纵观植物营养学说的时代特征——兼议创立“腐植酸·植物矿物质营养学说”的现实意义。

曾宪成 李 双

（中国腐植酸工业协会 北京 100120）

《腐植酸》杂志2015年总目次（I～X）

纵观植物营养学说的时代特征
——兼议创立“腐植酸·植物矿物质营养学说”的现实意义。

曾宪成 李 双

（中国腐植酸工业协会 北京 100120）

植物生长离不开土和肥，“土肥和谐”离不开“土肥学说”的正确指导。当前，我国农业正面临严峻的土壤问题、肥料问题、粮食安全问题以及生态环境问题。依据不同时期的“植物营养学说”，结合现阶段我国农业生产力发展水平，构筑新时期“土肥和谐”新关系，即创立“腐植酸·植物矿物质营养学说”，具有重要的现实意义。

腐植酸 植物 矿物质 营养学说 时代特征 现实意义

历史的光圈又一次聚焦到新的“土肥学说”上来。如果说过去的“土肥学说”独具一脉，那么今天就应该以建立共生共荣的新型“土肥关系学说”为上。一直以来，没有“土肥学说”之说，但内涵有之。假以之，一个学说指引了175年（“植物矿质营养学说”1840年提出），一成不变，肯定有问题。时代在发展，生产力在变化，没有新理论指导，思想就混乱。为此，梳理不同时期的“植物营养学说”，构筑新时期“土肥和谐”新关系，即创立“腐植酸·植物矿物质营养学说”意义重大。

1 土壤腐殖质营养学说

土壤是植物生长发育所需营养的重要来源。土壤养分失衡→植物生长发育不良→农产品品质下降→威胁人体健康。对此，深刻认识腐植酸在土壤中的重要地位和作用，对促进我国土壤可持续利用具有重要意义。

1.1 土壤腐殖质营养学说要点

1809年，德国学者泰伊尔（Albrecht Daniel Thae，1752-1828年）提出了“土壤腐殖质营养学说”[1]。他认为，土壤肥力完全取决于腐殖质的含量，腐殖质是土壤中唯一的植物营养物质，矿物质只能间接地加快腐殖质的吸收速度。该学说成为当时欧洲最为流行的植物营养学说。这一观点与当时生产力发展水平相一致（天然构建）。

1.2 我国土壤现状

当前，我国土壤状况总体不容乐观，令人堪忧。根据农业部发布《全国耕地质量等级情况公报》（2014年4月17日），我国7成耕地存在障碍。根据环境保护部与国土资源部发布《全国土壤污染状况调查公报》（2014年12月17日），我国1/5耕地（3.492亿亩）被污染。根据全国农业技术推广服务中心编著《测土配方施肥土壤基础养分数据集（2005-2014）》（2014年12月），全国（华北、东北、华东、华南、西南、西北6个地区）土壤基础养分含量下降、养分分布不均衡、土壤酸化或碱化等问题突出（表1）[2]。

表1 我国土壤基础养分状况Tab.1 Basic nutrients status of soil in our country

1.3 重构土壤腐殖质营养学说的必要性

显然，今天的土壤与206年前的土壤已大不相同，但土壤的本质和核心是相同的——腐植酸。回顾认识土壤腐殖酸的历史过程，“黑东西（1761年前）→腐殖质（1761年）→泥炭腐植酸（1786年）→土壤腐殖酸（1807年）”，不难发现“土壤腐殖质→土壤腐殖酸”之间的密切关系。对此，“土壤腐殖质营养学说”为后人深刻认识土壤腐殖酸和工业利用腐植酸奠定了科学基础，对指导新时期农业生产具有重要现实意义（表2）[3]。

表2 认识和利用腐植酸的演变过程Tab.2 The evolution process of understanding and using of humic acid

2 植物矿物质营养学说

“植物矿物质营养学说”促使化肥工业兴起。然而，长期以来，“化肥粗放式投放→土壤养分失衡→植物生长发育不良→作物产量和品质下降→植物营养不均衡”。对此，以科学发展观正视“植物矿物质营养学说”，对正确指导新时期农业生产目标具有重要的现实意义。

