构建土壤腐殖质

腐殖质：它是什么以及它是如何形成的？

埃哈德·亨尼格

腐殖质的形成是无机转化与有机生物（如微生物、线虫和蚯蚓）之间复杂相互作用的结果。腐殖质的形成分两步进行。首先，土壤中的有机物质和矿物质分解。接下来，这些细分产品的全新组合开发出来。这导致腐殖质的初始阶段。腐殖质的形成是一个生物过程。地球上地壳中只有4-12英寸（10-30厘米）的含腐殖质的土壤。这层薄薄的地球就是为所有人类生命提供营养的全部存在。人类的命运就靠这12寸！

腐殖质形成

腐殖质含量为2%的耕地今天被认为是优质农田。剩下的98%是什么？根据土壤类型，生物约占8%，植物和动物的遗骸约占5%，空气和水约占15%。

因此，另外70%的土壤质量完全是矿物来源。土壤的矿物质部分来自岩石的分解和侵蚀。这些成分的溶解是由称为石生生物的生物进行的，它们是石头和生命之间的中介。RaoulH.Francé创造了“lithobiont”这个词，意思是“生活在石头上的人”。岩石生物是开始形成腐殖质的微生物群。它们从无生命的矿物中产生赋予生命的物质。在这个过程的基础上，生物、地球、植物、动物和人类都可以开始一步一步地建造。

腐殖质的形成是一个生物过程。

只有具有最佳结构倾斜度的土壤的腐殖质含量为8-10%。原始森林中未受污染的土壤最多可以达到20%。热带丛林不能用完所有的有机废物，所以它可以储存腐殖质。所有的森林都会积累腐殖质，但真正的腐殖质储存要经过数千年才会出现。曾几何时，在乌克兰可以发现被称为黑钙土（俄语为黑土）的腐殖质堆积物。

几乎所有的植物群落（豆科植物和未开发的森林除外）消耗的腐殖质都超过了它们所能生产的。严格来说，栽培植物的每一次收获和每一次生长，都伴随着腐殖质的流失。失去的腐殖质不能被任何一种矿物肥料所替代。落叶林和混交林都可以提供自己的腐殖质，因为它们能够利用自己丢弃的树叶。即使在自然界中，没有人类影响，腐殖质也只能在落叶林和未受干扰的土地上产生。

腐殖质和粪便

腐殖质更倾向于植物代谢，而不是动物代谢。这就是为什么含有高比例动物粪便的粪便不能支持自然腐殖质的形成。粪便必须先变成腐殖质，然后才能用于施肥。

粪便必须先变成腐殖质，然后才能用于施肥。

为什么是这样？与动物排泄物的分解相比，生活在土壤中的微生物更倾向于分解纯纤维素，后者使肠道处于厌氧状态。不幸的是，这一事实并没有被前几代人认识到。

粪便没有经过好氧分解，而是简单地埋在田里。当以这种方式引入土壤时，腐烂的厌氧物质会在很长一段时间内作为外来元素存在。粪便被特定的腐烂微生物分解，而土壤中固有的微生物——生活在有氧条件下——被驱逐。厌氧微生物还是好氧微生物占主导地位的问题，因此是否发生腐烂或分解，对于植物的健康至关重要。

以下示例揭示了使用粪肥时产生的腐殖质是多么少：如果将公担（约88,磅）的稳定粪肥应用于每公顷土壤（在轻质土壤上），半年后，该量的一半可以找到粪便；一年后，只有五分之一；两年后，粪便几乎没有留下。土壤中的有机质被迅速消耗和同化；然后在不产生腐殖质的情况下矿化。

过去年来，德国一直采用典型的粪肥栽培方式。如果粪肥栽培有效，德国土壤中的腐殖质将非常丰富。但事实并非如此。粪便只是为动物提供营养的物质的残留物。植物产生的所有高营养蛋白质、碳水化合物、脂肪等都被从土壤中带走，剩下的营养成分很差。

尽管有这些缺点，但撒粪的习俗仍然被广泛采用。下面是一个例子：几年前，一位著名的儿童专家想了解为婴儿和幼儿种植的蔬菜的质量是否受到受精的影响。他是怎么做的？他测试了以下因素的影响：a)只有粪肥；b)粪肥加矿物肥料。结果：仅用粪便施肥的蔬菜被证明不仅劣质，而且实际上对人类健康有害——该组中的许多儿童被诊断出患有低色素性贫血。稳定肥对蔬菜品质影响的报告甚至提到了腐殖质土壤。这种关于腐殖质的错误观念仍然很普遍。研究人员显然没有注意到，粪便是一种腐烂产物，含有吲哚、粪臭素、腐胺和有毒酚类等有毒物质，而粪便的质量必然是有毒的。

