謝國雄，胡康贏，王 忠，樓 玲，章秀梅

(1.浙江省杭州市植保土肥總站，浙江 杭州 310020；2.浙江省杭州市余杭區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)與植物保護(hù)管理總站，浙江 杭州 311100)

0 引言

我國是一個(gè)人多地少的國家，耕地質(zhì)量建設(shè)關(guān)系著糧食安全。如何實(shí)現(xiàn)耕地?cái)?shù)量上的占補(bǔ)平衡，快速提升耕地土壤肥力，一直是土地管理工作者努力的方向。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤系統(tǒng)的基礎(chǔ)物質(zhì)，是耕地質(zhì)量的核心，也是控制土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力和碳、氮、磷、硫循環(huán)的重要因子。土壤的物理、化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)以及土壤的生產(chǎn)力都與土壤有機(jī)質(zhì)的含量和性狀密切相關(guān)?，F(xiàn)階段我國提升耕地土壤有機(jī)質(zhì)水平有2個(gè)方面的戰(zhàn)略需要。一是維持和提高我國耕地質(zhì)量的需要[1-2]。近年來的調(diào)查表明，我國大部分耕地土壤有機(jī)質(zhì)嚴(yán)重偏低，導(dǎo)致了土壤板結(jié)、基礎(chǔ)地力下降[3]。基于我國耕地?cái)?shù)量的嚴(yán)重不足及因化肥過量施用導(dǎo)致的環(huán)境污染的事實(shí)，僅靠增加農(nóng)用化學(xué)品和能源投入量來提高我國糧食生產(chǎn)能力的效果是有限的，而提升耕地土壤有機(jī)質(zhì)的水平、提高耕地基礎(chǔ)地力，藏糧于土，將是糧食安全生產(chǎn)的必然選擇。二是全球環(huán)境固碳的需要[4-5]。大氣CO2濃度的急劇升高造成了全球氣候變暖，該問題也是人們關(guān)注的環(huán)境問題之一，政府和社會(huì)公眾都在努力尋求各種措施以有效控制溫室氣體濃度增加的趨勢。農(nóng)業(yè)不僅是溫室氣體的主要排放源之一，同時(shí)也是溫室氣體的吸收匯。中國作為農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)土壤對全球大氣CO2濃度有重要的影響，增加耕地土壤碳的固定，不僅可以使退化土壤得以恢復(fù)、增加土壤肥力、提高作物生產(chǎn)力，而且可作為有效的、具有中長期利益的CO2減排廉價(jià)途徑。

影響土壤有機(jī)質(zhì)積累的因素眾多，提升土壤有機(jī)質(zhì)的過程較為復(fù)雜。因此，了解土壤有機(jī)質(zhì)提升過程中的關(guān)鍵問題，對做好耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升工作具有重要指導(dǎo)意義。為此，筆者從評價(jià)土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量與數(shù)量的方法、土壤有機(jī)質(zhì)提升目標(biāo)的設(shè)定、耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升最低有機(jī)物質(zhì)投入量的估算、影響耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升的因素及耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升的綜合技術(shù)等方面對耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升中的幾個(gè)重要環(huán)節(jié)進(jìn)行了探討，以期為浙江省正在進(jìn)行的耕地質(zhì)量提升方案的編制和實(shí)施提供借鑒和參考。

