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有機(jī)肥俗稱農(nóng)家肥,包括農(nóng)業(yè)廢棄物、畜禽糞便、生活垃圾,如植物殘?bào)w、動(dòng)物糞便、餐廚垃圾等,“糧多、豬多、豬多、肥多、肥多、糧多”是對(duì)有機(jī)肥還田的形象化說明。有機(jī)肥在促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品安全、清潔生產(chǎn),保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面都有重要意義,同時(shí)也滿足了人民對(duì)綠色有機(jī)食品的需求,因?yàn)橛袡C(jī)肥對(duì)生產(chǎn)無污染的安全、衛(wèi)生的綠色食品十分有利,是生產(chǎn)綠色食品的主要肥源。
有機(jī)肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用
1.有機(jī)肥含有植物需要的各種營(yíng)養(yǎng)元素和豐富的有機(jī)物,供給平緩持久長(zhǎng)效,對(duì)促進(jìn)作物生長(zhǎng)、提高產(chǎn)量有重要意義。首先,有機(jī)肥中各種營(yíng)養(yǎng)元素比較完全,且是無毒、無害、無污染的自然物質(zhì),為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、無污染的綠色食品提供了必須條件。其次,有機(jī)肥中含有多種活性物質(zhì),如氨基酸、核糖核酸和各種酶等,既能營(yíng)養(yǎng)植物,又能刺激作物生長(zhǎng),尤其酶的活性特別高,是土壤酶活性的幾十倍到幾百倍,不僅能增強(qiáng)土壤微生物活動(dòng),還能提高土壤養(yǎng)分的有效性,進(jìn)作物生長(zhǎng)。第三,有機(jī)肥在分解過程中,產(chǎn)生大量CO2,可促進(jìn)植物的光合作用,豐富的碳源使作物增產(chǎn)達(dá)10%以上。
2.施用有機(jī)肥可提高土壤肥力、改良土壤。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤的核心成分,是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ),雖然只占耕層土壤總量的百分之零點(diǎn)幾至百分之幾,卻是衡量土壤肥力水平的主要標(biāo)志之一。有機(jī)質(zhì)可以有效地改善土壤物理、化學(xué)和生物特性,熟化土壤,增強(qiáng)土壤的保肥、供肥、保水、透氣能力和緩沖能力,為作物的生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的土壤條件。我國(guó)大部分地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量都比較低,而有機(jī)肥中的主要物質(zhì)就是有機(jī)質(zhì),有機(jī)肥施入土壤后,增加了土壤中的有機(jī)質(zhì)含量,補(bǔ)充了土壤中被消耗的有機(jī)肥料。有資料表明,有機(jī)肥轉(zhuǎn)化為土壤有機(jī)質(zhì)約占土壤有機(jī)質(zhì)年形成量的三分之二,可見有機(jī)肥是補(bǔ)給和更新土壤有機(jī)質(zhì)的主要物質(zhì)來源?!暗乜考S養(yǎng)、苗靠糞長(zhǎng)”的諺語(yǔ),在一定程度上反映了施用有機(jī)肥對(duì)于改良土壤、提高土壤肥力的重要作用。
3.有機(jī)肥在土壤中分解,可有效改善土壤理化性質(zhì),使土壤耕性變好,提高土壤的保水、保肥能力,有利于作物高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。有機(jī)肥進(jìn)人土壤后,經(jīng)微生物分解,轉(zhuǎn)化形成各種腐殖酸物質(zhì)。與土壤中的粘土及鈣離子結(jié)合,形成有機(jī)無機(jī)復(fù)合體,促進(jìn)植物體內(nèi)的物質(zhì)的合成、運(yùn)輸和積累以及酶的活性增強(qiáng)。同時(shí),腐殖酸物質(zhì)具有很好的絡(luò)合吸附性能,能吸附土壤中的重金屬離子,阻止其進(jìn)入植株體內(nèi),減輕對(duì)作物的毒害,由于腐殖質(zhì)疏松多孔,可以改變砂土的松散狀態(tài),提高土壤的疏松度、蓄水力和通氣性,。
4. 有機(jī)肥是改善和提高作物品質(zhì),保持營(yíng)養(yǎng)風(fēng)味的重要措施。有機(jī)肥養(yǎng)分全面,含有化肥所沒有的養(yǎng)分,與化肥配合施用能提高產(chǎn)品品質(zhì)。有機(jī)肥腐解后,在微生物作用下分解、轉(zhuǎn)化、合成作物所需的活性物質(zhì)是任何化學(xué)肥料都不可代替的,可以被植物直接吸收利用,減少化學(xué)污染,抑制有害物質(zhì)的含量,使用有機(jī)肥的植物果實(shí)含水量小,能保持作物原有的營(yíng)養(yǎng)風(fēng)味,提高產(chǎn)品品質(zhì),因此有機(jī)肥可以促進(jìn)作物的生長(zhǎng)和提高產(chǎn)品的品質(zhì),是作物的重要營(yíng)養(yǎng)源。
5.施用有機(jī)肥可減少化肥、農(nóng)藥的大量使用,減輕環(huán)境污染,促進(jìn)生態(tài)和諧。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快,激增的城市人口,使城市的污染物、廢棄物也在不斷增加。有機(jī)廢棄物中含有大量病菌蟲卵,若不及時(shí)處理會(huì)傳播病菌,而有機(jī)肥是將大量動(dòng)植物殘?bào)w、排泄物、生物廢料等充分腐熟后生成的的緩效肥料,使生活中的廢棄物以另一種形式回歸了土地,因此,城市污染物通過分類處理可以變成有機(jī)肥,變廢為寶,通過合理利用這些有機(jī)肥,既可減輕環(huán)境污染,又可減少化肥投人,緩解日益嚴(yán)重的能源危機(jī),從源頭上促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品安全、清潔生產(chǎn),保護(hù)生態(tài)環(huán)境,一舉兩得。
6.有機(jī)肥和化肥配合施用,相互補(bǔ)充,可提高肥料的利用率?;蕟挝火B(yǎng)分含量高,成分少,釋放快,屬速效肥;有機(jī)肥含有養(yǎng)分多但相對(duì)含量低,釋放緩慢,屬長(zhǎng)效肥,為了保持養(yǎng)分的自我維持能力和土壤肥力,加強(qiáng)土壤養(yǎng)分循環(huán)再利用,應(yīng)將有機(jī)肥和化肥合理配施,相互補(bǔ)充,使兩者肥效長(zhǎng)短結(jié)合,更有利于作物吸收,為作物提供營(yíng)養(yǎng),也提高了肥料的利用率。
【關(guān)鍵詞】土壤;土壤肥力;表征指標(biāo)
