硬木质覆盖物或软质非木质秸秆类覆盖物,有什么区别?
它们作为菜园覆盖物同样有效,能够调节土壤温度,减少土壤水分蒸发,保持土壤湿度以减少浇水需求,抑制杂草种子萌发并压制杂草生长。
选择正确类型的覆盖物很重要,因为随着时间的推移,它会对土壤质量产生巨大影响!
通常,木质覆盖物需要更长的时间才能分解,约为两年,而软质非木质覆盖物则只需六到十二个月。但除了持久性之外,还有更多需要考虑的因素,即覆盖物分解时会发生什么,土壤构建的生态过程和碳循环。
花园覆盖物与碳循环
自然循环利用一切!我们都熟悉水循环,雨水从天而降渗入土壤,被植物吸收并通过其叶子以水蒸气的形式蒸腾回空气中,形成云并重复这一过程。同样,所有土壤养分也有循环,包括碳。
覆盖物是富含碳的材料,因此当它们分解时,会将碳释放回土壤中。如果存在碳循环,那么逻辑上表明碳可以移动,并且可能不会留在土壤中。
碳循环图改编自美国能源部生物与环境研究信息系统,公有领域,通过维基共享资源获取
当我们观察碳循环时,可以看到碳确实会通过微生物呼吸和分解(作为二氧化碳)或人为改变环境而自然离开土壤。
也就是说,土壤碳并不完全相同,并且根据我们所讨论的碳的形式,它可能会很容易离开土壤,也可能会非常稳定并在土壤中停留很长时间。
土壤有机碳——易变和稳定形态
生物炭是一种极其稳定的碳形态,可以在土壤中持续存在数百年甚至数千年
有机材料本质上是含有碳的材料,是地球上所有生命的构建基石。所有生物都是基于碳的生命形式,包括我们人类!土壤是地球上最复杂的生态系统之一,生命极其丰富和多样,因此它含有非常广泛的有机材料并不奇怪,这些材料各自具有不同的化学和物理性质。
土壤有机碳以其各种形态通常分为两大类,即易变碳(分解相对较快,从几天到几年)和稳定碳(分解需要更长时间,从多年到数十年甚至数百年)。还有一类更稳定的碳,如生物炭,被称为顽固碳,可以持续更长时间,并可能在土壤中持续存在数百年甚至数千年。
易变土壤碳由0.05至2毫米大小的植物材料小碎片、生物体以及死亡生物体的残骸组成,所有这些都可以相对容易地分解,作为土壤生物体的能量来源,因此能够通过碳循环进行回收。
稳定土壤碳由更细小的有机物颗粒组成,这些颗粒要么在粘土中受到物理保护,要么以化学稳定的持久形态存在,如土壤腐殖质。如果你想知道,腐殖质就是“土壤中的黑色物质”,它本质上是腐烂的有机物,分解得非常细腻且抵抗进一步分解,它在保持土壤水分和养分方面发挥着非常重要的作用。
当有机材料分解时,基本上发生的是土壤微生物将它们分解以作为食物和能量来源。由于易变土壤碳材料比稳定材料更容易分解,因此含有更多易变有机碳的土壤将养活更多的土壤微生物,并且由于分解过程而释放更多的养分。
既然我们已经做出了这种区分,那么讨论哪些覆盖物材料产生易变土壤碳,哪些产生稳定土壤碳以及优质、深色、丰富且持久的腐殖质就很重要了。
稳定土壤有机碳与木质素
木质材料含有称为木质素的化合物,这些化合物非常耐分解
所有木质植物材料都含有木质素,这是一种复杂的有机(含碳)化合物,在提供植物细胞壁的结构支撑方面发挥着重要作用,特别是在木材和树皮中。
从化学角度来看,木质素是交联的酚类聚合物——聚合物只是由较小分子反复链接在一起组成的大分子。塑料是合成聚合物,例如,聚苯乙烯由许多(希腊语中的“多”)苯乙烯分子连接在一起组成。交联是将一个聚合物链连接到另一个聚合物链上的化学键,从而创建出更坚固的结构。
由于其化学结构,木质素具有刚性,并且非常耐分解。
树皮中的木质素含量高于木材,这是有道理的,因为你会希望活树的外部能够抵抗腐烂!因此,由树皮制成的覆盖物比仅由树木制成的覆盖物含有更高的木质素,但两者在完全分解成精细的堆肥物质后,都会形成深色、丰富的腐殖质,这种腐殖质富含木质素,因此也富含稳定土壤有机碳。
土壤碳——慢进慢出,还是快进快出?
