第十章土壤生態(tài)優(yōu)化的原理與技術本章要點土壤生態(tài)與土壤肥力的概念土壤生態(tài)優(yōu)化的一般原理土壤生態(tài)優(yōu)化技術第一節(jié)

土壤生態(tài)與土壤肥力土壤生態(tài)系統(tǒng)是指土壤中生物與非生物環(huán)境的相互作用通過能量轉換和物質(zhì)循環(huán)構成的整體。

土壤生態(tài)系統(tǒng)與周圍環(huán)境之間不斷進行物質(zhì)、能量交換，因此土壤具有明顯的地帶性和區(qū)域性。

土壤肥力是指土壤生長植物的能力，其中包含了土壤中物質(zhì)成分，結構與功能的好壞，以及整個土壤生態(tài)系統(tǒng)運轉的水平。是土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的綜合表現(xiàn)。既是土壤成分又是土壤環(huán)境的體現(xiàn)。所以無論是提高或降低土壤肥力，都關系到整個系統(tǒng)狀態(tài)的改變。從系統(tǒng)的觀點認識土壤肥力問題是增進土壤肥力的理論指導。

土壤肥力減退的原因，絕大部分是從土壤生態(tài)系統(tǒng)中的某一個環(huán)節(jié)的失調(diào)開始，從而引起整體功能的運轉不靈或失調(diào)，以致肥力功能的下降與破壞，甚至以土地喪失而告終。

土壤肥力的提高，首先是土壤生物活性的加強，生物量的增長。這不僅推動了土壤中物質(zhì)能量的生物循環(huán)，而且對地面的水、熱、氣環(huán)境起著強有力的緩沖與調(diào)控作用。良好的地面環(huán)境條件，又保證著土體內(nèi)的循環(huán)穩(wěn)定，促進土壤生態(tài)系統(tǒng)的平衡。這一過程中，土壤植被起著土體內(nèi)、外環(huán)境條件的調(diào)節(jié)與穩(wěn)定劑的作用，是聯(lián)系土體內(nèi)、外生態(tài)環(huán)境的樞紐，也是土壤肥力水平與環(huán)境生態(tài)平衡狀況的重要標志。第二節(jié)

土壤生態(tài)優(yōu)化的一般原理

土壤在陸生生態(tài)系統(tǒng)中所起的作用主要是為植物提供生長條件，通過植物利用光能轉化為生物質(zhì)能儲存在植物組織中，同時承載著足夠的礦質(zhì)營養(yǎng)成分和有機物質(zhì)，以生物物質(zhì)的形式進入生態(tài)系統(tǒng)。土壤生物再將落入土壤中的有機物質(zhì)分解，釋放出營養(yǎng)與能量，推動物質(zhì)與能量的循環(huán)。在這一質(zhì)能循環(huán)中，植被的功能是多方面的。一方面植物的生長量越大，儲蓄的物質(zhì)與能量越多，供給動物和人類利用的途徑越廣泛，就更能提高物質(zhì)與能量的周轉利用水平。另一方面，生產(chǎn)的物質(zhì)利用越充分，廢棄物越少，對環(huán)境的危害就越小。

土壤生態(tài)優(yōu)化的標志是土壤生物與土壤環(huán)境之間相互作用的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。土壤滋養(yǎng)了植物、動物和微生物，從而形成了土壤環(huán)境中與有機體休戚相關的土壤生態(tài)系統(tǒng)。植物生長為系統(tǒng)提供物質(zhì)與能量來源，土壤內(nèi)部的動物與微生物消耗這些物質(zhì)與能量，同時物植物生長提供有效的營養(yǎng)物質(zhì)。

植被是創(chuàng)造肥沃土壤的保證。在任何氣候、母質(zhì)、地形條件下，保護和改善植被是建設良好土壤生態(tài)環(huán)境的先決條件。土壤生態(tài)優(yōu)化的原理：一、從宏觀上優(yōu)化土壤環(huán)境，為植物的生存繁育創(chuàng)造條件植物生長所必須的環(huán)境條件是光、熱、水、肥、氣。土壤所能提供的主要是肥和部分的水和氣，大部分的條件要靠環(huán)境供給。

從宏觀上優(yōu)化土壤環(huán)境是保證土壤生態(tài)優(yōu)化的先決條件。

在利用陽光方面，可以對不同光照條件的植物、作物進行選擇與配置，使農(nóng)用地的休閑期盡量縮短，地面綠葉覆蓋率盡量提高。

對熱量的利用上，除因地制宜的選擇適應的植物外，還可間接的利用地形水文條件，甚至采取調(diào)控技術促進植物生長。

用水，除各種巧用水分的技術外，地表或地下蓄水設施的適當配置與各種水源的開發(fā)利用也是不可缺少的。

在水熱利用上，也可利用地形狀況進行調(diào)節(jié)。因為地形可以引起水、熱重新分配，所以合理利用地形條件和改造地形，使之在提供有益的水熱環(huán)境方面具有重要的作用。

