關于提升土壤地力效果持續性的分析

馮 剛 ，曹映寶 ，滕 灝 ，馮 黎

（1.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 310000；2.江蘇恒科農業科技發展有限公司，江蘇 南京 210000）

紅壤和黃壤多分布在丘陵山地未被開發利用，而且面積占比很大。所以對這部分地區進行耕地墾造、提升土壤有機質、進行地力提升，可以提升土地應用發展的空間，保護性開發利用山河丘陵未利用地進行耕地墾造是保障糧食安全的重要途徑之一。

1 耕地土壤質量

一般提及的土壤質量也就是土壤肥力，主要是指土壤提供的養分和生產生物物質的能力。土壤質量是受土壤的環境、土壤的肥力和土壤的健康情況所影響，三者有相輔相成的作用。農用地土壤質量的重要影響因素和基礎是土壤肥力，而其核心部分是土壤的生產力。土壤質量的形成最終都是人類的生產活動和自然環境共同作用的結果，植被破壞、氣溫變化等都對土壤的質量造成很大影響。

2 土壤培肥的作用與耕地土壤質量提升標準

2.1 土壤培肥的作用

土壤培肥主要作用是改善土壤環境、提升土壤中有機質含量、提高農作物的產量。加強腐殖酸、有機肥或生物炭等高碳基肥料的使用，給肥沃、安全的土壤環境創造條件，從而提高農作物的產量。

2.2 耕地土壤質量提升標準

2.2.1 土壤質量指標

（1）耕地質量需達到8等。

（2）有機質含量需提升至 25 g/kg（2.5%）～30 g/kg（3.0%）。

（3）地力提升后，要求土壤檢測指標2 a后耕地質量還需保持8等要求。

（4）土壤pH值要求在5.0～8.0范圍內。

（5）種植土的重金屬含量和農藥殘留量等數據需要符合GB 15618—2018《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》的要求。

2.2.2 土壤環境指標

耕地質量環境指標需要符合GB 15618—2018《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》的要求，具體要求見表1。

表1 農用地土壤污染風險篩選值

3 土壤培肥途徑

3.1 施用有機肥

有機肥是一種以養殖場的雞、豬、牛等畜禽的糞便為主要原料，添加微生物發酵菌再經過堆漚、發酵、粉碎之后達到國家相應產品質量標準的有機肥料。目前常用的有機物料除了畜禽糞便外，還有生物炭、腐殖酸、食用菌渣、餅肥等。

研究表明，科學合理地對土壤進行培肥不僅可以保證土地資源的可持續使用，也能提高土壤的綜合質量，從而提高農作物的生產能力。目前國家正提倡節能環保并鼓勵使用有機肥，這對改善生態農業環境有著關鍵作用。通過對土壤的有機培肥可以提高農產品的品質，循環利用有機廢料，綠色環保減少化肥的使用和對環境的污染。有機肥料的使用可以給微生物的繁殖提供良好的環境，通過腐殖化過程可以有效增加土壤養分的含量，從而提高土壤肥力。

3.2 施用腐殖酸

腐殖酸主要由動、植物經過微生物的分解和轉化形成的有機物質。在土壤腐殖的過程中，土壤腐殖化即產生了腐殖酸，施入土壤中可直接提升為土壤有機質，且腐殖酸粒度較細，施入土壤中可直接與土壤原有有機質發生反應。土壤結構在腐殖酸的作用下快速形成，增大了土壤孔隙、促進了微生物的繁殖、保證了土壤提供肥力的能力。

4 地力提升持續性方案

4.1 增施有機肥

建議施用的有機物料包括商品有機肥、腐殖酸等土壤改良劑（根據土壤性狀確定腐殖酸、有機肥等的合適比例）。有機肥料富含有機物質和作物生長所需的各種養分，不僅能促進作物生長、提高產量、改善品質，而且能活化土壤養分、快速改造土壤結構、平衡鹽與水分、增強微生物活性、改善和提高土壤肥力，具有化肥不可替代的作用。通過快速熟化創造有利于植物健康生長的土壤環境，從而增加土壤肥力，促進作物生長。同時有機物料具有鈍化土壤重金屬的作用，從而減少生物活性重金屬含量，提升農產品品質。

4.1.1 添加物料的技術參數

（1）商品有機肥

技術指標：總養分（氮+五氧化二磷+氧化鉀）的質量分數≥5.0%；有機質的質量分數≥45%；水分的質量分數≤30%；酸堿度（pH）5.5～8.5。

重金屬限量指標：總砷（As）（以烘干基計）≤15 mg/kg；總汞（Hg）（以烘干基計）≤2 mg/kg；總鉛（Pb）（以烘干基計）≤50 mg/kg；總鉻（Cr）（以烘干基計）≤150 mg/kg；總鎘（Cd）（以烘干基計）≤3 mg/kg。

