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　　土壤有機(jī)質(zhì)的主要作用？

土壤有機(jī)質(zhì)特有的組成和性質(zhì)等決定了其在土壤中乃至在土壤圈層和植物圈層中都起著極為重要的作用。

有機(jī)質(zhì)在土壤肥力上的作用???土壤有機(jī)質(zhì)的含量與土壤肥力水平是密切相關(guān)的。雖然有機(jī)質(zhì)僅占土壤總量的很小一部分，但它在土壤肥力上起著多方面的作用卻是顯著的。通常在其他條件相同或相近的情況下，在一定含量范圍內(nèi)，有機(jī)質(zhì)的含量與土壤肥力水平呈正相關(guān)。

有機(jī)質(zhì)是植物營(yíng)養(yǎng)的主要來源之一土壤有機(jī)質(zhì)中含有大量的植物營(yíng)養(yǎng)元素，如N、P、K、Ca、Mg、S、Fe等重要元素，還有一些微量元素。土壤有機(jī)質(zhì)經(jīng)礦質(zhì)化過程釋放大量的營(yíng)養(yǎng)元素為植物生長(zhǎng)提供養(yǎng)分；有機(jī)質(zhì)的腐殖化過程合成腐殖質(zhì)，保存了養(yǎng)分，腐殖質(zhì)又經(jīng)礦質(zhì)化過程再度釋放養(yǎng)分，從而保證植物生長(zhǎng)全過程的養(yǎng)分需求。

?有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化過程分解產(chǎn)生的CO2是植物碳素營(yíng)養(yǎng)的重要來源，據(jù)估計(jì)，土壤有機(jī)質(zhì)的分解及微生物和根系呼吸作用產(chǎn)生的CO2，每年可達(dá)135億七，大致相當(dāng)于陸地植物的需要量。由此可見，土壤有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化過程產(chǎn)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(jī)質(zhì)還是土壤N、P最重要的營(yíng)養(yǎng)庫(kù)，是植物速效性N、P的主要來源。土壤全N的92％-98％都是儲(chǔ)藏在土壤中的有機(jī)N，且有機(jī)N主要集中在腐殖質(zhì)中，一般是腐殖質(zhì)含量的5％，據(jù)研究，植物吸收的氮素有50％?/FONT>70％是來自土壤。

土壤有機(jī)質(zhì)中有機(jī)態(tài)P的含量一般占土壤全磷的20％-50％，隨著有機(jī)質(zhì)的分解而釋放出速效磷，供給植物營(yíng)養(yǎng)。

在大多數(shù)非石灰性土壤中，有機(jī)質(zhì)中有機(jī)態(tài)硫占全硫的75％-95％，隨著有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化過程而釋放，被植物吸收利用。

土壤有機(jī)質(zhì)在分解轉(zhuǎn)化過程中，產(chǎn)生的有機(jī)酸和腐殖酸對(duì)土壤礦物部分有一定的溶解能力，可以促進(jìn)礦物風(fēng)化，有利于某些養(yǎng)分的有效化。一些與有機(jī)酸和富里酸絡(luò)合的金屬離子可以保留在土壤溶液中，不致沉淀而增加其有效性。

土壤腐殖質(zhì)與鐵形成的某些化合物，在酸性或堿性土壤中對(duì)植物及微生物是有效的

促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育

土壤有機(jī)質(zhì)，尤以其中胡敏酸，具有芳香族的多元酚官能團(tuán)，可以加強(qiáng)植物呼吸過程，提高細(xì)胞膜的滲透性，促進(jìn)養(yǎng)分迅速進(jìn)入植物體。

胡敏酸的鈉鹽對(duì)植物根系生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用，試驗(yàn)結(jié)果證明胡敏酸鈉對(duì)玉米等禾本科植物及草類的根系生長(zhǎng)發(fā)育具有極大的促進(jìn)作用。

土壤有機(jī)質(zhì)中還含有維生素B1、B2、吡醇酸和煙堿酸、激素、異生長(zhǎng)素（β-吲哚乙酸）、抗生素（鏈霉素、青霉素）等對(duì)植物的生長(zhǎng)起促進(jìn)作用，并能增強(qiáng)植物抗性。

改善土壤的物理性質(zhì)

有機(jī)質(zhì)在改善土壤物理性質(zhì)中的作用是多方面的，其中最主要、最直接的作用是改良土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)的形成，從而增加土壤的疏松性，改善土壤的通氣性和透水性。

腐殖質(zhì)是土壤團(tuán)聚體的主要膠結(jié)劑，土壤中的腐殖質(zhì)很少以游離態(tài)存在，多數(shù)和礦質(zhì)土粒相互結(jié)合，通過功能基、氫鍵、范德華力等機(jī)制，以膠膜形式包被在礦質(zhì)土粒外表，形成有機(jī)?-無(wú)機(jī)復(fù)合體。所形成的團(tuán)聚體，大、小孔隙分配合理，且具有較強(qiáng)的水穩(wěn)性，是較好的結(jié)構(gòu)體。