林業(yè)，具有強大的調(diào)節(jié)水熱能力的作用，是調(diào)節(jié)生態(tài)平衡的最重要的條件，它除提供林產(chǎn)品外，還能充分利用荒山、荒坡等不適宜農(nóng)業(yè)的土壤，同時對牧區(qū)和農(nóng)區(qū)具備防護作用。

牧業(yè)，是使高海拔、高緯度的平原或峽谷地區(qū)的土壤得以充分利用的產(chǎn)業(yè)。牧草的抗寒、抗倒、抗旱等能力和它遠遠超過地上部分的根系生物量，使它成為最佳的保土、固土劑。且畜產(chǎn)品營養(yǎng)價值更高，畜禽糞便可提供肥料或其他小生物的食料。

漁業(yè)，是路面水體的優(yōu)良利用者。除了天然水體外，開辟人工蓄水面，對于開發(fā)漁業(yè)，調(diào)節(jié)小范圍的水分周轉與溫度、濕度也是十分有利的。合理安置適當?shù)牧謽I(yè)、牧業(yè)、漁業(yè)、和農(nóng)業(yè)，一方面充分而合理的利用了土壤資源，一方面提高了土壤生態(tài)優(yōu)化平衡的水平。三、搞好土體的自身建設，重視各業(yè)中的土壤管理土壤自身建設主要手段是日常的土壤管理，土壤管理的目的是在環(huán)境條件和技術條件允許的情況下，保護土壤不受侵蝕及土壤內(nèi)部的生態(tài)平衡。具體到土壤的功能、性質(zhì)等項目就是保持土體穩(wěn)定不受破壞，土壤三相狀態(tài)不受破壞，土壤水、熱、氣、肥的調(diào)勻狀態(tài)保持永續(xù)更新。保證這一點，既要利用自然規(guī)律和生產(chǎn)規(guī)律，也要盡量利用經(jīng)濟規(guī)律進行集約化的土壤經(jīng)營。集約化經(jīng)營土壤，首先需要環(huán)境條件的宏觀保證和土地的合理利用為前提。它使土壤的生產(chǎn)負荷與物質(zhì)能量周轉頻率有定規(guī)，超載運轉與低頻周轉的都是破壞土壤生態(tài)的原因。土壤管理的具體內(nèi)容是水肥的適時適量的輸入，影響水肥條件的適時適當?shù)母?。前者是合理灌溉與施肥，后者是對土體內(nèi)部的層次調(diào)整、結構調(diào)節(jié)，使土壤疏松，層次得以保持，甚至逐漸增厚，達到土壤水肥能夠發(fā)揮最大效力的程度。

進行環(huán)境優(yōu)化的目標是使水熱條件能夠得到調(diào)節(jié)與控制；優(yōu)化的依據(jù)是生物措施與工程措施相結合。生物措施主要是植樹造林、發(fā)展植被以涵養(yǎng)水源，調(diào)節(jié)水熱狀況；工程措施主要是蓄水工程，補充地區(qū)性或季節(jié)性自然降水之不足。1.造林與保護植被

難利用的石山與疏林草地，是最需要造林而又難于造林的地方。石山土薄，水源不濟，植物濕盛干衰，難以使植物穩(wěn)定生長形成完整的植被。單純造林很難立足?？梢詥獭⒐?、草配合，多品種交叉，速生為主的原則進行造林，并把握季節(jié)播種、移栽，把握時機伐苗助長。喬木、灌木、草木在適應土壤水熱肥條件方面與利用光能的空間層次上是很不同的，所以他們能夠共同生存互不矛盾。但也要注意相克植物之間的危害。

在氣候干燥，林木難以生長的地方，則以保護植被，以固土保水為好。這類環(huán)境大多旱季長達半年以上，草被只能夏秋生長，冬春枯苗。所以，一方面選用耐旱品種，一方面有重點的增添水利設施，以利人工植被的保護。為了保存植被，在熱量允許的地方，須盡量安排各季節(jié)都有適當?shù)哪敛萆L，保證綠色草被終年不斷，在水熱限制的地方，也應保持旱、冷季節(jié)里的草根層不被破壞。在經(jīng)營方面則應重視草、畜比例。

在南方丘陵坡地，母質(zhì)風化快，沖刷嚴重，土壤貧瘠，不但林木難于生長，草本植物也只能在雨季略生寸草，旱季一到，草被死亡，一遇大雨，連根帶草沖刷殆盡。這種環(huán)境下，只能選擇先鋒草種，以藤本，走莖類型較宜，并促其早生快發(fā)覆蓋嚴密，避免夏季暴雨直接沖刷表土，從而起到防沖保土的作用。在草被生長良好，土層逐漸穩(wěn)定和增厚的基礎上，再種植灌木和喬木。農(nóng)地種植實行輪、間、套、密、養(yǎng)用一致化，既可以穩(wěn)定植被層水熱動態(tài)，又能增產(chǎn)增收，保護土壤生態(tài)環(huán)境，減少污染。因為按農(nóng)作物受保護的垂直高度通常根為兩層，這兩層的相對濕度以穩(wěn)定在60～80％范圍內(nèi)才能達到穩(wěn)定植被層水熱動態(tài)的效果。項目滲灌噴灌畦灌不灌用水量(m3/667m2)667m2產(chǎn)(皮棉，kg)42.47772.249.89834.5－21.6

