維護土壤可持續發展必須抓住地力之“芯”
——建議國家全面推廣農用腐植酸、腐植酸肥料

曾憲成 李 雙

(中國腐植酸工業協會 北京 100120)

維護土壤可持續發展必須抓住地力之“芯”
——建議國家全面推廣農用腐植酸、腐植酸肥料

曾憲成 李 雙

(中國腐植酸工業協會 北京 100120)

腐植酸是土壤的核心物質，抓住她就等于抓住了地力之“芯”。當前，面對由化肥帶來的土壤質量退化、農業面源污染、大氣環境污染等生態環境問題，通過工業化制取的腐植酸之“芯”，補土壤地力之“芯”，對維護土壤可持續發展具有重要的現實意義。

土壤 腐植酸 團聚體 肥料 可持續

土壤是人類生命(微生命)的基石。只有土壤生命(微生命)富足，人類(生命)才能富足。若要土壤生命(微生命)富足，必須抓住土壤地力之“芯”，方可維護土壤可持續發展。

1 腐植酸是維護土壤可持續的地力之“芯”

認識腐植酸源自土壤，它是土壤中最深刻的“暗色物質”，在土壤結構形成與保持、土壤養分循環及土壤生物多樣性養育中發揮著核心作用。反哺腐植酸來自工業化利用，通過工業制取的農用腐植酸、腐植酸肥料及其衍生產品，與土壤同源匹配，是維護土壤可持續的地力之“芯”。

1.1 認識黑色腐植酸源自土壤

(1) 初識腐殖質。256年前(1761年)，人們對土壤中的“黑東西”搞不明白，總以為“幽靈”在“作怪”。后來，土壤學家把它稱之為“暗色物質”。直到1761年，第一部農業化學著作《農業化學原理》(Wallerius著)問世，Wallerius首先提出“腐殖質”這一名稱[1]。

(2) 提取腐植酸。1786年，德國的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”)。1797年，德國的Vauquelin用堿液從腐解植物殘體中提取腐植酸。1807年，德國的Thomson用堿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[1]。

(3) 利用腐植酸。經過長期、復雜的探索，人類終于形成了“黑東西→暗色物質→腐殖質→腐植酸→團粒素→生命核”演變過程的認識。此后，經歷了“認識朦朧、探索交鋒、理論形成、研究應用、大量開發”等五個階段，實現了認識→利用腐植酸的轉變過程[2]。

1.2 腐植酸在土壤形成中的作用和地位

(1) 土壤組成比重。眾所周知，在土壤固相組成中，除了礦物質之外，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，一般占比高達80%。腐植酸是土壤腐殖質中最活躍的組分，一般占比高達75%以上[3]。在土壤形成過程之中，“有機質—腐殖質—腐植酸”三者之間密不可分。如果說，土壤有機質是土壤肥力的標志，而腐植酸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，說明腐植酸的優寡直接反映著土壤肥力的狀況[4]。

(2) 土壤形成作用。大家知道，農業立足于土壤，土壤立足于團粒結構，團粒結構立足于有機無機復合體。在土壤中，腐植酸是一種親水膠體，起著吸附粘結的重要作用。在土壤形成過程中，腐植酸與各種微生物分泌的多糖醛酸甙、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[3]。同時，在各種表面電荷和作用力下，通過團聚作用而形成了不同粒級的微團聚體。含腐植酸的微團聚體賦予土壤有機無機復合體鮮活的生命力，發揮著微生命體的作用，在保持和協調土壤中的水、肥、氣、熱，影響和決定土壤酶的種類和活性，形成和穩定土壤的疏松熟化程度等三個方面發揮重要作用[5]。可見，腐植酸在土壤形成過程中起到了“生命核”作用。沒有腐殖質和腐植酸的土地，就不能稱其為土壤，土壤具有的耕植功能將喪失殆盡[6]。

(3) 土壤“心臟”功能。一克含有腐植酸的土壤具有微生物數量高達幾億到幾百億個，推動著土壤的形成發育、物質循環和肥力演變。在土壤中，腐植酸及其他有機物為微生物提供碳源、氮源并伴其終身，微生物通過不斷分解對腐植酸形成功不可滅，腐植酸與微生物對土壤不可或缺。“有機質—微生物—腐殖質—腐植酸—微生物”貫穿于土壤生命之中，屬于生命共同體[7]。而腐植酸具有土壤的“心臟”功能，主導著土壤生態系統的物質交換和能量轉化，是永續土壤生命的“發動機”。為此，土壤失去腐植酸的代價，等于失去了土壤生命(微生命)及其肥力的代價，就等于失去了土壤的代價，人類耕作與之生存的基石將不復存在。