1 評價(jià)土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量與數(shù)量的方法

對土壤有機(jī)質(zhì)的研究一般可從數(shù)量與質(zhì)量2個(gè)方面進(jìn)行評價(jià)。其中土壤有機(jī)質(zhì)總量是衡量土壤有機(jī)質(zhì)積累狀況最為方便的方法，并得到廣泛應(yīng)用。土壤有機(jī)質(zhì)總量評價(jià)一般采用2種方法，一是直接用化學(xué)分析或儀器分析(C/N分析儀等)測定土壤有機(jī)質(zhì)的總量，二是采用數(shù)學(xué)模擬方法模擬氣候、土地利用方式等對土壤有機(jī)質(zhì)的影響，后者多被用于土壤有機(jī)質(zhì)總量的動(dòng)態(tài)研究中。研究表明，土壤中的活性有機(jī)質(zhì)組分具有較高的活性和動(dòng)態(tài)性，與土壤有機(jī)質(zhì)總量比較，活性有機(jī)質(zhì)組分更可能作為土壤質(zhì)量變化的敏感指標(biāo)，它們在養(yǎng)分循環(huán)和維持生態(tài)功能中發(fā)揮著更為重要的作用。土壤有機(jī)質(zhì)各組分的轉(zhuǎn)化過程和存留時(shí)間有較大差異，所以根據(jù)土壤有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)化時(shí)間的差異，可把土壤有機(jī)質(zhì)分為活性的(易變的)和穩(wěn)定的組分。一般認(rèn)為，活性的有機(jī)質(zhì)組分包括植物殘留物、輕組分、微生物生物量碳、動(dòng)物生物量碳及其排泄物、其他非腐植物質(zhì)等，其分解速度快，轉(zhuǎn)化周期通常為幾周到幾個(gè)月的時(shí)間。穩(wěn)定有機(jī)質(zhì)組分是指礦化速率很低的土壤腐植質(zhì)部分，在土壤中能保存幾年、幾十年，甚至更長時(shí)間?；钚杂袡C(jī)質(zhì)組分比非活性有機(jī)質(zhì)組分在土壤養(yǎng)分循環(huán)中的作用更為重要。目前，用于評估土壤中活性有機(jī)碳的主要指標(biāo)有：用0.333 mol/L高錳酸鉀氧化法測定的土壤中易氧化有機(jī)碳[6]，采用Cambardell和Elliott的方法分離測定土壤顆粒態(tài)有機(jī)碳(粒徑大于53 μm土壤顆粒中的有機(jī)碳)[7]，利用一定密度的重液(例如密度為1.8 g/cm3的NaI溶液)分離測定土壤中輕組分有機(jī)碳(介于新鮮作物殘?bào)w和穩(wěn)固態(tài)有機(jī)碳之間的一種過渡狀態(tài))[8]，采用氯仿熏蒸-硫酸鉀提取法測定的土壤微生物生物量碳(MBC)[9]，用去離子水浸提的土壤水溶性有機(jī)碳。

另外，Lefroy等(1993)綜合了土壤有機(jī)碳的總量與活性，首次提出了土壤碳庫管理指數(shù)(CPMI)的概念[10]。研究表明：土壤碳庫管理指數(shù)可有效反映土壤中有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化速率，它比土壤有機(jī)碳總量更能代表土壤質(zhì)量變化的敏感指標(biāo)，并被廣泛應(yīng)用于施肥對土壤碳庫影響的研究[11-12]。土壤碳庫管理指數(shù)的計(jì)算公式為：碳庫管理指數(shù)(CPMI)=碳庫指數(shù)(CPI)×碳庫活度指數(shù)(AI)×100。其中：碳庫指數(shù)(CPI)=樣品總碳含量(g/kg)/對照土壤總碳含量(g/kg)；碳庫活度指數(shù)(AI)=樣品碳庫活度(A)/對照土壤碳庫活度；碳庫活度(A)=土壤活性有機(jī)碳含量(g/kg)/土壤非活性有機(jī)碳含量(g/kg)。總碳與活性碳的差值為非活性碳。碳庫管理指數(shù)計(jì)算中的活性有機(jī)碳多指易氧化有機(jī)碳。在進(jìn)行土壤有機(jī)質(zhì)提升效果時(shí)，可根據(jù)需要選擇土壤有機(jī)質(zhì)總量、活性有機(jī)質(zhì)組分或碳庫管理指數(shù)等進(jìn)行評價(jià)。

