曾憲成 李 雙

(中國腐植酸工業(yè)協(xié)會 北京 100120)

2013年12月23日，中央農村工作會議首次提出，必須確保廣大人民群眾“舌尖上的安全”。眾所周知，食從土中來，“舌尖安全”的根子就長在土上。據(jù)此，充分發(fā)揮腐植酸在補充和提升土壤肥力、防止土壤及農產品污染中的重要作用，有利于從生產源頭上保障老百姓“舌尖上的安全”。對此，把住耕地數(shù)量和質量“雙重關”有著重要的現(xiàn)實意義。

1 堅守18億畝耕地數(shù)量、質量“雙重關”

長期以來，我國過度施用化肥、農藥以及任意投放工農業(yè)有機廢棄物，使得不堪重負的耕地“健康”受到嚴重傷害，耕地質量與生態(tài)狀況令人堪憂。

1.1 化肥、農藥加劇土壤環(huán)境惡化

(1) 盲用化肥。

我國化肥使用量占世界的35%，居世界第1位[1]。2013年10月10日，農業(yè)部發(fā)布《中國三大糧食作物肥料利用率研究報告》指出，我國三大糧食作物氮肥、磷肥和鉀肥當季平均利用率分別為33%、24%、42%，大量盲目不合理施用化肥，不僅難以推動糧食增產，反而破壞了土壤的內在結構，造成土壤板結，地力持續(xù)下降。研究數(shù)據(jù)表明，

建國初期，我國大部分土地有機質含量是7%，

現(xiàn)在下降至3%以下，流失速度是美國的5倍[1]。長期過量施用化肥，是發(fā)生農產品硝酸鹽污染、重金屬污染，以及水體硝酸鹽和富營養(yǎng)化污染的重要原因之一。

(2) 濫用農藥。

我國每年農藥使用量約175萬噸，是世界平均水平的2.5～3倍[1]。長期不科學施用以及使用一些劇毒、高殘留、難降解農藥，引起土壤的結構和功能的改變，危害著土壤中有益動物和微生物的生存，影響著土壤中酶類的活性變化，造成了土壤肥力的降低直至功能喪失，而且短時間內難以分解。解放初期我國施用的666農藥，化學成分到現(xiàn)在還沒有完全分解[1]。大量施用農藥，使農產品產生農藥污染，這是影響“舌尖安全”的主要原因。

(3) 惡性循環(huán)。

根據(jù)農業(yè)部測算，在我國18.26億畝耕地中，中、低產田約占七成[2]。然而，為了追求高產多出，人們不斷增施化肥，大量噴灑農藥，任意投放工農業(yè)有機廢棄物，給農業(yè)環(huán)境造成了嚴重危害。中國農業(yè)“掠奪式”生產開發(fā)，形成“粗放式投放→導致土壤貧瘠→增加復種指數(shù)→不斷污染土壤”的惡性循環(huán)使得再生產難以為繼。

1.2 現(xiàn)代有機肥不同于傳統(tǒng)有機肥

(1) 部分傳統(tǒng)有機肥的特質已不復存在。

傳統(tǒng)有機肥所含營養(yǎng)物質比較全面溫和，農作物有機分解物轉化后形成各種腐植酸，有效地改善了土壤的物理、化學和生物特性，提高了土壤保水、保肥和透氣性能，形成了良好的土壤環(huán)境[3]。但是，隨著農業(yè)生產方式發(fā)生的根本性轉變，如畜禽糞便、秸稈、動物殘體等部分傳統(tǒng)有機物已經失去了“天然本色”，生產傳統(tǒng)有機肥的特質已不復存在。

(2) 部分現(xiàn)代有機肥含有重金屬、激素、放射性物質短期難以根除。

現(xiàn)代有機肥主要來自畜禽糞便、城市餐廚垃圾、工農業(yè)有機廢棄物及相關副產物、各種有機廢棄物的復合物等。部分現(xiàn)代有機肥已經不同于傳統(tǒng)有機肥，以畜禽糞便為例，過去豬、雞、牛、羊吃的全是天然“食品”。現(xiàn)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，還有一些激素、放射性物質及其他有機污染物含量超標[4,5]。利用這些有機物制成的有機肥追加到土壤中，將使土壤長期受害。

