一、多地耕地有機質含量下降
有機質，顧名思義，是由有機物組成的物質，其最初的來源是植物光合產物，所含的能量來自太陽能，所需要的合成物質來自自然界。耕地有機質或者土壤中的有機質，是存在于土壤中的所有含碳的有機物質，包括各種動植物殘體、微生物及其分解和合成的各種有機質。土壤有機質是土壤固相部分的重要組成成分，盡管土壤有機質的含量只占土壤總量的少部分，但它對土壤形成、土壤肥力、環境保護及農林業可持續發展等方面都有著極其重要的作用。
自農村土地承包經營以來，由于用地不養地，我國耕地有機質出現了下降趨勢，直接影響了耕地質量。如控制不住，還會將進一步影響糧食供應，影響國民的身體健康乃至壽命。
1999-2014年期間，由中國地質調查局，會同省級人民政府及其國土資源主管部門，協調全國77家單位10萬多人對全國耕地質量狀況進行了全面調查。調查土地總面積150.7萬平方公里，其中調查耕地13.86億畝，占全國耕地總面積的68%。通過對60多萬件土、水、生物等樣品的54種元素指標進行精度測試，獲得了3000多萬個數據，建立了全國和31省（區、市）土地的地球化學動態數據庫，并據此對我國耕地總體狀況形成了初步認識和基本判斷。
調查顯示，我國東北區、閩粵瓊區、西北區和青藏區部分耕地有機碳含量相比20世紀80年代呈現明顯下降趨勢，其中東北區耕地有機碳含量下降了21.9%，嚴重降低了土壤肥力。調查耕地范圍內有29.3%的土壤堿化趨勢加劇，pH值上升了0.64，主要分布在北方地區；21.6%的耕地酸化嚴重，pH值降低了0.85，主要分布在重金屬污染問題突出的閩粵瓊區和湘鄂皖贛區，在降低耕地質量的同時增加了重金屬污染，加大了耕地生態和地下水質量惡化風險。耕地酸堿度降低，土壤板結，肥力下降，不利于作物吸收養分。同時，長期化學物質投入過大，對土壤有機質的形成是不利的。
盡管我國部分地區采取了秸稈還田做法，耕地有機質下降的趨勢有所減緩，但相對于健康的土壤，有機質含量還是非常低的。除了大量使用化肥和農藥，焚燒秸稈、污水灌溉、農膜覆蓋、用除草劑除草，造成有機質下降、土壤動物和微生物多樣性降低。
健康的土壤中有機質含量。土壤有機質的含量在不同土壤中差異很大，含量高的可達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%（如荒漠土和風沙土等）。在土壤學中，一般把耕作層中含有機質20%以上的土壤稱為有機質土壤，含有機質在20%以下的土壤稱為礦質土壤。在健康的土壤中，耕作層土壤有機質含量通常在5%以上。
二、土壤有機質的來源
土壤有機質來源十分廣泛。土壤有機質可分成腐殖質和非腐殖質。微生物是土壤有機質的最早來源。下面幾種成分是土壤有機質的重要來源：
1）植物殘體：包括各類植物的凋落物、死亡的植物體及根系。這是自然狀態下土壤有機質的主要來源。森林土壤相對農業土壤而言，具有大量的凋落物和龐大的樹木根系等特點。熱帶雨林凋落物干物質量可達16700kg/(km2·a)，而荒漠植物群落凋落物干物質量僅為530kg/(hm2·a)。 2）動物、微生物殘體：包括土壤動物和非土壤動物的殘體，及各種微生物的殘體。這部分來源相對較少。但對原始土壤來說，微生物是土壤有機質的最早來源。 3）動物排泄物和分泌物：土壤有機質的這部分來源雖然量很少，但對土壤有機質的轉化起著非常重要的作用。 4）廢水廢渣：施入土壤中的各種有機肥料（綠肥、堆肥、漚肥等），工農業和生活廢水，廢渣等，還有各種微生物制品，有機農藥等。在傳統農業生產中，農夫大量收集人和動物的排泄物，來滿足植物營養并維持耕地有機質的。
進入土壤中的有機質一般以3種類型狀態存在。1）新鮮的有機物：指那些進入土壤中尚未被微生物分解的動、植物殘體，它們仍保留著原有的形態等特征。2）分解的有機物：經微生物的分解，已使進入土壤中的動、植物殘體失去了原有的形態等特征。有機質已部分分解，并且相互纏結，呈褐色。包括有機質分解產物和新合成的簡單有機化合物。3）腐殖質：指有機質經過微生物分解后并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%。
