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听,土壤会“说话”
2024-01-09 14:59:56  张辉 来源:新福建  责任编辑:林华黎
位于浦城县石陂镇旧馆村的麻砂质红壤剖面图 (资料照片)
工作人员进行标本制作。(资料照片)
工作人员正在采集土壤标本。(资料照片)
浦城县仙阳镇高标准农田 黄乾晔 摄

每年的12月5日是世界土壤日,今年的主题是“土壤和水:生命之源”。

我们脚下这片静默无言的土壤,为人类供应了95%食物。但你知道吗,其实土壤是会“说话”的。

几十亿年前的地球,还是乱石林立的样子。在风化作用下,裸露的岩石逐渐破碎和分解。在水、空气、微生物、腐殖质、人类活动等共同参与下,坚硬的岩石慢慢有了温柔的模样,承担起孕育生命、供给食物、维系生态平衡的重任。

我们如果从地表出发,一路向下探索,走进土壤的内部世界,会发现,这些岁月的沉浮,就像年轮一样,深深地印刻在土壤的不同层次中。我们可以通过它复原土壤演变史,读懂土壤的喜怒哀乐,找到保护和利用土壤的科学方案。

时隔40多年后,第三次全国土壤普查(以下简称“土壤三普”)于去年启动。今年,在前期试点基础上,这项工作在福建全面铺开。普查,为我们构建起了与土壤对话的渠道。

40年后的自白

如果说,动植物标本是生命的定格,土壤标本则是历史的浓缩。从中,我们可以追溯宏观的自然演变,也能够窥见微观的人类活动,尤其是农业生产方式的变迁。

挖掘土壤剖面,制作土壤标本,是土壤普查的一项基础性工作。

“首先要挖开一个长1米、宽1米、深1.2米的土坑,修整和削平纵向切面,套上特制的土壤剖面框。”省农科院资源环境与土壤肥料研究所,是此次土壤普查的技术承担单位之一。该所副研究员李清华说,剖面框是一个长1米、宽20厘米、高4厘米的不锈钢容器。现场技术人员用木板贴住框背,以铁锤敲打,使框体完全嵌入土体,再小心剥离。到了实验室,水平削去多余土壤,晾至微干时,倒入环氧树脂,为标本定型。充分晾干后,一份土壤标本就完工了。

它会告诉我们哪些秘密呢?以采集自浦城县石陂镇碓下村的水稻土标本为例,听一听它的内心独白——

70厘米至1米区间是母质层。作为自然风化与搬运作用的产物,它是从岩石到土壤的中间地带,决定了土壤的“体质”。

27厘米至70厘米为渗育层、潴育层。它的存在,表明这片水稻土排水与灌溉条件良好,地下水位在这里能上能下。

19厘米以上为耕作层, 19厘米至27厘米为犁底层,它们共同构成了水稻土的表土层。前者是养分最集中的地方,也是植物根系生长之所;后者则是长期耕作挤压而成的紧实土层,负责托水托肥。

逐层拆解,这片土壤的身份便一目了然——潴育型水稻土。这种水稻土能灌能排,适合机械化操作,属中高产田。但40多年前,这里却是另一番模样。调取第二次全国土壤普查数据发现,其周边是大面积的潜育型水稻土。

“排水不畅,地下水位高,土壤软烂,不仅机械下不去,人站上去,也会下陷到膝盖位置。”朴正标是碓下村这片耕地的承包者。他所说的“下不去的田”,有个形象的名字,即潜育型水稻土的一个分支——深脚烂泥田,是典型的低产田。

40多年间,改变是如何发生的呢?

“我们通过田块整治、灌溉与排水、田间道路、农田防护与生态环境、农田土输配电等基础设施建设和地力提升工程,逐步将分散、高低落差大、耕作条件差的田块,建设成‘田成方、路相通、渠相连、旱能灌、涝能排、机好耕’的高标准农田。”浦城县农业农村局副局长刘少华说,全县已建设高标准农田超30万亩,占耕地面积超60%。纵观全省,这一数字达到了960万亩,占耕地面积68.7%。

得益于此,适度规模化生产、机械化作业成为可能,耕地地力显著提升。反映到剖面上,由于灌排条件改善,低产的潜育型水稻土出现了明显的潴育层,逐渐向更高产的潴育型水稻土转变。

2012年,朴正标在碓下村流转400多亩耕地,成为村里的种粮大户。现在,他拥有40多台(套)农机具,可实现从工厂化育秧,到耕、种、防、收,再到稻谷烘干全流程机械化。在刚刚过去的秋收季,朴正标家的再生稻不少实现了“吨粮田”目标。

这样的变化并非个例。李清华通过分析已挖掘的土壤剖面发现,高标准农田建设是近年来福建耕地土壤类型变化的最大驱动力之一。

土壤“体检”报告

从土壤剖面看土壤类型的演变,仅仅是土壤普查的任务之一。

“土壤普查是查明土壤类型及分布规律,查清土壤资源数量、质量等的重要方法,可为土壤科学分类、规划利用、改良培肥、保护管理等提供科学支撑。”省农业农村厅农田管理处处长翁定河说,第二次全国土壤普查开始于1979年。过去的40多年里,农业生产方式发生深刻变革,土壤也出现一系列新变化。因此,有必要再开展一次土壤全面“体检”。

2022年,为期4年的土壤三普启动。这次普查涉及全国耕地、园地、林地、草地等农用地和部分未利用土地的土壤,包含土壤性状、立地条件、利用状况、质量状况等方面。作为全国88个试点县之一,浦城县完成了63个土壤剖面和711个表层土壤采样与分析工作,试点成果通过了验收。

由此生成的“体检”报告,为我们全面认知脚下的这片土地提供了更多切入口。这份报告将涉及哪些重要指标呢?