1.3 工業腐植酸可持續開發利用

(1) 選擇必然性。大家知道，土壤中所含的腐殖酸總量最大，但濃度只有百分之幾，作為資源開發進行工業化利用不可能，也不可取[8]。因此，利用不同的腐植酸原料、技術手段和加工工藝等，制取工業腐植酸環境友好產品反哺土壤，方為解決之道。

(2) 應用一致性。科學研究表明，工業提取的煤炭腐植酸與天然的土壤腐殖酸具有相似的物理特性、化學組成、分子結構及分子量范圍，以及一致的應用特性[2，9，10]。目前，我國煤炭腐植酸資源(包括褐煤、風化煤、泥煤等)豐富，儲量超過2000億噸，種類齊全，腐植酸含量高達70%。同時，還有大量可再生利用的生物質資源。誠然，工業利用腐植酸已成為土壤腐殖酸的主要補充來源和潛在庫存[11]。

(3) 開發多元化。經過40多年的研究和實踐證明，腐植酸肥料可以根據不同區域、不同作物、作物不同生長階段等，開發或單質、二元、多元，或速效、長效、遲效，或固體、膏狀、液體，或基施、根施、葉面噴施等具備特殊功能性、專一化、多元化產品，且具有用量少、利用率高、與環境友好等特點，是優質高效的綠色環保肥料，符合化肥零增長、食品安全生產、低碳農業對肥料的高品質需要。

2 大量施用化肥給土壤造成負面影響

由于指導理論的不合時宜，導致化肥長期不合理的大量施用，對土壤環境造成了直接的、嚴重的負面影響，其影響的深遠性遠遠超乎我們的想象。正所謂“一旦土壤生命力被剝奪，那將是災難性的”。

2.1 正確認識植物營養供給理論

(1) “土壤腐殖質營養學說”基礎地位不得動搖。人類認識土壤營養并建立“植物營養學說”始于208年前。1809年，德國學者泰伊爾(Albrecht Daniel Thae，1752-1828)第一個提出了“土壤腐殖質營養學說”[12]，成為指導人類正確認識土壤營養自給的第一理論。該學說揭示了當時生產力發展水平，糧食生產滿足于“自然投入、自然產出”的農耕模式，屬于“土壤肥力自給自足型農業”。雖然該理論很快被“植物礦質營養學說”理論否定和替代，但立足中國農業現狀，特別是當前“藏糧于地，藏糧于技”的戰略來看，該理論的基礎地位并未過時。

(2) “植物礦質營養學說”應當調整。1840年，德國化學家李比希(Justus von Liebig，1803-1873)第一個提出了實際指導化肥生產的“植物礦質營養學說”理論[13]，否定了“土壤腐殖質營養學說”，成為植物營養學說新舊時代分界線和轉折點，一直主導著植物養分供給和化肥急劇生產，至今仍產生著巨大影響[14]。然而，我們必須正視，以一成不變的化肥供給理論指導，已經不能適應我國農業生產力和生產關系的變化，必須適時調整以正確指導新時期農業生產。

(3) 有機無機理論沒有形成。關于“有機無機礦物質營養學說”，是近年來大家把二者結合起來而假定的一種學說[14]。該學說在實際生產中有應用，但并未形成真正的指導理論。客觀地評價，如果有機質和礦物質的來源安全、可靠，理論上是完全成立和可行的。與此同時，“腐植酸(有機)·植物礦物質(無機)營養學說”自然形成。該學說的應世而出，成為構筑新時期“土肥和諧”關系的重要指導理論，更具科學性和時代特征。

2.2 土壤環境嚴重破壞

(1) 為增產盲目多投。我國是化肥使用量最大的國家。根據國家統計局數據，2014年我國化肥施用量5995.94萬噸(折純量，下同)[15]，2015年為6022.60萬噸[15]，2016年為6000萬噸左右(不完全統計)。如此大的化肥施用量，占世界的35%，相當于美國、印度的總和，但其平均利用率只有35%左右，比世界發達國家低15%至20%。

(2) 土壤功能退化。長期過量施用化肥，造成我國土壤基礎養分含量下降、養分分布不均衡、土壤酸化或堿化等問題突出[16]，7成土壤存在不同程度的障礙[17]，部分地區土壤生產力、環境調控潛力和可持續發展能力正面臨下降甚至完全喪失的危險。

