腐植酸肥的功能Word格式.docx
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由于土壤有机物(Soilorganicmatter)只表示存于土壤的有机物,因此从本质上并非不同于有机物,但是土壤中的有机物在接受许多种类与很多微生物的影响而变化,这一点与一般意义上的有机物不同。
换句话说,土壤里的有机物根据微生物进行不断地降解和聚合而变化着,因此,土壤有机物深受土壤环境影响并影响土地环境,不同于一般的有机物,具有复杂的概念。
土壤中的有机物,根据变化阶段分为四种,即
(1)活着的有机物;
(2)未熟有机物;
(3)非腐殖;
(4)腐殖。
(1)活着的有机物是指诸如植物根系、土壤动物、土壤微生物等存有活细胞的有机物;
(2)未熟有机物是指诸如落叶、树枝、动植物遗体等动植物组织处在未熟过程的有机物;
(3)非腐殖(Non-humus)是指诸如多糖类、蛋白质、脂质、氨基酸等未熟有机物处于腐殖化(Humification)过程的有机物;
(4)腐殖(Humus)是指非腐殖更加变化呈褐色-黑色有机胶质(Colloid)的有机物。
腐殖物质是指,进入土壤的有机物(Organicmatter),经过长久岁月的降解、凝聚、聚合、氧化,增加双重结合,形成稠环(condensedring)的高分子化合物,处于褐色-黑色有机胶质状态的有机物。
这里的聚合是指结合两个以上同一分子而生成聚合物(Polimer)的反应;
凝聚是指同类或异类的两个分子在祛除水或低分子而结合的反应;
胶质(Colloid)是指1-100nm大小的微粒子可以在液体内分散的状态。
腐殖物质根据理化特性分为胡敏素(Humin)、腐殖酸(Humicacid)、黄腐酸(Fulvicacid)、乌敏酸(Ulmicacid)等,大部分腐殖物质以吸附于土壤粘土矿的状态存在,对降解带有一定程度的抵抗力。
虽然腐殖物质产品根据种类,其使用方法有所不同,但是用于水田、旱田、果园、草坪等耕地的土壤处理、所有作物的叶面处理、所有家畜的饲料添加物时,可以收到惊人的效果,使用效果并非夸张,而是相对于效果呈现过低评价的倾向。
一般来说耕地土壤之中含有腐殖物质是当然的事情,耕地虽然也可以自然地渗入有机物,但大部分源于以人为的堆肥形态持续的投放,但是就像不同的土壤之中有机物含量不同一样,腐殖含量也根据土壤而不同。
含在土壤有机物的腐殖物质含量,一般来说比较高,但是,从土壤整体来看,其量并非很多。
腐殖物质只能富含在有机物含量高的土壤里,因此,大量投放完熟堆肥的肥沃土壤中富含腐殖。
可能在植物体死亡,其遗体继续堆积的土壤中富含腐殖,但是,在对耕地继续投放堆肥,促使微生物活动活跃并持续的进行降解的土壤之中更多。
2.腐殖物质的堆积
腐殖物质富含于泥炭(Peat)之中,泥炭是植物遗体经过几千年几万年持续的堆积,反复的被微生物降解和聚合而自然形成。
人们经常认为褐煤(Lignite)富含腐殖物质,但事实上褐煤里并不多,这可能是因为富含腐殖物质的风化褐煤(Leonardite)被分类为褐煤之一。
一般来说,风化褐煤的腐殖物质含量最多,比它更碳化的沥青(Bitumen)与褐煤之中含的不多。
植物遗体按照泥炭(Peat)、风化褐煤(Leonardite)、沥青(Bitumen)、褐煤(Lignite)顺序碳化。
泥煤苔(Peatmoss)是泥炭(Peat)之中尤其堆积苔藓而碳化的物质,本来泥煤苔的腐殖物质含量根据其起源与生成年代而千差万别,并且含有腐殖物质也可能是事实,但是作为床土出售而调配的泥炭之中,腐殖物质并不多。