2 土壤有機(jī)質(zhì)提升目標(biāo)的設(shè)定

現(xiàn)有研究表明，土壤有機(jī)質(zhì)的積累不是無限度增加的，而是存在一個(gè)最大的保持容量(也稱為飽和水平)。當(dāng)初始土壤有機(jī)質(zhì)含量遠(yuǎn)離飽和水平時(shí)，有機(jī)質(zhì)有較大的增加潛力；當(dāng)土壤有機(jī)質(zhì)接近飽和水平時(shí)，增加外源有機(jī)質(zhì)的投入將不再增加土壤有機(jī)質(zhì)庫。無論是從減排大氣CO2的角度，還是從農(nóng)業(yè)耕地地力提升的角度，人們都非常關(guān)心土壤有機(jī)質(zhì)的積累潛力。因此，如何準(zhǔn)確地評估土壤有機(jī)質(zhì)的積累潛力已成為許多領(lǐng)域關(guān)心的問題。由于土壤性狀、環(huán)境條件、土地利用方式的差異，不同地區(qū)、不同土壤的有機(jī)質(zhì)積累潛力有很大差異，主要由生物潛力、物理化學(xué)潛力和社會(huì)經(jīng)濟(jì)潛力等幾個(gè)方面構(gòu)成。生物潛力與進(jìn)入土壤的有機(jī)質(zhì)源數(shù)量有關(guān)，主要與氣候條件、外源有機(jī)物質(zhì)投入量有關(guān)，它是土壤固碳的主要?jiǎng)恿?；物理化學(xué)潛力與土壤中有機(jī)碳的穩(wěn)定機(jī)制有關(guān)，主要與粉砂、粘粒結(jié)合的化學(xué)穩(wěn)定性、與微團(tuán)聚體結(jié)合的物理穩(wěn)定性、與有機(jī)質(zhì)本身性質(zhì)成分有關(guān)的生物學(xué)穩(wěn)定性等有關(guān)；社會(huì)經(jīng)濟(jì)潛力與土壤管理措施等有關(guān)。某一特定年份土壤有機(jī)質(zhì)的含量實(shí)際上是土壤與環(huán)境因素平衡的結(jié)果，是在自然和人為因素共同作用下形成的，其有機(jī)質(zhì)含量取決于影響土壤的所有因素，可用函數(shù)表示為：土壤有機(jī)質(zhì)=f(土壤性狀，土地利用方式，有機(jī)物質(zhì)投入水平，氣候，施肥水平，其他農(nóng)業(yè)管理措施，……)。目前，在土壤有機(jī)質(zhì)提升工作中，有機(jī)物質(zhì)的投入已引起足夠的重視，但常常忽略了其他環(huán)境條件對土壤有機(jī)質(zhì)積累的作用或影響。一般來說，有機(jī)質(zhì)投入越高，土壤有機(jī)質(zhì)積累潛力越大；粘質(zhì)土壤的有機(jī)質(zhì)積累潛力高于砂質(zhì)土壤；潮濕/濕潤地區(qū)的土壤比干旱地區(qū)的土壤更易積累有機(jī)質(zhì)，水田土壤比旱地土壤容易積累有機(jī)質(zhì)；水網(wǎng)平原、河谷平原農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)積累潛力高于濱海平原和丘陵山地。

學(xué)者們已提出了許多土壤有機(jī)質(zhì)積累潛力的計(jì)算方法，代表性的方法包括長期定位試驗(yàn)結(jié)果外推法、歷史觀察數(shù)據(jù)比較法、土地利用方式對比法和土壤有機(jī)碳(SOC)周轉(zhuǎn)模型法等，其中前3種方法需要經(jīng)過長期的試驗(yàn)積累，后一種方法需要較為詳細(xì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但在實(shí)際工作中，由于對各類土壤有機(jī)質(zhì)可提升潛力(目標(biāo)值)認(rèn)識的模糊，使土壤有機(jī)質(zhì)提升工作帶有一定的盲目性和不可預(yù)測性。由于各地、各類土壤所處環(huán)境、利用方式和土壤性狀的差異，各類土壤有機(jī)質(zhì)提升目標(biāo)的設(shè)定應(yīng)該有所不同。在缺乏試驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下，以當(dāng)?shù)赝惖孛差愋汀⑾嗤媚Ｊ?、相同土壤類型及相似管理水平的肥力較高的土壤有機(jī)質(zhì)水平作為土壤有機(jī)質(zhì)提升的目標(biāo)。

3 耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升最低有機(jī)物質(zhì)投入量的估算

在進(jìn)行耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升時(shí)，有機(jī)物質(zhì)的投入是必須的。為了便于理解，本文把為提高耕地地力的有機(jī)物質(zhì)投入量分為2個(gè)方面。一是為維持土壤本身有機(jī)質(zhì)所需要的有機(jī)物質(zhì)投入量，二是為提高土壤有機(jī)質(zhì)水平需要投入的土壤有機(jī)物質(zhì)量。

