土壤与环境
SOIL　AND　ENVIRONMENTAL　SCIENCES
1999年　第8卷　第2期　Vol.8　No.2　1999



红壤区耕地有机物质的利用现状与开发策略*
李忠佩
摘要　应用大量的调查和试验数据，论述了红壤区耕地有机物质资源的种类、数量及分布状况；分析了目前有机物质利用的现状及存在问题；探讨了开发有机肥料资源的对策。
关键词　红壤区；耕地；有机物质；来源；开发利用
The Utilization and Development Strategies of Organic Material in Cultivated Land of Red Soil Regions. Li Zhongpei (Institute of Soil Science, Academia Sinica, Nanjing 210008). Soil & Environ Sci, 1999, 8(2): 148～152
Based on the current informations and experiment results, the types, quantities and distribution of organic material in cultivated land of red soil region were investigated, the utilization and problems were discussed, and the development strategies were proposed.
Key words　red soil region; cultivated land; organic material; sources; utilization
　　我国红壤地区，由于独特的生物及气候条件，土壤有机质在稳定和协调土壤环境及植物养分上的作用更加明显。在本区的农业生产历史上，有机肥料的施用一直受到普遍的重视，包括秸秆还田和施用农家肥。近几年来，由于种种原因，有机肥料的施用量较前有所下降。如何采取有效措施，大力开发和综合利用本地有机物质资源，增加有机肥料投入，改良和培肥土壤，关系到本区农业持续发展问题。
1　红壤区耕地有机物质资源的一般情况
1.1　秸秆
　　本区作物秸秆主要是稻草和油菜秆。根据统计资料并参照试验参数进行计算[1～3]，1995年这两种秸秆的量约占秸秆总量的80％～83％。其它作物只是零星分布，面积很小，所以秸秆所占的比例也很小。
　　水稻是本区主要的大田作物，约占农作物总播种面积的55％，但秸秆量却占总秸秆量的70％～75％。除部分作为燃料外，大部分直接或间接地回到水田土壤中，因此，它是水田土壤有机质的主要来源。本区水田以双季稻为主，每年早稻的秸秆量为4000～5100 kg/hm2，晚稻的秸秆量为5400～6600 kg/hm2，全年水稻秸秆量约可达9500～12000 kg/hm2。
　　油菜是本区主要的旱地作物，其面积约占农作物总播种面积的11％，秸秆量约占总秸秆量的8.5％～11％，其它旱地作物的面积都较小。由于本区旱地占耕地的比例较小（例如，江西省为15.7％，湖南省为21.1％，浙江省为16.9％）[1]，因此，对其重视不够，土壤肥力偏低，作物的产量也不高，单季作物秸秆量在1660～6900 kg/hm2之间。与水田土壤相比，旱地作物的秸秆量要低得多。旱地作物的秸秆主要作为家畜的饲料和家用燃料，实际能回到土壤中的量较少。
1.2　绿肥
　　本区的绿肥以冬季绿肥为主，包括紫云英、肥田萝卜菜等，主要种植在离村庄较近的中高产水田土壤上，是主要的有机肥料来源。70年代末期，本区的绿肥播种面积曾达到耕地面积的60％～80％[4]。近年来，由于农业政策的变化、品种资源退化和栽培技术等原因，绿肥面积缩小，并且这种趋势还在继续，1990年绿肥播种面积不到耕地面积的40％，1995年下降到30％以下[1]，鲜草产量也仅10500～15000 kg/hm2，是历史最高水平的1/2。
1.3　农家肥
　　本区农家肥主要有家畜粪便、家禽粪尿及各种杂肥。人粪尿很少能用到大田中，而主要施用于自留菜地和城郊菜地。牲畜粪尿中，以牛、猪粪为主，按余江县1990年统计资料计算1），牛猪粪约占总农家肥量的97.5％，而家禽粪肥仅占总量的2.5％，其它牲畜的饲养量很少。
1.4　作物根茬
　　作物根茬是农田土壤有机质的又一重要来源。水稻的根茬量一般占到总生物量的15％，在低产水田中，可高达20％～30％（表1）[2～3]，2）。旱地作物根茬所占的比例随作物品种的不同而异；根茬量也因不同作物而差异很大，在200～2000 kg/hm2之间，与水田土壤相比则要低得多。
表1 不同肥力水平的红壤性稻田的水稻根茬量

土壤全氮
(g/kg)根茬量占总生物量
(％)产量水平
(kg/hm2)根茬量
(kg/hm2)
1.8613.79000～120002850～3750
0.77515.56000～75002205～2745
1.9016.56000～75002370～2970
0.30033.430003000
0.40021.937502100

