土壤肥力性质

土壤肥力是什么？它的确切含义是什么？它如何影响土壤、作物和动物？怎样才能全面地认识它？本章将试图回答这些问题，并阐明为什么土壤肥力是任何持久农业系统的基础。

土壤肥力的性质在与自然圈联系起来后才会理解清楚，在这里我们必须一开始就把自己从传统研究中解救出来。现有农业问题通常分散的科学研究和常规田间实验结果的统计分析来解决，把一个问题分成许多部分，以一种细分化的科学方法来研究农业，这只在发现新事物时是合适的。我们必须接受一种综合的方法，把一件事情当做一个生命车轮来看待，而不是毫无关联的拼凑。

生命循环的所有阶段都是紧密相连的，是自然活动所不可或缺的；每一个部分都是同等重要的，不能被忽略。这样我们在研究土壤肥力时就要与自然系统联系起来，并采用与之相关的研究方法。我们不必力求定量的结果，定性的结果也经常需要。我们要把土壤肥力看做研究一宗生意，在平衡表格上填上收入和支出，经常关心的是什么？采用了什么管理方法？生意上关心的是“整体”，不是具体交易或本年度的收支。这就是土壤肥力，我们必须认识森林，而不是单个树木。

生命的车轮由生长和腐解两部分构成，相互对应着。

让我们先来讨论生长。土壤张出了作物，作物构成了动物的食物，作物和动物则被人类食用和消化。通常，我们都知道生长良好的、充满活力的人类是自然进化的顶峰。从土壤到人类这一生命链条没有中断，生命车轮的每一部分都是不间断地贯穿着，是一个整体。每一步连着下一步，因此必须作为一个整体来研究。

维持这一机器运转的能量来自太阳，绿叶中的叶绿素完成了拦截太阳能量的任务，植物就可制造出食品，即利用水、根系吸收的其他物质和大气中的二氧化碳来合成碳水化合物和蛋白质。因此，绿叶的光合效率就显得非常重要，正是通过它为我们的星球提供了食物，也才有了我们的幸福和其他活动。我们还没有其他替代的营养来源，没有阳光、绿叶，我们的工业、贸易和资产很快就变得一无用处。

影响绿叶工作的主要因子是土壤条件和植物根系。植物和土壤的搭配通过根系的根毛和菌根两种方式完成。这种联系的首要条件是土壤内表面或孔隙在作物整个生长期应尽可能地大，正是在这些覆盖有稀薄水膜的孔隙壁上，进行着土壤的许多实质性的活动。土壤生物，主要是细菌、真菌、原生动物在这些水膜上完成了它们的生活史。

土壤和植物联系中了解最多的是根毛，它们是幼根外层细胞的延伸。它们的任务是从孔隙壁的水膜中吸收水和溶解盐供给绿叶。实际上营养物质不是通过这一方式到达植物的，只有一些简单物质被绿叶吸收后合成了食物。土壤孔隙的作用依赖于有足够数量氧气的呼吸，并产生一定量的副产品二氧化碳。为了保持氧气的供应和减少二氧化碳，孔隙应与大气保持交换。土壤必须是可通气的，耕作因此显得重要起来。

由于多数土壤生物不具有叶绿素，而且要在黑暗的环境下活动，因此必须给它们提供能量。这些能量就从腐殖质氧化而来，而腐殖质是由部分氧化降解的动植物残体和细菌、真菌产物合成的一类物质。腐殖质还把细小的矿物土壤颗粒黏结成更大的团粒以增加和保持孔隙度。如果土壤缺少腐殖质，土壤孔隙容积会降低，土壤通气性受阻，土壤生物得不到充足的有机物，土壤物质能量转化就会停滞下来，土壤根系需要的氧气、水分、溶解盐会减少，绿叶中的碳水化合物和蛋白质合成变得缓慢，植株生长必然受到影响。因此，要使土壤生命循环得以启动并正常运转，腐殖质是最基本的物质保证。

还有一个理由能说明腐殖质的重要性，它是土壤和植物联系的第二种方式，即菌根发挥作用的必备条件。在这种情形下，一些生活在腐殖质中的土壤真菌，能进入幼根的生长细胞中，并与植物建立紧密的联系。这种共生现象的细节目前仍在研究和讨论中。土壤真菌和植物细胞生活在一起，其合作的紧密程度大于地衣中藻类和真菌的组合。真菌是否受益尚未确定下来，但植物受益是很容易理解的。把这种根系的培养液置于显微镜下，就可观察到不同消化阶段的真菌丝体。这种合作关系的结果就是根系消耗了真菌，并把真菌从土壤腐殖质部分获得的碳水化合物和蛋白质一并吸收掉。菌根就是肥沃土壤（富含腐殖质）与作物之间直接相连的一座桥，通过它一些可利用的物质从土壤转移到植物体。菌根如何影响绿叶工作目前仍属一个极具趣味的科学问题。绿叶中碳水化合物和蛋白质的有效合成是否依赖于这些土壤真菌的代谢产物？很可能如此。这些根际的代谢产物是否有抗病型和优质属性？也可能是。如果这些属实的话，那么人类的健康和福利也离不开这些高效的菌根作用。

