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1994年,面對中國快速增長的人口數(shù)量和相對低下的生產(chǎn)水平,美國世界觀察研究所所長萊斯特·布朗拋出了“21世紀(jì)誰來養(yǎng)活中國”的疑問,在全球范圍內(nèi)引起了激烈的反響和爭論。悠久的人文歷史和璀璨的華夏文明賦予了中國人不屈的傲骨,面對質(zhì)疑、嘲諷甚至指責(zé),勤勞而智慧的中國人,為“國之復(fù)興”和“民之富裕”費(fèi)盡了心力,集結(jié)黨和人民的力量,不斷奮斗創(chuàng)新,用行動和事實(shí)向世界遞交了一份完美的答卷,給布朗先生扇了一記響亮的耳光。 ▲美國世界觀察研究所所長 萊斯特.布朗 聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示,從2010年至今,全球每年人均糧食食用消費(fèi)水平在160kg左右。反觀我國,糧食總產(chǎn)量在2010年達(dá)到5.46億噸,人均糧食占有量420kg,2015年更是達(dá)到了6.2億噸,人均占有量約450kg,不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球人均糧食食用消費(fèi)量,而且完全能滿足我國人民對糧食的需求[國家糧食安全中長期規(guī)劃綱要(2008-2020年)中提出,我國人均糧食消耗量約390kg]。除此之外,我國從上世紀(jì)90年代開始廣泛種植蔬菜,至今蔬菜的地位已經(jīng)趕超糧食,年產(chǎn)量接近8億噸,為人們生活水平的提高做出了重要貢獻(xiàn)。 然而,凡事皆有兩面。在我們?yōu)橹袊r(nóng)業(yè)取得如此大的成績感到欣喜的同時,卻也不得不面對農(nóng)業(yè)飛速發(fā)展所帶來的諸多負(fù)面影響,土壤板結(jié)就是其中最突出的問題之一。 土壤板結(jié)是指土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)遭到破壞,土面在內(nèi)聚力的作用下變得堅(jiān)硬,不再適宜于作物生長的一種農(nóng)業(yè)耕作障礙。我們分析土壤板結(jié)的成因,首先需要弄明白什么是土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。 土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)主要是通過帶負(fù)電的土壤粘粒及有機(jī)質(zhì)與帶正電的多價陽離子(主要是鈣鎂離子)聯(lián)接而成的一種良性結(jié)構(gòu),在這種結(jié)構(gòu)中存在著豐富的大小孔隙(多級孔隙),具有保溫、保水、透氣的作用,能保證作物根系正常生長,是農(nóng)業(yè)栽培較為理想的一種疏松、透氣的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)一旦遭到破壞,就導(dǎo)致孔隙不再豐富,土壤保水保肥能力下降,造成土壤板結(jié)。 因此,土壤板結(jié)的根本原因就是團(tuán)粒結(jié)構(gòu)遭到破壞,那么哪些因素會影響和破壞團(tuán)粒結(jié)構(gòu)呢? 健康的土壤 1、土壤有機(jī)質(zhì)含量低下,難以形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu) 土壤有機(jī)質(zhì)是團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的基本要素之一。在農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的幾十年里,人們?yōu)榱俗非螽a(chǎn)量,一味地增施化肥,忽略了有機(jī)肥的施用,導(dǎo)致土壤中的有機(jī)質(zhì)被不斷帶走而沒有得到及時補(bǔ)充,影響了土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成。在我國的土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)中,將有機(jī)質(zhì)處于1%-2%的土壤定為“缺乏”,將有機(jī)質(zhì)低于1%的土壤定為“很缺乏”和“極缺乏”。據(jù)全國第二次土壤普查的結(jié)果顯示,我國耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量在1%~2%之間和低于1%的面積分別占38.25%和25.95%,也就是說,6成以上的土壤處于有機(jī)質(zhì)缺乏或嚴(yán)重缺乏狀態(tài),甚至連曾經(jīng)“捏把黑土冒油花,插雙筷子也發(fā)芽”的東北黑土,也面臨著土層變薄和可能消失的危機(jī)。 2、大量使用化肥會影響并破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu) 1)過量施用氮肥影響團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成 土壤中存在著豐富的微生物,微生物在生命活動過程中需要氮(N)元素和碳(C)元素來提供能源。