旱地农田土壤培肥技术

2011-02-20王步奇

中国农业信息 2011年7期

关键词：农田养分有机

王步奇

（山西省武乡县农业局监漳农业技术服务站，武乡 046300）

土壤是农业生产的基本资料，肥力是土壤的基本特征。在生产实践中，往往是水分和养分等土地因素限制光能的转化和利用。即或是地力较高，如果只用不养或用多养少，土地肥力也会逐渐变低。因此，培肥地力是农业生产中不容忽视的重要环节。

1 农田物质循环与养分平衡

1.1 农田物质循环是开放型系统

农田物质循环是人类在特定的气候、地质、土壤、植被等自然因素的背景上来干预和控制的农田上，除了养分的自然补给和减少外，还受灌水、施肥、耕作、根系和残茬的归还等人类各种措施所左右。因此，农田物质循环的研究涉及到土壤、肥料、降水、作物等许多因素，必须把作物、气候、土壤条件与耕作措施联系起来。如果连年输出大于输入，农田就会越种越瘦；若能通过各种途径将收获物带走的归还给土壤，使输入大于输出，土地就会越种越肥；两者相等地力呈现相对稳定状态。

1.2 碳、氮、磷、钾的循环与平衡

在农田生态系统中，每种元素都有自己独特的循环途径，因此，必须弄清养分转移路线和循环途径，通过各种途径促进和扩大营养物质的循环，才能保证土壤肥力的提高和高产。

1.2.1 碳的循环与平衡

农田生态系统中碳的循环属于气态循环，它是由植物通过光合作用固定大气中的二氧化碳和一部分土壤释放出的二氧化碳，形成有机质，然后又通过动植物残体与排泄物再施入土壤，经微生物分解后，放出二氧化碳，再回到大气。

农田土壤中碳的输入与输出决定着土壤有机质的消长。输入主要包括秸秆、根茬、落叶以及各种有机肥；输出主要是通过土壤中有机质的分解，把有机态碳变为气态碳而散逸。在作物生产过程中，一方面土壤有机质在分解，其分解速度视温度、水分和通气状况而异。一般气温高，土壤有机质分解快，反之亦然；而水田又较旱地分解慢。

1.2.2 氮的循环与平衡

植物利用的氮，归根结底来源于大气中分子状态的氮。氮约占大气成分的78%强，但绝大多数绿色植物不能直接利用分子状态的氮。大气中游离的氮必须经过变化，并与其它成分形成化合物，才能为生产者——作物所利用，氮的这种变化过程叫固氮。自然界的固氮途径主要有生物固氮和电离固氮。随着科技的发展，又发展了工业固氮这一途径。生物固氮是豆科作物的共生根瘤菌、具有固氮性能的蓝藻和土壤中自生固氮菌等，把大气中的一部分氮气固定成为氨或铵盐；电离固氮是通过空气中闪电等自然电离现象，把大气中的一部分氮气氧化成为硝酸盐，随雨水进入土壤中；工业固氮就是用工业的方法固定氮素，制成尿素、氨水等含氮的化肥。通过这些途径固定的氮素进入土壤，一部分溶脱，一部分经脱氮作用返回大气，其余被植物吸收后，除部分根茬落叶遗留于土壤外，大部分随收获物带走，经人畜食用以粪肥形式回到农田土壤，但以商品出售的农产品则带走大量氮素。回到农田的有机态氮经过微生物分解重新被植物吸收利用，于是构成了农田氮素循环。

农田土壤氮素受着许多因素的制约，关系是非常复杂的。在微生物的作用下，既有土壤有机态氮分解为无机物的作用，也有无机氮合成为有机氮的生物固定作用；既有作物对氮素的吸收利用，也有在土壤里的被分解还原；既有脱氮和挥发的损耗，也有根瘤菌及其它固氮菌的增添氮素；有因水蚀、风蚀导致的损失，也有因灌水带来的补给。在不补给的情况下，氮素循环往往是负的。为了维持或扩大循环，必须加强生物固氮和人工施肥。