土壤作為植物生產(chǎn)的基地、動(dòng)物生產(chǎn)的基礎(chǔ)、農(nóng)業(yè)的基本生產(chǎn)資料、人類耕作的勞動(dòng)的對(duì)象,與社會(huì)經(jīng)濟(jì)緊密聯(lián)系,其本質(zhì)是肥力。土壤肥力也正是土壤各方面性質(zhì)的綜合反映,體現(xiàn)了其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中的重要地位。土壤肥力的高低直接影響著作物生長(zhǎng),影響著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)、布局和效益等方面。土壤肥力是土壤的基本屬性,是土壤物理、化學(xué)和生物性質(zhì)的綜合反映,也是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一。早在1840年李比西提出的“礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說”,為土壤肥力研究奠定了基礎(chǔ)。迄今為止,盡管有人圍繞著土壤質(zhì)量取得了一些重要研究進(jìn)展,但有關(guān)土壤肥力的理論研究都在各自學(xué)科的研究方向上徘徊,沒有將土壤化學(xué)、物理和生物等相關(guān)學(xué)科統(tǒng)一起來形成公認(rèn)的、一致性的定量化評(píng)價(jià)指標(biāo)來進(jìn)行表征土壤肥力。所以,及時(shí)了解分析和跟蹤國(guó)內(nèi)外土壤肥力指標(biāo)研究的最新進(jìn)展,對(duì)解決土壤肥力研究的實(shí)際性工作和使之為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)具有重要意義。
1 土壤肥力
1.1 土壤肥力概念
土壤肥力是指土壤為植物生長(zhǎng)提供養(yǎng)分、水分以及優(yōu)良環(huán)境條件的能力,它是土壤各種基本性質(zhì)的綜合表現(xiàn),是土壤區(qū)別于成土母質(zhì)和其他自然體的最本質(zhì)的特征,也是土壤作為自然資源和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。
1.2 土壤肥力分類
土壤肥力按成因可分為自然肥力和人為肥力。自然肥力是指在自然因素(生物、氣候、母質(zhì)、地形及時(shí)間等)的綜合作用下,土壤產(chǎn)生和發(fā)展起來的肥力,未經(jīng)耕種的自然土壤只具有自然肥力。人為肥力是人類在利用土壤進(jìn)行作物栽培的過程中,通過對(duì)土壤耕作、施肥、排灌及土壤改良等農(nóng)業(yè)技術(shù)投入所創(chuàng)造的肥力。土壤所具有的自然肥力與人為肥力的綜合被稱為有效肥力,也稱為經(jīng)濟(jì)肥力。
1.3 影響土壤肥力的因素
1.3.1 化學(xué)因素
化學(xué)因素是指土壤的酸堿度、陽(yáng)離子吸附及交換性能、土壤還原性物質(zhì)、土壤含鹽量以及其他有毒物質(zhì)的含量等,它們直接影響植物的生長(zhǎng)和土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、釋放及有效性。
1.3.2 養(yǎng)分因素
養(yǎng)分因素是指土壤中的養(yǎng)分貯量、強(qiáng)度因素和容量因素,這主要取決于土壤礦物質(zhì)及有機(jī)質(zhì)的數(shù)量和組成。
1.3.3 生物因素
生物因素是指土壤中的微生物及其生理活性,它們對(duì)土壤氮、磷、硫等營(yíng)養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化和有效性具有明顯影響,主要表現(xiàn)在:一是促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的礦化作用,增加土壤中有效氮、磷、硫的含量;二是進(jìn)行腐殖質(zhì)的合成作用,增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量,提高土壤的保水保肥性能;三是進(jìn)行生物固氮,增加土壤中有效氮的來源。
2 土壤肥力表征指標(biāo)
目前,國(guó)內(nèi)外尚沒有一個(gè)反映土壤本質(zhì)特征的、綜合的土壤肥力指標(biāo)(SFI,soil fertility index)的理論體系。用土壤生產(chǎn)力的水平或土壤的一些理化性質(zhì)的數(shù)量化特征來表征土壤肥力水平都有一定的局限性。土壤肥力綜合指標(biāo)有四類:(1)土壤營(yíng)養(yǎng)(化學(xué))指標(biāo):全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀、陽(yáng)離子交換量、碳氮比(2)土壤物理性狀指標(biāo):質(zhì)地、容重、水穩(wěn)性團(tuán)聚體、孔隙度(總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度)、土壤耕層溫度變幅、土層厚度、土壤含水量、粘粒含量(3)土壤生物學(xué)指標(biāo):有機(jī)質(zhì)、腐殖酸(富里酸、胡敏酸)、碳、微生物態(tài)氮、土壤酶活性(脲酶、蛋白酶、過氧化氫酶、轉(zhuǎn)化酶、磷酸酶等);(4)土壤環(huán)境指標(biāo):土壤 pH值、地下水深度、坡度、林網(wǎng)化水平[2]。
2.1 土壤物理指標(biāo)
2.1.1 土壤質(zhì)地
土壤顆粒組成是指土壤中大小不同的各級(jí)土粒的比率,它是反映土壤物理性質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo),如土壤耕作難易、養(yǎng)分和水分保蓄能力、孔隙組成、通氣性、持水性、透水性、水分運(yùn)動(dòng)及土壤氣體和熱狀況等都在很大程度上受土壤顆粒組成的影響。土壤礦質(zhì)顆粒的組成狀況及其在土體中的排列,對(duì)土壤肥力起著決定性影響,土壤顆粒形狀與大小各異的土壤結(jié)構(gòu),反映出一個(gè)不規(guī)則的幾何形體和不同的土壤肥力基礎(chǔ),粒級(jí)越小,粒間孔隙小,吸水易膨脹,可塑性、粘著性、粘結(jié)性和保水保肥性越強(qiáng),營(yíng)養(yǎng)元素越豐富。余東山(1997)等研究表明,土壤顆粒組成與土壤的保肥及供肥能力有關(guān),影響著有機(jī)質(zhì)含量。不同土壤顆粒組成,肥力水平不同,團(tuán)聚體的大小不同,所以土壤顆粒組成也是評(píng)價(jià)土壤肥力的重要因子之一。
2.1.2 土壤結(jié)構(gòu)體
不同土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu),依土壤種類、特征和性質(zhì)等限定性因子的不同而代表SF的水平不同,所以至今仍未報(bào)道過表征SF定量化的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)指標(biāo),僅用粘粒含量、團(tuán)聚體的穩(wěn)定性和其粒徑的比例等與其他SFI的相關(guān)性表征SF的高低。
