全球有機質構建指南：豐富世界土壤

有機質是健康土壤的命脈。它是繁榮生態系統和高產農業的基石。增加土壤中的有機質對於改善土壤結構、保水性、養分有效性和整體土壤健康至關重要。本綜合指南提供了在全球不同環境中構建有機質的實用策略，並考慮了不同的氣候、耕作系統和資源可用性。

為什麼有機質如此重要？

有機質由分解的動植物殘體、微生物及其副產品組成，在以下方面發揮著至關重要的作用：

• 土壤結構：改善團粒結構，形成穩定的土壤團聚體，從而增強通氣性、排水性和根系穿透力。
• 保水能力：增加土壤的持水能力，使其更能抵抗乾旱，減少灌溉需求。這在中東和澳大利亞等乾旱和半乾旱地區尤為重要。
• 養分有效性： 作為必需營養素（如氮、磷、鉀）的儲存庫，隨著時間的推移緩慢釋放以供植物吸收。在非洲部分地區等高度風化的土壤中，有機質對養分保持至關重要。
• 微生物活性： 為有益的土壤微生物提供食物和棲息地，這些微生物在養分循環、病害抑制和土壤解毒方面發揮著關鍵作用。
• 碳封存： 將大氣中的碳儲存在土壤中，減緩氣候變化。土壤是一個重要的碳匯，增加有機質是全球碳封存的關鍵策略。
• 侵蝕控制： 提高土壤穩定性，減少風力和水力造成的土壤侵蝕風險。這在易於沙漠化的地區（如非洲薩赫勒地區）和農業集約化地區（如美國中西部）至關重要。

構建有機質的策略：全球視角

構建有機質並非一體適用的方法。最佳策略將取決於當地的氣候、土壤類型、耕作系統和可用資源。以下是一些全球適用的方法及其範例：

1. 堆肥

堆肥是將有機材料分解成富含養分的土壤改良劑的過程。它可以在家庭花園中進行小規模操作，也可以在農場和市政設施中進行大規模操作。

• 家庭堆肥：非常適合利用廚餘、庭院廢物和其他有機材料。幾乎在任何氣候下都可以使用簡單的堆肥箱或滾筒。在斯堪的納維亞等寒冷氣候中，保溫堆肥箱可以幫助維持最佳的分解溫度。
• 蚯蚓堆肥：利用蚯蚓分解有機質。這種方法在處理廚餘和製造稱為「蚓糞」的高品質堆肥方面特別有效。適用於全球的城市環境。
• 大規模堆肥：農場和市政當局可以堆肥大量的有機廢物，如糞肥、作物殘留物和食品加工廢物。條垛式堆肥和強制通風靜態堆肥是常見的方法。在印度，許多農民使用傳統的堆肥方法，利用牛糞和作物殘留物等當地可用材料。

2. 覆蓋作物

覆蓋作物主要是為了改善土壤健康而種植的植物，而非為了收穫。它們可以用來增加有機質、抑制雜草、防止侵蝕和改善養分循環。

• 豆科植物：將大氣中的氮固定在土壤中，使其富含這種必需的養分。例如三葉草、紫雲英和豆類。廣泛用於溫帶地區，並在熱帶農業中日益普及。
• 禾本科植物：為土壤增加大量生物質，改善土壤結構並抑制雜草。例如黑麥、燕麥和大麥。常與全球的經濟作物輪作。
• 十字花科植物：有助於抑制土傳病害和害蟲。例如蘿蔔、芥菜和蕪菁。適用於包括溫帶和亞熱帶地區在內的各種氣候。
• 混合覆蓋作物：種植多種不同的覆蓋作物可以提供多種好處，如改善固氮、抑制雜草和改善土壤結構。在全球多樣化的農業系統中越來越受歡迎。

範例：在巴西，嚴重依賴覆蓋作物的免耕農業系統顯著改善了黃豆產區的土壤健康並減少了土壤侵蝕。

3. 免耕農業

免耕農業是一種不整地直接將作物種植到土壤中的系統。這最大限度地減少了土壤擾動，減少了侵蝕，保護了土壤水分，並促進了有機質的積累。

• 直接播種：在沒有任何前期整地的情況下，直接將種子播種到土壤中。
• 殘留物管理：將作物殘留物留在土壤表面，以保護土壤免受侵蝕並提供有機質來源。
• 控制性耕作通道：將機械交通限制在田地的特定區域，以最大限度地減少土壤壓實。

範例：在阿根廷，免耕農業已被廣泛採用，大大改善了土壤健康和作物產量。這種方法也正在非洲各國推廣，以應對土壤退化。

4. 施用糞肥

動物糞肥是有機質和養分的寶貴來源。它可以直接施用於土壤，也可以在施用前進行堆肥處理。

• 新鮮糞肥：可以直接施用於土壤，但考慮到養分流失和病原體污染的潛在風險非常重要。
• 腐熟糞肥：減少了養分流失和病原體污染的風險，並且更易於處理和施用。
• 糞肥管理：妥善儲存和處理糞肥對於最大限度地減少養分損失和環境影響至關重要。