1.2.3 磷的循环与平衡

磷循环是典型的沉积型循环，在农田生成系统中，岩石、土壤风化释放出的磷素以及相当一部分施入农田的磷肥为植物吸收，一部分秸秆、根茬、枯枝落叶归还土壤，通过还原者的分解作用，转变为可溶性磷酸盐，供植物体再度利用，从而构成磷的循环。但是在植物体中磷大部分存在于籽粒中，而籽粒最容易被移出农田以外。同时，磷在土壤中常转化成不溶态，不能为植物吸收，以致农田土壤磷循环不完全，造成农田磷素的亏损和磷肥 “饥荒”。缺磷已成为我国土壤中普遍性的问题，因此，要使磷素保持循环平衡，必须开源节流，注意磷肥的合理施用。

1.2.4 钾的循环与平衡

钾也是沉积型循环，在环境中能被植物吸收的主要是土壤中的钾离子。土壤中的钾离子主要来源于岩石圈风化释放、人工施肥、有机物燃烧的灰分等。钾在土壤中流动性极大，易被淋溶而失去。被植物吸收的部分进入食物链，以排泄物、尸体、燃烧等形式归还土壤，进行生物小循环。一部分从土中被淋溶流入水域，到水体后，一部分由水体生物吸收进入生物或回到陆地，大部分沉积到海底进行地质大循环，经数百万年分化、释放、再度被利用。

钾的循环往往是负的，植物体中的钾绝大部分集中在地上部分，有2/3在秸秆中，当地上部分被移走后，钾就大量亏损。同时钾在土壤中流动性大，易被淋溶流失。为保持土壤钾素平衡，要重视钾肥的施用。秸秆还田对保持钾素良性循环也很重要。

2 保持土壤有机质平衡，改善土壤有机质状况

2.1 土壤肥力与土壤有机质平衡的关系

土壤肥力是土壤提供农作物生长所需水、肥、气、热综合条件的能力。土壤之所以具有这种能力，是一定厚度土层适当的物理性质（结构、通透性等）、化学性质（腐殖质、矿质养分、有机无机复合体、氧化还原条件、酸碱度等）及生物活性等多方面因素综合作用的结果。有些学者指出，其中胶体或有机无机复合体起核心作用或主导作用。他们都包括有机成分，土壤结构的形成和理化性质的调节也离不开土壤有机质，土壤有机质更是土壤微生物及部分土壤动物生活的能源，还含有某些生物活性物质（如酶类）。因此，土壤有机质对土壤肥力的形成起着重要作用。土壤能直接吸收的不是腐殖质，而是矿物质，但有机质在改善土壤结构和性质，使之更适于作物生长，更好地保蓄和提供矿质养分诸方面间接营养作用，是不可否认的。土壤中某些低分子有机物质可以与无机养分元素形成络合物，促进其溶解和提高其有效性，并能被作物直接吸收利用。土壤蓄水能力在调节土壤水、肥、气、热四大肥力因素方面起着重要作用。土壤空隙多少及大小比例，大小比例适当的稳定多孔性土壤蓄水力强。这种空隙状况的形成受土壤结构和土壤耕性的影响。具有数量较多，空隙度较高，大小比例适当的水稳性团聚体构成的土壤结构比较好。耕性则主要取决于土壤粘接性、黏着性和可塑性。良好的结构和耕性的形成都离不开土壤有机质及其与粘粒矿物的结合。有机质的交结是形成水稳团聚体的主导因素，腐殖质含量多且与粘粒结合紧密，就可能形成是水稳性高的团聚体。土壤有机质的多少也直接影响土壤粘接性和黏着性，并通过对于比表面积和分散度的作用而影响可塑性。因此，土壤有机质是形成土壤良好结构和耕性的重要因素，具有良好结构和耕性的土壤，在耕作和作物生长过程中能保持强大的蓄水能力，较多地蓄积天然降水，抵御干旱。

在旱地农田土壤中，有机质不仅在热储存水分方面起着重要作用，而且是重要的土壤养分库。土壤有机质本身含有氮、磷、钾、钙、镁、硫及微量元素等一系列养分元素，在有机质的微生物矿化中，这些养分元素不断释放，供给植物吸收，部分又被微生物体所固持。尤其土壤氮的含量在很大程度上决定于土壤有机质含量。土壤有机胶体及有机无机复合体具有强大的吸收性能，吸收保持着大量养分元素，尤其是其代换吸收的养分元素可以随时迅速供给植物利用。因此，土壤有机质是维持土壤保肥性能的物质基础。在相同的气候带，有机质的含量和土壤肥力相结合，肥沃的土壤大都有机质含量高，从而产量也较高。

