健康土壤是农业的核心
广东省科学院生态环境与土壤研究所
中国科协环境生态领域首席科学传播专家
陈能场 研究员
1956年1月最高国务会议通过的《1956年到1967年全国农业发展纲要(草案)》中，提出农业增产的各项措施：修水利，增加肥料，改良旧式农具和推广新式农具，推广优良品种，扩大复种面积，多种高产作物，实行精耕细作和改进耕作方法，改良土壤，保持水土，保护和繁殖耕畜，消灭虫害和病害，开垦荒地，扩大耕种面积。
1958年毛泽东把这些措施概括为八字宪法，即“土、肥、水、种、密、保、管、工”。虽然八字宪法是针对农业增产的各项措施，但“土”排在首位，对于农业来说，也是当之无愧的。“皮之不存 毛将焉附”？
从人类文明史来看，历史上存在的大大小小文明大部分都灰飞烟灭了，比如古印度、古巴比伦、古罗马明、古埃及、玛雅、复活节岛文明等等。考古学家、土壤地貌学家等剖析其灭亡的原因，发现与土壤退化有关，如盐渍化或土壤流失。在十九世纪到二十世纪初，众多医生在寻找疾病源头时，最后也归因到土壤上，并撰写了很多土壤与营养/健康的书籍；到了上个世纪60年代，日本富山县土壤长期受重金属镉污染，造成震惊世界的“痛痛病”，直接的告诉人们土壤健康直接连接着芸芸众生的健康！
至此，公众逐渐开始认识土壤与隐性饥饿、慢性病直接关联，凸显土壤健康之于人类的重要性。
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健康的土壤具有什么性状？
土壤是一个极为不均匀的多相的开放体系，土壤健康涵盖多项物理、化学和生物学指标。总体来说，具备以下物理、化学、生物学特性的土壤是健康的。
具体来说，健康的土壤呈现出以下十个性状：
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土壤耕作特性良好。这是土壤具有生长出健康作物的能力的一般特征。土壤不容易压实，容易被空气和水渗透，同时具有足够的持水能力。
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土壤排水良好。健康土壤具备良好的结构和孔隙空间，能够迅速排水，同时仍保留足够的水，用于植物生长。
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耕层深度足够。表土有足够的深度让根系能充分伸展。
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营养成分足量但不过量。土壤营养应足够植物吸收利用。土壤应有良好的营养循环。如果营养过剩，容易出现养分浸出和径流，甚至危害土壤微生物生存。
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植物病原体和害虫的种群可控。健康土壤所含的有益生物数量丰富，能够有效抑制有害生物的活动。
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大量的有益生物。健康土壤含有大量有益生物，除可以抑制有害生物活动外，对于有机物质分解，营养循环土壤结构及其他都非常重要。
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杂草的压力小。经济作物和覆盖作物生产等适当的土壤管理有助于降低杂草繁茂给土壤带来的压力。
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不含有害化学物质和毒素。健康土壤不含有害化学物质和毒素或具有中和毒素的能力，不会对植物和微生物生长产生不利影响。
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抗退化。土壤抗风蚀、抗水蚀、和抗压实的能力强。
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当出现不利条件时具有恢复能力。当遇到干旱或潮湿等不利条件时，健康的土壤在（机器）收获后能快速恢复。
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有机质是健康土壤的核心
健康土壤有机质丰富且构成合理，具有良好的团聚体结构和非常强的生物活力，因而具有良好的吸附过滤能力。不但能够吸附空气中的二氧化碳，还能够通过过滤雨水及其他地表径流水分，改善周边水质，进一步改善周边环境。
