土壤化学之土壤固相科普介绍
未分解和半分解的生物残留物是指土壤中未分解的微生物.仍然保持其原始形态特征的生物残留物和分解（半分解）的生物残留物。它们与土壤矿物部分没有任何化学或物理化学联系，只是机械地与土壤混合，因此可以使用工具或静电引力将其与土壤分离。
腐殖质是指土壤中保留的碳化合物，是土壤有机质的主要部分。它们以各种方式与土壤矿物质结合，形成腐殖质-矿物质复合物(或有机-无机复合物)。从土壤中提取各种有机或无机提取物（通常使用稀碱）.分离出来。腐殖质可分为：①非腐殖质。是指生物化学上已知的各种化合物，如氨基酸.碳水化合物和类脂化合物主要是生物残体的分解产物。②腐殖物质。指土壤腐殖物质中棕色至黑色.酸性聚合物化合物是微生物再合成形成的生物残体分解产物。在土壤中，这两种物质很难完全区分，因为碳水化合物等非腐殖物质通常以共价键的形式与腐殖物质结合，而腐殖物质通常含有非腐殖物质中的各种生化合物。腐殖物质是酸的.碱溶液中的溶解度通常分为三个等级(图2):①胡敏素，即腐殖质中不溶于碱的部分；②胡敏酸，即腐殖质中溶于碱不溶于酸的部分；③富咖啡酸，即腐殖质中溶于碱和酸的部分。此外，溶于乙醇的胡敏酸部分称为吉马图眉南酸。在电解质的条件下，在胡敏酸碱溶液中加入电解质也可以分离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学成分和结构基本相似。它们的分子中心是一个稠环或易生稠环的芳香核，通过共价键在核外.氨基酸(多肽)连接离子键或氢键.碳水化合物.酚酸和金属离子(图3)简单。然而，分子的大小和与土壤矿质部分结合的牢固性是不同的，因此各种溶剂的溶解度也不同。
各种土壤有机质含量(土壤有机质含量%=土壤全碳含量%)×1.724)变化很大，主要取决于土壤因素，即土壤有机质含量是各种土壤因素的函数：有机质=f(气候.植被.母质.地形.时间……)。就世界而言，土壤有机质含量低于0.1%，高几可达100%，但大多数矿质土壤的有机质含量低于5%。一些沼泽土.泥炭土或高山土，其表面有机质含量超过20%或更高(50%以上)，称为有机土。
由于土壤成分因素中的气候和植被具有明显的区域性，表面土壤的有机质含量也发生了定期的变化。例如，除森林土壤和山地土壤外，天然植被下的土壤在东北地区的有机质含量最高。因此向西延伸，根据黑土栗钙土.棕钙土-灰钙土的顺序逐渐降低；从黑土带向南推进，按黑土-深棕色土壤(和白浆土)-棕色土壤-棕色土壤.逐渐减少序列逐渐减少。
虽然耕地土壤的有机质含量深受人为因素(施肥).耕作.灌溉)和土壤质地的影响，但仍保留区域差异的痕迹。例如，中国东北黑土地区耕地土壤的有机质含量仍居土壤第一；其次是华南.西南和青藏的土壤；其次是黄淮海平原和黄土高原的土壤。由于每年施用的有机肥料往往超过干旱土壤，有机质在洪水环境中的分解率低于干旱地区，有机质含量一般高于相应的干旱地区。然而，常年积水的沼泽水稻质量往往较差。
此外，腐殖质中的胡敏酸/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)等也常表现出一定的区域差异。
土壤肥力与土壤肥力的关系中有机质的存在对提高土壤肥力有很多作用，主要体现在：①有机质是一种深色.吸水能力强的物质的存在有助于提高土壤温度，提高土壤保水性能。②有机质经常与土壤矿物质发生反应，有些可以促进土壤团聚和结构的形成，增加土壤的渗透性；有些可以改善Cu2+.Mn2+和Zn2+对植物有效性等微量元素。③土壤有机质中的腐殖质分子含有各种含氧功能团(羧基).酚羟基等。)表面积大(800~900米2/克)，有电荷.吸附.离子交换.缓冲.络合和生理活性有助于增强土壤的保肥性和缓冲性。④有机物在微生物的作用下不断矿化，从而释放出来CO2.N喠.N囶.H2P可以为植物提供大量有效的营养物质，如据研究，高产水稻一生所需氮约50~70%来自土壤有机质。⑤土壤有机质中的一些低分子脂肪酸.由于其性质和浓度的不同，芳酸甚至腐殖酸往往会促进或抑制作物的生长。⑥有机质也可以与化学农药（或其他合成有机物）结合，影响农药的生物活性.持续性.生物降解性.挥发性和淋溶性等。
