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种植先“种”土——小农场土壤改良的生态技术

花匠小妙招
2024-11-28 01:00

目前，大多数的小型生态农场都经受着低生产力的困扰，这些农场的创始者都不乏改变环境和试图解决食品安全问题的激情，但是激情和热情并不能带来丰收，信念和信心也不能带来实实在在的收益。

彼时的生产关系已经发展到全球互通互联的互联网时代，原始的生产方式所代表的低生产力无法适应先进的生产关系，归根结底还是要依靠科学解决问题，“友好”的科学技术能够在解决问题的同时避免“科学化”化学农业所带来的危害和风险。

一、有机农业的三大短板

土壤、肥料、病虫害，是有机农业的三大瓶颈，高投入、低产出、高成本是有机农业的三座大山。如此，生态农业或者自然农业更是无法回避如上问题，因为中国大多数的生态、自然农业的生产都是小农方式，这些问题必然更加突出。

我着重讲讲小农场该如何利用生态技术改良土壤，提高生产力。

二、有机农业高产的要素

高产，通俗点说就是有机农业要生存，要发展就不能低产出。作为农产品来说，没有产量就意味着收入降低，试图通过提高价格增收只是生产者一厢情愿的想法，物美价廉是人们消费的本性。通过增加产量降低成本，从而提高生产水平并逐步获得市场认可才是正途。

保护环境和提高产量并不是矛盾的，解决的唯一途径就是合理运用“环境友好”的技术，即20%田间+40%品种+40%土壤。但这样的比重划分是动态的。如果土壤改良做得差一些，精细化的田间管理也能提高产量，在这种情况下，互相的比例也就发生了变化。

田间管理

传统农业的“精耕细作”，其中的“细作”指的就是田间管理，即育苗管理、水肥管理、田间作业、杂草处理等，都属于田间管理的范畴，把过去的经验总结为标准化是重点。

1.尽可能使用机械和设施代替高成本的人力；

2.种植品种的田间管理与在地适应性的标准化需要通过实践决定，既不能完全依赖书本，也不能完全依赖所谓的“农把式”；

3.记录和分析每个在地种植品种的表现和田间管理方法的调整，通过几个轮次的生产，总结出最适合自己生产条件的管理方法。

品种

从前的水稻亩产不过400—500斤，现今水稻已达1吨/亩，这是通过无数种植业专家的努力实现的。好的基因决定其后期成长，就像古美洲的印第安人最先发现了“原始玉米”，叫“大刍草”，其果实很小，只有一个大拇指那么大，经过上千年的选育，才有了“现代玉米”的模样。因此，对于小型的生态农场，选择优良的品种对于高产非常重要。对于自留的老种子，我建议还是从其市场价值的角度考虑为好，真正老的种子也许有传承价值但不一定有商业价值。保留种子是个好传统，但我希望我们更加注重它们的商业价值，这里说的商业价值一是市场性，即是否有市场需求；二是适应性，即是否适合在当地栽培。

种子要经过科学处理才能发挥其最大效益，比如冷凉型的作物种子一定要经过低温处理，厚种皮的种子要经过物理化学处理等等。

其次，我们在判断种子是否属于转基因或者杂交品种时，要有科学的知识和辨识能力，不要人云亦云。

土壤

土壤对于农业的重要性不言而喻。以土为本的本质是什么？我们都知道化学农业掠夺性地使用土壤，会带来土壤板结、水土流失、养分失衡和面源污染等。多数从事农业的人却并不一定了解土壤为本的实质和内涵，很多生态农场和有机农场为了保持产量，每年都大量地使用有机肥，少则每亩2—3吨，多则4—5吨。一旦有机肥少了，产量则明显下降，几年后土壤就会出现盐渍化，虽然这片土壤的有机质和主要矿质元素并不少，但看上去依旧死气沉沉。

三、土壤生产力新观念

庄稼一枝花，全靠粪当家。这句话看起来很有道理，但这只是经验，还不是科学，因为这条谚语只是“知其然”的理论。我们想要正确地使用科学，就要“知其所以然”，要知道粪是怎么当家的？怎么才能当好家？粪是什么东西？其实就是含氮有机物，是夹杂着碳水化合物的物质。腐熟的有机肥则是经过微生物的分解代谢，完成了生化和矿化反应，将有机物变成了可溶于水的矿质元素和有机元素，能够被植物的根系直接吸收利用。

