腐植酸對我國生態環境60年的愛

腐植酸對我國生態環境60年的愛

腐植酸一直在大自然中默默發揮著儲碳控碳、自凈水體、培肥地力等功效，但腐植酸被國人發現、研究、應用始于1957年，始于農業。60年時光荏苒，腐植酸大愛無邊，應用領域從最初農業的1個肥料品類拓展到現在涉及環境、工業、醫藥等領域的50多個門類，每一類均與我們的生態環境有關、與我們的品質生活有關、與我們的可持續發展有關。下面讓我們再次梳理腐植酸對我國生態環境的貢獻，感受其60年來對地球大家園的愛、對我們人類的愛。

1 腐植酸對土壤的愛

腐植酸對土壤的愛，腐植酸人一直用心著力在呵護。

(1) 權威專家鐘情土壤家族。

俄國著名的土壤學和土壤地理學家，近代土壤發生學的奠基人B.B.道庫恰耶夫指出，通常在自然條件下，土壤是在母質、氣候、生物、地形和時間五大成土因素相互作用下，朝著一定的方向發展的。農業土壤由自然土壤經過耕作發育而成。

我國著名土壤學家陳恩鳳對具有不同耕作歷史和肥力水平的黑土、棕壤、紅壤以及由這些土類發育而成的水稻土、黑鈣土、灰鈣土和栗鈣土進行的長期土壤肥力研究表明，土壤微團聚體(包括有機礦物復合體)與土壤肥力水平存在顯著相關。土壤微團聚體以不同粒徑微團聚體組合形式存在土壤中，是由有機、無機復合體經過多次聚合而成的。

我國著名土壤學家馬溶之研究員深入研究了人為作用對土壤的影響。他指出，自從人類活動介入后，土壤發展方向和過程在不同程度上發生變化。我國是一個古老的農業國，人為作用對土壤，尤其是耕作土壤的影響，其范圍之廣和強度之大是世界上任何國家都無法比擬的。

(2) 腐植酸是土壤家族核心成員。

土壤有機質是指存在于土壤中的所有含碳的有機化合物，主要包括土壤中各種動物、植物殘體，微生物體及其分解和合成的各種有機化合物。一般情況下，耕作層土壤有機質含量通常在5%以上。土壤有機質含量的多少，基本上可以反映土壤肥力水平的高低。土壤腐殖質(腐植酸)是指有機質經過微生物分解后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%。

土壤腐殖質(腐植酸)的作用主要有以下三點：一是有機質能有效地改善土壤理化性狀和生物特性，熟化土壤，增強土壤的保肥供肥能力和緩沖能力，為作物生長創造良好的土壤條件；二是為土壤微生物活動提供能量和養料，促進微生物活動，加速有機質分解，產生的活性物質等能促進作物的生長和提高農產品的品質；三是有機質分解產生的有機酸還能促進土壤和化肥中礦質養分的溶解，有利于作物吸收，提高肥料的利用率。

土壤有機質在土壤中最主要、最直接的作用是改良土壤結構，促進團粒狀結構的形成，從而增加土壤的疏松性，改善土壤的通氣性和透水性。腐殖質(腐植酸)是土壤團聚體的主要膠結劑，土壤中的腐殖質(腐植酸)很少以游離態存在，多數和礦質土粒相互結合，通過官能團、氫鍵、范德華力等機制，以膠膜形式包被在礦質土粒外表，形成有機-無機復合體。所形成的團聚體，大、小孔隙分配合理，且具有較強的水穩性，是適宜高產的土壤微團聚體組成類型。

(3) 修復退化土壤腐植酸負有責任。

基于土壤腐殖質(腐植酸)的優越性及其在維持和提高地力方面的重要作用，我們要十分重視土壤尤其是耕地中腐殖質(腐植酸)的含量。自然培育的土壤腐殖質(腐植酸)層被破壞，可能只需幾年、幾個月的時間，而要恢復1 cm厚的土壤腐殖質(腐植酸)層，則需要300～600年時間。保護、恢復土壤腐殖質(腐植酸)層的任務已迫在眉睫。近年來，我國政府采取了一系列保護耕地的戰略決策，包括提倡免耕和輪作、科學施肥和開展果菜茶有機肥替代化肥行動等，都使土壤腐殖質(腐植酸)退化速度得到遏制，土壤生態建設初見成效。