木质覆盖物分解得相当慢,最终将其富含木质素的腐殖质(一种稳定土壤碳)释放到土壤中。由于细菌不能轻易分解稳定的有机土壤碳,它可以在土壤中存在数年、数十年甚至数百年。随着时间的推移,土壤会变得更黑、更肥沃,从而提高土壤质量。
木质覆盖物产生稳定土壤有机碳——进来慢,出去也很慢。
在温暖季节开始时在菜园中使用非木质覆盖物的朴友通常会发现,到冬天时,根据季节湿度水平,覆盖物将全部分解回土壤中。
非木质覆盖物包括所有软覆盖物,如稻草、苜蓿、甘蔗和豌豆秸秆,以及你可能在土壤表面切碎并丢弃的任何非木质植物材料。被堆肥或埋入土壤中的非木质植物材料的作用方式相同,它们分解得非常快,迅速向土壤中添加碳,因为这些是易变土壤碳材料。
微生物能够利用易变土壤碳材料,并且如果我们观察碳循环,就像我们一样,它们可以进行有氧呼吸,利用氧气和有机物产生能量,释放出水和二氧化碳作为废物,后者作为气体返回到大气中,并可以在光合作用过程中被植物吸收。
非木质秸秆状覆盖物产生易变土壤有机碳——进来快,出去也很快。
划重点
非木质覆盖物分解得更快、更容易,增加了易变有机土壤碳的储备,这些碳可供细菌利用。碳迅速进入土壤,也同样容易离开——快进,快出。
木质覆盖物含有木质素,这些化合物是复杂的有机聚合物,为木质植物和树木的细胞提供结构支撑,并且耐分解。一旦木质植物材料分解到土壤中,木质素就会保留下来,长时间牢固地结合碳,形成丰富、深色的土壤腐殖质。木质材料需要一段时间才能分解,并且一旦稳定的碳进入土壤,它将在那里停留很长时间——慢进,慢出。
那么,我们应该在菜园中使用木质还是非木质覆盖物呢?答案是WWND!(自然会怎么做?)
在永续农业中,我们模仿自然生态系统,因为自然已经完善了土壤培育和植物生长的过程!自然中会发生什么?我们可以观察、学习!
在森林地面上,我们有木质材料,如树枝、树皮和整棵倒下的树木,为土壤提供稳定的有机碳。这些材料有利于土壤真菌的生长,并创造出非常稳定、持久的土壤腐殖质。
我们也有非木质植物材料,如落叶,它们为土壤提供易变有机碳的来源。这些材料有利于土壤细菌的生长,并释放植物可利用的养分。
通过同时添加稳定和易变的土壤有机碳,我们可以丰富土壤并创造一个稳定的土壤生态系统,支持健康且旺盛的植物生长,这才是我们应该追求的目标。
从实际操作的角度来看,我们可以采用永续农业的解决方案思维方法并发挥创造力,以下是我在自己菜园中使用的一些建议。
如果你的种植床使用稻草覆盖物,请修剪任何木质灌木和树木,将木质材料切碎或制成覆盖物,铺在土壤上(如果你想实践免耕园艺,还可以添加肥料和堆肥。),然后用稻草覆盖物覆盖。
如果你的种植床使用木质覆盖物,在补充新的覆盖物之前,将任何剩余的覆盖物推到一边,将堆肥挖入土壤中,或将堆肥箱的内容物倒在土壤表面(如果你想实践免耕园艺,还可以添加肥料。),然后再添加新的木质覆盖物。
在永续农业中,我们从自然中寻找灵感,并从科学中寻找解释!