科普簡報：腐植酸與土壤肥力

科普簡報：腐植酸與土壤肥力

幾十年來，因大量施用化學肥料，導致土壤結構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”——腐植酸難以為繼。農業和環境學家指出，凡是向土壤投放的外源性物質，都是對土壤的攻擊。從維護土壤生命力來看，非土壤本源性物質腐植酸不可為。對此，向土壤反哺工業提取的腐植酸，重構“土肥和諧”新關系，于農業可持續發展意義重大。

1 腐植酸

（1） 至黑至寶。

認識腐植酸從土壤中來。255年前（1761年），土壤學家把土壤中的“黑東西”稱之為“暗色物質”。1761年，Wallerius首先提出“腐殖質”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（農業化學家開始啟用“植”）。此后，經過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”就是腐植酸。

（2） 平衡運轉。

腐植酸是土壤養分運轉的“倉庫”。一方面，腐植酸是土壤最優越的有機質，為植物生長提供有效的營養和能量。值得指出，凡是有機質不一定是腐植酸，凡是腐植酸一定是最好的有機質。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分支出量與補給量之間的平衡關系。

（3） 本源相似。

土壤腐植酸不可取，工業化利用成為必然。研究表明，工業提取的煤炭腐植酸與土壤腐植酸具有相似的物理特性、化學組成、分子結構及分子量范圍，具有一致的應用特性，且適合在不同條件下開發應用。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、農藥、可降解地膜等系列產品反哺土壤，與土壤同根同源，可以通過外源補充使得土壤生命永續。據此，工業提取的煤炭腐植酸是補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分的能力。廣義的土壤肥力是指土壤在植物生長發育全部過程中不斷地供給植物以最大量的有效養分和水分的能力，同時自動協調植物生長發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，是土壤各種基本性質的綜合表現，是農業可持續生產的根本所在。

（2） 土壤肥力的分類。

土壤肥力可分為自然肥力、人工肥力、經濟肥力。自然肥力是在土壤母質、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、化學和生物特征的綜合表現；人工肥力是在自然肥力的基礎上發展形成的，是指通過人類生產活動，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；經濟肥力是自然肥力和人工肥力的統一，是兩種肥力在同一土壤上相結合而形成的。其中，自然肥力是土地生產力的基礎，是土壤最本質的特征。如果不了解自然肥力，人為反哺土壤（人工肥力、經濟肥力）都可能錯位；反過來，人工肥力、經濟肥力要與自然肥力條件相適應。

（3） 土壤肥力的形成。

土壤學者普遍認為，土壤肥力主要包括養分因素（主導因素）、物理因素、化學因素、生物因素等4種因素。4種因素相互聯系，相互制約，相互間不可替代。養分因素是指土壤中的養分貯量、強度因素和容量因素，其有效性的高低直接決定了土壤為植物提供養分的能力；物理因素是指土壤的質地、結構狀況、孔隙度、水分和溫度狀況等，直接影響土壤中養分轉化速率和存在狀態、土壤水分性質和運行規律以及植物根系生長力和生理活動；化學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、土壤含鹽量以及其他有毒物質的含量等，直接影響植物的生長和土壤養分的轉化、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，是土壤物質循環和能量流動的主要推動者，促進了土壤有機質-腐殖質-腐植酸的分解和養分的轉化，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，“有機質-腐殖質-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的重要作用。腐植酸與植物組織及微生物代謝產物中的蛋白質、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合，形成了各種類型的有機-無機復合體。同時，在各種表面電荷和作用力下，通過膠體化學作用而形成了不同粒級的微團聚體，其形成過程賦予了土壤有機-無機復合體鮮活的生命力。腐植酸微團聚體的重要作用在于：保持和協調著土壤中的水、肥、氣、熱狀況，影響和決定著土壤酶的種類和活性，形成和穩定著土壤的疏松熟化程度等3個方面。如果說，土壤有機質是土壤肥力的標志，那么，腐植酸則作為土壤有機質的核心物質，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、生物學性質和肥力起著關鍵作用，主要表現在7個方面：① 腐植酸是土壤形成的參與者和促進者；② 腐植酸促進和制約著土壤金屬離子、微量元素的遷移、固定和淋溶；③ 腐植酸是土壤結構的穩定劑；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） 統一有機體。

腐植酸與土壤肥力之間相互依存、相互關聯、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；相對于土壤肥力而言，腐植酸是其關鍵之所在。

（2） 命運共同體。

沒有腐植酸的“土壤”，就不能稱其為土壤，只能是風化了的巖石而已。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。據此，在同一命運共同體中，無土，腐植酸不存；無腐植酸，土不活，肥不在，誰也離不開誰。

（3） 獨具核心力。

在土壤的固相組成中，除礦物質外，就是土壤有機質。土壤腐殖質是土壤有機質中最主要的存在形式，占比高達80%；而腐植酸又是土壤腐殖質中最活躍的組分，占比高達75%，獨具土壤“核心地位”。可見，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、有機的、統一的命運共同體。當前，面對全球性土壤障礙問題，重構“土肥和諧”新關系，必須認清腐植酸與土壤肥力之間的重要關系。利用人工智慧的方法，將工業提取的腐植酸，與各種農業投入品（肥料、農藥、地膜、調控品等）有機結合起來，通過人工精準反哺，對維護土壤可持續發展意義重大。

（本編輯部 供稿）