在上一篇中,我们主要讨论了在人工施肥改土,本文则讨论土壤改良的另一种方式,以生草为主要内容的生物改良方式,我把它称之为自然的方式。因为涉及的文字较多,我把这部分的内容分成3个篇幅。第一部分为关于草与土壤改良的原理;第二部分关于生草人工干预方向与措施;第三部分关于生草栽培实践中的几个关系讨论。
在人类的历史上,土壤肥力的提升在很长的一段时间内是依靠自然的休耕来实现的。休耕的核心内容就是让土地上的杂草自由的生长,最后通过翻耕的方式,把草作为肥料,达到提升土壤肥力的目的。在果园的土壤管理中,草同样也是土壤改良的重要参与者,当我们要加快一个果园土壤的改良速度的时候,就需要重视以草为代表的自然力量并合理利用。我认为要理解这一观点,先从了解草是如何提升土壤肥力并完成土壤改良说起。
关于果园的生草栽培,网上能够找到许多文章,相关内容齐全,技术繁多。这里我想换一种角度来谈谈我对这个问题的理解。我认为关于草对土壤的改良,应该关注草和土壤这个二个核心内容,来看看我们常说的草是什么?再来看看当土壤碰到草后会发生什么?
1、关于草的概念。
这里的草是指果园生草栽培中除了主栽作物果树外,生长在同一块土地上的所有植物的总称。也就是说,一个果园,除了果树,剩下的就是草。草与果树的关系是一种竞争的关系,因为生长在同一块地上,占据同一个空间,吸收来自同一片土地上的肥水和阳光。在分布上因为果树是占据主导,所以所占的空间比例较高,草相对来说少一些。
我这里可以找到一些经验性的东西。比如可以把草的生长,看作是一块果园中过剩的能量被利用的结果,因为大多数草长在果树的下面,太阳的光能到达草的地方,原则上是果树没有利用的部分,这些光能通过草被利用了。草与果树一起形成了一个更为充分利用光热资源的组合。
《农民日报》微信公众号最近推送了一篇星空文章:乡土的外衣。作者的父亲把草看作是土壤的外衣,我觉得即艺术也很形象。如同我所讨论的果园中的草,也是一件果园的外衣,它更有效地利用空间和光热能源,承担着土壤微生态环境中生产者的改良者的存在。
2、草对土壤的改良
这里可以理解为生草栽培的部分优点,这方面确实有很多文章,我曾经在秋写过生草栽培的系列文章,当时全面介绍了浙江省草业中心王建红研究员的一些观点。这里简要地从土壤改良三个方面来谈谈变化。
1)是补充了土壤的有机物质供给,提升土壤有机质。
草的生长过程本身就是同化产物积累的过程,当这些草的地上部分以自然的原因或人工的因素,与土壤联系起来时,比如覆盖,翻入土壤中,或土壤生物的啃食等,都为土壤提供了数量较大的的有机物质,如果我们能够想到草具有较为强大的根系群体,它们直接与土壤相的结合,这些都会成为有机物质而成为土壤的一部分。我们把草的生产干物质的量称之为生物量,在生草栽培中,生物量越高,说明其为土壤提供的有机物质多。
草为土壤补充有机物质,为土壤的生物系统提供了碳源,也在微生物的作用下,部分有机物质转化成为的有机质。也成为维持土壤碳循环和微生态系统稳定的重要。我们在北方的土壤中,可以看到因为草的生长以及有机物质的积累,形成了黑土地;而在南方,高温下微生物对有机物质的分解加快,需要提供更多的外源有机物,草就成为补充这种有机物消耗重要的途径。在比较热的地方,如果一个果园没有草的参与,土壤中光靠施有机肥来补充有机物质是不经济的。
2)是改良了土壤结构,促进团粒结构形成。
草对土壤结构改良是通过二种方式进行。一是根系的物理方式,即草的根在土壤中生长,会对土壤产生挤压,当根系数量很多的时候,整个土壤会被顶起,空间增大。随着草根系的更换和死亡,原有的根系生长的地方会留下空隙,虽然这些空隙会被后面的草的根系生长给部分挤压,但随着时间的推迟,土壤空隙度的增加是呈上升的趋势。用王建红研究员的话讲,通过草本植物的根系生长形成的这种上下的空隙通道,是土壤中进行水气交换最为理想的结构,效果是通过机械翻耕方式无法达到的。其次根系分泌的物质以及根系本身死亡所提供的有机营养为土壤微生物和生物的活动提供了条件,这种活动的结果如同施有机肥所达到的效果差不多,土粒的结构向团状发展。在现实的经验中,我们可以看到当草生长多年后,上部的根系生长频繁以及微生物活动多的土层,其结构的变化是明显的趋向疏松和团粒化。当然不同的草以及生长量对于土壤影响的差异是巨大的,比如直性须根型的草,如三叶草、禾本科类草,对土壤的结构改良效果更好,原因在于其根直立向下,而且数量较多,根系生长代谢快。有些如多年生杂草,如空心莲子草的主根肉质,贮藏营养,须根细,因此对于土壤的效果就差。正是由于不同种类草以及其组合对于土壤改良的差异,因此生草栽培的技术性很大程度上体现在草种选择与管理布局上。
3)是提升了土壤营养供应整体水平。
草对于土壤矿物营养的影响主要有以下二个方面:其一是直接的方式,草的根系本身会分泌出根际的物质,去溶解根毛周边土壤中的养分,从而使土壤中被固定和矿化的养分的转化率得到提升,我把这个看作是开源的方面,草的这种方式,在磷、钾、钙等矿物营养方面对原有养分的活化具有明显的效果,其结果是矿物营养有机化。其二是草提供了土壤大量的有机物质,包括根系脱落的细胞以及草本根系的快速新陈代谢等方式为土壤微生物提供更为充分的营养来源碳氮来源,微生物的活动以及其分泌的各类化学成分,也能够溶解和利用土壤中的矿物营养,使原来植物不能吸收的状态,变成可利用的状态。微生物对草本身的分解,重新释出营养物质,从而增加了土壤中有养分有效供应。因此在草的整个动态生长过程中,可以看到因为草的加入,促进了土壤生物微的活动,进而使土壤的营养的循环加快(如碳氮循环,包括中微量元素的利用。)其三是部分草具有固氮的功能,比如我们常见的豆科植物,这些植物的生长增加了土壤提供了氮素营养。其四是草具有保持水土流失的作用,这对于一些山地果园来说,良好的草的生长的分布能够使其的土壤和养分流失减少。其五是对于施用过多肥料的吸收和增强土壤对化肥的缓冲能力。特别是当氮素肥料过多时,土壤中的微生物的硝化反应等,会使氮素分解并散失,而草的加入会及时吸收部分这样的养分,提高化肥的利用率。
从上面的讨论中,我们可以看到一个果园中,由于草的加入,其对土壤的影响,与我们在改良土壤中所特别关注的三个指标(有机质、结构和营养)的改善具有明显的促进作用。因此在某些方面,生草所形成的对于土壤的改良,与人工的有机肥的施用所起的效果具有相似性,并在某些方面的效果超过了人工的措施。下篇介绍本人对生草改土的措施选择即人工干预的一些观点。