由于土壤本身的有機(jī)質(zhì)存在礦化(分解)現(xiàn)象，即每年都有一定數(shù)量的土壤有機(jī)質(zhì)被礦化，只有每年投入的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化形成的土壤有機(jī)質(zhì)的數(shù)量超過了因礦化損失的土壤有機(jī)質(zhì)的數(shù)量，才能使土壤有機(jī)質(zhì)的水平得以維持或提高。因此，確定這一為維持耕地土壤有機(jī)質(zhì)水平所需要的最低有機(jī)物質(zhì)投入量非常重要。

目前關(guān)于土壤有機(jī)質(zhì)平衡研究的方法可分為以下幾類：(1)普通方法(平衡法)：根據(jù)農(nóng)田有機(jī)質(zhì)“進(jìn)去”與“出來”的量，建立適當(dāng)?shù)哪Ｐ?，進(jìn)行計(jì)算。(2)碳同位素標(biāo)記法：常用的同位素是13C和14C。同位素標(biāo)記可以清楚地獲得碳流向和碳通量，為碳循環(huán)的深入研究、模型的細(xì)化以及參數(shù)的確定提供了科學(xué)方法，因此得到了廣泛應(yīng)用。(3)轉(zhuǎn)化模型與計(jì)算機(jī)模擬法：Jenny[13](1941)較早提出了有機(jī)碳變化模擬模型：dC/dt=A-kC。式中，C為土壤中有機(jī)碳含量；t為有機(jī)碳變化的時(shí)間(年)；A為每年加入土壤中有機(jī)物碳質(zhì)量；k為土壤有機(jī)碳的年礦化率(每年的分解比例)。在此基礎(chǔ)上，Hemin等(1945)提出了簡單的土壤有機(jī)碳分解模型：dC/dt=fP-kC。式中，P為新鮮有機(jī)碳的輸入量；f為腐植化系數(shù)；k為土壤有機(jī)碳的礦化率；C為土壤有機(jī)碳初始含量。從20世紀(jì)70年代開始，土壤有機(jī)碳模擬模型成為土壤學(xué)家研究的重要領(lǐng)域。目前，除了洛桑Roth C和美國CENTURY模型外，在世界上具有一定影響的模型包括：DNDC、CANDY、DAISY、NCSOIL、SOMM、ITE、Q-SOIL、VVV、SCNC、ICBM、ROMUL、ECOSYS等。Roth C模型由英國洛桑試驗(yàn)站建立，該模型根據(jù)土壤有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)定性把土壤有機(jī)質(zhì)分為多個(gè)組分，需要詳細(xì)的土壤分析數(shù)據(jù)。CENTURY模型是美國科拉羅多州立大學(xué)于20世紀(jì)80年代建立的，用于模型研究生態(tài)系統(tǒng)中C、N、P、S等元素的長期演變過程，預(yù)測量需要土壤質(zhì)地、土層厚度、土壤容重、pH值、氣象參數(shù)(以月為步長)、初始土壤有機(jī)質(zhì)參數(shù)和管理參數(shù)(包括種植作物種類、耕作方式、施化肥種類數(shù)量、收獲作物方式、施用有機(jī)肥種類數(shù)量、作物開始生長時(shí)間、作物結(jié)束生長時(shí)間)等多方面的數(shù)據(jù)。

根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥烙袡C(jī)質(zhì)含量、有機(jī)質(zhì)年礦化率和進(jìn)入土壤有機(jī)物質(zhì)的腐植化系數(shù)可確定維持耕層土壤有機(jī)質(zhì)平衡的有機(jī)物質(zhì)的用量。土壤有機(jī)質(zhì)年變化量=有機(jī)質(zhì)的補(bǔ)充量-有機(jī)質(zhì)分解量，即：dC=A-rC。式中，dC表示土壤有機(jī)質(zhì)的變化量；A表示有機(jī)質(zhì)的補(bǔ)充量；r表示土壤有機(jī)質(zhì)年礦化率；C表示土壤有機(jī)質(zhì)量。當(dāng)土壤有機(jī)質(zhì)達(dá)到平衡時(shí)，Ce=A/k(Ce為平衡時(shí)土壤有機(jī)碳的數(shù)量)；而式中A=fP(f為有機(jī)物料的腐植化系數(shù)，P為每年進(jìn)入土壤的有機(jī)物料中碳的數(shù)量)。例如，土壤原有機(jī)質(zhì)含量為20 g/kg，每公頃耕層中有機(jī)質(zhì)數(shù)量為45000 kg，若年礦化率為2%，每年消耗的有機(jī)質(zhì)量為900 kg。若有機(jī)質(zhì)的腐植化系數(shù)為0.25，則每公頃需加入3600 kg有機(jī)肥才能達(dá)到土壤耕層有機(jī)質(zhì)平衡。