（3) 土壤重金屬污染普遍存在。

根據(jù)環(huán)境保護部2013年土壤狀況調查結果顯示，我國中重度污染耕地大體在5000萬畝[6]。之前更有調查數(shù)據(jù)顯示，我國重金屬污染土地已超過3億畝，占我國耕地的1/6，每年有1200萬噸糧食被重金屬污染[6]。可見，土壤污染已經嚴重危害糧食安全，使得18億畝耕地質量安全形勢十分嚴峻，而現(xiàn)代有機肥含有的有害物質助推著耕地質量不斷下降。

1.3 大量秸稈還田開始亮起“紅燈”

(1) 秸稈還田技術還不完善。

近年來，秸稈還田技術迅速發(fā)展，但是，有些地區(qū)秸稈還田技術不成熟令人擔憂。諸如秸稈還田量過高，腐解程度不夠，秸稈還田后病蟲害發(fā)生機率增加等直接影響到作物正常生長，嚴重的還會造成作物減產[7～15]。此外，如何解決秸稈還田后微生物與作物的“爭氮”現(xiàn)象，如何降低秸稈還田后產生的有害物質對作物生長的負面效應，以及如何將秸稈還田技術與土壤耕作方式相結合，這些都有待于進一步深入研究[15]。

(2)引起土壤固相結構變化。

年復一年的粗放式秸稈還田，導致土壤固相結構發(fā)生改變。一方面，土壤接受秸稈數(shù)量過多，不利于秸稈的腐爛和礦化，年復一年的累積，破壞了土壤固相結構，造成土壤覆蓋不嚴、墑情差、耕作質量差，甚至影響出苗或幼苗生長，以至于造成作物減產[12,16]。另一方面，秸稈在田里根本沒有腐熟的時間和過程，反而成了病蟲的休眠床和培養(yǎng)基，病蟲害成倍增加[17]。根據(jù)河南南陽、安徽淮北、江蘇徐州等地調查結果表明，凡是秸稈還田的地方，病蟲害特別高發(fā)，導致農作物減產三成左右，農業(yè)新技術、新品種帶來的增產效益幾乎被抵消殆盡[18]。

(3)大量還原氣體產生“溫室效應”。

在自然條件下，如果任農作物秸稈大量還田，將產生大量的甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、二氧化碳(CO2)等溫室氣體[19～21]。其中，大面積農作物腐熟過程產生的CH4，形成的溫室效應比CO2高20多倍[22]，由N2O形成的溫室效應比CO2高約300倍[23]?？梢姡瑥谋砻嫔峡?，秸稈還田避免了“煙霧鎖城”，或美其名曰“補充土壤有機質”，實為霧霾的隱形推手。

根據(jù)2013年農業(yè)部對全國107個國家級耕地質量監(jiān)測點數(shù)據(jù)分析結果顯示，近十多年我國基礎地力貢獻率下降了5%[6]。對此，保障我國糧食安全，不僅要堅守18億畝耕地的“數(shù)量”紅線，更要堅守住18億畝耕地的“質量”紅線(即土壤肥力的可持續(xù))，只有“數(shù)量和質量”并舉，方能守住老百姓“舌尖上的安全”。

2 腐植酸：哺育土壤肥力的“綠色天使”

長期“重用輕養(yǎng)”，造成土壤等級和土壤肥力下降，這是我國耕地質量整體水平低下的主要原因[24]。土壤肥力是土壤的基本屬性和本質特征，是土壤為植物生長供應和協(xié)調養(yǎng)分、水分、空氣和熱量的能力，是土壤物理、化學和生物學性質的綜合反應[25]。腐植酸是土壤中最深刻的“核心物質”，是土壤肥力的基礎，是“土壤血統(tǒng)”中本源性的物質。腐植酸不僅具有改良土壤、促進作物生長發(fā)育、改善作物品質等多種作用，還在減少化肥、農藥對生態(tài)環(huán)境和農產品污染方面功效顯著。因此，提高土壤腐植酸肥力，將成為守住18億畝耕地質量紅線的重要一環(huán)。

2.1 腐植酸：土壤中最深刻的“核心物質”

