土壤退化修復(fù)與生態(tài)保育技術(shù)

王中林

土壤是農(nóng)業(yè)最基本的生產(chǎn)資料，是人類賴以生存的重要自然資源。近些年來，多種原因?qū)е碌耐寥劳嘶遮厙?yán)重。如何修復(fù)污染土壤、保育退化土壤，是關(guān)系到人類生存、保障食品安全和第一產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的大事。筆者在實踐基礎(chǔ)上，提出土壤退化修復(fù)與生態(tài)保育技術(shù)，以供參考。

一、我國土壤基本現(xiàn)狀

1.過半耕地退化嚴(yán)重 我國現(xiàn)有的18.26億畝耕地中，半數(shù)以上退化明顯：耕作層變淺（華北），有機質(zhì)下降（東北），土壤酸化（南方）、鹽漬化（西北）等；土壤理化性狀變差，板結(jié)加重，透氣不良。

2.土壤肥力普遍下降 據(jù)全國第三次土壤普查資料顯示，有機質(zhì)缺乏（≤6克/千克）土壤4.10億畝，氮素缺乏（≤0.5克，千克）土壤4.96億畝，磷缺乏（≤5毫克/千克）土壤10.09億畝，鉀缺乏（≤30毫克/千克）土壤2.78億畝。耕地基礎(chǔ)地力普遍下降。

3.用養(yǎng)失調(diào)養(yǎng)分失衡 重種植輕投入，多年連作、復(fù)種，土壤得不到休養(yǎng)生息。肥料投資大（50%）、利用率低（30%），施肥技術(shù)落后、比例失調(diào)，“三重三輕”（重化肥、輕有機肥，重大量元素肥、輕中微量元素肥，重氮肥、輕磷鉀肥）現(xiàn)象普遍，土壤養(yǎng)分貧富不均，造成土壤有害微生物大量繁殖、酶活性降低，理似性狀非均衡性惡化。

4.土壤污染形勢嚴(yán)峻 據(jù)2014年《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》顯示，我國土壤總的點位超標(biāo)率為16.1%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。耕地、林地、草地土壤點位超標(biāo)率分別為19.4%、10.0%、10.4%。污染物以無機物為主，有機物次之。無機污染物超標(biāo)點位數(shù)占超標(biāo)總點位的82.8%（其中鎘、鎳、砷、銅、汞、鉛、鉻、鋅點位超標(biāo)率分別為7.0%、4.8%、2.7%、2.1%、1.6%、1.5%、1.1%、0.9%）；有機污染物中滴滴涕、多環(huán)芳烴、六六六點位超標(biāo)率分別為1.9%、1.4%、0.5%。

二、土壤退化表現(xiàn)與形成原因

1.土壤退化表現(xiàn) 土壤退化后肥力衰退、生產(chǎn)力下降，有機質(zhì)減少，營養(yǎng)元素含量匱乏或貧富不均；土壤理化性狀惡化，土層變淺，結(jié)構(gòu)變差，耕作層板結(jié)、變淺，透氣透水性不良，自我凈化力減弱；出現(xiàn)鹽漬化、酸化、毒化（污染物超標(biāo)）或沙化現(xiàn)象；蚯蚓等有益生物減少或絕跡。

2.形成原因 ①有機肥投入嚴(yán)重不足。長期復(fù)種、連作，重化肥輕有機肥，有機質(zhì)得不到及時補充，土壤有機質(zhì)含量降低、結(jié)構(gòu)變差，微生物活性受限，影響土壤團粒結(jié)構(gòu)形成，導(dǎo)致土壤基礎(chǔ)地力下降、板結(jié)和龜裂。②傳統(tǒng)耕作方式影響。傳統(tǒng)的大水漫灌、淹灌、不合理耕作、鎮(zhèn)壓等農(nóng)耕措施，導(dǎo)致上層土壤團粒結(jié)構(gòu)破壞，板結(jié)嚴(yán)重；長期使用旋耕機耕作，導(dǎo)致土壤耕作層變淺（有效活土層僅為15～20厘米），理化性狀變差。③偏施化肥養(yǎng)分失衡。植物生長需要17種必需營養(yǎng)元素，施肥時偏施氮、磷、鉀肥，忽視中微量元素肥料，造成土壤中微量元素匱乏、大量元素富集。大量化肥施入土壤，其離子替換了土壤膠體鈣離子，使土壤結(jié)構(gòu)破壞而分散、養(yǎng)分失衡、肥力和有機質(zhì)下降。④連作引起重茬障礙。多年連作，偏施化肥，土壤中微生物菌群平衡狀態(tài)失調(diào)，導(dǎo)致土壤有害菌群（雜菌）數(shù)量積累，有益菌群數(shù)量減少，自我修復(fù)能力喪失。⑤土壤酸化。長期大量施用酸性化肥，降水或灌水量大且集中，導(dǎo)致土壤pH值低于5。⑥土壤鹽漬化。大量灌水使土壤深層的鹽分隨水分蒸發(fā)上移集聚至土表；過量施用化肥及未腐熟發(fā)酵的糞肥，耕作方式不合理，形成犁底層，鹽分聚積在耕作層難以下滲，使土壤表層鹽分逐年增高。⑦土壤毒化。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不合理施用農(nóng)藥、化肥、農(nóng)膜，工業(yè)超標(biāo)排放廢水（或工礦開采）和污水灌溉，污染土壤，硝酸鹽、重金屬等有害物含量增加，并殃及水環(huán)境，直接毒害植物或通過食物鏈危害人畜健康。