研究表明,有良好團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的土壤,不僅具有高度的孔隙性、持水性和通透性,而且在植物生長(zhǎng)期間能很好地調(diào)節(jié)植物對(duì)水、肥、氣、熱諸因素的需要,以保證作物高產(chǎn)。不同粒級(jí)的微團(tuán)聚體對(duì)養(yǎng)分吸收者與釋供的不同作用與其適宜的組合決定土壤肥力的高低,因此,不同肥力水平的土壤及各粒級(jí)微團(tuán)聚體的有機(jī)質(zhì)含量和腐殖質(zhì)的結(jié)合形態(tài)的研究為解釋土壤肥力水平的差異以及揭示土壤肥力的實(shí)質(zhì)提供依據(jù)。土壤微團(tuán)聚體及其適宜的組合是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ),在對(duì)大小粒級(jí)土壤微團(tuán)聚體的組成比例與土壤肥力的關(guān)系進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)[3],“特征微團(tuán)聚體”(10μm的微團(tuán)聚體)的組成比例能比較綜合地反映土壤對(duì)于水、肥的保供性能,小粒級(jí)微團(tuán)聚體有較強(qiáng)的持水性,而大粒級(jí)的有較強(qiáng)的釋水性,可作為評(píng)斷土壤肥力水平的有用指標(biāo)。
土壤團(tuán)聚體和水穩(wěn)性團(tuán)聚體的狀況是影響土壤肥力的一個(gè)重要因素,其在一定程度上乃至很大程度上影響土壤通氣性與抗蝕性,大團(tuán)聚體比微團(tuán)聚體含有更多的C和N,其所含的有機(jī)質(zhì)更不穩(wěn)定,更富生物體物質(zhì)和特殊有機(jī)質(zhì)。李小剛等[4]研究表明,隨著有機(jī)質(zhì)含量的增加,土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性顯著增加,粘粒的分散性顯著降低。Capriel等指出,土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性與土壤微生物之間存在明顯的相關(guān)性。袁可能等[5]研究表明,在直徑0.1mm與2~5 mm之間的各級(jí)團(tuán)聚體,其腐殖質(zhì)總量隨著團(tuán)聚體直徑的增大而增大,G1/G2比值則隨著團(tuán)聚體直徑的增大而逐漸減小。
土壤分形維數(shù)是反映土壤結(jié)構(gòu)幾何形狀的參數(shù),土粒表面分形維數(shù)是反映土壤顆粒表面狀況的一個(gè)綜合指標(biāo),而土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)粒徑分布的分形維數(shù)映了土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體及水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量對(duì)土壤結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性的影響趨勢(shì),即團(tuán)粒結(jié)構(gòu)粒徑分布的分形維數(shù)愈小,則土壤愈具良好的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性。
2.1.3 其他因子
土壤容重、通透性和抗蝕性是間接評(píng)價(jià)SF的一項(xiàng)重要指標(biāo),容重是土壤重要的物理性質(zhì),隨著剖面深度而增加,能間接地反映SF水平的高低,它不僅直接影響到土壤空隙度與空隙大小分配、土壤的穿透阻力及土壤水肥氣熱變化,也影響著土壤微生物活動(dòng)和土壤酶活性的變化,同時(shí)土壤容重對(duì)土壤物理性質(zhì)如質(zhì)地、團(tuán)聚體、土壤結(jié)構(gòu)、通氣狀況、持水性質(zhì)和堅(jiān)實(shí)度等影響顯著。通透性的改變使得土壤的其他一些物理性質(zhì)也隨之改變,使土壤有機(jī)質(zhì)含量、根系生物量、土壤呼吸、微生物數(shù)量及酶活性發(fā)生相應(yīng)的變化。土壤的通氣狀況直接影響土壤的物理、化學(xué)性質(zhì),從而影響土壤生物活性。抗蝕性也是間接評(píng)價(jià)SF的一項(xiàng)重要指標(biāo),不同的土壤類型,其抗風(fēng)、水蝕的性能不同,大量研究表明,通過改善土壤的理化性質(zhì),如質(zhì)地、結(jié)構(gòu)和有機(jī)質(zhì)含量等就可以增強(qiáng)土壤的抗蝕性,減少土壤表面的水土流失,從而逐漸提高土壤肥力。
2.2 土壤化學(xué)指標(biāo)
2.2.1 土壤氮、磷、鉀
反映土壤肥力的化學(xué)指標(biāo)較多,如土壤全N含量是評(píng)價(jià)土壤肥力水平的一項(xiàng)重要指標(biāo),在一定程度上代表土壤的供N水平,它的消長(zhǎng)取決于N的積累和消耗的相對(duì)強(qiáng)弱,特別是取決于土壤中有機(jī)質(zhì)的生物積累和分解作用的相對(duì)強(qiáng)弱。無機(jī)態(tài)N和有機(jī)態(tài)N反映了土壤肥力水平的暫時(shí)與潛在能力,而N的分布狀況和土壤對(duì)N的固定、釋放能力則直接反映出土壤肥力的高低。大量研究表明,隨著土壤施N量的增加,生物量也增大,有機(jī)質(zhì)的積累也隨之增加;土壤中速效P可表征土壤的供P狀況和指導(dǎo)磷肥的施用,也是診斷土壤有效肥力的指標(biāo)之一,速效K作為當(dāng)季土壤供鉀能力的肥力指標(biāo),速效P、K含量一般隨黏粒、粉粒含量增加而分別呈減少、增加的趨勢(shì),這是反映SF的短期指標(biāo)。
2.2.2 土壤有機(jī)質(zhì)
土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中各種營(yíng)養(yǎng)元素特別是N、P的重要來源,由于它具有膠體特性,能吸附較多的陽(yáng)離子,因而使土壤具有保肥性、保水性、耕性、緩沖性和通氣狀況,還能使土壤疏松,從而可改善土壤的物理性狀,是土壤微生物必不可少的碳源和能源,所以土壤有機(jī)質(zhì)含量的多少是土壤肥力高低的又一重要化學(xué)指標(biāo)。從能量利用和經(jīng)濟(jì)效益的觀點(diǎn)出發(fā),土壤肥力的高低并不只是取決于有機(jī)質(zhì)的含量,主要取決于土壤腐殖質(zhì)的品質(zhì),改善重組有機(jī)質(zhì)中的腐殖質(zhì)的結(jié)合形態(tài),能提高有機(jī)無機(jī)復(fù)合量,使輕組有機(jī)質(zhì)增加而降低原復(fù)合度,從而不斷提高土壤肥力。腐殖質(zhì)是SOM的主體,碳水化合物是SOM的主要成分之一,土壤腐殖質(zhì)與礦物質(zhì)的結(jié)合態(tài)可分為3種,即松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)、穩(wěn)定態(tài)腐殖質(zhì)和緊結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)。土壤結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)在表征土壤肥力方面有不可忽視的作用,其結(jié)合的方式及松緊度的不同對(duì)土壤肥力有很大的影響。研究表明,肥地結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)的含量與松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)占有機(jī)質(zhì)總量的比例均比瘦地高,穩(wěn)結(jié)合態(tài)的比例較小,緊結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)的比例肥瘦地大體相當(dāng)。重組腐殖質(zhì)中的松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)主要是新鮮的腐殖質(zhì),它的活性較大,其含量以及與緊結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)含量的比值是反映腐殖質(zhì)活性和品質(zhì)的重要指標(biāo)。腐殖質(zhì)的作用在很大程度上取決于腐殖質(zhì)大量功能團(tuán)的含量,胡敏酸甲氧基功能團(tuán)含量的多少是衡量土壤腐殖質(zhì)化的重要指標(biāo),胡敏酸甲氧基含量增加,說明土壤有機(jī)質(zhì)腐殖質(zhì)化程度加強(qiáng)。Kononova和E.V.Turin認(rèn)為氣候、植被、地形、母質(zhì)和人為活動(dòng)等對(duì)SOM的轉(zhuǎn)化有其獨(dú)特的作用。
