土壤有机质到底是什么？

土壤有机质通常占土壤体积重量的 1-6%。几乎不关心增加有机含量的耕作土壤会很快失去大部分这种重要成分，从而大大降低潜在生产力。为了了解有机质在土壤中的重要作用，Magdoff 强调我们必须首先正确识别材料。有机物有三种基本形式——活的、死的和死透的：

首先是“活的”有机物，包括活的植物根、微生物、蚯蚓、线虫和其他小动物。土壤可以包含数量惊人的不同种类的生物群落。人们常常认为线虫和微生物是有害的。仅线虫就可能有超过 100,000 种。这些线虫种类中的大多数都是有益的，有助于从腐烂的有机物中回收营养，作为大型生物的食物，并控制病原微生物的数量。只有相对少量的线虫种类寄生在植物上。蚯蚓在土壤中挖洞，为水分运动和根系生长提供通道，并以更可利用的形式释放养分以供作物生长，因此它们对土壤结构非常宝贵。

其次是“死”有机物。这是活性颗粒有机物、腐烂的茎、根、真菌菌丝、死动物和微生物的碎片。在健康的土壤中，这种成分是一种混合物，来自许多不同的来源。活性有机材料为多种真菌、细菌、植物和其他生物提供营养。

第三，有“死透”的有机物。尽管这个概念看起来很有趣，但重要的是区分活跃分解的有机物，第二组，和分解良好的腐殖质，第三组。腐殖质颗粒非常小而且颜色很深。它们在很长一段时间内相对稳定。腐殖质不是可用植物营养素的主要直接来源，因为它继续非常缓慢地分解。然而，由于腐殖质具有很高的阳离子交换能力，它有助于保持植物根系吸收所必需的养分。

腐殖质对于维持健康的土壤聚集也很重要。分解良好的腐殖质可能占土壤有机质总量的 60-80%。

三种形式的土壤有机质对土壤中发生的几乎所有事情以及土壤生长健康植物的能力都有深远的影响。其中一些影响是：

1. 土壤有机质，尤其是活跃分解的有机质，是植物生长的巨大营养来源。随着死去的植物、动物和其他土壤生物的分解，许多曾经构成其结构的矿物离子被释放出来。有机物还会螯合某些元素，例如锌，然后将这些元素保持在稳定的可用形式中，以供植物根部吸收。

一旦矿物离子被释放，有机物的第二个关键作用就开始发挥作用。没有通过对土壤颗粒的电吸引而牢固保持的游离离子通常会通过浸出和侵蚀而被去除。许多必需离子，例如钾和钙，都带有正电荷。腐殖质、积极分解有机物和粘土颗粒通常带有负电荷。阳离子和颗粒之间产生电吸引，将阳离子牢固地固定在植物生根区并可供植物吸收。保持和释放带正电的阳离子的能力被称为“阳离子交换能力”或土壤的 CEC。在粘土含量低的土壤中，例如沙子和沙壤土，土壤的大部分 CEC 是由带负电的有机颗粒引起的。

2. 土壤有机质增加了土壤中的生物多样性。在我们的脚下，几乎完全看不见，也知之甚少，土壤中有许多不同类型的生物组成的繁盛复杂的食物网。从最不起眼的细菌到更复杂的蚯蚓，网络的每个成员都发挥着关键作用。多样化的生物种群建立了竞争壁垒，控制了任何一个物种的种群，阻止了该物种的数量大幅增加。这可以对大多数害虫种群的生长提供非常高水平的生物控制。

大多数植物根部的表面都被一层称为菌根的有益真菌定殖。菌根通过大大增加有效根际（生根区）面积，对植物根系水分和矿物质的吸收非常重要。磷的可用性在很大程度上取决于菌根和其他将磷转化为植物根系可以吸收的形式的微生物活动。

菌根层还在根组织周围提供了有效的屏障，病原真菌和细菌通常无法穿透。通过为所有这些生物提供不同类型有机材料的多样化饮食，生物多样性将得到增强，作物生长将得到改善。在有机质含量高的健康土壤中，蚯蚓会很丰富。蠕虫通道和旧根通道将增加水分渗透并促进新根的生长。

3. 土壤有机质改善土壤可耕度或结构。在健康的土壤中，矿物质和有机颗粒会形成团块或“聚集体”。这些聚集体以这样的方式结合在一起，为根系生长和水渗透提供了通道。良好的骨料稳定性还可以抵抗压实层和结痂表面的形成。

当受损的土壤变湿时，小的淤泥或粘土颗粒会一起流动，形成不透水和根部的层。当雨水导致表面聚集体分解时，可能会形成结皮，幼苗可能难以出苗，水可能无法渗入土壤，径流的侵蚀可能会掠夺土壤。植物根部的菌根分泌一种叫做glomalin的粘液样物质，它有助于形成聚集体并增加聚集体的稳定性。

4、土壤有机质能刺激植物生根。土壤微生物产生的某些化学物质对植物根部具有激素类型的影响。这些化学物质在化学上与植物激素相似，并且具有相当的生长刺激作用。许多此类材料来源于腐殖酸，腐殖酸是分解产物。替代农业支持者多年来一直提出的这一概念，现在得到了近期科学研究的支持。马里兰大学的研究还表明，增加土壤有机质可以提高作物产量。一项试验表明，土壤有机质每增加 1%，玉米的产量增加约 80 蒲/英亩。

5.土壤有机质稳定土壤的化学成分。富含有机质的土壤具有良好的缓冲性，因此可以抵抗快速的化学变化，尤其是 pH 值的变化。这既可以是优势，也可以是劣势。高有机质土壤将需要更多的石灰来引起相同的 pH 值变化，但一旦达到有利的 pH 值，它的变化速度就会变慢。有机物质还可以以不损害植物的形式隔离有害物质。

在有机质含量也很高的低 pH 值土壤中，铝的毒性问题要小得多，如果有毒化学物质进入系统，它们将被混合的微生物群更快地分解。

6. 土壤有机质也会使土壤变黑，这有助于在春季早些时候使土壤变暖。

7. 土壤有机质在化学元素的自然循环中起着至关重要的作用。有机物可以容纳和储存多余的碳，因此它不会以二氧化碳的形式释放到大气中，这是一种强效的“温室气体”。土壤中的碳含量是地球大气的三倍。有机质含量为 1% 的田地顶部 6 英寸将储存更多的碳，这些碳存在于该田地上方的整个大气中。随着大气越来越受到温室气体的污染，在土壤中储存尽可能多的碳在生态上可能变得很重要。