在鹽堿地改良研究中，陳恩鳳教授發現土壤有機質與脫鹽脫堿和培肥土壤均有密切關系。而水溶性腐殖質(腐植酸)、活性胡敏酸(腐植酸)和富里酸(黃腐酸)的增加即可活化陽離子，改善土壤理化性質，補充因淋洗而損失的有機質，又可增強蛋白酶、脲酶等酶類的生物活性，釋放出更多的胺態氮和銨態氮，相應地增加蘇打鹽土的有效氮、有效磷和水溶性鈣、鎂的含量，還可提高土壤的緩沖性能，降低土壤pH。因此，除水外，腐殖質(腐植酸)也是改良鹽堿土的一種主要物質。

中國農田土壤普遍酸化問題非常嚴重。在小麥、玉米、水稻這些糧田里面，70%的酸化是因為過量施氮肥造成的；在果蔬田里面過量氮對酸化貢獻高達90%。從膠東半島來看，20世紀80年代以中性為主的土壤，現在基本上變成酸性或中強酸性的土壤。中國農業大學張福鎖教授團隊研究結果表明，膠東半島的酸化原因63.4%是氮肥過量，30%是收獲產量帶走了鹽基離子。土壤腐殖質(腐植酸)是一種膠體，有著巨大的比表面和表面能，腐殖質(腐植酸)膠體以帶負電荷為主，從而可吸附土壤溶液中的交換性陽離子如K+、NH4+、

Ca2+、Mg2+等，一方面可避免隨水流失，另一方面又能被交換下來供植物吸收利用。土壤腐殖質(腐植酸)和粘土礦物一樣，具有較強的吸附能力，但單位質量腐殖質(腐植酸)保存陽離子養分的能力比粘土礦物大幾倍至幾十倍。因此，土壤腐殖質(腐植酸)具有巨大的保肥能力。此外，腐植酸本身是一種弱酸，和其鹽類可構成緩沖體系，緩沖土壤溶液中H+濃度變化，使土壤具有一定的緩沖能力。因此，我們反哺腐植酸及其鹽類回歸土壤不僅是培肥土壤，培育富含腐殖質(腐植酸)深厚的耕作層，更可以加速鹽堿地或酸化土改良的進程，恢復耕地正常功能。

2 腐植酸對農業的愛

腐植酸對農業的愛，腐植酸人一直用心著力在釋放。

(1) 推進綠色發展，農業首當其沖。

黨的十八大以來，黨中央國務院高度重視綠色發展。習近平總書記多次強調，綠水青山就是金山銀山。而農以土為本，民以食為天，農業的綠色發展，比別的領域、別的行業要求更為迫切。農業現代化要走出一條以農業供給側結構性改革為主線，以綠色發展為導向，以體制改革和機制創新為動力，產出高效、產品安全、資源節約、環境友好的道路。

2017年2月5日，中央一號文件《中共中央國務院關于深入推進農業供給側結構性改革加快培育農業農村發展新動能的若干意見》發布，明確提出“質量興農”，通過轉變農業發展導向，實施農業標準化戰略、推行綠色生產方式、健全農產品質量和食品安全的監管體制等四大措施，推進農業的綠色發展。

2017年5月9日，農業部宣布啟動實施畜禽糞污資源化利用行動、果菜茶有機肥替代化肥行動、東北地區秸稈處理行動、農膜回收行動和以長江為重點的水生生物保護行動等農業綠色發展五大行動。

(2) 腐植酸助力農業五方行動。

①對于畜禽糞污資源化利用，農業部提出，要使全國畜禽糞污綜合利用率達到75%以上，規模養殖場糞污處理設施裝備配套率達到95%以上，到2020年基本解決大規模養殖場糞污資源化利用問題。腐植酸在畜禽糞污發酵無害化處理過程中能明顯促進堆肥腐熟進程，升溫快溫度高，縮短堆制時間，物料含水量下降，除臭效果好，降低碳氮比，提高松散度和肥效等。

②水果、蔬菜、茶葉等園藝作物化肥用量大，約占農用化肥總用量的40%，是推進化肥減量潛力最大的領域。農業部啟動果菜茶有機肥替代化肥行動，在蘋果、柑橘、設施蔬菜、茶葉優勢產區，選取100個縣并拿出10億元作為補貼開展試點示范，實現種養結合、循環發展。力爭到2020年，果菜茶優勢產區化肥用量減少20%以上，果菜茶核心產區和知名品牌生產基地(園區)化肥用量減少50%以上。腐植酸是最好的土壤本源性有機質，也是提質增效化肥的功能性物質，在實施果菜茶有機肥替代化肥行動中可發揮節本增效、提質增效和改善環境等三重作用。

