第一章　概述

第一节　土壤的成分

土壤是地壳表层生长植被的部分（见图1-1），具备植被生长的条件：可以固定并容许植物根茎的生长；蓄含植物和土壤微生物所需的水分和空气；提供植物所需的养分；维持酸碱度（pH值）在适当范围内；对旱、涝、寒、热等极端气候有一定的缓冲功能。

土壤成分和各成分的功能见图1-2所示。

物理成分是框架，蓄含化学成分，滋养土壤的基础生产力——生物系统，这就形成三位一体的土壤肥力。

在上述土壤化学成分中，碳（C）养分起关键和基础作用。碳广泛存在于有机质（OM）中，有机质是碳库。从有机质到碳养分有一种中间物质，就是有机质的衍生物腐殖物（HS）。腐殖物是土壤的重要组成部分。

腐植酸（HA）是由动植物（主要是植物）残体在微生物及地球化学作用下由腐殖物及其他有机物质分解或合成的一类天然有机大分子物质，没有固定的分子式和分子结构。腐植酸广泛存在于土壤、水体和煤炭矿物之中。地球上土壤中的有机质碳约3万亿吨，其中HS碳占80%左右。

腐植酸对土壤肥力的基础作用，实质上就是碳物质的作用。而且土壤三种肥力之间是互为因果，并都与碳有着紧密的联系，见图1-3所示。

成绍鑫在《腐植酸类物质概论》一书中高度概括了中外大量专家的观点，对腐植酸与土壤形成和肥力的作用作了如下论述：

①腐植酸是土壤形成的积极参与者和促进者，腐植酸（HA）中的黄腐酸（FA）对无机质岩石有较强的分解作用。

②腐植酸促进和制约着土壤金属离子、微量元素的迁移、固定和淋溶。这些腐植酸-无机质的复合体对土壤中的钾、钙、镁、铁、锌、锰等有益元素的迁移或固定有很大的影响。腐植酸（HA）对微量元素的富集能力的确是可观的。

③腐植酸是土壤结构的稳定剂，富含腐植酸类物质的土壤比贫瘠土壤的团聚体含量高5～7倍，总孔隙度高0.3～1倍，空气含量、渗水速度都明显较高。

④腐植酸影响着土壤的盐基交换量（CEC）。盐基交换量是土壤肥力的一个重要指标，决定着土壤保持养分的能力。腐植酸（HA）与矿物发生物理化学作用后改变了矿物吸附基团的性质。

⑤腐植酸影响土壤的持水性。腐植酸类物质能降低水的表面张力，从而减小水与土粒表面的接触角，增加水的铺展面积。富含HA的土壤比贫瘠无机土壤持水能力提高5～10倍。

⑥腐植酸是植物养料的仓库，HA通过吸附、络合、螯合、离子交换等作用，或者间接通过激活或抑制土壤酶，对诸多营养元素起保护作用和贮存作用。凡是HA含量高的地方，营养元素含量也必然高。所以100多年前不少人误认为腐植酸本身就是植物的养料。

几十年来腐植酸肥料行业的研究者们沿用着这些经典理论展开对腐植酸肥料的研究、制造和应用，为我国腐植酸肥料的理论完善及产业发展做出巨大贡献。

但是正如上述理论所表达的，腐植酸专家们不认为腐植酸本身是植物营养。

腐植酸专家们忽略了腐殖物经微生物作用会产生水溶有机碳（DOC），而有机碳的分子粒径小到一定尺度以下，其水溶物是可以被植物根系直接吸收的，这就是植物有机碳养分的一种存在形式，见图1-4所示。

可以合理推测：HS是微生物死亡尸体与有机残渣的混合物，小分子DOC是微生物的分泌物，后者被植物根系直接吸收。所以HS间接为植物提供有机养分。

微生物作用于有机质产生腐殖物和水溶性有机碳，促进土壤的肥沃和农作物的生长。从这个意义上来说，土壤不是单纯的肥料贮存器和输送带，而是依靠复杂的生态系统对有机质进行“二次加工”的“消化系统”，见图1-5所示。

可见土壤相当于一个消化系统，那些不易被吸收的有机质和非有机物质（如矿物质），被这个消化系统加工成了小分子有机态养分，才被植物吸收。

如果只重视使用化肥，而不注意适时使用有机肥，丢弃“养地”的传统，会使土壤贫瘠化、化肥利用率低下。

微生物生存繁殖主要的能源是碳和氮，且碳氮比值应在25左右。土壤中有机态碳极度缺乏时，微生物不能繁殖，这是土壤板结的根本原因。

忽略了给土壤补充水溶有机碳，是经典腐植酸土壤肥料学的一大缺失。而这个补碳功能，由腐植酸中水溶性好、分子量小的黄腐酸可以实现。

这种缺失与黄腐酸在矿物腐植酸中的地位有关。因为纵观矿物腐植酸行业，黄腐酸是小品种，生产成本又比较高，企业重视程度不够，只有将其用到高价值产品——叶面喷施肥，才派得上用场。如今腐植酸肥料的局面是：大量腐植酸产品被作为土壤改良剂和化肥增效剂使用，少量产品（黄腐酸）被用作叶面喷施肥的原料，却都没给土壤补充碳元素。

生物腐植酸与矿物腐植酸之间，既有相同又有不同，必然会产生适用于生物腐植酸的新理论、新方法。