幾十年來,因大量施用化學(xué)肥料,導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)失去了原來的賦存條件,土壤肥力不斷下降,土壤的“核心物質(zhì)”——腐植酸難以為繼。農(nóng)業(yè)和環(huán)境學(xué)家指出,凡是向土壤投放的外源性物質(zhì),都是對土壤的攻擊。從維護(hù)土壤生命力來看,非土壤本源性物質(zhì)腐植酸不可為。對此,向土壤反哺工業(yè)提取的腐植酸,重構(gòu)“土肥和諧”新關(guān)系,于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義重大。
腐植酸是什么
(1)至黑至寶。
認(rèn)識腐植酸從土壤中來。254年前(1761年),土壤學(xué)家把土壤中的“黑東西”稱之為“暗色物質(zhì)”。直到1761年,Wallerius首先提出“腐殖質(zhì)”這一名稱。1807年,德國Thomson用堿溶液從土壤中提取出腐植酸,這才明確了土壤中最深刻的“暗色物質(zhì)”就是腐植酸。
(2)平衡運轉(zhuǎn)。
腐植酸是土壤養(yǎng)分運轉(zhuǎn)的“倉庫”。一方面,腐植酸是土壤最優(yōu)越的有機質(zhì),為植物生長提供有效的營養(yǎng)和能量;另一方面,腐植酸通過與土壤微生物活性、根系之間的相互作用,將作物吸收的營養(yǎng)返還給土壤。于此,腐植酸在保持土壤有效養(yǎng)分支出量與補給量之間發(fā)揮著重要的平衡關(guān)系。
(3) 本源相似。
土壤腐植酸不可取,工業(yè)化利用成為必然。研究表明,工業(yè)提取的煤炭腐植酸與土壤腐殖酸具有相似的物理特性、化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)及分子量范圍,具有一致的應(yīng)用特性,且適合在不同條件下開發(fā)應(yīng)用。利用腐植酸肥料、農(nóng)藥、可降解地膜等系列產(chǎn)品反哺土壤,于土壤親切、于產(chǎn)品增榮、于食品安全、于環(huán)境友好,可謂一舉多得。
土壤肥力是什么
(1) 土壤肥力的概念。
通俗的講,土壤肥力是土壤滿足植物生長吃飽、喝足、住的舒服的能力。狹義的土壤肥力是指土壤供給植物養(yǎng)分的能力。廣義的土壤肥力是指土壤為植物生長提供和協(xié)調(diào)營養(yǎng)條件和環(huán)境條件的能力。土壤肥力是反映土壤肥沃性的一個重要指標(biāo),是土壤各種基本性質(zhì)的綜合表現(xiàn),是農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)的根本所在。
(2) 土壤肥力的分類。
土壤肥力可分為自然肥力、人工肥力、經(jīng)濟肥力。自然肥力是由土壤母質(zhì)、氣候、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、化學(xué)和生物特征的綜合表現(xiàn);人工肥力是指通過人類生產(chǎn)活動,如耕作、施肥、灌溉、土壤改良等人為因素作用下形成的土壤肥力;經(jīng)濟肥力是自然肥力和人工肥力的統(tǒng)一,是兩種肥力在同一土壤上相結(jié)合而形成的。其中,自然肥力是土地生產(chǎn)力的基礎(chǔ),是土壤最本質(zhì)的特征。如果不了解自然肥力,人為反哺土壤(人工肥力、經(jīng)濟肥力)都可能錯位;反過來,人工肥力、經(jīng)濟肥力要與自然肥力條件相適應(yīng)。
(3) 土壤肥力的形成。
