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土壤健康的表现与评价指标

已有 9392 次阅读 2018-1-11 09:01 |个人分类:有机园艺|系统分类:科普集锦

土壤是发育于地球陆地表面能够为植物生长发育提供必需养分和水分的疏松多孔表层,是陆生植物生活的基质。土壤健康(soil health)是有机农业生产的必要条件,只有健康的土壤才可以培养出健康的植物,从而保障动物和人类的健康。它不仅决定着农田环境质量和农业可持续发展,也深刻地影响植物、动物和人类的健康。有机农业积极致力于利用天然物质和施用有机肥料培育肥沃土壤,使农业生产回归健康本源。

一、土壤健康的具体表现

土壤健康是土壤维持其生产力、改善环境质量以及促进动植物健康生长的一种机能和状态;健康的土壤具有良好的结构、功能和缓冲性能,并始终能够保持这种良好结构和功能状态以及维持土壤生态系统的动态平衡。土壤健康主要表现在土壤理化性状优越、土壤营养丰富、土壤生物活跃、土壤水分和空气含量适宜和生态系统健康稳定等几个方面。

1. 土壤理化性状优越:土壤理化性状指土壤物理性状和土壤化学性质。土壤物理性状主要包括土壤质地和土壤结构等,土壤质地(soiltexture)是按土壤中不同粒径颗粒相对含量的组成而区分的粗细度,土壤结构(soilstructure)指土壤颗粒(包括团聚体)的排列与组合形式。土壤化学性质主要包括土壤吸附性能、表面活性、酸碱性、氧化还原电位和缓冲作用等。健康的土壤具有一定厚度和结构的土体,土壤固、液、气三相比例适当,土壤质地疏松,较高的水稳性团聚体含量,良好的土壤孔隙性,保水保肥性好,透气性好,土壤温度适宜,酸碱度适中,缓冲环境变化的能力强,耕性良好,能够为作物根系的生长提供相对稳定的环境。

2. 土壤营养丰富:土壤营养健康主要体现在土壤养分丰富,土壤肥力强劲。土壤肥力是土壤为植物生长提供和协调营养条件和环境条件的能力,是土壤各种基本性质的综合表现,是土壤区别于成土母质和其他自然体的最本质特征,也是土壤作为自然资源和农业生产资料的物质基础。

按照成因,土壤肥力可分为自然肥力和人为肥力。前者指在气候、生物、母质、地形和年龄这五大成土因素影响下形成的肥力,主要存在于未开垦的自然土壤;后者指长期在人为的耕作、施肥、灌溉和其他各种农事活动影响下所表现出的肥力,主要存在于耕作土壤(农业土壤)。

矿物质是构成土壤肥力的重要因素,一般占土壤固相部分重量的95%98%左右。土壤矿物质是岩石经过风化作用形成的不同大小的矿物颗粒(砂粒、土粒和胶粒)。土壤矿物质种类很多,化学组成复杂,它直接影响土壤的物理、化学性质、以及生物与生物化学性质,是作物养分的重要来源之一。营养健康的土壤是矿物质种类齐全、比例适宜、含量丰富的土壤。

土壤有机质指土壤中由生物残体形成的含碳有机化合物,是土壤肥力的核心组分。按分解程度,有机质分为新鲜有机质、半分解有机质和腐殖质,其中腐殖质是新鲜有机质经过微生物分解转化形成的非晶体高分子有机化合物,呈黑色或暗棕色液体状,是土壤有机质的主体成分,具有吸收性能、缓冲性能以及络合重金属的性能等,对土壤的结构、性质和质量都有重大影响。它和土壤矿物质紧密地结合在一起,既可以为植物提供大量的营养物质,又可以吸附大量微量元素,而且有利于土壤生物的存活。在一般耕地耕层中有机质含量只占土壤干重的0.5-2.5%,耕层以下更少,但它的作用却很大。富含有机质(尤其是腐殖质)的土壤生物多样性高,缓冲能力高,抗污染、抗干扰的能力强,健康指数高。

3. 土壤生物丰富,代谢活跃:土壤中生活着丰富的生物类群,是一个重要的地下生物资源库,它除参与岩石的风化和原始土壤的生成外,对土壤的生长和发育、土壤肥力的形成和演变以及高等植物的营养供应状况均有重要作用。土壤生物尤其是微生物对陆地动植物残体的分解、土壤结构形成、有机物转化、有毒物质的降解等至关重要,同时对环境起着天然的过滤和净化作用。有机农业充分肯定土壤活性的重要性,土壤活性主要体现在土壤生物的活性和多样性。健康土壤的土壤生物种类丰富、动植物和微生物多样、土壤生物代谢活跃、功能强劲、土壤酶及其活性高、土壤生物生物量丰富、食物链结构合理等,能够有效维持土壤生态系统的能量流动、物质循环和信息交换。

4. 土壤水分和空气含量适宜:土壤是一个疏松多孔体,其中布满着大大小小蜂窝状的孔隙。直径0.001-0.1mm的土壤孔隙叫毛管孔隙,存在于土壤毛管孔隙中的水分能被作物直接吸收利用,同时,还能溶解和输送土壤养分。土壤空气对作物种子发芽、根系发育、微生物活动及养分转化都有显著的影响。生产上应采用深耕松土、破除土壤板结层、排水、晒田等措施,以改善土壤通气状况,促使土壤水分和空气含量保持在适宜水平。

5. 土壤环境与生态系统健康:健康的土壤来自一个健康的发育环境,不存在严重的环境胁迫,如水分胁迫、温度胁迫、酸碱度胁迫、盐度胁迫,没有水土流失、人类开采破坏、地质灾害等现象;并且健康的土壤不存在污染或含有污染物极少,而其自净能力、抗污染能力强。当土壤被污染,有害物质超过土壤自净能力时,就会引起土壤组成、结构和功能发生变化。土壤污染程度与土壤健康状况息息相关,土壤污染程度越大,土壤的健康就越差,土壤健康可以从土壤的污染状况上首先反映出来。

健康土壤不仅需要各个组成部分的健康,而且土壤生态系统在整体上也是健康的,即各类组成比例恰当、结构合理、相互协调,才能完成正常的功能,而且土壤肥力、作物生产力、土壤发育与演替、土壤环境变化、土壤环境容量等适宜且协调。

二、土壤健康评价指标

1. 土壤肥力:包括水、肥、气、热四大肥力因素,具体指标有土壤质地、紧实度、耕层厚度、土壤结构、土壤含水量、田间持水量、土壤排水性、渗滤性、有机质含量、养分总量和速效养分含量、土壤通气、土壤热量、土壤侵蚀状况、pH、盐基代换量等。

2. 土壤环境质量:包括土壤背景值、盐分种类与含量、硝酸盐、碱化度、农药残留量、污染指数、植物中污染物、环境容量、地表水污染物、地下水矿化度与污染物、重金属元素种类极其含量、污染物存在状态及其浓度等。

3. 土壤生物活性:包括土壤微生物多样性、微生物生物量、土壤氮/碳比、土壤呼吸、土壤酶活性等。

4. 土壤生态质量:包括土壤节肢动物、蚯蚓、种群丰富度、多样性指数、优势性指数、均匀度指数、杂草情况等。  

-------引自:杨洪强. 2014. 有机农业生产原理与技术[M]. 北京:中国农业出版社,p80-82




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