腐殖質組學研究進展

腐殖質組學研究進展

一、腐殖質研究的歷程

1、1786年，Achard用稀堿溶液提取腐殖質。

2、1809年，Thaer在其著作《合理的農業原理》中提出：土壤肥力決定于土壤腐殖質的含量，創立“腐殖質植物營養學說”。這一學說曾一度被當時學術界廣為接受，歷時達數十年之久，至今還有人在使用這個理論指導農業生產。

3、1840年，Liebig發表了著名的《化學在農業和植物生理學上的應用》一書，認為植物的原始養分是礦物質，創立了“植物礦質營養學說”，從而取代了Thaer的“腐殖質植物營養學說”。至今177年間,礦質營養的研究發展很快,在植物營養學領域基本上處于統治地位。

二、腐殖質的特性表征

1、腐殖質的超分子結構

(1) 腐殖質由不同來源的相對小的和復雜的分子自組裝在超分子結構中。

(2) 根據超分子結構的概念，黃腐酸可能與小的親水分子有關，其中有足夠的酸性官能團以保持黃腐酸簇在任意pH值下都能分散到溶液中。腐植酸中的主導成份是疏水基團(如芳香鏈、脂肪酸、甾體化合物)，它們是中性pH值下通過疏水力保持分散，在低pH值條件下，它們的體積隨氫鍵的形成逐漸增大，直至絮凝。

2、腐殖質組學

(1) 腐殖質的超分子結構概念表明，腐殖質分子的復雜性可以通過分子內和分子間的相互作用使其降低，使其釋放出單個分子。

(2) 這些分子可以用先進的分析方法分離、確認，被稱為腐殖質組學(humeomics)。

3、腐殖質超分子結構的意義

(1) 腐植酸的超分子結構中就含有類似生長素的物質，大約有240多種，這些物質可接近植物細胞和細胞外的受體，從而增加質子泵的活力。

中國植物營養與肥料學會理事長 白由路

(2) 通過催化劑技術確保腐殖質分子在水和土壤中聚合，使松散的腐殖質變為真共價鍵聯接的聚合物。這種沉降技術可以控制土壤有機質管理以減少土壤侵蝕風險、限制土壤沙漠化擴張，從而顯著改善土壤生產力。

(3) 如果能控制土壤腐殖質分子原位聚合，就可以控制CO2從農業土壤排放，把有機碳隔離在更穩定的腐殖質中，并限制微生物的礦化。

(4)腐植酸分子精細化學分析，結合對植物影響的生理學研究，可能會闡明土壤腐殖質在增加作物產量方面的機制，或許能恢復人們對過去腐殖質在肥力上的興趣。

三、腐殖質的作用機理

1、腐殖質對植物根系具有刺激作用，促進植物根系的生長。

2、腐殖質促進植物對養分的吸收，通過增加H+-ATP酶的活性，提高離子的傳輸能力，從而提高作物對養分的吸收。

3、腐殖質作為生物刺激素，對植物的主要作用是改進養分吸收并促進蔬菜作物的生長，其次是減少病蟲害的發生率，第三是改進作物的商品特性。

四、腐殖質研究的展望

1、目前缺乏腐植酸的有機結構、分子結構和礦物質濃度研究。

2、很多研究沒有說明腐植酸的來源。

3、很多研究沒有關注施肥進入的腐植酸與土壤原有有機質的相互作用。

4、很多研究都不是在一個完整的作物生育期。