腐殖质组学研究进展

腐殖质组学研究进展

一、腐殖质研究的历程

1、1786年，Achard用稀碱溶液提取腐殖质。

2、1809年，Thaer在其著作《合理的农业原理》中提出：土壤肥力决定于土壤腐殖质的含量，创立“腐殖质植物营养学说”。这一学说曾一度被当时学术界广为接受，历时达数十年之久，至今还有人在使用这个理论指导农业生产。

3、1840年，Liebig发表了著名的《化学在农业和植物生理学上的应用》一书，认为植物的原始养分是矿物质，创立了“植物矿质营养学说”，从而取代了Thaer的“腐殖质植物营养学说”。至今177年间,矿质营养的研究发展很快,在植物营养学领域基本上处于统治地位。

二、腐殖质的特性表征

1、腐殖质的超分子结构

(1) 腐殖质由不同来源的相对小的和复杂的分子自组装在超分子结构中。

(2) 根据超分子结构的概念，黄腐酸可能与小的亲水分子有关，其中有足够的酸性官能团以保持黄腐酸簇在任意pH值下都能分散到溶液中。腐植酸中的主导成份是疏水基团(如芳香链、脂肪酸、甾体化合物)，它们是中性pH值下通过疏水力保持分散，在低pH值条件下，它们的体积随氢键的形成逐渐增大，直至絮凝。

2、腐殖质组学

(1) 腐殖质的超分子结构概念表明，腐殖质分子的复杂性可以通过分子内和分子间的相互作用使其降低，使其释放出单个分子。

(2) 这些分子可以用先进的分析方法分离、确认，被称为腐殖质组学(humeomics)。

3、腐殖质超分子结构的意义

(1) 腐植酸的超分子结构中就含有类似生长素的物质，大约有240多种，这些物质可接近植物细胞和细胞外的受体，从而增加质子泵的活力。

中国植物营养与肥料学会理事长 白由路

(2) 通过催化剂技术确保腐殖质分子在水和土壤中聚合，使松散的腐殖质变为真共价键联接的聚合物。这种沉降技术可以控制土壤有机质管理以减少土壤侵蚀风险、限制土壤沙漠化扩张，从而显著改善土壤生产力。

(3) 如果能控制土壤腐殖质分子原位聚合，就可以控制CO2从农业土壤排放，把有机碳隔离在更稳定的腐殖质中，并限制微生物的矿化。

(4)腐植酸分子精细化学分析，结合对植物影响的生理学研究，可能会阐明土壤腐殖质在增加作物产量方面的机制，或许能恢复人们对过去腐殖质在肥力上的兴趣。

三、腐殖质的作用机理

1、腐殖质对植物根系具有刺激作用，促进植物根系的生长。

2、腐殖质促进植物对养分的吸收，通过增加H+-ATP酶的活性，提高离子的传输能力，从而提高作物对养分的吸收。

3、腐殖质作为生物刺激素，对植物的主要作用是改进养分吸收并促进蔬菜作物的生长，其次是减少病虫害的发生率，第三是改进作物的商品特性。

四、腐殖质研究的展望

1、目前缺乏腐植酸的有机结构、分子结构和矿物质浓度研究。

2、很多研究没有说明腐植酸的来源。

3、很多研究没有关注施肥进入的腐植酸与土壤原有有机质的相互作用。

4、很多研究都不是在一个完整的作物生育期。