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[分享] 五说:腐植酸神奇之土壤篇(深度好文)

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“人,总是间歇性踌躇满志、持续性混吃等死,像猪一样懒,却无法像猪一样懒得心安理得!”

挺有意思一句话,因为挺长时间没有写文章,所以对于这句话有些共鸣,总是不能心安理得,杂事多、工作忙的理由也总不太满意,最后发现应该就是“懒”的原因,不过还好没有“心安理得”,找出这么个时间写写东西,挺好。

还是说回腐植酸,前几篇文章概述了一些腐植酸的分类和部分功能,感觉还是有点作用,起码归纳简述了目前行业普遍认可的一些基础知识点和渠道流通环节的通用观点,至于不合适的地方,见仁见智吧。通过翻阅一些专业书籍,结合自己接触生产和销售过程之所见,想更为深层次的去分析探究一些腐植酸的功能,碍于篇幅(文章太长就不好看了),所以今天就先聊腐植酸和土壤的关系。

本文关键词:土壤矿物质,土壤有机质、腐殖质,矿质化,腐殖化过程。

一、土壤基本信息

土壤,由裸露于地表的坚硬岩石,在漫长的岁月中,经过及其复杂的风化过程和成土过程而形成,经历了由岩石到母质再到土壤的阶段。

土壤矿物质是土壤的主要组成物质,构成土壤的“骨骼”,一般占土壤固相部分质量的95%-98%。岩石是由单质或多种矿物组成的物质,经过风化作用形成土壤母质,进而通过筛分选择就有了适合耕作使用的土壤。

以上关注两点,一是矿物质,二是风化作用。

矿物质有原生矿物和次生矿物两大类,其中我们耕作使用的土壤成分较多是次生矿物中的“次生铝硅酸盐矿物”,又称黏土矿物,均为细小片状结晶,易粉碎,干时粉状滑腻,易吸水呈糊状,是由长石、云母风化形成,土壤粘粒的主要成分,了解土壤矿物的来源不同这个基本点,就可以解释不同地区土壤为什么会出现所含元素、成分、含量均不尽相同的原因了,组成土壤的还有其他矿物质,这里不多赘述。

再者就是岩石风化形成母质,风化作用是指地壳最表层岩石在空气、水、温度和生物活动的影响下,发生机械破碎和化学变化的过程。分为物理风化、化学风化、生物风化三种类型。风化的结果使岩石进一步分解,产生次生黏土矿物,他们的颗粒很细,一般小于0.001mm,呈胶体分散状态,使母质开始具有吸附能力、粘结性和可塑性,并出现毛管现象,有一定蓄水能力,同时释放出一些简单的可溶性盐物质,加之生物风化过程中的生物排泄养分,组成了土壤的初级植物养分来源,生物开始参与风化也就意味着土壤成土过程的开始。由于自然条件不同,在湿热的南方,化学风化和生物风化占优势,风化强度大,风化较为彻底,所以形成较细的粘粒;在干寒的北方,物理风化占优势,风化程度相对浅,所以形成的矿物颗粒较粗大,以石砾、砂粒、粉砂粒居多。

二、耕作土壤的基本分类

土壤中的各种固体颗粒简称土粒,可分单粒(原生颗粒)和复粒(次生颗粒)。前者主要是岩石矿物风化的碎片、屑粒,完全分散时可单独存在,常称矿质颗粒和矿质土粒;后者是各种单粒在物理化学和生物化学作用下复合而成的粒团、有机矿质复合体和微团聚体。

土壤矿质颗粒大小参差不齐,大的数毫米以上,小的尚不足1nm,大小相差百倍,我国现行分类方式多为根据粒径不同,将土壤矿物质大致分为三种,砂粒(1~0.05mm)、粉粒(0.05~0.01mm)和粘粒(<0.001mm),所以相对应的将耕作土壤也分为砂质土、壤质土和粘质土三大类。其中各土质肥力特点不赘述了,都可容易搜索到相关信息,结论就是壤质土综合性能较好,适合大多数作物种植。

    为了探寻腐植酸的功能,咱们继续聊土壤,因为真正了解土壤是什么?经历了什么?又需要什么?等等这些问题,才有可能更好的探寻腐植酸对于土壤的意义所在。
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三、土壤有机质

