土壤有機質含有大量的營養物質,是一個巨大的緩效養分儲備庫,而土壤肥力則是決定土壤生產力的重要因素。在眾多影響土壤肥力的因素中,土壤有機質起著至關重要的作用。土壤有機質在土壤肥力上的作用是多方面的,它的含量常被作為衡量土壤肥力的一項重要指標。

一、提供植物所需養分

土壤有機質是土壤養分的重要來源,它含有豐富的碳、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫等營養元素。我國土壤表土中大約80%以上的氮、20%~76%的磷以有機態存在,在大多數非石灰性土壤中,有機態硫占全硫的75%~95%以上。隨著土壤有機質的轉化,這些養分在土壤微生物的作用下以一定的速率釋放出來,供植物和微生物生長發育之需。微生物在分解有機質的過程中,獲得生命活動所需要的能量。產生的二氧化碳一方面可供給植物以碳素營養,另一方面二氧化碳可溶于水而促進土壤礦物的風化。

同時,土壤有機質分解和合成過程中,產生的多種有機酸和腐殖酸對土壤礦質有一定的溶解作用,可以促進礦物風化,有利于某些養分的有效化。一些有機酸可絡合土壤中的金屬離子而保留于土壤溶液中,不致產生沉淀喪失有效性。極低濃度的腐殖質分子溶液,對植物有刺激作用能提高種子氧化酶的活性,加速種子發芽和對養分的吸收;還可增強根系的呼吸作用,提高細胞膜的透性和對養分的吸收,促進根系的發育。

二、改善土壤物理性質

土壤有機質可以改善土壤的物理性質,增加土壤的孔隙度、通氣性和透水性。土壤有機質中的腐殖質可以與土壤顆粒結合,形成土壤團聚體。這些團聚體具有良好的穩定性,可以防止土壤顆粒的分散和流失,提高土壤的抗侵蝕能力。同時,由于土壤有機質松軟、絮狀、多孔,黏結力比黏粒弱,在黏性土壤中黏粒被它們包被后,易形成散碎的團粒,使土壤變得比較松軟,從而改良黏質土通氣透水性差的弱點,改善黏質土不良的耕性。

有機質對改善土壤的滲水性,提高土壤保蓄水分也等都有明顯的作用。土壤有機質提高土壤有效水分的含量,促進土壤的供水和保水能力。腐殖質具有巨大的比表面積和親水基團,吸水能力是黏土礦物的10倍。另外,土壤有機質的保水性還能減輕水分的地表徑流和深層滲漏,降低土壤水分優勢流的強度,從而減少水土流失。

此外,腐殖物質對土壤的熱特性也有一定的影響。腐殖物質是一種深色的物質,深色土壤吸熱快,在同樣日照條件下,其土溫較高。

三、調節土壤化學性質

土壤有機質可以調節土壤的化學性質,提高土壤的緩沖能力和陽離子交換容量。土壤有機質中的腐殖酸等物質具有很強的緩沖能力,可以調節土壤的酸堿度。腐殖質屬膠體物質,具有巨大的比表面積和表面能同時帶有大量負電荷,所以它能提高土壤的吸附性能,增強其保肥能力。腐殖質屬兩性膠體,具有較強的緩沖能力,當土壤溶液中H+或OH-過多時,通過離子交換作用,可降低土壤的酸性或堿性,避免土壤pH發生劇烈變化。在酸性土壤中,腐殖酸可以與氫離子結合,降低土壤的酸度;在堿性土壤中,腐殖酸可以釋放出氫離子,提高土壤的酸度。通過這種方式,土壤有機質可以使土壤的酸堿度保持在一個相對穩定的范圍內,為植物生長提供適宜的土壤環境。土壤有機質還可以提高土壤的陽離子交換容量。土壤陽離子交換容量是指土壤吸附和交換陽離子的能力。土壤有機質中的腐殖酸等物質含有大量的羧基、酚羥基等官能團,這些官能團可以與土壤中的陽離子發生交換反應,從而提高土壤的陽離子交換容量。土壤陽離子交換容量的提高可以增加土壤對養分的保持能力,減少養分的流失,提高土壤肥力。

四、提高土壤生物活性

土壤有機質是土壤微生物生命活動所需養分和能量的來源,是土壤中所有生物化學過程的樞紐。土壤中的細菌、真菌、放線菌、藻類、原生動物和蚯蚓等土壤動物都以土壤有機質為食。土壤有機質的存在可以促進土壤生物的生長和繁殖,增加土壤生物的數量和多樣性。土壤生物的活動又可以進一步促進土壤有機質的分解和轉化,形成一個良性循環。土壤微生物生物量與土壤有機質含量呈極顯著的正相關,且有機質不像新鮮植物殘體那樣對微生物產生迅猛的激發效應,而是持久穩定地向微生物提供能源。正因為如此,含有機質高的土壤,肥力平穩而持久,作物不易產生猛發或脫肥現象。

土壤有機質通過刺激土壤微生物和動物的活動增強土壤酶的活性,從而直接影響土壤養分轉化的生物化學過程。土壤生物還可以產生一些對植物生長有益的物質,如植物生長激素、抗生素等。這些物質可以促進植物的生長和發育,提高植物的抗逆性。例如,土壤中的一些細菌可以產生生長素和赤霉素等植物生長激素,促進植物根系的生長和發育;一些真菌可以產生抗生素,抑制土壤中的病原菌的生長和繁殖,保護植物免受病害的侵襲。

但是,有機質分解過程中可能產生一些對植物生長有毒害的中間產物,特別是在嫌氣條件下更易發生,如一些脂肪酸(如乙酸、丙酸和丁酸)的積累,在達到一定的濃度后會對植物產生毒害作用。

五、提升土壤有機質的方式

1)增施有機肥

有機肥是增加土壤有機質含量的基礎,常見的有糞肥、堆肥、漚肥、餅肥、魚肥、河泥、草炭等。例如,人畜糞肥含有大量的養分,能快速為土壤補充有機質;河泥、草炭等富含有機物,可大量增加土壤中的有機成分。2)開展秸稈還田秸稈還田有多種方式,如秸稈粉碎翻壓還田,把作物收獲后的秸稈通過機械化粉碎,耕地后直接翻壓在土壤里;秸稈覆蓋還田,將秸稈覆蓋在土壤表面;堆漚還田,把秸稈堆積腐熟后施入土壤;過腹還田,將秸稈作為飼料,經牲畜消化后,以糞便的形式還田等,讓其在土壤中自然分解,增加土壤有機質含量。3)實施輪作,間種綠肥實行輪作、間作制度,調整種植結構。例如,適當增加豆科作物種植面積,在輪作過程中四年左右種一茬豆科作物可增加土壤中氮素含量,同時豆科綠肥作物經翻壓入土后,大量的根、莖、葉能夠增加土壤有機質,改善土壤理化性質,提高土壤肥力。還可以采用糧肥輪作、間作模式,如冬小麥收獲后,利用土地休閑期復種一茬冬油菜、箭筈豌豆等。不僅可以保持和提高土壤有機質含量,而且還能改善農產品品質。4)測土配方施肥測土配方施肥是以土壤養分測試和肥料田間試驗為基礎,根據作物需肥規律、土壤供肥性能和肥料效應,在合理施用有機肥的基礎上,提出氮、磷、鉀及中、微量元素的施用數量、施肥時期和施肥方法。基于土壤有機質含量、作物類型和有機肥種類,確定有機肥料當季施用量。通過這種方式能滿足作物均衡吸收各種養分,達到有機與無機養分平衡,減少養分流失和環境污染,大幅度提高作物產量。

來源: 公眾號:農林生態科學