水田種植草皮產生的耕作障礙與改良對策

中圖分類號：S156.99 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2025）09-0034-04

Cultivation Obstacles and Countermeasures for Paddy Fields Planted with Turf

SU Guo-hui1，XIAO Hua-cui'， ZHANG Liang'，ZHOU Ping2，XUE Yi3，SHENG Hao1 （1.ColegeflUit;eclue ofSciences，Kebotorrocooicalresirocalgiog;3.gnl TechnologyServiceCenter，Hengyang421oo1，C）

Abstract：Turf productioninpaddfeldshasbecomeanincreasinglyprevalentnon-grainlandusepaterinsuburbanareasdue to itshigheconomicreturs.However，theinducedcultivationobstaclesseriouslyafect thearablelandqualtyandgainsecurityTo systematicallyexplorethechangesinsoil propertiesafterturfproductioninpaddyfelds，thisstudyconductedathoroughreviewof theglobaliterature.Ouranalysiscategorzes theprimarycultivationobstaclefactors intophysicalfactors（plowlayerthining，oil compaction，lrgtatiodtegi）catoslicaladt retentionandsuplyweakening），andbiologicalfactors （lowmicrobialbomassandezymeactiity）.Iviewofthseobstacleactors， thispaperpropoes thorspondngsicalmeasres（deptilgeandotaryillageforcayfoodngcombiedwithsl forsandysoil），chemical measures （applyingbiocharand greenmanure），andbiological measures （inoculationof microbialagents andturf-croprotation）.Inthefuture，atentionshouldbepaidtotheresearchanddevelopmentoflow-cost ploughlayerconstruction materials，establshmentofasoilqualityevaluationsstemiudingindicatorssuchasifltrationateandompactio，andogte monitoring ofreclamationefects，whichareexpetedtoprovidetheoreticalsupport fortherationalreclamationofdegraded paddy fields.

Key words：non-grain; paddy field; turf; cultivation obstacle; improvemenl

近年來，隨著城市發展引發的生態危機日益凸顯，海綿城市、生態城市與綠色城市的理念在中國城鎮化進程中加速興起。草坪極具生態效益、美學價值和娛樂功能，廣泛應用于城鎮綠化。在經濟利益的驅動下，水田出現臨時轉換為草皮田、苗木田的“非糧化”現象[1-3]。然而這一趨勢與耕地保護政策形成尖銳矛盾[4。第三次全國國土調查（2021）顯示，全國耕地面積降至12786.19萬 hm² ，且全國耕地質量總體偏低，其中一至三等耕地面積僅占耕地總面積的 31.24% ，耕地數量和質量亟需保護與提升[5-6]。雖有研究顯示，草皮種植能在短期內增強土壤固碳能力，并有效緩解旱坡地的水土流失問題[]，但“水田臨時改種草皮”作為一種典型的“耕層剝離型”

非糧化利用方式，易引發土壤結構劣化、土壤養分流失和生物多樣性下降的土壤質量退化問題[8-9]。這不僅破壞了珍貴的耕地資源，也威脅著國家糧食安全和農業可持續發展。為牢牢守住十八億畝耕地紅線，保護耕地質量，2020年《國務院辦公廳關于堅決制止耕地“非農化”行為的通知》已明令禁止耕地生產景觀草皮[10-11]。水田改種草皮后的復耕復墾工作勢在必行。然而，水田種植草皮是如何影響土壤物理、化學和生物學性質的？產生了哪些耕作障礙因子？如何改良、消減這些耕作障礙因子？目前尚無系統綜述。因此，筆者基于國內外文獻調研，系統分析了水田草皮種植引發的土壤障礙因子，并提出復耕改良對策，以期為揭示水稻土質量退化機制、指導科學復墾提供理論依據。