進入土壤的有機物質的組成相當復雜，土壤有機質組成取決于進入土壤的有機物物組成。各種動、植物殘體的化學成分和含量因動、植物種類、器官、年齡等不同而有很大的差異。一般情況下，動植物殘體主要的有機化合物有碳水化合物、木質素、蛋白質、樹脂、蠟質等。土壤有機質的主要元素組成是C、O、H、N，分別占52%-58%、34%-9%、3.3%-4.8%，3.7%-4.1%。
有機質只有進入土壤才能夠形成天然中的穩定成分，這個過程是通過礦質化過程完成的，必須有微生物的參加。有機質礦質化過程分為化學轉化過程、動物轉化過程和微生物的轉化過程。這一過程使土壤有機質轉化為二氧化碳、水、氨和礦質養分（磷、硫、鉀、鈣、鎂等簡單化合物或離子），同時釋放出能量。這一過程為植物和土壤微生物提供了養分和能量，并直接或間接地影響著土壤性質，同時也為合成腐殖質提供了物質基礎。
耕地是在破壞自然生態系統而來的，耕地中的有機質最初是來自天然植物群落土壤封存。中華民族很早就有“用地養地”的良好習慣，中原地區很多耕地連續耕作了四五千年，基本不退化，就是用了生態農業的辦法養地。縱觀今天，內地耕地連續使用化肥、農藥、農膜、除草劑短短不到40年，就出現了嚴重的退化；草原、荒漠綠洲開墾的耕地，起初有機質很高(>5%)，但使用不到10年就嚴重退化，直到成為荒漠。我們的祖先肯定是不會在風口上開墾土地的，只有那些沒有節制的資本才可以任性胡來。
三、土壤有機質的重要作用
土壤有機質的含量與土壤肥力水平是密切相關的。雖然有機質僅占土壤總量的很小一部分，但它在土壤肥力上起著多方面的作用卻是顯著的。通常在其他條件相同或相近的情況下，有機質的含量與土壤肥力水平呈正相關。
第一，土壤有機質為植物提供營養。土壤有機質中含有大量的植物營養元素，如N、P、K、Ca、Mg、S、Fe等重要元素，還有一些微量元素。土壤有機質經礦質化過程釋放大量的營養元素為植物生長提供養分；腐殖化過程合成腐殖質，保存了養分，腐殖質又經礦質化過程再度釋放養分，從而保證植物生長全過程的養分需求。
有機質礦質化過程分解產生的CO2是植物碳素營養的重要來源，據估計，土壤有機質的分解及微生物和根系呼吸作用產生的CO2，每年可達135億t，大致相當于陸地植物的需要量。由此可見，土壤有機質的礦質化過程產生的CO2既是大氣中CO2的重要來源，也是植物光合和作用的重要碳源。土壤有機質還是土壤N、P最重要的營養庫，是植物速效性N、P的主要來源。土壤全N的92%-98%都是儲藏在土壤中的有機N中的。據研究，植物吸收的氮素有50%-70%來自土壤。土壤有機質中有機態P的含量一般占土壤全磷的20%-50%，隨著有機質的分解而釋放出速效磷，供給植物營養。在大多數非石灰性土壤中，有機質中有機硫占全硫的75%-95%，隨著有機質的礦質化過程而釋放，被植物吸收利用。
第二，土壤有機質促進植物對其它營養元素的吸收。土壤有機質在分解轉化過程中，產生的有機酸和腐殖酸對土壤礦物部分有一定的溶解能力，可以促進礦物風化，有利于某些養分的有效化。一些與有機酸和富里酸絡合的金屬離子可以保留在土壤溶液中，不致沉淀而影響其有效性。土壤腐殖質與鐵形成的某些化合物，在酸性或堿性土壤中對植物及微生物是有效的。
土壤腐殖質是一種膠體，有著巨大的比表面和表面能，腐殖質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。其保肥性能非常顯著。在水分保持方面，土壤腐殖質和粘土礦物一樣，具有較強的吸附能力，但單位質量腐殖質保存陽離子養分的能力比粘土礦物大幾倍至幾十倍，因此，土壤有機質具有巨大的保肥能力。
