土壤化學之土壤固相科普介紹
未分解和半分解的生物殘留物是指土壤中未分解的微生物.仍然保持其原始形態(tài)特征的生物殘留物和分解（半分解）的生物殘留物。它們與土壤礦物部分沒有任何化學或物理化學聯(lián)系，只是機械地與土壤混合，因此可以使用工具或靜電引力將其與土壤分離。
腐殖質是指土壤中保留的碳化合物，是土壤有機質的主要部分。它們以各種方式與土壤礦物質結合，形成腐殖質-礦物質復合物(或有機-無機復合物)。從土壤中提取各種有機或無機提取物（通常使用稀堿）.分離出來。腐殖質可分為：①非腐殖質。是指生物化學上已知的各種化合物，如氨基酸.碳水化合物和類脂化合物主要是生物殘體的分解產物。②腐殖物質。指土壤腐殖物質中棕色至黑色.酸性聚合物化合物是微生物再合成形成的生物殘體分解產物。在土壤中，這兩種物質很難完全區(qū)分，因為碳水化合物等非腐殖物質通常以共價鍵的形式與腐殖物質結合，而腐殖物質通常含有非腐殖物質中的各種生化合物。腐殖物質是酸的.堿溶液中的溶解度通常分為三個等級(圖2):①胡敏素，即腐殖質中不溶于堿的部分；②胡敏酸，即腐殖質中溶于堿不溶于酸的部分；③富咖啡酸，即腐殖質中溶于堿和酸的部分。此外，溶于乙醇的胡敏酸部分稱為吉馬圖眉南酸。在電解質的條件下，在胡敏酸堿溶液中加入電解質也可以分離灰色胡敏酸和棕色胡敏酸，前者是沉淀部分，后者是溶解部分。胡敏素.胡敏酸和富咖啡酸的化學成分和結構基本相似。它們的分子中心是一個稠環(huán)或易生稠環(huán)的芳香核，通過共價鍵在核外.氨基酸(多肽)連接離子鍵或氫鍵.碳水化合物.酚酸和金屬離子(圖3)簡單。然而，分子的大小和與土壤礦質部分結合的牢固性是不同的，因此各種溶劑的溶解度也不同。
各種土壤有機質含量(土壤有機質含量%=土壤全碳含量%)×1.724)變化很大，主要取決于土壤因素，即土壤有機質含量是各種土壤因素的函數(shù)：有機質=f(氣候.植被.母質.地形.時間……)。就世界而言，土壤有機質含量低于0.1%，高幾可達100%，但大多數(shù)礦質土壤的有機質含量低于5%。一些沼澤土.泥炭土或高山土，其表面有機質含量超過20%或更高(50%以上)，稱為有機土。
由于土壤成分因素中的氣候和植被具有明顯的區(qū)域性，表面土壤的有機質含量也發(fā)生了定期的變化。例如，除森林土壤和山地土壤外，天然植被下的土壤在東北地區(qū)的有機質含量最高。因此向西延伸，根據黑土栗鈣土.棕鈣土-灰鈣土的順序逐漸降低；從黑土帶向南推進，按黑土-深棕色土壤(和白漿土)-棕色土壤-棕色土壤.逐漸減少序列逐漸減少。
雖然耕地土壤的有機質含量深受人為因素(施肥).耕作.灌溉)和土壤質地的影響，但仍保留區(qū)域差異的痕跡。例如，中國東北黑土地區(qū)耕地土壤的有機質含量仍居土壤第一；其次是華南.西南和青藏的土壤；其次是黃淮海平原和黃土高原的土壤。由于每年施用的有機肥料往往超過干旱土壤，有機質在洪水環(huán)境中的分解率低于干旱地區(qū)，有機質含量一般高于相應的干旱地區(qū)。然而，常年積水的沼澤水稻質量往往較差。
此外，腐殖質中的胡敏酸/富咖啡酸(H/F)比值、活性胡敏酸的含量和胡敏酸的光密度(E4)等也常表現(xiàn)出一定的區(qū)域差異。
土壤肥力與土壤肥力的關系中有機質的存在對提高土壤肥力有很多作用，主要體現(xiàn)在：①有機質是一種深色.吸水能力強的物質的存在有助于提高土壤溫度，提高土壤保水性能。②有機質經常與土壤礦物質發(fā)生反應，有些可以促進土壤團聚和結構的形成，增加土壤的滲透性；有些可以改善Cu2+.Mn2+和Zn2+對植物有效性等微量元素。③土壤有機質中的腐殖質分子含有各種含氧功能團(羧基).酚羥基等。)表面積大(800~900米2/克)，有電荷.吸附.離子交換.緩沖.絡合和生理活性有助于增強土壤的保肥性和緩沖性。④有機物在微生物的作用下不斷礦化，從而釋放出來CO2.N喠.N囶.H2P可以為植物提供大量有效的營養(yǎng)物質，如據研究，高產水稻一生所需氮約50~70%來自土壤有機質。⑤土壤有機質中的一些低分子脂肪酸.由于其性質和濃度的不同，芳酸甚至腐殖酸往往會促進或抑制作物的生長。⑥有機質也可以與化學農藥（或其他合成有機物）結合，影響農藥的生物活性.持續(xù)性.生物降解性.揮發(fā)性和淋溶性等。