③東北地區秸稈總量大，處理辦法少，利用率僅為67%，比全國低13個百分點。啟動東北地區秸稈處理行動，農業部擬安排中央財政資金6億元，在東北地區60個玉米主產縣開展整縣推進秸稈綜合利用試點。力爭到2020年，東北地區秸稈綜合利用率達到80%以上，新增秸稈利用能力2700多萬噸。泉林“一草兩業”模式就是腐植酸在秸稈肥料化還田利用中最成功的產業發展模式，也是可復制、可推廣的秸稈綜合利用模式。

④農膜是第四大農業生產資料。隨著使用數量的增加，大量殘膜造成了“白色污染”，特別是西北地區用膜量大，治理任務重。對于農膜回收利用，農業部將推進農膜標準修訂，在西北地區重點抓好100個治理示范縣，力爭到2020年農膜回收利用率達到80%以上。腐植酸可降解地膜自2007年就推出了標準，該地膜不僅能起到保墑、提高地溫的作用，而且在作物生育后期可自行降解，轉化為肥料，克服了塑料地膜在自然環境中難以分解、破壞土壤結構、造成“白色污染”等弊端，是替代塑料農膜、實現經濟效益和社會效益雙豐收的最佳選擇。

⑤對于以長江為重點的水生生物保護行動，農業部表示，力爭到2020年，長江流域水生生物資源衰退、水域生態環境惡化和水生生物多樣性下降的趨勢得到有效遏制，水生生物資源得到恢復性增長，實現海洋捕撈總產量與漁業資源總承載能力相協調。腐植酸是水體的“白細胞”，腐植酸應用于水產健康養殖始于20世紀90年代，能改善水質、改良底質，形成健康養殖的水環境。

(3) 腐植酸應用研究成果可保食品源頭安全。

我國自古代直至20世紀70年代，農業生產上所用的肥料主要靠有機肥料，基本保持了水稻和小麥單位面積產量的穩定，并有緩慢的增加。國內外大量研究結果表明，合理施用有機肥料不僅可以增加土壤有機碳含量，改善土壤物理結構，增加土壤CEC、保水能力、滲透性，還能提高土壤N、P、K、Ca、Mg、S及其他微量元素含量，促進土壤微生物活動，改善土壤微生物群落結構，提高土壤肥力，改善農產品品質。20世紀中期，因為化肥的推廣應用，有機肥包括腐植酸肥料的地位日益下降。化肥的大量使用，在帶來巨大經濟效益和滿足人口急劇增長需求的同時，其負面影響也日臻顯露，如土壤地力下降、環境質量惡化、食品質量安全事故時有發生等。因此，人們對有機肥又逐漸重視起來。但現在的有機肥已與傳統意義的有機肥在組成上有著巨大差別，如規模化養殖場畜禽糞中重金屬、抗生素、動物激素及環境激素、病原生物、抗性菌及抗性基因等污染物隨有機肥進入農田對土壤、水體、農產品質量安全和人體健康會產生嚴重影響。

農田高投入、高產出與施肥環境風險并存一直是困擾我國農業高產與環境保護協調發展的重大課題。國家倡導有機肥替代化肥，并不是100%的替代，而是需要把過去不合理的施用量降下來，把過量施用的勢頭降下來。在糧食增產和環境保護雙重壓力下，高效利用有機肥資源，替代部分化肥，促進化肥減量施用，是緩解上述壓力的重要途徑之一。那兩者各占多大比例效果最佳？一些發達國家有機肥氮與化肥氮的施用比例維持在1∶1左右，在保育地力的同時，使得作物生產能力穩步提升。中國農業科學院德州實驗站通過連續30年的定位監測試驗，初步建立了有機無機配合施肥實現高產、培肥和環境保護協調發展的高效施肥理論體系，認為有機肥替代50%化肥的效果最佳。

前文已述，腐植酸在中國農業的實踐始于20世紀50年代，源于農業上的“改良土壤、增效化肥、刺激生長、增強抗逆、改善品質”五大經典作用，發展壯大于腐植酸肥料應用。據不完全統計，從1957年到2017年，60年來發表、與腐植酸肥料有關的科技文獻近8000篇。1985年到2017年，30年來在國家知識產權局網上搜索到的腐植酸肥料專利也有7000多項。這些數據足以說明腐植酸在農業領域的累累碩果。