植物的营养从哪里来？除了阳光、空气、水三大要素之外，几乎所有植物所需的养分都来自于土壤，而这些能被植物吸收利用的养分完全依赖于土壤微生物对有机质、矿物质的分解，以及土壤微生物在繁殖过程中所产生的代谢产物。

土壤养分生产的主力军是土壤微生物，它们是一个奇妙的大家族，以目前的科技水平，我们只了解他们其中的5%左右，绝大多数还不了解。

每克健康土壤中有数千种微生物，总数量达10亿个，其中细菌大约占80%左右，其余依次为酵母菌、放线菌、真菌和原生动物。PH值6.5—7，有机质含量大于2.5%，熟土层30公分以上，团粒结构良好，土壤中的生物种类丰富。

了解了土壤为本的本质，我们才能够知道如何提高土壤生产力。至此，我引进了一个新的概念，即土壤地力（Soil productivity）。那么土壤地力和过去一直强调的土壤肥力有什么区别？

土壤地力的定义：土壤微生物种群产生植物营养物质的能力。

土壤肥力的定义：土壤能够提供被植物所吸收利用的营养元素的数量。

由此可见，两者是有本质差别的，肥力解决当季作物的营养需求，地力解决长久持续的营养供给。

四、土壤改良的基本问题

土壤由“四相”组成，即固相、液相、气相和微生物相。从农业生产的角度看，土壤微生物是最重要的一相。

土壤改良的核心是提高土壤微生物的总量和活性

在自然生态环境中，土壤微生物数量的增长是极其缓慢的，与地上植物的关系处于低生产力的平衡，我们需要在不破坏生态环境的情况下，获取更高的产出，即达到更高生产力的平衡，这势必需要人工干预。

提高总量意味着要让土壤中的微生物快速繁殖增长。尽管目前的科学只能将不足5%的土壤微生物分离或分类，但是我们已经知道微生物的营养机理，即满足所有微生物共同需要的营养，以及满足适合其生长繁殖的其他条件。

那么土壤微生物会受到哪些因素的影响呢？

1.氧的有效性。液相中溶解氧的程度。

2.营养条件。C、H、O、N、P、K、Fe、Zn、Mg……

3.温度。大多数微生物生存的最适宜温度范围为10—35度。

4.PH值。细菌和放线菌偏向中性，真菌（霉菌）偏向酸性。

5.盐度。土壤中无机盐的浓度。

6.含水率。微生物最适宜的水活度对应土壤60%-70%含水率。（紧握成团，松手散开）

使用腐熟有机肥的益处和不足

施用腐熟的有机肥可以说是目前绝大多数农场的手段，也是生态农场、有机农场的主要选择。从提供当季养分的角度看施用腐熟的有机肥是有益的，而且简便易行，但是每年投入的有机肥总量和产出则是高成本的平衡，并非生态意义上的高生产力平衡；另外，腐熟的有机肥堆肥过程已经完成了生化反应和矿化反应，施入到土壤中并非是土壤微生物增长繁殖所需要的直接养分，对于土壤微生物的增长繁殖作用不大。

自然恢复还是人工恢复？

有些农场在拿到土地后，简单地撂荒2—3年，称之为用自然力量恢复，这种做法不在少数。如果土壤有一定程度的污染，仅仅通过撂荒式的自然恢复，2—3年是不够的，必须要人工干预。所以一定要在土壤改良的基础上种植而非闲置（植物根际微生物的种群和数量往往比土壤微生物高几个数量级），这样有益于提高土壤微生物的数量。需要注意的是，从土壤改良的目的出发，种植的绿肥类植物，在生长成熟后可还田以增加更多的有机质，传统的绿肥植物在生长期就可翻耕入地，用以增加当季的肥力。