依照生態(tài)平衡和經(jīng)濟(jì)環(huán)保的原則，綜合考慮維持耕層土壤有機(jī)質(zhì)平衡、有機(jī)肥用量上限和秸稈還田量，采用同效當(dāng)量法，可確定商品有機(jī)肥用量。計(jì)算公式為：M=(WkC-f1R)/f2R。式中，M為有機(jī)肥施用量(kg/hm2)；W為單位面積耕層土壤質(zhì)量(kg/hm2)；k為土壤有機(jī)碳年礦化率(%)；C為原土壤有機(jī)碳含量(g/kg)；f1為根茬的腐植化系數(shù)(%)；R為耕層中根茬量(kg/hm2)；f2為施入有機(jī)肥的腐植化系數(shù)(%)；R有機(jī)肥中有機(jī)碳的含量(%)。在計(jì)算時(shí)，一般把有機(jī)物質(zhì)量統(tǒng)一折算為有機(jī)碳量。土壤有機(jī)質(zhì)礦化系數(shù)和投入土壤有機(jī)物質(zhì)的腐植化系數(shù)可通過試驗(yàn)或引用相關(guān)文獻(xiàn)獲得。

4 提升土壤有機(jī)質(zhì)的有機(jī)物質(zhì)投入估算

除以上為保持土壤有機(jī)質(zhì)水平而需要投入的有機(jī)物質(zhì)外，為達(dá)到有機(jī)質(zhì)增加的目的，還需要在保持土壤有機(jī)質(zhì)水平投入有機(jī)物質(zhì)水平的基礎(chǔ)上，根據(jù)提升目標(biāo)，增加有機(jī)物質(zhì)的投入。

土壤有機(jī)質(zhì)的增加量(指已有為維持土壤有機(jī)質(zhì)現(xiàn)狀的有機(jī)物質(zhì)投入的前提下)可按下式估算：C增加=A1f1+A2f2+…。式中，A1，A2…是補(bǔ)充的各種有機(jī)物投入量，f1，f2…為各種補(bǔ)充有機(jī)物料的腐植化系數(shù)?？衫蒙鲜椒赐泼磕暝O(shè)定有機(jī)質(zhì)增量所需要的有機(jī)物質(zhì)投入量。若1 hm2土重225萬kg(土層20 cm，容重1.13g/cm3)；某一研究土壤有機(jī)質(zhì)含量為11.36 g/kg，有機(jī)物料的年腐解殘留率(腐植化系數(shù))以0.25計(jì)算，欲使該土壤有機(jī)質(zhì)從目前的含量(12.00 g/kg)提高到14.00 g/kg，則每年需向土壤額外(為維持土壤有機(jī)質(zhì)水平而需要施用的有機(jī)物質(zhì)外)投入有機(jī)物料(干)18000 kg/hm2[2250000×(14-12)÷0.25÷1000]。折干率按60%計(jì)算，則需年投入生料有機(jī)質(zhì)30000 kg/hm2。

農(nóng)田每年實(shí)際有機(jī)物質(zhì)投入量應(yīng)是以下2個(gè)部分之和：即耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升最低有機(jī)物質(zhì)投入量和每年有機(jī)質(zhì)設(shè)定增量所需要的有機(jī)物質(zhì)投入量。在施用有機(jī)物料情況下，土壤有機(jī)碳的積累可按下式估算：C=Ce+(C0-Ce)e-rt。式中，C為時(shí)間t年時(shí)土壤有機(jī)碳含量(g/kg)，C0為試驗(yàn)初期土壤有機(jī)碳含量(g/kg)，Ce為平衡時(shí)土壤有機(jī)碳含量(g/kg)。