2.2 土壤有机质的分解、积累与平衡

有机质的分解腐殖质的形成主要是在微生物作用下完成的，一切影响土壤微生物生活的因素，如土壤水热条件、化学性质、黏土矿物类型以及有机质的化学组成等，都可能对有机物质的分解产生影响。一般来说，温暖湿润的条件下可能比寒冷干旱条件下分解快，在中性、石灰性土壤中比酸性土壤中分解快，含蛋白质、糖类多的有机物质比含木质素多的分解快。木质素和多元酚类的物质含量往往决定着分解最后的残留量。土壤有机质的矿化率不单纯决定于降水量，它和水热条件、土壤理化性质、有机质组成及微生物群落等许多因素有关。就土壤有机质组成而言，在人为耕种条件下，每年各地新投入的有机质的种类和数量是不一样的，因而腐解一年后新形成的土壤有机质的成分和数量也有很大差别。土壤有机质的消耗决定于土壤有机质的含量和分解速率。合适的土壤有机质平衡水平应该符合需要和可能达到的产量水平。土壤原有的有机质含量基础和可能增添的有机质来源则是其维持平衡的主要限制因素。大部分土壤有机质含量都很低，由于产生生物两地，可供归还他人的有机质来源也有限。但如果获得充足的有机物补给，土壤有机质含量和作物产量提高的潜力则很大。

2.3 开源节流，增加投入，改善土壤有机质状况

农田土壤有机质都在以某种速率进行分解消耗和新添补充。这是自然界物质循环不可抗拒的运动规律，一般耕地如果土壤有机质常年入不敷出，分解消耗大于补充，则肯定会形成一种恶性循环。控制有机物质的无益消耗和增加有机物质的来源，开源节流，增加有机物质纯输入，改变恶性循环状况，提高土壤有机质含量。

有机物质来源的途径与措施，合理利用当地自然条件提高地区总生物产出。我国北方旱农地区主要处于中温带的半干旱和半湿润气候区，大于零度的积温为2500～4300℃，大于 10℃的积温为 1800～3600℃，最热月平均温度可达 18～25℃，无霜期100～160天，阳光充足，年降水量250～600mm，但大部分集中在6～9月，此时气温较高，光、热、水同步，为植物生长创造了条件，适于许多植物生长；合理利用化肥，提高农田无机促有机的转化效率。一是系统内部物质循环，即有机物还田；另一个则是施用化肥。即使是闭路循环，全部还田，也不能扩大流量，提高生产水平。因此，第二个途径，即施用化肥对农田生态系统中维持循环和扩大再生产是不可缺少的；增加来自外地的有机物质输入，包括出自地下的矿藏（煤）、商品饲料及附近城市的粪肥和有机废物等，是增加有机物质来源的又一重要途径。

节制有机物无益消耗，提高其利用效率的途径与措施。合理耕作减缓土壤有机质矿化消耗。发展沼气，限制有机物直接作为燃料消耗。合理利用秸秆等有机物作为饲料，一举两得提高效率。开发天然能源以减少有机物燃烧消耗。

3 土壤培肥的途径与措施

3.1 生物养地

利用生物及其遗体培养地力或改良土壤。生物养地的主要作用：固氮；增加有机质，为土壤中的生物提供能源；分解有机态养料为无机态养料；保持水土；松土耕地；生物排除盐碱等。通过合理的作物布局和轮作倒茬，把用养不同的作物合理搭配，做到用中有养，养中有用，用养结合，有利于调节地力和扩大农田内在循环。

3.2 化学养地

即以化学肥料养地，可以明显地增加农作物产量、产值，能维持并改善地力。多数试验说明，施用有机肥有助于改善地力水平，大致经过50～100年施有机肥后，土壤碳或全氮大致可增加30%～40%。同时，化肥也能促进土壤养分平衡，扩大物质循环。其原因是，化肥越多植物残茬越多，植物残茬与翻入土壤中的植物有机体越多，土壤中腐殖质越多。目前在一些地区，燃料、饲料和肥料矛盾突出，用于还田的有机质少，有机肥源不足，把施用化肥作为改变农田物质恶性循环的突破口是确实可行的，可以起到以无机促进有机的作用。