土壤养分的全面性

这里要说到德国化学家李比希的“植物矿质营养理论”和“植物最小养分定律”，它不同于东方文化中的定性概念，而是科学。一个理论或假说要成为科学，要经过4个步骤：

1.现象。观察到植物在土壤中生长，有好的也有坏的现象；

2.猜测或解释。根据植物中都存在矿质成分，猜测其是经过土壤被吸收进来的；

3.理论和逻辑推理。假设1：矿质能被所有植物吸收；假设2：如果缺少某种元素，植物的生长则会受到限制；

4.实证。用实验方法（人工配制的矿质营养液）和田间试验证实了假设1和假设2。

四个步骤之后，该理论被人类社会广泛接受，成为科学。

科学是不断发展的，矿质营养理论和最小因子定律虽然成为了农业生产的“金科玉律”，但是还不能解释作物的营养物质和风味物质积累的关系，所以近年来发展了一门新兴学科，即植物的有机营养理论。科学家们发现，作物的根系和叶面能够直接吸收有机养分，包括氨基酸、小肽、维生素以及微量和极微量的活性因子和生长因子，这些物质大部分来源于土壤微生物的次级代谢产物。一般来说，我们很少会测定这些成分，实际上，这些有机养分和微量的活性成分对作物的品质影响很大。

养分平衡的重要性。一是满足植物正常生长所需要的各类矿质养分，均衡其实意味着都有冗余，但是都不能太突出，例如氮肥过量会有污染，缺铁会造成失绿，铁太多了影响其他元素的吸收等等；其二，平衡的养分还能控制一部分重金属，例如P、Ca和Fe都能控制植物对Cd的吸收，这是由于这些元素离子活性较好可以争夺配位。

作为有机农业的产品，除了安全以外，必须强调产品的内在品质，即营养物质和风味物质的丰富，而这些都离不开土壤有机养分的全面和均衡。

轮作对于土壤健康的重要性

“今兹美禾，来兹美麦”，轮作最早记载于《吕氏春秋》，到了北魏时期，轮作已经成为了普遍的种植制度，是千百年流传下来的传统经验，其实它的科学解释很简单：有些植物在生长过程中会通过根际微生物（主要是真菌）代谢释放有机化合物质，而这些物质会抑制其他微生物，甚至其他植物的生长，当数量累积到一定程度时也会危害自身，例如西红柿、黄瓜等。这种“连作障碍”在土壤微生物不发达的土壤中最为明显。

土壤面源污染的低成本解决途径

农业土壤的面源污染主要是农药、化肥、抗生素、化学品及重金属。

农药的自然降解主要是光降解、氧化反应，速度十分缓慢，所以有些农药在土壤中的残留期高达几十年（DDT、六六六等），而微生物降解农药比前两种方式要快若干倍。

抗生素和化学品的降解也是光降解、氧化反应和微生物降解。

去除重金属污染主要是化学反应和矿化反应的钝化、随水迁移、气相逸出、植物富集移除和微生物的络合。其中，成本最低且效果最好的当属微生物络合。

由此得知，几乎所有的面源污染都可以依赖土壤微生物解决，而其中的关键就是土壤微生物所产生的多种酶，我们需要更多的酶，就必须使土壤微生物实现多样性。

土壤微生物多样性，保证了土壤微生物有足够多的种类，并且产生足够多的酶来分解有机质、降解化学污染和络合重金属。

改良土壤，控制重金属

重金属基本上都是通过水溶态（离子）被植物吸收且富集的，与土壤总含量并没有直接关系，只是与其有效态的含量有关；其次，重金属的溶解度随土壤PH下降而增加，还受到EH（氧化还原电位）的影响，例如Cd的溶解度在PH4.5—5.5的区间，同时Eh在200—450mv时，释放的离子最多；其三，丰富的有机质（腐殖质）能络合重金属。根据这些特征，我们就可以采取一些措施来避免重金属在植物中累积。

提高（降低）土壤PH，最佳区间为6.5—7.5，缓解酸毒（H+）、铝毒（Al3+）、镉毒（Cd3+），有研究表明镉的水溶态最适宜的范围是PH4.5—5.5，而北方很多地方土壤镉含量超过了1mg，但是作物中的镉含量极少有超过0.1mg/Kg（国家标准0.2mg/Kg）。

增加土壤有机质，手段就是补充含碳和含氮的有机物，同时接种土著土壤微生物，加速土壤微生物种群的扩大和繁殖，通过有机质（腐殖质）对重金属的络合，降低其有效态含量。另外，在改良土壤的过程中添加有益矿物原料也能抑制部分重金属，如磷和钙的有效态增加可以减少镉的毒害。

