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有机-矿质复合体

有机质与矿质(包括粘粒)间通过各种力相互作用连成的物体。也称粘粒-有机质复合体。它是构成土壤基本微团聚体的单元,也是土壤具有良好结构的基础。提取①用超声波(或声波)分散法把团聚体分散成各种大小的复合体,然后用沉降法(或离心法)提取。本法已得到广泛的应用。其优点是既可少改变土壤pH,又可少影响与自然有机矿质复合体结合的金属离子,且有很高的分散效率。

有机质与矿质(包括粘粒)间通过各种力相互作用连成的物体。也称粘粒-有机质复合体。它是构成土壤基本微团聚体的单元,也是土壤具有良好结构的基础。

提取

①用超声波(或声波)分散法把团聚体分散成各种大小的复合体,然后用沉降法(或离心法)提取。本法已得到广泛的应用。其优点是既可少改变土壤pH,又可少影响与自然有机矿质复合体结合的金属离子,且有很高的分散效率。土壤团聚体原生矿物土壤有机质或粘粒中矿物之间的结合,易被超声波破坏。但粘粒中矿物与土壤有机质之间的联系很强,难于用超声波破坏。此法分离出的复合体中有时夹有未复合的游离的有机物质。②重液分离法,其中最简便的是用比重介于有机质与复合体之间的重液,如比重为2.0的杜列液或溴仿酒精液来离心分离复合体,使游离的有机质(即轻组)飘浮而与沉降的复合体(重组)区分开来。

分级

有物理法与胶体化学法两类:物理法包括按颗粒大小分级、按颗粒比重分级和在颗粒大小分级的基础上再按比重分级;胶体化学法主要按复合体在不同溶液中胶散情况分级。①按颗粒大小及比重分级:把未去有机质的土壤按质地分析中颗粒分级的办法,用沉降法分级,例如把土壤复合体区分为粗砂复合体、细砂复合体、粉粒复合体和粘粒复合体四种。另一种是把重点放在粘粒复合体中,把它再用离心法细分为四级:粗粘粒(2~0.2微米)、中粘粒(0.2~0.14微米)、细粘粒(0.14~0.08微米)与极细粘粒(<0.08微米)复合体等。由于复合作用主要集中在土壤粘粒,因此最好先按颗粒大小把土粒分级,然后再按比重分级,仔细了解复合体在土壤中的分配情况,如把粗、中粘粒复合体用重液细分为比重<1.80、1.80~2.06、2.06~2.20、2.20~2.40、2.40~2.60与>2.60等级分,以进一步区分未复合的有机物质、复合的有机物与矿物组分等。②按复合体在不同溶液中的胶散情况分级:苏联A.Φ.丘林(1927)把土壤中有机-矿质复合胶体分为三类:不凝结的胶体,可直接分散于水,称G0;钙凝结的胶体,这种胶体可用中性氯化钠拆开、称为负电性凝胶或活性凝胶,为G1;铁铝氧化物凝结的胶体,这部分凝胶不能被氯化钠拆开,可用研磨法分散,称为等电性凝胶或惰性凝胶,为G2。③按有机矿质复合体中腐殖质与矿质部分的结合形态把腐殖质分级;熊毅等(1978)建议用0.1摩尔/升氢氧化钠液提出的腐殖质称为松结态腐殖质,继用0.1摩尔/升焦磷酸钠和0.01摩尔/升氢氧化钠液及超声波处理(300mA,21.5kHz)提取的腐殖质称为稳结态腐殖质,最后剩余在残土中的腐殖质称为紧结态腐殖质。徐建民等(1992)建议用1摩尔/升Na2SO4液提取以钙键结合的腐殖质,然后用0.1摩尔/升焦磷酸钠提取铁和铝键结合的腐殖质

