构建土壤有机质：全球健康土壤指南

土壤有机质（SOM）是健康、高产的生态系统的基础。它是我们土壤的生命线，影响着从水分渗透、养分有效性到碳封存和应对气候变化的恢复力等方方面面。本指南全面概述了土壤有机质、其重要性以及在全球不同农业和环境背景下构建和维持土壤有机质的实用策略。

什么是土壤有机质？

土壤有机质是土壤的有机组成部分，由处于不同分解阶段的植物和动物残体、活生物体（微生物和大型动物）以及稳定的腐殖质组成。它是一种在土壤功能中起着至关重要作用的复杂混合物。

土壤有机质的关键组成部分：

• 活体生物量：包括细菌、真菌、原生动物、线虫、蚯蚓和其他有助于分解和养分循环的生物。
• 分解中的有机质：正在分解的植物、动物和微生物的新鲜残体。这部分在不断变化并释放养分。
• 腐殖质：稳定、已分解的有机质，能抵抗进一步的分解。腐殖质能改善土壤结构、保水能力和养分有效性。

为什么土壤有机质如此重要？

土壤有机质对于广泛的土壤功能和生态系统服务至关重要。其益处超越了农业生产力，还包括环境和气候的恢复力。

健康的土壤有机质水平带来的益处：

• 改善土壤结构：土壤有机质作为一种胶结剂，形成团聚体，从而改善土壤结构、孔隙度和通气性。这能增强水分渗透和排水，减少侵蚀。
• 增强保水能力：土壤有机质能增加土壤的持水能力，使其更具抗旱性，并减少灌溉需求。这在干旱和半干旱地区尤其重要。
• 增加养分有效性：土壤有机质是植物必需养分的储存库，包括氮、磷和硫。随着有机质的分解，这些养分以植物易于吸收的形式释放出来。
• 增强生物活性：土壤有机质为有益的土壤生物提供食物和栖息地，这些生物有助于分解、养分循环和病害抑制。多样化且活跃的土壤微生物群对植物的健康生长至关重要。
• 碳封存：土壤有机质是一个重要的碳汇，通过从大气中吸收二氧化碳并将其储存在土壤中来帮助减缓气候变化。提高土壤有机质水平是减少温室气体排放的一项关键策略。
• 减少侵蚀：改善的土壤结构和增加的水分渗透降低了风力和水力侵蚀的风险。这保护了宝贵的表土，并防止了水道的淤积。
• 改善土壤肥力：较高的土壤有机质水平有助于提高整体土壤肥力，从而使植物更健康、产量更高，并减少对合成肥料的依赖。
• 缓冲能力：土壤有机质有助于缓冲土壤对pH值、盐度和其他可能给植物带来胁迫的因素的变化。

影响土壤有机质水平的因素

土壤有机质水平受气候、土壤类型、土地管理实践和植被覆盖等多种因素复杂相互作用的影响。了解这些因素对于制定有效的构建和维持土壤有机质的策略至关重要。

影响土壤有机质的关键因素：

• 气候：温度和降雨量在分解速率中起着重要作用。温暖湿润的气候通常比凉爽干燥的气候具有更高的分解速率和更低的土壤有机质水平。然而，过多的降雨也可能导致侵蚀和土壤有机质流失。
• 土壤类型：土壤质地和矿物成分影响土壤有机质的储存。由于其更大的表面积和结合有机分子的能力，粘土土壤比沙土倾向于保留更多的土壤有机质。
• 土地管理实践：耕作、施肥和轮作等农业实践对土壤有机质水平有深远影响。集约耕作会加速分解并减少土壤有机质，而保护性耕作实践有助于构建土壤有机质。
• 植被覆盖：植被覆盖的类型和数量影响有机物质输入土壤的量。覆盖作物和农林复合等实践可以显著提高土壤有机质水平。
• 侵蚀：水土流失会带走表土，而表土通常是土壤有机质最丰富的层次。防止侵蚀对于维持土壤有机质至关重要。
• 有机改良剂：添加堆肥、粪肥和生物炭等有机改良剂可以直接增加土壤有机质水平。