2.2.3 土壤有機(jī)碳
一般認(rèn)為,土壤有機(jī)碳含量與土壤肥力高低呈正相關(guān),隨黏粒、粉粒含量增加而增加。土壤有機(jī)碳的氧化穩(wěn)定性,活性和抗生物降解能力是反映土壤碳庫(kù)的重要指標(biāo),對(duì)評(píng)價(jià)土壤有機(jī)質(zhì)和SF狀況有重要意義。土壤碳庫(kù)動(dòng)態(tài)平衡是土壤肥力SF保持和提高的重要內(nèi)容,直接影響作物產(chǎn)量和土壤肥力的高低,土壤生物活性有機(jī)碳庫(kù)的大小可以反映土壤中潛在的活性養(yǎng)分含量,周轉(zhuǎn)速率可以反映土壤中的養(yǎng)分循環(huán)和供應(yīng)狀況。研究表明[7],土壤微生物生物量C/全N,作為土壤碳庫(kù)質(zhì)量的敏感指示因子可以推斷碳素有效性,土壤礦化碳與全碳的比值可以指示土壤有機(jī)碳活性,土壤難氧化碳與全碳的比值可以度量土壤有機(jī)碳的氧化穩(wěn)定性。土壤的氧化穩(wěn)定性是可以反映土壤肥力演變的一項(xiàng)指標(biāo),而氧化性系數(shù)既能反映腐殖質(zhì)的組成,又能綜合地反映所有的有機(jī)礦質(zhì)復(fù)合體,還比胡敏酸/富里酸的比值更能反映土壤的生物穩(wěn)定性。
2.2.4 土壤陽(yáng)離子交換量和平pH值
土壤陽(yáng)離子交換量(SCEC)和pH值是反映土壤肥力狀況的兩項(xiàng)指示性指標(biāo),交換劑溶液的pH值是影響SCEC的重要因素,SCEC是由土壤膠體表面的凈負(fù)電荷量決定的,而有機(jī)、無機(jī)膠體的官能團(tuán)產(chǎn)生的正負(fù)電荷和數(shù)量則因溶液的pH值和鹽溶液濃度的改變而改變。研究表明,不同土壤的CEC和pH值明顯地影響著土壤有機(jī)質(zhì)、酶和微生物活性等。
2.3 土壤生物指標(biāo)
2.3.1 微生物指標(biāo)
土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中養(yǎng)分源和匯的一個(gè)巨大的原動(dòng)力,在植物凋落物的降解、養(yǎng)分循環(huán)與平衡、土壤理化性質(zhì)改善中起著重要的作用,良好的生物活性和穩(wěn)定的微生物種群是反映土壤肥力的主要?jiǎng)討B(tài)指標(biāo)之一。
土壤微生物生物量是表征土壤肥力特征和土壤生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量流動(dòng)的一個(gè)重要參數(shù),常被用于評(píng)價(jià)土壤的生物學(xué)性質(zhì),因?yàn)樗艽韰⑴c調(diào)控土壤中能量和養(yǎng)分循環(huán)以及有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化所對(duì)應(yīng)微生物的數(shù)量。研究結(jié)果表明,土壤微生物生物量與土壤有機(jī)質(zhì)、全N、有效N之間關(guān)系密切,呈極顯著的正相關(guān),微生物生物量與速效P之間看不出明顯的相關(guān)性,這說明土壤中微生物的活動(dòng)與土壤有機(jī)質(zhì)和氮素營(yíng)養(yǎng)有關(guān)。研究微生物生物量C可以了解土壤有機(jī)質(zhì)狀況,進(jìn)而對(duì)SF有一大概的了解。Insam等把作物產(chǎn)量與土壤微生物生物量C相結(jié)合研究,結(jié)果表明作物產(chǎn)量與土壤微生物生物量C明顯呈正相關(guān),并認(rèn)為土壤微生物生物量C可以作為土壤的一個(gè)肥力指標(biāo),He等也對(duì)此作了一致的報(bào)道。微生物生物量C周轉(zhuǎn)期更能說明土壤微生物的活性,可以作為土壤微生物活性和有機(jī)質(zhì)降解速率的潛在指標(biāo)。大量研究結(jié)果表明,凋落物的腐解可以刺激相應(yīng)土層的土壤微生物活性的增長(zhǎng),微生物量分布與其相應(yīng)土層的土壤養(yǎng)分的含量相關(guān),總生物量可作為SF的一個(gè)指標(biāo)。
土壤微生物具有景觀變異性,而其種群的數(shù)量和分布是反映生物穩(wěn)定性的一個(gè)顯著特征,并在一定程度上代表了SOM活性。所有的微生物種群數(shù)量一般隨著土壤深度的增加而降低,其中0~10cm的土層中最多,而真菌數(shù)量的降低幅度較細(xì)菌高。土壤真菌影響土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性,是土壤肥力的重要微生物指標(biāo)。土壤微生物的活性表示了土壤中整個(gè)微生物群落或其中的一些特殊種群的狀態(tài)。在免耕的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中,微生物活性隨土壤深度的變化很大,一般表層土壤中的微生物活性最大,而翻耕的耕作層微生物活性基本相當(dāng)。
2.3.2 土壤酶指標(biāo)
土壤酶是土壤中植物、動(dòng)物、微生物活動(dòng)的產(chǎn)物,是土壤生物化學(xué)反應(yīng)的重要指標(biāo)之一,土壤中許多重要的物理、化學(xué)和微生物活性物質(zhì)等,都與土壤酶有著密切的相關(guān)性。SEA是評(píng)價(jià)SF又一重要活性指標(biāo),在土壤中主要研究的酶有脲酶、磷酸酶、硝酸還原酶、轉(zhuǎn)化酶和纖維素酶等。土壤脲酶與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷等性質(zhì)均呈顯著或極顯著相關(guān)關(guān)系,可作為土壤肥力指標(biāo)之一[8],而Sakorn等認(rèn)為脲酶活性與土壤任一理化性質(zhì)均不顯著,磷酸酶與P轉(zhuǎn)化密切相關(guān),土壤磷酸酶活性是指示土壤管理系統(tǒng)集中和土壤有機(jī)質(zhì)含量的重要指標(biāo);Knowles等認(rèn)為,在嫌氣條件下硝酸還原酶是反消化過程中的一種重要的酶,它的活性比在好氣條件下強(qiáng),催化硝酸鹽還原為亞硝酸還原酶,轉(zhuǎn)化酶能催化蔗糖水解為葡萄糖,SEA是土壤生物活性的總體現(xiàn),反映了土壤的綜合肥力特征及土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化進(jìn)程,所以它可以作為衡量土壤肥力水平高低的較好指標(biāo);Lenhard發(fā)現(xiàn),脫氫酶活性與氧的消耗以及細(xì)菌群的活性密切相關(guān);但Sparling發(fā)現(xiàn)脫氫酶活性與生物量以及其他生物活性沒有相關(guān)性。研究結(jié)果表明,土壤中一些非專一性和水解性的酶活性作為反映管理措施和環(huán)境因子引起的土壤生物學(xué)和生物化學(xué)變化的指標(biāo),在自然生態(tài)系統(tǒng)或低投入的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中,土壤酶活性或其他生物指標(biāo)與植物生物產(chǎn)量密切相關(guān),而高投入的系統(tǒng)中干擾無相關(guān)性。