1水田改種草皮引發的耕作障礙因子及成因

1.1物理障礙因子

1.1.1耕層淺化連續種植草皮，水稻土耕作層（Ap1）不斷淺化，犁底層（Ap2）上移。調查顯示，連續5a種植草皮，草皮高頻（一年2～3次）收割導致耕作層（A層）與犁底層被機械剝離，暴露出的氧化還原層（Br層）土壤在長期環境作用下，其物理、化學和生物特性逐漸向底層土壤（如母質層C層）退化，顏色呈棕色間雜紅色[1]。然而，如何診斷水田耕作層的破壞程度，目前尚缺少相關標準或操作規程。郝士橫等[認為，與周邊未破壞水田相比，耕作層厚度降低 5cm 以上，即可診斷為耕作層嚴重破壞。草皮生產基地每年一般播種、收獲草皮卷2～3次，每卷草皮長約 60～180cm ，寬約30～45cm ，厚約 2.5～3.0cm 。除去草根、草莖外，每年剝離土壤厚度約 1.5～2.5cm^[2] 。據此計算，水田連續種植2～3a草皮，就會嚴重破壞耕作層。長此以往，可能導致土壤類型由水耕人為土逐漸向雛形土演變[3]。有報道稱，連續種植草皮5～7a，耕作層厚度減少約 10cm^[1-2] 。據此估算，每年收獲不同類型草皮，土壤損失量高達 74～304t/hm² ，遠高于中國水利部發布的《土壤侵蝕分類標準》（SL190—2007）可允許土壤流失量（ 5t/hm² ），而且土壤損失量隨著土壤質量含水量和黏粒含量增加呈增加趨勢[14-15]。水稻土質量含水量和黏粒含量相對較高，種植草皮后，土壤損失明顯高于旱地土壤和砂質土壤。

1.1.2土壤壓實為保證地形平整與草皮“編織”成型，需機械壓實土壤。持續的機械滾壓、定期修剪，導致土壤壓實程度進一步加重。一些草皮生產商為了趕搶播期，長期未深翻耕土壤，使得土壤更趨緊實。此外，種植草坪前，一般會開展淺旋耕作業，短期可改善表土容重和孔隙度，但是對亞表層土壤緊實狀態的改善程度有限，甚至會導致局部土壤過度緊實，影響耕作層土壤質量[1]。值得注意的是，短期土地轉換一般會顯著影響耕作層（A層）土壤性質，底層土壤性質則相對穩定[17]。但是草皮逐年收獲，耕作層不斷剝離，亞表層和底層土壤不斷上移，這也會加重底土壓實。研究表明，河砂泥田種植草皮5a后， 0～30cm 土壤平均緊實度將提高 53%～80% ， 0～45cm 土壤平均緊實度高達54.8kg/cm^2[1] 。草坪化種植后，水稻土的容重高達 1.52～ 1.62g/cm³ ，與毗鄰水田相比增加了 25%～34% ；草皮田土壤孔隙度介于 32.7%～38.6% ，比水稻田低 12%～ 24%[18]

1.1.3土壤結構整塊化連續種植草皮顯著影響土壤結構形態發育。草皮種植一般會破壞水稻土原有土壤微團聚體結構，呈整塊化趨勢。本課題組研究表明，草皮田土壤結構從水田的粒狀/團粒狀演變為整塊狀結構[1]。在水田種植草皮時，會進行機械整地與管道鋪設，表層土壤被壓實，導致土壤顆粒重組，結構致密化。在采收草皮卷時，會剝離和破壞表土結構，底土上移受壓，形成持續壓實循環。草皮田長期旱作，缺少淹水，土壤膠體顆粒脫水收縮，孔隙度降低，這也加劇了土壤板結。此外，過量施用化肥，有機肥投入不足，也可能加重土壤板結

1.1.4土體排水不暢水田種植草皮通過高強度機械作業和人工管理導致表土嚴重壓實，破壞土壤孔隙結構，使透水性顯著惡化（滲透速率降至水田的2%^[1] ），并引發表層滯水現象。同時，機械壓實和地面平整消除了微地形落差，進一步削弱了土壤自然排水能力。草皮卷收獲過程中剝離富含有機質的耕作層（A層）和犁底層，造成土壤有機質含量銳減，蓄水功能持續退化。根據5a對比觀測，改造后的0～30cm 王層持水性能全面下降：最大持水量降低32%～56% ，毛管持水量減少 32%～49% ，田間持水量下降 26%～50% ，形成典型的“壓實一滯水一低效”惡性循環[1]。這種耕作模式使土壤從高效的水稻種植系統退化為低生態功能的草皮生產基質，其恢復需依賴生物炭改良和微地形重建等綜合修復技術。

