論土壤修復的突破點！
2016年5月28日，國務院印發《土壤污染防治行動計劃》，簡稱“土十條”，土壤污染與修復成為國家級重點課題。根據國內外經驗，部分業內專家認為，未來數年，全國將迎來土壤修復高峰。這對于深受“毒地”危害的農民，特別是經濟作物種植者和土地流轉大戶而言，無疑是利好消息。
雖然土壤修復是利國利民的好事，但是土壤污染有水質污染、大氣污染、固體污染和農業污染等多種類，解決方法各異，見效甚慢，在發達國家尚且進展緩慢，何況我國的土壤修復治理工作剛剛起步。所以我們面對現實情況，筆者科研小組提出：“預防再污染，控制已污染。聚焦突破點，循序全修復”的二十字指導方針。“預防再污染和控制已污染”，現在政府在積極行動，全國人民在積極配合，土地保衛戰已經打響;“聚焦突破點，循序全修復”，由于修復土壤技術要求高，工程量浩大，見效慢，因此我們不能全線出擊，必須聚焦突破點，才能帶動土壤修復工作的全面勝利。那么突破點在哪里呢?
根據國土資源部與環保部2014年聯合公布的《全國土壤污染狀況調查公報》，全國土壤耕地污染超標率高達19.4%。輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別是13.7%、2.8%、1.8%和1.1%，主要污染物為鎘、鎳、銅、砷、汞、鉛、滴滴涕和多環芳烴。尤其是重金屬鎘污染加重，全國土地鎘含量增幅最多超50%。從污染分布狀況來看，南方土壤污染重于北方，長三角、珠三角、東北老工業基地等部分區域土壤污染問題較為突出，西南、中南地區土壤重金屬超標范圍較大。特別是經濟作物種植區，土壤酸化更為嚴重。公報顯示，重金屬污染超標區域，基本都是土壤酸化板結的區域。
綜上所述，可以看出：
1、改良土壤應該從修復酸性土壤開始。經筆者科研小組整理國內外農業專家的理論論證，和所做的有關研究證明：土壤中重金屬離子的生物有效性隨pH值的升高而下降。土壤中重金屬的溶解度與土壤溶液pH值的高低有很大關系，土壤pH值越高，重金屬越容易轉化為難溶性的化合物，重金屬的溶解度越低、活性就越低。研究還表明，每提高一個土壤pH值，不但顯著降低污染土壤中重金屬的活性，減少作物對重金屬的吸收，并且還抑制了重金屬向植物地上部分的遷移。因此只要我們將輕微和輕度污染的酸性土壤進行改良，重金屬的污染就會顯著降低甚至消除。而且酸性土壤還能造成土壤中營養元素的流失、拮抗和微生物菌群失調，以及作物抗逆性衰減等現象。
2、改良土壤從占面積比例最大的輕微和輕度區域開始治理，循序向中度和重度污染區發展。改良輕微和輕度污染區域，難度系數相對較小，更容易積累經驗，也能更快、更大限度的減少耕地污染帶來的損失。只要能夠改良輕微和輕度土壤污染區域，即可解決我國85%以上的土壤污染區域，剩下約15%的土壤污染區域，在已經掌握相關技術的基礎上，就相對容易修復了。
既然我們找到改良酸化板結土壤是解決土壤污染的突破點，那么我們就應該研究酸化板結土壤。
請問大家，作物和土壤最大的成分是什么?是我們主要向土壤中使用最多的氮磷鉀嗎?錯了，是被大家忽略的碳元素，碳元素在植物和土壤中所占的比例高達55%-58%。由于多年來的誤導，都認為是植物能夠從空氣中吸收足量的碳元素，土壤和作物根系沒有碳的需求。
其實這是嚴重的錯誤，空氣中的碳元素是嚴重不足的，根本不能夠滿足作物的生長需求，土壤和作物根系也需要大量的碳元素。(關于碳元素的相關研究闡述，另文奉告。)試想，空氣中含有大量的氮氣，為何還要補氮?因此，根據“最小養分律---木桶理論”，碳元素是土壤和作物營養需求的“最寬短板”。
