科普簡報(bào)：腐植酸與土壤肥力

科普簡報(bào)：腐植酸與土壤肥力

幾十年來，因大量施用化學(xué)肥料，導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)失去了原來的賦存條件，土壤肥力不斷下降，土壤的“核心物質(zhì)”——腐植酸難以為繼。農(nóng)業(yè)和環(huán)境學(xué)家指出，凡是向土壤投放的外源性物質(zhì)，都是對土壤的攻擊。從維護(hù)土壤生命力來看，非土壤本源性物質(zhì)腐植酸不可為。對此，向土壤反哺工業(yè)提取的腐植酸，重構(gòu)“土肥和諧”新關(guān)系，于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義重大。

1 腐植酸

（1） 至黑至寶。

認(rèn)識腐植酸從土壤中來。255年前（1761年），土壤學(xué)家把土壤中的“黑東西”稱之為“暗色物質(zhì)”。1761年，Wallerius首先提出“腐殖質(zhì)”這一名稱。1786年，德國Achard第一個從泥炭中用堿溶液提取再用酸沉淀出腐植酸（農(nóng)業(yè)化學(xué)家開始啟用“植”）。此后，經(jīng)過22年的探索過程，直到1807年，德國Thomson用堿溶液從土壤中提取出腐植酸，這才明確了土壤中最深刻的“暗色物質(zhì)”就是腐植酸。

（2） 平衡運(yùn)轉(zhuǎn)。

腐植酸是土壤養(yǎng)分運(yùn)轉(zhuǎn)的“倉庫”。一方面，腐植酸是土壤最優(yōu)越的有機(jī)質(zhì)，為植物生長提供有效的營養(yǎng)和能量。值得指出，凡是有機(jī)質(zhì)不一定是腐植酸，凡是腐植酸一定是最好的有機(jī)質(zhì)。另一方面，腐植酸通過與土壤微生物、根系之間的相互作用保持著土壤有效養(yǎng)分支出量與補(bǔ)給量之間的平衡關(guān)系。

（3） 本源相似。

土壤腐植酸不可取，工業(yè)化利用成為必然。研究表明，工業(yè)提取的煤炭腐植酸與土壤腐植酸具有相似的物理特性、化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)及分子量范圍，具有一致的應(yīng)用特性，且適合在不同條件下開發(fā)應(yīng)用。大家知道，人體腎臟移植，必須同源匹配，反哺土壤亦該如此。利用腐植酸肥料、農(nóng)藥、可降解地膜等系列產(chǎn)品反哺土壤，與土壤同根同源，可以通過外源補(bǔ)充使得土壤生命永續(xù)。據(jù)此，工業(yè)提取的煤炭腐植酸是補(bǔ)充土壤腐植酸的主要來源和潛在庫存。

2 土壤肥力

（1） 土壤肥力的概念。

通俗地講，土壤肥力是土壤滿足植物生長吃飽、喝足、住得舒服的能力。狹義的土壤肥力是指土壤供給植物養(yǎng)分的能力。廣義的土壤肥力是指土壤在植物生長發(fā)育全部過程中不斷地供給植物以最大量的有效養(yǎng)分和水分的能力，同時自動協(xié)調(diào)植物生長發(fā)育過程中最適宜的土壤空氣和土壤溫度的能力。土壤肥力是反映土壤肥沃性的一個重要指標(biāo)，是土壤各種基本性質(zhì)的綜合表現(xiàn)，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)的根本所在。

（2） 土壤肥力的分類。

土壤肥力可分為自然肥力、人工肥力、經(jīng)濟(jì)肥力。自然肥力是在土壤母質(zhì)、氣候、生物、地形等自然因素的作用下形成的土壤肥力，是土壤的物理、化學(xué)和生物特征的綜合表現(xiàn)；人工肥力是在自然肥力的基礎(chǔ)上發(fā)展形成的，是指通過人類生產(chǎn)活動，如耕作、施肥、灌溉、土壤改良等人為因素作用下形成的土壤肥力；經(jīng)濟(jì)肥力是自然肥力和人工肥力的統(tǒng)一，是兩種肥力在同一土壤上相結(jié)合而形成的。其中，自然肥力是土地生產(chǎn)力的基礎(chǔ)，是土壤最本質(zhì)的特征。如果不了解自然肥力，人為反哺土壤（人工肥力、經(jīng)濟(jì)肥力）都可能錯位；反過來，人工肥力、經(jīng)濟(jì)肥力要與自然肥力條件相適應(yīng)。