(3) 土壤污染嚴重。我國3.492億畝耕地被污染已成事實[18]。其中，化肥是一個重要污染源。以畜禽糞便為例，過去豬、雞、牛、羊吃的全是天然“食品”。現在，隨著含高銅、高鋅、高砷等飼料添加劑的廣泛使用，加之畜禽對微量元素的低利用率，導致畜禽糞便的重金屬含量超標，特別添加的激素、抗生素及其他有機污染物含量嚴重超標[19，20]。利用這些有機物通過一定的載體與無機礦物質結合，追加到土壤中，將使土壤長期受害。通過食物鏈進入人體，將對人類健康造成傷害[4]。

2.3 土壤碳排放增加

(1) 土壤退化加速碳排放。斐濟總統喬治·孔羅特在“土壤有機碳”國際研討會上發表主旨演講時說，“地球土表1米深土壤目前儲存的碳超過大氣層和所有陸地植物碳儲量的總合”[21]。而當這部分土壤受到干擾或出現退化時，被封存的碳和腐爛導致產生的其他溫室氣體會再度釋放到大氣中。研究表明，地球上已有三分之一的土壤發生退化，導致全球土壤有機碳儲量大幅度減少，并向大氣釋放多達1000億噸的碳。

(2) 氣候變暖加速土壤碳排放。根據2016年12月1日美國《自然》雜志線上版發表一篇題為《Quantifying global soil carbon losses in response to warming》的研究顯示，到2050年，氣候變暖可能會導致全球土壤釋放550億噸的碳，占同期人類活動所致碳排放總量的12%至17%，相當于地球上又出現了一個與美國相當的工業化國家[22]。

(3) 中國土壤碳排放比重大。據世界資源組織的碳排放計算器和著名碳循環研究專家的估算：1850-1998年間的全球碳排放中，土地利用變化及其引起的碳排放是人類活動影響總排放量的1/3；而中國1950-2005年全國土地利用變化的累計碳排放10.6 PgC，占全部人為碳源排放量的30%，占同期全球土地利用變化碳排放量的12%[23]。近十年來，我國化肥用量不斷增加，導致土壤儲碳控碳能力急劇下降，土壤釋放的碳量更大。

3 腐植酸、腐植酸肥料在維護土壤可持續中的重要地位

中國腐植酸環境友好產業發展60年來，腐植酸耕耘農業最深，在提質增效化肥、促進農業增產、維護土壤可持續中發揮了重要作用。

3.1 重要歷史成果

(1) 40年經典成果。早在20世紀70年代中后期，王震副總理親自抓全國腐植酸肥料科學應用試驗。1974年、1979年，國務院分別批轉了“國發〔1974〕110號”和“國發〔1979〕200號”文件。在國發2個文件推動下，1980-1985年，32家科研單位連續5年，在全國19個省、市、自治區24種作物上，開展了773個大面積田間試驗，獲得了腐植酸肥料在農業上“改良土壤、增效化肥、刺激生長、增強抗逆、改善品質”的五大作用，這是人類開發應用腐植酸肥料歷史上最偉大的創舉工程[11]。

(2) 近5年獲新成果。近5年，全國農業技術推廣服務中心在全國開展腐植酸肥料試驗示范，新獲腐植酸肥料在農業上“兩高三少”(肥料利用率高、作物產量高、肥料用量少、施肥次數少、有害氣體排放少)[24]；“三劑化”(肥料增效劑、土壤調理劑、作物根劑刺激劑)[24]；“三化效應”(腐植酸肥料低碳化、生態化、優質化)[25]等一系列科學成果。通過實踐檢驗證明，腐植酸肥料在化肥零增長的新形勢下，起到了提質增效化肥、構筑“土肥和諧”、促進肥料供給側改革先鋒隊的作用。

(3) 5年4項建議。2013年和2014年，中腐協聯合權威專家向“人民日報社”內參部分別提交了題為《加強立法確保安全投放土壤有機物》和《強化腐植酸綜合利用提升農產品質量》兩個內參；2014年，中腐協聯合權威專家完成了《讓腐植酸在補充和提升土壤肥力中發揮重要作用——開展“土壤腐植酸肥力綜合指數”研究刻不容緩》一文，由農業部農業規劃設計院能源環境所所長趙立欣作為人大建議提案，已由農業部種植業司受理；2017年，中腐協聯合權威專家起草了《維護土壤可持續發展必須抓住地力之“芯”》一文，由全國人大代表佳木斯市委書記林寬海提升為《關于加快推廣使用腐植酸肥料促進農業可持續發展》的人大建議。

