蒋高明 郭立月

耕地是破坏自然生态系统而来的，耕地中的有机质最初来自天然植物群落的土壤封存。中华民族很早就有用地养地的良好习惯，中原地区很多耕地连续耕作了四五千年，基本不退化，就是用了生态农业的办法养地。纵观今天，连续使用化肥、农药、农膜、除草剂，短短不到 40 年，耕地就出现了严重的退化；草原、荒漠绿洲开垦的耕地，起初有机质含量很高（＞5%），但使用不到 10 年就严重退化，直到成为荒漠。

土壤有机质的含量与土壤肥力水平是密切相关的。虽然有机质仅占土壤总量的很小一部分，但它在土壤肥力上起到的多方面的作用是显著的。通常在其他条件相同或相近的情况下，有机质的含量与土壤肥力水平呈正相关。

1．土壤有机质为植物提供营养

土壤有机质中含有大量的植物营养元素，如氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁等重要元素，还有一些微量元素。土壤有机质经矿质化过程释放大量的营养元素为植物生长提供养分；腐殖化过程合成腐殖质，保存了养分，腐殖质又经过矿质化过程再度释放养分，从而保证植物生长全过程的养分需求。

有机质在矿质化过程中分解产生的二氧化碳是植物碳素营养的重要来源，据估计，土壤有机质的分解及微生物和根系呼吸作用产生的二氧化碳每年可达 135亿吨，大致相当于陆地植物的需要量。由此可见，土壤有机质的矿质化过程产生的二氧化碳既是大气中二氧化碳的重要来源，又是植物光合作用的重要碳源。土壤有机质还是土壤氮、磷最重要的营养库，是植物速效性氮、磷的主要来源。土壤全氮的 92%～98%都是储藏在土壤中的有机氮中的，植物吸收的氮素有 50%～70%来自土壤。土壤有机质中有机态磷的含量一般占土壤全磷的 20%～50%，随着有机质的分解而释放出速效磷，供给植物营养。在大多数非石灰性土壤中，有机质中有机硫占全硫的 75%～95%，随着有机质的矿质化过程而释放，被植物吸

收利用。

2．土壤有机质促进植物对其他营养元素的吸收

土壤有机质在分解转化过程中，产生的有机酸和腐殖酸对土壤矿物部分有一定的溶解能力，可以促进矿物风化，有利于某些养分的有效化。一些与有机酸和富里酸络合的金属离子可以保留在土壤溶液中，不致沉淀而影响其有效性。土壤腐殖质与铁形成的某些化合物，在酸性或碱性土壤中对植物及微生物是有效的。

土壤腐殖质是一种胶体，有着巨大的比表面积和表面能，腐殖质胶体以带负电荷为主，从而可吸附土壤溶液中的交换性阳离子如 K⁺ 、NH₄ ⁺ 、Ca²⁺、Mg²⁺等，一方面可避免随水流失，另一方面又能被交换下来供植物吸收利用。土壤腐殖质的保肥性能非常显著。在水分保持方面，土壤腐殖质和黏土矿物一样具有较强的吸附能力，单位质量腐殖质保存阳离子养分的能力比黏土矿大几倍至几十倍，因此，土壤有机质具有巨大的保肥能力。

3．土壤有机质促进植物生长发育

土壤有机质，尤以其中胡敏酸，具有芳香族的多元酚官能团，可以加强植物呼吸过程，提高细胞膜的渗透性，促进养分迅速进入植物体。胡敏酸的钠盐对植物根系生长具有促进作用，胡敏酸钠对玉米等禾本科植物及草类的根系生长发育具有极大的促进作用。土壤有机质中含有的维生素 B1、B2、吡醇酸和烟碱酸、激素、异生长素（β-吲哚乙酸）、抗生素（链霉素、青霉素）等对植物的生长起促进作用，并能增强植物抗病能力。

4．土壤有机质改善土壤物理性质

有机质在改善土壤物理性质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结构，促进团粒状结构的形成，从而增加土壤的疏松性，改善土壤的通气性和透水性。腐殖质是土壤团聚体的主要胶结剂，土壤中的腐殖质很少以游离态存在，多数和矿质土粒相互结合，通过功能基、氢键、范德瓦耳斯力等机制，以胶膜形式包被在矿质土粒外表中，形成有机-无机复合体。所形成的团聚体，大、小孔隙分配合理，且具有较强的水稳性，是较好的结构体。在干旱区，有机质能通过改善黏性，降低土壤的胀缩性，防止土壤干旱时出现的大的裂隙（龟裂）。

土壤腐殖质是亲水胶体，具有巨大的比表面积和亲水基团。据测定，腐殖质的吸水率为 500%左右，而黏土矿物的吸水率仅为 50%左右，因此，腐殖质能提高土壤的有效持水量，这对砂土有着重要的意义。腐殖质为棕色、褐色或黑色物质，被土粒包围后使土壤颜色变暗，从而增加了土壤吸热的能力，提高土壤温度，这一特性对北方早春时节促进种子萌发特别重要。腐殖质的热容量比空气、矿物质大，比水小，导热性居中，因此，土壤有机质含量高的土壤其土壤温度相对较高，且变幅小、保温性好。

5．土壤有机质是土壤生物能量的主要来源

没有土壤微生物就不会有土壤中所有的生物化学过程。土壤微生物的种群，数量和活性随着有机质含量的增加而增加，具有极显著的正相关。土壤有机质的矿质化率低，不会像新鲜植物残体那样对微生物产生迅猛的激发效应，而是持久稳定地向微生物提供能源。因此，富含有机质的土壤，其肥力平稳而持久，不易造成植物的徒长和脱肥现象。

土壤中有的动物（如蚯蚓等）也以有机质为食物和能量来源；有机质能改善土壤物理环境，增加疏松程度和提高通透性（对砂土而言则降低通透性），从而为土壤动物的活动提供了良好的条件，而土壤动物本身又加速了有机质的分解（尤其是新鲜有机质的分解），进一步改善了土壤通透性，为土壤微生物和植物生长创造了良好的环境条件。蚯蚓粪就是良好的团粒结构，具有泡水不散的特点（Guo et al.，2015）。自然繁衍的蚯蚓种群大小是健康土壤的重要指标（Guo et al.，2016）。

6．土壤有机质具有活化磷、钾等营养元素的作用

土壤库中的磷一般不以速效态存在，常以迟效态和缓效态存在，因此土壤中磷的有效性低。土壤有机质具有与难溶性的磷反应的特性，可增加磷的溶解度，从而提高土壤中磷的有效性和磷肥的利用率。一些微生物具有解钾的功能，这些微生物生存条件是必须有大量有机质的存在。