土壤有机质的作用及调节.doc

土壤有机质的作用及调节一、土壤有机质的作用土壤有机质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：（一）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。大量资料表明，我国主要土壤表土中大约80%以上的氮、20%76%的磷以有机态存在，在大多数非石灰性土壤中，有机态硫占全硫的75%95%。随着有机质的矿质化，这些养分都成为矿质盐类（如铵盐、硫酸盐、磷酸盐等），以一定的速率不断地释放出来，供作物和微生物利用。另外，据估计土壤有机质的分解以及微生物和根系呼吸作用所产生的CO2，每年可达1.35*1011t,大致相当于陆地植物的需要量,可见土壤有机质的矿化分解是大气中CO2的重要来源,也是植物碳素营养的重要来源.此外，土壤有机质在分解过程中，还可产生多种有机酸（包括腐殖酸本身），这对土壤矿质部分的一定溶解能力，促进风化，有利于某些养分的有效化，还能络合一些多价金属离子，使之在土壤溶液中不致沉淀而增加了有效性。（二）增强土壤的保水保肥能力和缓冲性腐殖质疏松多孔，又是亲水胶体，能吸持大量水分，故能大大提高土壤的保水能力。此外腐殖质改善了土壤渗透性，可减少水分的蒸发等，为作物提供更多的有效水。腐殖质因带有正负两种电荷，故可吸咐阴、阳离子；又因其所带电性以负电荷为主，所以它具有较强的吸咐阳离子的能力，其中作为养料的K+、NH4+、Ca2+、Mg2+等阳离子一旦被吸咐后，就可避免随水流失，而且能随时被根系附近的其他阳离子交换出来，供作物吸收，仍不失其有效性。腐殖质保存阳离子养分的能力，要比矿质胶体大许多倍至几十倍。一般腐殖质的吸收量为150400cmol（+）/kg。因此，保肥力很弱的砂土中增施有机肥料后，不仅增加了土壤中养分分数，改良砂土的物理性质，还可提高其保肥能力。腐殖质是一种含有多酸性功能团的弱酸，其盐类具有两性胶体的作用，因此有很强的缓冲酸碱变化的能力。所以提高土壤腐殖质质量分数，可增强土壤缓冲酸碱变化的性能。（三）改善土壤的物理性质腐殖质在土壤中主要以胶膜形式包被在矿质土粒的外表。由于它是一种胶体，粘结力和粘着力都大于砂粒，施于砂土后能增加砂土的粘性，可促进团粒结构的形成。由于它松软、絮状、多孔，粘结力又比粘粒汪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。表明有机质能使砂土变紧，粘土变松，土壤的保水、透水必性以及通气性都有所改变。同时使土壤耕性也得到改善，耕翻省力，适耕期长，耕作质量也相应地提高。腐殖质对土壤的热状况也有一定影响。主要由于腐殖质是一种暗褐色的物质，它的存在能明显地加深土壤颜色，从而提高了土壤的吸热性。同时腐殖质热容量比空气、矿物质小，而比水小，而导热性质居中。因此在同样日照条件下，腐殖质质量分数高的土壤土温相对较高，且变辐不大，利于保温和春播作物的早发速长。（四）促进土壤微生物和活动土壤微生物生命活动所需的能量物质和营养物质均直接和间接来自土壤有机质，并且腐殖质能调节土壤的酸碱反应，促进土壤结构等物理性质的改善，使之有利于微生物的活动。这样就促进了各种微生物对物质的转化能力。土壤微生物生物量是随着土壤有机质质量分数的增加而增加，两者具有极显著的正相关。但因土壤有机质矿化率低，所以不像新鲜植物残体那样会对微生物产生迅猛的激发效应，而是持久稳定地向微生物提供能源。正因为如此，含有机质多的土壤肥力平稳而持久，不易产生作物猛发或脱肥等到现象。（五）促进植物的生理活性腐殖酸在一定浓度下可促进植物的生理活性。（1）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。黄腐酸还是某些抗旱剂的主要成分。（2）能提高过氧氢酶的活性，加速种子发芽和养分吸收，从而增加生长速度。（3）能加强作物的呼吸作用，增加细胞膜的透性，从而提高其对养分的吸收能力，并加速细胞分裂，增强根系的发育。（六）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。腐殖酸还能和某些金属离子络合，由于络合物的水溶性，而使有毒的金属离子有可能随水排出土体，减少对作物的危害和对土壤的污染。二、土壤有机质的调节（一）调节原理土壤有机质腐殖质质量分数的多少，是土壤肥力高低的一项重要标志。在一定的有机质质量分数范围内，土壤肥力随有机质质量分数增加而提高，作物产量也随有机质质量分数增加而增加，但土壤有机质不是愈多愈好，当超过一定范围时，这种相关性就不明显。而过高的有机质质量分数既不经济，也对提高土壤肥力没有好处，如某些低湿水稻土的有机质质量分数很高，是由于土壤过湿而使其分解缓慢所致，它是土壤需要改良的标志。土壤有机质的质量分数决定于年生成量和年矿化量的相对大小。当两者相等时，有机质质量分数将保持不变；当生成量大于矿化量时，有机质质量分数将逐渐降低。