健康土壤培育与实践指南——健康土壤的生态管理

《健康土壤培育与实践指南—健康土壤的生态管理》不仅对土壤健康的各种构建方法进行了详细的阐述，而且列举了许多具体案例，为土壤健康的构建给出了大量的实践方法。本书旨在让读者全面了解土壤健康的重要性，并提出有益于生态环境保育的措施，以帮助维护和培育健康的土壤。值得一提的是，本书并不是简单地针对某种问题给出具体化的普适性建议，而是教导人们如何通过分析土壤状态、全面掌握和了解土壤的有关信息，然后根据土壤特性和相关管理措施的优缺点，结合当地的实际情况，让读者通过自己的思考与探索来得出一个最佳答案。
本书从理论到实践都用通俗的语言给予了最深刻、最全面的描述，是长期工作在农业生产第一线的广大农业科技研究和推广人员，农场（畜禽养殖场）的工人和技术人员，大学和其他研究机构有关专业的学生、教师和研究人员都可学习与参考的一本实用性工具书。

弗雷德·马格多夫（Fred Magdoff），佛蒙特大学（University of Vermont）植物和土壤科学的名誉教授，也是康奈尔大学（Cornell University）的兼职教授。他担任佛蒙特大学植物和土壤科学系主任达八年之久，而后二十年担任美国农业部可持续农业研究与教育（SARE）计划的东北12个州的协调员。他还是美国农艺学会的会员。他从事的研究领域覆盖土壤中氮和磷的测试，肥料对土壤特性和农作物产量的影响，土壤pH值缓冲，以及许多其他与土壤健康有关的问题。他和他的妻子住在佛蒙特州的伯灵顿和弗莱彻，有一个大花园，养了一条狗、两只猫，偶尔还养一群鸡和一小群肉牛。

哈罗德·范·埃斯（Harold van Es），康奈尔大学土壤科学教授，曾担任作物与土壤科学系主任。他出生于荷兰阿姆斯特丹，后移居美国攻读研究生，一直从事科学研究。他目前的研究重点是土壤健康、数字农业和环境统计。他是广泛使用的土壤健康综合评价（CASH）土壤健康测试技术共同开发者之一，也是Adapt-N技术的主要发明者，该技术已成功商业化，并在杜兰减氮挑战赛中获得了100万美元的奖金。他是美国土壤科学学会2016年的主席，也是该学会的会员，还是美国农学学会的会员。他和他的妻子住在纽约州兰辛市，有三个孩子。
译者简历

陈能场，1966年8月生，广东省科学院生态环境与土壤研究所研究员。1991年中国科学院南京土壤研究所理学硕士，2000年日本鹿儿岛大学农学博士。1995年、2002年先后在香港科技大学研究中心、日本名城大学先端技术研究中心、香港城市大学生物及化学系工作。2002年5月至2004年4月于日本鹿儿岛大学任日本学术振兴会外国人特别研究员，2004年作为高级人才被引进到广东省科学院生态环境与土壤研究所工作。
九三学社第十四届中央委员会科普工作委员会委员，中国土壤学会土壤科普工作委员会主任，广东省土壤学会科普工作委员会主任，广东省老科协科普工作委员会主任，中国科协环境生态领域首席科学传播专家，农业农村部耕地质量建设专家指导组成员，广东省第十二届、十三届人大常委会环保咨询专家，阿拉善SEE第一、二届科学顾问委员会委员。2018年被授予“广东省十大科学传播达人”称号，作为负责人运行微信公众号“土壤观察”“土壤家”“环境与健康观察”，环保公益歌曲《我们的土壤》歌词作者之一。
主要研究方向包括重金属的根-土界面行为，植物叶片的氮素损失，土壤重金属污染控制与修复，土壤污染-粮食安全-人体关系链条解析。

