?綠色生產健康農田土壤培育措施若干思考?

?石麗紅 唐海明 程凱凱 肖小平 李超 董春華 李萬明 羅尊長?

摘 要：近年來，農業生產過程中農田耕層土壤變淺、庫容量變小，土壤酸化和潛育化加強，耕地質量下降、土壤養分利用率低等問題較為突出。針對上述問題，從土壤障礙因子消減、土壤耕作、現代農作制度構建以及秸稈等農業資源利用等方面綜述了農田土壤培育的研究進展，并提出了綠色生產健康農田土壤培育的研究方向，如土壤輪耕模式、土壤主要障礙因子綜合調理、有機無機肥高效配施技術、水肥協同綜合利用技術等，為農田健康土壤培育和農作物綠色生產提供理論依據。

關鍵詞：綠色生產;健康農田;土壤培育;研究現狀;展望

中圖分類號：S158.5文獻標識碼：A文章編號：1006-060X（2020）05-0048-03

Some Thoughts on Soil Cultivation Measures for Green Production and Healthy Farmland

SHI Li-hong，TANG Hai-ming，CHENG Kai-kai，XIAO Xiao-ping，LI Chao，DONG Chun-hua，

LI Wan-ming，LUO Zun-chang

（Hunan Soil and Fertilizer Institute， Changsha 410125， PRC）

Abstract： Soil is the foundation of crop production， and soil quality and health are the important guarantee for agricultural sustainable development. In recent years， some problems were obvious in the process of agricultural production， for example， arable soil layer becomes shallower， soil bank capacity decreased， soil acidification and gleization increased， soil quality decreased， and utilization of soil nutrients decreased. In view of the above problems， combined with the peoples increasing requirements for the quality of agricultural products， this paper discusses the research progress of farmland soil cultivation from the aspects of the reduction of soil obstacle factors， soil cultivation， the construction of modern farming system and the utilization of agricultural resources such as straw， and puts forward the research direction of green production and healthy farmland soil cultivation， such as soil rotation mode， comprehensive control of main soil obstacle factors， high-efficiency application of organic and inorganic fertilizers， and coordinated comprehensive utilization of water and fertilizer to? provide theoretical basis for healthy soil cultivation and green production of crops.

Key words： green production; healthy farmland; soil cultivation; research status; expectation

土壤是農作物生產的基礎，土壤質量健康是農業可持續發展、農業綜合生產力提高的重要保障，相關研究也是農業領域的基礎性工作。如何保育和提升農田耕地質量、保障國家糧食安全和農產品有效供給一直是國家“三農”工作的重中之重。特別是近年來，國家越發重視糧食安全和食品安全，加上人民生活質量的提高等對農田土壤質量和農產品質量均提出了更高的要求[1]。因此，加強農田土壤質量健康與調控研究，有利于健康土壤培育和水稻等農作物綠色生產，不僅對保障國家糧食安全具有十分重要的意義，而且也是當前我國農業發展新階段提高農產品市場競爭力、提升農業生產效益的迫切需要。

1 我國農田土壤存在的主要問題及原因

當前，在農作物綠色生產和健康土壤培育等方面存在的問題主要為：耕層土壤變淺、庫容量變小，土壤養分不均衡、肥力下降，土壤酸化與板結、耕地質量下降，農田潛育化加強、耕性變差，農田面源污染加劇等，嚴重制約了農作物的健康發展[2]，極大影響了農業產業結構轉型升級、區域農業的可持續發展與生態環境保護。然而導致這些問題的原因主要是：（1）農業生產過程中采取不合理的土壤耕作措施，如：僅在農作物移栽前進行簡單的機械耕作，使得農田的“犁底層”位置上移，耕作層變淺;（2）在農事操作過程中重化肥輕有機肥、重大量元素輕微量元素，肥料施用結構不合理;（3）種植制度、水分管理措施與排灌設備不配套;（4）長期過量施用化肥、農藥、農膜和未處理的有機肥，導致農田土壤遭遇重金屬、有機化合物和致病生物的污染;（5）還有一些其他不合理的操作，如重用地輕養地、農田冬泡等。

