一、土壤基本信息
土壤，由裸露于地表的堅硬巖石，在漫長的歲月中，經(jīng)過及其復(fù)雜的風(fēng)化過程和成土過程而形成，經(jīng)歷了由巖石到母質(zhì)再到土壤的階段。
土壤礦物質(zhì)是土壤的主要組成物質(zhì)，構(gòu)成土壤的“骨骼”，一般占土壤固相部分質(zhì)量的95%-98%。巖石是由單質(zhì)或多種礦物組成的物質(zhì)，經(jīng)過風(fēng)化作用形成土壤母質(zhì)，進而通過篩分選擇就有了適合耕作使用的土壤。
以上關(guān)注兩點，一是礦物質(zhì)，二是風(fēng)化作用。
礦物質(zhì)有原生礦物和次生礦物兩大類，其中我們耕作使用的土壤成分較多是次生礦物中的“次生鋁硅酸鹽礦物”，又稱黏土礦物，均為細小片狀結(jié)晶，易粉碎，干時粉狀滑膩，易吸水呈糊狀，是由長石、云母風(fēng)化形成，土壤粘粒的主要成分，了解土壤礦物的來源不同這個基本點，就可以解釋不同地區(qū)土壤為什么會出現(xiàn)所含元素、成分、含量均不盡相同的原因了，組成土壤的還有其他礦物質(zhì)，這里不多贅述。
再者就是巖石風(fēng)化形成母質(zhì)，風(fēng)化作用是指地殼最表層巖石在空氣、水、溫度和生物活動的影響下，發(fā)生機械破碎和化學(xué)變化的過程。分為物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化、生物風(fēng)化三種類型。風(fēng)化的結(jié)果使巖石進一步分解，產(chǎn)生次生黏土礦物，他們的顆粒很細，一般小于0.001mm，呈膠體分散狀態(tài)，使母質(zhì)開始具有吸附能力、粘結(jié)性和可塑性，并出現(xiàn)毛管現(xiàn)象，有一定蓄水能力，同時釋放出一些簡單的可溶性鹽物質(zhì)，加之生物風(fēng)化過程中的生物排泄養(yǎng)分，組成了土壤的初級植物養(yǎng)分來源，生物開始參與風(fēng)化也就意味著土壤成土過程的開始。
由于自然條件不同，在濕熱的南方，化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化占優(yōu)勢，風(fēng)化強度大，風(fēng)化較為徹底，所以形成較細的粘粒;在干寒的北方，物理風(fēng)化占優(yōu)勢，風(fēng)化程度相對淺，所以形成的礦物顆粒較粗大，以石礫、砂粒、粉砂粒居多。
二、耕作土壤的基本分類
土壤中的各種固體顆粒簡稱土粒，可分單粒(原生顆粒)和復(fù)粒(次生顆粒)。前者主要是巖石礦物風(fēng)化的碎片、屑粒，完全分散時可單獨存在，常稱礦質(zhì)顆粒和礦質(zhì)土粒;后者是各種單粒在物理化學(xué)和生物化學(xué)作用下復(fù)合而成的粒團、有機礦質(zhì)復(fù)合體和微團聚體。
土壤礦質(zhì)顆粒大小參差不齊，大的數(shù)毫米以上，小的尚不足1nm，大小相差百倍，我國現(xiàn)行分類方式多為根據(jù)粒徑不同，將土壤礦物質(zhì)大致分為三種，砂粒(1～0.05mm)、粉粒(0.05～0.01mm)和粘粒(<0.001mm)，所以相對應(yīng)的將耕作土壤也分為砂質(zhì)土、壤質(zhì)土和粘質(zhì)土三大類。其中各土質(zhì)肥力特點不贅述了，都可容易搜索到相關(guān)信息，結(jié)論就是壤質(zhì)土綜合性能較好，適合大多數(shù)作物種植。