什么是腐殖质？

问题，“什么是腐殖质？”不容易回答。如果被问到，德国外行可能会查看布罗克豪斯百科全书以获得答案。他会在那里找到以下定义：“腐殖质，表土中的黑褐色物质，是由植物和动物物质的腐败产生的。腐殖质富含碳，并且由于其腐植酸含量而通常呈酸性。它增加了土壤的储水潜力并产生碳酸，从而分解矿物质。”

“腐殖质，表土中的黑褐色物质，是由植物和动物物质的腐败产生的。”

尽管这一说法非常基本，但我们可以从中了解到腐殖质的一些重要功能。我们今天知道，植物遗骸会分解成最基本的成分和血浆残留物。只有在所有物质完全分解为碳、氮、钾、磷和镁元素之后，才能开始建造今天通常称为腐殖质的物质。

研究人员已经证明，植物可以接收到一定分子量的最终形式的等离子体（未分解到矿化状态的物质）。然后将这种等离子体包含在他们的系统中。这让我们回到上面已经提到的生命物质的循环。

腐殖质不能被视为一种真正的物质，而是一种由多种不断变化的因素构成的过程——一种形成。为了定义腐殖质，必须考虑生物物质因素。和谐法则——也就是平衡法则——支配着所有的生物。我们非常清楚土壤中被破坏的和谐的后果，这种和谐是正常土壤生命的先决条件。人们也可以说，“和谐等于通过土壤中运作良好的调节系统实现平衡。”

腐殖质和土壤与所有其他生物一样遵循相同的规律。但是现代农业拒绝以同样的方式运作，无视这些规律的结果可以在我们贫瘠的土壤和损坏的结构的病田以及易受疾病影响的栽培植物中看到。死土最终变成贫瘠的沙漠土地。

直到最近，腐殖质还不能使用通常的化学方法进行分析。酸、碱和盐必须用于化学研究，但这些物质会破坏生命及其功能。焚化没有揭示任何关于前腐殖质的结构或毛细管系统的信息。如果不了解这种毛细血管系统，就不会发现有关生物体、它们如何相互关联以及它们工作的和谐性的任何信息。

从碳氮关系可以看出腐殖质价值的关键之一。高度肥沃的土壤应显示10:1的碳/氮关系。然而，生物学研究要有趣得多，因为它们指的是生活环境，为了形成小生物世界的概念，必须研究生物群落的共生关系。

粘土-腐殖质复合体

即使有上述因素，腐殖质的定义仍未穷尽。在这个“原始组织”中，胶体——最细的土壤颗粒——起着特别重要的作用。在腐殖质中，不同的营养物质通过吸附过程与粘土矿物结合在一起。这种有机碎片（如腐殖质）与无机颗粒（如粘土矿物）的结合通常称为“粘土-腐殖质复合物”。

没有矿物质，就不可能形成真正的腐殖质。粘土和腐殖质胶体能够，主要是由于它们的电负性，能够吸收土壤中存在的碱，将它们保持紧密并吸收它们。因此粘土和腐殖质通常被称为吸附复合物。

腐殖质作为粘土-腐殖质复合物——换言之，作为土壤中的有机物质——也具有缓冲作用。仅在需要时才向植物提供营养，因此不可能过量服用。然而，当矿物施肥发生时，生长在缺乏腐殖质的土壤上的植物吸收的养分多于植物物质积累所需的养分。因为有机肥可以防止多余的消耗，所以可以看作是一种节能措施。

我们应该记住，根据最新知识，腐殖质（我们的祖先称之为土壤的“原始力量”）不是物质，而是一种生物学表现。这种表演是地球母亲的典型表现，这种表演在其他任何地方都找不到。

腐殖质究竟是由什么构成的？

赫维格·波默尔舍

术语“土壤腐殖质含量”是指土壤中存在的所有有机物质的总和。它通常以碳含量百分比表示，因为碳是有机材料的基本组成部分。

但是这个定义是不够的，因为它只揭示了土壤中包含的所有碳原子的总和。其中有多少是有价值的堆肥、活土壤生物群、液体肥料或其他有机物质，尚不清楚。

相关引述来自M.M.Kononova的论文，“土壤中的腐殖质——腐殖质研究的结果和问题”（年）：

“腐殖质研究的历史充满了澄清重要问题的不正确方法，这导致了关于腐殖质物质的性质、它们的起源以及它们在形成土壤和决定其肥力方面所起的作用的矛盾和混乱的想法。”