土壤与泥巴，区别在于通过有机质的黏合构成的不同结构。土壤是有生命的， “活的”有机质（即土壤生物）作为转化引擎，把进入土壤中的废弃物（包括各种有机无机肥料）、“死的”有机质（正在被分解的有机质）转化为土壤中的养分，并产生各种胶质，将土壤中的黏粒、粉粒和沙粒黏合起来构成大大小小的稳定团聚体，为土壤的通气和水流创造条件，也为大大小小的土壤生物构建居住空间，还留下细菌等自身死亡的残体最终构成的“死透了的”有机质（腐殖质）。
腐殖质的大分子令土壤具备更好的保水能力，同时其表面充满带电基团能够吸附养分离子，让土壤具有更好的保肥能力。
此外，土壤中的有机质表面带有正副电荷，对于进入土壤（如酸雨）或土壤因施肥带来的酸碱度变化具有缓冲作用。对于进入土壤中的重金属，有机质具有很好的络合作用。
此外，水稳定性强的土壤团聚体，能够很好地抵抗风蚀和水蚀。由此可见，土壤有机质对于土壤应对外界的冲击很重要。
TIPS
小知识——土壤与固碳
地球表层土壤两米内的碳含量高达2.5万亿吨，是地球表面空气中碳总量的3倍，是地球上所有植物中碳总量的4倍，因此土壤中的碳对气候变化具有决定性的作用，其微小变化能造成极大的温室效应影响。土壤固碳有助于增强土壤健康和缓解气候变化，是一个双赢的行动方案。
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健康土壤是农业的核心
健康土壤对于农业生产具有重要作用与价值。
健康土壤中各类营养元素充足而均衡，有益微生物丰富，能保障农作物稳定生产、高产。还可以提高农作物的品质和抗病能力，如健康土壤养育的农作物不易出现因缺少钙、硼等营养元素导致的脐腐病及其他害虫侵蚀啃咬问题，从而改善农作物的外观品质，并增长保藏时间。
健康土壤生产出来的农产品营养丰富，含有充足的微量元素，这些元素促进农作物代谢合成丰富的有益生物成分，这既改善农产品鲜美程度，还能够提高人体免疫力，助力人体健康。
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土壤是如何退化的？
有机质是健康土壤的核心，而土壤的退化与有机质的减少/缺失紧密相关。
自农业出现以来，如何对待土壤就成为人类必须面对的任务。年复一年地收获，如果没有归还，土壤养分就会近于枯竭；为了让土壤更加疏松，人类发明了犁，犁耕松动土壤的同时也扰动了土壤生物的生活空间，但同时加快了土壤中有机质的分解，导致土壤中有机质减少。
耕作促进土壤有机质的分解。耕作时如果没有适时补充土壤有机质，首先，游离颗粒有机质被耗尽，然后随着团聚体被分解，受物理保护的有机物可供分解者使用。
多年后，土壤有机质通常留下的只有被黏土矿物颗粒紧紧吸附的部分（下图）。土壤结构被破坏，土壤通气性和透水性变差，容易遭受风蚀和水蚀，造成有机质减少。随着团聚体的崩解，有机质进一步减少，土壤容易干时结皮、湿时泥泞，最终导致作物减产。
由此可见，土壤有机质的补充对于土壤健康非常重要，保护性耕作也是促进土壤健康的良好措施。
随着有利于土壤有机质积累的措施实施，土壤中的有机质含量发生变化。重新绘制并修改于Angers（1992）
农资（化肥、农药）的大量施用造成土壤退化。农药施用杀死病虫害，但也破坏了土壤生态系统。化肥（特别是氮肥）的大量施用导致土壤的酸化，酸雨会酸化土壤，改变土壤养分有效性的同时，也改变土壤中的微生物群落结构（酸化提高真菌/细菌比），同时也让土壤阳离子更容易流失而进一步造成土壤板结。因此，施肥需要遵守4R原则（正确的时间、正确的地点、正确的剂量和正确的肥料品种），轮作/间种/套种有助于改变土壤环境，所增加的地上、地下生物多样性有助于减少植物病害，提高土壤有机质。另外，采用低毒或生物学农药对于土壤健康也非常重要。
土壤裸露导致土壤退化。在南方多雨的山区，雨水对裸露土壤表面的冲击力很大，可打散团聚体，带走松散的土壤颗粒及土壤养分。北方干旱的平原地区，风蚀对土壤破坏性很强，比如，美国上个世纪30年代的沙尘暴非常严重，曾经一次性将表层5厘米厚的土壤带入大西洋。因此，土壤覆盖是保护土壤的重要手段，秸秆覆盖、种植生草和绿肥覆盖都是保护土壤、促进土壤健康的好手段。
本文章文字及图片版权归中国土壤学会科普工作委员会、广东省土壤学会科普工作委员会 陈能场。
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