　
2　耕地有机物质的输入量估测
2.1　本区有机物质的分配特点
　　本区有机物质在各类耕地上的分配极不平衡。以中国科学院红壤生态站所在的农村情况为例，秸秆和家畜粪肥主要集中施用在中高产水田土壤上，其中，早稻秸秆的50％～70％直接还田，晚稻秸秆的20％作为冬季绿肥的覆盖材料，其它大部分作为家畜的饲料和垫圈材料；由于缺乏薪炭林，必须将部分水稻秸秆（约占25％）和大部分旱作秸秆用作燃料；还有极少数的水稻秸秆出售作为造纸和编织物材料；家畜粪肥的80％用到水田土壤中，20％用到自留菜地上，旱地的施用比例很小。
2.2　水田土壤有机物质的输入量
　　有机肥（家畜粪肥）主要施用于中高产水田土壤上（约占水田土壤的65％），而中低产田，特别是离村庄较远的低产田施用量很少。因此，不同肥力水平的水田土壤，有机物质的输入量也不同，高产稻田，每年有机物质的输入量可达13800 kg/hm2，而低产稻田有机物质的输入量只有4050 kg/hm2（表2）。初步估计的结果表明[5]，高产水田有机物质的输入量（积累量）略大于分解量，因此，土壤有机质含量保持稳定；而低产水田有机物质输入量比分解量低，因此，土壤有机质含量难以得到提高。
表2　不同肥力水平的水田土壤有机物质输入量

肥力水平有机物质种类数量(kg/hm2)
高产水田
(年产7500 kg/hm2)有机肥5700
作物根茬2600
秸秆直接还田2700
绿肥2800
低产水田作物根茬2250
(年产4500 kg/hm2)秸秆还田1800

　
2.3　旱地有机物质的输入量
　　如前所述，旱地土壤有机物质的主要来源是作物根茬。以本区最常见的油菜－花生轮作制为例，作物根茬的进入量为1100～2200 kg/hm2。此一数值比水田土壤，特别是高产水田土壤低得多，也比少数高肥力旱地土壤（有机肥用量约为3000 kg/hm2）低得多。另一方面，旱地土壤有机质除分解损失外，侵蚀损失的量非常大，因此，有机物质的进入量长期低于损失量，旱地土壤有机质含量的平均水平也较低，以江西省为例[6]，此一数值为16.5 g/kg，比一般中低产水田土壤有机质含量还低。
3　红壤区有机物质的利用现状
3.1　有机物质的养分含量
　　表3列入了从江西省余江县采集到的各种有机物质的养分含量。与太湖平原地区相比1），畜粪的全氮含量显得得低一些，这是由于本区牲畜饲料（特别是牛饲料）中秸秆的比例较高所致。另外，稻、麦秆的全氮含量也较太湖平原地区略低，说明本区施肥水平尚不如太湖地区，土壤的肥力水平也相对较低一些。
表3　江西省余江县主要有机物质的养分含量

种类C(g/kg)全N(g/kg)C/N全P(g/kg)全K(g/kg)
牛粪404.118.8221.57.194.37
猪粪368.424.3615.19.362.80
紫云英440.230.8214.33.6526.02
萝卜菜429.623.4118.42.8218.12
花生秆435.612.4834.90.8412.61
油菜秆467.45.2289.70.4615.72
稻秆432.410.8939.70.5519.95
麦秆457.56.1274.80.667.90
稻根306.28.3836.51.233.57
麦根329.66.3452.10.894.05

　
3.2 本区有机物质的利用现状
　　据测定，江西省养分再循环比率为N 30％，P2O5 40％，K2O 40％[7]。再循环比率不高的原因除了农业和生活废弃物的部分散失、储存运输过程中的损失以及一部分农畜产品外运至其它地区外，更主要的是利用过程中存在的问题。本区虽有秸秆直接还田的习惯，但一般还田量仅为早稻秸秆的50％～70％，其余大部分都作它用，有些地方甚至将秸秆在田间焚烧。有机物质再循环利用的比率不高不仅是对资源的一种浪费，而且也造成环境污染。
　　目前本区秸秆利用技术上仍存在一些问题，在利用过程中出现影响作物生长、影响耕作的现象，因此，大大影响了农民直接利用秸秆的积极性。特别是在低丘区，早稻秸秆的直接利用不仅受水分的限制，还受茬口的限制。
　　此外，绿肥品种退化，种植面积缩小，单产较低；养殖业中对积肥不够重视；城市垃圾、工业“三废”以及河（湖）泥土的开发利用不足；有机肥的商品化程度较低，等等，都是当前有机物质利用中存在的问题。
4　红壤区有机肥源的开发前景
4.1　提高有机物质再循环比率
　　针对当前的实际情况，主要通过如下几方面措施来提高有机物质的利用率：提高秸秆直接还田的比例；推广圈猪积肥，充分利用人粪尿、牛栏粪、土杂肥；讲究积肥、造肥、保肥、用肥技术，开展有机肥多重循环利用，提高有机肥使用效益。
4.2　改善有机物质的施用技术
　　为了合理利用秸秆，必须采取适当的措施。（1）合理配施化学N肥，调整秸秆的C/N比，以促进微生物活动。（2）调整秸秆施用时间。一般是在后茬种植前15～20 d施用最好，若能将秸秆切碎、翻埋进土中并灌水浸泡，则更有利于腐烂。（3）选择适宜的秸秆施用量。每公顷施用2250 kg或更多一些作物秸秆，此用量不会因它产生的毒害物质而对水稻生长造成不良影响。（4）进行合理的水分管理。在秸秆直接还田的第一个月内，需要注意排水搁田，以尽量减少秸秆快速分解时产生的毒害物质。
4.3　采用现代生物技术，促进有机肥的商品化利用
　　采用现代生物技术，处理有机粪肥，并形成商品化产品，不仅可有效提高有机肥的养分利用率，增加作物产量，而且，也能有效解决环境污染问题。目前，有机肥的生物处理和商品化已在日本广泛推广，在泰国、马来西亚、巴西、美国、台湾等国家和地区也已开始使用，效果很好；在我国，此项技术的研究应用已日益受到人们的重视。
4.4　改革红壤旱地的耕作轮作制度
4.4.1　林粮间作、轮作
　　试验结果表明[8]，林粮间作、轮作可以有效地增加进入土壤的有机物质量。与常规的单一种植作物比，有机物质的年进入量增加1300～2600 kg/hm2。特别是在不施肥的情况下，增加的比例较大，因为在这种间作、轮作方式中，林木一般是豆科植物，能固氮而增加土壤氮素含量，其新鲜枝叶和落叶还可用作粮食作物的有机肥料。
4.4.2　作物与绿肥的合理配比
　　试验结果表明，玉米间作黑麦草，可以使单位面积的生物总量提高77％～129％，同时，黑麦草等绿肥植物的大量根系进入土壤，可以有效地提高有机物质的进入量。
4.4.3　减少水土流失
　　试验结果（表4）表明，在平坦的旱地上，施用有机肥可以更快地增加土壤有机质含量，在年施用9000 kg/hm2的水平下，两年半的时间里，有机质含量增加1.9～5.5 g/kg。
表4　施肥状况对不同母质红壤有机质的积累量(0～20 cm)的影响

