首先申明，有些老朋友不一定完全贊同文章中的觀點(diǎn)。但是您也要尊重別人，認(rèn)真地聽完別人的論點(diǎn)，不要著急反駁。請您耐心地看完本篇譯文。不過其中對我十分有幫助的部分是最后一段?？紤]再三，還是保留著最好。

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力和健康的關(guān)鍵

瑪麗-豪厄爾·R·馬滕斯

當(dāng)農(nóng)民聚集時(shí)，談話圍繞著肥料、雜草控制技術(shù)和新作物品種展開。拖拉機(jī)型號像蜂蜜鐵絲網(wǎng)一樣從舌頭上滾下來，這是一種微妙的馬力。他們斷然比較收益率和市場。然而，隱藏在背后，籠罩在神秘和無知之中，住著一個(gè)黑暗的陌生人。提到土壤科學(xué)，人群很快就會(huì)失去興趣。很少有農(nóng)民愿意承認(rèn)他們腳下的土壤是一種神秘而令人生畏的物質(zhì)，化學(xué)是他們曾經(jīng)急切忘記的東西，而微生物學(xué)是他們寧愿不必定義的詞。對大多數(shù)人來說，土壤是一種必須加以控制的對立物，是一種無生命的材料，需要耕種、施肥、排水、灌溉和以其他方式塑造以滿足農(nóng)民的需要?？沙掷m(xù)農(nóng)民需要將土壤理解為一個(gè)活生生的動(dòng)態(tài)系統(tǒng);他們必須將土壤視為伙伴，而不是對手。

佛蒙特大學(xué)土壤科學(xué)教授FredMagdoff博士為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力帶來了全新的視角。他要求聽眾重新組織他們關(guān)于作物生長和土壤管理的想法和優(yōu)先事項(xiàng)。Magdoff認(rèn)為有機(jī)質(zhì)確實(shí)是土壤肥力和健康的關(guān)鍵。土壤質(zhì)量是由健康和活性有機(jī)質(zhì)促成的復(fù)雜化學(xué)和微生物相互作用的結(jié)果。沒有多少農(nóng)民知道他們土壤中有機(jī)質(zhì)的百分比，而將其視為作物生產(chǎn)力的主要因素、對病原體的有效保護(hù)以及對維持良好土壤結(jié)構(gòu)絕對必不可少的農(nóng)民也很少。這不是一個(gè)新概念。近100年前發(fā)布的一份農(nóng)業(yè)公報(bào)指出，有機(jī)質(zhì)損失導(dǎo)致“枯竭”的土壤生產(chǎn)力下降，這一觀點(diǎn)近來已被科學(xué)家和農(nóng)民大大忽視。

土壤有機(jī)質(zhì)通常占土壤體積重量的1-6%。幾乎不關(guān)心增加有機(jī)含量的耕作土壤會(huì)很快失去大部分這種重要成分，從而大大降低潛在生產(chǎn)力。為了了解有機(jī)質(zhì)在土壤中的重要作用，Magdoff強(qiáng)調(diào)我們必須首先正確識別材料。有機(jī)物有三種基本形式——活的、死的和死透的：

首先是“活的”有機(jī)物，包括活的植物根、微生物、蚯蚓、線蟲和其他小動(dòng)物。土壤可以包含數(shù)量驚人的不同種類的生物群落。人們常常認(rèn)為線蟲和微生物是有害的。僅線蟲就可能有超過100,000種。這些線蟲種類中的大多數(shù)都是有益的，有助于從腐爛的有機(jī)物中回收營養(yǎng)，作為大型生物的食物，并控制病原微生物的數(shù)量。只有相對少量的線蟲種類寄生在植物上。蚯蚓在土壤中挖洞，為水分運(yùn)動(dòng)和根系生長提供通道，并以更可利用的形式釋放養(yǎng)分以供作物生長，因此它們對土壤結(jié)構(gòu)非常寶貴。

其次是“死”有機(jī)物。這是活性顆粒有機(jī)物、腐爛的莖、根、真菌菌絲、死動(dòng)物和微生物的碎片。在健康的土壤中，這種成分是一種混合物，來自許多不同的來源?；钚杂袡C(jī)材料為多種真菌、細(xì)菌、植物和其他生物提供營養(yǎng)。

