我國土壤資源豐富,類型繁多。其中,土壤的顏色是一張區域的“名片”。例如,我國南方的土偏紅,中部的土偏黃,東北的土則多為黑色。
在古代,人們就已經掌握了土壤顏色的大致分布規律。北京中山公園的明代社稷壇內就擺放著寓意華夏疆土的“五色土”——東青、南赤、西白、北黑、中黃。隨著科學技術的不斷發展,如今土壤的顏色有了更為科學細致的劃分,比如黑色、紅色、黃色、磚紅色、紫色、棕色、黃棕色和灰白色等等。接下來,讓我們一起去揭開土壤顏色的奧秘吧。
土壤腐殖質的含量與礦物組成是影響土壤顏色的主要因素,前者主要影響土壤顏色的深淺,后者主要影響土壤的主色調。
土壤腐殖質是如何給土壤的深淺定基調的呢?腐殖質是被土壤微生物分解后的動植物殘體碎渣形成的一類黑色的膠體狀物質。腐殖質之所以顏色較深,是因為它含有棕色的腐植酸和黑色的腐黑物,這兩種物質的組成基團具有深色光學特性,使得腐殖質呈黑色狀。因此,土壤腐殖質越多,土壤顏色越發黑偏深。
土壤礦物又是如何給土壤“調色”的呢?當土壤中以氧化鐵為主要成分的赤鐵礦含量較高時,土壤越偏紅或紅棕色;當土壤中以水合氧化鐵為主要成分的針鐵礦含量較高時,土壤則呈現黃色;當土壤中鹽分含量越高,比如鈉鹽、二氧化硅和碳酸鈣等較多的時候,土壤則可能越偏白;如若土壤由紫色砂巖、頁巖風化物形成,則土壤會呈現紫色。
除此之外,土壤的顏色也會受到土壤顆粒大小和土壤含水量等的影響。
提到黑土地,很多人都能想到東北。中國這么多土地,為什么就東北的土是黑色的呢?這說明東北土壤含有較多的腐殖質,而腐殖質呈黑色。那么,為什么東北土壤腐殖質含量高呢?
這和東北得天獨厚的地理環境有關。中國黑土主要分布在黑龍江、吉林、遼寧和內蒙古自治區境內,地處溫帶季風氣候區。這里四季分明,冬天寒冷干燥較漫長,夏季炎熱多雨較短暫,春季明媚養人,秋季氣爽天高。在這樣的氣候下,東北的植被在春夏生長繁盛,根系發達,為土壤輸送了許多新鮮的有機質,土壤中的微生物一看食物這么豐富充沛,自然干勁十足,把這些新鮮的有機質分解加工成了黑色腐殖質,其中一部分腐殖質可被微生物繼續當作食物分解利用,一部分在被分解礦化的過程中釋放營養元素提供植物生長所需。而到了秋冬時節,氣溫下降,白雪覆土,土壤微生物一個個都在土里準備冬眠,對土壤腐殖質的分解礦化減緩,土壤腐殖質就這樣被積累了下來。長此以往,腐殖質在土壤中越積越多,不僅把土給“染”得越來越黑,還使得土壤越來越肥,形成了東北特有的肥沃黑土地。
黑土地是世界公認的最好的土壤,為世界農業和牧業作出了重要貢獻,是世界糧食安全的重要保障。我國東北黑土地是全球僅有的三片黑土地之一,糧食產量占全國的四分之一,調出量占全國的三分之一,在維護我國糧食安全中發揮著“壓艙石”的作用。
近年來,我國的黑土區因為長期的集約化耕作和地上部的過度收獲,水土流失嚴重,風蝕、水蝕頻發,土壤中積累多年的腐殖質分解加速,土壤肥力極具下降,部分地區出現了“破皮黃”,露出底層黃土,黑土區變得不像從前那般黑油油了,亟待修復和滋養。
黑土地之所以黑且高產,就在于它覆蓋著一層黑色的腐殖質。在這層黑黑的腐殖質中,腐植酸占比75%以上,是黑土地中當之無愧的“核心物質”。如果這層黑色的腐殖質沒有了,所謂黑土地的肥力也就沒了。腐植酸對土壤的形成,物理、化學、生物學性質和肥力起著關鍵作用,主要表現在以下7個方面。
1.腐植酸是土壤形成的積極參與者和促進者。其中的黃腐酸對無機質巖石有較強的分解作用。
2.腐植酸促進和制約著土壤金屬離子、微量元素的遷移、固定和淋溶。這些腐植酸有機無機復合體對土壤中的鉀、鈣、鎂、鐵、鋅、錳等元素的遷移或固定有很大的影響。
3.腐植酸是土壤結構的穩定劑。富含腐植酸類物質的土壤比貧瘠土壤的團聚體含量高5~7倍,總孔隙度高0.3~1倍,空氣含量、滲水速度都明顯較高。
4.腐植酸影響著土壤的鹽基交換量。鹽基交換量是土壤肥力的一種重要指標,決定著土壤保持養分的能力。腐植酸與礦物發生物理化學作用后,改變了礦物吸附基團的性質。
5.腐植酸影響土壤的持水性。腐植酸類物質能降低水的表面張力,從而減少水與土粒表面的接觸角,增加水的鋪展面積。富含腐植酸的土壤比貧瘠土壤持水能力提高5~10倍。
6.腐植酸是植物養料的“倉庫”。腐植酸通過吸附、絡合、螯合、離子交換等作用,或者間接通過激活或抑制土壤酶,對諸多營養元素起保護作用和貯存作用。
7.腐植酸提高土壤微生物活性。腐植酸是高分子有機物,施入土壤后可以為土壤微生物提供充足的碳源和能源,促進微生物代謝及繁殖,從而增加土壤微生物的保有量,增強土壤微生物活性,改善土壤微環境,這對改良和培肥土壤尤為重要。
眾所周知,黑土的形成極為緩慢。在自然條件下,形成1 cm厚的黑土層需要200至400年。通過腐植酸、腐植酸肥料及其衍生產品反哺,既直接提質,又安全可靠,還能當季見效,屬于“保護中利用,利用中保護”的重要一環。
經過40多年的科學研究和大量的田間試驗證明,工業化反哺腐植酸、腐植酸肥料及其衍生產品,可以使退化的土壤逐漸恢復良好的結構,快速補充和提升土壤有機質的含量,逐漸提高土壤的肥力。對此,讓腐植酸從土壤中來(認識)到土壤中去(反哺),做回黑土地的主人,任務艱巨,無上光榮!