土壤改良途径及技术要点分析

徐 鑫 ，沈伟锋 ，钱克冰 ，冯 黎 ，滕 灏

（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；3.金华市城市建设投资集团有限公司，浙江 金华 321000）

对于土壤基础有机质含量较低的情况，需要在短期内集中投入大量的有机物料使有机质含量达到相应标准，达到快速提升的目标。本文主要研究商品有机肥、腐殖酸的施工技术对培肥效果（有机质数量和稳定性、土壤养分含量、土壤含水量、土壤孔隙等）的影响，揭示不同措施对肥料的利用率和土壤质量提升的效果，研究不同培肥方法有机质矿化及腐殖化效果。

1 土壤改良途径

土壤改良的重要途径是增加土壤中的有机质含量，也是提高土壤肥力的重要方法。土壤有机质的定义有两种，一种是指土壤中的含碳有机物，主要有微生物体及其分解合成后的各种含碳有机物质和各种动植物残体。而另一种定义是指土壤中动植物活动后的排泄物及其微生物分解产生的有机化合物。

1.1 土壤施用有机肥

1.1.1 有机肥的概念

有机肥料施用技术模式，就是把各种有机肥施入农田。如传统的农家肥、商品有机肥等。不同有机肥料养分、有机质含量与物料性状差异很大。土壤有机质提升技术中的有机物料来源广泛，但是除了腐熟有机肥外，其他各种有机物料在土壤中易于矿化分解。

1.1.2 有机肥的作用

有机肥又称农家肥，其中含有动植物残体、生物肥料、排泄物等物质。有机肥不仅含有大量的有机营养成分，还含有植物生产所需的大量微量元素。在农业生产过程中有机肥的关键作用如下。

（1）补给和更新土壤有机质

有机质是土壤中最活跃的物质组成，它不仅是土壤营养成分的重要来源，还能很好地改善农作物的生长环境和促进微生物的活动。土壤中充足的有机质是植物生长所需养分的重要保障，同时也能促进微生物的繁殖。土壤中有机质的含量和质量能够直接影响土壤的肥力，从而影响农作物的品质和产量，所以使用有机肥是更新土壤有机质、提高土壤肥力、增加农作物产量的重要途径之一。

根据统计结果发现中国南方土壤中的有机物由有机物料转变的比例约占总量的65%。欧美的一些国家研究发现：化肥和有机肥的合理配合使用可以有效提升土壤中有机质的含量和土壤肥力。

（2）改善土壤理化性状

土壤结构是土壤理化性状的重要组成部分，能直接影响土壤肥力。科学适量使用有机肥可以促进土壤结构的形成，改善土壤理化性状。土壤理化性状评价重要指标是土壤容重，容重较小和土壤孔隙大的土壤能提供微生物活动所需的环境，更有助于养分的利用。长期使用有机肥的土壤更加通气、透水、保肥，还能提高不稳定碳和氮的含量，有效改善土壤结构。

（3）改善土壤养分库容量与特性

土壤中矿质元素的重要组成是氮元素，是保证农作物产量的关键因素之一。无机与有机的相互配合给土壤中的微生物提供足够的碳元素，既提高了土壤保肥、保水的能力，又能增加其缓冲性能。土壤普遍以无机态磷为主，长期使用有机肥可以使有机质和速效磷的含量明显提高，同时也能提高土壤钾的有效性使钾含量增加。

（4）提高微生物和酶的活性

在土壤的生态环境中，微生物是重要组成部分，并且在土壤分解有机质、土壤养分的循环、形成腐殖质的过程中有重要作用。评价土壤质量好差的重要指标是土壤中微生物的含量有多少，它不仅能提高农作物的品质和产量，还能保持土壤肥力。当有机肥料中大量的微生物和大量酶在施肥时带入土壤中，可以提高微生物的繁殖速度，从而提高了土壤肥力。

