土壤改良途徑及技術要點分析

徐 鑫 ，沈偉鋒 ，錢克冰 ，馮 黎 ，滕 灝

（1.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 310000；2.江蘇恒科農業科技發展有限公司，江蘇 南京 210000；3.金華市城市建設投資集團有限公司，浙江 金華 321000）

對于土壤基礎有機質含量較低的情況，需要在短期內集中投入大量的有機物料使有機質含量達到相應標準，達到快速提升的目標。本文主要研究商品有機肥、腐殖酸的施工技術對培肥效果（有機質數量和穩定性、土壤養分含量、土壤含水量、土壤孔隙等）的影響，揭示不同措施對肥料的利用率和土壤質量提升的效果，研究不同培肥方法有機質礦化及腐殖化效果。

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質含量，也是提高土壤肥力的重要方法。土壤有機質的定義有兩種，一種是指土壤中的含碳有機物，主要有微生物體及其分解合成后的各種含碳有機物質和各種動植物殘體。而另一種定義是指土壤中動植物活動后的排泄物及其微生物分解產生的有機化合物。

1.1 土壤施用有機肥

1.1.1 有機肥的概念

有機肥料施用技術模式，就是把各種有機肥施入農田。如傳統的農家肥、商品有機肥等。不同有機肥料養分、有機質含量與物料性狀差異很大。土壤有機質提升技術中的有機物料來源廣泛，但是除了腐熟有機肥外，其他各種有機物料在土壤中易于礦化分解。

1.1.2 有機肥的作用

有機肥又稱農家肥，其中含有動植物殘體、生物肥料、排泄物等物質。有機肥不僅含有大量的有機營養成分，還含有植物生產所需的大量微量元素。在農業生產過程中有機肥的關鍵作用如下。

（1）補給和更新土壤有機質

有機質是土壤中最活躍的物質組成，它不僅是土壤營養成分的重要來源，還能很好地改善農作物的生長環境和促進微生物的活動。土壤中充足的有機質是植物生長所需養分的重要保障，同時也能促進微生物的繁殖。土壤中有機質的含量和質量能夠直接影響土壤的肥力，從而影響農作物的品質和產量，所以使用有機肥是更新土壤有機質、提高土壤肥力、增加農作物產量的重要途徑之一。

根據統計結果發現中國南方土壤中的有機物由有機物料轉變的比例約占總量的65%。歐美的一些國家研究發現：化肥和有機肥的合理配合使用可以有效提升土壤中有機質的含量和土壤肥力。

（2）改善土壤理化性狀

土壤結構是土壤理化性狀的重要組成部分，能直接影響土壤肥力?？茖W適量使用有機肥可以促進土壤結構的形成，改善土壤理化性狀。土壤理化性狀評價重要指標是土壤容重，容重較小和土壤孔隙大的土壤能提供微生物活動所需的環境，更有助于養分的利用。長期使用有機肥的土壤更加通氣、透水、保肥，還能提高不穩定碳和氮的含量，有效改善土壤結構。

（3）改善土壤養分庫容量與特性

土壤中礦質元素的重要組成是氮元素，是保證農作物產量的關鍵因素之一。無機與有機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。土壤普遍以無機態磷為主，長期使用有機肥可以使有機質和速效磷的含量明顯提高，同時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

在土壤的生態環境中，微生物是重要組成部分，并且在土壤分解有機質、土壤養分的循環、形成腐殖質的過程中有重要作用。評價土壤質量好差的重要指標是土壤中微生物的含量有多少，它不僅能提高農作物的品質和產量，還能保持土壤肥力。當有機肥料中大量的微生物和大量酶在施肥時帶入土壤中，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

目前運用比較廣泛的，既能夠提高土壤有機質含量，又能較長時間保存，改善土壤環境的肥料為腐殖酸、生物炭2種。這2種肥料穩定性好，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化、分解動植物，再經過一系列的化學反應和環境影響后形成的有機物質。腐殖酸中含有胡敏素、胡敏酸、富里酸等成分，是通過土壤腐殖的過程逐漸產生，投入到土壤中除了可以提升有機質的含量，還能直接與土壤中已有的有機質反應，有利于提高土壤質量。

腐殖酸對土壤結構的形成有很大影響，同時還能改善土壤的孔隙情況、提升土壤持續性供肥的能力、提高土壤吸收養分的能力。另外腐殖酸可以促進土壤原有的微生物進行繁殖活動、改良土壤性質、提高緩沖性能，具體如下。

（1）改善調節土壤的肥、水、氣的狀態，改善土壤結構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了土壤對太陽光照的吸收。

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

（3）提高微生物的繁殖率和活性。當土壤中混合有一定量的腐殖酸肥料后，會促進土壤中的微生物活動。特別是土壤中的固氮菌變多時，迅速增加的硝酸鹽可以改善農作物的生長環境。

