关于提升土壤地力效果持续性的分析

冯 刚 ，曹映宝 ，滕 灏 ，冯 黎

（1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 310000；2.江苏恒科农业科技发展有限公司，江苏 南京 210000）

红壤和黄壤多分布在丘陵山地未被开发利用，而且面积占比很大。所以对这部分地区进行耕地垦造、提升土壤有机质、进行地力提升，可以提升土地应用发展的空间，保护性开发利用山河丘陵未利用地进行耕地垦造是保障粮食安全的重要途径之一。

1 耕地土壤质量

一般提及的土壤质量也就是土壤肥力，主要是指土壤提供的养分和生产生物物质的能力。土壤质量是受土壤的环境、土壤的肥力和土壤的健康情况所影响，三者有相辅相成的作用。农用地土壤质量的重要影响因素和基础是土壤肥力，而其核心部分是土壤的生产力。土壤质量的形成最终都是人类的生产活动和自然环境共同作用的结果，植被破坏、气温变化等都对土壤的质量造成很大影响。

2 土壤培肥的作用与耕地土壤质量提升标准

2.1 土壤培肥的作用

土壤培肥主要作用是改善土壤环境、提升土壤中有机质含量、提高农作物的产量。加强腐殖酸、有机肥或生物炭等高碳基肥料的使用，给肥沃、安全的土壤环境创造条件，从而提高农作物的产量。

2.2 耕地土壤质量提升标准

2.2.1 土壤质量指标

（1）耕地质量需达到8等。

（2）有机质含量需提升至 25 g/kg（2.5%）～30 g/kg（3.0%）。

（3）地力提升后，要求土壤检测指标2 a后耕地质量还需保持8等要求。

（4）土壤pH值要求在5.0～8.0范围内。

（5）种植土的重金属含量和农药残留量等数据需要符合GB 15618—2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》的要求。

2.2.2 土壤环境指标

耕地质量环境指标需要符合GB 15618—2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》的要求，具体要求见表1。

表1 农用地土壤污染风险筛选值

3 土壤培肥途径

3.1 施用有机肥

有机肥是一种以养殖场的鸡、猪、牛等畜禽的粪便为主要原料，添加微生物发酵菌再经过堆沤、发酵、粉碎之后达到国家相应产品质量标准的有机肥料。目前常用的有机物料除了畜禽粪便外，还有生物炭、腐殖酸、食用菌渣、饼肥等。

研究表明，科学合理地对土壤进行培肥不仅可以保证土地资源的可持续使用，也能提高土壤的综合质量，从而提高农作物的生产能力。目前国家正提倡节能环保并鼓励使用有机肥，这对改善生态农业环境有着关键作用。通过对土壤的有机培肥可以提高农产品的品质，循环利用有机废料，绿色环保减少化肥的使用和对环境的污染。有机肥料的使用可以给微生物的繁殖提供良好的环境，通过腐殖化过程可以有效增加土壤养分的含量，从而提高土壤肥力。

3.2 施用腐殖酸

腐殖酸主要由动、植物经过微生物的分解和转化形成的有机物质。在土壤腐殖的过程中，土壤腐殖化即产生了腐殖酸，施入土壤中可直接提升为土壤有机质，且腐殖酸粒度较细，施入土壤中可直接与土壤原有有机质发生反应。土壤结构在腐殖酸的作用下快速形成，增大了土壤孔隙、促进了微生物的繁殖、保证了土壤提供肥力的能力。

4 地力提升持续性方案

4.1 增施有机肥

建议施用的有机物料包括商品有机肥、腐殖酸等土壤改良剂（根据土壤性状确定腐殖酸、有机肥等的合适比例）。有机肥料富含有机物质和作物生长所需的各种养分，不仅能促进作物生长、提高产量、改善品质，而且能活化土壤养分、快速改造土壤结构、平衡盐与水分、增强微生物活性、改善和提高土壤肥力，具有化肥不可替代的作用。通过快速熟化创造有利于植物健康生长的土壤环境，从而增加土壤肥力，促进作物生长。同时有机物料具有钝化土壤重金属的作用，从而减少生物活性重金属含量，提升农产品品质。

4.1.1 添加物料的技术参数

（1）商品有机肥

技术指标：总养分（氮+五氧化二磷+氧化钾）的质量分数≥5.0%；有机质的质量分数≥45%；水分的质量分数≤30%；酸碱度（pH）5.5～8.5。

重金属限量指标：总砷（As）（以烘干基计）≤15 mg/kg；总汞（Hg）（以烘干基计）≤2 mg/kg；总铅（Pb）（以烘干基计）≤50 mg/kg；总铬（Cr）（以烘干基计）≤150 mg/kg；总镉（Cd）（以烘干基计）≤3 mg/kg。