张俊伶，1970年11月生，中国农业大学资源与环境学院教授，博士生导师。1996年中国农业大学农学硕士，德国霍恩海姆大学植物营养所博士，曾访问美国哈佛大学、印第安纳大学以及荷兰瓦格宁根大学等。中国土壤学会土壤健康工作组组长、中国菌物学会内生菌和菌根真菌专业委员会主任等。
主要从事土壤健康和根际微生物相关的研究工作。在土壤健康和资源可持续利用、微生物多样性和生态功能、土壤生物肥力、菌根真菌生理生态以及生物肥料等方面开展了大量的研究工作。主编《植物营养学》本科生教材。
吴家强，男，汉族，1968年4月出生，广东江门人，华南农业大学本科，清华大学EMBA。1996年5月加入九三学社，现任九三学社科技创新小组副组长、高级农艺师、江门市十大农业名家、江门市高层次人才和政府乡村振兴智库中心专家库咨询类专家；江门市新型职业农民协会副会长、广东省肥料协会水溶肥料专业委员会主任，广东省土壤学会科普工作委员会副主任委员。2003年创办广东杰士农业科技有限公司以来，一直致力于推广健康种植的创新技术和产品，2012年在中国农业科技出版社率先出版《作物健康理疗技术在中国探索》，推动生物刺激物在中国的发展，并与国内外多家生物刺激物知名企业（如意大利VALAGRO和西班牙LALLMAND公司等）和研究机构（中国科学院、华南农大等）建立紧密合作，构建极具市场竞争力的作物健康种植整体解决方案产品系列，其中“乌金绿”有机水溶肥品牌在2021年还成功入选中国农业推广中心 “减肥减药”项目推荐产品名录，新开发的“土贝康”根区微生态激活剂参加2022年中国创新创业大赛江门生物医药组预赛一等奖。企业每年服务华南区域的经作推广面积约1000万亩，并为社会培养了100多名农业专业人才，并与全国多位优秀的同行合作探索推广数字化互联网创新高效的种植技术服务模式，企业20年来专注健康种植技术服务成绩突出，在2022年入选成为首批中国农业服务联盟会员。

李颖，博士，副研究员，大自然保护协会（TNC）中国农业总监，巴黎气候峰会“千分之四”减排倡议工作组成员，NatureNet科学奖学金合作研究导师。荷兰瓦格宁根大学植物生物技术硕士和病害流行学博士。现在TNC主持研究并推动应对气候变化的可持续农业发展，搭建多利益相关方合作平台，通过推广再生农业（Regenerative Agriculture）措施等良好农田管理实践提高农田土壤健康和生物多样性保护，推动农田固碳减排措施的应用，加强粮食和营养安全、建设应对气候的弹性农业体系和保护水质，为全球可持续发展目标（SDGs）提供基于自然的解决方案（Nature-based Solution NbS），为农户持续增收和农业生产力可持续发展服务。李颖曾在中国农业科学院和跨国食品企业主持科学研究工作，在生物技术、农田病虫害流行防治、农产品质量安全、食品安全管理和可持续采购供应链方面拥有丰富的科学知识和应用推广经验。主持及参与了国家自然科学基金、农业农村部国家专项、科技部国际合作重大项目等研究，牵头并参与多个企业研发和初创企业核心技术定位项目，发表学术论文30余篇，已出版多部著作并获得多项研发专利。