年生成量与施用有机物质的腐殖化系数有关。通常把每克有机物（干重）施入土壤1年后，所能分解转化成腐殖质的克数（干重）称为腐殖化系数。腐殖化系数通常在0.20.5之间。一般来讲,同一物质的腐殖化系数,因不同的生物、气侯条件、土壤组成性质及耕作等条件而有差别。水田较旱地腐殖化系数高。从有机物质的化学组成看，木质化程度高的腐殖化系数也较高，即形成较多的腐殖质。粘重土壤中的腐殖化系数比轻质土壤要高。每年因矿质化而消耗的有机质量占土壤有机质总量的百分数，称为土壤有机质的矿化率。土壤有机质的年矿化量受生物、气侯条件、水热状况、耕作措施等到各种因素的影响。一般而言，我国北方冷凉地区土壤有机质的年矿化量低于东南温湿地区；山区低于丘陵平川；水田低于旱地；耕作频繁的土壤其年矿化量较高。我国耕地土壤有机质年矿化率在1%4%之间。只有每年加入各种有机物质所生成的土壤有机质量等于年矿化量时，才能保持土壤有机质的平衡。如果土壤原有有机质质量分数为20g . kg-1,也即该土壤耕层的有机质量为150000kg*20g . kg-1=3000kg,若年矿化率为20g . kg-1,则每年消耗的有机质量为3000kg*20g . kg-1=60kg。若这种有机物质的腐殖化系数为0.25，则只要加入60kg0.25=240kg干有机物质即可达到土壤有机质平衡。要增加土壤中的有机质，就必须使土壤有机质的积累和分解这一矛盾统一起来，以达到既能提高土壤有机质的质量分数，使土壤基本肥力有所保证，又能以适当的分解速度向作物提供必须的养分。这是农业生产管理上的一个重要课题，主要措施有：一方面要增加土壤有机质的来源；另一方面则需要了解影响有机质积累和分解的因素，以便调节有机质的积累和分解过程，使土壤有机质的积累和消耗达到动态平衡。（二）增加土壤有机质的途径我国农业土壤的有机质质量分数大多偏低，特别是华北平原和黄土高原。提高这些地区土壤有机质的质量分数将可有效的提高土壤的生产能力。增加土壤有机质的途径有：1种植绿肥作物，种植绿肥、实行绿肥与粮食作物轮种，历来是我国农业生产中用以补给土壤有机质的一种重要肥源。绿肥产量高,有机物质质量分数高(一般为10%20%),养分丰富(一般平均含NO5%,P2O50.1%,K2O0.5%),分解也较快,形成腐殖质较迅速,可不断地更新土壤腐殖质。与单一作物连作相比，实行绿肥或牧草与作物轮作可显著提高土壤有机质的质量分数。据全国绿肥试验网在16个省（区）进行的定位试验结果表明，无论是我国的南方或北方，旱地或水田，连续5年翻压绿肥，土壤有机质均有明显提高，其增加量平均为1-2gkg-1土。但土壤肥力不同，其累积有机质的效果在较大差异。在肥力高的土壤上，绿肥一般只能起到维持土壤有机质水平的作用；而肥力低的土壤上，绿肥则有明显增加土壤有机质质量分数的良好效果。为了防止土壤原有机质的大量消耗及绿肥分解解时可能主产生的有毒物质，可以采取沤肥办法，先把绿肥和稻草、河泥等一起沤腐，然后再施入土中，或用换肥办法；把一部分绿肥割出用为饲料，再以一部分厩肥代替绿肥使用。2增施有机肥料，我国农民素有施用有机肥的习惯，而且施用的种类和数量都很多，如：粪肥、厩肥、堆肥、青草、幼嫩枝叶、饼肥、蚕沙、鱼肥等，其中粪肥和厩肥是普遍使用的主要有机肥。这就应该在大力发展畜牧业的同时，鼓励农民大力发展有机肥。养畜积肥一般以养猪为主，若以平均每公顷养猪30头，每公顷年积厩肥22500kg计，则每公顷土壤中增加的采购质干重可达750公斤以上。3秸秆还田，秸秆直接还田是增加土壤有机质和提高作物产量的一项有效措施。作物秸秆含纤维素、木质素较多，在腐解过程中，腐殖化作用比豆科植物进行慢，但能形成较多的腐殖质。对于含氮较多的土壤，秸秆还田的效果较好；瘦田采用秸秆还田时，应适当施入速效性氮肥，否则会产生秸秆分解迟缓或虽分解而作物却产生黄苗缺氮的现象。在秸秆还田时，最好采用禾本科植物的秸秆或厩肥等混合使用，这样可以起到调节C/N比率，加速残体分解、多积累腐殖质及防止作物缺氮的发生，比单用禾本科秸秆或豆科秸秆的增产效果为好。应该指出，增加有机质的途径，要因地制宜。例如，以牧业为主的地区可采用粮草轮作；在山区应结合山区综合治理，发展林业和畜牧业；在平原地区，除发展绿肥外，应积极发展林业，四旁绿化，使秸秆还田的数量不断增加。（三）调节土壤有机质的分解速率土壤有机质的分解速率和土壤微生物活动是密切相关的，因此我们可以通过控制影响微生物活动的因素，来达到调节土壤有机质分解速率的目的。调节途径主要有以下几个方面：1调节土壤水、气、热状况，控制有机质的转化，土壤水气热状况影响到有机质转化的方向与速度。在生产中常通过灌排、耕作等措施，改善土壤水、气、热状况，从而达到促进或调节土壤有机质转化的效果。2合理的耕作和轮作，合理耕作轮作，既能调节进入土壤中的有机质种类、数量及其在不同深度土层中的分布，又能调节有机质转化的水、气、热条件。在保持和增加土壤有机质的质和量上往往是影响全局的有力措施。我国人民在常期生产实