我们常说,一块田很肥或很瘦。土壤肥瘦,到底取决于什么呢?有机质含量是最重要的指标之一。

“有机质是土壤养分的重要来源,能够促进作物生长发育,改善土壤理化性质,促进土壤微生物活动。”李清华说,在传统农耕时代,农民通过套种绿肥、稻草还田、施用农家肥等方式培肥地力。但随着化学工业兴起,肥效更快的化肥逐渐成为新选择。但化肥长期过量投入导致土壤退化问题,已成为土壤通病。

近年来浦城县开展的耕地质量等级调查评价结果显示,当地土壤有机质含量却实现了逆势上升。这得益于福建持续开展的地力提升工程。

“近年来,我们大力提倡秸秆还田,推广秸秆粉碎还田、反转犁翻压还田、秸秆灭茬还田、绿肥协同秸秆高留桩还田等技术。”浦城县土壤肥料技术推广站站长杨仁仙说,这些技术措施使当地土壤有机质维持在中等丰富水平。

种植大户朴正标在全县流转了千余亩耕地,其中800亩用于再生稻种植。10月份再生季收割后,他便在冬闲田上播撒紫云英种子。紫云英是一种豆科绿肥植物,能够与根瘤菌共生,将空气中的氮气转化为氮肥,储存在根瘤体中。来年春天,这些天然有机肥将随着紫云英一起翻压入土,滋养土壤。

有机质含量提升,表明土壤正变得更健康。但“体检”报告上,也有一些指标亮起红灯。

土壤酸碱性,是反映土壤质量的另一重要指标,经常用pH值来衡量。在酸性土壤中,钙、镁、钾等作物生长发育所必需的营养元素极易流失,导致作物营养不均衡,出现生理性病害。在杨仁仙看来,不合理的施肥方式,特别是偏施生理酸性肥料,是加速土壤酸化的重要原因。

守护生命之源

刚刚过去的12月5日是第十个世界土壤日,今年的主题是“土壤和水:生命之源”。

据估计,人类95%的食物在陆地上生产,土壤和水是生命的源起和守护者。但土壤又是脆弱的,面临着肥力退化、酸化、盐碱化、重金属污染、生物多样性降低等难以承受之重。

正在推进中的土壤三普,为我们全面认知脚下的土壤提供了新的窗口,也让我们得以重新思考人与土地的关系,为更好保护和利用土壤提供了科学依据。

今年,农业农村部启动实施酸化耕地治理重点县建设。福建浦城县、尤溪县入选。

“我们正以土壤三普数据为基础,分析耕地退化问题和成因,因地制宜、综合施策,推广调酸改土综合治理技术模式。”杨仁仙说,在具体技术路线上,可合理施用农用石灰质物质,以提升土壤pH值,实现快速治酸和长期控酸;优化用肥结构,适量施用钙镁磷肥等碱性化肥;进一步推广秸秆还田、增施有机肥,以提升耕地土壤酸缓冲容量和长期抗酸能力;合理轮作间作,利用冬闲田种植绿肥植物。

据悉,浦城县将在全县8万亩pH值小于5.5的酸性耕地开展酸化治理。按照计划,到2025年项目区土壤pH值将提高0.5个单位,耕地质量等级提升0.5个等级,亩均粮食产能提升10%以上。

土壤普查,也挖掘出了一批耕地“潜力股”。土壤三普数据显示,浦城后备宜耕土壤具有一定的潜力。

“这些宜耕土壤pH、有机质、磷钾养分等与现有耕地水平相当,但生产潜力还未得到充分发挥。”省农科院资源环境与土壤肥料研究所副研究员林琼建议,在符合相关政策的前提下,积极开展后备宜耕土壤开发,“优先开发规模连片或与现有耕地相邻的荒草地、低效园地等宜耕土壤,应注重交通道路、水利设施、土壤改良、水土保持与生态保护等农田工程建设”。

土壤普查可视为定期全面“体检”。但其实,土壤的细微变化时刻在发生。对于土壤的关注,也应当是动态可持续的。这就需要引入更多监测手段,随时随地关注土壤健康。土壤长期定位试验,是重要的方法之一。

“野外土壤长期定位试验可以从累积的大量数据中总结科学规律,也是国际上研究土壤质量演变机理及其调控对策的通用做法。”省农科院资源环境与土壤肥料研究所所长王飞说,该所在闽侯县白沙镇布设了一处长期定位试验,至今已持续40年。该试验通过年复一年的连续对照试验,用第一手数据验证不同施肥方式对农作物产量、品质以及土壤质量的影响,为土壤保育与科学施肥提供依据。

王飞建议,在土壤普查的基础上,因地制宜布设更多长期定位试验,引入智慧监测手段,为全省耕地质量提升、农业资源高效利用与生态环境建设提供有力支撑。