3.2 “腐植酸(有機)·植物礦物質(無機)營養學

說”更具科學性和時代特征

(1) 理論提出。2015年12月1日，在“全國土壤可持續發展論壇上”，中腐協基于耕地可持續發展的長遠目標，基于腐植酸在構土、構肥方面的重要作用，基于對“土壤腐殖質營養學說”“植物礦質營養學說”“有機-無機礦物質營養學說”3種學說正確理解和深入認識，提出了“腐植酸(有機)·植物礦物質(無機)營養學說”，即針對土壤性狀和作物需求，通過工業化提取的土壤本源性物質腐植酸，融合大、中、微量營養元素及有益元素，形成有機-無機態營養復合體，以滿足農作物健康產出、永續“土肥和諧”、實現可持續生產為目的[14]。

(2) 科學比較。面對土壤、肥料、糧食環境等安全問題,創立“腐植酸(有機)·植物礦物質(無機)營養學說”，與歷史上創立的“土壤腐殖質營養學說”和“植物礦質營養學說”相比較,通過該學說指導形成的以“低投入、低能耗、補環境、穩增產”的環境友好型生產模式，屬于“土壤肥力和諧共生型”農業生產方式。以該理論為指導。農業生產環境會越來越好，生產力發展會越來越旺盛[26]。

(3) 正合適宜。當前，國家開展的生態革命，這就要求必須將地上(肥料養分供給)和地下(土壤營養供給)結合起來。經過長時間檢驗，“腐植酸(有機)·植物礦物質(無機)營養學說”其理論與實踐相結合的指導思想已經成熟，完全可以正確指導肥料供給側改革走上健康發展的道路。特別是新時期，為了構筑“土肥和諧”，永續“田園健康”，確立以該學說為指導正合時宜。

3.3 開創“肥料工業4.0”時代新方向

(1) “肥料工業4.0”時代。回顧“化肥工業1.0～3.0”：① 1.0時代——以碳銨、過磷酸鈣等低含量粉狀化肥為代表，化肥生產規模小，技術相對落后，產量低；② 2.0時代——以尿素、二銨等新產品為代表，化肥生產規模擴大，技術水平提高，產量快速增加；③ 3.0時代——以氮、磷、鉀三元素結合以及三元素與中微量元素相結合的復混肥料，化肥生產技術不斷進步，品種增多，產量增大。上述3個化肥工業發展時代，大力促進了當時農業的發展，同時也帶來許多環境問題。新時期，基于生產力發展需要，為調整生產關系催生了④“肥料工業4.0”時代，即以構建“土肥和諧”為目標，讓“腐植酸+”集成大中微量營養元素，融合有機無機營養更好[27]。

(2) 構建新型“土肥和諧”關系。腐植酸是土壤的根本屬性，是土壤肥料的“運轉倉庫”，是連接“土壤—肥料—植物營養”的橋梁紐帶。基于“植物礦物質營養學說”的現實影響，結合、生產力發展需要，讓“腐植酸+”集成大中微量營養元素及有益元素，通過與化肥“聯姻”，反哺土壤，構建“利用‘腐植酸+’集成大中微量營養元素→開發腐植酸環境友好型肥料→優化新時期‘土肥和諧’新關系→重構農田土壤健康環境”，將成為“肥料工業4.0”時代的最大亮點[27]。

(3) 構筑土壤生命“共同體”。“土壤有機質(腐植酸)—微生物—土壤功能活性”的關系，成為當前應對全球氣候變化和提升土壤健康和安全的重大課題。而在土壤生態系統，唯有“土壤肥力—腐植酸(有機質)—微生物”三者之間最具互動力[7]。讓腐植酸將土壤肥力、微生物三者組織起來，構筑土壤生命“共同體”共生共榮，于土壤生命可持續發展具有重要的現實意義。

(4) 開創氣候農業新生模式。40多年來，腐植酸“燈下光明”產業，立足農業可持續發展，新生農業模式越來越豐富，也越來越聚結地氣。以泉林模式為例，利用腐植酸環境友好肥料可以將秸稈焚燒、有機物腐熟、安全生產、肥料轉型、農業供給側改革、糧食安全生產、低碳減排等問題有效地統一了起來，于氣候農業(碳匯)產業化更具生態價值，于食品安全、人類可持續發展更具重要現實意義。

4 充分發揮腐植酸維護土壤可持續的5點建議

基于我國普遍存在的土壤、肥料、糧食安全生產的問題，結合40多年來腐植酸、腐植酸肥料在農業應用中取得的豐富經驗和成果，提出維護土壤可持續發展的5點建議。

第一，建議國家全面推廣農用腐植酸、腐植酸肥料。腐植酸是土壤的核心物質，抓住她就等于抓住了地力之“芯”。40多年來，我國在農業上已經取得了科學應用腐植酸肥料的重要成果。當前，在農業供給側改革、化肥實現零增長的背景下，肥料供給側改革尤為重要。讓腐植酸從土壤中來到土壤中去，利用腐植酸肥料可舉一反三，既肥田，又養地，還優化土壤生態環境。因此，應當像上世紀70年代中后期一樣，把腐植酸肥料推廣提升到國家的高度來抓。

