综述：有机和无机土壤改良剂对半干旱纳米比亚中北部土壤理化性质及小麦农艺表现的作用研究

《Discover Agriculture》：The role of organic and inorganic soil amendments on soil physicochemical properties and wheat (Triticum aestivum L.) agronomic performance in Semi-arid North-Central Namibia: A Review

本综述系统探讨了有机与无机土壤改良剂在半干旱纳米比亚小麦生产中的应用潜力。文章指出，土壤退化是制约该地区农业生产力提升的关键因素，而生物炭（Biochar）、堆肥（Compost）和蚯蚓粪（Vermicompost）等有机改良剂可通过改善土壤结构、提升持水能力、增加土壤有机碳（SOC）及促进养分循环，有效缓解化学肥料过度使用引发的土壤酸化、养分流失等问题。综述强调，将有机改良剂与化学肥料结合使用，可实现协同效应，显著提高小麦氮肥利用效率（NUE）及产量，为资源受限的小农户提供可持续的土壤肥力管理策略。本文为半干旱地区小麦生产的可持续发展提供了重要的理论依据和实践方向。

　　

引言

半干旱与干旱地区的土壤肥力低下已被确定为影响农业生产力的主要挑战，导致小农户陷入贫困和粮食低保障的困境。土壤退化是生产力增长停滞和作物低产的诱因之一，常与连续耕作、养分耗竭、土壤有机质下降以及化学肥料过度使用相关。此外，气候模式的变化对农业生产力构成显著挑战，尤其在半干旱和干旱地带。不良的土地实践导致土壤养分严重耗竭，这一主要问题影响粮食安全，同时增加生产成本并降低农场收入。

在纳米比亚，小麦是重要的谷类作物，对农业发展及家庭粮食安全具有实质性贡献。国内生产不足导致纳米比亚严重依赖小麦进口，约90%的年需求需通过进口满足，主要来自俄罗斯、波兰和南非。因此，提升本地小麦产量对增强粮食安全至关重要。

全球小麦的重要性

小麦是全球粮食安全的关键作物之一，其栽培范围从北美平原到俄罗斯草原，再到印度和中国的肥沃田地。全球小麦产量在2023/2024年度达到近7.85亿吨，种植面积约2.207亿公顷。中国（年产量1.343亿吨）、印度（1.096亿吨）和俄罗斯（0.761亿吨）是主要生产国。小麦提供每日膳食蛋白质摄入的约21%，是谷类作物中领先的蛋白质来源。其籽粒富含营养，约含70%碳水化合物、8-15%蛋白质、2%脂肪及2%纤维。

在非洲，2020/2021年度小麦种植面积约1010万公顷，产量约2570万吨，其中北部地区贡献了逾60%的产量。埃塞俄比亚是撒哈拉以南非洲最大的小麦生产国。纳米比亚的小麦生产主要依靠灌溉，集中在哈达普和卡万戈地区，平均产量为3.8吨/公顷，但国内生产仅能满足约10%的需求，存在巨大缺口。

半干旱地区小麦生产的挑战

非生物与生物胁迫

气候变化加剧了高温、干旱等非生物胁迫，导致小麦发育阶段缩短、生物量降低及叶片早衰。同时，杂草、昆虫和病害等生物胁迫（如俄罗斯小麦蚜虫）进一步制约产量。半干旱地区土壤普遍贫瘠，沙质土壤有机质低，持水能力差，养分保留能力弱。

资源限制

小农户面临农业投入物（如肥料、改良种子、灌溉设备）获取困难和高成本的问题。土壤质量差和资金不足限制了小麦产量的提升。

有机土壤改良剂提升土壤生产力和肥力

有机农业是全球增长最快的农业部门之一，其中生物炭、堆肥和蚯蚓粪等有机改良剂能改善土壤健康，促进农业生态系统的长期可持续性。

生物炭技术在小麦生产中的应用

生物炭是一种由农业废弃物、森林生物质或动物粪便在限氧条件下热解产生的富碳材料。其稳定性高，可在土壤中存留数百年，具有碳封存潜力，有助于减少温室气体排放。施用生物炭能改善土壤孔隙度、持水能力、阳离子交换量（CEC），并通过其碱性中和土壤酸性。例如，研究显示，生物炭施用量20吨/公顷可使土壤pH从5.0升至6.1，土壤有机碳（SOC）提升23-34%。此外，生物炭作为堆肥添加剂可增强微生物活性，加速分解过程。

在作物方面，生物炭单独或与肥料结合使用可提高小麦产量10-13%。但效果受土壤类型、施用量和生物炭特性影响。例如，木质生物炭因养分含量低，效果不如作物残体制备的生物炭。

堆肥作为小麦生产的土壤改良剂

堆肥是通过微生物好氧分解有机废弃物产生的腐殖质类产品。其原料包括农业废弃物、动物粪便和城市垃圾。堆肥能降低土壤容重、提升渗透性和持水能力，并增加土壤有机质和养分含量。研究表明，堆肥施用量8吨/公顷可使小麦秸秆和籽粒产量显著提高。堆肥与无机肥料结合使用具有协同效应，能同时提供速效养分和长效土壤改良功能。

蚯蚓粪对小麦生产的影响

蚯蚓粪由蚯蚓（如Eisenia fetida）分解有机物质生成，富含氮、磷、钾等养分和植物生长调节剂。其施用可改善土壤结构、提高CEC和微生物多样性，并增强作物抗逆性。例如，蚯蚓粪用量16吨/公顷使绿豆荚果数增加51%，产量达1216.95公斤/公顷。

无机/化学肥料在作物生产中的作用

尿素、NPK等化学肥料能快速提供养分，促进作物生长，但长期过量使用会导致土壤酸化、环境风险及养分流失。氮肥对小麦营养生长至关重要，磷肥促进能量转移和根系发育，钾肥增强抗逆性。在纳米比亚的沙质土壤中，钾缺乏常限制生产力。

有机改良剂与氮肥对土壤性质及作物生产力的影响

有机改良剂与氮肥配施可提高氮肥利用效率（NUE）和作物产量。例如，生物炭与氮肥结合使小麦产量提升15-20%，堆肥与NPK配施增加小麦株高和籽粒重量。协同效应源于有机改良剂增强养分保留，而化肥提供即时营养。

结论

半干旱纳米比亚的小麦生产面临土壤退化和养分匮乏的严峻挑战。生物炭、堆肥和蚯蚓粪等有机土壤改良剂可通过改善土壤理化性质、提升水分和养分利用效率，为可持续农业提供解决方案。然而，当地研究空白较多，如最佳施用量、施用深度和颗粒大小等参数尚不明确。未来需开展长期田间试验，验证有机-无机配施策略的有效性，为小农户提供经济可行的土壤管理实践，最终实现小麦产量的稳步提升和粮食安全保障。