鉴于上述功能，土壤有机质含量一直被用作比较土壤肥力水平的指标。但土壤有机质含量越高越好。有机质含量与土壤肥力有关。只有当土壤有机质含量较差或较低时，有机质含量的增加才能显著提高土壤肥力水平；在有机质含量较高的土壤中，由于有机质含量的增加，肥力水平不会相应提高。因此，在一定的生物气候条件和耕作条件下，每种土壤的有机质含量都有其合适的值。
在农业生产中，耕作活动使土壤中了土壤中原有的有机部分被消耗；同时，土壤也从作物根茬和施用的有机肥中得到部分有机质的补偿。根据消耗量与补偿量的比例，土壤有机质含量保持在原水平或降低或增加。我国大部分耕作土壤有机质含量较低。因此，增加有机肥是提高土壤有机质含量和土壤肥力的重要措施。然而，由于有机肥中生物残留物的化学成分不同，其效果也不一致。土壤胶体
土壤固相物质的存在状态之一。指土壤中活性最大的颗粒。其直径通常为0.001～0.2微米之间。然而，由于土壤中直径小于2微米的颗粒表现出胶体的许多特征，土壤胶体实际上是指土壤中直径为0.在001~2微米范围内(或小于2微米)的颗粒。其含量约为土壤重量的2~50%。
土壤胶体的类型可分为三类。
无机胶体又称矿物胶体，即土壤粘粒。除少量石英外。.除长石等原生矿物外，主要由粘粒硅酸盐和粘粒氧化物组成，包括蒙脱石.伊利石.蛭石.高岭石、水铝英石和铁.锰.硅.钛及其水合物等氧化物。
有机胶体也被称为腐殖质胶体。由多糖组成的动植物和微生物残留物及其分解和合成产物.由蛋白质和腐殖酸组成。
有机无机复合胶也被称为有机矿物复合或有机颗粒复合。无机胶和有机胶通过离子之间的库仑重力和表面分子之间的范德华重力紧密结合而成。这些胶体主要用于土壤中。
除了与其化学成分相对应的一般性质外，一般性质外，还具有以下特点：①颗粒很小，所以表面积很大。土壤胶体表面内外：内表面是指无机胶体中膨胀颗粒矿物晶层之间的表面；外表面是指粘合颗粒、有机胶体、游离氧化铁和铝的表面。土壤无机胶体晶核表面积与粘粒矿物类型不同(表2)。土壤胶体的巨大表面积使土壤具有物理吸附性能。②带电荷。电荷的正负取决于胶体物质的组成和结构。硅酸盐、水铝石和胡敏酸胶体表面带负电荷，铁、铝水合氧化物和蛋白质的电荷性质取决于分散介质pH而且可以带正电荷，也可以带负电荷，称为两性胶体。土壤胶体的带电性能使土壤具有离子吸附性能，对保存土壤养分有很大作用。③可逆胶体和不可逆胶体。当土壤胶体颗粒分散在水介质中时，溶胶或水溶胶受到干燥、加热、冻结、电解质和长期储存等因素的影响时，其表面的电荷和水膜厚度往往会减少，并逐渐凝结成松散雪片沉淀的凝胶。凝胶中含有大量水分(分散介质)的称为亲水胶体，否则称为疏水胶体。促使溶胶成为凝胶的因素消失后，亲水胶体的凝胶通常可以重新变成溶胶，而疏水胶体则不容易。前者称为可逆胶体；后者称为不可逆胶体。两者的存在有利于增强土壤团聚体的稳定性。
土壤胶体与土壤性质的关系主要表现在：
①土壤胶体含量影响土壤的保水能力和耕作能力。力。胶体含量低的砂土易耕作，但不利于保水保肥；胶体含量高的粘土具有较强的保水保肥能力，但透气性差，耕作困难；只有胶体含量适中的壤质土具有良好的耕作能力和良好的保水保肥能力，适耕期长，作物多。在农业生产中，通常采用增加有机肥或客土的方法来调节粘土和砂土的不良特性。
②主要负电荷的土壤胶体具有从土壤溶液中吸收各种阳离子的能力，其吸附量（交换量）取决于胶体物质的类别。这是土壤保存营养和缓冲性能的基础。土壤胶体还可以吸收化学农药和重金属离子进入土壤，降低甚至消除化学农药和重金属离子的活性。
③土壤胶体吸附的阳离子的组成影响土壤的酸碱性。正常情况下，吸附的阳离子主要是钙离子。如果土壤胶体中吸附的钙离子不断被钠离子取代，土壤就会碱化，最终形成碱土；如果钙离子不断被铝离子和氢离子取代，土壤就会酸化，形成酸性土壤(如红壤)。碱土和红土不利于植物生长。石膏或其他能使土壤酸化的物质是为了消除碱土中钠离子的危害，而石灰可以消除红土中铝离子和氢离子的危害。
④土壤胶体，特别是有机和无机复合胶体，影响土壤团聚体的形成和稳定性。在土壤中，溶胶经常与粉砂、粗砂等土壤颗粒粘结，形成不同尺寸的团聚体。团聚体的稳定性与胶体的性质有关。可逆胶体形成的团聚体容易在水中分散，稳定性差；不可逆胶体形成的团聚体不易在水中分散，稳定性大，称为水稳定团聚体。