风化褐煤与褐煤主要是草本植物堆积,并被微生物降解而碳化的物质,但是煤炭(Coal)是木质埋没于地下,并经过长期的地压与地热作用而碳化而成的。
一般来说,风化褐煤(Leonardite)埋藏于褐煤矿的最上层,其碳化程度也不同。
风化褐煤富含碳与有机物,但只能用作煤炭,相比褐煤腐殖物质与矿物质灰分(Mineralash)多。
即使在相同地点的风化褐煤之中,浅层的风化褐煤富含黄腐酸,较深层的风化褐煤富含腐殖酸。
风化褐煤根据生成年代与深度,其成分也大不相同,但是俄罗斯产风化褐煤的有机物与矿物质灰分各为90%、10%最有,有机物含腐殖酸约60%、黄腐酸约10%、胡敏素约20%。
大量埋藏腐殖物质的地区为草本植物多,土壤微生物活动活跃的北方寒冷湿地。
寒冷湿地生长着芦苇、苔藓等,其遗体持续的堆积几千年几万年,并反复的被微生物降解和变化而自然形成天然腐殖物质。
因此,腐殖物质从气候层次来看,大量分布于生长草本植物的寒冷湿地,大量埋藏于可进行微生物活动的表土附近。
3.腐殖物质的结构
一般来说,腐殖物质分为为胡敏素(Humin)、腐殖酸(Humicacid)、黄腐酸(Fulvicacid)、乌敏酸(Ulmicacid)等四种,从乌敏酸的提取过程与费用来看,其生物功能与效果并不突出,目前处于实用性低的状态。
腐殖物质可按照种类绘出型号,但是无法写出明确的分子结构,只是按照各种类的颜色、分子大小、元素比率、养分置换性,可以大致的区分,而且,还可以根据被各种溶剂溶化的性质进行区分。
胡敏素(Humin)是泥炭投入碱性溶液而沉淀的腐殖物质,与酸度无关不溶于水,是不能再提取其它物质的(Nonextractablecomponent)黑色高分子化合物。
胡敏素相比黄腐酸与腐殖酸碳多氧少,其养分置换性虽然比其它腐殖低,但是相比黏土非常高,至少达到500me/100g。
腐殖酸(Humicacid)几乎不溶于水,但是溶于诸如苛性钾(KOH)、苛性钠(NaOH)等碱性的高分子化合物,呈褐色-黑褐色,由于其分子内破损的部分多,因此易于各种微量元素的结合,氧化部分自然带有负电荷。
腐植酸为芳香族环与环之间氨基酸、氨基糖、肽、脂肪族化合物等复杂结合的复合芳香族高分子化合物(aromaticmacromolecules),芳香环上大量结合氮、氧、羟基、羧基等。
腐植酸有机结构的许多部分被自然氧化呈负电荷,因此,在断裂的部分容易结合阳离子微量元素,有助于微生物的栖息。
人们容易认为可根据腐殖物质的种类,具有一定的结构与分子量的高分子聚合体,但事实上不容易识别,因此,根据颜色、聚合程度、分子量、COOH基、OH基等官能团的数、碳与氧的数、置换性、水溶性等综合考虑。
据电子显微镜观察,按照土壤腐植酸的聚合(Polymerization)结构、环、链、群(Cluster)的形态也不同,分子大小在60-500Å范围,其立体结构与尺寸主要取决于腐殖化过程。
黄腐酸(Fulvicacid)作为少含于土壤的腐殖物质,是与酸度无关的轻易溶于水的高分子化合物,呈黄色或朱黄色。
黄腐酸拥有芳香族、脂肪族结构,两个结构均置换为广泛含氧的功能基。
黄腐酸相比腐殖酸氧多碳少,富含官能团、尤其是COOH基。
黄腐酸多氧意味着富含诸如COOH、OH、C=0等功能基,但是腐殖酸也含有相当数量氧气的原因是,其核心结构上多氧。
黄腐酸的置换性(Exchangeacidity)为900-1400meq/100g,相比腐殖酸(400-870meq/100g)非常的高。