三、土壤修復(fù)技術(shù)

1.優(yōu)質(zhì)土壤特征 優(yōu)質(zhì)土壤土層深厚，富含多種顆粒狀礦物質(zhì)、微生物等有益成分，有機質(zhì)含量高，理化性狀好，具有團粒結(jié)構(gòu)，疏松透氣，自我凈化能力強，土壤中無污染物或含量在合理范圍內(nèi)，養(yǎng)分全面、肥力均勻，生產(chǎn)力高，蚯蚓等有益生物多，植物長勢好。

2.主要修復(fù)技術(shù) 土壤輕中度污染，采取農(nóng)藝調(diào)控、替代種植等措施修復(fù)；重度污染，采取物理方法、化學(xué)方法、種植特定植物、引進微生物等措施修復(fù)。①利用植物修復(fù)。利用植物根系吸附、吸收、轉(zhuǎn)化、積累、降解、凈化、過濾、代謝等修復(fù)功能，去除、轉(zhuǎn)化和固定土壤中的污染物至地上部分，再將地上部分定期刈割處理。常用植物有：苜蓿、黑麥草（修復(fù)多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯和石油烴污染），向日葵（吸收鉛、鎘、鎳、銫、鍶、钚等），東南景天（吸收鎘、鋅、鉛等），小鱗苔草（吸收鉛、鋅），蜈蚣草、大葉井口邊草（吸收砷），菰和菖蒲、龍葵（吸收鎘），商陸、香附子、狗牙根和菜蕨（吸收錳），紫穗槐、天藍遏藍菜、土荊芥、羽葉鬼針草、綠葉莧菜、裂葉荊芥、香根草和蒼耳（吸收鉛）等。②利用微生物修復(fù)。微生物能以有機污染物為惟一碳源和能源或者與其他有機物質(zhì)進行共代謝而降解有機污染物。微生物進入土壤系統(tǒng)后，好氧菌、厭氧菌等益生菌形成優(yōu)勢菌群，通過自身的生物反應(yīng)，促進土壤微生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，提高土壤pH值（降低土壤酸度），促使土壤中活性重金屬變?yōu)橛袡C結(jié)合態(tài)，降低其毒害。如利用假單胞菌屬、黃桿菌屬、白腐菌等降解土壤污染物；用紫花苜蓿根際修復(fù)多環(huán)芳烴，固氮植物根瘤菌、菌根真菌聯(lián)合修復(fù)；用微生物的嗜重金屬性，吸收土壤中的重金屬。③微生物一植物聯(lián)合修復(fù)。選擇有降解能力的菌根真菌和適宜的共生植物，進行聯(lián)合修復(fù)。如種植紫花苜蓿降低土壤中多氯聯(lián)苯濃度；實施根瘤菌和菌根真菌雙接種，強化紫花苜蓿對多氯聯(lián)苯的修復(fù)作用。④物理、化學(xué)修復(fù)。對污染嚴(yán)重的土壤，采取物理修復(fù)（如蒸汽提取、玻璃化、稀釋和覆土、固化、熱處理等）、化學(xué)修復(fù)（如原位淋洗、異位淋洗、溶劑浸提、氧化還原等）。另外，蚯蚓可促進鎘、鎳等重金屬向交換態(tài)和水溶態(tài)轉(zhuǎn)化。