第三，有“死透”的有機(jī)物。盡管這個(gè)概念看起來很有趣，但重要的是區(qū)分活躍分解的有機(jī)物，第二組，和分解良好的腐殖質(zhì)，第三組。腐殖質(zhì)顆粒非常小而且顏色很深。它們在很長一段時(shí)間內(nèi)相對穩(wěn)定。腐殖質(zhì)不是可用植物營養(yǎng)素的主要直接來源，因?yàn)樗^續(xù)非常緩慢地分解。然而，由于腐殖質(zhì)具有很高的陽離子交換能力，它有助于保持植物根系吸收所必需的養(yǎng)分。

腐殖質(zhì)對于維持健康的土壤聚集也很重要。分解良好的腐殖質(zhì)可能占土壤有機(jī)質(zhì)總量的60-80%。

三種形式的土壤有機(jī)質(zhì)對土壤中發(fā)生的幾乎所有事情以及土壤生長健康植物的能力都有深遠(yuǎn)的影響。其中一些影響是：

1.土壤有機(jī)質(zhì)，尤其是活躍分解的有機(jī)質(zhì)，是植物生長的巨大營養(yǎng)來源。隨著死去的植物、動(dòng)物和其他土壤生物的分解，許多曾經(jīng)構(gòu)成其結(jié)構(gòu)的礦物離子被釋放出來。有機(jī)物還會(huì)螯合某些元素，例如鋅，然后將這些元素保持在穩(wěn)定的可用形式中，以供植物根部吸收。

一旦礦物離子被釋放，有機(jī)物的第二個(gè)關(guān)鍵作用就開始發(fā)揮作用。沒有通過對土壤顆粒的電吸引而牢固保持的游離離子通常會(huì)通過浸出和侵蝕而被去除。許多必需離子，例如鉀和鈣，都帶有正電荷。腐殖質(zhì)、積極分解有機(jī)物和粘土顆粒通常帶有負(fù)電荷。陽離子和顆粒之間產(chǎn)生電吸引，將陽離子牢固地固定在植物生根區(qū)并可供植物吸收。保持和釋放帶正電的陽離子的能力被稱為“陽離子交換能力”或土壤的CEC。在粘土含量低的土壤中，例如沙子和沙壤土，土壤的大部分CEC是由帶負(fù)電的有機(jī)顆粒引起的。

2.土壤有機(jī)質(zhì)增加了土壤中的生物多樣性。在我們的腳下，幾乎完全看不見，也知之甚少，土壤中有許多不同類型的生物組成的繁盛復(fù)雜的食物網(wǎng)。從最不起眼的細(xì)菌到更復(fù)雜的蚯蚓，網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)成員都發(fā)揮著關(guān)鍵作用。多樣化的生物種群建立了競爭壁壘，控制了任何一個(gè)物種的種群，阻止了該物種的數(shù)量大幅增加。這可以對大多數(shù)害蟲種群的生長提供非常高水平的生物控制。

大多數(shù)植物根部的表面都被一層稱為菌根的有益真菌定殖。菌根通過大大增加有效根際(生根區(qū))面積，對植物根系水分和礦物質(zhì)的吸收非常重要。磷的可用性在很大程度上取決于菌根和其他將磷轉(zhuǎn)化為植物根系可以吸收的形式的微生物活動(dòng)。

菌根層還在根組織周圍提供了有效的屏障，病原真菌和細(xì)菌通常無法穿透。通過為所有這些生物提供不同類型有機(jī)材料的多樣化飲食，生物多樣性將得到增強(qiáng)，作物生長將得到改善。在有機(jī)質(zhì)含量高的健康土壤中，蚯蚓會(huì)很豐富。蠕蟲通道和舊根通道將增加水分滲透并促進(jìn)新根的生長。

3.土壤有機(jī)質(zhì)改善土壤可耕度或結(jié)構(gòu)。在健康的土壤中，礦物質(zhì)和有機(jī)顆粒會(huì)形成團(tuán)塊或“聚集體”。這些聚集體以這樣的方式結(jié)合在一起，為根系生長和水滲透提供了通道。良好的骨料穩(wěn)定性還可以抵抗壓實(shí)層和結(jié)痂表面的形成。