?土壤腐殖質(zhì)的粘結(jié)力比砂粒強(qiáng)，在砂性土壤中，可增加砂土的粘結(jié)性而促進(jìn)團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)的形成。腐殖質(zhì)的粘結(jié)力比粘粒小，一般為粘力的1/12，粘著力為粘粒的1/2，當(dāng)腐殖質(zhì)覆蓋粘粒表面，減少了粘粒間的直接接觸，可降低粘粒間的粘結(jié)力，有機(jī)質(zhì)的膠結(jié)作用可形成較大的團(tuán)聚體，更進(jìn)一步降低粘粒的接觸面，使土壤的粘性大大降低，因此可以改善粘土的土壤耕性和通透性。有機(jī)質(zhì)通過改善粘性，降低土壤的脹縮性，防止土壤干旱時(shí)出現(xiàn)的大的裂隙。

??土壤腐殖質(zhì)是親水膠體，具有巨大的比表面積和親水基團(tuán)，據(jù)測(cè)定腐殖質(zhì)的吸水率為500％左右，而粘土礦物的吸水率僅為50％左右，因此，能提高土壤的有效持水量，這對(duì)砂土有著重要的意義。

?腐殖質(zhì)為棕色呈褐色或黑色物質(zhì)，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(duì)北方早春時(shí)節(jié)促進(jìn)種子萌發(fā)特別重要。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，土壤有機(jī)質(zhì)含量高的土壤其土壤溫度相對(duì)較高，且變幅小，保溫性好。

促進(jìn)微生物和土壤動(dòng)物的活動(dòng)

?土壤有機(jī)質(zhì)是土壤微生物生命活動(dòng)所需養(yǎng)分和能量的主要來源。沒有它就不會(huì)有土壤中所有的生物化學(xué)過程。土壤微生物的種群，數(shù)量和活性隨有機(jī)質(zhì)含量增加而增加，具有極顯著的正相關(guān)。土壤有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化率低，不會(huì)像新鮮植物殘?bào)w那樣對(duì)微生物產(chǎn)生迅猛的激發(fā)效應(yīng)，而是持久穩(wěn)定地向微生物提供能源。因此，富含有機(jī)質(zhì)的土壤，其肥力平穩(wěn)而持久不易造成植物的徒長(zhǎng)和脫肥現(xiàn)象。

土壤動(dòng)物中有的（如蚯蚓等）也以有機(jī)質(zhì)為食物和能量來源；有機(jī)質(zhì)能改善土壤物理環(huán)境，增加疏松程度和提高通透性（對(duì)砂土而言則降低通透性），從而為土壤動(dòng)物的活動(dòng)提供了良好的條件，而土壤動(dòng)物本身又加速了有機(jī)質(zhì)的分解（尤其是新鮮有機(jī)質(zhì)的分解）。進(jìn)一步改善土壤通透性，為土壤微生物和植物生長(zhǎng)創(chuàng)造了良好的環(huán)境條件。

提高土壤的保肥性和緩沖性

土壤腐殖質(zhì)是一種膠體，有著巨大的比表面和表面能，腐殖質(zhì)膠體以帶負(fù)電荷為主，從而可吸附土壤溶液中的交換性陽(yáng)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。

?土壤腐殖質(zhì)和粘土礦物一樣，具有較強(qiáng)的吸附能力，但單位質(zhì)量腐殖質(zhì)保存陽(yáng)離子養(yǎng)分的能力比粘土礦物大幾倍至幾十倍，因此，土壤有機(jī)質(zhì)具有巨大的保肥能力。??

??腐殖酸本身是一種弱酸，腐殖酸和其鹽類可構(gòu)成緩沖體系，緩沖土壤溶液中H+濃度變化，使土壤具有一定的緩沖能力。更重要的是腐殖質(zhì)是一種膠體，具有較強(qiáng)的吸附性能和較高的陽(yáng)離子代換能力，因此，使土壤具有較強(qiáng)的緩沖性能。

有機(jī)質(zhì)具有活化磷的作用

??土壤中的磷一般不以速效態(tài)存在，常以遲效態(tài)和緩效態(tài)存在。因此土壤中磷的有效性低。土壤有機(jī)質(zhì)具有與難溶性的磷反應(yīng)的特性，可增加磷的溶解度，從而提高土壤中磷的有效性和磷肥的利用率。此外，土壤腐殖酸被證明是一類生理活性物質(zhì)，它能加速種子萌發(fā)，增強(qiáng)根系活力，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，對(duì)土壤微生物而言，腐殖酸也是一種促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育的生理活性物質(zhì)。

必須指出的是，有機(jī)質(zhì)在分解時(shí)，也能產(chǎn)生一些不利于植物生長(zhǎng)或甚至有害的中間物質(zhì)，特別是在嫌氣條件下，這種情況更易發(fā)生。

?二、 有機(jī)質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用

有機(jī)質(zhì)可降低或延緩重金屬污染

????土壤腐殖質(zhì)組分對(duì)重金屬污染物毒性的影響可以通過靜電吸附和絡(luò)合（鰲合）作用來實(shí)現(xiàn)。土壤腐殖質(zhì)含有多種功能基，這些功能基對(duì)重金屬離子有較強(qiáng)的絡(luò)合能力，土壤有機(jī)質(zhì)與重金屬離子的絡(luò)合作用對(duì)土壤和水體中重金屬離子的固定和遷移有極其重要的影響。各種功能基對(duì)金屬離子的親和力為：

?—O—??＞ －NH2?＞ －N＝NR??＞??N??＞??－COOH??＞??－CO－??