Frankenberger和Dick研究了10種土壤中的11種酶,發(fā)現(xiàn)堿性磷酸酶、酰胺酶和過氧化氫酶活性與土壤微生物呼吸量和總生物量顯著相關(guān),但與微生物平板計(jì)數(shù)無關(guān),其他研究[9]也證明了土壤微生物活性與脫氫酶、纖維分解酶、蛋白酶、磷酸酶和脲酶活性間的相關(guān)性。
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1 苗圃土壤供肥特性
土壤供肥特性是由土壤類型和土壤物理性質(zhì)決定的,供肥特性是通過有效養(yǎng)分釋放的強(qiáng)度和數(shù)量來影響苗木生長(zhǎng)發(fā)育的。一般苗圃土壤供肥特性分為4個(gè)類型。
第一類型:以壤質(zhì)草甸土為例,有機(jī)質(zhì)含量高,表層有機(jī)質(zhì)7%~10%,質(zhì)地均一,土壤能氣透水好,有利于微生物活動(dòng),如帶嶺中心苗圃鶴北四方山苗圃。
第二類型:以少質(zhì)草甸土為例,土壤中砂粒含量達(dá)50%以上,排水好,通氣好,增溫快,養(yǎng)分釋放快,這種類型的土壤應(yīng)該增施有機(jī)肥料,改善土壤結(jié)構(gòu)。采用多種措施提高土壤肥力,苗木生長(zhǎng)期應(yīng)追肥。
第三類型:以粘壤質(zhì)白漿土為例,質(zhì)地偏粘,排水不良,通透性差,這類土壤應(yīng)增施熱性有機(jī)肥如馬糞為主的有機(jī)肥,并適當(dāng)摻沙、增施草灰。如元寶冊(cè)林場(chǎng)苗圃,多年來增施草炭等有機(jī)肥料,改良土壤不良的性質(zhì),提高土壤肥力。
第四類型:以沼澤土為例,這類苗圃土壤有機(jī)質(zhì)均在10%以上,有的高達(dá)20%;速效性磷含量低,應(yīng)增施磷肥,如和平林場(chǎng)均屬這個(gè)類型。
2 合理耕作
耕作措施是育苗的重要環(huán)節(jié),合理耕作能改良土壤理化性質(zhì)。合理耕化可增大土壤孔隙度,增強(qiáng)土壤通氣性,有利于根系呼吸和養(yǎng)分吸收。土壤中空氣增多,還易于提高地溫,減少晝夜溫差,促進(jìn)土壤微生物活力,加快有機(jī)物質(zhì)分解。合理耕作還能改良土壤結(jié)構(gòu),加強(qiáng)土壤的透水性和蓄水保墑能力,在一定程度上還能消滅雜草和病蟲害。
耕作包括整地和中耕。整地的目的在于改良土壤結(jié)構(gòu),提高土壤肥力,保持水分,消滅雜草和病蟲害,以利于苗木生長(zhǎng)。苗圃整地最好在秋季進(jìn)行耕和耙,也可秋季起苗后隨即耕耙。如必須春季整地,宜在土壤化凍夠一定深度時(shí)方可耕地,以利保墑,整地深度在20厘米左右,如育大苗可適當(dāng)深些。為了使土壤結(jié)構(gòu)良好,整地時(shí)土壤濕度至關(guān)重要。當(dāng)土壤凝聚性、可塑性、粘著性小時(shí),整地效果好。當(dāng)土壤含水量為飽和含水量的50%~60%時(shí),耕地阻力最小、效率最高、質(zhì)量最好。如土壤堅(jiān)硬或耙后還有多數(shù)土塊且打不碎,可澆水1次,待表層土干燥而底層土潮潤(rùn)時(shí)再耕;如土壤過濕耕地后易成土坯易破壞土壤的物理性質(zhì),因此土壤過濕時(shí)不宜整地。苗圃地耕后要耙透摟細(xì),不應(yīng)有大的土塊,要消除草根、石塊。
中耕要選擇最佳耕作時(shí)間,土壤濕度過大時(shí),會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu),耕作后的土壤的空隙度、滲透度和通氣狀況都明顯惡化,對(duì)苗木生長(zhǎng)構(gòu)成不良影響。一般作為土壤含水量超過凋萎含水量,并低于田間持水量的70%時(shí),最適合耕作。重壤土不超過37%,輕壤土不超過30%,沙壤土不超過22%,土壤過濕嚴(yán)禁耕作。
3 休閑輪作
休閑是恢復(fù)苗圃地力的有效方法。苗圃地經(jīng)過一定年限培育苗木后,土壤肥力會(huì)減退。最好的解決辦法是每出圃l茬苗木,圃地休閑1年或輪作。休閑時(shí)將土地閑置,待雨季將地上雜草翻壓在水中,任其腐爛以作肥料。翻壓時(shí)間過早,翻耙后還會(huì)生長(zhǎng)雜草,時(shí)間過晚,雜草種子成熟,易造成第2年苗圃荒蕪。
輪作是在苗木出圃后,種植1年農(nóng)作物或培育與前茬苗木不同種類苗木。農(nóng)作物一般以種植黃豆、綠豆等豆科作物為好。秋季作物收獲后,結(jié)合施基肥進(jìn)行耕耙,整平耙細(xì),第2年春季進(jìn)行育苗生產(chǎn)。苗木換茬一般有針葉樹種與闊葉樹種交替、深根樹種與淺根樹種交替、培育小苗與培育大苗交替等形式。
4 覆蓋地膜
通過覆蓋地膜的辦法,可提高土壤溫度,同時(shí)又保持土壤中一定的濕度。從而有利于增強(qiáng)土壤中微生物活動(dòng)的能力,以此提高全量養(yǎng)分的釋放強(qiáng)度,提高速效養(yǎng)分含量,促進(jìn)苗木生長(zhǎng)。在育苗過程中用地、養(yǎng)地和護(hù)地的最有效手段是增加土壤有機(jī)肥料。提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量,對(duì)提高地溫,保持良好的土壤結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)土壤的供肥、供水能力均起著重要作用。土壤施入一定量有機(jī)肥后,為微生物生長(zhǎng)繁殖創(chuàng)造了有利條件,還可以通過分解和生化作用,形成腐殖質(zhì)、果膠和多糖等有機(jī)膠體結(jié)構(gòu),這些膠凝物和土壤復(fù)合形成大小不等、形狀不同的團(tuán)聚體和團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。
5 施用有機(jī)肥
施有機(jī)肥的方法主要有基肥、追肥、種植綠肥。
基肥包括草炭、廄肥、堆肥等,基肥必須腐熟,應(yīng)在整地前將肥料撒均勻,然后結(jié)合整地翻耙到土壤中。育苗前應(yīng)施足基肥,根據(jù)苗圃土壤情況和培育苗木的類別不同,確定施肥量,一般為每公頃66.6~133.3噸。
大棚蔬菜復(fù)種指數(shù)高、產(chǎn)量高、需肥量大。底肥對(duì)蔬菜的產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤性狀影響很大,是施肥中最基本的一個(gè)環(huán)節(jié),對(duì)蔬菜作物生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要。施用底肥應(yīng)注意以下問題。