筆者科研小組經過研究發現，在所有酸化板結土壤中的有機碳含量非常低，但是隨著有機碳含量的提高，土壤酸化癥狀明顯減低，作物的抗逆性和長勢明顯提高。補充碳元素一般通過有機肥來得到，但是一般的有機肥雖然含有大量的碳元素，但絕大部分是惰性和不可水溶的，有效水溶性的有機碳含量非常低，有的甚至不到1%，需經過長時間的分解轉化才能逐漸被利用，因此普通有機肥很難有明顯的肥效，所以為土壤補充高含量水溶性的有機碳是當務之急。據本科研小組調查，目前國內水溶性有機碳明確標示含量的極少，而且含量比較高的應該是安徽省國壬農業科技有限公司的邁德森生物菌劑，含量為13%。所以我們應該全力研發高含量水溶性的有機碳肥料，才是解決土壤酸化板結問題的當務之急。
那么酸性土壤是怎么形成的呢?(我們只探討土壤正常酸化的原因，關于排污或其他意外污染不在本探討范圍)
一、雨水(環境)：
一般雨水pH值約為5.6，而近些年隨著企業和車輛等人類活動的增多，空氣污染越發嚴重，雨水的pH值常常到達4.8或以下。導致我國大部分地區的土地，都遭受著酸雨的危害。特別是酸性紅壤土的南方區域，受雨水的數量多、溫度高和持續期長等因素影響，土壤的酸化速率加劇。進而嚴重危害到作物的生長和土壤的性能。
二、自毒：
根據“植物酸生長理論”研究,植物在生長過程中,根系會分泌大量的能夠酸化土壤的H+離子，而且植物生長越旺盛，產量越高生長量就越大,分泌的酸性物質越多,土壤酸化的速率就越快。而且土壤中微生物的繁殖和有機物分解過程中，都產生大量的有機酸，因此土壤自毒現象也加快了土壤酸化癥狀。
三、不合理的耕作模式：
1、常年單一種植一到兩種作物。現在北方大田作物主要種植小麥和玉米，南方主要是水稻輪種或水稻油菜輪種等，種植結構極為單一。經濟作物區也是由于種植技術和收購原因，每個區域主要種植單一品種作物，如西瓜之鄉、辣椒之鄉、大蒜之鄉、葡萄之鄉、蘋果之鄉、柑橘之鄉、香蕉之鄉、菠蘿之鄉等等，幾乎一個作物品種一個種植之鄉，這種單一的種植模式，焉能不出現作物重茬和土壤退化現象?這都是在人為的禍害土地啊!
筆者是北方人，還記得在生產隊時，都有一個“茬口安排”，將玉米、春玉米、小麥、高粱、花生、大豆、地瓜、芝麻和蔬菜以及瓜果等各品種作物輪番種植，試想這樣的地塊能出現問題嗎?
2、土地沒有輪休時間。土地使用者為了增加收入，最大限度的追求高產，最大限度的利用土地種植作物，根本就沒有留給土壤自我修復的時間。造成土壤養分失衡再失衡，菌群失調再失調，嚴重透支土壤的生理機能。如果有“茬口安排”，即便是有半季的農田休息時間，土壤能夠進行自我修復，也能極大的減輕土壤惡化現象。
3、土壤耕作層太淺。據本科研小組調查，近一二十年，大部分土地的耕作層在18厘米以內，更有甚者耕作層只有不到15厘米。要知道大部分須根系作物根系多集中于15-25厘米的耕作層內，主根系作物可達五六十厘米，甚至更深。因此造成作物根系上移，減少根系吸收更多營養的機會，抗高溫或低溫等抗逆性下降，局部土壤養分嚴重失衡，酸化加速等現象。
筆者還記得，以前生產隊的耕地都有計劃，有“耙地”和“耕地”之分。“耙地”比較淺，作業速度快，深度只有25厘米以內，一般連續兩年“耙地”。“耕地”是犁鏵深耕，深度大約40厘米，一般每隔兩到三年“耕地”一次。這樣的土壤疏松效果好，上下土壤混合后，能夠稀釋或補充某些物質，這樣的土壤性能能不好嗎?