200多年前，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(yè)化學著作《農業(yè)化學原理》(華萊士Wallerius著)問世，華萊士首先提出“腐殖質”這一名稱[26]。1807年，德國湯姆森(Thomson)用堿液首次從土壤中提取出腐植酸[26]。對此，經過長期、復雜的探索過程，終于形成了對“黑東西”→“暗色物質”→“腐殖質”→“腐植酸”認識的演變過程，這才明確了土壤中最深刻的“暗色物質”就是腐植酸[27]。

2.2 腐植酸：微團聚體之土壤肥力的“核心作用”

(1)居間作用突出。

在土壤固相組成中，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，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[25]。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(yōu)寡直接反映著土壤肥力的狀況。

(2)形成微團聚體。

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。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[25]。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[28]。因此，腐植酸與微團聚體的形成過程，賦予了土壤有機無機復合體鮮活的生命力。

(3)聚焦土壤“細胞”。

腐植酸之微團聚體具有獨立的結構單元，發(fā)揮著微生命體的作用，故稱之為土壤的“細胞”。微團聚體的重要作用在于，保持和協(xié)調著土壤中的水、肥、氣、熱，影響和決定著土壤酶的種類和活性，形成和穩(wěn)定著土壤的疏松熟化程度等三個方面[28]。因此，將微團聚體作為評價土壤肥力的綜合指標具有重要的現(xiàn)實意義。

(4)“綠色天使”充滿關懷。

縱觀“腐植酸 有機無機復合體 微團聚體 土壤基礎肥力”之間的親密關系，腐植酸猶如“綠色天使”，滿懷深情。據(jù)此“認清土壤中最深刻的物質(腐植酸)→探明土壤肥力的根本(微團聚體)→尋求培育土壤肥力的脈道(凈化血統(tǒng))→抓住提升土壤肥力的方式(反哺腐植酸)”之間的關系，就等于抓住了事物的本質——讓腐植酸補充和提升土壤肥力至關重要。

2.3 腐植酸：環(huán)境友好產業(yè)的“寶貴資源”

(1)資源寶貴。

腐植酸獨特的物理、化學特性及生物活性，使其開發(fā)應用前景廣闊。利用腐植酸產品可以提升土壤有機質，還可以廣泛參與到土壤、水體、大氣、沿海岸環(huán)境治理之中，尤其在開展土壤重金屬修復、農藥殘留解毒、土壤儲碳控碳等生態(tài)環(huán)境建設中作用突出。土壤中所含的腐植酸總量雖大，且難以工業(yè)化開發(fā)利用。我國煤炭腐植酸(諸如褐煤、風化煤、泥煤等)資源豐富，種類齊全，腐植酸含量高達70%[26]。目前，煤炭腐植酸是提取腐植酸生產的主要來源，也是上蒼賜給人類的寶貴資源，現(xiàn)有資源價值量逾百萬億。切忌，將風化煤、褐煤、泥煤等腐植酸原料未經工業(yè)活化提取，直接加入肥料或投向土壤。同時，生物腐植酸可再利用。

(2)性質相同。

煤炭腐植酸與土壤腐殖酸的結構和性質基本相同。近三十年來，針對我國腐植酸資源利用狀況，國內研究人員對土壤腐殖酸與煤炭腐植酸的結構和性質進行了比較研究[29]。土壤和泥煤腐植酸電位滴定研究[30]、煤炭腐植酸與土壤腐殖酸性能對比研究[31]等結果表明，雖然腐植酸的來源不同，除分子量略有差異外，化學組成和碳架構分子結構幾乎一致。煤炭腐植酸與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，具有一致的應用特性。因此，煤炭腐植酸和土壤腐殖酸二者“血源”相同，是土壤腐殖酸的主要補充來源和潛在庫存。