土壤有机质是土壤重要组成部分,指存在于土壤中的所有含碳的有机物质,它包括土壤中各种动物、植物残体,微生物体及其分解和合成的各种有机物质,是土壤肥力的物质基础。

土壤生物是自然界整个生态系统的一部分,主要包括生活在土壤中的动物,植物和微生物,不说原生生物,后生生物之类的专业词汇,简单说就是土壤动物有蚯蚓、线虫、螨类、蚂蚁、蜗牛以及一些昆虫类等等;土壤微生物包含最多的就是细菌、真菌、放线菌、微小动物以及病毒等等,数据显示,一般1kg土壤可含5亿个细菌,近10亿个真菌,100亿个放线菌和5亿个微小动物。以上的组成里有对作物有益的,同样有对作物有害的生物,这些共同发挥着土壤的生命力,在土壤的形成和发育过程起主导作用。

进入土壤的有机质一般呈现三种状态:新鲜的有机质,已经发生变化的半分解有机残余物和腐殖物质。新鲜的有机质是土壤中未分解的生物遗体;半分解的有机质是新鲜有机质经微生物的部分分解作用,已破坏原始形态和结构的物质;这两者皆可通过机械方法从土壤中完全分离出来,在土壤中一般占有机质总量的10%~15%,是土壤有机质基本组成和作物养分的重要来源,也是形成土壤腐殖质的原料。

腐殖物质是有机质经过微生物分解和再合成的一种褐色或暗褐色的大分子胶体物质,它与土壤矿物质土粒紧密结合,不能用机械方法分离,是有机质的主要成分,在一般土壤中占有机质总量的85%~90%。土壤腐殖质是改良土壤性质,供给作物营养的主要物质,也是土壤肥力水平的主要标志之一。

进入土壤的有机质在微生物的作用下,进行着极其复杂的转化过程,这种转化主要是两个方面,即有机质的矿化过程和腐殖化过程,矿化过程就是有机质被分解成简单的无机化合物(CO2、H2O和NH3等),并释放出矿质营养的过程;腐殖化过程则使简单的有机化合物形成新的、较稳定的有机化合物的过程,并且是储存有机质及养分的过程。这两者均相当复杂的转化,近代研究结果表明,有机质的分解主要靠水解酶,合成腐殖质则主要是氧化酶的作用,一般认为腐殖质的形成经过两个阶段:

第一阶段是微生物将动植物残体转化为腐殖质的组成分(结构单元),如芳香族化合物(多元酚)和含氮化合物(氨基酸)等;

第二阶段是在微生物的作用下,各组成分合成(缩合作用)腐殖质,在这一阶段中微生物分泌的酚氧化酶,将多元酚氧化为醌类,醌易于和其他组成分(氨基酸、肽)缩合成腐殖质的单体分子。

腐殖质形成后是很难分解的,在不改变其形成的条件下具有相当的稳定性,但当形成条件变化后,微生物种群也发生改变,新的微生物种群就会促进腐殖质的分解,并将其储藏的营养物质释放出来,为植物利用。所以腐殖质的形成和分解两种对立的过程与土壤肥力有密切的关系,协调和控制这两个过程在农业生产中自然就是非常重要的问题了。

到这里大家应该对于土壤、土壤矿物质和有机质有了较为清晰了解,如果没了解说明你没仔细看,腐殖质在土壤有机质中所占比和发挥的作用毋庸置疑,非常重要,那么下面再仔细聊聊什么是腐殖质。

四、土壤腐殖质

腐殖质是一类组成和结构都很复杂的天然高分子聚合物,其主体是各种腐殖酸及其与金属离子相结合的盐类,它与土壤矿物质部分紧密结合形成有机无机复合体,因而难溶于水。所以要研究就需要提取,在这个提取的结果中就出现了我们现在见到的腐植酸(千呼万唤始出来,终于和题目好像有点关系了)。腐殖质的提取物中最主要的成分就是腐植酸,目前学术和行业皆划分为三种:黄腐酸(富里酸)、褐腐酸(胡敏酸或棕腐酸)、黑腐素(胡敏素或黑腐酸)。

土壤提取的腐植酸主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成,此外还含有少量的钙、镁、铁、硅等灰分元素,不同土壤的腐植酸组成是不尽相同的,就腐殖质整体来说,含碳55%~60%,含氮3%~6%,其C/N比值平均为10:1~12:1。

腐植酸的化学结构式目前还没有确定,但可以肯定的是分子结构复杂,属于大分子聚合物,以芳香族核为主体,附以各种功能团,其中主要的功能团为酚羟基、羧基、甲氧基,并有含氮的环状化合物等,这部分氮较难分解,只有在芳核被破坏后才能释放出来。因为这些含氧官能团的存在,腐植酸表现出了多种活性,如离子交换、对金属离子的络合能力以及氧化还原性等。这些特性与腐植酸的电性也密切相关,腐植酸是两性胶体,表面既带负电又带正电,通常以带负电位为主。这些电性的来源主要是分子表面的含氧基,如羧基和酚羟基的解离以及胺基的质子化。

