腐殖質(zhì)組學(xué)研究進展

一、腐殖質(zhì)研究的歷程

1、1786年，Achard用稀堿溶液提取腐殖質(zhì)。

2、1809年，Thaer在其著作《合理的農(nóng)業(yè)原理》中提出：土壤肥力決定于土壤腐殖質(zhì)的含量，創(chuàng)立“腐殖質(zhì)植物營養(yǎng)學(xué)說”。這一學(xué)說曾一度被當時學(xué)術(shù)界廣為接受，歷時達數(shù)十年之久，至今還有人在使用這個理論指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

3、1840年，Liebig發(fā)表了著名的《化學(xué)在農(nóng)業(yè)和植物生理學(xué)上的應(yīng)用》一書，認為植物的原始養(yǎng)分是礦物質(zhì)，創(chuàng)立了“植物礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說”，從而取代了Thaer的“腐殖質(zhì)植物營養(yǎng)學(xué)說”。至今177年間,礦質(zhì)營養(yǎng)的研究發(fā)展很快,在植物營養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域基本上處于統(tǒng)治地位。

二、腐殖質(zhì)的特性表征

1、腐殖質(zhì)的超分子結(jié)構(gòu)

(1) 腐殖質(zhì)由不同來源的相對小的和復(fù)雜的分子自組裝在超分子結(jié)構(gòu)中。

(2) 根據(jù)超分子結(jié)構(gòu)的概念，黃腐酸可能與小的親水分子有關(guān)，其中有足夠的酸性官能團以保持黃腐酸簇在任意pH值下都能分散到溶液中。腐植酸中的主導(dǎo)成份是疏水基團(如芳香鏈、脂肪酸、甾體化合物)，它們是中性pH值下通過疏水力保持分散，在低pH值條件下，它們的體積隨氫鍵的形成逐漸增大，直至絮凝。

2、腐殖質(zhì)組學(xué)

(1) 腐殖質(zhì)的超分子結(jié)構(gòu)概念表明，腐殖質(zhì)分子的復(fù)雜性可以通過分子內(nèi)和分子間的相互作用使其降低，使其釋放出單個分子。

(2) 這些分子可以用先進的分析方法分離、確認，被稱為腐殖質(zhì)組學(xué)(humeomics)。

3、腐殖質(zhì)超分子結(jié)構(gòu)的意義

(1) 腐植酸的超分子結(jié)構(gòu)中就含有類似生長素的物質(zhì)，大約有240多種，這些物質(zhì)可接近植物細胞和細胞外的受體，從而增加質(zhì)子泵的活力。

中國植物營養(yǎng)與肥料學(xué)會理事長 白由路

(2) 通過催化劑技術(shù)確保腐殖質(zhì)分子在水和土壤中聚合，使松散的腐殖質(zhì)變?yōu)檎婀矁r鍵聯(lián)接的聚合物。這種沉降技術(shù)可以控制土壤有機質(zhì)管理以減少土壤侵蝕風險、限制土壤沙漠化擴張，從而顯著改善土壤生產(chǎn)力。

(3) 如果能控制土壤腐殖質(zhì)分子原位聚合，就可以控制CO2從農(nóng)業(yè)土壤排放，把有機碳隔離在更穩(wěn)定的腐殖質(zhì)中，并限制微生物的礦化。

(4)腐植酸分子精細化學(xué)分析，結(jié)合對植物影響的生理學(xué)研究，可能會闡明土壤腐殖質(zhì)在增加作物產(chǎn)量方面的機制，或許能恢復(fù)人們對過去腐殖質(zhì)在肥力上的興趣。

三、腐殖質(zhì)的作用機理

1、腐殖質(zhì)對植物根系具有刺激作用，促進植物根系的生長。

2、腐殖質(zhì)促進植物對養(yǎng)分的吸收，通過增加H+-ATP酶的活性，提高離子的傳輸能力，從而提高作物對養(yǎng)分的吸收。

3、腐殖質(zhì)作為生物刺激素，對植物的主要作用是改進養(yǎng)分吸收并促進蔬菜作物的生長，其次是減少病蟲害的發(fā)生率，第三是改進作物的商品特性。

四、腐殖質(zhì)研究的展望

1、目前缺乏腐植酸的有機結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)和礦物質(zhì)濃度研究。

2、很多研究沒有說明腐植酸的來源。

3、很多研究沒有關(guān)注施肥進入的腐植酸與土壤原有有機質(zhì)的相互作用。

4、很多研究都不是在一個完整的作物生育期。