當(dāng)受損的土壤變濕時(shí)，小的淤泥或粘土顆粒會(huì)一起流動(dòng)，形成不透水和根部的層。當(dāng)雨水導(dǎo)致表面聚集體分解時(shí)，可能會(huì)形成結(jié)皮，幼苗可能難以出苗，水可能無法滲入土壤，徑流的侵蝕可能會(huì)掠奪土壤。植物根部的菌根分泌一種叫做glomalin的粘液樣物質(zhì)，它有助于形成聚集體并增加聚集體的穩(wěn)定性。

4、土壤有機(jī)質(zhì)能刺激植物生根。土壤微生物產(chǎn)生的某些化學(xué)物質(zhì)對植物根部具有激素類型的影響。這些化學(xué)物質(zhì)在化學(xué)上與植物激素相似，并且具有相當(dāng)?shù)纳L刺激作用。許多此類材料來源于腐殖酸，腐殖酸是分解產(chǎn)物。替代農(nóng)業(yè)支持者多年來一直提出的這一概念，現(xiàn)在得到了近期科學(xué)研究的支持。馬里蘭大學(xué)的研究還表明，增加土壤有機(jī)質(zhì)可以提高作物產(chǎn)量。一項(xiàng)試驗(yàn)表明，土壤有機(jī)質(zhì)每增加1%，玉米的產(chǎn)量增加約80蒲/英畝。

5.土壤有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定土壤的化學(xué)成分。富含有機(jī)質(zhì)的土壤具有良好的緩沖性，因此可以抵抗快速的化學(xué)變化，尤其是pH值的變化。這既可以是優(yōu)勢，也可以是劣勢。高有機(jī)質(zhì)土壤將需要更多的石灰來引起相同的pH值變化，但一旦達(dá)到有利的pH值，它的變化速度就會(huì)變慢。有機(jī)物質(zhì)還可以以不損害植物的形式隔離有害物質(zhì)。

在有機(jī)質(zhì)含量也很高的低pH值土壤中，鋁的毒性問題要小得多，如果有毒化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)，它們將被混合的微生物群更快地分解。

6.土壤有機(jī)質(zhì)也會(huì)使土壤變黑，這有助于在春季早些時(shí)候使土壤變暖。

7.土壤有機(jī)質(zhì)在化學(xué)元素的自然循環(huán)中起著至關(guān)重要的作用。有機(jī)物可以容納和儲(chǔ)存多余的碳，因此它不會(huì)以二氧化碳的形式釋放到大氣中，這是一種強(qiáng)效的“溫室氣體”。土壤中的碳含量是地球大氣的三倍。有機(jī)質(zhì)含量為1%的田地頂部6英寸將儲(chǔ)存更多的碳，這些碳存在于該田地上方的整個(gè)大氣中。隨著大氣越來越受到溫室氣體的污染，在土壤中儲(chǔ)存盡可能多的碳在生態(tài)上可能變得很重要。

環(huán)境中的絕大多數(shù)氮以氮?dú)獾男问酱嬖?，一種植物無法吸收的物質(zhì)。

只有相對少量的土壤細(xì)菌才能為植物提供氮?dú)狻Ｍ寥乐械恼Ｑh(huán)依賴于能夠?qū)⒌獨(dú)廪D(zhuǎn)化為植物根系吸收的離子形式的健康微生物種群。大多數(shù)其他養(yǎng)分的循環(huán)依賴于混合的土壤微生物種群、土壤化學(xué)成分和足夠高的CEC以保持離子直到植物根部需要。

Magdoff強(qiáng)調(diào)，雖然所有這些有益效果都可以通過增加土壤有機(jī)質(zhì)來實(shí)現(xiàn)，但不同類型微生物的多樣性和不同類型有機(jī)質(zhì)的多樣性也至關(guān)重要。給土壤喂食各種有機(jī)物質(zhì)可以促進(jìn)生物多樣性。