鑒于上述功能，土壤有機質含量一直被用作比較土壤肥力水平的指標。但土壤有機質含量越高越好。有機質含量與土壤肥力有關。只有當土壤有機質含量較差或較低時，有機質含量的增加才能顯著提高土壤肥力水平；在有機質含量較高的土壤中，由于有機質含量的增加，肥力水平不會相應提高。因此，在一定的生物氣候條件和耕作條件下，每種土壤的有機質含量都有其合適的值。
在農業(yè)生產中，耕作活動使土壤中了土壤中原有的有機部分被消耗；同時，土壤也從作物根茬和施用的有機肥中得到部分有機質的補償。根據消耗量與補償量的比例，土壤有機質含量保持在原水平或降低或增加。我國大部分耕作土壤有機質含量較低。因此，增加有機肥是提高土壤有機質含量和土壤肥力的重要措施。然而，由于有機肥中生物殘留物的化學成分不同，其效果也不一致。土壤膠體
土壤固相物質的存在狀態(tài)之一。指土壤中活性最大的顆粒。其直徑通常為0.001～0.2微米之間。然而，由于土壤中直徑小于2微米的顆粒表現(xiàn)出膠體的許多特征，土壤膠體實際上是指土壤中直徑為0.在001~2微米范圍內(或小于2微米)的顆粒。其含量約為土壤重量的2~50%。
土壤膠體的類型可分為三類。
無機膠體又稱礦物膠體，即土壤粘粒。除少量石英外。.除長石等原生礦物外，主要由粘粒硅酸鹽和粘粒氧化物組成，包括蒙脫石.伊利石.蛭石.高嶺石、水鋁英石和鐵.錳.硅.鈦及其水合物等氧化物。
有機膠體也被稱為腐殖質膠體。由多糖組成的動植物和微生物殘留物及其分解和合成產物.由蛋白質和腐殖酸組成。
有機無機復合膠也被稱為有機礦物復合或有機顆粒復合。無機膠和有機膠通過離子之間的庫侖重力和表面分子之間的范德華重力緊密結合而成。這些膠體主要用于土壤中。
除了與其化學成分相對應的一般性質外，一般性質外，還具有以下特點：①顆粒很小，所以表面積很大。土壤膠體表面內外：內表面是指無機膠體中膨脹顆粒礦物晶層之間的表面；外表面是指粘合顆粒、有機膠體、游離氧化鐵和鋁的表面。土壤無機膠體晶核表面積與粘粒礦物類型不同(表2)。土壤膠體的巨大表面積使土壤具有物理吸附性能。②帶電荷。電荷的正負取決于膠體物質的組成和結構。硅酸鹽、水鋁石和胡敏酸膠體表面帶負電荷，鐵、鋁水合氧化物和蛋白質的電荷性質取決于分散介質pH而且可以帶正電荷，也可以帶負電荷，稱為兩性膠體。土壤膠體的帶電性能使土壤具有離子吸附性能，對保存土壤養(yǎng)分有很大作用。③可逆膠體和不可逆膠體。當土壤膠體顆粒分散在水介質中時，溶膠或水溶膠受到干燥、加熱、凍結、電解質和長期儲存等因素的影響時，其表面的電荷和水膜厚度往往會減少，并逐漸凝結成松散雪片沉淀的凝膠。凝膠中含有大量水分(分散介質)的稱為親水膠體，否則稱為疏水膠體。促使溶膠成為凝膠的因素消失后，親水膠體的凝膠通?？梢灾匦伦兂扇苣z，而疏水膠體則不容易。前者稱為可逆膠體；后者稱為不可逆膠體。兩者的存在有利于增強土壤團聚體的穩(wěn)定性。
土壤膠體與土壤性質的關系主要表現(xiàn)在：
①土壤膠體含量影響土壤的保水能力和耕作能力。力。膠體含量低的砂土易耕作，但不利于保水保肥；膠體含量高的粘土具有較強的保水保肥能力，但透氣性差，耕作困難；只有膠體含量適中的壤質土具有良好的耕作能力和良好的保水保肥能力，適耕期長，作物多。在農業(yè)生產中，通常采用增加有機肥或客土的方法來調節(jié)粘土和砂土的不良特性。
②主要負電荷的土壤膠體具有從土壤溶液中吸收各種陽離子的能力，其吸附量（交換量）取決于膠體物質的類別。這是土壤保存營養(yǎng)和緩沖性能的基礎。土壤膠體還可以吸收化學農藥和重金屬離子進入土壤，降低甚至消除化學農藥和重金屬離子的活性。
③土壤膠體吸附的陽離子的組成影響土壤的酸堿性。正常情況下，吸附的陽離子主要是鈣離子。如果土壤膠體中吸附的鈣離子不斷被鈉離子取代，土壤就會堿化，最終形成堿土；如果鈣離子不斷被鋁離子和氫離子取代，土壤就會酸化，形成酸性土壤(如紅壤)。堿土和紅土不利于植物生長。石膏或其他能使土壤酸化的物質是為了消除堿土中鈉離子的危害，而石灰可以消除紅土中鋁離子和氫離子的危害。
④土壤膠體，特別是有機和無機復合膠體，影響土壤團聚體的形成和穩(wěn)定性。在土壤中，溶膠經常與粉砂、粗砂等土壤顆粒粘結，形成不同尺寸的團聚體。團聚體的穩(wěn)定性與膠體的性質有關?？赡婺z體形成的團聚體容易在水中分散，穩(wěn)定性差；不可逆膠體形成的團聚體不易在水中分散，穩(wěn)定性大，稱為水穩(wěn)定團聚體。
