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        談?wù)勍寥烙袡C(jī)質(zhì)的成分和在土壤肥力上的作用*

        2013-12-03 06:56:02郭曉利
        草原與草業(yè) 2013年1期
        關(guān)鍵詞:胡敏腐殖質(zhì)物質(zhì)

        郭曉利

        (內(nèi)蒙古大學(xué),內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021)

        土壤有機(jī)質(zhì)是植物生長(zhǎng)的“荷爾蒙”,也是土壤的“萬(wàn)金油”,什么是土壤有機(jī)質(zhì)呢?土壤有機(jī)質(zhì)是指存在于土壤中的一切含碳有機(jī)化合物的總稱(chēng),主要來(lái)源于動(dòng)植物殘?bào)w,土壤微生物及其分泌物和排泄物。

        1 土壤有機(jī)質(zhì)的組成成分

        土壤有機(jī)質(zhì)包括兩大類(lèi):

        第一類(lèi)為非特殊性的土壤有機(jī)質(zhì),包括動(dòng)植物殘?bào)w的組成部分以及有機(jī)質(zhì)分解的中間產(chǎn)物,它們均為有機(jī)化學(xué)中已知的有機(jī)化合物,例如蛋白質(zhì)樹(shù)脂、糖類(lèi)、有機(jī)酸等,這類(lèi)物質(zhì)占土壤有機(jī)質(zhì)總量的10%-15%;第二類(lèi)為土壤腐殖質(zhì),這是土壤中所特有的有機(jī)物質(zhì),不屬于有機(jī)化學(xué)中現(xiàn)有的任何一類(lèi)。它占土壤有機(jī)質(zhì)總量的85%-90%,是一類(lèi)在結(jié)構(gòu)上和性質(zhì)上有共同特點(diǎn),又有差異的一系列高分子化合物。當(dāng)我們以堿、酸和酒精等溶劑先后加以處理時(shí),從中可以分出以下幾種物質(zhì):故敏酸、富里酸(克里酸和阿波克連酸),吉馬多美朗酸;胡敏素。處理順序及產(chǎn)物如下圖所示:

        植物組成物質(zhì)和胡敏酸元素組成比較

        物質(zhì) C(%)H(%)O(%)N(%)C/N C/H 9.5-138胡敏酸 52-62 3-4.5 32-39 3.5-5 10.4-17.7 11.5-20.6富里酸木質(zhì)素62-69 5-6.5 26-38 44-48 3.5-5 44-48 3-4 11-6 8.8-13.7

        從表中可見(jiàn)胡敏酸中C、O的含量比蛋白質(zhì)都高,H、N的含量遠(yuǎn)比蛋白質(zhì)小。它不屬于生物殘?bào)w組成的某一部分,也不是它們的混合物,而是土壤形成過(guò)程中生成的特殊有機(jī)質(zhì),其分子組成尚未完全確定,一般認(rèn)為胡敏酸分子式為C64O26H55N4,分子量在2000-400000左右,胡敏酸分子量如此之高,并且分子中含有各種官能團(tuán),如芳香族和脂肪族化合物上的羥基和酚羥基,還有一些堿性官能團(tuán)如醇羥基,醚基,酮羰基,醛羰基、酯基、胺基和酰胺基。

        胡敏類(lèi)主要是和礦物質(zhì)土粒緊密地結(jié)合在一起的,用堿溶液無(wú)法提取的成分,胡敏素和胡敏酸是一對(duì)同分異構(gòu)體,雖然具有相同的分子式,但結(jié)構(gòu)卻不同,胡敏素含有豐富的N、P、S,是植物養(yǎng)分的倉(cāng)庫(kù)。

        吉馬多美朗酸,它是胡敏酸溶于酒精中的那部分物質(zhì),為胡敏酸的衍生物,組成和性質(zhì)與胡敏酸相似。

        富里酸,它包括克連酸和阿波克連酸,前者淡黃,后者是前者的氧化產(chǎn)物,呈現(xiàn)棕色,主要由C、H、O、N、S組成,其中C、H、N、S量均比胡敏酸低,含氧量比胡敏酸高。富里酸分子結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,但也含有芳香族核,氨基酸態(tài)或肽態(tài)氮素以及糖殘基,其中羥基含量遠(yuǎn)比胡敏酸高。