4.腐殖物质的功能
1)增进养分吸收
由于腐殖物质在吸收巨量元素之后供应根系,进而促进作物繁育,但最基本的功能是促进植物根系的磷酸吸收(Phosphorusabsorption),换句话说,腐殖物质促进根系的磷酸吸收功能,提高其它巨量元素的要求,从而促进植物的拔根与繁育,腐殖物质带有负电荷。
因此,腐殖物质可以聚集周围的阳电荷微量元素,从而阻止养分从土壤水平流失或淋溶(eluviation)下层,使作物能够容易的利用,可是,相比腐殖物质的阴电荷,根系的阴电荷更强,与腐殖物质结合的阳离子逐渐移动至根系一侧,最终被作物吸收养分。
存在水分时,粘在腐殖物质的阳离子从腐殖物质分子稍微脱离,重新产生可以与水分子的氧原子结合的引力。
阳离子粘上水分子的氧原子,形成该分子的氢原子与其它分子的氧原子结合的连接结构,进而减少水分蒸发,蒸发量约减少30%。
2)增进能量代谢
腐殖物质增进光合成(Photosynthesis)与呼吸(Respiration)等能量代谢。
根据腐殖酸与黄腐酸的根部处理,增进叶子的叶绿素含量与呼吸量。
基于腐殖物质的光合成与呼吸的增进效果,在叶面喷洒时也出现。
3)增进酶活性
腐殖物质相关细胞内m-RNA合成,对酶的生成与活性也带来有利的影响。
腐殖物质促进有关磷酸化作用的Phosphorylase的合成,抑制IAA氧化酶,抑制基于过氧化酶(Peroxidase)的活性,影响各种酶的生成与活性,进而促进作物的繁育。
腐植酸与黄腐酸富含官能团(Functionalgroup),因此可以对一个酶也会起不同的作用,而且,腐殖物质的作用模式也根据酶而不同。
腐植酸与黄腐酸可增进种子与幼苗的酶活性,增进水分吸收与呼吸,进而增进发芽(Germination)与幼苗生长(Seedlinggrowth)。
通过腐植酸与黄腐酸的处理增进酶活性,伸张幼根,促进侧根与不定根以及根须的形成,进而促进作物的水分与养分吸收。
4)增进细胞膜透过性
由于腐殖物质的分子同时存在亲水性、亲油性基,因此腐殖物质可以轻易地透过细胞膜的磷脂结构,可以起到腐殖物质的载体(Carrier)作用。
当混用养分与腐殖物质喷洒叶面时,腐殖物质增进细胞膜(Cellmembrane)的透过性(Permeability),起到运输作用。
比如说,酶和腐殖物质混用喷洒在叶面时,促进表皮细胞的酶吸收,黄腐酸的效果也与腐植酸相同。
用显微镜观察经过腐殖物质处理的作物组织时,发现着色为褐色,从而可知腐殖物质被作物吸收而移动,但是,其机制还不明确。
从根系吸收的腐殖物质,只有一部分(约5%)可以移动至茎干。
黄腐酸的叶面喷洒,可以增进叶子的叶绿素含量,增进根系的磷酸吸收。
黄腐酸的叶面喷洒可以减少叶子的气孔传导(Stomatalconductance),减轻干燥问题。
对干旱条件的小麦实施黄腐酸叶面喷洒的结果,未处理相比灌溉栽培减收30%,而经过黄腐酸处理时只减收3%。
黄腐酸的叶面喷洒对各种作物起着激素型(Hormone-like)作用,增进根系与地上部分的繁育,并增加数量。
在西红柿种植上,采用黄腐酸叶面喷洒增加了10.5%数量。
在液状肥料里添加腐殖物质喷洒时,可以防止集中吸收阳离子的现象,进而可以防止液状肥料的冲击吸收。
叶面喷洒与土壤喷洒均有促进作物繁育效果,但是仅从作物呈现的喷洒效果来看,采用少量喷洒发挥效果的叶面喷洒方法,更具经济性。
5)增进养分可溶性