但是，如果我们主要将“腐殖质”理解为土壤中存在的大量有机物质，我们就会忽略其矿物质含量。

与过去几千年来持续潮湿的高温促进有机土壤材料在大片森林中形成的过去相比，我们这个时代耕地土壤中矿物质的比例有所增加。材料的有机和矿物质部分之间的比例发生了变化，对土壤不利。

顺便说一句，这是使用正确术语和正确含义的重要性的一个特别有力的例子：这里正确使用“矿物”一词来指代从岩石、砾石和沙子到最细的机械研磨颗粒的一切事物——它与NPK肥料或其他盐离子完全无关。

一个小小的计算就足以了解植物根在土壤中的重要性：

“根毛的形成大大增加了根的表面积。在1/22立方米的土壤中，黑麦(Secalegraine)大约有13,,根根，表面积为平方米，14,,,根毛，表面积为平方米。因此，地下部分的表面积是地上部分表面积的倍”（Jurzitza,28）。

一株黑麦植物与它生长的土壤直接接触的表面积相当于整个花园的表面积。这种土壤的组成必须至关重要。

AnnieFrancé-Harrar()写了以下关于健康的土壤应该如何寻找植物根部才能最佳地开展工作的文章：

“理想的土壤应具有以下成分：65%的有机物质、20%的土壤生物、15%的矿物质。但是这种丰富的有机物质几乎不再存在于地球上的任何地方，最高浓度出现在热带丛林中无人涉足的角落，但从未出现在我们生长的土壤中。但是，通过系统地采用腐殖质管理，可以在实际时间跨度内恢复生长土壤中的有机-无机平衡。”

这些推荐的比率也为系统腐殖质管理提供了一个目标。但她已经清楚地意识到将其付诸实践是多么困难：“但是这意味着一场激进的农业革命，比李比希在他那个时代引发的革命大得多”（20）。

腐殖际是如何形成的？

表土形成是生物材料从生物废料到植物的运动，以及生物材料下降到地球母亲的一个非常经典的案例研究。它也是对土壤的一项研究，研究土壤的多种功能、转化和储存，直到它重新出现在地上生物的世界中。大部分土壤物质首先作为形成营养的叶绿素变得清晰可见，但如果没有土壤中无数生物的工作，叶绿素将永远不会存在。

矿化的概念模型——所有有机材料完全分解为无机基础材料——首先是（我不能充分强调这一点）该术语在技术上的错误使用。其次，它发生在逻辑上是不可能的，因为这将只为形成的新生命留下一种可能的解释，即自发产生的概念，已被同一科学机构拒绝。

几乎所有的动植物生物中都出现了相同种类的细菌共生体，即乳酸菌。事实上，来自世界各地的土壤探针，即使所讨论的土壤只是稍微肥沃，也总是含有大量的乳酸菌。土壤中含有的植物越多，越好的品种越肥沃。这进一步证明了生物物质的循环是通过细菌的介导在表土中发生的。地表生物过程的残余物，由无数种小生物处理，首先被萌芽的真菌物种（主要是酵母和霉菌）加工成前体，然后传递给土壤中的细菌共生体。根据最新的研究，这些共生体——在这种情况下是乳酸菌——可以通过植物根毛的内吞作用直接作为食物被消耗和消化（RateaverandRateaver），并且它们在死后会留下各种有机物质，尤其是在秋天。

这些颗粒以及细菌本身（即土壤细菌中的活物质）是形成优质土壤的先决条件：表土通气、疏松、保水、能够进行生物耕作（Sekera年），不受侵蚀，肥沃，是edaphon功能的结果，如Henning（年）所述。微生物残留物的粘附性将岩石侵蚀的无机矿物质粘合成土屑。

与农业化学家的观点相反，正是这一点才配得上生物学意义上的“腐殖质”这个名字：有机和无机材料的集合体。这意味着完全不可能将腐殖质描述为一种死的化学物质！

腐殖质的形成是植物的一种“有机预消化”；同时，腐殖质土壤在生长季节充当活养分的储藏室，只有在提供充足的温暖、水和阳光的情况下，植物才能生长。

然而，除此之外，动物和植物消化之间的相似之处是明确无误的。在这两种情况下，微生物都作为中间站，作为“营养促进剂”，在这两种情况下，有机或无机材料都可以根据需要从营养基质中提取出来，用于构建细胞和组织。