為了探尋腐植酸的功能，咱們繼續(xù)聊土壤，因為真正了解土壤是什么？經(jīng)歷了什么？又需要什么？等等這些問題，才有可能更好的探尋腐植酸對于土壤的意義所在。
三、土壤有機質(zhì)
土壤有機質(zhì)是土壤重要組成部分，指存在于土壤中的所有含碳的有機物質(zhì)，它包括土壤中各種動物、植物殘體，微生物體及其分解和合成的各種有機物質(zhì)，是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)。
土壤生物是自然界整個生態(tài)系統(tǒng)的一部分，主要包括生活在土壤中的動物，植物和微生物，不說原生生物，后生生物之類的專業(yè)詞匯，簡單說就是土壤動物有蚯蚓、線蟲、螨類、螞蟻、蝸牛以及一些昆蟲類等等;土壤微生物包含最多的就是細菌、真菌、放線菌、微小動物以及病毒等等，數(shù)據(jù)顯示，一般1kg土壤可含5億個細菌，近10億個真菌，100億個放線菌和5億個微小動物。以上的組成里有對作物有益的，同樣有對作物有害的生物，這些共同發(fā)揮著土壤的生命力，在土壤的形成和發(fā)育過程起主導(dǎo)作用。
進入土壤的有機質(zhì)一般呈現(xiàn)三種狀態(tài)：新鮮的有機質(zhì)，已經(jīng)發(fā)生變化的半分解有機殘余物和腐殖物質(zhì)。新鮮的有機質(zhì)是土壤中未分解的生物遺體;半分解的有機質(zhì)是新鮮有機質(zhì)經(jīng)微生物的部分分解作用，已破壞原始形態(tài)和結(jié)構(gòu)的物質(zhì);這兩者皆可通過機械方法從土壤中完全分離出來，在土壤中一般占有機質(zhì)總量的10%～15%，是土壤有機質(zhì)基本組成和作物養(yǎng)分的重要來源，也是形成土壤腐殖質(zhì)的原料。
腐殖物質(zhì)是有機質(zhì)經(jīng)過微生物分解和再合成的一種褐色或暗褐色的大分子膠體物質(zhì)，它與土壤礦物質(zhì)土粒緊密結(jié)合，不能用機械方法分離，是有機質(zhì)的主要成分，在一般土壤中占有機質(zhì)總量的85%～90%。土壤腐殖質(zhì)是改良土壤性質(zhì)，供給作物營養(yǎng)的主要物質(zhì)，也是土壤肥力水平的主要標(biāo)志之一。
進入土壤的有機質(zhì)在微生物的作用下，進行著極其復(fù)雜的轉(zhuǎn)化過程，這種轉(zhuǎn)化主要是兩個方面，即有機質(zhì)的礦化過程和腐殖化過程，礦化過程就是有機質(zhì)被分解成簡單的無機化合物(CO2、H2O和NH3等)，并釋放出礦質(zhì)營養(yǎng)的過程;腐殖化過程則使簡單的有機化合物形成新的、較穩(wěn)定的有機化合物的過程，并且是儲存有機質(zhì)及養(yǎng)分的過程。
這兩者均相當(dāng)復(fù)雜的轉(zhuǎn)化，近代研究結(jié)果表明，有機質(zhì)的分解主要靠水解酶，合成腐殖質(zhì)則主要是氧化酶的作用，一般認為腐殖質(zhì)的形成經(jīng)過兩個階段：
第一階段是微生物將動植物殘體轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)的組成分(結(jié)構(gòu)單元)，如芳香族化合物(多元酚)和含氮化合物(氨基酸)等;
第二階段是在微生物的作用下，各組成分合成(縮合作用)腐殖質(zhì)，在這一階段中微生物分泌的酚氧化酶，將多元酚氧化為醌類，醌易于和其他組成分(氨基酸、肽)縮合成腐殖質(zhì)的單體分子。
