土壤有機(jī)質(zhì)的作用與增加方法
一、土壤有機(jī)質(zhì)有什么作用：
土壤有機(jī)質(zhì)在土壤肥力和植物營(yíng)養(yǎng)中具有多方面的重要作用。主要包括以下幾個(gè)方面：
(一)提供作物需要的各種養(yǎng)分
土壤有機(jī)質(zhì)不僅是一種穩(wěn)定而長(zhǎng)效的氮源物質(zhì)，而且它幾乎含有作物和微生物所需要的各種營(yíng)養(yǎng)元素。大量資料表明，我國(guó)主要土壤表土中大約80%以上的氮、20%~76%的磷以有機(jī)態(tài)存在，在大多數(shù)非石灰性土壤中，有機(jī)態(tài)硫占全硫的75%~95%。隨著有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化，這些養(yǎng)分都成為礦質(zhì)鹽類(lèi)(如銨鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等)，以一定的速率不斷地釋放出來(lái)，供作物和微生物利用。
另外，據(jù)估計(jì)土壤有機(jī)質(zhì)的分解以及微生物和根系呼吸作用所產(chǎn)生的CO2，每年可達(dá)1.35*1011t,大致相當(dāng)于陸地植物的需要量,可見(jiàn)土壤有機(jī)質(zhì)的礦化分解是大氣中CO2的重要來(lái)源,也是植物碳素營(yíng)養(yǎng)的重要來(lái)源.此外，土壤有機(jī)質(zhì)在分解過(guò)程中，還可產(chǎn)生多種有機(jī)酸(包括腐殖酸本身)，這對(duì)土壤礦質(zhì)部分的一定溶解能力，促進(jìn)風(fēng)化，有利于某些養(yǎng)分的有效化，還能絡(luò)合一些多價(jià)金屬離子，使之在土壤溶液中不致沉淀而增加了有效性。
(二)增強(qiáng)土壤的保水保肥能力和緩沖性
腐殖質(zhì)疏松多孔，又是親水膠體，能吸持大量水分，故能大大提高土壤的保水能力。此外腐殖質(zhì)改善了土壤滲透性，可減少水分的蒸發(fā)等，為作物提供更多的有效水。腐殖質(zhì)因帶有正負(fù)兩種電荷，故可吸咐陰、陽(yáng)離子;又因其所帶電性以負(fù)電荷為主，所以它具有較強(qiáng)的吸咐陽(yáng)離子的能力，其中作為養(yǎng)料的K+、NH4+、Ca2+、Mg2+等陽(yáng)離子一旦被吸咐后，就可避免隨水流失，而且能隨時(shí)被根系附近的其他陽(yáng)離子交換出來(lái)，供作物吸收，仍不失其有效性。腐殖質(zhì)保存陽(yáng)離子養(yǎng)分的能力，要比礦質(zhì)膠體大許多倍至幾十倍。一般腐殖質(zhì)的吸收量為150~400cmol(+)/kg。因此，保肥力很弱的砂土中增施有機(jī)肥料后，不僅增加了土壤中養(yǎng)分分?jǐn)?shù)，改良砂土的物理性質(zhì)，還可提高其保肥能力。
2 腐殖質(zhì)是一種含有多酸性功能團(tuán)的弱酸，其鹽類(lèi)具有兩性膠體的作用，因此有很強(qiáng)的緩沖酸堿變化的能力。所以提高土壤腐殖質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可增強(qiáng)土壤緩沖酸堿變化的性能。
(三)改善土壤的物理性質(zhì)
腐殖質(zhì)在土壤中主要以膠膜形式包被在礦質(zhì)土粒的外表。由于它是一種膠體，粘結(jié)力和粘著力都大于砂粒，施于砂土后能增加砂土的粘性，可促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成。由于它松軟、絮狀、多孔，粘結(jié)力又比粘粒汪11倍，粘著力比粘粒小一半，所以粘粒被它包被后，易形成散碎的團(tuán)粒，使土壤變得比較松軟而不再結(jié)成硬塊。表明有機(jī)質(zhì)能使砂土變緊，粘土變松，土壤的保水、透水必性以及通氣性都有所改變。同時(shí)使土壤耕性也得到改善，耕翻省力，適耕期長(zhǎng)，耕作質(zhì)量也相應(yīng)地提高。 腐殖質(zhì)對(duì)土壤的熱狀況也有一定影響。主要由于腐殖質(zhì)是一種暗褐色的物質(zhì)，它的存在能明顯地加深土壤顏色，從而提高了土壤的吸熱性。同時(shí)腐殖質(zhì)熱容量比空氣、礦物質(zhì)小，而比水小，而導(dǎo)熱性質(zhì)居中。因此在同樣日照條件下，腐殖質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的土壤土溫相對(duì)較高，且變輻不大，利于保溫和春播作物的早發(fā)速長(zhǎng)。
(四)促進(jìn)土壤微生物和活動(dòng)
土壤微生物生命活動(dòng)所需的能量物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)均直接和間接來(lái)自土壤有機(jī)質(zhì)，并且腐殖質(zhì)能調(diào)節(jié)土壤的酸堿反應(yīng)，促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)等物理性質(zhì)的改善，使之有利于微生物的活動(dòng)。這樣就促進(jìn)了各種微生物對(duì)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化能力。土壤微生物生物量是隨著土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加，兩者具有極顯著的正相關(guān)。但因土壤有機(jī)質(zhì)礦化率低，所以不像新鮮植物殘?bào)w那樣會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生迅猛的激發(fā)效應(yīng)，而是持久穩(wěn)定地向微生物提供能源。正因?yàn)槿绱耍袡C(jī)質(zhì)多的土壤肥力平穩(wěn)而持久，不易產(chǎn)生作物猛發(fā)或脫肥等到現(xiàn)象。