1.1根據(jù)蔬菜目標(biāo)產(chǎn)量確定施肥量
確定大棚底肥施用數(shù)量,必須考慮土壤肥力高低和蔬菜需肥量大小等。一般氮肥總用量的30%、磷肥的80%、鉀肥的50%作為底肥,生物肥和微肥盡可能一次全部底施。如秋茬番茄產(chǎn)量大體在8000~9000公斤之間。在此產(chǎn)量范圍內(nèi)每生產(chǎn)1000公斤番茄需吸收氮4.4公斤、五氧化二磷1.1公斤、氧化鉀4.8公斤,氮磷鉀比例為1:0.25:1.1,還需較多的鈣、硼等。其中底肥宜選高磷型肥料,追施選用低磷型肥料。底肥用量以40~50公斤為宜,氮磷鉀大體比例為1:1:0.75;追施用量75~85公斤,氮磷鉀比例為1:0.2:0.85。
1.2確保有機(jī)肥用量足
有機(jī)肥(包括農(nóng)家肥、廄肥和餅肥)最適宜作底肥施用,對(duì)土壤肥力較高的老齡大棚更應(yīng)注意多施一些生物有機(jī)肥作底肥。要保持棚內(nèi)土壤肥力和有機(jī)質(zhì)不降低或略有升高,就必須向大棚土壤中補(bǔ)充有機(jī)肥料。根據(jù)大棚土壤有機(jī)質(zhì)的變化規(guī)律和有機(jī)氮與無機(jī)氮之比為1:0.4~1時(shí)產(chǎn)量最高的原則進(jìn)行推算,要保持大棚土壤有機(jī)質(zhì)在2.0%以上以保證較高的產(chǎn)量,每年應(yīng)施入有機(jī)質(zhì)含量為30%的有機(jī)肥料不低于2000公斤/畝才行。如要使大棚土壤有機(jī)質(zhì)含量逐年提高,每年施入的30%有機(jī)肥料總量應(yīng)多余2000公斤。
1.3依天氣及生長(zhǎng)特點(diǎn)確定底肥施用方法
施用底肥時(shí)要以腐熟土雜肥、糞肥等大體積的粗制有機(jī)肥為主,每畝用量8~12立方,以增加土壤有機(jī)質(zhì)和碳素物質(zhì),同時(shí)配合少量的優(yōu)質(zhì)生物有機(jī)肥(一般用量100~150公斤)和緩釋型硫酸鉀復(fù)合肥75~100公斤。采用控釋肥來調(diào)控底肥中氮肥的釋放速度,避免高溫發(fā)生旺長(zhǎng),防止根部病害。坐果后要分次隨水沖施含氮磷鉀的全元素肥料。
2.蔬菜葉面噴施微肥要點(diǎn)
微肥是蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育過程中不可缺少的營(yíng)養(yǎng)元素,把微肥稀釋后作葉面肥噴施,花錢少,見效快,效益高。其技術(shù)要點(diǎn)是:
2.1噴施濃度
濃度適宜才可收到良好的效果,特別是濃度不可過高,否則不但無益,反而有害。各種微肥在蔬菜上噴施的適宜濃度為:硼砂或硼酸0.05%-0.25%,鉬酸銨0.02%-0.05%,硫酸鋅0.05%-0.2%,硫酸錳0.05%-0.1%,硫酸亞鐵0.5%-1%,硝酸稀土0.03%-0.1%,稀土動(dòng)植寶0.1%-0.15%。
2.2噴施時(shí)期
要根據(jù)不同的蔬菜品種和不同的微量元素肥料用途來確定噴施時(shí)期,一般以在苗期至開花前噴施為宜。最好選擇在陰天噴施,晴天則宜選在下午陽(yáng)光不太強(qiáng)烈時(shí)噴施,以盡可能延長(zhǎng)肥料溶液在蔬菜莖葉上的滯留時(shí)間,利于葉片的吸收,提高噴施效果。
2.3噴施次數(shù)
微肥作葉面肥噴施,用肥量少,噴用1次難以滿足整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段的需要,因而效果不佳。要根據(jù)蔬菜生長(zhǎng)期的長(zhǎng)短來確定噴施次數(shù),一般2-4次。還要因地制宜,因菜而異,并注意與種子處理(浸種、拌種)或作基肥施用相結(jié)合。
2.4噴施用量
要根據(jù)蔬菜生長(zhǎng)量確定微肥溶液的噴施量,前期苗小葉少宜少噴,后期枝繁葉茂要多噴,要以植株莖葉沾濕潤(rùn)為限。要噴細(xì)噴勻,使葉片正反面都噴到。一般每畝噴肥液40-50千克。
2.5合理混噴
微肥之間合理混合噴施或與其它肥料及農(nóng)藥混噴,省工省力,還可起到“一噴多效”的作用。但混用時(shí)要注意肥料與農(nóng)藥的理化性質(zhì),與農(nóng)藥混用時(shí)要考慮肥效、藥效均不受到影響。一般各種微肥均不可與堿性肥料、堿性農(nóng)藥混合施用,鋅肥不宜與磷肥混用。
3.蔬菜綠色環(huán)保施肥法
[關(guān)鍵詞] 秸稈還田;技術(shù)應(yīng);示范推廣
近年來,秸稈是世界上數(shù)量最多的一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)副產(chǎn)品。農(nóng)作物秸稈無組織地焚燒,不僅造成資源的極大浪費(fèi),而且嚴(yán)重污染環(huán)境。據(jù)測(cè)定,秸稈中有機(jī)質(zhì)含量為150g/kg,氮、磷、鉀、鈣、硫等多種營(yíng)養(yǎng)元素含量也相當(dāng)豐富。秸稈還田可以以草養(yǎng)田、培肥地力、改善土壤理化性狀、促進(jìn)土壤養(yǎng)分的生物有效性。秸稈還田技術(shù),在現(xiàn)代可持續(xù)農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)及有機(jī)農(nóng)業(yè)的發(fā)展中,具有舉足輕重的作用。
一、秸稈還田的涵義及方式
1.秸稈還田的涵義
農(nóng)作物機(jī)械化秸稈還田技術(shù)主要是以機(jī)械粉碎、破茬、深耕和耙壓等機(jī)械化作業(yè)為主,將農(nóng)作物秸稈粉碎后直接還到土壤中,增加土壤有機(jī)質(zhì),培肥地力,提高作物產(chǎn)量,減少環(huán)境污染,爭(zhēng)搶農(nóng)時(shí)季節(jié)。秸稈中含有的氮、磷、鉀、鎂、鈣、硫等元素是農(nóng)作物生長(zhǎng)必須的主要營(yíng)養(yǎng)元素,秸稈中有機(jī)質(zhì)含量平均為15%左右。因此,秸稈也是豐富的肥料資源。據(jù)農(nóng)業(yè)部門測(cè)算,小麥單產(chǎn)6000kg/hm2、水稻單產(chǎn)8250kg/hm2,全年可產(chǎn)生15t/hm2秸稈,全量還田相當(dāng)于起到施用有機(jī)質(zhì)450kg/hm2、尿素165kg/hm2、14%的普鈣172.5kg/hm2、60%的紅色鉀肥465kg/hm2的效果,節(jié)省成本1425元/hm2。秸稈還田連續(xù)3年,土壤肥力將會(huì)提高半個(gè)等級(jí),單產(chǎn)可提高5%以上。因此,秸稈還田對(duì)于改良土壤有著積極的作用。
2.秸稈還田的方式
(1)直接還田