土壤學(xué)者普遍認(rèn)為,土壤肥力主要包括養(yǎng)分因素(主導(dǎo)因素)、物理因素、化學(xué)因素、生物因素等4種因素。4種因素既相互聯(lián)系,相互制約,相互間不可替代。養(yǎng)分因素是指土壤中的養(yǎng)分貯量、強度因素和容量因素,其有效性的高低直接決定了土壤為植物提供養(yǎng)分的能力;物理因素是指土壤的質(zhì)地、結(jié)構(gòu)狀況、孔隙度、水分和溫度狀況等,直接影響土壤中養(yǎng)分轉(zhuǎn)化速率和存在狀態(tài)、土壤水分性質(zhì)和運行規(guī)律以及植物根系生長力和生理活動;化學(xué)因素是指土壤的酸堿度、陽離子吸附及交換性能、土壤還原性物質(zhì)、土壤含鹽量以及其他有毒物質(zhì)的含量等,直接影響植物的生長和土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、釋放及有效性;生物因素是指土壤中的微生物及其生理活性,是土壤物質(zhì)循環(huán)和能量流動的主要推動者,促進(jìn)了土壤有機質(zhì)-腐殖質(zhì)-腐植酸的分解和養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化,參與了土壤形成的全過程。
(4) 土壤肥力之核心。
在土壤形成過程之中,“有機質(zhì)-腐殖質(zhì)-腐植酸-土壤肥力”之間密不可分。腐植酸本身是一種親水膠體,在土壤中起著吸附粘結(jié)的重要作用。腐植酸與植物組織及微生物代謝產(chǎn)物中的蛋白質(zhì)、氨基酸、多糖醛酸甙以及粘粒礦物以及鐵、鋁的氫氧化物等,通過不同形式與各種作用力相結(jié)合,形成了各種類型的有機-無機復(fù)合體。同時,在各種表面電荷和作用力下,通過膠體化學(xué)作用而形成了不同粒級的微團(tuán)聚體,其形成過程賦予了土壤有機-無機復(fù)合體鮮活的生命力。腐植酸微團(tuán)聚體保持和協(xié)調(diào)著土壤中的水、肥、氣、熱狀況,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。如果說,土壤有機質(zhì)是土壤肥力的標(biāo)志,那么,腐植酸則作為土壤有機質(zhì)的核心物質(zhì),始終貫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。
腐植酸對土壤的形成、物理、化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)和肥力起著關(guān)鍵作用,主要表現(xiàn)在以下7個方面:① 腐植酸是土壤形成的參與者和促進(jìn)者;② 腐植酸促進(jìn)和制約著土壤金屬離子、微量元素的遷移、固定和淋溶;③ 腐植酸是土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定劑;④腐植酸影響著土壤的鹽基交換容量;⑤ 腐植酸影響土壤的持水性;⑥ 腐植酸是植物養(yǎng)料的倉庫;⑦ 腐植酸提高土壤微生物活性。
腐植酸與土壤肥力的關(guān)系
(1) 統(tǒng)一有機體。
腐植酸與土壤肥力之間相互依存、相互關(guān)聯(lián)、誰也離不開誰,可謂“黃金伴侶”。相對于腐植酸而言,來自土壤;相對于土壤而言,腐植酸是其核心;相對于肥力而言,腐植酸是土壤肥力之所在。
(2) 命運共同體。
沒有腐植酸的“土壤”,就不能稱其為土壤,只能是風(fēng)化了的巖石而已。反之,沒有土壤這個基床,也說不成腐植酸。如果二者均有,但肥力很弱,土壤也就沒有活力,土壤沒有活力,肥力自然不高。據(jù)此,在同一命運共同體中,無土,腐植酸不存;無腐植酸,土不活,肥不在,誰也離不開誰。
(3) 獨具核心力。
在土壤固相組成中,除礦物質(zhì)外,就是土壤有機質(zhì)。土壤腐殖質(zhì)是土壤有機質(zhì)中最主要的存在形式,占比高達(dá)80%;而腐植酸又是土壤腐殖質(zhì)中最活躍的組分,占比高達(dá)75%,獨具土壤“核心地位”,可見,腐植酸在土壤中,猶如“人體心臟”,無土不存。沒有腐植酸,土將不土。抓住腐植酸這一“核心力”,育化土壤,等于抓住了土壤的“靈魂”。
綜上可見,腐植酸與土壤肥力之間密不可分,是一個良性的、有機的、統(tǒng)一的命運共同體。當(dāng)前,面對全球性土壤障礙問題,重構(gòu)“土肥和諧”新關(guān)系,必須認(rèn)清腐植酸與土壤肥力之間的重要關(guān)系。利用人工智慧的方法,將工業(yè)提取的腐植酸,與各種農(nóng)業(yè)投入品(種子、肥料、農(nóng)藥、地膜、調(diào)控品等)有機結(jié)合起來,通過人工精準(zhǔn)反哺,對維護(hù)土壤可持續(xù)發(fā)展意義重大。