3 腐植酸對地球的愛

腐植酸對地球的愛，腐植酸人一直用心著力在傳遞。

(1) 應對氣候變化，國家擲地有聲。

目前，共有包括巴勒斯坦自治區在內的196個國家宣布支持《巴黎氣候變化協定》。參與協定的發達國家將提供資金幫助發展中國家完成能源轉型，增強防御氣候變化的后果。發達國家已經承諾在2020年之前為此每年出資1000億美元。

2017年5月22日，中國氣候變化事務特別代表解振華在柏林表示，各方應堅持《聯合國氣候保護框架公約》和《巴黎氣候變化協定》確定的基本原則，加速落實已作出的承諾，決不能倒退。

2017年6月1日，中國外交部發言人華春瑩表示，氣候變化是全球性的挑戰，沒有任何國家能夠置身事外。無論其他國家的立場發生了什么樣的變化，中國都將加強國內應對氣候變化的行動，認真履行《巴黎氣候變化協定》。

(2) 腐植酸是地球碳循環的重要一員，是氣候環境控碳因子。

地球碳(C)循環是由大循環進入小循環的。大循環也稱地質循環，是指C在巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈之間以CO32-、HCO3

-、CO2、CH4、RCOOH(有機酸)形式互相轉換和遷移的過程。小循環即生物循環，指生物質與大氣之間以CO2形式進行交換的過程，在地球碳循環中占主導地位。

生物圈的碳庫(儲備的碳約3.55萬億噸)主要在陸生植物和土壤有機質中，其中土壤有機碳(約3萬億噸)中有2.4萬億噸腐殖質(腐植酸)碳, 占土壤有機質的80%左右，占生物圈有機碳的67%左右，是陸地植被碳的4倍多，大氣CO2碳的3倍多。實際上，腐殖質(腐植酸)碳始終是處于動態平衡的。

據估計，全球每年有600億噸的植物殘落物碳作為初級生產的碳進入土壤，其中約75%的碳進入腐殖化階段，也有相應數量的腐殖質(腐植酸)分解，使地球表面保持2.4萬億噸腐殖質(腐植酸)的儲存量。假如土壤腐殖質(腐植酸)多分解10%，大氣中的CO2濃度就會增加30%，將導致災難性的后果，足見腐殖質(腐植酸)對生物圈碳平衡影響之巨大。因此，腐植酸是地球碳循環中的重要一員，是氣候環境控碳因子，對人類生存發展和地球環境具有重要意義。

(3) 腐植酸參與氣候保護，我們一直在行動。

維護地球碳平衡，是關系到人類當前乃至子孫后代生存環境安全的大事。如上所述，陸地生態系統在碳循環中占主導地位，而土壤腐殖質(腐植酸)又是陸生系統中儲量最大、作用最敏感的碳儲庫。因此，保護土壤腐殖質(腐植酸)，維護其動態平衡，就是維護地球碳儲存、緩和大氣CO2濃度升高和溫室效應的重要舉措。

自上世紀90年代以來，國內外研究的關注點逐漸轉移到大量施用有機肥對溫室氣體排放的影響上來。近年來，大量的研究表明，施用未經腐熟的有機肥料如作物秸稈、新鮮綠肥、廄肥等，可強烈促進農田CH4和N2O等溫室氣體的排放。眾所周知，化肥因容易揮發而降低肥效，并帶來環境污染。研究發現，在高濕度和高NH3的條件下，空氣中的NO2會促進硫酸鹽形成，從而加重霧霾，而氮肥釋放的NH3對霧霾的貢獻率可達20%以上。安全、優質的有機肥替代50%化肥處理后，農田NH3揮發和N2O排放量較化肥降低30%。

腐植酸集安全有機質，化肥的最佳伴侶，穩碳、控氮物質于一身，有著得天獨厚參與環境治理的條件。腐植酸無論是以土壤改良劑、調理劑、修復劑身份進入土壤，還是與其他有機肥、化肥攜手進入農業環境，均是不損害生態環境又能改善土壤質量、培育地力、增加作物產量、改善農產品品質的最佳選擇，既養活了人口又養護了地球。

今后，腐植酸將一如既往地愛土壤、愛農業、愛地球，直到百年、千年、萬年、萬萬年。為此，腐植酸人在60年豐碩成果的基礎上，研究將集中在腐植酸基礎研究、共性關鍵技術研究、技術集成創新研究與示范等方面，讓腐植酸繼續擔任保護耕地資源、治理農業污染、改善生態環境的“綠色天使”，摯愛地球生生不息。

(中腐協技術開發部 供稿)