直接還田的方式比較方便快捷,可大大減少用工,且還田數(shù)量較多,增產(chǎn)作用明顯。因此,近幾年采用直接還田的方式比較普遍。常用的直接還田方式主要有以下幾種[1-3]。一是高茬還田。就是收割水稻、小麥等作物時(shí),有意識(shí)地提高作物的收割高度,留下較長(zhǎng)的秸稈(一般為株高的1/2左右),隨后用旋耕機(jī)翻入土中。如果是小麥、玉米兩熟制的田塊,小麥?zhǔn)崭詈罅舾卟?,其后用鐵鍬或小型旋耕機(jī)順行翻入行間。二是粉碎翻壓還田。水稻、玉米、小麥等作物收獲后,把秸稈碎成6~8cm,均勻撒在田的表面,有條件的地方還可采用秸稈還田機(jī)和旋耕機(jī)把秸稈翻入土中;還可牛耕還田,將碎斷后的秸稈撒入犁溝,進(jìn)行翻耕,效果較好。此方法用工量增加,適合農(nóng)閑季節(jié)和農(nóng)田較少的地區(qū)。割蔸適當(dāng)高,可相對(duì)減少稻草長(zhǎng)度,有利于稻草均勻還田,減少稻草成堆的現(xiàn)象。此方法優(yōu)點(diǎn)是少工省力,還草量大,分布均勻,耕作質(zhì)量好。三是覆蓋免耕還田。主要是埋間套插玉米,在小麥?zhǔn)崭詈?,將切斷的小麥秸稈不斷進(jìn)行翻耕犁田,直接點(diǎn)插玉米,麥稈覆蓋地面后,可起到抗旱保墑的作用。在夏季高溫高濕條件下,麥稈自行腐爛分解,有利于防澇,減少雜草滋生,給作物生長(zhǎng)創(chuàng)造一個(gè)良好的生態(tài)環(huán)境,有利于增產(chǎn)。這種方式具有節(jié)省耕種費(fèi)用、爭(zhēng)取季節(jié)、保肥保水的優(yōu)點(diǎn),適合于灌溉條件較差的田地。四是稻田整草還田或鍘草還田。整草還田是將稻草均勻鋪在田里,用整耕埋草機(jī)(手扶拖拉機(jī)改裝而成)翻埋入田中,再耙平插秧。鍘草還田是將稻草鍘成2段,均勻撒入田中,再利用旋耕機(jī)翻埋后插秧。五是直接掩青。趁秸稈青嫩時(shí)直接翻埋入土的一種秸稈直接還田方法。這種秸稈由于含水量較高,翻埋入土后容易被微生物腐解。如玉米收割后,割下帶青秸稈翻埋入土,可作小麥或水稻基肥。麥稈直接掩青時(shí)都要撒施一定數(shù)量的速效氮肥,以利于加速其腐解,為后茬作物提供充足的養(yǎng)分。
(2)間接還田
利用生物學(xué)技術(shù),將秸稈堆漚腐熟后還田和過腹還田,這種技術(shù)受條件限制,還田數(shù)量有限,但也是一種秸稈還田常用的方法,主要有以下3種方式。一是高溫堆漚還田。將作物秸稈利用夏季高溫漚制成肥料。比如水稻秸稈,在水稻田近處,挖1.0~1.5m的深坑,把秸稈切成長(zhǎng)10~15cm的小段,1層堆30~40cm厚,加上1層泥、草木灰、人糞尿、禽畜糞等,并用泥土封頂,離地面略高或持平即可。由自然降雨或人為放水,溫度升高即可腐解,最好翻1次,這樣效果更好。二是過腹還田。秸稈經(jīng)過青貯、氨化、微貯處理后,飼喂豬、牛、馬、羊等牲畜,可促進(jìn)畜牧增值,而畜糞尿又作為肥料施入土壤,該還田方式是一種效益很高的秸稈利用方式,在畜牧業(yè)發(fā)展中推廣更好。三是生化催腐還田。這是一種利用生物化學(xué)技術(shù),加速作物秸稈腐爛,積造優(yōu)質(zhì)活性高效生物有機(jī)肥的方法,此法質(zhì)量好、適用性強(qiáng)。比如稻草用催腐劑腐熟堆漚:將稻草浸透水,使其含水量達(dá)到50%~70%,每1000kg干稻草用催腐劑1.5kg或腐稈靈2kg,對(duì)水100kg噴施。把吸足水分的稻草分層(10cm左右)壓緊后噴施催腐劑或稻稈靈,堆成長(zhǎng)2.0~2.5m、高1.5m左右的梯形肥堆,用鍬輕輕拍實(shí),表面用泥封嚴(yán)(加蓋薄膜)發(fā)酵,夏天8~15d,冬天15~25d即可完全腐熟。
二、秸稈還田的技術(shù)運(yùn)用及應(yīng)注意的問題
1.秸稈還田的技術(shù)運(yùn)用
(1)細(xì)粉碎,深耕翻
秸稈粉碎還田作業(yè)時(shí)要注意留茬高度,粉碎長(zhǎng)度不宜超過10cm。均勻撒于地表,然后深翻入土,翻耕深度以20~25cm為宜,以利播種。秸稈粉碎還田增施化肥后,要立即旋耕或耙地滅茬而后翻耕,翻壓后如土壤墑情不足,應(yīng)結(jié)合灌水。在臨近播種時(shí)要結(jié)合鎮(zhèn)壓,促其腐爛分解。
(2)翻埋及用量
作物收割后趁秸稈青綠,糖分、水分大,含水率30%以上時(shí),立即粉碎、翻埋。此時(shí)的秸稈易粉碎、腐爛分解,對(duì)增加土壤養(yǎng)分極為有利。在翻埋時(shí)土壤的水分含量以田間持水量的60%為宜,如水分含量過大,秸稈氮礦化后易引起反硝化作用而損失氮素,過小則不利于秸稈分解。
而秸稈還田量應(yīng)遵循薄地、化肥不足,秸稈的用量不宜過多;肥地、化肥較多,可適當(dāng)加大用量或全田翻壓的原則。
(3)補(bǔ)施肥料
秸稈直接還田時(shí),作物與微生物爭(zhēng)奪速效養(yǎng)分,特別是爭(zhēng)氮現(xiàn)象突出,可通過補(bǔ)施化肥來解決。通常秸稈的碳氮比約為80~100∶1,為此,應(yīng)適當(dāng)增施氮素化肥,對(duì)缺磷土壤則應(yīng)補(bǔ)充磷肥。據(jù)試驗(yàn),玉米秸稈腐解過程需要的碳、氮、磷比例為100∶4∶1,一般還田秸稈7500kg/hm2,需施純N67.5kg/hm2+P2O522.5kg/hm2(或施速效氮300~750kg/hm2或尿素150~225kg/hm2)。
秸稈還田后,增施速效氮肥,可降低土壤中的碳氮比,從而利于微生物的活動(dòng),滿足幼苗生長(zhǎng)對(duì)氮素的需要,使秸稈分解加快,同時(shí),又能為小麥、玉米中后期生產(chǎn)提供各種養(yǎng)分。按比例補(bǔ)施氮、磷、鉀肥料,可滿足小麥、玉米生長(zhǎng)的需要,提高作物產(chǎn)量。一般補(bǔ)氮肥為75.0~112.5kg/hm2。
2.秸稈還田應(yīng)注意的問題
若秸稈還田操作不當(dāng),就會(huì)出現(xiàn)出苗率低、苗黃、苗弱,甚至出現(xiàn)死苗現(xiàn)象造成減產(chǎn),因此需要從以下幾個(gè)方面來提高秸稈還田技術(shù)。
(1)注意提高粉碎質(zhì)量
秸稈粉碎的長(zhǎng)度應(yīng)小于6cm,并且要均勻撒施。對(duì)還田地塊一定要用旋耕機(jī)作業(yè)一遍,使秸稈和土壤充分混合拌勻。此外,還要用鏵式犁將秸稈連同化肥、農(nóng)家肥翻入10cm以下的土壤內(nèi)以利播種。
(2)注意配合補(bǔ)施氮、磷、鉀肥料
小麥秸稈還田后,秸稈腐爛過程會(huì)出現(xiàn)反硝化作用,微生物吸收土壤中的速效氮素,阻礙農(nóng)作物對(duì)速效氮素的吸收,使幼苗發(fā)黃,生長(zhǎng)緩慢,不利于培育壯苗。因此,在秸稈還田的同時(shí),要配合施入氮肥,保持秸稈合理的碳氮比。研究表明,每100kg秸稈應(yīng)配施碳氨4.0~5.0kg,過磷酸鈣7.0~8.0kg,硫酸鉀2.0~3.5kg。同時(shí)結(jié)合澆水,有利于秸稈吸水腐解。
(3)注意連年秸稈還田的影響
有大量秸稈殘株連年進(jìn)入土壤時(shí),為加速秸稈有機(jī)物腐解與土壤肥水相融,以及防止秸稈殘株在土壤中出現(xiàn)隔墑等不利影響,要求秸稈粉碎程度高,一般切割長(zhǎng)度在10cm以下。在秸稈還田土壤中,使用化學(xué)除草劑。特別是播前進(jìn)行土壤處理的化學(xué)除草劑,其有效使用劑量應(yīng)適當(dāng)提高。
(4)消滅病原體
帶病的秸稈不能直接還田,否則易發(fā)生病害,對(duì)帶有水稻葉枯病、油菜菌核病、小麥、玉米黑粉病等的秸稈最好經(jīng)高溫發(fā)酵腐熟后還田,以防止病害的蔓延。
三、秸稈還田的意義
1.對(duì)土壤物理性狀的意義