試驗(yàn)表明,微生物每消耗1份氮,則需要同時消耗20-25份碳,人們向土壤中施用過多的氮肥,會加速微生物對碳元素的消耗(這里的碳元素,絕大部分來源于土壤中的有機(jī)碳),從而降低土壤有機(jī)質(zhì)含量,影響團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成,甚至從已經(jīng)形成的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)中奪走有機(jī)碳,造成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)破壞和土壤板結(jié)。 2)過量施用磷肥降低了多價金屬離子的活性,從而影響團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成 前面說過,團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是帶負(fù)電荷的土壤膠粒及有機(jī)質(zhì)與鈣鎂離子相結(jié)合形成的一種結(jié)構(gòu),向土壤中施用過多的磷肥,磷肥中的磷酸根會和鈣鎂離子發(fā)生反應(yīng),形成難溶的磷酸鈣和磷酸鎂,從而降低鈣鎂離子的活性,土壤因缺乏鈣鎂離子而無法形成良性的團(tuán)粒結(jié)構(gòu),因此出現(xiàn)板結(jié)。
3)過量施用鉀肥會置換出團(tuán)粒結(jié)構(gòu)中的鈣鎂離子,造成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)解體 我們在中學(xué)的化學(xué)課本中學(xué)過金屬元素活性表:鉀>鈣>鈉>鎂>鋁>鋅>鐵>錫>鉛>氫>銅>汞>銀>鉑>金,鉀是活性最強(qiáng)的金屬元素。向土壤中施入過多的鉀肥,鉀離子超強(qiáng)的活性會置換出團(tuán)粒結(jié)構(gòu)中的鈣鎂離子,從而使團(tuán)粒結(jié)構(gòu)解體,造成土壤板結(jié)。 3、土壤微生態(tài)環(huán)境失衡影響團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成 微生物是土壤的重要組分,生命活動十分繁復(fù),試驗(yàn)證明,微生物在生命活動過程中會產(chǎn)生豐富的代謝產(chǎn)物,并能激活磷、鈣、鎂等被固化的元素,從而提高鈣鎂離子活性,促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成。化肥和農(nóng)藥的長期大量投入,使土壤中的微生物種類和功能產(chǎn)生變化,土壤微生態(tài)環(huán)境失衡,不僅加重了土壤板結(jié),而且還加劇了農(nóng)業(yè)病害。 4、土壤酸堿化不利于團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成 酸性土壤通常是因?yàn)闃O強(qiáng)的淋溶作用形成的,在這種強(qiáng)淋溶作用下,鈣鎂離子大量流失,團(tuán)粒結(jié)構(gòu)因缺乏鈣鎂離子而難以形成;在強(qiáng)堿性環(huán)境中,鈣鎂離子又容易形成氫氧化鈣和氫氧化鎂沉淀,從而影響活性,也不利于團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成。 5、自然條件及農(nóng)業(yè)耕作對團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的影響 惡劣的自然條件對團(tuán)粒結(jié)構(gòu)也有著影響,如強(qiáng)降雨的淋溶作用導(dǎo)致鈣鎂缺乏,水土流失帶走了土壤粘粒,使土壤缺乏形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的重要組分;此外,單一的耕種模式,不適宜的農(nóng)業(yè)措施等,都會對土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)造成一定影響。 1、透氣性差,根系難以伸長 根系是作物吸收養(yǎng)分最重要的活性器官,在根系吸收養(yǎng)分的許多過程中,都需要通過呼吸作用來供應(yīng)能量。板結(jié)土壤的多級孔隙遭到破壞,透氣性極差,土壤中的溶氧量不足,根系長期處于缺氧狀態(tài),不僅無法伸長,甚至?xí)驗(yàn)楹粑饔檬茏柙斐筛岛椭仓晁劳觥?/span> 2、透水保水性差,抗?jié)晨购的芰ο陆?/span> 板結(jié)土壤的透水性和保水性都很差,遇到下雨,雨水在地表低洼處聚集而不下滲,形成澇災(zāi);遇到干旱,土壤因沒有積蓄足夠的水分而無法給植物提供保護(hù),形成旱災(zāi)。 