(五)促進(jìn)植物的生理活性
腐殖酸在一定濃度下可促進(jìn)植物的生理活性。
(1)腐殖酸鹽的稀溶液能改變植物體內(nèi)糖類(lèi)代謝，促進(jìn)還原糖的積累，提高細(xì)胞的滲透壓，從而增強(qiáng)了作物的抗旱能力。黃腐酸還是某些抗旱劑的主要成分。
(2)能提高過(guò)氧氫酶的活性，加速種子發(fā)芽和養(yǎng)分吸收，從而增加生長(zhǎng)速度。
(3)能加強(qiáng)作物的呼吸作用，增加細(xì)胞膜的透性，從而提高其對(duì)養(yǎng)分的吸收能力，并加速細(xì)胞分裂，增強(qiáng)根系的發(fā)育。
(六)減少農(nóng)藥和重金屬的污染
腐殖質(zhì)有助于消除土壤中的農(nóng)藥殘毒和重金屬污染以及酸性介質(zhì)中Al、Mn、Fe的毒性。特別是褐腐酸能使殘留在土壤中的某些農(nóng)藥，如DDT，三氮雜苯等的溶解度增大，加速其淋出土體，減少污染和毒害。腐殖酸還能和某些金屬離子絡(luò)合，由于絡(luò)合物的水溶性，而使有毒的金屬離子有可能隨水排出土體，減少對(duì)作物的危害和對(duì)土壤的污染。
二、土壤有機(jī)質(zhì)的調(diào)節(jié)
(一)調(diào)節(jié)原理 土壤有機(jī)質(zhì)
腐殖質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的多少，是土壤肥力高低的一項(xiàng)重要標(biāo)志。在一定的有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)，土壤肥力隨有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而提高，作物產(chǎn)量也隨有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而增加，但土壤有機(jī)質(zhì)不是愈多愈好，當(dāng)超過(guò)一定范圍時(shí)，這種相關(guān)性就不明顯。而過(guò)高的有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)既不經(jīng)濟(jì)，也對(duì)提高土壤肥力沒(méi)有好處，如某些低濕水稻土的有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)很高，是由于土壤過(guò)濕而使其分解緩慢所致，它是土壤需要改良的標(biāo)志。要增加土壤中的有機(jī)質(zhì)主要措施有：一方面要增加土壤有機(jī)質(zhì)的來(lái)源;另一方面則需要了解影響有機(jī)質(zhì)積累和分解的因素，以便調(diào)節(jié)有機(jī)質(zhì)的積累和分解過(guò)程，使土壤有機(jī)質(zhì)的積累和消耗達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。
(二)增加土壤有機(jī)質(zhì)的途徑
我國(guó)農(nóng)業(yè)土壤的有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大多偏低，特別是華北平原和黃土高原。提高這些地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將可有效的提高土壤的生產(chǎn)能力。增加土壤有機(jī)質(zhì)的途徑有：
1.種植綠肥作物，種植綠肥、實(shí)行綠肥與糧食作物輪種，歷來(lái)是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用以補(bǔ)給土壤有機(jī)質(zhì)的一種重要肥源。綠肥產(chǎn)量高,有機(jī)物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高(一般為10%～20%),養(yǎng)分豐富(一般平均含NO5%,P2O50.1%,K2O0.5%),分解也較快,形成腐殖質(zhì)較迅速,可不斷地更新土壤腐殖質(zhì)。與單一作物連作相比，實(shí)行綠肥或牧草與作物輪作可顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。據(jù)全國(guó)綠肥試驗(yàn)網(wǎng)在16個(gè)省(區(qū))進(jìn)行的定位試驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)論是我國(guó)的南方或北方，旱地或水田，連續(xù)5年翻壓綠肥，土壤有機(jī)質(zhì)均有明顯提高，其增加量平均為1-2g·kg-1土。但土壤肥力不同，其累積有機(jī)質(zhì)的效果在較大差異。在肥力高的土壤上，綠肥一般只能起到維持土壤有機(jī)質(zhì)水平的作用;而肥力低的土壤上，綠肥則有明顯增加土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的良好效果。 為了防止土壤原有機(jī)質(zhì)的大量消耗及綠肥分解解時(shí)可能主產(chǎn)生的有毒物質(zhì)，可以采取漚肥辦法，先把綠肥和稻草、河泥等一起漚腐，然后再施入土中，或用換肥辦法;把一部分綠肥割出用為飼料，再以一部分廄肥代替綠肥使用。