在合理用水上，應以改進灌溉技術，以最小水量獲得最大灌溉效益為原則，并根據(jù)不同土地利用情況，采取不同的灌溉措施。如：旱田作物采用溝畦灌溉，丘陵山區(qū)，干旱缺水地區(qū)以及果實蔬菜應使用噴灌和滴灌，稻田使用淺水濕潤灌溉。不同灌水方式用水量和棉花產(chǎn)量的關系3.土壤生態(tài)優(yōu)化的綜合技術發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，保護土壤生態(tài)環(huán)境。

所謂“生態(tài)農(nóng)業(yè)”是指從系統(tǒng)思想出發(fā)，按照生態(tài)學原理、經(jīng)濟學原理和生態(tài)經(jīng)濟學原理，利用現(xiàn)代科學技術成果和現(xiàn)代管理手段，從生產(chǎn)上做到宜農(nóng)則農(nóng)，宜林則林，宜牧則牧，因地制宜地進行各業(yè)適當?shù)嘏浜?，以達到相互促進、共同發(fā)展地目的；從經(jīng)營上做到使各業(yè)所獲得得物質(zhì)和能量得到最充分的利用，為此，必須建立以物質(zhì)與能力循環(huán)再利用的流通渠道，從而獲得較高的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益、環(huán)境效益和社會效益的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。

主要內(nèi)容：

——高度重視農(nóng)業(yè)的第一性生產(chǎn)，提高太陽能的轉化率。

生態(tài)農(nóng)業(yè)的首要任務就是使綠色植物的光合作用將太陽能轉化為生物能的功能盡可能高。

——提高生物能的利用率，多層次利用生物能。

把生物能進行多次綜合利用，既利用可食部分，又利用非可食部分；既利用其產(chǎn)品，又利用其廢料，從而建立起利用率最高而又無污染的農(nóng)業(yè)。重視土壤的合理區(qū)劃，因地制宜地利用土壤資源。

土壤區(qū)劃是合理利用土壤資源，因地制宜發(fā)展區(qū)域農(nóng)、林、牧業(yè)生產(chǎn)地的重要基礎工作，是因地因時進行作物配置和采取相應生產(chǎn)措施不可缺少地重要步驟。不同的土壤，其生產(chǎn)潛力與農(nóng)、林、牧業(yè)發(fā)展的適應性不同，所以利用方式和改良途徑也要求不同。重視土壤普查成果利用，搞好低產(chǎn)田改良。

——因地制宜、合理進行作物布局

不同土壤具有不同的肥力水平、生產(chǎn)性能及作物的適宜性。——科學施肥

施肥在于補充物質(zhì)循環(huán)中的缺損，解決土壤供肥與作物需肥之間的矛盾。因此，科學施肥應根據(jù)土壤養(yǎng)分存量與釋放供肥規(guī)律結合植物的需要，否則會造成浪費和環(huán)境污染?！寥栏牧?/p>

土壤普查分辨了土壤肥力的等級，查出了肥力特征及低產(chǎn)原因。對于環(huán)境條件基本正常而土質(zhì)需改造的因素，可采用合理的措施，對土壤進行改良。——推廣先進的科技成果土壤間作方式有機質(zhì)(%)速效磷(mg/kg)速效鉀(mg/kg)種前收后增減種前收后增減種前收后增減中性紫色土果園0.930.95＋0.024.31.3－3.0108104－4果園加牧草0.931.02＋0.0914.62.4－12.2108141＋33石灰性紫色土小麥1.041.03－0.0119.53.0－16.5135155＋20小麥間牧草1.041.09＋0.0514.52.9－11.6135151＋16牧草參與間作對土壤性質(zhì)的影響三、

保存土壤水分，提高土壤調(diào)控水熱條件的能力最根本的方法是提高土壤的水容量，保持土壤恰當?shù)臐穸燃胺€(wěn)定輸入水分的暢通渠道。提高土壤的水容量——保護與增厚土層，增大容水體積。改善土性，增強透水與容水空襲。提高土層種的植物根量，幫助根層疏松，促進良好土壤結構的形成。四、

增厚土壤、改善土質(zhì)

主要作用是增加利于植物生長和微生物活動的活土層厚度；其實質(zhì)是加深土層厚度，加速土壤熟化，使土壤成為一個深厚、疏松、肥沃的土層。項目總投能總產(chǎn)出能能量產(chǎn)投比太陽輻射能光能利用率聚土免耕對照1.301.506180030906180030902.572.22聚土免耕和對照的能量產(chǎn)投情況分析技術：深耕增厚土層的技術——主要通過深翻改土，結合施用大量有機肥料，實行科學種田而實現(xiàn)的。其原理主要是改善了土壤的物理性狀，改良了土壤結構，協(xié)調(diào)了土壤的水肥氣熱狀況，為作物生長與抵抗不良氣候條件以及防治土壤污染等提供了一個較好的土壤環(huán)境條件。主要作用：①增厚的疏松層提高了保蓄能力