在重金属本底值高的地块，避免选择那些容易富集重金属的作物，例如杂交水稻、菠菜等。

五、小型农场改良土壤的生态技术

改良的主要目标：一是提高（降低）土壤PH值，达到6.5—7.5；二是为土壤微生物提供足够的营养；三是全面补充土壤微量元素。

土壤改良的原材料：本着低成本的原则，就地取材，石灰、粉煤灰、炉灰、矿粉、锯末、竹粉、秸秆、落叶、糟渣、畜禽粪便（农家，非常规养殖场）、腐殖土等，种类越多越好。

关键要素：一是使用大量不易分解的有机质原料（秸秆、锯末等）时，需要使用专性的微生物分解菌进行预处理，二是需要制作土著土壤微生物富集液。

不建议使用市场上流行的各种生物菌做土壤改良菌种。因为土壤微生物是一个巨大的，由数千种微生物组成的“地下军团”，有着稳定的生态组织结构。外来的、单一的菌群，总是被土壤微生物消灭得无影无踪，只有本地的土著微生物才是土壤改良的目标微生物种群。

改良过程：

1.计算各类原辅料用量。根据土壤的基本测定情况决定各原料用量，主要因素有PH值、有机质含量、所在地区土壤矿质元素背景值等；

2.有机质原料预处理。需要用到专性微生物分解菌，如果不具备条件，可以用EM菌代替（效果不是太好），处理周期为7天；

3.培育土著细菌。采集并通过技术手段富集以细菌为主的土著微生物富集液。这里需要强调的是，网上流传着不少所谓的土著菌的选取和培养方法，其中有一种方法是，用米饭放在土上，长了很多“毛毛”拿回来再扩培。只要了解微生物基本原理的人都知道，这样富集的菌种大多是真菌和放线菌的混合物。因此，这种做法实在是误人子弟。我们前面提到过健康土壤中微生物的种群结构，细菌要占80%左右，那么富集的微生物类型是否以细菌为主就可以说明其方法是否科学合理；

4.就地混合各类改良土壤原料；

5.把原料撒在待改良的田地上，同时喷洒土著细菌，之后立刻旋耕；

6.旋耕之后，依据不同的气候条件，休耕至少15天，之后就可以种植了。

为了保持地力的可持续性，一般在每个收获季之后，都要酌情再次进行补充性的土壤改良，但是补充的原料种类和数量需要参考前季作物的移出养分进行凋整。

生肥在地转化的注意事项

本文介绍的方法中，使用的畜禽粪便都是未腐熟的，这是改良土壤，增加土壤微生物种群的关键，但也是容易产生问题的环节。畜禽粪便和有机质的来源要审慎选择，最好不要选用重金属和抗生素较多的常规养殖场的畜禽粪便。使用生肥和外来有机质改良土壤，使用专性微生物和定向富集土著微生物是改良方法的核心关键，如果没有这部分的技术手段，简单地生肥入地可能就是灾难。

传统意义上，北方的羊卧地，南方的鸭鹅下田都是保持地力好方法，也属生肥入地，但是只能在休耕期进行，要给与土壤微生物足够的转化时间。

免耕法

土壤改良需要耕作方法的配套改变，例如免耕法。免耕法的主要目的是为了保持土壤微生物的结构，这里不能理解为完全不耕，具体做法是4—5年深翻一次即可，平时年份只做表层的浅旋耕（15公分以内）。原因是土壤微生物的层级结构被深翻破坏后再恢复到原状需要将近一年的时间，每年的深翻不但会形成犁底层，还会破坏土壤微生物种群的层级结构，没等到它们恢复就又种植作物（我国的复种指数比较高），土壤微生物自身还处在恢复繁殖阶段，如何能够提供更多的养分给作物呢？

土壤是农业的核心，如何提高土壤生产力将是今后有机农业重要的课题，也是提高有机农业生产力最重要的一环。为此，希望业内给予正确且认真的态度地对待土壤。

重视传统的同时要尊重科学。盲目地沿用传统经验，很有可能会浪费大量的时间和人力物力进行低水平重复的工作，也有可能演绎出新时代“淮南为橘，淮北为枳”的故事。

理论是行动的指引，土壤地力理论是建立在科学的基础上的，本文呈现的小农场土壤生态改良技术，只是希望起到抛砖引玉的作用，我希望生产者的注意力不单单在当季作物的品质产量上，还要在土壤持续产生养分的能力上，这样才符合有机农业永续发展的目标。

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