1.国外经典著作。
2.健康土壤培育实践方案。

译者前言
一切植物所赖以生存的正是我们脚下的这片土壤，植物的生长状况与土壤的健康状况是密不可分的。虽然人们早就意识到肥沃的土壤可以带来高产的作物，也明白耕作、灌溉、施肥对作物生长发育的重要性。但是仅此而已是远远不够的，为了可持续发展的农业、为了更好地保护环境并减少能源的消耗，人们应该加深对土壤本身，以及土壤状态和作物生长发育之间关系的了解。这也是译者们翻译本书的出发点——为了让更多的人对土壤有更深刻的认识。
在世界范围内，尤其是在我国，人们对健康土壤管理措施重视度还远远不够。人们想当然地将土壤视为没有生命的物质，因此只重视了对作物的田间管理而忽略了如何让土壤更具有活力，变得更健康。然而，从某种意义上来说，土壤是一种缓慢燃烧其生命力来滋养人类的不可再生资源。从第一次刀耕火种开始，人类就走上了不断开发土壤生命力的道路。几千年过去，许多土壤的生命力被耗尽或正在耗尽，可怕的是，人类根本没意识到这件事的发生与粮食安全息息相关。一旦土壤的生命力被耗尽，其对人类造成的损失将不可估量，好在，土壤生命力是可以被重新激活的。所以，在研究各种耐干旱作物、耐盐碱作物等各种适应极端土壤条件作物的同时，也不能忘了对土壤的健康管理。
“工欲善其事必先利其器”。本书的作用就是为所有想改善土壤健康状态的人们提供一个强有力的工具，当然，也是思想与知识的利器。只有先了解土壤、了解“健康”土壤的特性，才能更好地开展工作，生产出更健康的食物。本书的前两个部分细致介绍了土壤的重要性和健康土壤的标准，并从多个角度介绍了土壤的健康状况是如何影响作物的生长发育过程的。
世界各地的土壤状况纷繁多样，由于气候、环境、地势和人文因素的影响，针对土壤的健康状态无法给出一个绝对统一的标准。同样，针对同一个土壤问题也无法给出一个绝对有效的统一措施。因此，想要改善土壤健康条件，就需要在充分了解土壤各种性质的情况下因地制宜，选择出最适合土壤改良的综合管理措施。正所谓“授之以鱼不如授之以渔，”本书的后两个部分正是那柄鱼竿，主要描述了一些有效的土壤改良措施并给出了案例分析教导人们如何针对土壤的状态来进行改良措施的实施。尤其是在第四部分中强调了对土壤健康状态评估的重要性和如何综合利用多种土壤管理措施，给所有读者以实际的操作建议。
本书由两位美国著名的土壤科学家和实践家完成，并和农民的切身经历相联系。深入浅出地介绍了如何通过对土壤的健康管理来提高作物的健康状态，无论是从学术性角度还是从实用性角度而言，都是一本土壤健康方面的佳作。
本书是原著《Building Soils for Better Crops：Ecological Management for Healthy Soils》第四版，是在第三版的基础上全面改版的一本新作。为了方便读者进一步了解，在必要之处进行了脚注注释，并在附录增加了单位换算，同时保留了第三版的词汇注释；随后，陈能场博士的恩师——中国科学院南京土壤研究所陈怀满研究员又逐字逐句地进行校对，并为本书撰写了译序；中国科学院城市环境研究所朱永官院士一直倡导“培育健康土壤，发展健康农业，支撑健康中国”，非常热心地为本书写序；本书阐述土壤健康的各种培育方法，堪称《耕作革命》一书的延伸，该书的主译者中国科学院南京地理与湖泊研究所所长张甘霖研究员也欣然为本书写了热情洋溢的序言，在第四版翻译完成后，张福锁院士也欣然作序，这些序言更加凸显本书的价值。在此译者们衷心感谢陈怀满研究员、张福锁院士、朱永官院士和张甘霖研究员对本书所做的肯定和贡献。此外，广东省科学院生态环境与土壤研究所何小霞高级工程师协助校对了部分章节，在此致谢。
由于团队成员知识有限，翻译能力有待提高，时间仓促，如发现书中内容有不妥之处，请各位读者提出宝贵意见，共同学习，共同为土壤健康努力！

陈能场　广东省科学院生态环境与土壤研究所
张俊伶　中国农业大学资源与环境学院
吴家强　广东杰士农业科技有限公司
李　颖　大自然保护协会（TNC）中国农业
2023年10月

导言 1


第一篇　有机质：健康土壤的核心
第一章　健康的土壤 10
1.1　土壤是由什么组成的？ 11
1.2　您想要什么样的土壤？ 13
1.3　土壤的性质和培育 14
1.4　土壤是如何退化的？ 15
1.5　如何建立一个健康优质的土壤？ 16
1.6　土壤健康、植物健康和人类健康 18
1.6.1　营养元素缺乏 18
1.6.2　元素毒害 19
1.6.3　人类健康 19
1.7　更广阔的视野 20
参考文献 20