第三，土壤有機質促進植物生長發育。土壤有機質，尤以其中胡敏酸，具有芳香族的多元酚官能團，可以加強植物呼吸過程，提高細胞膜的滲透性，促進養分迅速進入植物體。胡敏酸的鈉鹽對植物根系生長具有促進作用，胡敏酸鈉對玉米等禾本科植物及草類的根系生長發育具有極大的促進作用。土壤有機質中還含有維生素B1、B2、吡醇酸和煙堿酸、激素、異生長素（β-吲哚乙酸）、抗生素（鏈霉素、青霉素）等對植物的生長起促進作用，并能增強植物抗病能力。 第四，改善土壤物理性質。有機質在改善土壤物理性質中的作用是多方面的，其中最主要、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。腐殖質是土壤團聚體的主要膠結劑，土壤中的腐殖質很少以游離態存在，多數和礦質土粒相互結合，通過功能基、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，是較好的結構體。在干旱區，有機質通過改善粘性，降低土壤的脹縮性，防止土壤干旱時出現的大的裂隙（即龜裂）。
土壤腐殖質是親水膠體，具有巨大的比表面積和親水基團，據測定腐殖質的吸水率為500%左右，而粘土礦物的吸水率僅為50%左右，因此，能提高土壤的有效持水量，這對砂土有著重要的意義。腐殖質為棕色呈褐色或黑色物質，被土粒包圍后使土壤顏色變暗，從而增加了土壤吸熱的能力，提高土壤溫度，這一特性對北方早春時節促進種子萌發特別重要。腐殖質的熱容量比空氣、礦物質大，而比水小，導熱性居中，因此，土壤有機質含量高的土壤其土壤溫度相對較高，且變幅小，保溫性好。
第五，土壤有機質是土壤生物能量的主要來源。沒有土壤微生物就不會有土壤中所有的生物化學過程。土壤微生物的種群，數量和活性隨有機質含量增加而增加，具有極顯著的正相關。土壤有機質的礦質化率低，不會像新鮮植物殘體那樣對微生物產生迅猛的激發效應，而是持久穩定地向微生物提供能源。因此，富含有機質的土壤，其肥力平穩而持久不易造成植物的徒長和脫肥現象。
土壤動物中有的（如蚯蚓等）也以有機質為食物和能量來源；有機質能改善土壤物理環境，增加疏松程度和提高通透性（對砂土而言則降低通透性），從而為土壤動物的活動提供了良好的條件，而土壤動物本身又加速了有機質的分解（尤其是新鮮有機質的分解）。進一步改善土壤通透性，為土壤微生物和植物生長創造了良好的環境條件。蚯蚓糞就是非常良好的團粒結構，具有泡水不散的特點。自然繁衍的蚯蚓種群大小是健康的土壤的重要指標。
第六，土壤有機質具有活化磷、鉀等營養元素作用。 土壤庫中的磷一般不以速效態存在，常以遲效態和緩效態存在。因此土壤中磷的有效性低。土壤有機質具有與難溶性的磷反應的特性，可增加磷的溶解度，從而提高土壤中磷的有效性和磷肥的利用率。此外，土壤腐殖酸是一類生理活性物質，它能加速種子萌發，增強根系活力，促進植物生長，對土壤微生物而言，腐殖酸也是一種促進生長發育的生理活性物質。一些微生物具有解鉀的功能，這些微生物生存必須有大量有機質的存在。
四、人類健康的源頭在土壤有機質
耕地土壤是由固體、空氣和水分所組成，固體部分最主要來自其發育的巖石母體的原生和次生礦物顆粒以及來自于生物（動植物和微生物）活體和殘體留下的有機質。土壤有機質就是為作物生長發育提供養分的倉庫。有機質在土壤中的地位和數量，一定要保持一個相對穩定數才好。我國的土壤有機質含量，一般旱地為0.5%~3.0%，水田為1.5%~6.0%。因為有機質的分解和轉化是在不斷進行的。土壤有機質在消長過程中，土壤肥力也相應地隨著不斷改變。
據廣東省生態環境與土壤研究所研究員陳能場介紹，理想的土壤中，固體占50%，空氣和水分各占25%。固體中礦物部分占45%，余下5%的有機質中，各種活動的生物有機質占10%，根系有機質占10%，已經轉化為穩定的高分子的“死的”有機質占80%左右。
耕地有機質本身就是養分的儲藏庫，同時深刻地影響土壤的物理、化學和生物學性質。假設某一土壤表土有機質含量4%，有機質氮含量5%，一季作物中有機質分解率2%，則土壤有機質供應之氮可達80kg/公頃，此供應量幾乎可滿足大部分作物之需求量，據估算，1%的土壤有機質相當于含有18公斤養分/畝。
