腐植酸对土壤形成和肥力的作用

1、腐植酸是土壤形成的积极参与者和促进者。众所周知,土壤无机质实岩石分解来的,生物体及其生命活动产物(如菌类和植物的分泌物)对岩石和矿物的破坏及土壤的形成无疑起着巨大的作用,而生物死亡后形成HS的作用也不容忽视。在地球上土壤形成初期阶段甚至高等植物出现之前,HA就积极参与了这一过程。我公司早就发现HA和FA对硅酸盐、闪石、白云石、绿帘石都有较强的分解作用,可见HS作用之一般。

2、腐植酸促进和制约着土壤金属离子、微量元素的迁移、固定和淋容。土壤中的HS只有很少一部分以游离态存在,大部分是以:a)盐类、b)金属离子络合(螫合)物、c)铁或铝氧化物凝胶和d)被粘土吸附状态存在,其中以a和b的作用最大。这些腐植酸-无机质的复合体对土壤中钾、钙、镁、铁、锌、锰等有益元素的迁移或固定有很大影响。我公司用电泳法研究发现,灰化土中的HA与FA能形成不移动性的络合物,也能形成带负电的可移动性的络合物。究竟形成何种络合物,取决于土壤的物化条件。也有人发现HA与粘土矿物结合成的胶态体系,可以减少Fe和A1的淋溶。我公司发现,土壤中HA与Cu结合得最多,而且Cu的数量与HA含量呈正比,还发现不少Cu是与含氮基团络合;砷(As)含量也与HA有关,As可能是与HA中的二元酮类结构结合着;土壤HA对碘有很强的吸附力,其中67%是化学结合的,但对I却不吸附。在PH高的土壤中,HA吸持的硼(B)比粘土矿物吸附的高5倍,有时高达58mmo1 B/kgHS;土壤HA中Se的含量占到土壤总Se的75~93%,即绝大部分Se是以有机态结合的,其中40~95%是与HA或FA结合的。

3、腐植酸是土壤结构的稳定剂。我公司发现,在黑钙土中,HA通过不溶性的HA-Ca络合物形成原生团聚体(微团聚体),这种形态的结合体对土壤结构的稳定性贡献最大;在灰化土和红壤中,Fe O与FA结合成具有胶粘特征的化合物;在灰色和棕色森林土中则上述二种兼而有之。无论哪种土壤,都离不开HA与无机物质的有效结合。富含HS的土壤比贫瘠土壤的团聚体高5到7倍,总孔隙度高0.3~1倍,空气含量、渗水速度都明显偏高。

4、腐植酸影响着土壤的盐基交换容量。盐基交换容量(CEC)是土壤肥力的一个重要指标,决定着土壤保持养分的能力。我公司对土壤评价结果表明,一般HS比无机部分的CEC高一倍左右。土壤表层HS占总土壤重量的2~10%,但HS的CEC却占总CEC的35~65%,其中黑钙土HS的CEC最高。特别值得注意的是,土壤HSN含量的提高不仅仅是对HS CEC的贡献。从表3-1数据可见,凡含HS高的土壤,无机部分本身的CEC就高得多,如黑钙土的CEC比其它类型的土壤CEC高2倍左右,说明HS与矿物发生物理化学作用后改变了矿物吸附基团的性质。

表3-1 盐基交换容量 (CEC)与腐植物质(HS)含量的相关性
土壤种类   HS,% CEC,mmol/100g土 CEC比例(占总CEC,%)
矿质部分      有机部分   矿质部分   有机部分
肥沃黑钙土11.30      23.53       65.98      37     63
普通黑钙土7.90      25.68       56.86     45     55
灰化土 3.24      7.07       12.56     56     44
栗钙土 2.02      8.60       16.68      65     35
灰钙土 1.93      6.89       11.15      52    48

5、腐植酸影响土壤的持水性。由于腐植酸类物质能降低水的表面张力,从而减低水与土粒表面的接触角,增加水的铺展面积,使土壤的保水能力提高。据统计,富含HA的土壤比贫瘠无机土壤持水能力高5~10倍。
6、腐植酸是植物养料的仓库。土壤HA通过吸附、络合、螫合、离子交换等作用,或者间接通过激活或抑制土壤酶,对诸多营养元素起保护作用和储存作用。比如,HA本身就与含氮有机物共价结合或以氢键结合着,特别是黑钙土中的C-N键具有高度的耐水性,是土壤不断增加易移动主要因素,也是植物的主要缓效氮源。此外,HA在促进C、N的矿化、固定大气中的N,抑制速效磷、钾的固定,促进难溶磷、钾的溶解,减少各种营养元素的流失等方面都有重要作用。凡是HA含量高的土壤,营养元素含量也必然高,研究数据不胜枚举。



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