在一块肥沃的土壤中，土壤和植物间同时存在着根系和菌根这两种连接方式，腐殖质在建立和维持这种联系中是必须的。因此，腐殖质就成为生命链条中的一个关键组分，没有它，生命车轮就不会有效发挥作用。

前面已经讨论过了，从任何一个森林地表我们都可以看到腐解这一过程，正是通过它完成了生命的车轮。从中也可以看出动植物残体是如何转变成腐殖质以及树林是如何培肥自身的。这些就是生命车轮的事实：一方在生长着，另一方在腐解着。自然农业在这两种过程间实现着一种平衡。人类唯一的人工农业系统，也就是东方农业，因城市的复制了自然法则而经受住了时间考验。成功的农业所遵循的首要法则就是在生长和腐解过程中保持正确的关系。农业在任何时候必须得到平衡，当生长加快时腐解也要加速。反过来，当土壤储备被肆意浪费时，作物生产就会停止下来，想要成为一个好农场是不可能的。农民这是就变成了一个土匪。

现在可以给出一个土壤肥力的清晰定义了。它是指富含腐殖质的一种土壤条件，有了它，植物就会生长的快速、稳定和高效；它也意味着丰产、优质、抗病等这些特征。一个土壤当长出完美的小麦时就是肥沃的土壤，一片草地当生产出一级标准的肉和奶时就是好的土壤，一个生产园艺作物的地区当其蔬菜质量最好时肥力也就达到了顶峰。

为什么土壤肥力如此显著地影响着土壤、植物和动物？答案是其含有的腐殖质。腐殖质的性质和特点与它的分解产物都很重要，我们一定要认识到这些。什么是腐殖质？这一问题由于有了维克斯曼发表于1938年的腐殖质专著变得简单起来，在该书中他对近1311篇论文作了耐心的整理。他给出的定义是：

腐殖质是一种呈棕至黑色的无固定形态的有机复杂团聚体，他来源于好氧及厌氧条件下，在微生物作用下动植物残体的分解产物，通常发生在土壤、堆肥、泥炭坑和水相盆地。从化学角度分析，腐殖质包括植物源的难分解的组分，正在分解的组分，经水解、氧化和还原降解产生的复杂物质，以及经微生物合成的不同物质。腐殖质是一自然产物，也是一复合体，就如同植物、动物和微生物一样；从化学成分上，它甚至比它们还要复杂，因为所有这些生物均参与了腐殖质的形成。腐殖质具备一些特定的道理、化学和生物性质，这使它与其他自然有机体区分开来。

腐殖质本身或通过与一些土壤无机组分作用形成了一种复杂的胶体结构，这些不同组分通过表面张力保持在一起。该结构体系能适应水分效应、电解质反应条件的变化，与此同时土壤中也发生着大量的微生物活动。

从化学和物理角度看，腐殖质不是一种简单的物质，而是由一组非常复杂的有机物构成，这种结构又决定于它形成时动植物残体的性质，这些残体分解时的条件以及分解的程度。因此，不同的地方的腐殖质必然有不同的结构，它就是一种环境的产物。进一步的将，腐殖质还是活的，其上居住有大量的微生物，并提供营养给它们。自然状态下腐殖质是在变化的，不是静止不变。从农业观点来看，我们面对的不是一堆简单的死的物质，像一口袋硫酸铵那样可以根据化学成分分析和评价，而是一组巨大的有机复杂体，其间生活着一些看不见的“劳动者”，从这点看，腐殖质也是农场的重要一员。

腐殖质的这种多维特征使之值得给予关注，也可帮助人们深刻地认识到其与化学肥料的区别。现在世界各地都在开展基于氮素的田间试验，以比较腐殖质和不同化肥的效果。粗度一下腐殖质的性质就会发现这些田间试验从一开始就误解了土壤肥力，因为是误导的，因此也是无用的。

维克斯曼总结了腐殖质的特性如下：

（1）颜色由深棕到黑色。

（2）基本不溶于水，只有部分可能存在于胶体溶液中。在稀释碱性溶液中可大部分溶解，尤其在蒸煮条件下会产生黑色浸出液，在碱性溶液被无机酸中和后这些浸出物又会沉淀出来。