1.2 施用腐殖酸、生物炭

目前运用比较广泛的，既能够提高土壤有机质含量，又能较长时间保存，改善土壤环境的肥料为腐殖酸、生物炭2种。这2种肥料稳定性好，年矿化率在3%左右，能保持 5～10 a。

1.2.1 腐殖酸

腐殖酸是由微生物转化、分解动植物，再经过一系列的化学反应和环境影响后形成的有机物质。腐殖酸中含有胡敏素、胡敏酸、富里酸等成分，是通过土壤腐殖的过程逐渐产生，投入到土壤中除了可以提升有机质的含量，还能直接与土壤中已有的有机质反应，有利于提高土壤质量。

腐殖酸对土壤结构的形成有很大影响，同时还能改善土壤的孔隙情况、提升土壤持续性供肥的能力、提高土壤吸收养分的能力。另外腐殖酸可以促进土壤原有的微生物进行繁殖活动、改良土壤性质、提高缓冲性能，具体如下。

（1）改善调节土壤的肥、水、气的状态，改善土壤结构可以使土壤孔隙增大从而具备良好的透气性。由于腐殖酸的颜色深促进了土壤对太阳光照的吸收。

（2）腐殖酸肥料中的微生物通过缓慢转化能够改善土壤的基本结构，频繁使用腐殖酸能够加速土壤结构的形成。

（3）提高微生物的繁殖率和活性。当土壤中混合有一定量的腐殖酸肥料后，会促进土壤中的微生物活动。特别是土壤中的固氮菌变多时，迅速增加的硝酸盐可以改善农作物的生长环境。

1.2.2 生物炭

生物炭是一种木炭，并且碳含量非常丰富。生物炭具有丰富的孔隙，不仅便于储存养料和水分提高土壤肥力，还可以充分增加土壤的有机物含量。通常情况下由于土壤中含有碳所以肥力较好的土壤大多呈现黑色。各方面研究表明，生物炭可以提升土壤肥力，促进农作物生长，提高作物产量的同时具备持续性。已有的研究和生产实践表明，在一定条件下，土壤有机质的提升速度可以很快，由于有机物料的大量投入，土壤有机质含量快速上升。比如中国农业大学在曲周实验站进行了4年的定位试验，研究了不同的生产模式下人工干预施肥对农作物产量和土壤肥力的影响，试验结果表明通过使用有机生产的模式进行施肥后，耕作层土壤的有机质含量每年平均增加10.3 g/kg；而雷竹林土壤有机质含量在经过15年后甚至达到了79.2 g/kg。由此说明，在高强度管理水平下，土壤有机质不仅可以快速提升，而且可以边生产边提升。

土壤施用有机质对其中富含有机质的腐殖化和矿化的影响。目前科学界相对一致的观点是：生物炭能加速土壤的腐殖化，相反却抑制土壤中有机质的矿化，所以这就导致了土壤中有机质含量的增加。土壤腐殖化过程中受生物炭影响的原理如下。

（1）土壤中添加生物炭可以改变土壤中微生物的生长环境，生物炭表面存在的挥发性物质和部分残留生物可以提供给微生物作为代谢使用，这会造成土壤中微生物种群结构的多样性，从而降低微生物对腐殖质的分解功能。

（2）由于生物质炭具有较大的表面积和丰富的孔隙，所以能够很容易吸附腐殖质，这样会直接抑制了微生物的分解。

（3）腐殖质表面与生物质炭可能存在配位交换和表面配位的相互作用，从而会影响土壤腐殖化的速度。

1.2.3 腐殖酸、生物炭的对比

腐殖酸是通过极其漫长的时间形成的有机质，与土壤有机质（又叫土壤腐殖质）成分存在很大的相似性，提升施用于土壤的有机质具备一个最大的优点是反应速度快，施入土壤后很快与土壤自身的腐殖质（即有机质）相互作用，形成稳定的有机结合体，直接提升土壤有机质含量。而生物炭是通过短时间内限氧高温裂解产生的，所含有机质结构上肯定与极其漫长的物理化学作用形成的腐殖酸存在一定的差异，直接施入土壤短时间内不会与土壤原有的有机质形成牢固的结合体，主要是通过抑制有机质矿化和促进土壤腐殖化来提升土壤有机质含量，因此采用腐殖酸提升土壤有机质含量更直接，速度更快。高品质腐殖酸的有机质含量要大于生物炭，因此使用高品质腐殖酸总体用量可减少。因此目前主流的地力提升方式主要是通过采用腐殖酸来提升土壤中有机质含量。

