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摘要：近年來，随着生态科学的发展，土壤腐殖质的研究也越来越广泛越来越深入。分析化学以其特有的测试方法被普遍应用于土壤腐殖质的研究中并发挥出越来越重要的作用，借助各种化学分析方法和分析手段，土壤腐殖质的研究进展有了很大的突破。本文围绕土壤腐殖质展开讨论，对其组成、起源和形成以及分析化学的手段和分析方法研究现状进行了综述，供读者参考。
关键词：土壤腐殖质；分析化学
1引言
土壤腐殖质使土壤中有机物的一种存在的特殊形式，是土壤有机质的主要组成部分和组成形态。它不是一种纯的化合物，而是代表某一类别的化合物，这种化合物有着特殊的化学性和生物性并且构造相对复杂，是属于高分子化合物的范畴。
2土壤腐殖质组成和结构的研究
随着化学手段的日益丰富，现在越来越多的分析方法被应用于土壤腐殖质的研究中，以核磁共振波谱和红外光谱法应用最为广泛。
（1）核磁共振光谱法（NMR）。这种分析方法用来研究土壤腐殖质已经很长时间了，从最初测定液体样品，到近几年消除无机离子的干扰并直接测定固体状样品，可以在不破坏土壤腐殖质的化学构成的条件下准确的反应其真实结构和组成，大大提高了测定的准确性和灵敏度，成为研究土壤腐殖质十分重要的一种分析手段。
（2）红外光谱分析法（IR）。这种分析方法可以很好地对有机物的官能团进行定性分析，主要利用红外吸收曲线的形态差异来判断化合物中是否含有相应的官能团。然而因为红外光谱异常复杂，同时还受到各种杂质的影响，相应的分析手段还在不断优化中。
（3）其他分析方法。对于土壤腐殖质的研究还有荧光光谱法、顺磁共振波谱法等。这些分析方法可以很好地和其他方法结合使用，确保研究结构的可靠性。
得益于各种化学分析方法，土壤腐殖质的研究一直在不断深入。目前土壤腐殖质组成成分根据其在酸碱溶液中溶解能力的不同，被分为胡敏酸、富啡酸和存在于残渣中的胡敏素，其中主要的组成成分为胡敏酸和富啡酸，而胡敏素相对含量占比较少。其中，胡敏酸呈现褐色或黑褐色，其分子结构比较复杂，通常分子量较大。胡敏酸中含有的碳一般在55～62%之间，氢含量在2.8～5.8%之间，氧含量在31.4～39%之间，氟含量2.6～5.1%之间，此外还含有硫等其他元素。胡敏酸通常含有四个羧基，因而具有一定的弱酸性。当胡敏酸与钠离子或钾离子等接触会发生反应形成可溶于水的盐，而与钙离子、铁离子、镁离子、铝离子等形成二价或三价盐通常不溶于水。胡敏酸常态下呈凝胶状态，很容易将土壤单颗粒凝结成团聚状。富啡酸呈现黄色，含量比胡敏酸相对较小。富啡酸中的含碳量通常在45～48%之间，含氢量在5～6%之间，含氧量在43～48%之间。它通常含有酚羟基和羧基等功能团，一般溶解度相对较大，形成的盐类在水中极易溶解。因此，富啡酸不仅分子量相对较小，而且酸性较强，是一种比较活泼的腐殖酸。在土壤中，富啡酸对于土壤养分的释放很有帮助，在比较贫瘠的土壤中这种腐殖酸的含量通常较高。
3土壤腐殖质起源和形成的研究
土壤腐殖质的研究历史上有许多专家学者采用合成研究的方式来研究土壤腐殖质的形成过程。Adhikari等采用人工方法合成胡敏酸，其反应物为对苯醌和甘氨酸，催化剂为海藻。根据红外测试的结果，合成的胡敏酸和天然胡敏酸相似。然而，Hassett用酵母引发邻苯二酚和对苯二酚通过缩聚反应合成胡敏酸，但是研究结果表面这两种物质的合成过程和合成的胡敏酸与天然胡敏酸完全不同。Aguer等使用波长为253.7nm的紫外光，采用苯酚光氧化的方式合成的胡敏酸物质比天然胡敏酸缺少生色基团。Herman通过观察与比对由紫外光与可见光所引起的腐殖质变性反应，发现其反应过程中同时存在分解反应和缩聚反应。