2.1 植物矿物质营养学说要点

1840年，德国化学家李比希（Justus von Liebig，1803-1873年）提出了“植物矿质营养学说”，否定了土壤腐殖质营养学说[4]。他指出，腐殖质后于植物在地球上出现，因此植物最原始的养分只能是矿物质。该学说的要点是：（1） 植物通过绿叶将太阳光、CO2同化后吸收，其来源不是有机腐殖质，而是由生物呼吸、无机物燃烧等过程产生的。（2） 植物根系吸收的氮的来源是“生物的腐败→大气中的氨→通过雨水供给土壤”。在植物早期生育过程中，人工向土壤中施用氮肥是必要的。（3） 有机物通过燃烧（中介）可以转化为残灰（无机物：含有P、K、Ca、Mg、S、Na等元素），这些物质对植物体的形成是必要的。这一学说成为植物营养学说新旧时代分界线和转折点，与当时生产力发展相适应，并成为主导植物营养和使得化肥产业兴起的重要理论，至今仍对中国农业产生着巨大影响。

2.2 我国植物营养现状

基于营养元素与土壤之间、营养元素与作物之间、不同营养元素之间作用的复杂性[5]，我国植物整体上存在养分缺乏、营养不均衡、营养元素污染等问题（表3），直接影响着农产品的品质与食品安全。

表3 我国植物营养存在的主要问题及原因Tab.3 The main problems and reasons of plant nutrition in our country

2.3 正视植物矿物质营养学说的现实意义

当前，我国农业生态环境与40年前完全不同。（1） 土壤已经不同从前。土壤有机质下降、土壤物理化学性状改变、土壤污染严重等。（2） 化肥“掠夺式”生产。我国农业长期大量施用化肥，形成“粗放式投放→导致土壤贫瘠→增加化肥施用量→不断污染土壤”的恶性循环[16]。（3） 植物营养失衡。农业生产存在“土壤+肥料+施肥方式→养分供给不均衡→植物生长发育不良→农产品质量下降”问题，威胁人体健康与安全。这些都是175年前“植物矿质营养学说”创立者始料未及的。若以此学说继续指导新时期中国农业发展，显然是不科学的。这不仅会失去该学说原本的实用性，还会陷入理论的困区而难以为继。

3 假以有机-无机矿物质营养学说

植物生长需要矿质营养，同样离不开有机营养。只有把无机和有机结合起来，通过相互补充、相互促进，以确保供给营养的均衡性，才能在农业增产中发挥更大的效能。

3.1 有机-无机矿物质营养学说要点

关于“有机-无机矿物质营养学说”，实际上并未形成真正的学说，只是近年来大家把二者结合起来而假定的一种学说。该学说从理论上讲，如果有机质和矿物质的来源安全、可靠，实践上也是完全成立的。

3.2 我国有机肥利用现状

当前，我国有机肥种类很多，除商品有机肥外，农作物秸秆、畜禽粪便、城市生活垃圾和一些农副产品加工厂的有机废渣等转化的有机肥应用越来越多。然而，由于原料来源的多样性、生产工艺的复杂性、利用方式的差异性等影响，特别以城市生活垃圾、污泥和特种养殖场粪污等为原料转化的有机肥还给农业生产带来了负面影响（表4）。

表4 施用有机肥对我国农业生产造成的负面影响Tab.4 Negative effects of using organic fertilizer on agricultural production in our country

3.3 界定新时期有机物安全性的重要性

看一看现在的有机物及投放物：（1） 原料来源复杂。包括畜禽粪便、城市餐厨垃圾、工农业有机废弃资源及相关副产物、各种有机废弃资源的复合物等。（2） 污染物难以根除。现代有机物已经失去了“天然本色”，重金属含量超标、亚硝酸盐超标、抗生素及其他有机污染物含量超标等，这些有机物通过一定的载体与无机矿物质结合，一旦进入土壤，短期内将难以根除[23]。（3） 投入物隐患重重。有机物如不安全，与无机矿物质相结合，再进入土壤，通过食物链进入人体，人类健康隐患重重，而此时的土害很难自拔。（4） 投放多少合适。有机物的投放要有限量规定，以不影响土壤的固相结构和土壤生态环境为准。一旦投入量管控失调，要么导致土壤结构颠覆，要么影响地下水和生态环境，要么无法现实生产。

因此，不管“有机-无机矿物质营养学说”这个假设成立不成立，如何界定有机物的安全才是最重要的，这里的安全既包括量上的安全又包括质上的安全。否则就会混淆黑白，也将失去该学说原本的意义。

