耕地有機質含量下降意味著什么？

張立功

我們這次探討的是關于土壤有機質的問題，原因就是缺乏土壤有機質，有機栽培就無從談起。中國科學院植物研究所蔣高明研究員帶領該所生態農業研究團隊，從2006年開始在山東平邑建立了弘毅生態農場，開展生態農業試驗示范研究，取得了令人欣慰的進展。他們全面停止使用農藥、化肥、除草劑、地膜，而采取物理+生物技術，生態學的強大威力就顯現了出來。由于采取嚴格的農田生態保護措施，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產量，其中小麥、玉米周年畝產量超過1噸，在低產田基礎上實現了高產穩產（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%。在多年的親身實踐中，他深刻體會到土壤有機質下降意味著減產，意味著不能生產有機農產品，意味著從源頭上對人的健康造成危害。他的許多認識和觀點，很值得我們學習。下面就他的一些觀點和大家交流，希望對我們今后發展有機農業有所幫助。

1 我國耕地有機質含量普遍下降

蔣高明認為，有機質是由有機物組成的物質，其最初的來源是植物的光合產物，所含的能量來自太陽能，所需要的合成物質來自自然界。耕地有機質或者土壤中的有機質，是存在于土壤中的所有含碳的有機物質，包括各種動植物殘體、微生物及其分解和合成的各種有機質。土壤有機質是土壤固相部分的重要組成成分，盡管土壤有機質的含量只占土壤總量的少部分，但它對土壤形成、土壤肥力、環境保護及農林業可持續發展等方面都有著極其重要的作用。

1999—2014年期間，國家有關部門通過對60多萬件土、水、生物等樣品的54種元素指標進行精度測試，獲得了3 000多萬個數據，建立了全國和31省（區、市）土地的地球化學動態數據庫，并據此對我國耕地總體狀況形成了初步認識和基本判斷。調查顯示，我國東北區、閩粵瓊區、西北區和青藏區部分耕地有機碳含量相比20世紀80年代呈現明顯下降趨勢，其中東北區耕地有機碳含量下降了21.9%，嚴重降低了土壤肥力。調查耕地范圍內有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;21.6%的耕地酸化嚴重，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和湘鄂皖贛區，在降低耕地質量的同時增加了重金屬污染，加大了耕地生態和地下水質量惡化風險。耕地酸堿度降低，土壤板結，肥力下降，不利于作物吸收養分。同時，長期化學物質投入過大，對土壤有機質的形成是不利的。

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

土壤有機質的含量在不同土壤中差異很大，含量高的可達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%（如荒漠土和風沙土等）。在土壤學中，一般把耕作層中含有機質20%以上的土壤稱為有機質土壤，含有機質在20%以下的土壤稱為礦質土壤。在健康的土壤中，耕作層土壤有機質含量通常在5%以上。

2 土壤有機質的來源

土壤有機質來源十分廣泛，它可分成腐殖質和非腐殖質。土壤有機質的重要來源：一是植物殘體：包括各類植物的凋落物、死亡的植物體及根系。這是自然狀態下土壤有機質的主要來源。森林土壤相對農業土壤而言，具有大量的凋落物和龐大的樹木根系等特點。二是動物、微生物殘體：包括土壤動物和非土壤動物的殘體，及各種微生物的殘體。這部分來源相對較少。但對原始土壤來說，微生物是土壤有機質的最早來源。三是動物排泄物和分泌物：土壤有機質的這部分來源雖然量很少，但對土壤有機質的轉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肥料（綠肥、堆肥、漚肥等），工農業的生活廢水，廢渣等，還有各種微生物制品，有機農藥等。在傳統農業生產中，農夫大量收集人和動物的排泄物，來滿足植物營養并維持耕地的有機質。

進入土壤中的有機質一般以3種類型狀態存在。一是新鮮的有機物，指那些進入土壤中尚未被微生物分解的動、植物殘體，它們仍保留著原有的形態等特征。二是分解的有機物，經微生物的分解，已使進入土壤中的動、植物殘體失去了原有的形態等特征。有機質已部分分解，并且相互纏結，呈褐色。包括有機質分解產物和新合成的簡單有機化合物。三是腐殖質，指有機質經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，與土壤礦物質土粒緊密結合，是土壤有機質存在的主要形態類型，占土壤有機質總量的85%～90%。

進入土壤的有機物質的組成相當復雜，土壤有機質組成取決于進入土壤的有機物組成。各種動、植物殘體的化學成分和含量因動、植物種類、器官、年齡等不同而有很大的差異。一般情況下，動植物殘體主要的有機化合物有碳水化合物、木質素、蛋白質、樹脂、蠟質等。土壤有機質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%。

有機質只有進入土壤才能夠形成天然的穩定成分，這個過程是通過礦質化過程完成的，必須有微生物的參加。有機質礦質化過程分為化學轉化過程、動物轉化過程和微生物的轉化過程。這一過程使土壤有機質轉化為二氧化碳、水、氨和礦質養分（磷、硫、鉀、鈣、鎂等簡單化合物或離子），同時釋放出能量。這一過程為植物和土壤微生物提供了養分和能量，并直接或間接地影響著土壤性質，同時也為合成腐殖質提供了物質基礎。

3 土壤有機質的重要作用

蔣高明教授認為，土壤有機質的含量與土壤肥力水平是密切相關的。雖然有機質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，有機質的含量與土壤肥力水平呈正相關。