第二章　有机质：它是什么，为什么如此重要 22
2.1　为什么土壤有机质如此重要 26
2.1.1　植物营养 28
2.1.2　土壤生物的有益作用 30
2.1.3　土壤耕性 31
2.1.4　防止土壤酸化的措施 32
2.1.5　刺激根系发育 33
2.1.6　让土壤变黑 33
2.1.7　防止有害化学物质 33
2.2　有机质与自然循环 34
2.2.1　碳循环 34
2.2.2　氮循环 36
2.2.3　水循环 38
2.3　总结 38
参考文献 39

第三章　土壤有机质含量 40
3.1　自然因素 42
3.1.1　温度 42
3.1.2　降雨 42
3.1.3　土壤质地 42
3.1.4　土壤排水与景观位置 43
3.1.5　植被类型 43
3.1.6　酸性土壤 44
3.2　人类活动影响 44
3.2.1　耕作活动 45
3.2.2　作物轮作和覆盖作物 46
3.2.3　氮肥的施用 47
3.2.4　有机改良剂的使用 48
3.3　土壤有机质分布 48
3.3.1　随土壤深度的变化 48
3.3.2　团聚体的内部和外部 48
3.4　活性有机质与惰性有机质 49
3.5　“活的”有机质含量 50
3.6　多少有机质才足够？ 51
3.7　有机质和作物系统 52
3.8　提高和维持土壤有机质水平的动态变化 53
3.8.1　初始点 53
3.8.2　添加有机质 54
3.8.3　有机质的平衡水平 55
3.9　附录 57
参考文献 58

第四章　生命之土 60
4.1　土壤微生物 61
4.1.1　细菌 62
4.1.2　真菌 64
4.1.3　藻类 66
4.1.4　原生动物 67
4.2　小型和中型的土壤动物 67
4.2.1　线虫 67
4.2.2　蚯蚓 68
4.2.3　昆虫和其他小型中型土壤动物 69
4.3　大型土壤动物 69
4.4　植物根系 70
4.5　生物多样性、丰度、活性和平衡 71
4.6　总结 73
参考文献 73


第二篇　物理性质和营养循环
第五章　土壤颗粒、水和空气 76
5.1　质地—一种基本的土壤特性 77
5.2　水分和通气 78
5.3　有效水和根系生长 80
5.4　渗透与径流 81
5.5　土壤水分和团聚作用 82
5.6　来自天际：气候影响土壤过程 84
参考文献 85

第六章　土壤退化：侵蚀、压实和污染 86
6.1　侵蚀 87
6.1.1　水蚀 87
6.1.2　风蚀 88
6.1.3　滑坡 89
6.1.4　耕作侵蚀 90
6.2　土壤耕性和压实 91
6.2.1　浅层压实 91
6.2.2　底土压实 93
6.3　压实的后果 96
6.4　植物最佳生长的水分范围 97
6.5　土壤化学污染 98
6.5.1　盐土和盐碱土 98
6.5.2　其他类型的化学污染 100
6.6　总结 101
参考文献 101

第七章　碳和养分循环和流动 102
7.1　历史上碳和养分流动变化 103
7.2　人类活动造成的土壤中碳和养分浓度 105
7.3　现代农业中的循环和流动 106
7.4　农场规模的流动模式 107
7.5　大尺度流动模型 112
7.6　总结 115
参考文献 115


第三篇　从生态角度管理土壤
第八章　土壤健康、植物健康和病虫害 118
8.1　土壤性质及其相互关系 118
8.2　农业生态学原理 119
8.3　生态作物与土壤管理 122
8.3.1　地上生境管理 123
8.3.2　地下生境管理 124
8.4　植物防御、管理实践与病虫害 125
8.5　接种有益生物 129
8.6　总结 129
参考文献 130