4 确立新时期“植物营养学说”的基本原则

纵观上述3种学说的时代特征，均反映了不同阶段的生产力发展水平。基于上述3种学说的实际存在，结合我国生产力发展现状，构建新时期“植物营养学说”，应该以“土肥和谐”为目标。土肥和谐了，植物营养自然就顺畅了。经过前3个学说的交锋，针对中国土肥现状，创立“腐植酸·植物矿物质营养学说”应该遵循10项原则。

4.1 既要传承又要发展

无论“植物营养学说”怎么变，土壤的自然属性不能变。完全否定“土壤腐殖质营养学说”是错误的，不加思考的片面认定“植物矿物质营养学说”也是有失偏颇的，只源于“有机-无机矿物质营养学说”的表面认识同样是不全面的。只有将3种学说统筹起来，通过探索土壤腐殖质形成的“脉道”，找到植物营养的正确供给方法，明确土和肥之间质和量的界定，加以科学合理地利用，才能正确指导农业生产可持续发展。

4.2 既要土好又要肥好

“万物土中生”“肥料是粮食的粮食”两句话，非常确切和形象地概括了土壤和肥料的重要性。可见，“健康的土壤+优质的肥料”是保障食品营养安全的前提和基础。对此，新时期的“植物营养学说”不能偏颇，既要考虑到优化土壤的需要，又要考虑提质增效肥料的需求。土好，肥才好；肥好，土更好。

4.3 既要优质又要保量

优质是基于优良的土壤产出优质的作物，但只有“质”没有“量”的满足是不行的。从国内看，要保障中国近14亿人的口粮需求，没有足够的投入量是不行的；从国际来看，要保障世界70亿人的口粮安全，没有量更不行。如果只重视“量”的需求，不考虑“质”，那量也就化为乌有。因此，既要保证土肥优质又要保证作物产出量的稳定性增长。

4.4 既要当前又要长远

当前，“土壤中化肥多了、农药多了、重金属多了……”这些是事实。我们必须采取有效的办法，有针对性地解决当前存在的主要问题。但是，我们不能否定化肥和农药应有的作用，我们必须着眼于土壤、肥料和农业的长远发展，不断修正和完善以利循序渐进，必须制定科学合理的可持续发展规划。对此，既要着眼于当前土肥关系，又要规划长远生产。

4.5 既要经济又要安全

经济是物美价廉，安全是绿色环保。经济安全基于以下5点：（1） 养分安全，包括土壤养分安全和作物养分安全；（2） 节省资源，减少原料用量，提高原料转化率，减少原料损失率；（3） 原料来源安全，原料来源天然、绿色、环保、无公害、安全可靠；（4） 生产绿色化，减少废气、废水、废弃物的“三废”排放量；（5） 产品绿色，与土壤好，与肥料好，且与环境友好。

4.6 既要单质又要全元

单质是指氮磷钾肥料的唯一性，便于规模化生产和管理，同时便于农业应用。但又要考虑全元，即根据木桶理论，多与少，少与多，补多补少，要考虑植物营养的全面性。调节养分配比，必须要有科学的依据，应以土壤和作物生长的需要为前提。

4.7 既要有机同源又要无机匹配

有机同源是指与土壤同一“血统”的有机质。环境学家指出，凡是向土壤投放的外源物质都是对土壤的攻击。对此，我们必须找出与土壤具有同一“血统”的有机物，并通过土壤本源性物质与无机物质联姻（有机结合），将无机养分和谐带进土壤，使之与土壤家族相融合、相匹配。

4.8 既要减量又要增产

减量是指化肥投入要减量，增产是指农作物产量要增加。实现既减量又增产，看似矛盾，实则可统一，这不仅要靠技术（通过技术集成，可以实现1+1＞2、1+1+1＞3的效果），靠调节生产力和生产关系、土肥关系、营养（养分）关系，还要靠调节人们的认识水准，才能使得减量与增产辩证统一。

4.9 既要节本又要增效

节本增效实际上就是花更少的钱做更多更好的事情，达到提高收益的结果。节本本身就是一种增效，这里的节本是指节约成本，包括社会资源成本、产品成本、人力成本等。增效是增加有效性，包括增肥效、增产能、增产值、增环境效能、增创价效能等。例如，每施用含1 kg腐植酸的肥料产品，节能约62500 KJ，折合2 kg标煤，相应少排放5.6 kg。

