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土壤是作物赖以生长的基地，一个高肥力的土壤必须具有良好的团粒结构，为作物调控适宜的水、肥、气、热，为作物转化、保存并持续提供所需营养元素。这主要依靠土壤中生活的、每克土以亿计的微生物的作用，而微生物生活主要靠有机质维持。自然生态系统中，植物是生产者，动物为消费者，微生物为分解者。地球表面有限的营养元素就靠微生物这个分解者，才能进行循环使用。这个分解作用，主要在土壤和水体中进行。所以最合理的措施是尽可能将动、植物废弃物投入土壤中，促进微生物大量繁殖。微生物将有机质分解，释放出营养元素，供植物生长利用；同时，也合成它们自身的细胞，将营养元素在细胞中保存而不被流失。微生物死后，营养元素又可被矿化给植物利用。它们不断地生生死死，担负起为植物转化营养、保存营养和长时间提供营养的作用。另一方面，微生物也不断将有机物转化为腐殖质。腐殖质与微生物分泌的大分子物质一起，使土壤矿质颗粒凝聚成团粒结构，营造适宜于植物保水、保肥、调温、通气的生长环境。所以土壤腐殖质的含量常用作衡量土壤肥力的指标。这也是中国农民几千年实践积累的经验。
20世纪初叶，欧洲和美洲均因人口增长而可开采的氮肥资源(智利硝石)用磬而焦虑。美国的农业局长来东亚，特别是在中国考查后，写了《四千年的农民》一书(F. H. King著，1911)，惊叹中国的传统农业是“种养结合，精工细作，地力常新”的“无废弃物农业”。的确，当时的中国只靠有机肥种地就养活了4亿多人口。今天，面对人口持续增长，需更多粮食，并要保护好生态环境，就必须在重新重视有机肥的基础上，适施化肥，实行有机无机结合施用。有机肥无机肥必须按适宜的碳氮比例(C/N约为25/1)混合。如比例过大，土壤中的微生物将与作物争夺氮素营养。土壤中有机质含量高时，即使化学氮肥使用量大一些，也会被微生物作为生物量保存下来，避免其大量流失，造成面源污染。过去强调有机肥(秸杆加牲畜粪)必须先长期沤制，达到碳氮比为25/1时施用，而现在可加入化学氮肥调节碳氮比。因此只需短时间堆制，经过高温发酵，杀灭病菌、虫卵后即可施入土壤。
世界上已经广泛采用的秸杆加化肥免耕覆盖也是个有效措施。我们曾在一块玉米、小麦一年两熟地上，比较研究过秸杆免耕覆盖和翻耕的效果。结果表明：秸杆覆盖免耕地地表水入渗率、土壤持水和供水能力均较高；气温最高的7月份土壤温度可保持在30摄氏度以下，适宜玉米生长，但春季升温较慢，不利于小麦拔节；表土层(0~15cm)微生物生物量免耕地中高50%以上，有机质、全氮、全磷含量均高于翻耕地，特别是碱解氮、有效磷及磷酸酶等酶活较高；而硝态氮含量却明显低于翻耕地，可减少氮素流失。同时，土壤有机质含量逐年增高，土壤孔隙度增大，结构改善。这表明秸杆覆盖表土，形成天然生态分解亚系统，主要功能在于微生物分解、固结和释放养分，并能缓冲外力对土壤的冲击，使养分再循环能力提高。
北大荒垦区自上个世纪90年代起，秸秆还田面积达到种植面积的46.7%，迄今已经使得有机质含量恢复到开垦初期的较高水平(4-7%)。而且，除速效钾外，其它土壤养分含量均有提高。2006年秸秆还田达到1300万亩，相当于投入肥料氮5.2万吨、磷2.4万吨、钾9万吨。所以，有机肥的使用是减少化肥依赖、培肥土壤的一条有效途径。如能将种、养业产生的废弃物变成有机肥料，既可养地、又可减少污染，是实现绿色农业的重要措施，这也符合自然界元素生物小循环的规律。目前在秸杆免耕覆盖中存在的某些问题，需在我国农业现代化进程中进一步研究解决。土壤是不可再生的宝贵资源，不仅要注意保量，也要保质，即保持其肥力水平。
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