3、滲透性差,養(yǎng)分難以吸收,形成污染和鹽漬化 板結(jié)土壤滲透性差,有跑水跑肥的特性,肥水施在地表,難以在短時間下滲供根系吸收利用,根系的向肥向水性使之朝地面生長,扎根不深、不牢;肥水施用后,遇到下雨,肥水隨雨水形成地表徑流進(jìn)入江河湖泊,造成水體污染;遇到干旱天氣,水分蒸發(fā)快,養(yǎng)分因來不及滲透而留在地表,形成鹽漬化。 4、耕作性差,難以持續(xù)生產(chǎn) 板結(jié)土壤因?yàn)槿狈α己玫膱F(tuán)粒結(jié)構(gòu),在多雨季節(jié)呈泥濘狀,在干旱時又堅(jiān)硬如石頭一般,極大地增加了耕種難度,就算勉力耕種,也無法獲得理想的收成,難以持續(xù)利用和生產(chǎn)。 我們說過,團(tuán)粒結(jié)構(gòu)遭到破壞是造成土壤板結(jié)的核心問題,要解決土壤板結(jié),就需要重新建立良好的土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。 1、提高土壤有機(jī)質(zhì)含量可促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成,從而改良板結(jié)土壤 土壤有機(jī)質(zhì)是團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的重要組分,目前我國6成以上的土壤處于有機(jī)質(zhì)缺乏和嚴(yán)重缺乏的狀態(tài),因此,要重建良好的土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu),首先要提高有機(jī)質(zhì)含量。 1)增施有機(jī)肥/生物有機(jī)肥 有機(jī)肥/生物有機(jī)肥是經(jīng)過工業(yè)化腐熟的產(chǎn)品,含有豐富而優(yōu)質(zhì)的有機(jī)質(zhì),可短時間內(nèi)提高土壤有機(jī)質(zhì)含量,促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成,是目前改良土壤板結(jié)最快捷、最有效的手段,同時,有機(jī)質(zhì)對于農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的提升也有顯著作用。 2)秸稈還田 作物秸稈主要是由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成,這三種物質(zhì)都含有豐富的有機(jī)碳,在微生物的作用下逐步分解,其改良效果沒有直接施用有機(jī)肥/生物有機(jī)肥快速,但通過逐年秸稈還田,仍然是改良土壤板結(jié)的有效手段。 2、增施生物菌肥 生物菌肥含有有益微生物,具有活化被固定的鈣鎂離子的作用,可以提高鈣鎂離子活性,促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成。施用生物菌肥能夠重建良好的土壤微生態(tài)平衡,降低病害發(fā)生,豐富的次生代謝產(chǎn)物對于農(nóng)業(yè)提質(zhì)增產(chǎn)也有良好的效果。
3、合理搭配,科學(xué)施肥 1)均衡施肥 前面說過,偏施氮肥、磷肥、鉀肥,都會加重土壤板結(jié),因此在施肥時,我們需要均衡施肥,重施有機(jī)肥,氮磷鉀配合施用,避免長期大量施用單一肥料。
2)根據(jù)作物需肥規(guī)律施肥,實(shí)施水肥一體化,提高肥效,減少肥料殘留對團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的破壞 有資料顯示,我國傳統(tǒng)氮肥的利用率在30%-35%,磷肥的利用率在20-25%,鉀肥的利用率在35%-40%,也就是說,有60%-80%的肥料流失掉或滯留在土壤中,消耗了土壤中的有機(jī)碳(主要是N)、影響了鈣鎂離子的活性(主要是P),造成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)破壞(主要是K),從而加重土壤板結(jié)。因此,提高肥料利用率也是改良土壤板結(jié)的有效手段。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上,根據(jù)作物種類和所處生育期對養(yǎng)分的需求規(guī)律,有針對性地進(jìn)行配肥施肥,肥料吸收利用效率可以翻倍,如果結(jié)合現(xiàn)代灌溉設(shè)施進(jìn)行精準(zhǔn)施肥,吸收利用效率更高。
4、調(diào)節(jié)土壤pH值 目前,我國土壤酸化現(xiàn)象嚴(yán)重,在強(qiáng)酸性環(huán)境中,鈣鎂離子淋洗嚴(yán)重,含量極低,不利于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成,因此酸化和板結(jié)往往同時發(fā)生。提高酸性土壤pH值,補(bǔ)充鈣鎂含量,有助于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成,改良板結(jié)土壤。
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