数量

严格地讲,土壤有机-矿质复合体的数量是指有机物质与矿物质相互复合而构成的复合体的数量,没有复合的有机部分和矿物部分都不计在内。但是在实际工作中,要从复合体中区分出没有复合的矿质部分比区分出没有复合的有机部分更不容易。因此,一般就把复合的有机部分作为复合多少的度量。用重液法可以把没有复合的有机部分(轻组)除去,剩下的土壤的有机矿质复合体,即重组(%)乘以重组有机质含量(%)再除以100为土壤重组有机质量(%),可作为比较土壤中有机-矿质复合体数量的指标。熊毅等把重组含碳量占土壤总碳量的百分数(称为有机-矿质复合度)作为指标。土壤有机-矿质复合度的变化范围可由52%到98%。有机肥施入土壤中后所增加的有机质中有多少与土壤相复合,可以原土为基础,计算出有机质增值的复合度,简称“增值复合度”。增值复合度范围为57%~84%,秸秆比绿肥的增值复合度高,禾本科绿肥比豆科绿肥的高。用上述方法研究从土壤中提出的粘粒级的复合体就可直接得到有关粘粒-有机质复合体的数量。

类型

既可在物理分级后按其组成与特性来区分,也可在胶体化学分级后按其组成与特性来区分。物理分级可按复合体大小、比重或两者结合来区分,但尚缺统一的标准。胶体化学区分也各有不同:有的按不同土壤中主要复合体的组成区分;有的把复合体区分为几组,并估算各组在各种土壤中的比例;有的从腐殖质的角度,按其与矿质部分的结合形态区分。例如特切内克和奥德斯(L.W.Turohenek,J.M.Oades,1974)进行的物理混合分级,用超声法分散澳大利亚红棕壤,把复合体按颗粒大小分成5级:砂(200~53微米)、细砂(53~20微米)、粗粉粒(20~5微米)、细粉粒(5~2微米)、粘粒(<2微米),再用高速离心机把粘粒-复合体细分为粗粘粒(2~0.4微米)、中粘粒(0.4~0.1微米)和细粘粒(<0.1微米)等3级。在此基础上,再把粗、中粘粒复合体用重液细分为比重<2.25、2.25~2.4、2.4~2.5、2.5~2.6、>2.6的沉淀物与>2.6的流出物等6级。全部土壤有机-矿质复合体中,有一半以上集中于粗粘粒部分(2~0.4微米),约有70%的粗粘粒复合体的比重>2.5。土壤中碳全量的一半在粘粒部分,尤以比重<2.25的粗、中粘粒复合体中含碳量为高,可占全碳的25%~26%。中、细粘粒复合体的全铁与全铝量比粗粘粒复合体高,而硅量与SiO2/R2O3率则较低。例如达乔福(P.Duchan-four,1976)按胶体化学主要组成区分大西洋气候条件下的3种土壤有机矿质复合体:黑色石灰土中的腐殖质-碳酸钙复合体,暗色土中的腐殖质-水铝英石复合体,棕色酸性土中的腐殖质-铁复合体,这些复合体的生物学的与化学的性质都不相同。A.Ф.丘林的分级胶散法表明,黑钙土中G1含量比G2多,而红壤与灰化土则相反,尤其是红壤的G2含量有时高出G1一倍左右。G0包括水分散的复合体和游离粘粒,一般土壤中都含有相当的数量,在同一个土壤区域内,水田土壤的G0都比旱地土壤为多,特别是湖积物上的水稻土含G0更多,G0的含量似随土壤水分状况的不同而变化,土壤由于变湿,G0的含量增加,反之土壤由湿变干,G0将减少。熊毅等的腐殖质结合形态区分表明,风化煤中灰分很少,腐殖质多属松结态(97%);泥炭中含50%灰分,紧结态腐殖质占全部腐殖质的60%;而褐煤以稳结态腐殖质(占48.5%)为主。

性质

土壤吸水膨胀,将破坏团聚体。如果土壤粘粒吸附着有机化合物(有机-矿质复合),即使是一层单分子,也可降低土壤的膨胀,减少团聚体破坏,而土壤吸附有机物脱水后,其水合度更弱,因此,有机矿质复合体构成的基本微团聚体在土壤湿润后也很稳定,水稳性较高。有机-矿质复合体的表面性质,将不再是粘粒与有机质的总和,对阳离子交换量与表面积来说往往小于总和值。这种非加和性也是粘粒与有机质发生复合作用的证据之一。