蛔虫卵死亡率和粪大肠菌群数指标：应符合NY 884—2012《生物有机肥》的要求。

（2）腐殖酸

有机质含量≥85%（干基）；水分含量的质量分数≤30%；高品质腐殖酸重金属含量满足NY 525—2012《有机肥料》的规定限制。

4.1.2 主要物料用量

（1）计算公式

以腐殖酸肥料的添加量计算为例，根据浙江省地方标准DB33/T 942—2014《耕地土壤综合培肥技术规范》，腐殖酸投入对土壤有机质的提升值的计算公式为：

M1=（[Ct-Ct-1）×（1-k）]×150000）/（f×R），

式中：M1为有机肥年度适宜投入量（kg/亩）；Ct为年度土壤有机质提升目标值（g/kg）；Ct-1为上一年度土壤有机质测定值（g/kg）；k为土壤有机质的矿化率（%）；f为有机肥的年腐殖化系数（%）；R为有机肥的有机质含量（g/kg）。k和f的值具体见表2。

表2 水田中不同质地土壤中k和f的取值

根据上述公式，可以计算不同初始有机质含量提升到目标值的投料量。

（2）土壤初始参数测定值

为了确定田块的物料用量，土壤培肥前需要对各标段田块的初始有机质、pH值、土壤质地进行抽测（抽测比例30%为佳）。

设计过程中土壤有机质含量按8 g/kg考虑（考虑施工翻土和降解流失等因素）。丘陵山地的土壤质地多为砂壤土或者粘壤土，根据质量指标要求，土壤培肥后土壤有机质含量达到30 g/kg和25 g/kg 2种，每亩需要投入的纯有机物为3.66 t和2.83 t。

4.2 配方施肥

根据土壤养分含量和作物的需肥规律，确定肥料配方，推广施用专用配方肥，同时注重中微量元素的施用，以提高作物产量和肥料利用率，减少过量施用单质肥料引起的环境污染和养分流失，不断提高农田质量，增加粮食产量。

在酸性土壤中，适当控制氮肥施用量，可以在高产条件下，将氮肥施用量再降低30%～60%，从而实现作物高产和环境保护“双赢”；酸性土壤钾、钙、镁等盐基养分缺乏，而且土壤物理性状恶劣、质地粘重，成为作物产量和品质的限制因子。所以在培肥过程中应该适当控制钾肥的使用量，以便满足农作物生长的需要

4.3 施用石灰

在培肥过程中使用石灰石除了能中和土壤酸性改善pH值，还能为土壤补充钙元素。一般情况下土壤初始pH值平均值为6.22，标准设计土壤的pH值按6.0考虑，生石灰的量按将土壤酸碱度调节到中性考虑，即将土壤pH值调节到7.0～7.5。计算的结果为添加生石灰0.4 t/亩。

施用方法：生石灰施用量结合各地块土壤酸碱度情况适当调整，用法与商品有机肥一致，作为基肥一致性施入，并进行翻耕。

4.4 综合技术方案

山河丘陵地区的土壤基础有机质含量低，按照规范标准需要实现红壤土或黄壤土的有机质提升至2.6%的水平，因此需要集中投入大量的有机物料，达到快速提升的目标。综合考虑不同有机物料的性质、资金成本等因素，设定的综合方案为施用有机物料与石灰相配合，有机物料总施用量为7.4 t/亩和5.8 t/亩，具体见表3，石灰施用量为0.4 t/亩和0.3 t/亩。腐殖酸等含碳较高的有机物的大量施用，其氮素含量少，易引起农作物前期缺氮和僵苗不发，所以在将秸秆作为肥料投入到农田中时需要合理控制。因此，在实际施肥中需要加入一定量的含氮有机肥，由于有机肥中含氮量较高，需要调节氮碳比到合理范围，以用来满足微生物生长繁殖的需要，同时也防止出现氮在农作物与微生物之间分配不均的现象。

表3 不同有机物用量明细

施用方法：不同有机物料和石灰一次性施入，采用现场堆积监理验收后机械加人工进行施肥，挖机将肥料均匀散布田块中，再用人工调整，旋耕机机械混匀5次。在集中大量施用有机物料时，一定要注意有机物料与土壤的充分混合。

5 结束语

综上所述，土壤质量的影响因素众多，需要合理制定培肥方案才能发挥关键作用。从上述方案对地力提升持续性的分析中可以看出，按照国家的相关标准要控制有机肥、腐殖酸、石灰用量，但前提是需要对土壤质量的充分取样并分析后才能制定对应的地力提升持续性的方案。合理控制有机肥的用量除了能降低培肥成本增加效益，还能科学培肥使土壤具有更好、更持久的肥力，从而增加农作物的品质和产量。