4.10 既要补碳又要控碳

碳结构是土壤“房子”的主体框架。当前，我国土壤有机碳缺失严重，必须采取措施快速补充土壤碳。大家知道，农业生产本身是一个碳排放“源”，所以在补碳的同时我们要控碳。首先我们要提供与植物需求等值的腐植酸碳，其次通过腐植酸肥料缓释控释调节碳，再次要掌握腐植酸既补又控的尺度。

5 创立“腐植酸·植物矿物质营养学说”的现实意义

腐植酸是土壤的根本属性，是土壤肥料的“运转仓库”，是连接“土壤—肥料—植物营养”的桥梁和纽带。让腐植酸科学集成3种学说的时代特征，创立“腐植酸·植物矿物质营养学说”，对指导新时期农业可持续生产和发展具有重要的现实意义。

5.1 “腐植酸·植物矿物质营养学说”基本概念

针对土壤性状和作物需求，通过工业化提取的土壤本源性物质腐植酸，融合大（N、P、K）中（Ca、Mg、S）微（B、Mn、Cu、Zn、Mo、Fe）营养元素及有益元素（Si、Se、Na等），形成有机无机态营养复合体，以满足农作物健康产出、实现可持续生产为目的[25]。

5.2 创立“腐植酸·植物矿物质营养学说”意义重大

大家知道，土壤没有腐植酸，土壤就死了。“土”之不存，“粮”从何来？基于耕地可持续发展的长远目标，基于腐植酸在构土、构肥方面的重要作用，基于对3种学说的正确理解和深入认识，创立“腐植酸·植物矿物质营养学说”意义重大。

（1） 对于学术界而言，该学说是基于前述3种学说基础上，既传承又弘扬，通过有机-无机养分组合，科学构建新型“土肥和谐”关系，具有划时代的意义。

（2） 对于肥料产业发展而言，该学说立足于现代生产力发展水平和现状，着眼于农业可持续发展，具有系统性、科学性、动态性和可操作性，是符合现代生产力发展的正确命题，有利于正确指导肥料产业的深刻变革和健康发展，对当代中国肥料产业乃至世界肥料产业发展具有重要意义。

（3） 对于土壤可持续发展而言，腐植酸是土壤的本源性物质，工业提取的腐植酸与土壤腐殖酸性质基本相同。通过腐植酸工业品集成大中微量元素及有益元素，创立“腐植酸+”肥料产品（包括其他衍生产品）多元化（功能性）的安全生产体系，有利于“腐植酸—土壤—肥料—产出”之间的良性发展。

5.3 创立“腐植酸·植物矿物质营养学说”的5个优点

（1） 缩短腐熟转化时间。大家知道，有机质的腐殖化过程少则两三年，多则一百年[23]。工业开发利用腐植酸可以缩短有机质的腐殖化时间，使之当年受益甚至当季当期受益，让土壤及时补充能量并休养生息。

（2） 保障有机质安全性。我们必须深刻认识到，工农业副产的有机质不一定安全，而腐植酸富存的有机质一定安全[23]。凡是有机质不一定是腐植酸，凡是腐植酸一定是最好的有机质[18]。

（3） 自然与化学有机结合。大量研究结果表明，煤炭腐植酸与土壤腐殖酸的物理特性、化学组成、分子结构及分子量范围，具有一致的应用特性[3，26，27]。通过工业化开发利用腐植酸，与化肥相结合，契合点多（多元融合），契合度高。

（4） 有机与矿物质融合。氮磷钾通过化学制造，使之速效吸收，速效释放。腐植酸与矿物质结合，可以调控无机养分释放速度和释放量，实现与植物供需曲线协调一致。

（5） 稳构土壤（生态）固相结构。大家知道，在土壤固相组成中，矿物质占固体部分的95%以上，土壤有机质不到5%。目前，一味大量反哺有机质，导致土壤固相结构被破坏，北方作物扎根不实，南方作物腐烂多病。腐植酸是缔造“土壤房子”的肥料，工业提取煤炭腐植酸，反哺土壤，既是有机质又是矿物质，是稳定土壤固相结构的优良有机质。