        土壤腐殖質(zhì)的胡敏酸與富里酸的比值(HA/FA),往往說(shuō)明其形成條件和分子質(zhì)量的復(fù)雜程度,HA/FA比值越大,說(shuō)明胡敏酸的含量越高,結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,反之,富里酸的含量則越高,結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單。在我國(guó),由東向西,土壤腐殖質(zhì)的含量逐漸減少,胡敏酸相對(duì)含量、分子量和芳化度逐漸降低,HA/FA比值逐漸減小。我國(guó)北方大多數(shù)土壤,以胡敏酸為主,HA/FA>1;而南方土壤中,腐殖酸一般的以富里酸占優(yōu)勢(shì),HA/FA<1。

        2 土壤有機(jī)質(zhì)在肥力上的作用

        土壤腐殖質(zhì)是土壤固相物質(zhì)的重要組成部分,對(duì)土壤肥力的發(fā)生和發(fā)展起著巨大作用。腐殖質(zhì)的組成成分比較復(fù)雜,不同種類(lèi)的腐殖質(zhì)之間有較大差異。不同的土壤具有不同的腐殖質(zhì),其肥力是不相同的。例如,在泰加林帶,土壤中形成大量富里酸,促使大量養(yǎng)料物質(zhì)淋失,肥力低下;在草甸草原帶,土壤中形成大量胡敏酸,土壤中可保留豐富的有機(jī)質(zhì),并形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu),肥力很高。

        土壤有機(jī)質(zhì)雖不能直接作為植物的養(yǎng)料,但其中含有植物所需要的各種營(yíng)養(yǎng)元素,而且有很高的代換吸收能力(腐殖質(zhì)的代換量高達(dá)300-500毫克當(dāng)量/100克),能保留大量養(yǎng)分??梢?jiàn)土壤有機(jī)質(zhì),特別是土壤腐殖質(zhì)植物營(yíng)養(yǎng)的儲(chǔ)藏庫(kù)。它們?cè)谕寥乐欣鄯e和分解的過(guò)程中,經(jīng)常不斷地供應(yīng)和調(diào)節(jié)植物所需的養(yǎng)分。此外,土壤有機(jī)質(zhì)中含有一些芳香核物質(zhì)和有機(jī)酸,能刺激植物生長(zhǎng),如胡敏酸稀溶液(十萬(wàn)分之幾到百萬(wàn)分之幾)有加強(qiáng)植物呼吸和吸收養(yǎng)分的能力,并可加速細(xì)胞分裂,增強(qiáng)根系發(fā)育,提高細(xì)胞滲透能力。

        改善土壤物理性質(zhì)方面,土壤腐殖質(zhì)也起著顯著的作用。腐殖質(zhì)的粘結(jié)力只有粘粒的1/10,粘著力只有粘粒的一半,因而腐殖質(zhì)可以降低土壤的粘性,使土壤疏松,易于耕作。按照前蘇聯(lián)土壤學(xué)家威廉斯的見(jiàn)解,新形成的腐殖質(zhì),具有把分散的土粒膠結(jié)成為水穩(wěn)性的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的能力,而團(tuán)粒結(jié)構(gòu)具有良好的水分、空氣和溫度狀況,即腐殖質(zhì)間接起著調(diào)節(jié)土壤水分、空氣和熱狀況的作用。

        有機(jī)質(zhì)可減少土壤中農(nóng)藥的殘留量和緩解重金屬污染。土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)農(nóng)藥等有機(jī)污染物有較強(qiáng)的親和力,對(duì)有機(jī)污染物在土壤中的殘留、遷移以及生物活性和生物降解等方面均有重要影響。土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化形成的腐殖質(zhì),對(duì)農(nóng)藥的固定作用比較明顯,可以降低其對(duì)植物的有效性。土壤腐殖質(zhì)含有多種功能團(tuán),對(duì)重金屬離子有較強(qiáng)的絡(luò)合和富集能力,可在一定程度上減少植物,特別是農(nóng)作物對(duì)重金屬的吸收利用。

        〔1〕黃巧云,李廷軒,土壤學(xué)2009年,北京,中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社。

        〔2〕宋志偉,土壤肥料學(xué),2010年,北京,中國(guó)高教出版社。

        〔3〕曾水泉,曾燕祥,唐永鑾,土壤與土壤地理學(xué),1999年,北京,中國(guó)高等教育出版社。

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