第九章　管理优质土壤：专注于有机质管理 131
9.1　有机质管理 132
9.1.1　使用有机物质 134
9.1.2　残留物特性对土壤的影响 138
9.1.3　不同类型农场的有机质管理 143
9.2　保持土壤生物多样性 145
9.3　有机质管理之外的措施 145
9.4　总结 146
参考文献 146
案例研究　Bob Muth，新泽西州格洛斯特县 148

第十章　覆盖作物 151
10.1　覆盖作物的好处 152
10.1.1　有机质 153
10.1.2　有益生物 153
10.2　覆盖作物类型 154
10.2.1　豆类 154
10.2.2　冬季一年生豆类 157
10.2.3　夏季一年生豆类 159
10.2.4　两年生和多年生豆科植物 160
10.2.5　禾本科类 161
10.2.6　其他作物 163
10.3　覆盖作物管理 165
10.3.1　覆盖作物混种 166
10.3.2　覆盖作物和氮 166
10.3.3　种植 167
10.3.4　覆盖作物灭茬 171
10.3.5　管理注意事项 171
参考文献 172
案例研究　Gabe Brown，北达科他州 俾斯麦 174

第十一章　种植制度多样化 176
11.1　为什么要轮作? 177
11.2　轮作和土壤有机质水平 178
11.3　残体的利用 180
11.4　物种丰富度和活跃生根期 180
11.5　轮作与水质和氮素气态的损失 181
11.6　农场劳动力和经济学 182
11.7　一般原则 183
11.8　轮作示例 185
11.9　复合农林系统 190
11.9.1　植物篱农作 190
11.9.2　其他农林业实践 192
11.10　总结 193
参考文献 193
案例研究　Celia Barss，佐治亚州雅典 196

第十二章　农牧结合 200
12.1　农牧结合的类型 201
12.2　粪肥 202
粪肥类型 202
12.3　粪肥处理系统 203
12.3.1　固体、液体或堆肥 203
12.3.2　粪肥的储存 204
12.4　粪肥的化学特性 204
12.5　施肥对土壤的影响 206
对有机质的影响 206
12.6　粪肥施用 208
12.6.1　施用量 208
12.6.2　施用方法 209
12.6.3　施用时间 210
12.7　粪肥中的有效养分 211
12.8　放牧 212
12.9　粪肥施用的潜在问题 215
12.9.1　营养失衡和积累 215
12.9.2　养分的输入与输出 216
12.9.3　放牧造成的养分损失 217
12.10　总结 217
参考文献 218
案例研究　Darrell Parks，堪萨斯州 曼哈顿 219

第十三章　堆肥制作和施用 221
13.1　制作堆肥 222
13.1.1　常见和不常见的原料 222
13.1.2　堆肥位置和尺寸 224
13.1.3　水分 225
13.1.4　监控和翻堆 225
13.1.5　控制病原体 227
13.1.6　腐熟阶段 228
13.2　其他堆肥技术 228
13.3　堆肥的应用 229
13.4　堆肥的优点 231
13.5　总结 233
参考文献 233
案例研究　Cam Tabb，西弗吉尼亚州卡尼斯维尔 235

第十四章　减少径流和侵蚀 238
14.1　“可容忍”的土壤流失 240
14.2　异位效应 241
14.3　应对径流和侵蚀问题 242
14.3.1　少耕 243
14.3.2　植物残体的意义及其他用途 243
14.3.3　覆盖作物 244
14.3.4　多年生轮作作物 245
14.3.5　添加有机物质 245
14.3.6　水土保持的其他措施和工程措施 246
参考文献 248

第十五章　土壤压实 250
15.1　不同压实类型的诊断 251
15.1.1　地表封闭和结皮 251
15.1.2　表层压实 252
15.1.3　底土压实 253
15.2　缓解和防止压实 254
15.3　总结 261
参考文献 261

第十六章　保护性耕作 262
16.1　耕作制度 265
16.1.1　常规耕作 268
16.1.2　限制性耕作制度 271
16.2　哪种耕作制度适合您的农场？ 275
16.2.1　轮作耕作制度 276
16.2.2　现场作业时间安排 277
16.3　总结 278
参考文献 278
案例研究　Steve Groff，宾夕法尼亚州兰开斯特县 279