腐殖質(zhì)形成后是很難分解的，在不改變其形成的條件下具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性，但當(dāng)形成條件變化后，微生物種群也發(fā)生改變，新的微生物種群就會促進腐殖質(zhì)的分解，并將其儲藏的營養(yǎng)物質(zhì)釋放出來，為植物利用。所以腐殖質(zhì)的形成和分解兩種對立的過程與土壤肥力有密切的關(guān)系，協(xié)調(diào)和控制這兩個過程在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中自然就是非常重要的問題了。
到這里大家應(yīng)該對于土壤、土壤礦物質(zhì)和有機質(zhì)有了較為清晰了解，如果沒了解說明你沒仔細看，腐殖質(zhì)在土壤有機質(zhì)中所占比和發(fā)揮的作用毋庸置疑，非常重要，那么下面再仔細聊聊什么是腐殖質(zhì)。
四、土壤腐殖質(zhì)
腐殖質(zhì)是一類組成和結(jié)構(gòu)都很復(fù)雜的天然高分子聚合物，其主體是各種腐殖酸及其與金屬離子相結(jié)合的鹽類，它與土壤礦物質(zhì)部分緊密結(jié)合形成有機無機復(fù)合體，因而難溶于水。所以要研究就需要提取，在這個提取的結(jié)果中就出現(xiàn)了我們現(xiàn)在見到的腐植酸(千呼萬喚始出來，終于和題目好像有點關(guān)系了)。
腐殖質(zhì)的提取物中最主要的成分就是腐植酸，目前學(xué)術(shù)和行業(yè)皆劃分為三種：黃腐酸（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、氫、氧、氮、硫等元素組成，此外還含有少量的鈣、鎂、鐵、硅等灰分元素，不同土壤的腐植酸組成是不盡相同的，就腐殖質(zhì)整體來說，含碳55%～60%，含氮3%～6%，其C/N比值平均為10:1～12:1。
腐植酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)式目前還沒有確定，但可以肯定的是分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于大分子聚合物，以芳香族核為主體，附以各種功能團，其中主要的功能團為酚羥基、羧基、甲氧基，并有含氮的環(huán)狀化合物等，這部分氮較難分解，只有在芳核被破壞后才能釋放出來。因為這些含氧官能團的存在，腐植酸表現(xiàn)出了多種活性，如離子交換、對金屬離子的絡(luò)合能力以及氧化還原性等。這些特性與腐植酸的電性也密切相關(guān)，腐植酸是兩性膠體，表面既帶負電又帶正電，通常以帶負電位為主。這些電性的來源主要是分子表面的含氧基，如羧基和酚羥基的解離以及胺基的質(zhì)子化。
五、聊聊腐殖質(zhì)功能
1、保水保肥能力
腐殖質(zhì)疏松多孔，又是親水膠體，能吸持大量水分，故能大大提高土壤的保水能力;此外腐殖質(zhì)改善了土壤滲透性，可減少水分的蒸發(fā)，為作物提供更多的有效水。
腐殖質(zhì)因帶有正負兩種電荷，故可吸附陰、陽離子;又因其所帶電性以負電荷為主，所以它具有較強的吸附陽離子能力，其中作為養(yǎng)料的
K+、NH4+、Ca2+、Mg2+等陽離子一旦被吸附后，就可避免隨水流失，并且能隨時被根系附近的其他陽離子交換出來，供作物吸收，不改變離子的有效性。
腐殖質(zhì)保存陽離子養(yǎng)分的能力要比其他礦質(zhì)膠體大許多甚至幾十倍，因此保肥能力很弱的土壤中增施腐殖質(zhì)類型的有機肥料，不僅增加土壤中養(yǎng)分的質(zhì)量分數(shù)，同樣也改良土壤的物理性質(zhì)，從而提高其保肥能力。