第二，建議國家設立“維護土壤可持續發展基金”。土壤有機質的腐熟化少則兩三年，多則一百年。工業開發利用腐植酸可以縮短有機質的腐熟化時間，使之當年受益甚至當季當期受益。該項基金主要用于黑土地保護(反哺腐植酸/黃腐酸)、土壤污染治理與修復、氣候農業、碳匯農業、低碳農業等方面的應用研究、技術創新和試驗示范等。同時，建立“培育土壤可持續發展國家工程示范區”，先期設立示范點，取得成功經驗后，面向全國推廣。

第三，建議國家設立“碳匯農業新生模式發展基金”。該模式以煤炭(風化煤、褐煤、泥炭)和廢棄生物質資源為原料，利用不同的生產工藝、技術和設備等，通過節約、集約、循環利用的資源開發利用新模式，制取腐植酸肥料、生態地膜、土壤改良劑、種子包衣劑、有機農藥等系列綠色產品，構筑食品源頭安全生產綠色新農資保障體系。該項基金主要用于新產品開發、試驗示范、推廣應用以及種植戶補貼等，以引導農民大面積應用腐植酸肥料及其系列產品。

第四，建議國家將腐植酸土壤污染修復產業納入到土壤環境治理工程之中，并通過制定相應的法律法規予以支持。在“土十條”指導下，我們應該引導土壤修復和治理的正確方向，不能想用什么就用什么。我們必須明確，哪些物質能投，哪些物質不能投，哪些物質必須‘優化’達標后才能投，只有這樣才能保障土壤的長治久安。特別是現代有機物投入，腐熟程度、重金屬含量、有害氣體排放等相關標準嚴重缺少。工業制取的腐植酸與土壤同根同源，在土壤重金屬污染修復與治理，土壤酸堿度調節，有機無機污染控制或轉化等方面具有重要作用。在新一輪土壤修復治理工程中，國家應當把腐植酸土壤修復產業，提高到土壤“肌體自我修復”的高度來布局。

第五，建議國家設立開展“土壤腐植酸肥力綜合指數”和“土壤腐植酸儲碳控碳綜合作用”專項研究基金，抓緊劃定“土壤生態保護紅線”。腐植酸在土壤基礎肥力形成過程中起著決定性作用，建議將其作為補充和提升土壤肥力的一項重要指標，開展專項研究。即以腐植酸的相對含量變化，衡量不同時間或空間條件下土壤肥力的變化水平及變動情況。特別指出，腐植酸是地球碳循環的重要一員，是土壤最大的碳庫，占土壤有機碳的80%，建議國家開展土壤腐植酸儲碳控碳綜合作用研究，以尋求有效調控大氣環境變化的解決方案。

5 結語

腐植酸是土壤地力之“芯”當之無愧。認識她，抓住她，就等于抓住了維護土壤可持續發展的根本。通過工業化制取腐植酸，把“地下”的事(土壤腐殖質營養自給理論)和“地上”的事(化肥養分供給理論)有機結合起來，就是智慧的事(反哺大地母親工程)。

(本文系第十二屆全國人民代表大會第五次會議人大代表建議稿。)

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Grasping the Core of Soil Fertility for Maintaining Soil Sustainable Development——Suggested Comprehensive Promoting Agricultural Humic Acid and Humic Acid Fertilizer at the National Level

Zeng Xiancheng, Li Shuang
(China Humic Acid Industry Association, Beijing, 100120)

Humic acid is the core of the soil fertility, seizing humic acid is to seize the core of soil fertility. At present, in the face of ecological problems such as degradation of soil, agricultural non-point source pollution and atmospheric environmental pollution caused by chemical fertilizers, through the humic acid from industrial production, supplementing and improving soil fertility, has an important practical signifi cance to maintain the sustainable development of the soil.

soil; humic acid; soil aggregates; fertilizer; sustainable

TQ314.1

1671-9212(2017)02-0010-06

A

10.19451/j.cnki.issn1671-9212.2017.02.001

2017-02-15

曾憲成，男，1958年生，中國腐植酸工業協會理事長，主要從事腐植酸行業管理，重點開展農業和環境領域的研究工作。E-mail：chaia@126.com。