5 影響耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升的因素

土壤有機(jī)質(zhì)的積累除與當(dāng)?shù)貧夂蛴嘘P(guān)外，農(nóng)業(yè)管理也是影響土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化循環(huán)的另一個(gè)重要因素，它可以改變土壤有機(jī)質(zhì)的循環(huán)過程和強(qiáng)度，最終影響有機(jī)質(zhì)的平衡水平。對于特定地區(qū)，氣候條件相對穩(wěn)定的區(qū)域，農(nóng)業(yè)措施是影響土壤有機(jī)質(zhì)積累的主要因素。常見的農(nóng)業(yè)措施主要有施肥、利用方式、耕作制度等。

5.1 施肥

施肥是對耕地質(zhì)量影響最廣泛的農(nóng)業(yè)措施，農(nóng)業(yè)上使用的肥料包括化肥和有機(jī)肥等。施肥對土壤有機(jī)質(zhì)的影響大致與以下3個(gè)方面有關(guān)：(1)施肥促進(jìn)了農(nóng)作物的生長，增加了生物產(chǎn)量，從而增加了以根系及地上部分還田方式進(jìn)入土壤的有機(jī)物質(zhì)量；(2)施肥改變了土壤養(yǎng)分狀況，特別是氮肥改變了土壤的N/C比，直接影響微生物對土壤有機(jī)質(zhì)的礦化與同化；(3)有機(jī)肥的施用直接影響了有機(jī)物質(zhì)的輸入量。

我國的長期定位試驗(yàn)表明，施用有機(jī)肥和化肥對土壤有機(jī)質(zhì)的影響因土壤類型、肥料種類和作物輪作方式等而所差異[14-15]。一般來說，單施有機(jī)肥、氮磷鉀化肥配施或有機(jī)-無機(jī)肥料配合施用均可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量[16]，在低有機(jī)質(zhì)土壤上的增加效果尤為明顯；同時(shí)施氮磷肥或氮鉀肥，土壤有機(jī)質(zhì)也略有增加[17]；單施氮肥、磷肥、鉀肥或磷鉀配肥，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)的下降，但下降幅度小于無肥區(qū)[18]。不施肥料可導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)迅速下降，但下降速度經(jīng)過一段時(shí)間后減慢，并趨于平衡。有機(jī)肥料種類不同時(shí)對土壤有機(jī)質(zhì)積累的影響也不相同，一般是秸稈的效果大于廄肥，廄肥的效果又大于堆肥，綠肥的效果較差。無機(jī)化肥提高土壤有機(jī)質(zhì)的原因，主要是化肥使作物繁茂，根茬、枝葉等殘留量增多。長期施肥改變土壤有機(jī)質(zhì)含量的同時(shí)，也使有機(jī)質(zhì)在剖面中的分布發(fā)生變化，影響深達(dá)100 cm，但60 cm以上土層變化明顯。長期施用有機(jī)肥料或氮磷鉀肥配合施用，不但增加土壤有機(jī)質(zhì)的數(shù)量，同時(shí)還能改善和提高土壤有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量，提高腐植質(zhì)含量，但有機(jī)肥對土壤腐植質(zhì)的積累作用大于氮磷鉀化肥。

5.2 耕作

耕作是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中為了達(dá)到持續(xù)高產(chǎn)所采取的技術(shù)措施。其對土壤的作用包括以下幾個(gè)方面：(1)松土：調(diào)節(jié)土壤三相比的關(guān)系；(2)翻土：掩埋肥料，調(diào)整耕層養(yǎng)分垂直分布，消滅雜草和病蟲害；(3)混土：使土肥相融，形成均勻一致的營養(yǎng)環(huán)境；(4)平地：形成平整表層，便于播種、出苗和灌溉；(5)壓土：有保墑和引墑的雙重作用。常見的耕作法主要有：(1)平翻耕法：是我國典型的精耕細(xì)作模式，包括基本耕作(深度20～25 cm)、表土耕作(耙地、耱地、壓地)及中耕(在作物的生育期間進(jìn)行的一種表土耕作措施，其作用在于消滅雜草，疏松土壤，促進(jìn)作物根系生長)；(2)少耕法與免耕法：由20世紀(jì)20～30年代興起與發(fā)展而來，60～70年代引起人們的普遍重視，目前已在許多國家進(jìn)行試驗(yàn)或推廣。其中，少耕法為盡量減少土壤耕作作業(yè)的次數(shù)，一次完成多種作業(yè)，以減輕風(fēng)蝕和水蝕。免耕法除將種子放入土壤中的措施外，不再進(jìn)行任何耕作。