土壤有機質還深刻影響水分的存儲。一英畝大、一英寸厚、含2%有機質的土壤儲水量可達12.1萬升，含量5%和8%的土壤分別可儲水30.3萬和48.5萬升。研究表明，土壤有機質從1%升到3%，土壤的保水能力增加6倍。
土壤有機質是土壤中各種大大小小生物的碳源和能源。豐富的有機質下，土壤中自然形成龐大的食物網，構建健康的生態系統，這個龐大的生態系統是土壤活力的來源，從養分轉化直到病蟲害控制，都起著極為重要的作用。據陳能場研究員介紹：在理想的土壤生態系統中，每平方米的土壤含脊椎動物1只、蝸牛和蛞蝓100只、鍋蟲和蚯蚓3000只，線蟲500萬只、原生動物100億只、細菌和放線菌10萬億個。這些動物和微生物組成一個食物網金字塔，這些生物一年中生物量總和達400~470公斤/畝。
如果對照上述指標，就不難判斷出，我國耕地質量是嚴重下降的，其中最重要的變化，在于以最高產為目的的現代農業耕作體系下，土壤狀況已經和理想土壤越來越遠，曾經是魚米之鄉的南方紅壤耕地數平方米種不出幾斤蔬菜來。人類大量合成化學肥料，提供給作物的是速效的無機物，但沒有考慮到土壤中動物和微生物群落的需求，土壤微生物和動物群落失衡，造成大量病害和蟲害出現。本來雜草是可以提供土壤有機質的，但除草劑殺死了雜草并殺死了土壤中的其他有益生物，使得天敵益蟲、兩棲爬行類和鳥類減少，只有依靠農藥。大量抗生素、農藥使用，雖暫時控制了莊稼的病蟲害，然而食物鏈被污染了，大量因食物鏈污染造成的病人進入醫院，造成了隱患矛盾加劇。
提高耕地有機質是有很多辦法的，專家們提出了以下主要農業技術措施：1）增加生物總產量。在增產的前提下增加土壤有機質，因為地上部分產量增加了，地下的根系也隨著增加，同時地下生物也相應興旺發達，致使動植物殘體增多；2）秸稈多還田。秸稈還田是直接為土壤增加有機物。要改變在田間焚燒秸稈的習慣，因為焚燒秸稈既浪費有機物，而且使有機物變成二氧化碳跑到空氣中又污染環境；3）增加有機肥用量。合理施肥，實行有機物和無機肥料的配合，不斷增加有機物殘留在土壤中的數量；4）減少土壤有機質消耗。采取少耕、免耕、覆蓋等措施，其目的就是減少和控制土壤氧氣的供應，削弱微生物分解活動。覆蓋則可以減少土壤水土流失。
然而，上述辦法還存在現實困難：增加生物量就需要大化肥投入：秸稈還田如影響下茬作物種植，農民多不愿意采用；增加有機肥如果不能帶來經濟效益增加，不會有人干，除非有人買單；免耕辦法在理論上成熟，但實踐中推廣面積不大，可見其技術本身有問題。耕地不是森林土壤，完全靠自然過程實現有機質增加，且喬木的根須發達，難不住它們。耕地上有作物，免耕容易發生土壤板結，作物根系扎不透影響產量。最好的辦法是發展高效生態農業，只有收入高，農民就愿意增加耕地地力，就愿意多投入勞動。我們的有機質從0.7%經過10年左右的調整已經達到3.5%。
耕地有機質下降意味著減產，意味著不能生產優質的食物，意味著從源頭制造病人。當前，農產品價格低迷造成從事農業的一線農民增產不增收，國家補貼農藥、化肥、農膜、除草劑后，農資更便宜，很方便地替代了勞動力。大量優質勞動力進城打工，農村一線農業生產的人員由老人和婦女組成，他們沒有能力也沒有心思為城里人生產安全放心食品，畢竟為提高有機質，使用有機肥更增加了農業生產勞動強度。唯一的突破口是，城市覺醒的市民，向化學食物宣戰，購買安全放心的生態食品，優質優價，尊重農民的勞動，使耕者有其利。只有這樣，才能從源頭少制造病人，變互害模式為互利模式，促進城鄉真正和諧起來，人類文明才能夠繼續繼承下去。
（作者簡介：蔣高明，山東平邑人，中國科學院植物研究所研究員、中國科學院大學教授。）
中國鄉村發現網轉自：作者的博客
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