植物、土壤、雜草、昆蟲和其他生物之間的相互作用很復(fù)雜，而且在很大程度上還沒有被很好地理解。最近關(guān)于生態(tài)害蟲控制的研究顯示了一些關(guān)于土壤健康和害蟲種群影響的非常驚人的結(jié)果。喬治亞州蒂夫頓美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究服務(wù)站的喬·劉易斯博士證明，當(dāng)昆蟲以某些植物為食時(shí)，昆蟲唾液會(huì)刺激植物產(chǎn)生特定的揮發(fā)性化合物。這些化學(xué)物質(zhì)可作為特定類型昆蟲捕食者的引誘劑。土壤條件似乎對植物產(chǎn)生的揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)的量有深遠(yuǎn)的影響。如果植物不健康，特別是如果植物在沒有最佳氮的情況下生長，則會(huì)產(chǎn)生較少的揮發(fā)性化合物。俄亥俄州立大學(xué)的LarryPhalen博士通過在溫室中在有機(jī)種植者的土壤和傳統(tǒng)種植者的土壤中種植甜玉米進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。大量的歐洲玉米螟蛾被釋放到植物上。Phalen能夠記錄到飛蛾更喜歡在傳統(tǒng)土壤中生長的玉米上產(chǎn)卵。雖然目前尚不清楚有機(jī)土壤中的哪些成分提供了這種保護(hù)作用，但有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量和水平很可能是至關(guān)重要的。土壤有機(jī)質(zhì)管理面臨兩難境地。有機(jī)物質(zhì)必須分解，才能在養(yǎng)分釋放、生物刺激和改善土壤結(jié)構(gòu)方面發(fā)揮最大效益。然而，有機(jī)物也會(huì)因分解而流失。

當(dāng)有機(jī)物添加到土壤中時(shí)，大約80%最終會(huì)通過分解而流失，而大約20%最終會(huì)進(jìn)入穩(wěn)定的腐殖質(zhì)部分。正因?yàn)槿绱?，如果農(nóng)民想要將土壤頂部6英寸的穩(wěn)定腐殖質(zhì)部分增加1%，他們必須添加大約100,000磅未分解的有機(jī)物質(zhì)。雖然土壤有機(jī)質(zhì)的主要價(jià)值在于這種動(dòng)態(tài)性質(zhì)，但它確實(shí)提出了重大挑戰(zhàn)。

土壤有機(jī)質(zhì)的管理可以看作是一個(gè)銀行賬戶，必須平衡收益和損失以保持相對穩(wěn)定。有機(jī)物質(zhì)可以通過添加不同類型的植物殘?bào)w、添加肥料和堆肥以及通過不同的作物輪作來獲得。不同類型的土壤有機(jī)改良劑對土壤質(zhì)量、土壤可耕度和土壤微生物種群具有不同的影響。

當(dāng)土壤生物以有機(jī)殘留物為食時(shí)，有機(jī)物質(zhì)會(huì)因侵蝕以及CO2損失而流失。加速分解和各種類型的耕作導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)損失。只有當(dāng)收益大于損失時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)才會(huì)增加。正因?yàn)槿绱?，必須仔?xì)和創(chuàng)造性地管理土壤有機(jī)質(zhì)。

增加土壤有機(jī)質(zhì)最好通過以下做法來實(shí)現(xiàn)：

1.使用覆蓋作物。覆蓋作物減少水土流失，增加生物多樣性，增加有機(jī)質(zhì)水平，改善土壤團(tuán)聚。覆蓋作物還不斷為菌根真菌和其他微生物提供活的宿主，有效地為下一個(gè)作物接種健康的種群。在覆蓋作物之后種植的作物顯示出更高水平的菌根也就不足為奇了。某些種類的覆蓋作物可以專門抑制某些類型的線蟲和其他病原體。重要的是尋找適合作物輪作的覆蓋作物的生態(tài)位。當(dāng)植物年輕多汁的春季耕種覆蓋作物時(shí)，生物量將迅速分解。這會(huì)迅速將許多養(yǎng)分釋放到土壤中。這種加速分解的缺點(diǎn)是很少有材料在土壤中保持穩(wěn)定的腐殖質(zhì)。較老的覆蓋作物材料的分解會(huì)短暫地占用必需的養(yǎng)分，尤其是氮，這可能會(huì)導(dǎo)致暫時(shí)的養(yǎng)分缺乏。覆蓋作物應(yīng)與其他可以提供更穩(wěn)定的分解材料的材料和做法一起用于短期土壤有機(jī)質(zhì)改良。