(3)作用全面。

眾所周知，“國發(fā)[1974]110號”和“國發(fā)[1979]200號”兩個文件，確立了腐植酸在農業(yè)上的“五大作用”(即改良土壤、增效化肥、刺激生長、增強抗逆、改善品質)，通過四十年的農業(yè)生產應用，其內涵更豐富，作用更全面。黃腐酸在農業(yè)上的“四劑功能”[即抗旱劑、生長調節(jié)劑、農藥緩釋增效劑、化學元素絡(螯)合劑]更具現(xiàn)代農業(yè)需要[26]。據(jù)統(tǒng)計，截至2013年5月，在國家知識產權局登記的腐植酸專利有2132項。其中，腐植酸肥料專利1246項，約占專利總數(shù)的58.4%。截至2014年2月，被中國知網收錄的腐植酸類文獻數(shù)量已達23000余篇。其中，農業(yè)應用文獻數(shù)量超過60%，堪為農用之首。

2.4 腐植酸：化肥增效提質的“最佳伴侶”

(1)既土既肥。

腐植酸是土壤基礎肥力永續(xù)利用的“團粒寶貝”，既與土好，又于肥好。在土地利用過程中，腐植酸保持著土壤有效養(yǎng)分支出量與補給量之間的平衡運轉，不僅是土壤自然肥力持久性的本質特征，也是形成土壤自然生產力的物質基礎。與此同時，腐植酸是土壤肥料的運轉“倉庫”，與化肥結合有著天然協(xié)同的條件。一方面，通過穩(wěn)定、緩釋、控制作用，延長肥效，提高化肥利用率；另一方面，通過量的約束，調控釋放植物所需的營養(yǎng)元素，促進有效物質合成，平衡各種營養(yǎng)物質，從性狀上改善了化肥質量。

(2)多元融合。

腐植酸具有提氮、解磷、促鉀、融合多元的作用，可以形成1+1>2的集合效應。腐植酸與氮肥：二者有機結合可以減少氮肥損失，抑制硝化，抑制土壤脲酶活性，減緩尿素的分解與揮發(fā)，從而提高氮肥利用率。腐植酸與磷肥：具有活化磷的作用，使難溶性磷轉化為枸溶性磷，使水溶性磷也轉化為不易固定的可溶性磷，從而大大提高磷肥當季的利用率。腐植酸與鉀肥：具有活化鉀的功能，腐植酸增加了土壤陽離子代換能力及改善了土壤膠體性質，從而促進了作物對鉀的吸收。腐植酸與中微量元素：通過螯合、絡合活化微量元素，使其從不可利用態(tài)變?yōu)榭衫脩B(tài)，可促進土壤中微量元素的有效化利用[32]。

(3)佳偶既得。

近四十年來，腐植酸在農業(yè)領域積累了大量研究和應用成果。腐植酸與大、中、微量及特種元素一經結合，即可達到最佳的匹配狀態(tài)。在等養(yǎng)分的情況下，腐植酸肥料比常規(guī)肥料利用率平均提高10個百分點以上，相當于凈增30%～40%[33]，實現(xiàn)了生產成本低、經濟效益好、環(huán)境效益佳的結果。因此，腐植酸與化肥的有機結合，既提高了化肥利用率，又順應了肥料產業(yè)的變革，且與環(huán)境友好，可謂一舉多得。

2.5 腐植酸：生態(tài)農業(yè)發(fā)展“空間巨大”

(1)分子空間巨大。

腐植酸是大分子有機弱酸聚合物，分子量從幾百到幾百萬，具有物理、化學、生物活性，其化學結構具有多樣性條件，含有羧基、酚羥基、醇羥基等多種活性含氧官能團[26]，適合開發(fā)專一化、差異化、多元化的與農業(yè)環(huán)境友好的產品需求，符合生態(tài)農業(yè)發(fā)展的客觀要求。

(2)條件適密性強。

我國農業(yè)耕作環(huán)境和自然條件復雜，南北差異、梯度差異、平原與山地差異、水地和旱地差異、耕作方式差異等，這就要求一改“化肥一把撒，農藥遍地噴”的傳統(tǒng)習慣。腐植酸可以因地制宜，開發(fā)環(huán)境特色產品，滿足不同時空、地帶、自然環(huán)境條件下土壤生產的需求。

