腐植酸：生态土壤的美丽因子

来源：中国科学报   发布者：张荐辕   日期：2015-01-07  

土壤生态环境是神圣又神秘的，也是奥妙的、变化无穷的，自其形成，便占据了重要位置，影响和支配着大自然的运动。 土壤生态环境是经济社会发展的重要基础资源，它为人类社会发展提供着丰富的物质资源，储存着大量的二氧化碳，调节着气候，使人类有足够的食物、生活资料以及源源不断的新鲜空气，维系着整个生态世界的可持续和谐发展。 然而，随着近代工业文明的发展，人类向大自然过度索取，土壤生态环境到了不可持续发展的程度。我们必须清醒地认识并彻底改变这种现状。 土壤生态环境退化是土壤生态环境遭到了污染、侵蚀和不科学的利用，整个循环系统遭到了损伤或毁坏，有的已经损伤了元气。土壤自身内在固有的健康因子没有能量产生修复补偿和持续良性循环的功能，这个能力因子的核心就是土壤生物有机质及其转化的土壤腐殖质（HS）。 土壤生态环境恶化 据联合国环境规化署和世界各国的多项报告显示，全球土壤生态环境状况都不大乐观。主要是土壤有机碳含量的减少，吸碳固碳能力减弱，肥沃程度下降，土壤活性差，土地生物多样性急剧减少，应对气候变化和各种自然灾害能力差。不可持续地使用土地，造成土壤环境恶化，生物多样性大量丧失，受到影响的土地约占全球总土地面积的23%。 2014年4月17日发布的全国土壤污染状况的调查公报显示，我国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，重污染企业用地、工业废弃地、工业园区、固体废物集中处理处置场地、采油区、采矿区、污水灌溉区及干线公路两侧，都是污染重灾区。南方土壤污染重于北方，西南、中南地区土壤重金属超标范围较大，全国土壤总点位超标率为16.1%，耕地土壤点位超标率为19.4%。表层土壤中无机污染物含量增加较显著，其中镉含量在全国范围内普遍增加。 我国也是世界上受沙化危害最严重的国家之一。数据显示，2009年全国沙化土地面积达173.11万平方公里，占国土面积18.03%。还有31.1万平方公里土地具有明显沙化趋势，局部地区沙化土地仍在扩展。 我国湿地生态环境状况也不容乐观，除了面积有所减少，功能也有所减退，好的只占15%，中等的约占一半，差的占32%。 我国耕地质量总体不高，根据国土部完成的全国农用地分等级结果，优等地仅占耕地总面积的2.7%，高等地占30%，中、低等地占67.3%。耕地的土壤有机质有机碳结构是耕地基础地力质量基因的直接标志。 据农业部数据显示，中国土壤肥力低下，2001年至2011年间，我国基础地力贡献率仅为51.1%，土壤有机质含量低于1%的面积达26%，农业难以利用的土壤面积占到1/4，已经成为增产潜力发挥的重要限制因素之一。 此外，不合理的使用化肥，致使氮肥残留土壤数十年，污染土地面源和地下水，而且土壤有机质长期得不到补充。每年，10数亿吨有着丰富营养元素的生物质初级有机碳被放火烧掉或者当作燃料烧掉，毁坏了自然界万物赖以生存的丰富营养元素物质，其中有些营养元素还是人工不能够合成的。燃烧还产生大量雾霾和许多毒素更大的复合化学污染物, 毒害万物生灵。这使得土壤失去了腐殖质的基因源泉及构成土壤核心活性组分的腐植酸因子，造成土壤有机质含量低、物理活性下降、生物多样性减少和吸碳固碳与碳循环能力减弱，土壤环境的良性循环受到影响。 有研究表明，气候变化可导致土壤中植物生长所需要的营养元素养分失衡，二氧化碳排放使农作物减少养分，产量和品质下降。对此，许多专家学者呼吁，对于每年产生的作物秸秆和森林残落物等宝贵生物质，不燃烧行吗？！ 改善土壤生态环境刻不容缓 造成现今土壤生态环境的因素是复杂多样的，也是多年渐进累积叠加形成的。 自打工业革命开展以来，人们就打破了亿万年自然形成的生态平衡。人类为了加速自身的发展，无节制地、过量地向大自然索取，无序无限地进行争夺，这就更加剧了土壤生态环境的退化和恶化，影响着土壤生态系统的可持续良性循环发展，乃至影响到整个宇宙空间气候变化。 研究人员发现，农田大量施用合成氮肥，30年后，约15%仍残留在土壤的有机物之中。在此期间，约10%的氮肥已从土壤向地下水渗透，并且还将持续保持至少50年的低量渗透，污染地下水。种植业和养殖业过度和滥用农药及抗生素，形成的残留，也长时间地造成污染。 一份研究报告称，我国地表水中含有68种抗生素，另有90种非抗生素类医药成分被检出。人们形象地称，喝水如吃药。 工矿企业生产经营活动中排放的废水、废气、废渣是造成其周边土壤污染的主要原因。特别是尾矿渣、危险废物等各类固体废物等，导致其周边土壤污染。汽车尾气排放导致交通干线两侧土壤铅、锌等重金属和多环芳烃污染。 