2.添加堆肥和肥料。堆肥是經(jīng)過分解過程的有機(jī)物質(zhì)。它可能來源于動(dòng)物或植物的廢物。當(dāng)堆肥被添加到土壤中時(shí)，大部分有機(jī)物質(zhì)已經(jīng)以腐殖質(zhì)的形式存在。然后可以將高百分比的堆肥摻入土壤有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)定的“非常死”或腐殖質(zhì)部分，增加土壤養(yǎng)分保持能力并改善土壤可耕度。堆肥成熟程度會(huì)影響其抑制病原體的能力。

過于成熟的堆肥會(huì)表現(xiàn)出較低的病原體抑制能力，部分原因是它們不能為控制病原體種群所需的競爭性生物提供足夠的營養(yǎng)。未堆肥的糞便可以是有機(jī)物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)的寶貴來源，但會(huì)在土壤中迅速分解，與新鮮耕作的覆蓋作物具有相似的效果。

3.輪作。研究一再表明，僅靠輪作就能提高產(chǎn)量。當(dāng)一種作物在另一種作物之后而不是在其自身之后種植時(shí)，通常至少會(huì)增加10%的產(chǎn)量。其他研究表明，連續(xù)種植玉米青貯飼料5年而未返還肥料會(huì)導(dǎo)致20%的土壤有機(jī)質(zhì)消耗和產(chǎn)量下降。長期不同的作物輪作增加了不同植物殘留物的組合，增強(qiáng)了生物多樣性，為有益生物創(chuàng)造了更好的棲息地，并減少了侵蝕。

計(jì)劃輪作時(shí)要考慮的重要因素包括將深根多年生植物與淺根一年生植物交替、重飼作物與輕飼作物以及行作物與形成草皮的牧草作物交替。高殘留的一年生作物會(huì)補(bǔ)充大量的有機(jī)物。重要的是要考慮收獲后剩余的作物殘留量。種植青貯玉米對土壤有機(jī)質(zhì)的影響與種植谷物的玉米截然不同。當(dāng)青貯飼料被移除時(shí)，大部分有機(jī)物質(zhì)和養(yǎng)分被帶離田地，如果它們不以肥料的形式返回，這將迅速耗盡土壤。

4.減少耕作。大多數(shù)耕作操作會(huì)導(dǎo)致有機(jī)物損失并破壞聚集體。這會(huì)導(dǎo)致壓實(shí)和侵蝕。通過減少耕作的頻率和數(shù)量，有機(jī)質(zhì)水平通常會(huì)由于生物活性的提高而增加。減少耕作還可以帶來更好的水和根系滲透，改善土壤可耕度，減少侵蝕和更高水平的植物養(yǎng)分。有可用于可持續(xù)農(nóng)業(yè)條件的減耕系統(tǒng)。在某些條件下，對活的或死的覆蓋物使用免耕是成功的。賓夕法尼亞州的農(nóng)民史蒂夫·格羅夫(SteveGroff)將番茄移植物直接種植在被碾壓和切碎的多毛紫云英覆蓋物中。死去的覆蓋物在本季剩余的時(shí)間里提供了良好的雜草和侵蝕控制，同時(shí)向土壤中添加了大量的有機(jī)物質(zhì)。

重要的是要注意減少耕作并不適用于所有土壤。涼爽潮濕的土壤通常不適合這種系統(tǒng)。如果有機(jī)農(nóng)民打算依靠耕作和種植來控制主要雜草，減少耕作可能會(huì)限制種植選擇。使用不同的耕作系統(tǒng)定期輪換可能是個(gè)好主意。

在任何情況下，將減少耕作與其他良好管理做法（如覆蓋作物和良好的輪作）結(jié)合起來都很重要。

土壤有機(jī)質(zhì)的巨大重要性可能很容易被忽視，但生產(chǎn)力的損失卻并非如此。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大量使用合成肥料、單一栽培、殺死微生物生命的殺蟲劑、很少覆蓋作物以及普遍忽視土壤有機(jī)質(zhì)，已經(jīng)破壞了大量土壤的原始有機(jī)質(zhì)。迄今為止，大量使用外部投入掩蓋了這對生產(chǎn)力的影響。最終，這種做法可能會(huì)耗盡土壤有機(jī)質(zhì)，超出僅靠化學(xué)投入就能維持高產(chǎn)的程度。如果可持續(xù)農(nóng)民希望最大限度地提高產(chǎn)量并保持農(nóng)場的長期健康，則必須有意識地將提高有機(jī)物水平和多樣性的方法納入每年的運(yùn)營中。