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土壤有机质的6大作用
2024-02-03   来源:生态家园   

土壤有机质的6大作用

土壤有机质的重要作用

土壤有机质的含量与土壤肥力水平是密切相关的。虽然有机质仅占土壤总量的很小一部分,但它在土壤肥力上起着多方面的作用却是显著的。通常在其他条件相同或相近的情况下,有机质的含量与土壤肥力水平呈正相关。

1土壤有机质为植物提供营养

土壤有机质中含有大量的植物营养元素,如N、P、K、Ca、Mg、S、Fe等重要元素,还有一些微量元素。土壤有机质经矿质化过程释放大量的营养元素为植物生长提供养分;腐殖化过程合成腐殖质,保存了养分,腐殖质又经矿质化过程再度释放养分,从而保证植物生长全过程的养分需求。

有机质矿质化过程分解产生的CO2是植物碳素营养的重要来源,据估计,土壤有机质的分解及微生物和根系呼吸作用产生的CO2,每年可达135亿t,大致相当于陆地植物的需要量。由此可见,土壤有机质的矿质化过程产生的CO2既是大气中CO2的重要来源,也是植物光合和作用的重要碳源。土壤有机质还是土壤N、P最重要的营养库,是植物速效性N、P的主要来源。土壤全N的92%-98%都是储藏在土壤中的有机N中的。据研究,植物吸收的氮素有50%-70%来自土壤。土壤有机质中有机态P的含量一般占土壤全磷的20%-50%,随着有机质的分解而释放出速效磷,供给植物营养。在大多数非石灰性土壤中,有机质中有机硫占全硫的75%-95%,随着有机质的矿质化过程而释放,被植物吸收利用。

2土壤有机质促进植物对其它营养元素的吸收

土壤有机质在分解转化过程中,产生的有机酸和腐殖酸对土壤矿物部分有一定的溶解能力,可以促进矿物风化,有利于某些养分的有效化。一些与有机酸和富里酸络合的金属离子可以保留在土壤溶液中,不致沉淀而影响其有效性。土壤腐殖质与铁形成的某些化合物,在酸性或碱性土壤中对植物及微生物是有效的。

土壤腐殖质是一种胶体,有着巨大的比表面和表面能,腐殖质胶体以带负电荷为主,从而可吸附土壤溶液中的交换性阳离子如K+、NH4+、、Ca2+、Mg2+等,一方面可避免随水流失,另一方面又能被交换下来供植物吸收利用。其保肥性能非常显著。在水分保持方面,土壤腐殖质和粘土矿物一样,具有较强的吸附能力,但单位质量腐殖质保存阳离子养分的能力比粘土矿物大几倍至几十倍,因此,土壤有机质具有巨大的保肥能力。

3土壤有机质促进植物生长发育

土壤有机质,尤以其中胡敏酸,具有芳香族的多元酚官能团,可以加强植物呼吸过程,提高细胞膜的渗透性,促进养分迅速进入植物体。胡敏酸的钠盐对植物根系生长具有促进作用,胡敏酸钠对玉米等禾本科植物及草类的根系生长发育具有极大的促进作用。土壤有机质中还含有维生素B1、B2、吡醇酸和烟碱酸、激素、异生长素(β-吲哚乙酸)、抗生素(链霉素、青霉素)等对植物的生长起促进作用,并能增强植物抗病能力。

4改善土壤物理性质

有机质在改善土壤物理性质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结构,促进团粒状结构的形成,从而增加土壤的疏松性,改善土壤的通气性和透水性。腐殖质是土壤团聚体的主要胶结剂,土壤中的腐殖质很少以游离态存在,多数和矿质土粒相互结合,通过功能基、氢键、范德华力等机制,以胶膜形式包被在矿质土粒外表,形成有机-无机复合体。所形成的团聚体,大、小孔隙分配合理,且具有较强的水稳性,是较好的结构体。在干旱区,有机质通过改善粘性,降低土壤的胀缩性,防止土壤干旱时出现的大的裂隙(即龟裂)。

土壤腐殖质是亲水胶体,具有巨大的比表面积和亲水基团,据测定腐殖质的吸水率为500%左右,而粘土矿物的吸水率仅为50%左右,因此,能提高土壤的有效持水量,这对砂土有着重要的意义。腐殖质为棕色呈褐色或黑色物质,被土粒包围后使土壤颜色变暗,从而增加了土壤吸热的能力,提高土壤温度,这一特性对北方早春时节促进种子萌发特别重要。腐殖质的热容量比空气、矿物质大,而比水小,导热性居中,因此,土壤有机质含量高的土壤其土壤温度相对较高,且变幅小,保温性好。

5土壤有机质是土壤生物能量的主要来源

没有土壤微生物就不会有土壤中所有的生物化学过程。土壤微生物的种群,数量和活性随有机质含量增加而增加,具有极显著的正相关。土壤有机质的矿质化率低,不会像新鲜植物残体那样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。因此,富含有机质的土壤,其肥力平稳而持久不易造成植物的徒长和脱肥现象。