2 綠色生產健康農田土壤培育研究的緊迫性

我國人地矛盾尖銳，人口與經濟發展區域高度集中。為了追求更高的生產數量和效益，農戶通過不斷增加復種指數和施肥量等措施來提高作物產量，嚴重消耗土壤地力。因此，農田土壤質量健康是降低農業生產成本、提高農業資源利用率的最迫切需求。近年來，隨著農用化學品使用量和成本的不斷增加、農產品價格的降低、農村勞動力輸出等，農村有機肥的積制量和施用量逐年減少，導致農業生產成本提高，單位面積生產效益不斷下降。同時，化肥的大量、不合理施用也導致農產品質量降低，目前我國農產品價格較國際市場高10%～20%，加上品質較差，市場競爭力總體較弱。另一方面，耕地質量不高導致農田土壤的保肥、供肥性能不強，肥料的利用效率不高，嚴重影響農業的可持續發展[3]。綜上所述，必須盡快加強綠色生產健康農田土壤培育技術的相關研究，進一步改善和提高耕地質量，降低農業生產成本，提高農業資源的利用效率，從根本上解決或減緩農業生產過程存在的突出問題。這對推動產業轉型升級，推進農業供給側結構性改革和促進農業可持續發展等均具有重要現實意義。

3 綠色生產健康農田土壤培育研究現狀

3.1 土壤障礙因子消減技術

土壤障礙因子是指土體中妨礙植物正常生長發育的性質或形態特征。例如土壤的酸化、鹽漬化、貧瘠化、潛育化和連作障礙等。易瓊等[4]研究認為，自研改良劑+氮磷鉀肥和鈣鎂磷肥處理，均能明顯提高土壤pH值，降低土壤的金屬毒害，對改良酸性硫酸鹽土壤障礙因子具有明顯的效果。采取平衡施肥、有機肥還田、土壤合理耕作、作物輪作和間套作、施用土壤調理劑及生物防治等土壤障礙因子消減技術，可改善土壤結構，提高土壤質量。這是減緩或解決土壤障礙因子的有效防治措施[5]。

3.2 土壤培肥與質量提升

施肥是影響農田土壤有機碳轉化和累積的主要農業措施，其中有機肥、無機肥合理配施是提高土壤肥力與質量效果的有效農業措施。周艷等[6]認為，化肥配施生物有機肥、黃腐酸鉀等外源有機碳均有利于土壤有機碳的累積及土壤質量的提高。張慶等[7]的研究表明，免耕+有機肥措施有利于構建紅壤坡耕地耕作層，培肥土壤、提高土壤質量。付威等[8]認為，木本泥炭+生物激發調節劑+腐熟秸稈+化肥綜合措施可快速提高土壤養分含量，改善土壤結構，有利于優質耕作層的快速構建。張志毅等[9]研究表明，秸稈還田+土壤旋耕綜合措施有利于提高土壤水穩性團聚體和活性有機碳的含量。同時，有機肥與無機肥配施還可改變土壤微生物群落結構組成，有利于增加土壤微生物多樣性[10]，提高土壤有機質含量和土壤養分有效性，對于維持良好的土壤微生態和土壤肥力等具有重要作用。

3.3 土壤耕作與生物肥力提升

土壤耕作措施（翻耕、旋耕、免耕、少免耕）是影響農田土壤理化特性和土壤肥力的關鍵因素之一。Fuentes等[11]研究表明，免耕+秸稈覆蓋措施有利于提高土壤水穩性團聚體含量，降低土壤容重，增加總孔隙度，改善土壤結構。Tang等[12]認為，翻耕、旋耕+秸稈還田措施均有利于增加農田下層土壤碳庫和碳庫管理指數。曾可等[13]認為，常耕處理有利于增加農田土壤的堿解氮、有效磷和有機質含量，免耕處理則有利于提升土壤pH值和增加速效鉀含量。也有研究表明，與傳統耕作（翻耕）相比，農田在長期連續免耕的條件下會出現養分含量表層富集的現象[11]。因此，采取合理的土壤輪耕技術體系和多元化覆蓋技術體系，以增加土壤微生物多樣性、改善土壤理化特性，培肥地力，對維持農田可持續發展具有十分重要的現實意義。

3.4 土壤培肥現代農作制度構建

農作制度是指一個地區或生產單位的作物種植制度以及與此相適應的農田土壤培肥與可持續利用、土壤耕作等用地和養地相結合的綜合技術體系。目前，農田的用養結合型多熟種植模式主要有馬鈴薯—雙季稻、黑麥草—雙季稻和紫云英—雙季稻，兩熟制種植模式主要綠肥—一季晚稻和馬鈴薯—一季晚稻等[14]。楊皓宇等[15]研究表明，在優化施肥+橫坡種植+秸稈覆蓋+植物籬的農作制條件下能有效減少農田的水土流失和氮、磷養分損失。肖小平等[16]研究表明，需根據自身的區域優勢，科學規劃，發展糧、肥間套復種高效農作種植模式，做到用地與養地相結合，從而提高耕地質量、土地利用率和資源產出率。因此，在農業生產中需加強農田的用、養有機結合，建立可持續發展的現代農作制，培肥土壤，從而有利于農業的健康可持續發展。