第十七章　水分管理：灌溉和排水 281
17.1　灌溉 283
17.1.1　地表水源 283
17.1.2　地下水 285
17.1.3　再生废水和脱盐海水 286
17.1.4　灌溉方法 286
17.1.5　环境问题和管理措施 288
17.1.6　农场层面的灌溉管理 290
17.2　排水 293
17.2.1　排水的好处 294
17.2.2　排水系统类型 295
17.2.3　排水问题 297
17.3　总结 299
参考文献 299

第十八章　养分管理：简介 301
18.1　基线：养分与植物健康、病虫害、收益和环境 302
18.2　有机质和养分的有效性 303
18.3　改善农场养分循环 304
18.4　使用肥料和改良剂 307
18.4.1　养分来源：化肥与有机肥 307
18.4.2　商品肥料来源的选择 310
18.4.3　使用方法和时间 311
18.4.4　耕作与肥力管理：要合并还是不合并？ 313
参考文献 314

第十九章　氮磷管理 315
19.1　氮和磷的管理 318
19.1.1　评估养分有效性 319
19.1.2　估算作物氮需求的固定和适应性方法 321
19.1.3　季末评估 322
19.2　规划氮和磷管理 322
19.2.1　减少氮和磷损失 325
19.2.2　养分供需平衡 330
19.2.3　利用有机磷和钾资源 330
19.2.4　管理高磷土壤 330
19.3　总结 332
参考文献 332

第二十章　其他肥力问题：养分、CEC、酸碱度 334
20.1　其他养分 334
20.2　阳离子交换量（CEC）管理 338
20.3　土壤酸度 339
20.3.1　背景 339
20.3.2　酸性土壤改良 341
20.4　碱土和盐土的修复 343
参考文献 344

第二十一章　最大化利用常规土壤和植物分析结果 346
21.1　土样采集 347
21.2　测土施肥的准确性 348
21.3　土壤检测的困惑 349
21.3.1　不同的实验室程序 349
21.3.2　以不同的方式给出土壤检测报告 350
21.3.3　不同的推荐系统 350
21.3.4　植物组织检测 353
21.3.5　您应该怎么做？ 353
21.4　土壤氮素检测 355
21.5　传感和建模检测氮缺乏 356
21.6　土壤磷检测 358
21.7　土壤有机质检测 359
21.8　土壤pH值、石灰需求量的检测 359
21.9　土壤检测结果解释 359
21.10　调整土壤检测建议 369
21.11　调整施肥量 370
21.12　管理田间养分变异 371
21.13　测试高架温室栽培土壤 372
21.14　无土壤测试下的营养推荐 372
21.15　总结 373
21.16　附录：基础阳离子饱和比 374
参考文献 375

第二十二章　城市农场、花园以及绿地土壤 377
22.1　城市土壤的共同挑战 378
22.2　土壤污染物测试 381
22.3　土壤修复策略 382
22.4　城市绿色基础设施 385
22.4.1　土壤修复措施 385
22.4.2　特殊的混合土壤和行道树 386
22.5　其他建筑方面的考虑 387
22.6　总结 389
参考文献 389
案例研究　城市经验农场，加利福尼亚州 奥克兰 390


第四篇　综合考量
第二十三章　您的土壤有多好——土壤健康的田间和实验室评估 394
23.1　田间观察 395
23.2　田间指标 396
23.3　实验室土壤健康检测 402
23.3.1　综合土壤检测 402
23.3.2　微生物土壤检测 405
23.4　总结 406
参考文献 407

第二十四章　综合考量 408
24.1　普适性方法 410
24.2　对您的农场来说意义在哪里？ 412
24.3　消减土壤障碍的措施 412
24.3.1　粮食作物农场 415
24.3.2　种养一体化 416
24.3.3　蔬菜农场 416
24.3.4　水果农场和园林绿化 418
24.4　后记 418


词汇表 419

附录：单位换算 426

索引 427