有机质在土壤中的作用

土壤中的有机质是存在于土壤中的所有含碳的有机物质,包括各种动植物残体、微生物及其分解和合成的各种有机质。土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分,尽管土壤有机质的含量只占土壤总量的少部分,但在土壤肥力和植物营养中具有多方面的重要作用,主要包括以下几个方面:

01提供作物需要的各种养分

土壤有机质不仅是一种稳定而长效的氮源物质,而且它几乎含有作物和微生物所需要的各种营养元素。土壤有机质经矿质化过程释放大量的营养元素为植物生长提供养分。

有机质矿质化过程分解产生的CO2是植物碳素营养的重要来源,据估计,土壤有机质的分解及微生物和根系呼吸作用产生的CO2,每年可达135亿吨,大致相当于陆地植物的需要量。由此可见,土壤有机质的矿质化过程产生的CO2既是大气中CO2的重要来源,也是植物光合和作用的重要碳源。

土壤有机质还是土壤N、P最重要的营养库,是植物速效性N、P的主要来源。据研究,植物吸收的氮素有50%-70%来自土壤。土壤全N的92%-98%都是储藏在土壤中的有机N中的。土壤有机质中有机态P的含量一般占土壤全磷的20%-50%,随着有机质的分解而释放出速效磷,供给植物营养。

02促进植物对其它营养元素的吸收

土壤有机质在分解转化过程中,产生的有机酸和腐殖酸对土壤矿物部分有一定的溶解能力,可以促进矿物风化,有利于某些养分的有效化。一些与有机酸和富里酸络合的金属离子可以保留在土壤溶液中,不致沉淀而影响其有效性。土壤腐殖质与铁形成的某些化合物,在酸性或碱性土壤中对植物及微生物是有效的。

土壤腐殖质是一种胶体,有着巨大的比表面和表面能,腐殖质胶体以带负电荷为主,从而可吸附土壤溶液中的交换性阳离子如K+、NH4+、Ca2+、Mg2+等,一方面可避免随水流失,另一方面又能被交换下来供植物吸收利用,其保肥性能非常显著。

土壤有机质还深刻影响水分的存储。据测定,腐殖质的吸水率为500%左右,而粘土矿物的吸水率仅为50%左右。研究表明,土壤有机质从1%升到3%,土壤的保水能力增加6倍。

03改善土壤的物理性质

土壤中的腐殖质很少以游离态存在,多数和矿质土粒相互结合,以胶膜形式包被在矿质土粒外表,形成有机-无机复合体。由于它松软、絮状、多孔,粘结力又比粘粒强11倍,粘着力比粘粒小一半,所以粘粒被它包被后,易形成散碎的团粒,使土壤变得比较松软而不再结成硬块。

因此,有机质能使砂土变紧,粘土变松,土壤的保水、透水性以及通气性都有所改变。在干旱区,有机质通过改善粘性,降低土壤的胀缩性,防止土壤干旱时出现的大的裂隙(即龟裂)。

腐殖质为棕色呈褐色或黑色物质,被土粒包围后使土壤颜色变暗,从而增加了土壤吸热的能力,提高土壤温度,这一特性对北方早春时节促进种子萌发特别重要。

04促进土壤微生物的繁衍和活动

在理想的土壤生态系统中,每平方米的土壤含脊椎动物1只、蜗牛和蛞蝓100只、锅虫和蚯蚓3000只,线虫500万只、原生动物100亿只、细菌和放线菌10万亿个。这些动物和微生物组成一个食物网金字塔,这些生物一年中生物量总和达400-470公斤/亩。

蚯蚓等土壤动物以有机质为食物和能量来源。有机质能改善土壤物理环境,增加疏松程度和提高通透性,从而为土壤动物的活动提供了良好的条件,而土壤动物本身又加速了有机质的分解,进一步改善土壤通透性,为土壤微生物和植物生长创造了良好的环境条件。

蚯蚓粪就是非常良好的团粒结构,具有泡水不散的特点。自然繁衍的蚯蚓种群大小是健康的土壤的重要指标。

05促进植物的生理活性

土壤有机质,尤以其中胡敏酸,具有芳香族的多元酚官能团,可以加强植物呼吸过程,提高细胞膜的渗透性,促进养分迅速进入植物体。胡敏酸的钠盐对植物根系生长具有促进作用,胡敏酸钠对玉米等禾本科植物及草类的根系生长发育具有极大的促进作用。

腐殖酸在一定浓度下可促进植物的生理活性。腐殖酸盐的稀溶液能改变植物体内糖类代谢,促进还原糖的积累,提高细胞的渗透压,从而增强了作物的抗旱能力。

土壤有机质中还含有维生素B1、B2、吡醇酸和烟碱酸、激素、异生长素(β-吲哚乙酸)、抗生素(链霉素、青霉素)等对植物的生长起促进作用,并能增强植物抗病能力。

06减少农药和重金属的污染

腐殖质有助于消除土壤中的农药残毒和重金属污染以及酸性介质中Al、Mn、Fe的毒性。特别是褐腐酸能使残留在土壤中的某些农药,如DDT,三氮杂苯等的溶解度增大,加速其淋出土体,减少污染和毒害。

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