範例：在亞洲許多地區，特別是在水稻種植區，將牲畜糞肥納入稻田是一種維持土壤肥力的傳統做法。需要謹慎管理以避免過度的養分流失。

5. 農林複合經營

農林複合經營是將樹木和灌木整合到農業系統中。樹木可以提供多種益處，如增加有機質、改善土壤結構、提供遮蔭和封存碳。

• 巷道間作：在樹行之間的巷道中種植作物。
• 林牧複合系統：將樹木與牲畜放牧相結合。
• 林下種植：在樹冠下種植作物。

範例：在亞馬遜雨林，農林複合經營系統被用來種植咖啡、可可和水果等作物，同時也保護了生物多樣性並改善了土壤健康。這些系統在可持續土地管理中變得越來越重要。

6. 生物炭施用

生物炭是透過熱裂解從生物質中生產的一種似炭物質。它可以改善土壤肥力、保水性和碳封存。

• 生產：生物炭可以由各種生物質原料生產，如木屑、作物殘留物和動物糞肥。
• 施用：生物炭可以直接施用於土壤，或與堆肥或其他土壤改良劑混合。
• 益處：改善土壤結構、保水性、養分有效性和碳封存。其益處可能因原料和生產方法而異。

範例：在亞馬遜盆地的研究表明，將生物炭施用於高度風化的土壤可以顯著提高作物產量和土壤肥力。雖然普遍認為有益，但生物炭的生產必須負責任地進行，考慮生物質的可持續來源和適當的熱裂解技術以最大限度地減少排放。

7. 少耕

與傳統耕作相比，少耕措施最大限度地減少了土壤擾動。這有助於改善土壤結構、減少侵蝕並促進有機質積累。

• 保護性耕作：任何在土壤表面留下至少30%作物殘留物的耕作系統。
• 條帶耕作：僅在將要播種的狹窄土壤帶進行耕作。
• 壟作：在前一季形成的壟上種植作物。

範例：在歐洲，許多農民正在採用少耕措施以符合環境法規並改善土壤健康。這些措施通常與覆蓋作物相結合，以最大限度地提高效益。

克服構建有機質的挑戰

雖然構建有機質的好處顯而易見，但也存在一些需要解決的挑戰：

• 氣候：在炎熱潮濕的氣候中，有機質分解得更快，使得建立土壤有機碳更加困難。使用穩定的有機改良劑（如生物炭）和減少耕作等策略可以有所幫助。
• 土壤類型：沙質土壤保持有機質的能力低於黏土。添加黏土改良劑或採用促進土壤團聚的措施可以有所幫助。
• 耕作系統：頻繁耕作和單一栽培的集約化耕作系統會消耗土壤有機質。採用更多樣化的種植系統和少耕措施可以有所幫助。
• 資源可用性：在某些地區，獲取堆肥和糞肥等有機改良劑的機會可能有限。利用當地可用資源和推廣堆肥可以有所幫助。
• 經濟考量：實施構建有機質的措施可能需要初期投資，並且可能需要一段時間才能看到全部效益。政府激勵措施和技術援助可以幫助農民克服這些經濟障礙。
• 知識與意識：缺乏關於構建有機質最佳實踐的知識可能是一個重大障礙。教育和推廣計劃對於促進採用可持續的土壤管理措施至關重要。

監測土壤有機質

定期監測土壤有機質水平對於追蹤進展和根據需要調整管理措施至關重要。土壤測試實驗室可以提供土壤有機碳的準確測量。對土壤結構和團聚體的視覺評估也可以提供寶貴的見解。

政策與激勵措施

政府政策和激勵措施在促進構建有機質方面可以發揮關鍵作用。例子包括：

• 碳信用額度：獎勵農民在土壤中封存碳。
• 補貼：為實施可持續土壤管理措施提供財政援助。
• 法規：建立土壤健康標準，推廣減少土壤侵蝕的措施。
• 研究與開發：投資於研究，開發構建有機質的新技術和新措施。

結論：全球的當務之急

在土壤中構建有機質是改善糧食安全、減緩氣候變化和保護環境的全球當務之急。透過採用可持續的土壤管理措施和推廣支持土壤健康的政策，我們可以為子孫後代創造更具韌性和生產力的農業系統。這需要農民、研究人員、政策制定者和消費者共同努力，在全球範圍內建設更健康的土壤。投資於土壤健康的長期效益遠遠超過初期的挑戰，為全人類創造一個更可持續、更具韌性的地球。