蛔蟲卵死亡率和糞大腸菌群數指標：應符合NY 884—2012《生物有機肥》的要求。

（2）腐殖酸

有機質含量≥85%（干基）；水分含量的質量分數≤30%；高品質腐殖酸重金屬含量滿足NY 525—2012《有機肥料》的規定限制。

4.1.2 主要物料用量

（1）計算公式

以腐殖酸肥料的添加量計算為例，根據浙江省地方標準DB33/T 942—2014《耕地土壤綜合培肥技術規范》，腐殖酸投入對土壤有機質的提升值的計算公式為：

M1=（[Ct-Ct-1）×（1-k）]×150000）/（f×R），

式中：M1為有機肥年度適宜投入量（kg/畝）；Ct為年度土壤有機質提升目標值（g/kg）；Ct-1為上一年度土壤有機質測定值（g/kg）；k為土壤有機質的礦化率（%）；f為有機肥的年腐殖化系數（%）；R為有機肥的有機質含量（g/kg）。k和f的值具體見表2。

表2 水田中不同質地土壤中k和f的取值

根據上述公式，可以計算不同初始有機質含量提升到目標值的投料量。

（2）土壤初始參數測定值

為了確定田塊的物料用量，土壤培肥前需要對各標段田塊的初始有機質、pH值、土壤質地進行抽測（抽測比例30%為佳）。

設計過程中土壤有機質含量按8 g/kg考慮（考慮施工翻土和降解流失等因素）。丘陵山地的土壤質地多為砂壤土或者粘壤土，根據質量指標要求，土壤培肥后土壤有機質含量達到30 g/kg和25 g/kg 2種，每畝需要投入的純有機物為3.66 t和2.83 t。

4.2 配方施肥

根據土壤養分含量和作物的需肥規律，確定肥料配方，推廣施用專用配方肥，同時注重中微量元素的施用，以提高作物產量和肥料利用率，減少過量施用單質肥料引起的環境污染和養分流失，不斷提高農田質量，增加糧食產量。

在酸性土壤中，適當控制氮肥施用量，可以在高產條件下，將氮肥施用量再降低30%～60%，從而實現作物高產和環境保護“雙贏”；酸性土壤鉀、鈣、鎂等鹽基養分缺乏，而且土壤物理性狀惡劣、質地粘重，成為作物產量和品質的限制因子。所以在培肥過程中應該適當控制鉀肥的使用量，以便滿足農作物生長的需要

4.3 施用石灰

在培肥過程中使用石灰石除了能中和土壤酸性改善pH值，還能為土壤補充鈣元素。一般情況下土壤初始pH值平均值為6.22，標準設計土壤的pH值按6.0考慮，生石灰的量按將土壤酸堿度調節到中性考慮，即將土壤pH值調節到7.0～7.5。計算的結果為添加生石灰0.4 t/畝。

施用方法：生石灰施用量結合各地塊土壤酸堿度情況適當調整，用法與商品有機肥一致，作為基肥一致性施入，并進行翻耕。

4.4 綜合技術方案

山河丘陵地區的土壤基礎有機質含量低，按照規范標準需要實現紅壤土或黃壤土的有機質提升至2.6%的水平，因此需要集中投入大量的有機物料，達到快速提升的目標。綜合考慮不同有機物料的性質、資金成本等因素，設定的綜合方案為施用有機物料與石灰相配合，有機物料總施用量為7.4 t/畝和5.8 t/畝，具體見表3，石灰施用量為0.4 t/畝和0.3 t/畝。腐殖酸等含碳較高的有機物的大量施用，其氮素含量少，易引起農作物前期缺氮和僵苗不發，所以在將秸稈作為肥料投入到農田中時需要合理控制。因此，在實際施肥中需要加入一定量的含氮有機肥，由于有機肥中含氮量較高，需要調節氮碳比到合理范圍，以用來滿足微生物生長繁殖的需要，同時也防止出現氮在農作物與微生物之間分配不均的現象。

表3 不同有機物用量明細

施用方法：不同有機物料和石灰一次性施入，采用現場堆積監理驗收后機械加人工進行施肥，挖機將肥料均勻散布田塊中，再用人工調整，旋耕機機械混勻5次。在集中大量施用有機物料時，一定要注意有機物料與土壤的充分混合。

5 結束語

綜上所述，土壤質量的影響因素眾多，需要合理制定培肥方案才能發揮關鍵作用。從上述方案對地力提升持續性的分析中可以看出，按照國家的相關標準要控制有機肥、腐殖酸、石灰用量，但前提是需要對土壤質量的充分取樣并分析后才能制定對應的地力提升持續性的方案。合理控制有機肥的用量除了能降低培肥成本增加效益，還能科學培肥使土壤具有更好、更持久的肥力，從而增加農作物的品質和產量。