有关土壤腐殖质起源的研究，有学者研究了三种不同植物的残体腐解后产生胡敏酸的过程，研究发现，随着反应结果都生成了胡敏酸，但是这三种不同植物残体的腐解过程并不相同，而且就算是同一种植物，在不同的条件下生成的胡敏酸的类型也不完全相同，生成的胡敏酸类型有A、B、Rp三种。由此表明，植物残体的腐解是土壤腐殖质的起源，而Ludwig后来进一步研究胡敏酸的来源发现，胡敏酸中的重要组成成分高度芳香化成分不是来自于植物残体本身，而是来自于植物残体碳化后的物质。
4有机物料的矿化和腐殖化及其对土壤的影响
专家学者又在不同的有机物料进行程度不一的腐殖化过程中研究其对胡敏酸结构的影响，通过分析得知，不同的腐殖化程度下生成的胡敏酸的结构也不一样，其腐殖化程度越深，土壤腐殖质中的脂肪族C和羧基的含量就越多，而羟基就越少。Preston等也对此做了深入研究，得出有机物料在腐解过程中，碳水化合物的含量会下降，但长链脂肪族化合物的数量会随之增加。还有报道显示，在有机物料的腐殖化过程中，当其分解成小颗粒时，其含有的烷基化合物数量会增多，而碳水化合物含量会减少。综上所述，有机物料在腐殖化逐步加深的过程中，土壤中的脂肪族C的数量会逐渐增多，而碳水化合物含量会随之降低，生成的胡敏酸的分子复杂程度和方向度也会随之下降。
通过顺磁共振波谱的结果表明，有机物料在腐解的过程中，土壤中的有机基团和自由基的数量会随着腐殖化程度的加深而增多，且胡敏酸中的自由基比富里酸自由基的含量高很多。国外专家学者对猪粪的腐解过程做了研究，研究结果表明腐殖质的芳香性会随着腐殖化程度的加深而增多，而脂族性却随之降低。通过平衡模拟模型和同位素追踪法，Cherkinskiy发现富里酸较胡敏酸更为稳定，富里酸的更新时间较胡敏酸长两倍。但对于土壤腐殖质自然分解、矿化过程的动态研究，还需要进一步的研究。有人对土壤有机物质中极性碳的含量做了测定，发现它的含量与吸附量有明显的相关关系。正是由于核磁共振光谱分析法的广泛应用，土壤污染物的吸附机理方面也获得了很大的进展，已经达到了分子微观水平。此外，利用核磁共振法对土壤腐殖质进行研究还可以了解某个地区的环境变化趋势，比如有研究表明藻类的降解产物之一就是土壤沉积物中的腐殖质，这一观点在研究地球化学方面具有重要的价值和意义。
5结语
随着化学方法的普遍应用，在对土壤腐殖质研究的过程中，现代分析化学方法也发挥出越来越重要的作用。目前关于土壤腐殖质的主要组成成分已经被公认为胡敏酸、富里酸和胡敏素三种，胡敏酸起源于植物残体的腐殖化过程中。但是，仍旧有许多机制不明，需要我们做进一步大量的研究，才能对土壤腐殖质有进一步的了解，发挥其指导农业生产和地球环境等问题的实际价值和意义。
参考文献：
[1]Adhikari M，Krishnendu D. Sci Cult.，1987，53（9）：277-279
[2]Aguer J P，Richard C. J. Photochem. Photobiol.，1994，84（1）：69-73
[3]Schepetkin I A，Khlebnikov A I，Ah S Y，et al.，Characterization and biological activities of humic substances from mumie. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2003：51
关键词：土壤腐殖质；分析化学
1引言
土壤腐殖质使土壤中有机物的一种存在的特殊形式，是土壤有机质的主要组成部分和组成形态。它不是一种纯的化合物，而是代表某一类别的化合物，这种化合物有着特殊的化学性和生物性并且构造相对复杂，是属于高分子化合物的范畴。
