粉碎之后達(dá)到國家相應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的有機(jī)肥料。目前常用的有機(jī)物料除了畜禽糞便外，還有生物炭、腐殖酸、食用菌渣、餅肥等。

研究表明，科學(xué)合理地對土壤進(jìn)行培肥不僅可以保證土地資源的可持續(xù)使用，也能提高土壤的綜合質(zhì)量，從而提高農(nóng)作物的生產(chǎn)能力。目前國家正提倡節(jié)能環(huán)保并鼓勵(lì)使用有機(jī)肥，這對改善生態(tài)農(nóng)業(yè)環(huán)境有著關(guān)鍵作用。通過對土壤的有機(jī)培肥可以提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，循環(huán)利用有機(jī)廢料，綠色環(huán)保減少化肥的使用和對環(huán)境的污染。有機(jī)肥料的使用可以給微生物的繁殖提供良好的環(huán)境，通過腐殖化過程可以有效增加土壤養(yǎng)分的含量，從而提高土壤肥力。

3.2 施用腐殖酸

腐殖酸主要由動、植物經(jīng)過微生物的分解和轉(zhuǎn)化形成的有機(jī)物質(zhì)。在土壤腐殖的過程中，土壤腐殖化即產(chǎn)生了腐殖酸，施入土壤中可直接提升為土壤有機(jī)質(zhì)，且腐殖酸粒度較細(xì)，施入土壤中可直接與土壤原有有機(jī)質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。土壤結(jié)構(gòu)在腐殖酸的作用下快速形成，增大了土壤孔隙、促進(jìn)了微生物的繁殖、保證了土壤提供肥力的能力。

4 地力提升持續(xù)性方案

4.1 增施有機(jī)肥

建議施用的有機(jī)物料包括商品有機(jī)肥、腐殖酸等土壤改良劑（根據(jù)土壤性狀確定腐殖酸、有機(jī)肥等的合適比例）。有機(jī)肥料富含有機(jī)物質(zhì)和作物生長所需的各種養(yǎng)分，不僅能促進(jìn)作物生長、提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)，而且能活化土壤養(yǎng)分、快速改造土壤結(jié)構(gòu)、平衡鹽與水分、增強(qiáng)微生物活性、改善和提高土壤肥力，具有化肥不可替代的作用。通過快速熟化創(chuàng)造有利于植物健康生長的土壤環(huán)境，從而增加土壤肥力，促進(jìn)作物生長。同時(shí)有機(jī)物料具有鈍化土壤重金屬的作用，從而減少生物活性重金屬含量，提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。

4.1.1 添加物料的技術(shù)參數(shù)

（1）商品有機(jī)肥

技術(shù)指標(biāo)：總養(yǎng)分（氮+五氧化二磷+氧化鉀）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥5.0%；有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥45%；水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤30%；酸堿度（pH）5.5～8.5。

重金屬限量指標(biāo)：總砷（As）（以烘干基計(jì)）≤15 mg/kg；總汞（Hg）（以烘干基計(jì)）≤2 mg/kg；總鉛（Pb）（以烘干基計(jì)）≤50 mg/kg；總鉻（Cr）（以烘干基計(jì)）≤150 mg/kg；總鎘（Cd）（以烘干基計(jì)）≤3 mg/kg。

蛔蟲卵死亡率和糞大腸菌群數(shù)指標(biāo)：應(yīng)符合NY 884—2012《生物有機(jī)肥》的要求。

（2）腐殖酸

有機(jī)質(zhì)含量≥85%（干基）；水分含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤30%；高品質(zhì)腐殖酸重金屬含量滿足NY 525—2012《有機(jī)肥料》的規(guī)定限制。

4.1.2 主要物料用量

（1）計(jì)算公式

以腐殖酸肥料的添加量計(jì)算為例，根據(jù)浙江省地方標(biāo)準(zhǔn)DB33/T 942—2014《耕地土壤綜合培肥技術(shù)規(guī)范》，腐殖酸投入對土壤有機(jī)質(zhì)的提升值的計(jì)算公式為：

M1=（[Ct-Ct-1）×（1-k）]×150000）/（f×R），

式中：M1為有機(jī)肥年度適宜投入量（kg/畝）；Ct為年度土壤有機(jī)質(zhì)提升目標(biāo)值（g/kg）；Ct-1為上一年度土壤有機(jī)質(zhì)測定值（g/kg）；k為土壤有機(jī)質(zhì)的礦化率（%）；f為有機(jī)肥的年腐殖化系數(shù)（%）；R為有機(jī)肥的有機(jī)質(zhì)含量（g/kg）。k和f的值具體見表2。

