耕地有机质含量下降意味着什么？

张立功

我们这次探讨的是关于土壤有机质的问题，原因就是缺乏土壤有机质，有机栽培就无从谈起。中国科学院植物研究所蒋高明研究员带领该所生态农业研究团队，从2006年开始在山东平邑建立了弘毅生态农场，开展生态农业试验示范研究，取得了令人欣慰的进展。他们全面停止使用农药、化肥、除草剂、地膜，而采取物理+生物技术，生态学的强大威力就显现了出来。由于采取严格的农田生态保护措施，生物多样性大幅度提高：燕子、蜻蜓、青蛙、蚯蚓等小动物都回来了。小麦、玉米、蔬菜、水果等超过或接近常规产量，其中小麦、玉米周年亩产量超过1吨，在低产田基础上实现了高产稳产（图1）。采用物理+生物控虫效果明显，每盏灯年捕获量从2009年的33 千克下降到2014年的2.1 千克，下降93.8%。在多年的亲身实践中，他深刻体会到土壤有机质下降意味着减产，意味着不能生产有机农产品，意味着从源头上对人的健康造成危害。他的许多认识和观点，很值得我们学习。下面就他的一些观点和大家交流，希望对我们今后发展有机农业有所帮助。

1 我国耕地有机质含量普遍下降

蒋高明认为，有机质是由有机物组成的物质，其最初的来源是植物的光合产物，所含的能量来自太阳能，所需要的合成物质来自自然界。耕地有机质或者土壤中的有机质，是存在于土壤中的所有含碳的有機物质，包括各种动植物残体、微生物及其分解和合成的各种有机质。土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分，尽管土壤有机质的含量只占土壤总量的少部分，但它对土壤形成、土壤肥力、环境保护及农林业可持续发展等方面都有着极其重要的作用。

1999—2014年期间，国家有关部门通过对60多万件土、水、生物等样品的54种元素指标进行精度测试，获得了3 000多万个数据，建立了全国和31省（区、市）土地的地球化学动态数据库，并据此对我国耕地总体状况形成了初步认识和基本判断。调查显示，我国东北区、闽粤琼区、西北区和青藏区部分耕地有机碳含量相比20世纪80年代呈现明显下降趋势，其中东北区耕地有机碳含量下降了21.9%，严重降低了土壤肥力。调查耕地范围内有29.3%的土壤碱化趋势加剧，pH值上升了0.64，主要分布在北方地区;21.6%的耕地酸化严重，pH值降低了0.85，主要分布在重金属污染问题突出的闽粤琼区和湘鄂皖赣区，在降低耕地质量的同时增加了重金属污染，加大了耕地生态和地下水质量恶化风险。耕地酸碱度降低，土壤板结，肥力下降，不利于作物吸收养分。同时，长期化学物质投入过大，对土壤有机质的形成是不利的。

尽管我国部分地区采取了秸秆还田做法，耕地有机质下降的趋势有所减缓，但相对于健康的土壤，有机质含量还是非常低的。除了大量使用化肥和农药外，焚烧秸秆、污水灌溉、农膜覆盖、用除草剂除草等，也都能造成有机质下降、土壤动物和微生物多样性降低。

土壤有机质的含量在不同土壤中差异很大，含量高的可达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%（如荒漠土和风沙土等）。在土壤学中，一般把耕作层中含有机质20%以上的土壤称为有机质土壤，含有机质在20%以下的土壤称为矿质土壤。在健康的土壤中，耕作层土壤有机质含量通常在5%以上。

2 土壤有机质的来源

土壤有机质来源十分广泛，它可分成腐殖质和非腐殖质。土壤有机质的重要来源：一是植物残体：包括各类植物的凋落物、死亡的植物体及根系。这是自然状态下土壤有机质的主要来源。森林土壤相对农业土壤而言，具有大量的凋落物和庞大的树木根系等特点。二是动物、微生物残体：包括土壤动物和非土壤动物的残体，及各种微生物的残体。这部分来源相对较少。但对原始土壤来说，微生物是土壤有机质的最早来源。三是动物排泄物和分泌物：土壤有机质的这部分来源虽然量很少，但对土壤有机质的转化起着非常重要的作用。四是废水废渣：施入土壤中的各种有机肥料（绿肥、堆肥、沤肥等），工农业的生活废水，废渣等，还有各种微生物制品，有机农药等。在传统农业生产中，农夫大量收集人和动物的排泄物，来满足植物营养并维持耕地的有机质。

进入土壤中的有机质一般以3种类型状态存在。一是新鲜的有机物，指那些进入土壤中尚未被微生物分解的动、植物残体，它们仍保留着原有的形态等特征。二是分解的有机物，经微生物的分解，已使进入土壤中的动、植物残体失去了原有的形态等特征。有机质已部分分解，并且相互缠结，呈褐色。包括有机质分解产物和新合成的简单有机化合物。三是腐殖质，指有机质经过微生物分解后并再合成的一种褐色或暗褐色的大分子胶体物质，与土壤矿物质土粒紧密结合，是土壤有机质存在的主要形态类型，占土壤有机质总量的85%～90%。

进入土壤的有机物质的组成相当复杂，土壤有机质组成取决于进入土壤的有机物组成。各种动、植物残体的化学成分和含量因动、植物种类、器官、年龄等不同而有很大的差异。一般情况下，动植物残体主要的有机化合物有碳水化合物、木质素、蛋白质、树脂、蜡质等。土壤有机质的主要元素组成是碳、氧、氢、氮，分别占52%～58%、34%～9%、3.3%～4.8%，3.7%～4.1%。

有机质只有进入土壤才能够形成天然的稳定成分，这个过程是通过矿质化过程完成的，必须有微生物的参加。有机质矿质化过程分为化学转化过程、动物转化过程和微生物的转化过程。这一过程使土壤有机质转化为二氧化碳、水、氨和矿质养分（磷、硫、钾、钙、镁等简单化合物或离子），同时释放出能量。这一过程为植物和土壤微生物提供了养分和能量，并直接或间接地影响着土壤性质，同时也为合成腐殖质提供了物质基础。

3 土壤有机质的重要作用

蒋高明教授认为，土壤有机质的含量与土壤肥力水平是密切相关的。虽然有机质仅占土壤总量的很小一部分，但它在土壤肥力上起着多方面的作用却是显著的。通常在其他条件相同或相近的情况下，有机质的含量与土壤肥力水平呈正相关。