1.2 化學障礙因子

1.2.1土壤有機質貧瘠水田改種草皮，土壤有機質快速損失。研究顯示，種植草皮后0～4a內，土壤有機質水平持續下降，其中，種植初期（0～1a），表土有機質含量由 30～40g/kg （2級）驟降至20～30g/kg （3級）[19]。采用“耕層剝離型”種植方式時，土壤活性有機碳損失率高達 61.3% ；而水田改種草皮后，其活性有機碳的相對損失率顯著高于土壤總有機碳[20]。此外，土壤有機質耗竭還與土壤質地有關。研究表明，單次收獲草皮卷，土壤有機質損失量達 0.98～5.52t/hm² ；其中，與砂土相比，黏土和壤土的草皮切割深度更深，土壤有機質損失量更多[14]。鑒于水田土壤質地多屬壤土，因此水田種植草皮導致的土壤有機質損失量也可能顯著高于砂質土，從而加劇地力衰退。

1.2.2土壤養分失衡水田改植經濟化草皮，肥沃耕層土壤流失，土壤有效養分含量降低。同時，施肥結構不合理，長期大量施用化肥，忽視有機肥，導致土壤養分比例失衡。水田改種草皮后的 3～14a 土壤速效養分含量可降低 8%～86% ，以堿解氮含量的降幅最小（ 17%～24% ），有效磷含量的降幅最大（ 24%～ 86% ），有效磷含量可降低至 6.17～12.12mg/kg^[18，21] 。根據亞熱帶地區標準，土壤有效磷為 5～10mg/kg 則可認為土壤缺磷，說明水田改種草皮容易導致土壤處于低磷、缺磷狀態。

1.2.3土壤保肥供肥能力弱化水田改種草皮，土壤陽離子交換量（CEC）普遍降低。由于要保持草皮卷根部土壤有利于提高草皮成活率，草皮收割時常剝離表層肥沃土壤，留下保肥供肥能力低的土壤[]。據研究， 0～45cm 土層CEC含量隨草皮種植年限增加而顯著降低，以 0～15cm 表層的CEC降幅最大（ 9%～16% ）[19]。也有研究發現，不同種植年限間CEC含量差異不顯著[18]。林海森等[21]研究顯示，改植草皮的土壤CEC含量保持穩定，這可能與土壤微團聚體含量增加導致土粒比表面積增加有關。

1.3 生物障礙因子

土壤微生物是土壤元素循環和能量流動的關鍵驅動者，也是反映土壤養分狀況的重要指標，它對耕作管理和土地利用變化敏感[22-23]。水田臨時改植草皮，土壤細菌和真菌生物量下降，土壤微生物的生物量碳顯著降低，但細菌與真菌的比值增加[18.20]。這主要與草皮田較低的土壤碳氮比（C/N）有關。土壤細菌群落更適應簡單有機物代謝，而真菌群落偏好分解復雜有機物[22]。其中值得關注的是，水田改種草皮后，真菌群落的同質性增強，且真菌類群轉變為以病原菌為主導，同時伴隨細菌多樣性提升[24]。研究還表明，草皮種植導致關鍵胞外酶（例如： β. -D-葡萄糖苷酶）活性顯著降低[25]。土壤酶主要由微生物分泌物、物根系及動植物殘體分解釋放而來，其中土壤微生物的生物量與植物殘體數量對酶活性具有重要影響[2]。草皮帶土收獲直接移除了富含微生物的耕層土壤，也減少了植物和外源有機物的輸入，從而削弱了土壤酶活性