1.3 使用碱性或酸性物质中和土壤pH值

当土壤酸性过大即pH值较低时，可通过取样后科学计算出每亩需要的碱性物质的用量，合理施用生石灰或者草木灰，施用石灰时一定要用有机肥作为配合，如果只施用生石灰会导致土壤肥力降低；施用草木灰可以更好地调节土壤肥力。

当土壤碱性过高时即pH值过大时，可以合理增加适量的硫磺粉、硫酸亚铁或者腐殖酸等酸性物质，也可以通过使用硫酸铝或硫酸亚铁的稀释水调节土壤的pH值。以上物质中硫磺粉的使用效果最持久，但是改良中和土壤的速度较慢；而如果施用硫酸铝时需要补充适量的磷肥，以保证土壤肥力；使用硫酸亚铁，中和土壤的反应过程时间短，但效果明显，需要频繁施用。以下是各类酸碱度土壤的改良方法。

1.3.1 土壤酸性改良

使用生石灰能够达到中和潜性酸、活性酸、改良土壤结构的目的。沿海地区使用含钙的贝壳灰，也可用粉煤灰、草木灰等。

生石灰施用量：生石灰需要量（g/m2）=阳离子代换量*（1-盐基饱和度）*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）或硫酸亚铁（150 g/m2），可降低0.5～1个pH单位。也可用矾肥水浇制。

1.3.3 碱性土壤

可以施用磷石膏、硫磺粉、酸性风化煤等物质。

2 土壤改良技术要点

2.1 改善土壤环境

土壤改良剂主要成分是复合益生菌，由光合菌群、乳酸菌群组成，能够促进农作物生长、改善土壤环境。各类菌群的组合形成了复杂又稳定的微生物生态系统。产生抗氧化物质，清除氧化物质，消除腐败，抑制病原菌，形成适于植物生长的良好环境，同时，它还产生大量易为植物吸收的有益物质，如氨基酸、有机酸、多醣类、各种维生素、各种生化酶、促生长因子、抗生素和抗病毒物质等，提高植物的免疫功能，促进健康生长。

土壤改良剂是一种含有多种有益微生物的液体肥料，它的作用是使被改良土壤在短期内形成富含多种有益微生物群落，从而促进土壤中外源有机物料的矿化和腐殖化过程，加快土壤有机质的形成并改善土壤理化性状，起到养护、熟化、改良土壤的作用。

2.2 调节土壤酸碱度

土壤的酸碱度用pH值表示，pH值的大小反映的是土壤溶液中H＋和OH－的浓度比例，土壤中常见的酸碱度一般可分为强酸性、酸性、微酸性、中性、碱性和强碱性6级。土壤pH值的高低会直接影响土壤养分的供应与转化，还会影响土壤团粒的结构。一般而言土壤多为偏酸性，所以在改良土壤环境中提高土壤pH值是提升农田土壤质量必不可少的一个重要步骤。酸性土壤改良通常用碱性物质（生石灰）中和的技术，通过酸碱中和要求土壤pH值在5.0～8.0范围内。生石灰技术指标见表1。

表1 生石灰的技术指标

3 结束语

综上所述，土壤改良需要通过土壤酸碱度的调整、土壤肥力的提升等方面进行综合考虑，通过对各地区土壤养分、酸碱度等指标的分析制定合理、有效的土壤改良技术方案，才能将土壤质量提升至目标值并一直保持下去。