蒋高明 郭立月

土壤有机质的概念

有机质是由有机物组成的物质，其最初的来源是植物光合产物，所含的能量来自太阳能，合成所需要的元素均来自自然界。耕地有机质或者土壤中的有机质是存在于土壤中的所有含碳的有机物质，包括各种动植物残体、微生物及其分解和合成的各种有机质。土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分，尽管土壤有机质含量只占土壤总量的少部分，但它对土壤形成、土壤肥力、环境保护及农林业可持续发展等方面都有着极其重要的作用（熊顺贵，2001）。由于用地不养地，我国耕地有机质出现了明显的下降趋势，直接影响了耕地质量。如果控制不住，还会进一步影响粮食供应，影响国民的身体健康乃至寿命。 养地应当从培育土壤有机质开始。

1999～2014 年，由中国地质调查局会同各省人民政府及其国土资源主管部门，协调全国 77 家单位 10 万多人对全国耕地质量状况进行了全面调查。调查土地总面积 150.7 万平方公里，其中调查耕地 13.86 亿亩，占全国耕地总面积的 68%。

通过对 60 多万件土、水、生物等样品的 54 种元素指标进行精度测试，获得了 3 000多万个数据，建立了全国和 31 个省（区、市）土地的地球化学动态数据库，并据此对我国耕地总体状况形成初步认识和基本判断。调查显示，我国东北区、闽粤琼区、西北区和青藏区部分耕地有机碳含量比 20 世纪 80 年代呈现明显下降趋势，其中东北区耕地有机碳含量下降了21.9%，严重降低了土壤肥力。调查范围内，29.3%的耕地土壤碱化趋势加剧，pH 上升 0.64，主要分布在北方地区；21.6%的耕地酸化严重，pH 降低 0.85，主要分布在重金属污染问题突出的闽粤琼区和湘鄂皖赣区，在降低耕地质量的同时增加了重金属污染，加大了耕地生态和地下水质量恶化风险（国土资源部中国地质调查局，2015）。耕地酸度升高，土壤板结，肥力下降，不利于作物吸收养分。同时，长期化学物质投入过大，不利于土壤有机质的形成。

尽管我国部分地区采取了秸秆还田措施，耕地有机质下降的趋势有所减缓，但相对于健康的土壤，有机质含量仍然很低。除了大量使用化肥和农药，焚烧秸秆、污水灌溉、农膜覆盖、除草剂除草也会造成有机质下降、土壤动物和微生物多样性降低。

土壤有机质的含量在不同土壤中差异很大，含量高的可达 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%（如荒漠土和风沙土等）。在土壤学中，一般把耕作层中含有机质 20%以上的土壤称为有机质土壤，20%以下的土壤称为矿质土壤。在健康的土壤中，耕作层土壤有机质含量通常在 5% 以上。

土壤有机质的来源

土壤有机质来源十分广泛，原始土壤中，最早出现在母质中的有机体是微生物。下面几种成分是土壤有机质的重要来源。

1．植物残体

植物残体包括各类植物的凋落物、死亡的植物体及根系。这是自然状态下土壤有机质的主要来源。森林土壤相对农业土壤而言，具有大量的凋落物和庞大的树木根系等特点。热带雨林凋落物干物质量可达 16 700 千克/（公顷·年），而荒漠植物群落凋落物干物质量仅为 530 千克/（公顷·年）。

2．动物和微生物残体

动物和微生物残体包括土壤动物和非土壤动物的残体，以及各种微生物的残体。这部分来源相对较少。但对原始土壤来说，微生物是土壤有机质的最早来源。

3．动物排泄物和分泌物

土壤有机质的动物排泄物和分泌物来源虽然量很少，但对土壤有机质转化起着非常重要的作用。在传统农业生产中，农民通过大量收集人和动物的排泄物，来满足植物营养并保持耕地有机质数量和质量。

4．废水废渣

废水废渣包括施入土壤中的各种有机肥料（绿肥、堆肥、沤肥等）、工农业和生活废水、废渣等，以及各种微生物制品等。进入土壤中的有机质一般以以下 3种类型状态存在。

1）新鲜的有机物

新鲜的有机物是指那些进入土壤中尚未被微生物分解的动植物残体，它们仍保留着原有的形态等特征。

2）分解的有机物

经微生物分解，进入土壤中的动植物残体失去了原有的形态等特征。有机质已部分分解，并且相互缠结，呈褐色。分解的有机物包括有机质分解产物和新合成的简单有机化合物。

3）腐殖质

腐殖质是指有机质经过微生物分解后再合成的一种褐色或暗褐色的大分子胶体物质，与土壤矿物质土粒紧密结合，是土壤有机质存在的主要形态类型，占土壤有机质总量的 85%～90%。

进入土壤的有机物质组成相当复杂，土壤有机质组成取决于进入土壤的有机物质组成。各种动植物残体的化学成分和含量因动植物种类、器官、年龄等不同而有很大的差异。一般情况下，动植物残体主要的有机化合物有碳水化合物、木质素、蛋白质、树脂、蜡质等。土壤有机质的主要元素组成是碳、氧、氢、氮，分别占 52%～58%、34%～39%、3.3%～4.8%、3.7%～4.1%。

有机质只有进入土壤才能形成自然中的稳定成分，这个过程是通过矿质化过程完成的，必须有微生物的参加。有机质矿质化过程分为化学转化过程、动物转化过程和微生物转化过程。这一过程使土壤有机质转化为二氧化碳、水、氨和矿质养分（磷、硫、钾、钙、镁等简单化合物或离子），同时释放出能量。这一过程为植物和土壤微生物提供了养分和能量，并直接或间接地影响着土壤性质，同时也为合成腐殖质提供了物质基础。