四、生態(tài)保育技術(shù)endprint

對退化土壤，采取增加有機質(zhì)、輪作休耕、蚯蚓肥田、改進水肥管理、深耕等措施，進行生態(tài)保育。

1.增加有機物質(zhì) 土壤有機質(zhì)促進土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，是衡量土壤肥力的一個重要指標(biāo)，含量越高則土壤理化性狀越好。有機質(zhì)具有保肥、保水性，可維持養(yǎng)分相對平衡，是水肥的載體，也是微生物的載體和能源。①秸稈（落葉）還田。秸稈（落葉）中含有大量的病蟲源，不能直接覆蓋在田間，將其集中起來經(jīng)過高溫發(fā)酵殺菌處理后制成堆肥，再返回土壤中，為植物下一年生長提供所需營養(yǎng)元素和補充有機質(zhì)，維持土壤營養(yǎng)平衡。②種草覆草。草的根系長度可達30厘米以上，隨根系深扎，水肥下滲，根系死亡后，土壤有益微生物將其分解為有機質(zhì)，促進微生物的繁殖和土壤結(jié)構(gòu)的形成，土壤變疏松；生長至一定高度后刈割，覆蓋于土壤表面，保持土壤濕潤，促進土壤水分、熱量條件穩(wěn)均化，分解后將吸收的養(yǎng)分和太陽能歸還土壤，改善土壤性狀，增加土壤肥力。③增加有益微生物。有益微生物具有分解土壤有機物、降解有毒有害物質(zhì)、平衡微生物菌群，活化土壤、改善土壤結(jié)構(gòu)、提升肥效（轉(zhuǎn)化磷、鉀、鈣、鎂等養(yǎng)分有效形態(tài)）功能。對退化土壤，追施微生物菌肥（根瘤菌、固氮菌、磷細(xì)菌、鉀細(xì)菌、酵素菌、EM菌肥料等）增加土壤功能菌數(shù)量，利用其生命活動促進腐殖質(zhì)形成，增加有機質(zhì)含量，改善土壤理化性狀和生物性狀、土壤團粒結(jié)構(gòu)，提高土壤透氣性、肥力與肥料利用率，提高土壤水、肥、氣、熱的綜合作用，消除連作障礙，重構(gòu)健康土壤。④增施有機肥。有機肥含氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫等大中量和微量元素，含纖維素、半纖維素、脂肪、蛋白質(zhì)、氨基酸及腐植酸等成分，養(yǎng)分豐富，是一種完全肥，能改善土壤結(jié)構(gòu)、通透性，增強植物二氧化碳營養(yǎng)與土壤保水、保肥性，促進土壤難溶性養(yǎng)分溶解，保育土壤健康。

2.實施輪作休養(yǎng) 輪作休養(yǎng)是土壤保育的一項重要措施，可糾正“重用輕養(yǎng)”，讓土壤在輪作中得到“休養(yǎng)生息”。如“糧-草輪作、糧-飼輪作、糧-菜輪作、林-糧輪作或隔年種植”等。

3.利用蚯蚓改良 蚯蚓是土壤生態(tài)系統(tǒng)中的消費者、分解者、調(diào)節(jié)者和肥力轉(zhuǎn)化者，是“生物翻耕機”“土壤改良能手”和土壤質(zhì)量優(yōu)劣的指示物（受污染土壤無蚯蚓），具有疏松土壤，增強土壤保水抗旱性、透氣性，降解、疏散、轉(zhuǎn)化土壤污染物的作用?？梢M太平2號等優(yōu)良蚯蚓品種，進行土壤保育。蚯蚓糞是理想的天然生物肥，含氮（N）1.4%、磷（P₂O₅）1%、鉀（K₂O）1%、腐植酸46%，含23種氨基酸、大量有益微生物等養(yǎng)分，可增加土壤有機質(zhì)、改善土壤結(jié)構(gòu)，促進酸性或堿性土壤變?yōu)橹行酝寥?，增加氮、磷等速效成分，使土壤得到全面改良?/p>

4.改變灌水方式推廣滴灌、噴灌、水肥一體化等現(xiàn)代微灌技術(shù)，淘汰大水漫灌等傳統(tǒng)灌溉方式，提高土壤對有害離子的緩沖能力。

5.改進施肥方法土壤較脆弱，需要更加科學(xué)的施肥方式。推廣測土配方施肥，選施可溶、速溶、不拮抗性肥料，合理施用化肥，尤其是與有機肥、微肥、微生物肥料配施，采用“長效+速效+中微量元素”混施技術(shù)，保持土壤健康。

6.深耕熟化土壤每年秋收后，對農(nóng)田深耕（果園深翻擴穴）1次，深度以40～50厘米為宜。深耕能夠加厚活土層，疏松熟化土壤，改善土壤透氣性，加速養(yǎng)分分解，增加土壤蓄水性，提高地力。endprint