2、酸堿緩沖能力
腐殖質(zhì)是含多酸性功能團的弱酸，其鹽類具有兩性膠體的作用，因此具有很強的緩沖酸堿變化的能力，所以提高土壤腐殖質(zhì)質(zhì)量分數(shù)，可增強土壤緩沖酸堿性能，緩解土壤過酸或過堿情況。
3、改善土壤物理性狀
腐殖質(zhì)在土壤中主要以膠膜形式包被在礦質(zhì)土粒的外表，由于它是一種膠體，粘結(jié)力和粘著力都大于砂粒(上文說到過)，施于土壤后可增加砂粒的粘性，這樣就有效的促進了團粒結(jié)構(gòu)的形成。由于腐殖質(zhì)的松軟、絮裝、多孔，粘結(jié)力比粘粒小近10倍，粘著力比粘粒小一半，所以粘粒被包被后，易形成散碎的團粒，使土壤變得比較疏松且不再結(jié)成硬塊。以上表明腐殖質(zhì)可使砂土變緊，粘土變松，土壤的保水、透水及透氣性都有所改變，更加適合農(nóng)業(yè)耕作需求。
4、調(diào)控土壤熱度
對土壤熱狀況有一定影響，主要是由于腐殖質(zhì)是一種暗色物質(zhì)，它的存在能明顯加深土壤顏色，從而調(diào)節(jié)土壤吸熱性。同時腐殖質(zhì)的熱容量比空氣、礦物質(zhì)大，而比水小，導(dǎo)熱性居中，因此在同樣日照條件下，腐殖質(zhì)質(zhì)量分數(shù)高的土壤土溫相對較高，且變化幅度不大，利于低溫播種作物時較好生長。
5、促進土壤微生物活動
土壤微生物的生命活動所需能量物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)均直接或間接的來自土壤有機質(zhì)，而作為土壤有機質(zhì)的主要形態(tài)的腐殖質(zhì)就首當(dāng)其沖的為微生物的生命活動提供了養(yǎng)分需求;腐殖質(zhì)可調(diào)控土壤的酸堿反應(yīng)，促進土壤物理結(jié)構(gòu)的有益性變化，也為微生物的生命活動提供了有力保障，這樣就伴隨著促進了各種微生物對物質(zhì)的轉(zhuǎn)化能力，從而為作物在土壤中健康生長提供保障。
聊到這里腐殖質(zhì)在土壤中所發(fā)揮的重要作用就顯而易見了，這就出現(xiàn)了一個問題，土壤中本身既然就帶有腐殖質(zhì)，我們?yōu)槭裁催€人為的去添加?土壤中就含有各種礦物質(zhì)元素我們又為什么要去添加各種元素?很簡單，為了提高作物產(chǎn)量;那么伴隨著產(chǎn)量的增加，土壤經(jīng)歷了什么的問題也就容易回答了：人為的過度添加無機元素，破壞了土壤原有的礦物質(zhì)、有機質(zhì)及微生物環(huán)境;那么現(xiàn)在土壤需要什么也就逐漸清晰了：有機質(zhì)和微生物，伴隨作物的需求適當(dāng)補充無機礦質(zhì)元素。
什么樣的有機質(zhì)是好的，什么是不好的？我想很多專家也不能準(zhǔn)確的表述，因為我們破壞的是幾千甚至上億年形成的土壤有機質(zhì)，你說現(xiàn)在補充什么好?這就真的不好說了。
再說腐植酸，礦源腐植酸來源于泥炭、褐煤和風(fēng)化煤，前面文章已經(jīng)聊過，可以想象一下，現(xiàn)在的礦源腐植酸來源同樣是動植物殘體經(jīng)過上千年形成的物質(zhì)，這不正是類似土壤形成過程中沒有被人為破壞的一種原始腐殖質(zhì)成分嗎，腐植酸作為土壤腐殖質(zhì)的主要組成成分，人為的提取添加可能就是為了緩解現(xiàn)有土壤有效腐殖質(zhì)缺失和改變的不良狀況。
這也許就是腐植酸對于土壤的意義了，綜合優(yōu)勢還是表較明顯的。
