科普简报：腐植酸与土壤肥力

科普简报：腐植酸与土壤肥力

几十年来，因大量施用化学肥料，导致土壤结构失去了原来的赋存条件，土壤肥力不断下降，土壤的“核心物质”——腐植酸难以为继。农业和环境学家指出，凡是向土壤投放的外源性物质，都是对土壤的攻击。从维护土壤生命力来看，非土壤本源性物质腐植酸不可为。对此，向土壤反哺工业提取的腐植酸，重构“土肥和谐”新关系，于农业可持续发展意义重大。

1 腐植酸

（1） 至黑至宝。

认识腐植酸从土壤中来。255年前（1761年），土壤学家把土壤中的“黑东西”称之为“暗色物质”。1761年，Wallerius首先提出“腐殖质”这一名称。1786年，德国Achard第一个从泥炭中用碱溶液提取再用酸沉淀出腐植酸（农业化学家开始启用“植”）。此后，经过22年的探索过程，直到1807年，德国Thomson用碱溶液从土壤中提取出腐植酸，这才明确了土壤中最深刻的“暗色物质”就是腐植酸。

（2） 平衡运转。

腐植酸是土壤养分运转的“仓库”。一方面，腐植酸是土壤最优越的有机质，为植物生长提供有效的营养和能量。值得指出，凡是有机质不一定是腐植酸，凡是腐植酸一定是最好的有机质。另一方面，腐植酸通过与土壤微生物、根系之间的相互作用保持着土壤有效养分支出量与补给量之间的平衡关系。

（3） 本源相似。

土壤腐植酸不可取，工业化利用成为必然。研究表明，工业提取的煤炭腐植酸与土壤腐植酸具有相似的物理特性、化学组成、分子结构及分子量范围，具有一致的应用特性，且适合在不同条件下开发应用。大家知道，人体肾脏移植，必须同源匹配，反哺土壤亦该如此。利用腐植酸肥料、农药、可降解地膜等系列产品反哺土壤，与土壤同根同源，可以通过外源补充使得土壤生命永续。据此，工业提取的煤炭腐植酸是补充土壤腐植酸的主要来源和潜在库存。

2 土壤肥力

（1） 土壤肥力的概念。

通俗地讲，土壤肥力是土壤满足植物生长吃饱、喝足、住得舒服的能力。狭义的土壤肥力是指土壤供给植物养分的能力。广义的土壤肥力是指土壤在植物生长发育全部过程中不断地供给植物以最大量的有效养分和水分的能力，同时自动协调植物生长发育过程中最适宜的土壤空气和土壤温度的能力。土壤肥力是反映土壤肥沃性的一个重要指标，是土壤各种基本性质的综合表现，是农业可持续生产的根本所在。

（2） 土壤肥力的分类。

土壤肥力可分为自然肥力、人工肥力、经济肥力。自然肥力是在土壤母质、气候、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、化学和生物特征的综合表现；人工肥力是在自然肥力的基础上发展形成的，是指通过人类生产活动，如耕作、施肥、灌溉、土壤改良等人为因素作用下形成的土壤肥力；经济肥力是自然肥力和人工肥力的统一，是两种肥力在同一土壤上相结合而形成的。其中，自然肥力是土地生产力的基础，是土壤最本质的特征。如果不了解自然肥力，人为反哺土壤（人工肥力、经济肥力）都可能错位；反过来，人工肥力、经济肥力要与自然肥力条件相适应。

（3） 土壤肥力的形成。

土壤学者普遍认为，土壤肥力主要包括养分因素（主导因素）、物理因素、化学因素、生物因素等4种因素。4种因素相互联系，相互制约，相互间不可替代。养分因素是指土壤中的养分贮量、强度因素和容量因素，其有效性的高低直接决定了土壤为植物提供养分的能力；物理因素是指土壤的质地、结构状况、孔隙度、水分和温度状况等，直接影响土壤中养分转化速率和存在状态、土壤水分性质和运行规律以及植物根系生长力和生理活动；化学因素是指土壤的酸碱度、阳离子吸附及交换性能、土壤还原性物质、土壤含盐量以及其他有毒物质的含量等，直接影响植物的生长和土壤养分的转化、释放及有效性；生物因素是指土壤中的微生物及其生理活性，是土壤物质循环和能量流动的主要推动者，促进了土壤有机质-腐殖质-腐植酸的分解和养分的转化，参与了土壤形成的全过程。

（4） 土壤肥力之核心。

在土壤形成过程之中，“有机质-腐殖质-腐植酸-土壤肥力”之间密不可分。腐植酸本身是一种亲水胶体，在土壤中起着吸附粘结的重要作用。腐植酸与植物组织及微生物代谢产物中的蛋白质、氨基酸、多糖醛酸甙、粘粒矿物以及铁、铝的氢氧化物等，通过不同形式与各种作用力相结合，形成了各种类型的有机-无机复合体。同时，在各种表面电荷和作用力下，通过胶体化学作用而形成了不同粒级的微团聚体，其形成过程赋予了土壤有机-无机复合体鲜活的生命力。腐植酸微团聚体的重要作用在于：保持和协调着土壤中的水、肥、气、热状况，影响和决定着土壤酶的种类和活性，形成和稳定着土壤的疏松熟化程度等3个方面。如果说，土壤有机质是土壤肥力的标志，那么，腐植酸则作为土壤有机质的核心物质，始终贯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。

腐植酸对土壤的形成、物理、化学、生物学性质和肥力起着关键作用，主要表现在7个方面：① 腐植酸是土壤形成的参与者和促进者；② 腐植酸促进和制约着土壤金属离子、微量元素的迁移、固定和淋溶；③ 腐植酸是土壤结构的稳定剂；④ 腐植酸影响着土壤的盐基交换容量；⑤ 腐植酸影响土壤的持水性；⑥ 腐植酸是植物养料的仓库；⑦ 腐植酸提高土壤微生物活性。

3 腐植酸与土壤肥力

（1） 统一有机体。

腐植酸与土壤肥力之间相互依存、相互关联、谁也离不开谁，可谓“黄金伴侣”。腐植酸来自于土壤，相对于土壤而言，腐植酸是其核心物质；相对于土壤肥力而言，腐植酸是其关键之所在。

（2） 命运共同体。

没有腐植酸的“土壤”，就不能称其为土壤，只能是风化了的岩石而已。反之，没有土壤这个基床，也说不成腐植酸。如果二者均有，但肥力很弱，土壤也就没有活力，土壤没有活力，肥力自然不高。据此，在同一命运共同体中，无土，腐植酸不存；无腐植酸，土不活，肥不在，谁也离不开谁。

（3） 独具核心力。

在土壤的固相组成中，除矿物质外，就是土壤有机质。土壤腐殖质是土壤有机质中最主要的存在形式，占比高达80%；而腐植酸又是土壤腐殖质中最活跃的组分，占比高达75%，独具土壤“核心地位”。可见，腐植酸在土壤中，犹如“人体心脏”。没有腐植酸，土将不土。抓住腐植酸这一“核心力”，育化土壤，等于抓住了土壤的“灵魂”。

4 结语

综上可见，腐植酸与土壤肥力之间密不可分，是一个良性的、有机的、统一的命运共同体。当前，面对全球性土壤障碍问题，重构“土肥和谐”新关系，必须认清腐植酸与土壤肥力之间的重要关系。利用人工智慧的方法，将工业提取的腐植酸，与各种农业投入品（肥料、农药、地膜、调控品等）有机结合起来，通过人工精准反哺，对维护土壤可持续发展意义重大。

（本编辑部 供稿）