五、聊聊腐殖质功能

1、保水保肥能力

腐殖质疏松多孔,又是亲水胶体,能吸持大量水分,故能大大提高土壤的保水能力;此外腐殖质改善了土壤渗透性,可减少水分的蒸发,为作物提供更多的有效水。

腐殖质因带有正负两种电荷,故可吸附阴、阳离子;又因其所带电性以负电荷为主,所以它具有较强的吸附阳离子能力,其中作为养料的K+、NH4+、Ca2+、Mg2+等阳离子一旦被吸附后,就可避免随水流失,并且能随时被根系附近的其他阳离子交换出来,供作物吸收,不改变离子的有效性。

腐殖质保存阳离子养分的能力要比其他矿质胶体大许多甚至几十倍,因此保肥能力很弱的土壤中增施腐殖质类型的有机肥料,不仅增加土壤中养分的质量分数,同样也改良土壤的物理性质,从而提高其保肥能力。

2、酸碱缓冲能力

腐殖质是含多酸性功能团的弱酸,其盐类具有两性胶体的作用,因此具有很强的缓冲酸碱变化的能力,所以提高土壤腐殖质质量分数,可增强土壤缓冲酸碱性能,缓解土壤过酸或过碱情况。

3、改善土壤物理性状

腐殖质在土壤中主要以胶膜形式包被在矿质土粒的外表,由于它是一种胶体,粘结力和粘着力都大于砂粒(上文说到过),施于土壤后可增加砂粒的粘性,这样就有效的促进了团粒结构的形成。由于腐殖质的松软、絮装、多孔,粘结力比粘粒小近10倍,粘着力比粘粒小一半,所以粘粒被包被后,易形成散碎的团粒,使土壤变得比较疏松且不再结成硬块。以上表明腐殖质可使砂土变紧,粘土变松,土壤的保水、透水及透气性都有所改变,更加适合农业耕作需求。

4、调控土壤热度

对土壤热状况有一定影响,主要是由于腐殖质是一种暗色物质,它的存在能明显加深土壤颜色,从而调节土壤吸热性。同时腐殖质的热容量比空气、矿物质大,而比水小,导热性居中,因此在同样日照条件下,腐殖质质量分数高的土壤土温相对较高,且变化幅度不大,利于低温播种作物时较好生长。

5、促进土壤微生物活动

土壤微生物的生命活动所需能量物质和营养物质均直接或间接的来自土壤有机质,而作为土壤有机质的主要形态的腐殖质就首当其冲的为微生物的生命活动提供了养分需求;腐殖质可调控土壤的酸碱反应,促进土壤物理结构的有益性变化,也为微生物的生命活动提供了有力保障,这样就伴随着促进了各种微生物对物质的转化能力,从而为作物在土壤中健康生长提供保障。

聊到这里腐殖质在土壤中所发挥的重要作用就显而易见了,这就出现了一个问题,土壤中本身既然就带有腐殖质,我们为什么还人为的去添加?土壤中就含有各种矿物质元素我们又为什么要去添加各种元素?很简单,为了提高作物产量;那么伴随着产量的增加,土壤经历了什么的问题也就容易回答了:人为的过度添加无机元素,破坏了土壤原有的矿物质、有机质及微生物环境;那么现在土壤需要什么也就逐渐清晰了:有机质和微生物,伴随作物的需求适当补充无机矿质元素。

什么样的有机质是好的,什么是不好的?我想很多专家也不能准确的表述,因为我们破坏的是几千甚至上亿年形成的土壤有机质,你说现在补充什么好?这就真的不好说了。

再说腐植酸,矿源腐植酸来源于泥炭、褐煤和风化煤,前面文章已经聊过,可以想象一下,现在的矿源腐植酸来源同样是动植物残体经过上千年形成的物质,这不正是类似土壤形成过程中没有被人为破坏的一种原始腐殖质成分吗,腐植酸作为土壤腐殖质的主要组成成分,人为的提取添加可能就是为了缓解现有土壤有效腐殖质缺失和改变的不良状况。

这也许就是腐植酸对于土壤的意义了,综合优势还是表较明显的。

总结一下,阅读整理专业文献,结合自己的理解,一是探寻土壤问题,二是探讨腐植酸之功能,如果你有想法欢迎关注交流。

国产也能很精致!

作者:宋剑峰  来源:腐植酸MB客观说 订阅号

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楼主辛苦。学习了。腐殖酸也就是现在说的碳肥的一种
做实事,说大白话,脚踏实地,事实为依据 . 细节决定成败.我说的仅供参考,出了问题,是你没做好
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请教一个问题,在新开垦的砂质土,和红粘土中种植樱桃,添加腐殖酸效果会好吗,如果好,需要添加多少。谢谢
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