(3)產品靈活多樣。

腐植酸可擇物種而優(yōu)，滿足不同植物的個性化需求，如腐植酸小麥專用肥、腐植酸蘋果專用肥、腐植酸辣椒專用肥等；腐植酸可靈活多變，滿足農業(yè)不同生產方式的需求，如腐植酸固體肥、液態(tài)肥、膏肥、霧化肥等；腐植酸可調節(jié)養(yǎng)分釋放，滿足作物不同生長階段的營養(yǎng)需求，如腐植酸緩控釋肥、腐植酸長效肥、腐植酸或黃腐酸速效肥等；腐植酸肥料及其衍生產品多種多樣，如腐植酸土壤調理劑、可降解地膜、種子包衣劑、拌種劑、生根粉、育秧、育苗劑、抗旱劑、保水劑等。經過近40年實踐，腐植酸肥料以及衍生產品體系最具生態(tài)農業(yè)發(fā)展需要，見圖1、圖2。

圖1 腐植酸綠色環(huán)保肥料供給體系Fig.1 Supply system of humic acid green and environmental protection fertilizer

圖1續(xù)

圖2 腐植酸綠色環(huán)保肥料衍生產品體系Fig.2 Supply system of humic acid green and environmental protection fertilizer derivatives

(4) 確?！吧嗉獍踩薄?/p>

當前，大力發(fā)展生態(tài)農業(yè)，保護“土壤生態(tài)紅線”、確保老百姓“舌尖上的安全”已成為民生之本。腐植酸肥料及其衍生產品種類豐富，功能齊全，不僅可以有效改善傳統(tǒng)化肥種類單一、結構不合理、肥料利用率低下等局限性，還可以實現(xiàn)從源頭上控制食品安全生產，確保老百姓“舌尖上的安全”。

3 充分發(fā)揮腐植酸在補充和提升土壤肥力中的重要作用

當前，在我國全力推進農業(yè)現(xiàn)代化進程中，明確“腐植酸在土壤有機質中最具優(yōu)越性特質”的認識具有現(xiàn)實意義。我們必須要深刻認識到，工農業(yè)副產的有機質不一定安全，而腐植酸富存的有機質一定安全。凡是有機質不一定是腐植酸，凡是腐植酸一定是有機質。前述研究證明，煤炭腐植酸與土壤腐殖酸性質的物理特性、化學組成、分子結構及分子量范圍，具有一致的應用特性。我們有智慧，通過工業(yè)化開發(fā)利用腐植酸，將其反哺到土壤之中可持續(xù)利用。現(xiàn)為了讓腐植酸在補充和提升土壤肥力中發(fā)揮重要作用，建議國家開展“土壤腐植酸肥力培育產業(yè)”的頂層設計，特提出如下四點建議。

第一，建議確立“人工補充腐植酸提升土壤肥力”的有效渠道。有機質的腐殖化過程少則兩三年，多則一百年。工業(yè)開發(fā)利用腐植酸可以縮短有機質的腐殖化時間，使之當年受益甚至當季當期受益，讓土壤及時補充能量并休養(yǎng)生息已迫在眉睫。

第二，建議開展“土壤腐植酸肥力綜合指數(shù)”專項研究。腐植酸是土壤腐殖質中最活躍的組分，是形成有機無機復合體及由其形成的微團聚體的主體，在土壤基礎肥力形成過程中起著決定性作用。因此，建議將腐植酸作為補充和提升土壤肥力的一個重要指標，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。

第三，建議確立“腐植酸肥料環(huán)境友好產業(yè)”的重要地位。腐植酸肥料屬于土壤本源性的綠色環(huán)保肥料，大力推廣使用腐植酸環(huán)境友好型肥料已刻不容緩。建議制定扶持腐植酸肥料產業(yè)的優(yōu)惠政策，這不僅是補充和提升土壤肥力，堅守18億畝耕地紅線的有效措施，也是解決農業(yè)環(huán)境污染、減少溫室氣體排放和應對全球氣候變化的客觀要求。

第四，建議正式啟動“腐植酸土壤沃土(反哺)工程”，使其達到對土壤環(huán)境表里兼治的作用。57年來，我國腐植酸產業(yè)在農業(yè)環(huán)境應用上已經取得了豐富成果，形成了一支思想比較完善、技術和產品體系豐富的腐植酸專業(yè)隊伍。確立“腐植酸土壤沃土(反哺)工程”就是確立“舌尖上的安全工程”。

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