表2 水田中不同質(zhì)地土壤中k和f的取值

根據(jù)上述公式，可以計(jì)算不同初始有機(jī)質(zhì)含量提升到目標(biāo)值的投料量。

（2）土壤初始參數(shù)測定值

為了確定田塊的物料用量，土壤培肥前需要對各標(biāo)段田塊的初始有機(jī)質(zhì)、pH值、土壤質(zhì)地進(jìn)行抽測（抽測比例30%為佳）。

設(shè)計(jì)過程中土壤有機(jī)質(zhì)含量按8 g/kg考慮（考慮施工翻土和降解流失等因素）。丘陵山地的土壤質(zhì)地多為砂壤土或者粘壤土，根據(jù)質(zhì)量指標(biāo)要求，土壤培肥后土壤有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到30 g/kg和25 g/kg 2種，每畝需要投入的純有機(jī)物為3.66 t和2.83 t。

4.2 配方施肥

根據(jù)土壤養(yǎng)分含量和作物的需肥規(guī)律，確定肥料配方，推廣施用專用配方肥，同時(shí)注重中微量元素的施用，以提高作物產(chǎn)量和肥料利用率，減少過量施用單質(zhì)肥料引起的環(huán)境污染和養(yǎng)分流失，不斷提高農(nóng)田質(zhì)量，增加糧食產(chǎn)量。

在酸性土壤中，適當(dāng)控制氮肥施用量，可以在高產(chǎn)條件下，將氮肥施用量再降低30%～60%，從而實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)“雙贏”；酸性土壤鉀、鈣、鎂等鹽基養(yǎng)分缺乏，而且土壤物理性狀惡劣、質(zhì)地粘重，成為作物產(chǎn)量和品質(zhì)的限制因子。所以在培肥過程中應(yīng)該適當(dāng)控制鉀肥的使用量，以便滿足農(nóng)作物生長的需要

4.3 施用石灰

在培肥過程中使用石灰石除了能中和土壤酸性改善pH值，還能為土壤補(bǔ)充鈣元素。一般情況下土壤初始pH值平均值為6.22，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)土壤的pH值按6.0考慮，生石灰的量按將土壤酸堿度調(diào)節(jié)到中性考慮，即將土壤pH值調(diào)節(jié)到7.0～7.5。計(jì)算的結(jié)果為添加生石灰0.4 t/畝。

施用方法：生石灰施用量結(jié)合各地塊土壤酸堿度情況適當(dāng)調(diào)整，用法與商品有機(jī)肥一致，作為基肥一致性施入，并進(jìn)行翻耕。

4.4 綜合技術(shù)方案

山河丘陵地區(qū)的土壤基礎(chǔ)有機(jī)質(zhì)含量低，按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)需要實(shí)現(xiàn)紅壤土或黃壤土的有機(jī)質(zhì)提升至2.6%的水平，因此需要集中投入大量的有機(jī)物料，達(dá)到快速提升的目標(biāo)。綜合考慮不同有機(jī)物料的性質(zhì)、資金成本等因素，設(shè)定的綜合方案為施用有機(jī)物料與石灰相配合，有機(jī)物料總施用量為7.4 t/畝和5.8 t/畝，具體見表3，石灰施用量為0.4 t/畝和0.3 t/畝。腐殖酸等含碳較高的有機(jī)物的大量施用，其氮素含量少，易引起農(nóng)作物前期缺氮和僵苗不發(fā)，所以在將秸稈作為肥料投入到農(nóng)田中時(shí)需要合理控制。因此，在實(shí)際施肥中需要加入一定量的含氮有機(jī)肥，由于有機(jī)肥中含氮量較高，需要調(diào)節(jié)氮碳比到合理范圍，以用來滿足微生物生長繁殖的需要，同時(shí)也防止出現(xiàn)氮在農(nóng)作物與微生物之間分配不均的現(xiàn)象。

表3 不同有機(jī)物用量明細(xì)

施用方法：不同有機(jī)物料和石灰一次性施入，采用現(xiàn)場堆積監(jiān)理驗(yàn)收后機(jī)械加人工進(jìn)行施肥，挖機(jī)將肥料均勻散布田塊中，再用人工調(diào)整，旋耕機(jī)機(jī)械混勻5次。在集中大量施用有機(jī)物料時(shí)，一定要注意有機(jī)物料與土壤的充分混合。

5 結(jié)束語

綜上所述，土壤質(zhì)量的影響因素眾多，需要合理制定培肥方案才能發(fā)揮關(guān)鍵作用。從上述方案對地力提升持續(xù)性的分析中可以看出，按照國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要控制有機(jī)肥、腐殖酸、石灰用量，但前提是需要對土壤質(zhì)量的充分取樣并分析后才能制定對應(yīng)的地力提升持續(xù)性的方案。合理控制有機(jī)肥的用量除了能降低培肥成本增加效益，還能科學(xué)培肥使土壤具有更好、更持久的肥力，從而增加農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量。