2.增施有機(jī)肥料，我國(guó)農(nóng)民素有施用有機(jī)肥的習(xí)慣，而且施用的種類(lèi)和數(shù)量都很多，如：糞肥、廄肥、堆肥、青草、幼嫩枝葉、餅肥、蠶沙、魚(yú)肥等，其中糞肥和廄肥是普遍使用的主要有機(jī)肥。這就應(yīng)該在大力發(fā)展畜牧業(yè)的同時(shí)，鼓勵(lì)農(nóng)民大力發(fā)展有機(jī)肥。養(yǎng)畜積肥一般以養(yǎng)豬為主，若以平均每公頃養(yǎng)豬30頭，每公頃年積廄肥22500kg計(jì)，則每公頃土壤中增加的采購(gòu)質(zhì)干重可達(dá)750公斤以上。
3.秸稈還田，秸稈直接還田是增加土壤有機(jī)質(zhì)和提高作物產(chǎn)量的一項(xiàng)有效措施。作物秸稈含纖維素、木質(zhì)素較多，在腐解過(guò)程中，腐殖化作用比豆科植物進(jìn)行慢，但能形成較多的腐殖質(zhì)。對(duì)于含氮較多的土壤，秸稈還田的效果較好;瘦田采用秸稈還田時(shí)，應(yīng)適當(dāng)施入速效性氮肥，否則會(huì)產(chǎn)生秸稈分解遲緩或雖分解而作物卻產(chǎn)生黃苗缺氮的現(xiàn)象。在秸稈還田時(shí)，最好采用禾本科植物的秸稈或廄肥等混合使用，這樣可以起到調(diào)節(jié)C/N比率，加速殘?bào)w分解、多積累腐殖質(zhì)及防止作物缺氮的發(fā)生，比單用禾本科秸稈或豆科秸稈的增產(chǎn)效果為好。 應(yīng)該指出，增加有機(jī)質(zhì)的途徑，要因地制宜。例如，以牧業(yè)為主的地區(qū)可采用糧草輪作;在山區(qū)應(yīng)結(jié)合山區(qū)綜合治理，發(fā)展林業(yè)和畜牧業(yè);在平原地區(qū)，除發(fā)展綠肥外，應(yīng)積極發(fā)展林業(yè)，四旁綠化，使秸稈還田的數(shù)量不斷增加。
(三)調(diào)節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的分解速率
土壤有機(jī)質(zhì)的分解速率和土壤微生物活動(dòng)是密切相關(guān)的，因此我們可以通過(guò)控制影響微生物活動(dòng)的因素，來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)分解速率的目的。調(diào)節(jié)途徑主要有以下幾個(gè)方面：
1.調(diào)節(jié)土壤水、氣、熱狀況，控制有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化，土壤水氣熱狀況影響到有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的方向與速度。在生產(chǎn)中常通過(guò)灌排、耕作等措施，改善土壤水、氣、熱狀況，從而達(dá)到促進(jìn)或調(diào)節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的效果。
2.合理的耕作和輪作，合理耕作輪作，既能調(diào)節(jié)進(jìn)入土壤中的有機(jī)質(zhì)種類(lèi)、數(shù)量及其在不同深度土層中的分布，又能調(diào)節(jié)有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的水、氣、熱條件。在保持和增加土壤有機(jī)質(zhì)的質(zhì)和量上往往是影響全局的有力措施。我國(guó)人民在常期生產(chǎn)實(shí)踐中形成的良好糧肥輪作、水旱輪作制等，都是用地養(yǎng)地的良好的農(nóng)業(yè)耕作措施，既利于發(fā)揮地力，又提高了有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，培肥了土壤。
3.調(diào)節(jié)碳氮比率和土壤酸堿度，根據(jù)有機(jī)質(zhì)的成分，調(diào)節(jié)其碳氮比來(lái)調(diào)節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化和腐殖化過(guò)程。在施用碳氮比大的有機(jī)肥時(shí)，可同時(shí)適當(dāng)加入一些含氮量高的腐熟的有機(jī)肥和化學(xué)氮肥，經(jīng)縮小碳氮比，加速有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化。土壤微生物一般適宜在中性至微堿性范圍生活，通過(guò)改良土壤的酸堿性，以增強(qiáng)微生物的活性，改善土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的條件。