施用作物殘?bào)w能夠提高水田耕層土壤孔隙度和非毛管孔隙度,降低土壤容重,提高土壤團(tuán)聚體和微團(tuán)聚體的含量,起到疏松土壤、增強(qiáng)黏質(zhì)土的通透性等作用,并能增強(qiáng)土壤蓄水保水性能。同時(shí),施用作物殘?bào)w可使土粒的破裂系數(shù)降低,土壤微結(jié)構(gòu)系數(shù)增加,特征微團(tuán)聚體組成比例明顯下降,具有明顯的改土作用。古伯賢等就有機(jī)物對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)結(jié)合形態(tài)的影響進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,連續(xù)向土壤施入有機(jī)物料后,土壤總碳量和重組有機(jī)碳量分別較對(duì)照增加34.88%~37.21%和30%,有機(jī)無機(jī)增值復(fù)合度增加73.57%~75.66%,有機(jī)無機(jī)復(fù)合量較對(duì)照增加27.5%。增施有機(jī)肥料使土壤含碳量增加,對(duì)保蓄土壤有機(jī)質(zhì)具有重要作用,這也說明,土壤肥力不僅取決于土壤有機(jī)質(zhì)含量,更重要的是取決于土壤有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量。
2.對(duì)土壤養(yǎng)分狀況的意義
秸稈還田可以直接補(bǔ)償土壤潛在肥力的消耗,加速土壤物質(zhì)的生物循環(huán),促使土壤有益微生物的生長(zhǎng),改善養(yǎng)分供應(yīng)狀況,培肥地力,使土壤中的全磷、無機(jī)磷含量也明顯提高,并促進(jìn)有機(jī)磷的礦化,使氮、磷、鉀肥肥效得以提高,有利于增強(qiáng)作物抗性。秸稈本身含有一定的氮、磷、鉀及各種微量元素,秸稈在分解過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸等中間產(chǎn)物可使土壤中一些養(yǎng)分的有效性增加。另外,秸稈在水田土壤中施用還會(huì)引起土壤的一系列變化。這些變化包括:土壤的氧化還原狀況、pH值、比電導(dǎo)和養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化等。產(chǎn)生這些變化的直接原因是有機(jī)物的分解及其中間產(chǎn)物的生成,有機(jī)物施于水稻田后,在漬水條件下分解產(chǎn)生許多有機(jī)還原物質(zhì)。一般認(rèn)為:有機(jī)酸是水稻田中主要的有機(jī)還原體系。有報(bào)道表明,各種有機(jī)酸隨稻草加入量的增加而提高。有關(guān)水稻漬水后的還原物質(zhì)總量與有機(jī)質(zhì)含量關(guān)系的資料也說明,高肥水稻田的還原性物質(zhì)的總量較低肥者高。另外,有機(jī)質(zhì)種類對(duì)土壤還原性物質(zhì)的數(shù)量也有影響。這些變化因土壤及所施作物殘?bào)w的不同而各異,但都將直接或間接地影響土壤的肥力性質(zhì)。
3.對(duì)土壤微生物的意義
研究表明,秸稈還田能促進(jìn)土壤中真菌和細(xì)菌的大量繁殖,提高土壤中微生物的數(shù)量。土壤微生物能分解土壤有機(jī)質(zhì),使其成為植物可吸收利用的無機(jī)鹽;分解植物不能吸收的礦物質(zhì),使其轉(zhuǎn)化成植物可以吸收的狀態(tài);同化大氣中游離的氮素,供給植物氮素營(yíng)養(yǎng);合成腐殖質(zhì),增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。同時(shí)微生物可吸收養(yǎng)分,使土壤中養(yǎng)分免于流失,死亡后分解被植被利用。因此,土壤微生物在有機(jī)質(zhì)的礦化、腐殖質(zhì)的形成和分解、植物營(yíng)養(yǎng)的轉(zhuǎn)化、土壤污染的修復(fù)等過程中起著不可替代的作用。
4.對(duì)土壤酶的意義
研究表明,秸稈還田可以增加土壤中各種酶的數(shù)量,而且給土壤酶提供了大量作用底物,提高了土壤酶的活性。有研究顯示,秸稈還田使土壤中的轉(zhuǎn)化酶、蛋白酶、淀粉酶、蔗糖酶、磷酸酶、脫氫酶和ATP酶等的活性得到了不同程度地提高,而土壤酶活性的提高,必然促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化和養(yǎng)分的有效化。許多土壤酶的活性與有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效磷含量呈正相關(guān),而且多已達(dá)到顯著或極顯著水平,這表明可用土壤酶活性來表征土壤肥力。
5.對(duì)農(nóng)作物的意義
一是對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育影響。大量試驗(yàn)顯示,秸稈覆蓋能影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育,而這種影響主要表現(xiàn)在生育前期。不同覆蓋處理試驗(yàn)中的結(jié)果顯示,覆蓋能使作物整個(gè)生育期縮短3~16d。由于覆蓋處理的土壤環(huán)境明顯改善,可促進(jìn)玉米根系的生長(zhǎng)發(fā)育,表現(xiàn)為根系發(fā)達(dá)、根條數(shù)多、吸收面積大;還能促進(jìn)地上部生長(zhǎng),增加單株葉面積和干物質(zhì),玉米植株的葉齡、株高、莖粗及地上部干物質(zhì)均比對(duì)照不同程度地增產(chǎn)。二是對(duì)作物產(chǎn)量的影響。秸稈還田因具有良好的土壤效應(yīng)、生物效應(yīng)和農(nóng)田效應(yīng),故能提高作物產(chǎn)量。近年來,經(jīng)過多次試驗(yàn)表明,秸稈還田與不還田比較,平均增產(chǎn)率為10.8%。秸稈還田雖然降低了播種質(zhì)量,但由于提高了旱農(nóng)區(qū)水分利用效率,產(chǎn)量仍比傳統(tǒng)耕作高,達(dá)到了增產(chǎn)增收的效果,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。試驗(yàn)表明,對(duì)水田土壤進(jìn)行有機(jī)物料還田也能顯著增加作物產(chǎn)量。
6.對(duì)社會(huì)的意義
以農(nóng)村秸稈堆腐為切入點(diǎn),向農(nóng)村傳播一種綜合高效的生活、生產(chǎn)方式,傳播一種清潔、文明現(xiàn)代的生活方式,引領(lǐng)農(nóng)民實(shí)現(xiàn)富裕、親近文明、建設(shè)生態(tài)家園。一是清潔家園,美化環(huán)境。將收割的秸稈直接還田,能夠凈化農(nóng)村家居庭院,改善農(nóng)村的生活環(huán)境,使農(nóng)村庭院結(jié)構(gòu)從雜亂無序到整齊有序,從臟亂到潔凈,消滅污染源和傳染源,減少蚊蠅滋生,切斷疫病傳染渠道。二是清潔水源。從源頭上清潔水源,避免農(nóng)民將秸稈亂堆亂放,有的甚至堆入溝渠,污染水源,堵塞河流,毒殺魚蝦,使農(nóng)用水體污染現(xiàn)象得到有效控制。三是清潔田園。避免農(nóng)戶將秸稈堆放田頭溝邊,可以美化田園環(huán)境,亮化、綠化、凈化農(nóng)村田園經(jīng)濟(jì),形成一個(gè)綠色、高效、綜合性的生態(tài)農(nóng)業(yè)鏈。四是減少秸稈燃燒,降低溫室效應(yīng)。秸稈直接堆腐還田,不再作為燃料燃燒,有的農(nóng)戶也不必在露天焚燒秸稈,可大大減少大氣污染,降低因燃燒而引發(fā)的溫室效應(yīng),適應(yīng)當(dāng)今節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。
四、結(jié)論