从纯粹的空间角度来看，腐殖层是大气圈（气体圈）和岩石圈（岩石圈）之间的球体，与水圈（水圈）一起构成生物圈。在腐殖层中，所有死物质和活物质的整个新陈代谢都是在不断循环中进行的。它是由我们所知的最古老的生命形式驱动的：微生物。

根据生命物质循环模型，我们可以证明腐殖质是由生命创造的，源于生命，为生命而生。

腐殖酸：腐殖质科学及其对土壤的有益作用

作者：迈克尔·马丁·梅伦德雷斯

腐植酸是一组与植物根系结合并帮助其吸收水分和养分的分子。高腐殖酸水平可以显着提高产量。腐植酸缺乏会阻止农民和园丁种植具有最佳营养的作物。然而，今天的传统观点忽略了腐植酸，认为如果没有高分析NPK肥料，就不可能生长和维持城市景观，如公园、高尔夫球场或草坪。

本文将深入研究腐殖质的细节。如果我们了解土壤的特性，我们就可以调整我们的土壤生物学和化学，并获得更好的产量。

腐殖质VS有机物

我们必须首先了解土壤有机质和腐殖质之间存在差异。“腐殖质”是一个通用术语，描述了一组独立但不同的腐殖质。“土壤有机质”是指在地下以不同速率分解的物质。

我们统称为“腐殖质”的一些最常见的物质包括：

?富里酸：一种黄色至黄棕色腐殖质，在所有pH条件下均可溶于水且分子量较低。

?腐殖酸：一种深棕色腐殖质，仅在较高的土壤pH值下才可溶于水，并且分子量大于富里酸。腐植酸可能会在未受干扰的土壤中保留几个世纪。

?腐殖质：一种黑色腐殖质，在任何pH值下均不溶于水，具有高分子量，并且从未在碱提取的液体腐殖酸产品中发现。

在一英亩土壤中加入少量腐殖质可以取得积极的效果。

施用有机物无疑是对已浸出或没有化学反应（例如与一些沙子）的土壤再矿化的极好方法。具有低阳离子交换能力(CEC)的沙子难以保持养分的阳离子，这些阳离子很容易渗入土壤深处，无法被植物吸收。

当干旱条件盛行且缺乏腐殖质时，沙质土壤也无法保持水分。沙子处于“盛宴或饥荒”的状态，因为水和养分在施用后只能在短时间内获得。腐殖质的生物分子可以帮助保留水分和有机生物质、堆肥或其他肥料来源的自然循环产生的离子化养分。

腐植酸的电负性因子是开发和维持健康和可持续土壤的关键。在可持续农业计划、有机认证农场或城市景观中，这些腐殖酸的来源可能是腐烂的有机物质，如堆肥。从本质上讲，这是有机形式的肥料。因此，了解堆肥的成分来源和营养分析非常重要。

腐殖质是强大的东西，少量就可以产生巨大的可衡量的结果。我们已经看到，一英亩农田上只要40磅的总重量就能显着提高作物的产量。

腐植酸的物理性质

腐植酸作为将养分从土壤输送到植物的介质非常重要，因为它们可以保持离子化的养分，防止它们流失。腐植酸也被吸引到植物根部的枯竭区。当它们到达根部时，它们会带来植物所需的水和养分。

长草和土

消耗区是靠近植物根部的区域，根部从中吸取（消耗）养分。如果缺乏腐殖酸或菌根真菌，该区域会变得特别枯竭。当植物是菌根时，枯竭区就不那么重要了。菌根具有菌丝微管，可以比寄主植物更深入地延伸到土壤中。它们可以从枯竭区外为寄主植物收集矿物质营养。如果土壤中没有健康的菌根关系，腐殖质对于植物养分的可用性和吸收就更加重要。

正离子更容易被植物的根部吸收，因为根部带有负电荷。换句话说，正（阳离子）被负（活根）吸引。腐植酸以一种更容易被植物根部吸收的方式保持阳离子（正离子），从而改善微量营养素向植物循环系统的转移。这是有效的，因为腐殖酸（腐殖酸、腐殖酸和富里酸）吸收正离子，然后被吸引到根耗尽区和菌根的菌丝微管。

由于根部的负电荷大于腐植酸生物分子的负电荷，科学家推测微量营养素被植物的根部吸收并被植物的循环系统吸收。一些微量营养素在进入根膜时从腐植酸分子中释放出来，但我们现在意识到植物也会吸收一些较轻分子量的腐植酸。本质上，腐殖质正在螯合镁(Mg2+)、钙(Ca2+)和铁(Fe2+)等阳离子。通过螯合作用，腐殖质增加了这些阳离子对植物的利用。