施肥状况母质类型原土有机碳
(kg/hm2)试验后土壤有机碳
(kg/hm2)有机碳积累量
(kg/hm2)
NPK+猪粪第三纪红砂岩风化物5940112205280
第四纪红色粘土7260160608800
过渡型母质28601584012980
NPK+稻草第三纪红砂岩风化物4620105605940
　第四纪红色粘土5060121007040
过渡型母质2860116608800

每季肥料用量：N、P、K分别为120、80、120 kg/hm2；猪粪和稻草分别为4500 kg/hm2。
4.4.4　合理施肥
　　旱地红壤上的田间试验结果表明，合理改善施肥状况，花生的产量和生物量可以提高20％，油菜的增产效果更高达60％。因此，重视和提高旱地的施肥水平，是增加进入旱地土壤的有机物质数量的重要措施。
5　结语
5.1　本区农田有机物质的来源主要是水稻秸秆、猪牛粪肥及绿肥，这些有机物质主要归还到中高产水田土壤中，低产水田土壤有机物质的进入量较少；旱地土壤的秸秆量不仅较少，而且大多移出本系统，归还的量更少，这是造成旱地土壤有机质含量较低的主要原因。
5.2 提高养分利用率，改善有机肥的使用技术，促进有机肥的商品化利用是本区未来有机肥料资源利用的发展方向。
5.3　种植绿肥并提高秸秆直接还田的比例是提高低产水田土壤肥力的有效措施。
5.4　通过林粮间作轮作、绿肥与作物适当配比及减少水土流失等措施，可以大大增加进入旱地土壤的有机物质数量，这是培肥红壤旱地及治理红壤荒地的主要途径。
1）余江县国民经济和社会发展统计资料，1991。
2）李忠佩. 未发表资料，1998。
1）中国科学院南京土壤研究所. 太湖地区高产土壤的培育和合理施肥研究（资料），1985。
*国家“九五”科技攻关项目和中国科学院红壤站基金资助课题。
作者单位：中国科学院南京土壤研究所，南京 210008
参考文献
1　何康. 中国农业年鉴. 北京：农业出版社，1991, 1996
2　赵强基，袁从一，褚金元等. 江苏太湖地区几种作物与种植制度的农田生态功能. 江苏农业科学，1982(2): 1～6
3　沈学年，刘巽浩. 多熟种植. 北京：农业出版社，1983
4　焦彬. 中国绿肥. 北京：农业出版社，1986
5　李忠佩，程励励. 江西省耕地有机质平衡及施肥对瘠地红壤有机质积累的影响. 见：中国科学院红壤生态实验站编. 红壤生态系统研究（第2集）. 南昌：江西科技出版社，1993. 230～238
6　江西省土地管理局，江西省土壤普查办公室. 江西土壤. 北京：中国农业科技出版社，1991
7　鲁如坤. 江西省农田养分循环和平衡. 见：中国科学院红壤生态实验站编. 红壤生态系统研究（第1集）. 北京：科学出版社，1992. 27～32
8　李忠佩，林心雄. 红壤区耕地土壤有机质含量变化及提高途径. 见：中国科学院红壤生态实验站编. 红壤生态系统研究（第5集）. 北京：中国农业科技出版社，1998. 155～165
收稿日期：1998－11－06