3.5 秸稈等農業資源綜合利用

農作物秸稈綜合利用是培肥農田土壤的重要措施之一，主要包括秸稈直接還田、秸稈肥料化、秸稈飼料化、秸稈發酵及沼肥利用等技術。何勛等[17]研究認為，以秸稈為原料完善其利用產業鏈條，通過食用菌技術和飼料技術發展養殖業，利用養殖業進行秸稈過腹還田，或生產沼氣產生的沼液沼渣通過工藝處理形成肥料還田，可獲得較好的經濟、環境和社會效益。李玉娥等[18]的研究表明，秸稈經粉碎、酶化、配料、混料和造粒等特殊處理后可制成復合肥，施用后有利于改善土壤的物理性狀和農田生態環境。也有研究認為，將作物秸稈制成生物質炭，施用于農田中不僅可以改善土壤理化性狀、培肥土壤，而且可以減少水體養分流失，改善土壤生態環境[19]。還有研究表明，秸稈中含有豐富的有機質、大量元素和微量元素，將秸稈經粉碎、翻壓、微生物菌劑快速腐熟、堆漚處理后還田，能增加土壤水穩性團聚體含量，改善土壤的理化特性和土壤結構，增強土壤微生物活性，提高土壤有機質和養分含量，培肥地力，從而改善土壤環境中水、肥、氣、熱等條件[20-21]。

雖然，我國學者在農田土壤培育領域取得了豐碩的成果。但是，與國際先進水平尚有一定的差距，特別是我國農田耕地類型復雜，耕作制度多樣，復種指數高，需根據各個區域的農業特色，加強土壤培育各個關鍵技術的基礎研究，提出與之相適應的綠色生產健康農田土壤培育模式。

4 綠色生產健康農田土壤培育措施研究展望

4.1 健康土壤培育土壤輪耕模式

主要是加強開展土壤少（免）耕保護性耕作、土壤深耕與秸稈還田擴庫增容綠色豐產、土壤合理耕作與輪耕、土壤培肥與持續豐產增效栽培等技術的研

究[1]，解決土壤耕層淺和土壤保水保肥性能差等問題，構建適宜各區域農田的合理耕作層，以利于土壤的擴庫增容和培肥地力，進而培育健康土壤，達到提升農產品品質、促進農業持續豐產增效的目的。

4.2 土壤主要障礙因子綜合調理技術

主要開展土壤調理劑研發和施用、水氣熱環境綜合調控、連作障礙防控與治理、化學-生物-農藝綜合調控、潛育化稻田還原性物質快速消減與增量增效、緩釋氧化劑與降漬增氧施用等土壤主要障礙因子綜合調理技術研究[4]，減緩或解決土壤酸化、潛育化、連作障礙和污染等土壤障礙因素，以達到改善農田耕層土壤結構和生態環境的目的。

4.3 農田綠肥高效利用技術

主要是開展農田綠肥輕簡化利用、綠肥替代化肥、綠肥+稻草協同培肥等技術研究[22]，解決有機肥源緊缺、肥料施用結構不合理、土壤養分不均衡的問題，以改善農田土壤的理化性狀和土壤的生態環境，培肥土壤，提高水稻等農作物產品質量。

4.4 有機無機肥高效施用技術

主要開展養分調控與培肥地力、有機肥替代施用、有機肥和化肥及生物質炭配合施用等技術研究[7]，解決農田耕地質量下降和養分資源利用率低的問題，提升地力，以達到養分高效利用和作物綠色生產等目的，為農業生產提質增效和農業產業轉型提供科技支撐。

4.5 農作物秸稈高效綜合利用技術

在農作物秸稈還田措施下，主要開展區域內秸稈循環利用、秸稈異地還田、秸稈資源化和肥料化利用等高效綜合利用技術研究[17，20]，解決農業產業鏈中秸稈廢棄物利用低和土地用養不平衡等問題，達到農作物秸稈廢棄物資源高效再利用以及改良土壤結構和培肥土壤的目的。

4.6 水肥協同綜合利用技術

主要開展農田資源節約型農作種植、耕地培肥與合理農作制綜合豐產、水稻精準施肥、增苗節氮、生物培肥等技術研究[14，23]，解決農田大水大肥、肥料施用結構不合理、水肥利用率低等問題，從而提高農田的肥水利用率、減少農田面源污染，為水稻等農作物綠色生產和土壤生態環境保護提供科技支撐。

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（責任編輯：成 平）

收稿日期：2020-03-04

基金項目：湖南省自然科學基金創新研究群體項目（2019JJ10003）;湖南省農業科技創新資金項目（2019LS03-01）

作者簡介：石麗紅（1981—），女，湖南湘陰縣人，副研究員，主要從事農田生態環境研究。

通信作者：唐海明