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，不僅便于儲存養料和水分提高土壤肥力，還可以充分增加土壤的有機物含量。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黑色。各方面研究表明，生物炭可以提升土壤肥力，促進農作物生長，提高作物產量的同時具備持續性。已有的研究和生產實踐表明，在一定條件下，土壤有機質的提升速度可以很快，由于有機物料的大量投入，土壤有機質含量快速上升。比如中國農業大學在曲周實驗站進行了4年的定位試驗，研究了不同的生產模式下人工干預施肥對農作物產量和土壤肥力的影響，試驗結果表明通過使用有機生產的模式進行施肥后，耕作層土壤的有機質含量每年平均增加10.3 g/kg；而雷竹林土壤有機質含量在經過15年后甚至達到了79.2 g/kg。由此說明，在高強度管理水平下，土壤有機質不僅可以快速提升，而且可以邊生產邊提升。

土壤施用有機質對其中富含有機質的腐殖化和礦化的影響。目前科學界相對一致的觀點是：生物炭能加速土壤的腐殖化，相反卻抑制土壤中有機質的礦化，所以這就導致了土壤中有機質含量的增加。土壤腐殖化過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環境，生物炭表面存在的揮發性物質和部分殘留生物可以提供給微生物作為代謝使用，這會造成土壤中微生物種群結構的多樣性，從而降低微生物對腐殖質的分解功能。

（2）由于生物質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，這樣會直接抑制了微生物的分解。

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

1.2.3 腐殖酸、生物炭的對比

腐殖酸是通過極其漫長的時間形成的有機質，與土壤有機質（又叫土壤腐殖質）成分存在很大的相似性，提升施用于土壤的有機質具備一個最大的優點是反應速度快，施入土壤后很快與土壤自身的腐殖質（即有機質）相互作用，形成穩定的有機結合體，直接提升土壤有機質含量。而生物炭是通過短時間內限氧高溫裂解產生的，所含有機質結構上肯定與極其漫長的物理化學作用形成的腐殖酸存在一定的差異，直接施入土壤短時間內不會與土壤原有的有機質形成牢固的結合體，主要是通過抑制有機質礦化和促進土壤腐殖化來提升土壤有機質含量，因此采用腐殖酸提升土壤有機質含量更直接，速度更快。高品質腐殖酸的有機質含量要大于生物炭，因此使用高品質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采用腐殖酸來提升土壤中有機質含量。

1.3 使用堿性或酸性物質中和土壤pH值

當土壤酸性過大即pH值較低時，可通過取樣后科學計算出每畝需要的堿性物質的用量，合理施用生石灰或者草木灰，施用石灰時一定要用有機肥作為配合，如果只施用生石灰會導致土壤肥力降低；施用草木灰可以更好地調節土壤肥力。

當土壤堿性過高時即pH值過大時，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，也可以通過使用硫酸鋁或硫酸亞鐵的稀釋水調節土壤的pH值。以上物質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需要補充適量的磷肥，以保證土壤肥力；使用硫酸亞鐵，中和土壤的反應過程時間短，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

使用生石灰能夠達到中和潛性酸、活性酸、改良土壤結構的目的。沿海地區使用含鈣的貝殼灰，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、酸性風化煤等物質。

2 土壤改良技術要點

2.1 改善土壤環境

土壤改良劑主要成分是復合益生菌，由光合菌群、乳酸菌群組成，能夠促進農作物生長、改善土壤環境。各類菌群的組合形成了復雜又穩定的微生物生態系統。產生抗氧化物質，清除氧化物質，消除腐敗，抑制病原菌，形成適于植物生長的良好環境，同時，它還產生大量易為植物吸收的有益物質，如氨基酸、有機酸、多醣類、各種維生素、各種生化酶、促生長因子、抗生素和抗病毒物質等，提高植物的免疫功能，促進健康生長。

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形成富含多種有益微生物群落，從而促進土壤中外源有機物料的礦化和腐殖化過程，加快土壤有機質的形成并改善土壤理化性狀，起到養護、熟化、改良土壤的作用。

2.2 調節土壤酸堿度

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，土壤中常見的酸堿度一般可分為強酸性、酸性、微酸性、中性、堿性和強堿性6級。土壤pH值的高低會直接影響土壤養分的供應與轉化，還會影響土壤團粒的結構。一般而言土壤多為偏酸性，所以在改良土壤環境中提高土壤pH值是提升農田土壤質量必不可少的一個重要步驟。酸性土壤改良通常用堿性物質（生石灰）中和的技術，通過酸堿中和要求土壤pH值在5.0～8.0范圍內。生石灰技術指標見表1。

表1 生石灰的技術指標

3 結束語

綜上所述，土壤改良需要通過土壤酸堿度的調整、土壤肥力的提升等方面進行綜合考慮，通過對各地區土壤養分、酸堿度等指標的分析制定合理、有效的土壤改良技術方案，才能將土壤質量提升至目標值并一直保持下去。