此外，无法降解的塑料地膜大量残留在地里，使耕地环境上下通透阻断，天地之间无法正常循环交换。被称为“地球之肾”，养育水源、净化淡水、保存生物多样性的沼泽湿地逐渐减少，加上重金属污染，土壤中原有的真菌、微生物种群急剧减少，起不到抑制有害生物的作用。而农药的大量施用，使得有的害虫产生了抗药性，并继续繁殖扩大。凡此种种，造成土壤环境退化，地力下降，活力不在。 严竣的土壤生态环境给人们敲响了警钟，特别是人类社会高速发展的今天，要求提供可持续发展的自然物质资源和和谐友好环境条件、干净清新的空气、洁净的水和无污染强有力的肥沃土壤。而现在这一切似乎距人们的要求相去甚远。 要修复已受到污染和过度索取造成的土壤生态环境恶化、地力下降，首要的是扼制造成土壤生态环境恶化的种种因素，唤醒人们的生态意识，从现在做起，从自我做起，为实现美丽中国的伟大复兴梦，而终止一切对生态环境有影响的行为活动，并且，国家从立法上和管理上附诸实施。人们在一切社会经济活动中都要以科学发展观为指导，遵循大自然生态发展规律，先给予后索取，再不要干那些竭泽而渔、杀鸡取卵的事。积极着力进行土壤生态环境的修复治理补偿，争取用最短的时间、最快的速度、最好的效果，实现以恢复地力为核心、生机勃勃的土壤生态环境。 土壤生态环境的核心是土壤维权 土壤腐殖质的含量高低决定着整个土壤的肥沃强壮程度、生物种群多样性多少、理化活性强弱、储碳固碳调节能力、蓄水能力，地层温度，以及在光合作用下产生多少生物质能。这些就是它在大自然生态系统持续循环活力的正能量所在。 环境学家认为，地球上土壤腐殖质(HS) 约4万亿吨，是土壤的重要组成部分，而其中的腐植酸（HA） 是最活跃的部分，不仅对土壤的形成、性质和肥力起着关键作用，而且是维系土壤生命的储碳库和生物圈的保护者，是HS基因的因子。 生物有机质经过地球物理化学的长期自然降解，将其基因转化为丰富的生物质能因子，融为地能（土壤地力活力），长久地循环往复，焕发着大自然生机，被誉为土壤的活性剂、润滑剂、活力剂、植物营养仓库、土壤的核心生产力，国际上称作动力基因。土壤肥沃终极构效的内核是由腐殖质发育形成腐植酸的生物活性活化因子。它既是生物质能转化的结果，又是它向更高级阶段转化发展的开始。腐植酸这个生物质活化因子，是土壤系统中的核心要素，掌控着土壤生态环境的总开关，是维系土壤生命力，控制土壤环境的重要因子。 在地球四大碳库中，腐植酸占67%，是陆地植被碳的4倍多，大气CO2的3倍多。据估计，全球每年有600亿吨的植物残落物作为初级碳的物质进入土壤，其中75%进入腐殖化阶段，也有相应腐植酸分解，使地球表面保持2.4万亿吨腐植酸碳的储量。假如土壤腐植酸多分解10%，大气中的CO2浓度就会增加30%，将会导致灾难性后果。可见，在应对全球气候变化，保护土壤生态环境过程中，腐植酸的优质有机质必将是恢复土壤生机活力，治理土壤污染，全面改善土壤生态环境的核心资源，维护了它就是维护了土壤生态环境的整体安全。 我国是腐植酸资源大国，有着丰富的含腐植酸的风化煤、褐煤、泥炭、草炭。据世界煤炭储量和国际泥炭会议资料显示，我国煤炭腐植酸资源储量分别为风化煤约1000亿吨，褐煤约1265亿吨，泥煤约125亿吨，分别占到世界总储量的9.3%、4.79%和4.82%。每年还有十几亿吨可再生的农作物秸秆和副产物，用生物技术可直接制取腐植酸，或还于土壤，进入地球物理化学过程自然降解为腐殖质，再转化为腐植酸，共同作用于固碳储碳，减少碳排放，使温室效应得到控制，使生态环境得到修复和改善。 2013年7月24日我国启动的生态红线保护行动，划定林地和森林、湿地、荒漠植被、物种四条红线，要求全国林地面积不低于46.8亿亩，森林面积不低于37.4亿亩，森林积蓄量不低于200亿立方米，湿地面积不少于8亿亩，治理宜林宜草沙化土地恢复荒漠植被不少于53万平方公里，再加上18亿亩耕地的红线，40.19亿亩草地的红线。生态红线是保障和维护国土生态安全，人居环境安全，生物多样性安全的生态用地和物种数量低线。 目前，我国处在生态安全线以下，生态赤字大，欠账多，生态问题十分突出，生态脆弱地区总面积已达国土面积的60%以上，生态状况远不能满足经济社会持续发展的需要和人民建成美丽中国的企盼。这些领域要想从根本上得到改善并逐年从本源得以恢复，唯有大量补充绿色天然腐殖质，逐年累积叠加，补充量超过消耗量，坚持不懈，使整个国土生态环境处于良性循环状态之中，大自然就会回归到它正常的自身发展轨道，释放出对人类美好和谐恩赐的正能量。

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