土壤中的有機質是存在于土壤中的所有含碳的有機物質,包括各種動植物殘體、微生物及其分解和合成的各種有機質。土壤有機質是土壤固相部分的重要組成成分,盡管土壤有機質的含量只占土壤總量的少部分,但在土壤肥力和植物營養(yǎng)中具有多方面的重要作用,主要包括以下幾個方面:
提供作物需要的各種養(yǎng)分
土壤有機質不僅是一種穩(wěn)定而長效的氮源物質,而且它幾乎含有作物和微生物所需要的各種營養(yǎng)元素。土壤有機質經礦質化過程釋放大量的營養(yǎng)元素為植物生長提供養(yǎng)分
有機質礦質化過程分解產生的CO2是植物碳素營養(yǎng)的重要來源,據(jù)估計,土壤有機質的分解及微生物和根系呼吸作用產生的CO2,每年可達135億噸,大致相當于陸地植物的需要量。由此可見,土壤有機質的礦質化過程產生的CO2既是大氣中CO2的重要來源,也是植物光合和作用的重要碳源。
土壤有機質還是土壤N、P最重要的營養(yǎng)庫,是植物速效性N、P的主要來源。據(jù)研究,植物吸收的氮素有50%-70%來自土壤。土壤全N的92%-98%都是儲藏在土壤中的有機N中的。土壤有機質中有機態(tài)P的含量一般占土壤全磷的20%-50%,隨著有機質的分解而釋放出速效磷,供給植物營養(yǎng)。
促進植物對其它營養(yǎng)元素的吸收
土壤有機質在分解轉化過程中,產生的有機酸和腐殖酸對土壤礦物部分有一定的溶解能力,可以促進礦物風化,有利于某些養(yǎng)分的有效化。一些與有機酸和富里酸絡合的金屬離子可以保留在土壤溶液中,不致沉淀而影響其有效性。土壤腐殖質與鐵形成的某些化合物,在酸性或堿性土壤中對植物及微生物是有效的。
土壤腐殖質是一種膠體,有著巨大的比表面和表面能,腐殖質膠體以帶負電荷為主,從而可吸附土壤溶液中的交換性陽離子如K+、NH4+、Ca2+、Mg2+等,一方面可避免隨水流失,另一方面又能被交換下來供植物吸收利用,其保肥性能非常顯著。
改善土壤的物理性質
土壤中的腐殖質很少以游離態(tài)存在,多數(shù)和礦質土粒相互結合,以膠膜形式包被在礦質土粒外表,形成有機-無機復合體。由于它松軟、絮狀、多孔,粘結力又比粘粒強11倍,粘著力比粘粒小一半,所以粘粒被它包被后,易形成散碎的團粒,使土壤變得比較松軟而不再結成硬塊。
因此,有機質能使砂土變緊,粘土變松,土壤的保水、透水性以及通氣性都有所改變。在干旱區(qū),有機質通過改善粘性,降低土壤的脹縮性,防止土壤干旱時出現(xiàn)的大的裂隙(即龜裂)。
腐殖質為棕色呈褐色或黑色物質,被土粒包圍后使土壤顏色變暗,從而增加了土壤吸熱的能力,提高土壤溫度,這一特性對北方早春時節(jié)促進種子萌發(fā)特別重要。
促進土壤微生物的繁衍和活動
在理想的土壤生態(tài)系統(tǒng)中,每一畝地的土壤含脊椎動物1只、蝸牛和蛞蝓100只、鍋蟲和蚯蚓3000只,線蟲500萬只、原生動物100億只、細菌和放線菌10萬億個。這些動物和微生物組成一個食物網金字塔,這些生物一年中生物量總和達400-470公斤/畝。
蚯蚓等土壤動物以有機質為食物和能量來源。有機質能改善土壤物理環(huán)境,增加疏松程度和提高通透性,從而為土壤動物的活動提供了良好的條件,而土壤動物本身又加速了有機質的分解,進一步改善土壤通透性,為土壤微生物和植物生長創(chuàng)造了良好的環(huán)境條件。
蚯蚓糞就是非常良好的團粒結構,具有泡水不散的特點。自然繁衍的蚯蚓種群大小是健康的土壤的重要指標。
促進植物的生理活性
土壤有機質,尤以其中胡敏酸,具有芳香族的多元酚官能團,可以加強植物呼吸過程,提高細胞膜的滲透性,促進養(yǎng)分迅速進入植物體。胡敏酸的鈉鹽對植物根系生長具有促進作用,胡敏酸鈉對玉米等禾本科植物及草類的根系生長發(fā)育具有極大的促進作用。
腐殖酸在一定濃度下可促進植物的生理活性。腐殖酸鹽的稀溶液能改變植物體內糖類代謝,促進還原糖的積累,提高細胞的滲透壓,從而增強了作物的抗旱能力。
土壤有機質中還含有維生素B1、B2、吡醇酸和煙堿酸、激素、異生長素(β-吲哚乙酸)、抗生素(鏈霉素、青霉素)等對植物的生長起促進作用,并能增強植物抗病能力。
減少農藥和重金屬的污染
腐殖質有助于消除土壤中的農藥殘毒和重金屬污染以及酸性介質中Al、Mn、Fe的毒性。特別是褐腐酸能使殘留在土壤中的某些農藥,如DDT,三氮雜苯等的溶解度增大,加速其淋出土體,減少污染和毒害。
腐殖酸還能和某些金屬離子絡合,由于絡合物的水溶性,而使有毒的金屬離子有可能隨水排出土體,減少對作物的危害和對土壤的污染。