如何建立腐植酸水平

堆肥和其他分解有机物质的来源不是建立土壤腐殖质水平的有效方法。堆肥迅速分解并留下其矿物质，将碳以二氧化碳的形式释放到大气中。另一方面，腐殖质是稳定、持久的生物分子。腐殖质成分的平均停留时间（基于放射性碳测年，使用未受干扰的土壤提取物）为1,至1,年，具体取决于腐殖酸的分子量。

如果您真的想修复或修复土壤，增加其CEC，改善其倾斜度和孔隙度，提高保护用水的可用性，从而使土壤成为所有植物、根系、微生物的更健康的陆地生物圈，您必须依赖腐殖质。腐殖质是土壤化学的产物，取决于其前体化学物质的来源：氨基酸。

氨基酸是蛋白质的组成部分。天然生态交错带中氨基酸的最佳来源是由菌根的Glomus（丛枝菌根真菌）物种产生的。这些与自然、未受干扰的地方的任何草有关。中西部的高草草原比地球上的任何交错带都更能说明这种土壤构建过程，因为草利用了球藻-菌根关系。这就是为什么高草草原上有如此多富含腐殖质的表土的原因。Glomus制造一种称为glomalin的土壤蛋白质，这是一种富含氨基酸的物质。与腐殖质相结合，它们创造了一个巨大的碳封存库。

科学家可以测量来自蛋白质（氨基酸）、碳水化合物和脂肪的堆肥中卡路里的百分比。这使他们能够衡量堆肥缺乏腐殖质的潜力。即使在最高质量的堆肥中，来自氨基酸（蛋白质）的卡路里百分比也低于5%。由于制造质量控制和成分一致性不同，很难依赖堆肥中完美的氨基酸比例，因此我们无法预测所有这些氨基酸都能%有效地转化为腐殖质。因此，堆肥或其他有机物质土壤改良剂不是增加土壤腐殖质的可靠方法。

尝试通过施用堆肥来添加足量的腐殖酸将需要大量的腐殖酸，这可能会导致该部位的养分过量。事实上，堆肥的质量越好，养分就越集中，你应该使用的越少。例如，就我们的TTP最高堆肥而言，我们建议谨慎使用——每1,平方英尺不超过60磅或每英亩不超过2,磅。这是假设没有同时使用其他肥料。

如果您想要腐殖质，则需要补充腐殖质。您可以在合格的实验室测量堆肥产品中腐殖酸的含量。优质堆肥的腐殖酸含量约为5%至8%。

高腐植酸水平的好处

我们在新墨西哥州洛斯卢纳斯植物园看到的腐殖质的一个明显好处是粘土的聚集。这种聚集使粘土更加多孔、柔软和有氧，排水更好，从而使所有植物的根系生长得更深。该场地于年购买，粘土土壤深12英尺，pH值范围为8.3至9.2-碱性如此之强，以至于在冬天场地会变白。

今天，我们拥有美国最大的栎属橡树种收藏之一，以及北美奇瓦瓦沙漠地区最大的原生橡树收藏。现场还有几种类型的红杉、枫树、山茱萸和巨型木材竹子。在我们开始的条件下，这些植物都不能在土壤上生长，但是借助腐植酸的力量（或魔法），我们已经将土壤恢复到多产和健康的水平。

最后，“腐殖酸：土壤化学的奇妙产物”（化学教育杂志，1年12月）指出，“腐殖酸是土壤化学中显着的棕色到黑色产物，对健康和多产的土壤至关重要。它们是功能化分子，可作为光敏剂、保水、与粘土结合、作为植物生长刺激剂和清除有毒污染物。没有任何合成材料可以与腐植酸的物理和化学多功能性相媲美。”

健康的土壤，定义

加里·齐默

什么是健康土壤？大多数农民都在争取拥有良好倾斜度的健康肥沃的土壤。但是这些术语——土壤健康、土壤肥力和良好的倾斜度——对我们所有人都意味着同样的事情吗？我敢打赌，您脑海中一定有一个关于土壤和生长在其中的作物应该是什么样子的形象。

但在当今世界，有了所有可用的技术、植物保护性杀菌剂、杀虫剂等，以及大量可溶性营养素，看“好”作物可能是骗人的。它实际上可能化了很多“化妆品”，掩盖了它的真实健康状况。近年来，美国农业部自然资源保护局(NRCS)开始更加