一般來說，頻繁的耕作可促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的礦化，而免耕則有利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累。免耕土壤的有機(jī)質(zhì)垂直方向上差異明顯，而經(jīng)常耕作的土壤，有機(jī)質(zhì)在耕作層上分布較為均勻。耕作改變土壤有機(jī)質(zhì)主要與以下幾個(gè)方面有關(guān)：(1)耕作改變了土壤團(tuán)聚體的結(jié)構(gòu)，改變了土壤的溫度狀況，影響了土壤有機(jī)質(zhì)的物理穩(wěn)定性，從而改變了土壤有機(jī)質(zhì)的礦化速率；(2)耕作改變了土壤侵蝕的潛力，影響了土壤有機(jī)物質(zhì)的損失。此外，由于土壤有機(jī)質(zhì)有沿垂直方向下降的特點(diǎn)，土壤深耕可能會(huì)引起耕作層內(nèi)土壤有機(jī)質(zhì)含量的下降。另外，在土地平整時(shí)，如果沒有采取必要的措施保護(hù)耕作層，其可能會(huì)導(dǎo)致土壤耕作層有機(jī)質(zhì)急劇下降。

5.3 土地利用

土地利用是指在一定社會(huì)生產(chǎn)方式下，人們?yōu)榱艘欢ǖ哪康?，依?jù)土地自然屬性及其規(guī)律，對土地進(jìn)行的使用、保護(hù)和改造活動(dòng)，是人們對土地經(jīng)營方式的一種選擇。土地利用方式可影響土壤的功能和性質(zhì)，能增加或降低土壤碳的數(shù)量，并改變微生物多樣性，使土壤成為碳的源或匯，從而影響大氣中CO2的濃度。不同的土地利用方式對施肥、耕作、水分管理等有不同的要求，因此，土地利用方式的變化可對土壤養(yǎng)分平衡、有機(jī)質(zhì)的輸入與輸出、土壤溫度、土壤水分條件產(chǎn)生極大的影響。

從國內(nèi)外眾多的土地利用方式對土壤碳庫的影響研究中大致可以得出如下結(jié)論：與自然林地比較，農(nóng)業(yè)用地的土壤有機(jī)質(zhì)明顯低于林地；雙季稻與水旱輪作農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)明顯高于相應(yīng)的旱地，浙江省第二次土壤普查的調(diào)查表明，水田土壤有機(jī)質(zhì)比相應(yīng)的旱地高30%～100%。

由于不同土地利用方式之間的土壤有機(jī)質(zhì)存在不同的有機(jī)質(zhì)平衡過程，因此當(dāng)土地利用方式發(fā)生改變時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)可在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生明顯的變化。一般是在土地利用方式發(fā)生轉(zhuǎn)變初期(5～7年內(nèi))土壤有機(jī)質(zhì)變化最為明顯；15～20年后，土壤有機(jī)質(zhì)變化趨于平緩，并可能在20～50年內(nèi)達(dá)到一個(gè)新的平衡水平。例如，水田改旱種植蔬菜等可引起土壤有機(jī)質(zhì)的下降，其中大棚蔬菜地因溫度較高，其有機(jī)質(zhì)下降更為明顯。

5.4 時(shí)間

土壤有機(jī)質(zhì)的提升是一個(gè)長期、逐漸緩進(jìn)的過程，因此，在進(jìn)行區(qū)域耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升時(shí)必須有一個(gè)長遠(yuǎn)計(jì)劃。一方面，在設(shè)定年度有機(jī)質(zhì)提升計(jì)劃時(shí)，提升目標(biāo)不宜過高，確定一個(gè)合適、可行的年度有機(jī)質(zhì)提升量非常重要。另一方面，土壤有機(jī)質(zhì)的提升并不是一勞永逸的，在完成某一有機(jī)質(zhì)提升工程項(xiàng)目后，還需要繼續(xù)做好土壤有機(jī)質(zhì)的維持工作，否則提升后的耕地土壤有機(jī)質(zhì)會(huì)重新下降。

6 耕地土壤有機(jī)質(zhì)提升的綜合技術(shù)

