耕地有機(jī)質(zhì)含量下降意味著什么？

張立功

我們這次探討的是關(guān)于土壤有機(jī)質(zhì)的問題，原因就是缺乏土壤有機(jī)質(zhì)，有機(jī)栽培就無從談起。中國科學(xué)院植物研究所蔣高明研究員帶領(lǐng)該所生態(tài)農(nóng)業(yè)研究團(tuán)隊(duì)，從2006年開始在山東平邑建立了弘毅生態(tài)農(nóng)場，開展生態(tài)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)示范研究，取得了令人欣慰的進(jìn)展。他們?nèi)嫱Ｖ故褂棉r(nóng)藥、化肥、除草劑、地膜，而采取物理+生物技術(shù)，生態(tài)學(xué)的強(qiáng)大威力就顯現(xiàn)了出來。由于采取嚴(yán)格的農(nóng)田生態(tài)保護(hù)措施，生物多樣性大幅度提高：燕子、蜻蜓、青蛙、蚯蚓等小動物都回來了。小麥、玉米、蔬菜、水果等超過或接近常規(guī)產(chǎn)量，其中小麥、玉米周年畝產(chǎn)量超過1噸，在低產(chǎn)田基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)（圖1）。采用物理+生物控蟲效果明顯，每盞燈年捕獲量從2009年的33 千克下降到2014年的2.1 千克，下降93.8%。在多年的親身實(shí)踐中，他深刻體會到土壤有機(jī)質(zhì)下降意味著減產(chǎn)，意味著不能生產(chǎn)有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品，意味著從源頭上對人的健康造成危害。他的許多認(rèn)識和觀點(diǎn)，很值得我們學(xué)習(xí)。下面就他的一些觀點(diǎn)和大家交流，希望對我們今后發(fā)展有機(jī)農(nóng)業(yè)有所幫助。

1 我國耕地有機(jī)質(zhì)含量普遍下降

蔣高明認(rèn)為，有機(jī)質(zhì)是由有機(jī)物組成的物質(zhì)，其最初的來源是植物的光合產(chǎn)物，所含的能量來自太陽能，所需要的合成物質(zhì)來自自然界。耕地有機(jī)質(zhì)或者土壤中的有機(jī)質(zhì)，是存在于土壤中的所有含碳的有機(jī)物質(zhì)，包括各種動植物殘?bào)w、微生物及其分解和合成的各種有機(jī)質(zhì)。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤固相部分的重要組成成分，盡管土壤有機(jī)質(zhì)的含量只占土壤總量的少部分，但它對土壤形成、土壤肥力、環(huán)境保護(hù)及農(nóng)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面都有著極其重要的作用。

1999—2014年期間，國家有關(guān)部門通過對60多萬件土、水、生物等樣品的54種元素指標(biāo)進(jìn)行精度測試，獲得了3 000多萬個(gè)數(shù)據(jù)，建立了全國和31?。▍^(qū)、市）土地的地球化學(xué)動態(tài)數(shù)據(jù)庫，并據(jù)此對我國耕地總體狀況形成了初步認(rèn)識和基本判斷。調(diào)查顯示，我國東北區(qū)、閩粵瓊區(qū)、西北區(qū)和青藏區(qū)部分耕地有機(jī)碳含量相比20世紀(jì)80年代呈現(xiàn)明顯下降趨勢，其中東北區(qū)耕地有機(jī)碳含量下降了21.9%，嚴(yán)重降低了土壤肥力。調(diào)查耕地范圍內(nèi)有29.3%的土壤堿化趨勢加劇，pH值上升了0.64，主要分布在北方地區(qū);21.6%的耕地酸化嚴(yán)重，pH值降低了0.85，主要分布在重金屬污染問題突出的閩粵瓊區(qū)和湘鄂皖贛區(qū)，在降低耕地質(zhì)量的同時(shí)增加了重金屬污染，加大了耕地生態(tài)和地下水質(zhì)量惡化風(fēng)險(xiǎn)。耕地酸堿度降低，土壤板結(jié)，肥力下降，不利于作物吸收養(yǎng)分。同時(shí)，長期化學(xué)物質(zhì)投入過大，對土壤有機(jī)質(zhì)的形成是不利的。

盡管我國部分地區(qū)采取了秸稈還田做法，耕地有機(jī)質(zhì)下降的趨勢有所減緩，但相對于健康的土壤，有機(jī)質(zhì)含量還是非常低的。除了大量使用化肥和農(nóng)藥外，焚燒秸稈、污水灌溉、農(nóng)膜覆蓋、用除草劑除草等，也都能造成有機(jī)質(zhì)下降、土壤動物和微生物多樣性降低。