5.4 创立“腐植酸·植物矿物质营养学说”的8项科学依据

（1） 以构建“土肥关系和谐”为前提（生态文明）。农业生产离不开土，也离不开肥，“土肥和谐”是关键。而构建“土肥和谐”的着力点应是以满足土壤当前需求且利于其可持续生产的优质肥料的投入。

（2） 以反哺（工业化利用）“土壤本源性物质”为要义（本质属性）。“化肥零增长”需要“减肥增效”的好肥料。什么样的肥料是好肥料？“提质增效化肥+土壤同根同源”二者兼而有之为要。工业利用腐植酸肥料反哺土壤，与土好，与肥好，与环境友好，可持续发展。

（3） 以融合“有机-无机营养复合体”为创新点（1+1＞2）。对植物营养而言，有机、无机营养二者不可或缺。无机物相对安全，有机物必须严格把关。必须确保与无机物相结合的有机物是安全的、稳定的且与土壤相融的。

（4） 以确保“养分均衡”为原则（木桶理论）。养分（大中微量元素及有益元素等）是植物健康生长的前提和关键，其供给必须根据植物的需求均衡配比。多了，发生抑制或拮抗；少了，不能满足需求。量长补短，平衡供给是关键。

（5） 以生产“绿色化”为出发点（5R理论）。肥料的投入应依据土壤和作物的需求，遵循以下5项原则而行：适时（Right time）、适质（Right quality）、适量（Right quantity）、适价（Right price）、适地（Right place）。

（6） 以量化“投入产出比高”为增长点（经济实惠）。种植业是农民的一个主要收入来源。农业生产投入产出比直接影响农民生产积极性。腐植酸肥料投入产出比高，可增加农民收入，激发农民种田积极性，也是解决农村贫困人口脱贫的一个有效着力点。

（7） 以实施“标准化”为准绳（一把尺子）。向“土壤系统”投放物质，应该拉一条红线，哪些物质能投，哪些物质不能投，哪些物质必须“优化”达标后才能投。只有这样才能保障“土壤血统”的长治久安。

（8） 以促进“可持续生产”为目的（永续发展）。农业资源的良性循环和生态环境的有效保护是促进农业可持续发展的关键。对种植业而言，土壤可持续利用、肥料可持续投入、资源环境持续向好，才能置农业发展于可持续之中。

6 结语

显然，“土壤腐殖质营养学说”“植物矿物质营养学说”“有机-无机矿物质营养学说”在一定时期内、一定程度上促进了当时农业生产的发展。然而，面对当前农业排放、土壤污染、耕地质量下降、化肥零增长等方面的压力，3种学说已经不能科学地指导我国现阶段农业生产。但是，完全否定“土壤腐殖质营养学说”是错误的，不加思考地片面认定“植物矿物质营养学说”也是错误的，不深入剖析而完全肯定“有机-无矿物质营养学说”同样是错误的。新时期，创立“腐植酸·植物矿物质营养学说”，需要集合政府、产业、环境、学术、用户、法律等各界的智慧，只有协同才能完成。对此，我们要联合起来，予理论与实践紧密结合，重构“土肥和谐”新关系，以此指导肥料产业健康发展，以此为实现化肥零增长、促进农业可持续发展做出重要贡献。这绝不仅是一个行业的事，是关乎全天下人生存与健康的大事。

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The Characteristics of Plant Nutrition Theory in Different Times: The Practical Signiflcance of the Establishment of “the Theory of Humic Acid and Plant Mineral Nutrition”

Zeng Xiancheng, Li Shuang
(China Humic Acid Industry Association, Beijing, 100120)

Plants cannot live without soil and fertilizer, and “the harmonious relationship of soil and fertilizer” cannot do without the correct guidance of “soil and fertilizer theory”. At present, China’s agriculture is facing severe problems of soil, fertilizer, food security and ecological environment. Now, according to “plant nutrition theory” of different periods, combined with the present stage China’s agricultural productivity development level, to build a new “harmonious relationship of soil and fertilizer”, as founding “humic acid and plant mineral nutrition theory”, has the important practical significance.

humic acid; plant; mineral; nutrition theory; times characteristics; practical significance

TQ314.1

A

1671-9212(2015)06-0001-08

2015-10-30

曾宪成，男，1958年生，中国腐植酸工业协会理事长，主要从事全国腐植酸行业管理，重点开展农业和环境领域的研究工作，E-mail：chaia@126.com。