國內(nèi)外的研究表明，退化土壤中有60%～70%的已經(jīng)損耗的碳可通過采取合理的農(nóng)業(yè)管理方式和退化土壤棄耕恢復(fù)而重新固定。這些方法包括土壤棄耕恢復(fù)、免耕、合理選擇作物輪作、冬季用作物秸稈覆蓋、減少夏季耕作、利用生物固氮等。從上述討論可知，影響土壤有機(jī)質(zhì)的因素很多，因此在制定土壤有機(jī)質(zhì)提升方案時(shí)除做好有機(jī)物質(zhì)的投入工作外，還應(yīng)充分考慮其他配套措施，采取綜合措施才能有效地達(dá)到提升土壤有機(jī)質(zhì)的目的。

6.1 因地制宜推行各種有機(jī)物質(zhì)投入技術(shù)

各種有機(jī)物料的投入都可能增加土壤有機(jī)質(zhì)的積累。因此，在保證環(huán)境安全的前提下，可因地制宜地選擇當(dāng)?shù)馗鞣N有機(jī)物源開展土壤有機(jī)質(zhì)的提升。相關(guān)技術(shù)包括秸稈還田技術(shù)、商品有機(jī)肥施用技術(shù)、綠肥種植技術(shù)等。

6.2 實(shí)施測土配方施肥技術(shù)

測土配方技術(shù)是國際上普遍采用的科學(xué)施肥技術(shù)之一，是以土壤測試和肥料田間試驗(yàn)為基礎(chǔ)，根據(jù)作物的需肥特性、土壤的供肥能力和肥料效應(yīng)，在合理施用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上，確定氮磷鉀以及其他中微量元素的合理施肥量及施用方法，以滿足作物均衡吸收各種營養(yǎng)，維持土壤肥力水平，減少養(yǎng)分流失對環(huán)境的污染，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)的目的。施用合適的N、P、K配方的肥料，也可優(yōu)化土壤養(yǎng)分，促進(jìn)土壤中碳、氮的良性循環(huán)，也能達(dá)到維護(hù)或提高土壤有機(jī)質(zhì)的目的。其中，做好化肥與有機(jī)肥的配合施用最為重要。

6.3 推廣土壤改良技術(shù)

土壤有機(jī)質(zhì)的積累除了與足夠的有機(jī)物質(zhì)投入有關(guān)外，還需要有一個(gè)良好的土壤環(huán)境。土壤過酸、過堿、鹽分過多、結(jié)構(gòu)不良都會(huì)影響土壤中微生物的活動(dòng)，從而影響土壤有機(jī)質(zhì)的提升。因此，在開展耕地土壤有機(jī)質(zhì)的提升時(shí)，也應(yīng)同時(shí)做好土壤改良工作，消除土壤障礙因素，達(dá)到土壤有機(jī)質(zhì)良性循環(huán)的目的。

6.4 合理輪作和用養(yǎng)結(jié)合

近年來，某些地區(qū)農(nóng)作物復(fù)種指數(shù)越來越高，致使許多土壤有機(jī)質(zhì)含量降低，肥力下降。實(shí)行輪作、間作制度，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，做到用地與養(yǎng)地相結(jié)合，不僅可以保持或提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，而且還能改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，對促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，具有重要的意義。此外，冬季增加地表覆蓋度(或種植綠肥)，推行少耕免耕、控制水土流失也可降低土壤有機(jī)質(zhì)的降解、促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的提升。據(jù)國內(nèi)外研究，在旱地上發(fā)展灌溉可大大增加土壤中有機(jī)質(zhì)的積累。另外，在培肥地力時(shí)必須加強(qiáng)地力監(jiān)測，長期、定位監(jiān)測在不同施肥方式下耕地地力的變化態(tài)勢，及時(shí)調(diào)整農(nóng)田的施肥指導(dǎo)方案，從而實(shí)現(xiàn)對耕地質(zhì)量的動(dòng)態(tài)管理。同時(shí)，在進(jìn)行土壤有機(jī)質(zhì)提升時(shí)還需通過加強(qiáng)農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，增加田塊耕層厚度，達(dá)到擴(kuò)大土壤有機(jī)質(zhì)容量的目的。

總之，在耕地地力提升時(shí)，應(yīng)擴(kuò)大綠肥種植和農(nóng)作物秸稈還田面積，增加商品有機(jī)肥投入，實(shí)施測土施肥技術(shù)等多種途徑，提升土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤保肥供肥性能，最終達(dá)到為土壤“增肥”的目的。