土壤有機(jī)質(zhì)的含量在不同土壤中差異很大，含量高的可達(dá)20%或30%以上（如泥炭土，某些肥沃的森林土壤等），含量低的不足1%或0.5%（如荒漠土和風(fēng)沙土等）。在土壤學(xué)中，一般把耕作層中含有機(jī)質(zhì)20%以上的土壤稱為有機(jī)質(zhì)土壤，含有機(jī)質(zhì)在20%以下的土壤稱為礦質(zhì)土壤。在健康的土壤中，耕作層土壤有機(jī)質(zhì)含量通常在5%以上。

2 土壤有機(jī)質(zhì)的來源

土壤有機(jī)質(zhì)來源十分廣泛，它可分成腐殖質(zhì)和非腐殖質(zhì)。土壤有機(jī)質(zhì)的重要來源：一是植物殘?bào)w：包括各類植物的凋落物、死亡的植物體及根系。這是自然狀態(tài)下土壤有機(jī)質(zhì)的主要來源。森林土壤相對農(nóng)業(yè)土壤而言，具有大量的凋落物和龐大的樹木根系等特點(diǎn)。二是動物、微生物殘?bào)w：包括土壤動物和非土壤動物的殘?bào)w，及各種微生物的殘?bào)w。這部分來源相對較少。但對原始土壤來說，微生物是土壤有機(jī)質(zhì)的最早來源。三是動物排泄物和分泌物：土壤有機(jī)質(zhì)的這部分來源雖然量很少，但對土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化起著非常重要的作用。四是廢水廢渣：施入土壤中的各種有機(jī)肥料（綠肥、堆肥、漚肥等），工農(nóng)業(yè)的生活廢水，廢渣等，還有各種微生物制品，有機(jī)農(nóng)藥等。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)夫大量收集人和動物的排泄物，來滿足植物營養(yǎng)并維持耕地的有機(jī)質(zhì)。

進(jìn)入土壤中的有機(jī)質(zhì)一般以3種類型狀態(tài)存在。一是新鮮的有機(jī)物，指那些進(jìn)入土壤中尚未被微生物分解的動、植物殘?bào)w，它們?nèi)员Ａ糁械男螒B(tài)等特征。二是分解的有機(jī)物，經(jīng)微生物的分解，已使進(jìn)入土壤中的動、植物殘?bào)w失去了原有的形態(tài)等特征。有機(jī)質(zhì)已部分分解，并且相互纏結(jié)，呈褐色。包括有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)物和新合成的簡單有機(jī)化合物。三是腐殖質(zhì)，指有機(jī)質(zhì)經(jīng)過微生物分解后并再合成的一種褐色或暗褐色的大分子膠體物質(zhì)，與土壤礦物質(zhì)土粒緊密結(jié)合，是土壤有機(jī)質(zhì)存在的主要形態(tài)類型，占土壤有機(jī)質(zhì)總量的85%～90%。

進(jìn)入土壤的有機(jī)物質(zhì)的組成相當(dāng)復(fù)雜，土壤有機(jī)質(zhì)組成取決于進(jìn)入土壤的有機(jī)物組成。各種動、植物殘?bào)w的化學(xué)成分和含量因動、植物種類、器官、年齡等不同而有很大的差異。一般情況下，動植物殘?bào)w主要的有機(jī)化合物有碳水化合物、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、樹脂、蠟質(zhì)等。土壤有機(jī)質(zhì)的主要元素組成是碳、氧、氫、氮，分別占52%～58%、34%～9%、3.3%～4.8%，3.7%～4.1%。

有機(jī)質(zhì)只有進(jìn)入土壤才能夠形成天然的穩(wěn)定成分，這個(gè)過程是通過礦質(zhì)化過程完成的，必須有微生物的參加。有機(jī)質(zhì)礦質(zhì)化過程分為化學(xué)轉(zhuǎn)化過程、動物轉(zhuǎn)化過程和微生物的轉(zhuǎn)化過程。這一過程使土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水、氨和礦質(zhì)養(yǎng)分（磷、硫、鉀、鈣、鎂等簡單化合物或離子），同時(shí)釋放出能量。這一過程為植物和土壤微生物提供了養(yǎng)分和能量，并直接或間接地影響著土壤性質(zhì)，同時(shí)也為合成腐殖質(zhì)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

3 土壤有機(jī)質(zhì)的重要作用

蔣高明教授認(rèn)為，土壤有機(jī)質(zhì)的含量與土壤肥力水平是密切相關(guān)的。雖然有機(jī)質(zhì)僅占土壤總量的很小一部分，但它在土壤肥力上起著多方面的作用卻是顯著的。通常在其他條件相同或相近的情況下，有機(jī)質(zhì)的含量與土壤肥力水平呈正相關(guān)。