（烯醇基）（胺基）（偶氮化合物）（環(huán)氮） （羧基） （羰基）

????如果腐殖質(zhì)中活性功能基（－COOH、Ar－OH、R－OH等）的空間排列適當(dāng)，那么可以通過取代陽(yáng)離子水化圈中的一些水分子與金屬離子結(jié)合形成鰲合復(fù)合體。胡敏酸與金屬離子的鍵合總?cè)萘看蠹s在200?00μmol/g，大約33％是由陽(yáng)離子在復(fù)合位置上的固定，主要的復(fù)合位置是羧基和酚基。

????腐殖質(zhì)—金屬離子復(fù)合體的穩(wěn)定常數(shù)反映了金屬離子與有機(jī)配位體之間的親和力，對(duì)重金屬環(huán)境行為的了解有重要價(jià)值。一般金屬-富里酸復(fù)合體條件穩(wěn)定常數(shù)的排列次序?yàn)椋篎e3+>AL3+>Cu2+>Ni2+>CO2+>Pb2+>Ca2+>Zn2+>Mn2+>Mg2+。其中穩(wěn)定常數(shù)在PH=5.0時(shí)比PH=3.5時(shí)稍大。這主要是由于羧基等功能基在較高PH值條件下有較高的離解度。在PH值低時(shí)，由于大量的H+金屬離子一起爭(zhēng)奪配位體的吸附位，腐殖質(zhì)絡(luò)合的金屬離子較少。

????胡敏酸和富里酸可以與金屬離子形成可溶性和不可溶性的絡(luò)合物，主要依賴于飽和度，富里酸金屬離子絡(luò)合物比胡敏酸金屬離子絡(luò)合物的溶解度大。

????胡敏酸可作為還原劑將有毒的Cr6+還原為Cr3+作為L(zhǎng)ewis硬酸，Cr3+能與胡敏酸上的羧基形成穩(wěn)定的復(fù)合體，從而限制動(dòng)植物對(duì)其的吸收性。此外，腐殖質(zhì)還能將Hg2+還原為Hg、Fe3+還原為Fe2+等等。腐殖酸通過對(duì)金屬離子的絡(luò)合、鰲合和吸附、還原作用，可降低重金屬的毒害作用。

有機(jī)質(zhì)對(duì)農(nóng)藥等有機(jī)污染物具有固定作用????土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)農(nóng)藥等有機(jī)污染物有強(qiáng)烈的新和力，對(duì)有機(jī)污染物在土壤中的生物活性、殘留、生物降解、遷移和蒸發(fā)等過程有重要的影響。對(duì)農(nóng)藥的固定與腐殖質(zhì)功能基的數(shù)量、類型和空間排列密切相關(guān)，也與農(nóng)藥本身的性質(zhì)有關(guān)。一般認(rèn)為極性有機(jī)污染物可以通過離子交換和質(zhì)子化、氫鍵、危德華力、配位體交換、陽(yáng)離子橋和水橋等各種不同機(jī)理與土壤有機(jī)質(zhì)結(jié)合。對(duì)非極性有機(jī)污染物可通過分隔（Paxtioning）機(jī)理與之結(jié)合。腐殖質(zhì)分子中既有極性親水基團(tuán)，也有非極性親水基團(tuán)。

????可溶性腐殖質(zhì)能增加農(nóng)藥從土壤向地下水的遷移，富里酸有較低的分子量和較高酸度，比胡敏酸更可溶，能更有效地遷移農(nóng)藥等有機(jī)污染物質(zhì)。腐殖酸作為還原劑而改變農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)，這種改變因腐殖酸中羧基、酚羥基、醇羥基、雜環(huán)、半醌等的存在而加強(qiáng)。一些有毒有機(jī)化合物與腐殖質(zhì)結(jié)合后，其毒性降低或消失。

有機(jī)質(zhì)對(duì)全球碳平衡的影響????土壤有機(jī)質(zhì)也是全球碳平衡過程中非常重要的碳庫(kù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球土壤有機(jī)質(zhì)的總碳量在14×1017?5×1017g，大約是陸地生物總碳量（5.6×1017g）的2.5?倍。而每年因土壤有機(jī)質(zhì)生物分解釋放到大氣的總量為68×1015g，全球每年因焚燒燃料釋放到大氣的碳遠(yuǎn)低得多，僅為6×1015g是土壤呼吸作用釋放碳的8％?％?？梢?，土壤有機(jī)質(zhì)的損失對(duì)地球自然環(huán)境具有重大影響。從全球來看，土壤有機(jī)碳水平的不斷下降，對(duì)全球氣候變化的影響將不亞于人類活動(dòng)向大氣排放的影響。