4、用肥方式錯誤。偏重氮磷鉀等幾種化學元素的補充，造成土壤土壤電位“陽盛陰衰”和元素失衡。地面撒施肥料，造成作物根系上移和局部土壤養分嚴重失衡，以及養分的大量揮發或固定浪費，不能被有效的吸收。這都加重了土壤酸化板結。
順便為化肥正名，近些年夸大事實的不合理宣傳，將化肥描述為“連續大量施用化肥不僅浪費資源、增加農業生產成本,也帶來水體富營養化、溫室氣體排放、土壤酸化和病蟲害加重等一系列問題。”
第一，這個描述本身就是錯誤的，前提是什么?“連續”和“大量”，那么我們連續和大量的吃米飯或饅頭，造成人員撐死，是米飯或饅頭的罪過?
第二，化肥并不是土壤污染物，是營養元素的提供者，即便是化肥里面有輔料，也是無毒無害的天然物質，如高嶺土等。(假冒偽劣肥料不在本討論范疇);
第三，過量使用化肥造成土壤性能和農作物生理機能的危害等，這是個事實問題，可這不是肥料的罪過，是我們“連續”“大量”和“單一”的在使用化肥。就如我們只吃米飯或饅頭，不吃肉魚和蔬菜水果等，造成身體病變等問題，你就說是米飯或者饅頭的責任?
所以我們應該正確使用化肥，要做到“五合適”：品種合適、養分合適、用量合適、時機合適、施法合適。而且農業部2015年印發的是“化肥使用量零增長行動方案”，并不是被歪傳的“化肥零使用方案”。零增長或減少化肥使用量，其目的是鼓勵正確施用化肥。
四、掠奪養分卻不補充：每季農田在收獲農產品時，都帶走大量的有機碳和其他各種營養成分，按照“元素歸還學說”，作物產出多少，就應向土壤補充多少營養，其中歸還最多的也是碳元素。但在實際生產中，土壤卻得不到及時的全面補充，特別是占土壤和作物最大比例的碳元素，土壤補充的極其稀少，造成土壤中缺乏的更缺乏，多余的更多余，失衡的更失衡，失調的更失調，形成惡性循環，土壤逐步喪失自我修復的能量，從而加重土壤酸化。
筆者還是回憶生產隊的時候，每年都有聲勢浩大的“漚糞積肥”和家庭土雜肥的施用，源源不斷的向土壤補充有機質和大中微量元素以及其他物質，這樣的土壤能不健康嗎?農作物能不健康嗎?或許也是以前癌癥發病幾率很低的原因吧。
當然，現在的我們不可能回到以前，面對現實狀況，我們已經知道造成土壤酸化板結的原因，就可以制定針對性的酸化板結土壤改良方案。本科研小組經過多年研究，也獲得了一定的研究成果，我們總結了五大原則與大家分享：
第一，方案必須是系統的，全面的多種技術組合。不能只解決一個點的問題，要充分對環境，土壤、作物和社會負責，要做到長治久安。
第二，必須是安全無毒無副作用，不能因為改良土壤再引起其他問題。比如使用石灰改良酸性土壤，引起土壤更加板結和對微生物群的傷害等問題。我們更反對施用化學藥物處理土壤，造成土壤的更大損害。
第三，必須是純生物源的堿性肥料、切實提高土壤的ph值。
第四，盡快向土壤中補充“最寬短板”的碳元素和適量補充其他多種物質，加快土壤修復進程。
第五，盡快疏松已經板結的酸化土壤，提高土壤生物活性，增強土壤自我修復能力。
本科研小組受托對安徽省國壬農業科技有限公司的邁德森生物菌劑，做了一組土壤理化指標和產量對比，部分數據如下：
試驗作物：小麥、玉米。試驗面積;3畝。對比面積：3畝。產品指標：有機碳13%;PH值8.5;有效硅1.2%;活性鈣3.5%;碳酸鉀4.5%;中微量元素2%;生物菌2億/克等。
注：2013年因為當地天氣原因，小麥在即將收獲時遇到持續56天的梅雨季節，小麥在穗上開始發芽或霉變，故放棄測產。
由此可見生理堿性的高含量有機碳產品，在改良酸性土壤理化指標和提高產量確實效果顯著。
綜上所述，本科研小組認為目前土壤修復的突破點在于：
第一：從面積占最大比例的輕微和輕度污染的酸性土壤開始。
第二：從綜合補充有機碳和中微量元素以及其他活性物質開始。
第三：從改變不合理的耕作模式開始。
第四：從使用安全無毒副作用的生理堿性的肥料開始。
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