将腐殖物质喷洒在土壤时,增进微量元素((Fe、Zn、Mn等)与部分巨量元素(K、Ca、P)的可溶性,使之容易被作物所吸收。
基于腐殖物质的养分可溶性增进效果与微生物有着密切的关系,腐殖物质的关键之处在于为微生物的增殖供应必需的磷酸与碳,并且提供栖息场所。
由于喷洒腐殖物质的土壤增殖的细菌分泌的催化酶,可使不溶性磷酸钙中的钙和磷可溶,使不溶性磷酸铁中的铁和磷可溶,不仅如此,由于细菌游离的钙、铁、磷的离子与腐殖物质结合,提高了养分的利用率。
6)改善土壤结构
投放在土壤的腐殖物质,改变根圈的水分与空气比(Water-airratio),进而改善土壤结构。
腐植酸与黄腐酸像表面活性剂(Surfactants)一样同时具有亲水基与亲油基,最重要的是富含亲水性OH基、COOH基等极性官能团(Polarfunctionalgroup),因此,通过使用腐殖物质提高土壤的水分保留力,而且,腐殖物质又是亲油性物质,因此,容易保留非离子型溶质(Solute),这可以从腐殖物质一旦干燥,就难以制造潮湿的物理特性得知。
腐殖物质在土壤中还能担当PH缓冲剂,改良土壤PH。
7)增进微生物密度
腐殖物质在土壤中能够平衡菌、细菌比率。
对有机物少的土壤喷洒腐殖物质的结果,提高了微生物密度(Microbialpopulation),促使微生物数量在两周之内增加至最多2,000倍,从而提高了土壤的肥沃度。
对粘土质土壤喷洒腐殖物质时,通过絮凝(Flocculation)土壤,增进粒团形成(Aggregatesformation),使水和空气可以容易的移动至根圈(Rhizosphere)。
黄腐酸成为菌根真菌(Mycorrhizalfungus)的优秀的饲料,增加在部分植物发生菌根(Myccrrhiza),促进根系存活扎根,抑制有害菌的发生。
8)增进阳离子置换容量
由于腐殖物质的阳离子置换容量(CEC)高,复合体形成能力高,因此保留各种阳离子与有机化合物,并持续的释放给植物。
从置换性(Exchangeacidity)来看,黄腐酸为900-1400meq/100g具有与活性炭相似的吸附能力,腐殖酸为400-870meq/100g,二者的置换性均非常高。
腐殖物质也有提高土壤酸度缓冲力(Bufferingcapacity)的效果。
9)提供营养物质
在植物上通过使用腐殖物质可以恢复健康,这意味着它可以激活免疫系统,腐殖物质可以被作物吸收和移动,并直接影响繁育,但也可成为植物的N、P、S与微量元素的直接供应源,直接向根系供应乙酰胺(Acetamide)、核酸(Nucleicacid)等生化物质。
黄腐酸在所有酸度条件下可以溶化,分子量比腐殖酸少,植物体的渗透与移动容易,活性高,作为天然有机酸(Organicacid)可发挥有用价值的潜力高。
10)运输微量元素
腐殖物质起着微量元素与生长因子(Growthfactors)的载体(Carrier)作用,这是因为腐殖物质是可以使微量元素的利用性最大化的天然螯合剂(chelatingagent)。
11)减少毒性物质
腐殖物质被认为是土壤可利用的最强力的解毒药,可以降解土壤中因化学农业积累的所有毒素,还有抗菌、抗病毒效果。
喷洒在土壤的腐殖物质强力的吸附诸如农药与公害物质(Pollutants)的非离子型有机化合物,使其被溶解并不被作物所利用。
对被农药污染的土壤使用腐植酸与黄腐酸时,中和毒性并降至作物可以承受的水平。
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