土壤动物中有的(如蚯蚓等)也以有机质为食物和能量来源;有机质能改善土壤物理环境,增加疏松程度和提高通透性(对砂土而言则降低通透性),从而为土壤动物的活动提供了良好的条件,而土壤动物本身又加速了有机质的分解(尤其是新鲜有机质的分解)。进一步改善土壤通透性,为土壤微生物和植物生长创造了良好的环境条件。蚯蚓粪就是非常良好的团粒结构,具有泡水不散的特点。自然繁衍的蚯蚓种群大小是健康的土壤的重要指标。

6土壤有机质具有活化磷、钾等营养元素作用

土壤库中的磷一般不以速效态存在,常以迟效态和缓效态存在。因此土壤中磷的有效性低。土壤有机质具有与难溶性的磷反应的特性,可增加磷的溶解度,从而提高土壤中磷的有效性和磷肥的利用率。此外,土壤腐殖酸是一类生理活性物质,它能加速种子萌发,增强根系活力,促进植物生长,对土壤微生物而言,腐殖酸也是一种促进生长发育的生理活性物质。一些微生物具有解钾的功能,这些微生物生存必须有大量有机质的存在。

四、人类健康的源头在土壤有机质

耕地土壤是由固体、空气和水分所组成,固体部分最主要来自其发育的岩石母体的原生和次生矿物颗粒以及来自于生物(动植物和微生物)活体和残体留下的有机质。土壤有机质就是为作物生长发育提供养分的仓库。

有机质在土壤中的地位和数量,一定要保持一个相对稳定数才好。我国的土壤有机质含量,一般旱地为0.5%~3.0%,水田为1.5%~6.0%。因为有机质的分解和转化是在不断进行的。土壤有机质在消长过程中,土壤肥力也相应地随着不断改变。

据广东省生态环境与土壤研究所研究员陈能场介绍,理想的土壤中,固体占50%,空气和水分各占25%。固体中矿物部分占45%,余下5%的有机质中,各种活动的生物有机质占10%,根系有机质占10%,已经转化为稳定的高分子的“死的”有机质占80%左右。

耕地有机质本身就是养分的储藏库,同时深刻地影响土壤的物理、化学和生物学性质。假设某一土壤表土有机质含量4%,有机质氮含量5%,一季作物中有机质分解率2%,则土壤有机质供应之氮可达80kg/公顷,此供应量几乎可满足大部分作物之需求量,据估算,1%的土壤有机质相当于含有18公斤养分/亩。

土壤有机质还深刻影响水分的存储。一英亩大、一英寸厚、含2%有机质的土壤储水量可达12.1万升,含量5%和8%的土壤分别可储水30.3万和48.5万升。研究表明,土壤有机质从1%升到3%,土壤的保水能力增加6倍。

土壤有机质是土壤中各种大大小小生物的碳源和能源。丰富的有机质下,土壤中自然形成庞大的食物网,构建健康的生态系统,这个庞大的生态系统是土壤活力的来源,从养分转化直到病虫害控制,都起着极为重要的作用。

据陈能场研究员介绍:在理想的土壤生态系统中,每平方米的土壤含脊椎动物1只、蜗牛和蛞蝓100只、锅虫和蚯蚓3000只,线虫500万只、原生动物100亿只、细菌和放线菌10万亿个。这些动物和微生物组成一个食物网金字塔,这些生物一年中生物量总和达400~470公斤/亩。

如果对照上述指标,就不难判断出,我国耕地质量是严重下降的,其中最重要的变化,在于以最高产为目的的现代农业耕作体系下,土壤状况已经和理想土壤越来越远,曾经是鱼米之乡的南方红壤耕地数平方米种不出几斤蔬菜来。

人类大量合成化学肥料,提供给作物的是速效的无机物,但没有考虑到土壤中动物和微生物群落的需求,土壤微生物和动物群落失衡,造成大量病害和虫害出现。

本来杂草是可以提供土壤有机质的,但除草剂杀死了杂草并杀死了土壤中的其他有益生物,使得天敌益虫、两栖爬行类和鸟类减少,只有依靠农药。

大量抗生素、农药使用,虽暂时控制了庄稼的病虫害,然而食物链被污染了,大量因食物链污染造成的病人进入医院,造成了隐患矛盾加剧。

提高耕地有机质是有很多办法的,专家们提出了以下主要农业技术措施:

1)增加生物总产量。在增产的前提下增加土壤有机质,因为地上部分产量增加了,地下的根系也随着增加,同时地下生物也相应兴旺发达,致使动植物残体增多;

2)秸秆多还田。秸秆还田是直接为土壤增加有机物。要改变在田间焚烧秸秆的习惯,因为焚烧秸秆既浪费有机物,而且使有机物变成二氧化碳跑到空气中又污染环境;

3)增加有机肥用量。合理施肥,实行有机物和无机肥料的配合,不断增加有机物残留在土壤中的数量;

4)减少土壤有机质消耗。采取少耕、免耕、覆盖等措施,其目的就是减少和控制土壤氧气的供应,削弱微生物分解活动。覆盖则可以减少土壤水土流失。

实现有机质增加,最好的办法是发展高效生态农业,只有收入高,农民就愿意增加耕地地力,就愿意多投入劳动。

耕地有机质下降意味着减产,意味着不能生产优质的食物,意味着从源头制造病人。所以我们一定要重视起来!

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标签:土壤 有机质 作用

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