（3） 土壤肥力的形成。

土壤學(xué)者普遍認(rèn)為，土壤肥力主要包括養(yǎng)分因素（主導(dǎo)因素）、物理因素、化學(xué)因素、生物因素等4種因素。4種因素相互聯(lián)系，相互制約，相互間不可替代。養(yǎng)分因素是指土壤中的養(yǎng)分貯量、強(qiáng)度因素和容量因素，其有效性的高低直接決定了土壤為植物提供養(yǎng)分的能力；物理因素是指土壤的質(zhì)地、結(jié)構(gòu)狀況、孔隙度、水分和溫度狀況等，直接影響土壤中養(yǎng)分轉(zhuǎn)化速率和存在狀態(tài)、土壤水分性質(zhì)和運(yùn)行規(guī)律以及植物根系生長力和生理活動；化學(xué)因素是指土壤的酸堿度、陽離子吸附及交換性能、土壤還原性物質(zhì)、土壤含鹽量以及其他有毒物質(zhì)的含量等，直接影響植物的生長和土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、釋放及有效性；生物因素是指土壤中的微生物及其生理活性，是土壤物質(zhì)循環(huán)和能量流動的主要推動者，促進(jìn)了土壤有機(jī)質(zhì)-腐殖質(zhì)-腐植酸的分解和養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化，參與了土壤形成的全過程。

（4） 土壤肥力之核心。

在土壤形成過程之中，“有機(jī)質(zhì)-腐殖質(zhì)-腐植酸-土壤肥力”之間密不可分。腐植酸本身是一種親水膠體，在土壤中起著吸附粘結(jié)的重要作用。腐植酸與植物組織及微生物代謝產(chǎn)物中的蛋白質(zhì)、氨基酸、多糖醛酸甙、粘粒礦物以及鐵、鋁的氫氧化物等，通過不同形式與各種作用力相結(jié)合，形成了各種類型的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體。同時，在各種表面電荷和作用力下，通過膠體化學(xué)作用而形成了不同粒級的微團(tuán)聚體，其形成過程賦予了土壤有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體鮮活的生命力。腐植酸微團(tuán)聚體的重要作用在于：保持和協(xié)調(diào)著土壤中的水、肥、氣、熱狀況，影響和決定著土壤酶的種類和活性，形成和穩(wěn)定著土壤的疏松熟化程度等3個方面。如果說，土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的標(biāo)志，那么，腐植酸則作為土壤有機(jī)質(zhì)的核心物質(zhì)，始終貫穿于土壤肥力形成之中，居于土壤肥力形成的“核心地位”。

（5） 土壤肥力之作用。

腐植酸對土壤的形成、物理、化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)和肥力起著關(guān)鍵作用，主要表現(xiàn)在7個方面：① 腐植酸是土壤形成的參與者和促進(jìn)者；② 腐植酸促進(jìn)和制約著土壤金屬離子、微量元素的遷移、固定和淋溶；③ 腐植酸是土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定劑；④ 腐植酸影響著土壤的鹽基交換容量；⑤ 腐植酸影響土壤的持水性；⑥ 腐植酸是植物養(yǎng)料的倉庫；⑦ 腐植酸提高土壤微生物活性。

3 腐植酸與土壤肥力

（1） 統(tǒng)一有機(jī)體。

腐植酸與土壤肥力之間相互依存、相互關(guān)聯(lián)、誰也離不開誰，可謂“黃金伴侶”。腐植酸來自于土壤，相對于土壤而言，腐植酸是其核心物質(zhì)；相對于土壤肥力而言，腐植酸是其關(guān)鍵之所在。

（2） 命運(yùn)共同體。

沒有腐植酸的“土壤”，就不能稱其為土壤，只能是風(fēng)化了的巖石而已。反之，沒有土壤這個基床，也說不成腐植酸。如果二者均有，但肥力很弱，土壤也就沒有活力，土壤沒有活力，肥力自然不高。據(jù)此，在同一命運(yùn)共同體中，無土，腐植酸不存；無腐植酸，土不活，肥不在，誰也離不開誰。

（3） 獨(dú)具核心力。

在土壤的固相組成中，除礦物質(zhì)外，就是土壤有機(jī)質(zhì)。土壤腐殖質(zhì)是土壤有機(jī)質(zhì)中最主要的存在形式，占比高達(dá)80%；而腐植酸又是土壤腐殖質(zhì)中最活躍的組分，占比高達(dá)75%，獨(dú)具土壤“核心地位”?？梢?，腐植酸在土壤中，猶如“人體心臟”。沒有腐植酸，土將不土。抓住腐植酸這一“核心力”，育化土壤，等于抓住了土壤的“靈魂”。

4 結(jié)語

綜上可見，腐植酸與土壤肥力之間密不可分，是一個良性的、有機(jī)的、統(tǒng)一的命運(yùn)共同體。當(dāng)前，面對全球性土壤障礙問題，重構(gòu)“土肥和諧”新關(guān)系，必須認(rèn)清腐植酸與土壤肥力之間的重要關(guān)系。利用人工智慧的方法，將工業(yè)提取的腐植酸，與各種農(nóng)業(yè)投入品（肥料、農(nóng)藥、地膜、調(diào)控品等）有機(jī)結(jié)合起來，通過人工精準(zhǔn)反哺，對維護(hù)土壤可持續(xù)發(fā)展意義重大。

（本編輯部 供稿）