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大白话掀开腐植酸神秘面纱
作者:巩飞飞   来源:农民日报   时间:2016年07月20日   浏览量:

腐植酸说,虽为植物营养界元老,但我地位相当尴尬

公元1786年,其时乾隆当政,也就是电视剧《还珠格格》演绎的小燕子进宫的大致时间,欧洲有位叫艾卡德(Achard)的人,一直在思索一个问题——土壤是由啥组成的?为啥植物能在土壤里生长,而不能在空气中长?依照当时的技术手段,他做了非常详尽地分析。就在这一年,他基本搞明白了,土壤是由很小的砂砾、一部分水、一部分有机物组成的。沙子没啥好研究的,水也了解得差不多了,那么剩下的这部分有机物就比较耐琢磨——它由动植物残体腐败之后形成,所以由此得名腐殖质。

总结几千年来的种植经验,人们发现土壤中腐殖质越多,土壤肥力越高。以至于在发现腐殖质后不久,大家都觉得其才是作物生长的原动力,作物要长大就得把土壤中的腐殖质吸收转化成作物体内的营养物质。所以,在人们的认知里,腐殖质一度比光照、空气和水分还重要。

随着研究的进展,尤其植物光合作用的发现,腐殖质的地位一落千丈。光合作用表明,植物主要积累的物质是来源于空气中的二氧化碳,与土壤中的腐殖质没有多大关系。然后,令人质疑的问题随之显现,一个在土壤中占据相当分量的东西,却看起来没什么用,而事实上少了这种东西,作物又长不好,实在太矛盾。

我们中国人喜欢论资排辈,若论被发现的时间前后来算,1807年发现的钾元素都得叫腐殖质的主要存在形式——腐植酸一声“前辈”,另外氮元素也比腐植酸晚发现,可惜至今大家都知道氮长叶子钾长果,腐植酸长啥不知道。

腐植酸说,你真以为我在土壤里是“白吃干饭”的

沈阳农业大学的赵洪亮等人研究发现,如果土壤中只有细小的沙子和水,那么沙子很容易崩解。这样大家就明白了,腐植酸原来是土壤砂砾的粘合剂,可以让土壤形成一定的支撑力,支撑作物生长。例子反举一下更简单:行走沙漠容易陷进沙里,但在你家田里走,怎么也难陷进去吧?

中国矿业大学李威等人通过实验发现,如果给沙注入水,那么温度一高,水分很快就被蒸发了。如果在沙中加入过多的水,水很快就会渗走,但如果在沙和水中掺进腐植酸,水分不仅蒸发得慢,有些和腐植酸深度亲和的水分子甚至极难流失。再用等量的沙掺入腐植酸后,能吸附更多的水,且不易流失。所以说,腐植酸是土壤的保水剂。

随着技术的进步,人们对腐植酸的认识也越来越深入。研究发现,腐植酸具有“博爱精神”,它有很强的螯合能力,几乎能螯合所有植物生长所需的营养元素,“占有欲”超强。何谓螯合?举个例子,土壤中有很多的碳酸根离子,植物生长所需的钙离子人缘好,一不小心就被碳酸根离子“勾搭”形成碳酸钙,也就是大理石的主要成分。你不能指望植物吸收大理石补钙吧,所以钙离子不被吸收就相当地郁闷了。但是,如果有了腐植酸就不一样,它会把钙离子牢牢“抱在自己的怀里”,防止它和碳酸根离子接触,如此钙离子就不会被固定。所以说,腐植酸又是土壤矿质元素的活化剂和保肥剂。

近年农田化肥使用过量,土壤不是酸化就是盐碱化。酸要靠碱来中和,碱要靠酸来调理。在化学实验中,有一类物质叫做“pH缓冲剂”,缓冲剂既有酸的性质,又有碱的性质。当把酸加入缓冲剂中后,缓冲剂发挥自己碱性,中和酸带来的影响,使酸化程度变得很慢。所以说,腐植酸还是土壤酸碱性的缓冲剂。

观察腐植酸分子结构图,分子中同时包含了碱性基团和酸性基团。

其实,腐植酸类物质能在酸性土壤有好的表现,关键在于它能螯合有毒性的铝离子。实验数据表明,酸性土壤中铝离子含量超量。把铝离子包裹起来,不让它和植物接触,同理还有重金属如铅镉。所以说,正因此独特的性质,使得腐植酸成为土壤解毒剂。

除了上述这剂那剂之外,腐植酸还可起到提高地温、降低电导率(即压盐)、改善团粒结构、提供微生物碳源等作用。

腐植酸说,我被植物吸收了更牛,虽然量不用多

有些人容易发胖,有些人吃再多也难胖,差异主要在于肠道的吸收能力。同样吃两馒头,瘦子吃完了吸收1个,胖子吃了能吸收两个。同理,给地里施10公斤复合肥,有些吸收能力强的作物能利用5公斤,吸收能力差的作物只能利用1公斤,于是长势和产量就会产生差异。腐植酸最牛的优点,就是能改善细胞膜的通透性,让营养元素更易进入细胞内,加速根细胞对氮磷钾等的吸收。

如果一个人得了贫血,怎样让他恢复健康?途径一是加强营养,吃饱吃好。二是补充铁元素,提高血红蛋白活性。三是同血型输血。哪种更快呢?明显第三种。同理,当植株长势弱,需要补充营养,怎样让他更快恢复长势?途径一是补充氮磷钾等营养元素。二是提供足够的水及二氧化碳,增加光合作用产量。三是直接提供体内所需的木质素、蛋白质、糖类等。哪种更快呢?也明显第三种。所以,只要腐植酸类的物质被叶面、根部吸收,很容易转化成作物自身难以合成的木质素,恢复长势。由于木质素在植物体内难以合成,一旦供应充足,你会发现果面、叶面、茎秆表面光洁油亮。为啥?请看腐植酸分子和木质素分子结构图。

他们是不是很像?像就对了,国际上有种理论认为,腐植酸由木质素转化而来。

大家都希望作物增产,那么增产的本质是什么?两条途径:一是增加作物果实细胞数量,二是增大细胞体积。腐植酸恰好对这两个方面都有促进作用。

这里重点说明一下细胞增大。大家都知道,植物细胞要伸长变大可不容易,因为植物细胞有细胞壁,一旦细胞壁形成,这个细胞的体积基本就固定了。这和蛇蜕皮很像,一条蛇要长大,必须把限制它长大的那层皮蜕掉。但是植物细胞不具备把细胞壁也蜕掉的能力,所以细胞壁从根本上限制了细胞的大小。但是,细胞壁并非瞬间形成,它长了一定时间就不再长了,具体来说,就是细胞壁上会结合很多的脯氨酸,这些脯氨酸和细胞壁结合会在亚铁离子(Fe)的参与下变成羟脯氨酸,当羟脯氨酸积累到一定程度时细胞壁就不长了。这句话信息量比较大,也就是说铁元素施用过量会致细胞变小,植株矮小发育不良,你看出来了吗?所以,为让细胞壁长下去,减少羟脯氨酸的积累是关键。而腐植酸恰好特别喜欢“拥抱”亚铁离子,让亚铁离子和脯氨酸不那么容易接触,从而让细胞壁尽量多长一些,植物细胞的体积就会更大一些。除此之外,进入细胞内的腐植酸还能增加酶活性,促进蛋白质合成。