构建土壤有机质的策略

构建土壤有机质是一个长期过程，需要采取全面的土地管理方法。以下策略可在各种农业和环境环境中实施，以提高土壤有机质水平。

提高土壤有机质的关键策略：

• 保护性耕作：减少或取消耕作可最大限度地减少土壤扰动、减少侵蚀并促进土壤有机质的积累。免耕农业直接在未受干扰的土壤中播种，是一种高效的保护性耕作实践。例如：巴西的免耕大豆生产，赞比亚的保护性农业。
• 覆盖作物：在经济作物之间种植覆盖作物可提供持续的土壤覆盖、减少侵蚀并向土壤中添加有机质。覆盖作物还可以固氮、抑制杂草和改善土壤结构。例如：美国的黑麦覆盖作物，尼日利亚的豆科覆盖作物。
• 作物轮作：轮作具有不同根系和养分需求的作物可以改善土壤健康并增加土壤有机质。在轮作中加入豆科植物可以固氮并提高土壤肥力。例如：肯尼亚的玉米-豆科轮作，印度的水稻-小麦轮作。
• 有机改良剂：施用堆肥、粪肥和生物炭等有机改良剂可直接向土壤中添加有机质。堆肥和粪肥还提供必需的植物养分。例如：欧洲城市花园中的厨余垃圾堆肥，阿根廷有机农业中使用的动物粪肥。
• 农林复合系统：将树木和灌木整合到农业系统中可以增加土壤有机质、减少侵蚀并提供额外的益处，如遮荫、木材和水果。例如：东南亚的带状间作，南美洲的林牧系统。
• 管理放牧：实施轮牧系统可以通过促进根系生长和将粪便均匀分布在牧场上来改善土壤健康并增加土壤有机质。例如：津巴布韦的整体管理，新西兰的管理放牧。
• 减少化肥使用：虽然化肥可以提高作物产量，但过量使用会对土壤健康产生负面影响并减少土壤有机质。根据土壤测试和作物需求优化施肥可以帮助最大限度地减少这些负面影响。考虑使用缓释或有机肥料。
• 水分管理：适当的水分管理对于维持土壤有机质至关重要。过度灌溉会导致涝渍和厌氧条件，这会抑制分解并减少土壤有机质。滴灌等高效灌溉技术有助于节约用水和改善土壤健康。
• 等高耕作和梯田：在坡地上，等高耕作和梯田有助于减少侵蚀、保持水土。这些做法包括沿土地等高线犁地和种植，并创建水平平台以减缓径流。
• 重新造林和植树造林：在退化或边际土地上植树可以增加土壤有机质、减少侵蚀并封存碳。重新造林是在以前是森林的地区重新植树，而植树造林是在以前不是森林的地区植树。

评估土壤有机质

定期评估土壤有机质水平对于监测土壤管理实践的有效性以及确定需要改进的领域至关重要。有多种方法可用于评估土壤有机质，从简单的目测评估到实验室分析。

评估土壤有机质的方法：

• 目测评估：观察土壤颜色、结构和团聚情况可以快速简便地评估土壤有机质。颜色较深的土壤通常比颜色较浅的土壤含有更高的土壤有机质。
• 手感土壤质地：估算土壤样品中沙、粉砂和粘土的比例可以为了解其持水能力和土壤有机质储存潜力提供见解。
• 水稳性测试：这个简单的测试是将一个土壤团聚体浸入水中以评估其稳定性。在水中稳定的团聚体通常具有更高的土壤有机质水平和更好的土壤结构。
• 土壤呼吸测试：测量土壤释放二氧化碳的速率可以表明微生物活动和土壤有机质分解的水平。
• 实验室分析：将土壤样品送至实验室进行分析可以提供土壤有机质含量、养分水平和其他土壤特性的精确测量。测量土壤有机质的常用方法包括烧失量法（LOI）和 Walkley-Black 氧化法。

挑战与考量

构建和维持土壤有机质可能具有挑战性，尤其是在退化或集约管理的土壤中。有几个因素可能限制土壤有机质的积累，包括：

• 气候限制：干旱和半干旱地区通常可用水量有限，这会限制植物生长和土壤有机质的输入。
• 土壤退化：受侵蚀或退化的土壤可能土壤有机质水平低、土壤结构差，从而难以建立植被和构建土壤有机质。
• 土地利用冲突：农业、林业和城市化等相互竞争的土地用途可能会限制用于构建土壤有机质实践的土地可用性。
• 社会经济因素：缺乏获取资源、技术知识和市场的途径可能会阻碍可持续土壤管理实践的采用。
• 政策和制度支持：需要支持性的政策和制度来推广构建土壤有机质的实践，并为农民和土地管理者提供激励措施。

全球成功构建土壤有机质倡议的范例

世界各地众多成功的倡议展示了构建土壤有机质和改善土壤健康的潜力。这些例子凸显了因地制宜的方法和合作伙伴关系的重要性。

构建土壤有机质倡议的范例：

• “千分之四”倡议（全球）：一项国际倡议，旨在每年将全球土壤有机碳储量增加0.4%，以此作为改善粮食安全和减缓气候变化的一种手段。
• 非洲绿色长城（非洲）：一项旨在通过在整个非洲大陆种植由树木、灌木和草组成的复合景观来防治萨赫勒地区的荒漠化和土地退化的倡议。
• 亚马逊黑土（亚马逊盆地）：富含生物炭和其他有机改良剂的古老人造土壤，展示了构建土壤有机质的长期潜力。
• 小农户农业的可持续集约化（亚洲和非洲）：推广采用免耕、覆盖作物和作物轮作等保护性农业实践，以改善土壤健康和提高作物产量。
• 再生农业运动（全球）：一场强调土壤健康是可持续农业基础的运动，推广能够构建土壤有机质、增强生物多样性和封存碳的实践。

结论

构建土壤有机质对于创建具有恢复力和可持续性的生态系统至关重要。通过采用适当的土地管理实践，我们可以改善土壤健康、提高农业生产力、减缓气候变化并为子孙后代保护环境。这需要全球农民、科学家、政策制定者和消费者共同努力，以促进土壤健康和可持续的土地管理。理解本指南中概述的原则和实践，为踏上全球健康土壤之旅奠定了坚实的基础。