（3）腐殖质含有大量的碳，高于植物、动物和微生物，碳含量一般为55%~56%，经常会达到58%。

（4）腐殖质含有一定量的氮，通常为3%~6%,有时会低，如在沼泽泥炭中只有0.5%~0.8%，有时会高达10%~12%，如在土壤下层。

（5）腐殖质中C:N比接近10:1，许多土壤和海底腐殖质也一样。该比值因腐殖质的性质、分解所处阶段、土壤性质及深度、气候和其他环境条件而有所变化。

（6）腐殖质不是静止不变的，而是动态变化的，因为它一直在由动植物残体形成的，也一直在被微生物分解者。

（7）腐殖质为众多微生物的生长提供了能量，并在分解过程中释放出了二氧化碳和氨。

（8）腐殖质还具有离子交换量高、与土壤其他部分结合程度高、吸水膨胀性好等特点，而且还具备其他物理及化学性质，为植物和动物生活提供了大量有价值的基质成分。

除此之外，腐殖质还要加上一条，即它的黏结作用。正是这种黏结特性形成和维持了土壤颗粒，这对保持土壤耕性很重要。

腐殖质对作物的影响是深远的。与自然交往亲密的农民可以通过看一眼作物就知道土壤腐殖质是否丰富。植物的习性会发展出一些人格化的东西，树枝是有特点的，叶片需要健康的光亮，花朵发育出了不同深度的色彩，植株上的细小形态特征变得越来越清晰，根系的发育是极其丰富的，有活性的根系不只是显得饱满，而且还极为茂盛。

腐殖质对作物的影响不仅局限于这些不同器官的外观特征，还影响到产品的质量。种苗发育的好，就会生产更多的产品，也会让牲畜得到满足。这在毁坏了的土地上是不能提供的。食物若产自肥沃的土壤，动物取食的都会少一些。腐殖质丰富的土壤上产出的蔬菜水果质量一定是最好的，并保持着这种优势。葡萄的质量也一样。在法国这样的国家里，几乎每一个村里人都了解这些，不需要一丁点儿提示就能侃侃而谈。

进来研究的一个有趣案例是有关土壤肥力和饲料品质间的关系。它发生于普罗旺斯萨隆河与白羊河间的克呼牧场上，这里的人们用泥水灌溉着农田，泥水中含有来自迪朗斯细小的石灰，同时普遍的使用着农家肥。土壤空旷、透水性好，排水通常，涉及土壤肥力的所有因素都具备，包括充足的有机质、水分和气候条件。每个牧羊人一看到这些牧场就会被触动。在制作甘草的季节，沿着田边漫步，你会得到感到这里的动物一定是健康的。每年会产生几次干草，还出口到英国的纽马克特。赛马的细小肠胃需要这种上品的草料，克呼牧场帮助实现了这点。

这些灌溉牧场的来历也十分有趣。它来源于人们想建立一个施肥试验样板，还是当地一些前辈的观察实践？我怀疑第二种选择更贴近实际。进来在洛桑实验站的研究可以帮助回答这一问题。在讨论土壤肥力与产品品质间关系时，文献中没有这样的证据，但普罗旺斯的农民提供了这样的证据，并且其好的外形品质通过满意的价格反映了出来。现在衡量质量的唯一办法似乎就是通过满意的价格反映了出来，不能采用实验室的方法称重和计算。事实上品质差异是存在的，而且它还是农业生产中非常重要的因素。很明显一些试验站没有掌握住这一点，但农民做到了。因此，试验站与农民间的有效沟通应尽快建立起来。土壤肥力对牲畜的影响可以从田块中看出来，因为牲畜依赖于作物，我们自然就会想到植物的一些营养特性就会传递到牲畜。肥沃土壤的效果可以立即从动物的生长状况中看出来，如在英国一些知名牧场的育肥小公牛上就可以很容易地观察到。小牛看上去光泽很好，皮肤健康，眼睛明亮可爱。小牛的姿势即预示出健康和快乐，不需要称重或测量。一个习惯与优质养殖场打交道的成功的放牧者或屠夫看一眼就可以判断出这些牲畜及土壤的管理是否到位或存在问题。肥沃的土壤及正确的管理可以通过这些动物在市场上售出的价格以及该农场主在市场中的声望来衡量。在培训农业调查人员时，应要求他们陪同一些最好的牲口从牧场走到市场，看看到底发生了什么？他们可能立即会发现最肥沃的牧场才会产出最好的牲畜，拍卖人和购买者会很快发现这些优质牲畜，并卖出一个好的价钱。该牧场的名声也会传递到屠户和他的客户中间。

腐殖质还会带来对病虫害的抗性，或许最好的例子来自东方。在印度，生长在50万个村庄周围高度肥沃土壤上的农作物很少受到害虫的影响，这在后面的章节中还会详细讨论。

土壤肥力不仅影响到作物和牲畜，还会影响到当地的动物区系。河流经过肥力水平完全不同的地区时其中的鱼类即有区别。艾萨克沃尔顿在其著作（钓客清话）中做过描述。

土壤肥力就是大自然活动创造的一个环境条件，这些活动既包括生命车轮的逐渐演化，也有农业第一法则(即生长过程与腐解过程间的平衡）的认识和实践。其结果应该是一个活的土壤，丰产、优质的作物和健康的动物，腐殖质就是土壤肥沃和农业繁荣的关键。