2水田改種草皮后耕作障礙的消減對策

2.1物理障礙因子的消減對策

為快速構建優質耕層，針對“耕層剝離型”的非糧化土壤，專家學者們提出了包括客土、機械深松以及應用工程材料（天然材料、礦物類及微生物菌劑類）在內的多種修復策略[8。值得關注的是，機械深耕能顯著改善土壤容重和通氣透水性，但存在打破犁底層的風險。機械深耕的應用需針對特定水稻土類型，以免深耕打破犁底層，導致漏水漏肥。對于偏黏質的水稻土（例如：紅黃泥田、黃泥田），王壤質地剖面類型表現為“上松下緊”，保水保肥能力較強，可采用機械深耕結合旋耕的方式改良土壤板結。對于偏砂質的水稻土（例如：麻砂泥田、河砂泥田），質地偏輕，需要保護犁底層，適宜采取短期淹水配施粉煤灰、生物炭等改良劑的措施，來調節土壤三相比例，進而改善土壤板結狀況[1.27-28]。此外，可種植塊莖作物（例如：木薯、馬鈴薯），利用其根系的生長和塊莖膨大作用改善土壤結構，從而實現土壤修復與經濟效益雙重目標[29-30]；也可種植深根系的綠肥（例如：豇豆、毛葉苕子），以增加土壤有機質，改善土壤結構。

2.2化學障礙因子的消減對策

研究顯示，增施外源有機質（例如：家禽屠宰場污泥堆肥和生物炭），可分別提高土壤有機質和CEC含量 96% 和 55%^[31] 。冬季種植毛葉苕子、紫云英等綠肥可有效提高土壤有機質與速效養分含量。其中，對土壤有效磷的改良效果突出，其含量可顯著提高 31%～45%^[32] ；也可利用豆科作物（例如：大豆、甜豌豆）的生物固氮作用，提高土壤有機氮水平。此外，草皮田連片化經營模式有利于推廣測土配方施肥技術，優化土壤養分管理，兼顧生產、經濟和環境的多方效益[3]

2.3生物障礙因子的消減對策

水田改植草皮，土壤有機質減少，土壤微生物多樣性和豐度下降，可配施復合微生物菌劑來提高草皮田土壤胞外酶活性，活化土壤養分[34]。輪作（草皮一玉米輪作）、間作可以改善單一草坪草種植對土壤微生物生存環境的不良影響，顯著改善土壤微生物群落結構，增加特定功能微生物類群（例如：叢枝菌根真菌）的生物量[18]。配施有機肥則可改善微生物生長環境，提升土壤微生物生物量和關鍵酶活性[35]

3展望

耕地改植草皮容易引發地力退化，對土壤物理、化學和生物學性質產生負面影響。為全面掌握水田種植草皮的復耕障礙因子，科學改良退化水稻土，未來研究和實踐應重點關注以下幾個方面。

（1）創新研發草皮田的耕層構建材料。當前針對“耕層剝離型”退化水田的專用耕層構建材料仍明顯不足。現有材料主要適用于土壤基礎養分貧瘠的新墾耕地、園藝用地（例如：果樹、蔬菜和花卉）及污染耕地，對“耕層剝離型”水稻土的適配性較低[8]。雖已嘗試應用生物炭部分替代泥炭構建耕層，但是泥炭成本較高，資源珍貴，且重構效果缺乏長期驗證[3。因此，未來仍需進一步開展耕層構建材料的研發工作。在基礎設施建設中，就近剝離的肥沃表土通過適當材料配置，也具有很好的應用潛力。

（2）完善“耕層剝離型”土壤的質量評價指標體系。為科學提升退化草皮田地力，需完善土壤質量評價體系。由于耕層剝離和土壤障礙因子的存在，傳統土壤評價指標難以全面反映退化水田的真實狀況。例如，草皮田王壤高度緊實，現有土壤團聚體測試方法無法有效分離團聚體組分，導致土壤團聚體穩定性指數偏高[1]，建議改進現有團聚體測試方法以準確評估高度緊實的水田土壤結構[37]。此外，建議將水分滲透速率、緊實度等土壤物理指標納入核心評價參數，并重點監測響應敏感土壤微生物群落和關鍵酶活性等的生物指標[38]。

（3）監測復耕技術對土壤改良的長期效應。為保證退化水田復耕后對土地的穩定持續利用，未來研究應重點監測不同復耕技術的長期效應，量化不同改良措施（如不同間作模式、改良劑施用等）對土壤功能恢復的時效性[39]。通過建立定位觀測點，系統評估不同復耕模式對退化水田土壤物理、化學和生物障礙因子的持續影響，尤其關注不同改良模式的時效性差異[40]。同時，結合生態經濟效益分析，為退化水田制定適配的復耕方案，踐行耕地數量、質量和生態“三位一體”保護政策。

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（責任編輯：成平）