2土壤腐殖质组成和结构的研究
随着化学手段的日益丰富，现在越来越多的分析方法被应用于土壤腐殖质的研究中，以核磁共振波谱和红外光谱法应用最为广泛。
（1）核磁共振光谱法（NMR）。这种分析方法用来研究土壤腐殖质已经很长时间了，从最初测定液体样品，到近几年消除无机离子的干扰并直接测定固体状样品，可以在不破坏土壤腐殖质的化学构成的条件下准确的反应其真实结构和组成，大大提高了测定的准确性和灵敏度，成为研究土壤腐殖质十分重要的一种分析手段。
（2）红外光谱分析法（IR）。这种分析方法可以很好地对有机物的官能团进行定性分析，主要利用红外吸收曲线的形态差异来判断化合物中是否含有相应的官能团。然而因为红外光谱异常复杂，同时还受到各种杂质的影响，相应的分析手段还在不断优化中。
（3）其他分析方法。对于土壤腐殖质的研究还有荧光光谱法、顺磁共振波谱法等。这些分析方法可以很好地和其他方法结合使用，确保研究结构的可靠性。
得益于各种化学分析方法，土壤腐殖质的研究一直在不断深入。目前土壤腐殖质组成成分根据其在酸碱溶液中溶解能力的不同，被分为胡敏酸、富啡酸和存在于残渣中的胡敏素，其中主要的组成成分为胡敏酸和富啡酸，而胡敏素相对含量占比较少。其中，胡敏酸呈现褐色或黑褐色，其分子结构比较复杂，通常分子量较大。胡敏酸中含有的碳一般在55～62%之间，氢含量在2.8～5.8%之间，氧含量在31.4～39%之间，氟含量2.6～5.1%之间，此外还含有硫等其他元素。胡敏酸通常含有四个羧基，因而具有一定的弱酸性。当胡敏酸与钠离子或钾离子等接触会发生反应形成可溶于水的盐，而与钙离子、铁离子、镁离子、铝离子等形成二价或三价盐通常不溶于水。胡敏酸常态下呈凝胶状态，很容易将土壤单颗粒凝结成团聚状。富啡酸呈现黄色，含量比胡敏酸相对较小。富啡酸中的含碳量通常在45～48%之间，含氢量在5～6%之间，含氧量在43～48%之间。它通常含有酚羟基和羧基等功能团，一般溶解度相对较大，形成的盐类在水中极易溶解。因此，富啡酸不仅分子量相对较小，而且酸性较强，是一种比较活泼的腐殖酸。在土壤中，富啡酸对于土壤养分的释放很有帮助，在比较贫瘠的土壤中这种腐殖酸的含量通常较高。
3土壤腐殖质起源和形成的研究
土壤腐殖质的研究历史上有许多专家学者采用合成研究的方式来研究土壤腐殖质的形成过程。Adhikari等采用人工方法合成胡敏酸，其反应物为对苯醌和甘氨酸，催化剂为海藻。根据红外测试的结果，合成的胡敏酸和天然胡敏酸相似。然而，Hassett用酵母引发邻苯二酚和对苯二酚通过缩聚反应合成胡敏酸，但是研究结果表面这两种物质的合成过程和合成的胡敏酸与天然胡敏酸完全不同。Aguer等使用波长为253.7nm的紫外光，采用苯酚光氧化的方式合成的胡敏酸物质比天然胡敏酸缺少生色基团。Herman通过观察与比对由紫外光与可见光所引起的腐殖质变性反应，发现其反应过程中同时存在分解反应和缩聚反应。
有关土壤腐殖质起源的研究，有学者研究了三种不同植物的残体腐解后产生胡敏酸的过程，研究发现，随着反应结果都生成了胡敏酸，但是这三种不同植物残体的腐解过程并不相同，而且就算是同一种植物，在不同的条件下生成的胡敏酸的类型也不完全相同，生成的胡敏酸类型有A、B、Rp三种。由此表明，植物残体的腐解是土壤腐殖质的起源，而Ludwig后来进一步研究胡敏酸的来源发现，胡敏酸中的重要组成成分高度芳香化成分不是来自于植物残体本身，而是来自于植物残体碳化后的物质。
4有机物料的矿化和腐殖化及其对土壤的影响
专家学者又在不同的有机物料进行程度不一的腐殖化过程中研究其对胡敏酸结构的影响，通过分析得知，不同的腐殖化程度下生成的胡敏酸的结构也不一样，其腐殖化程度越深，土壤腐殖质中的脂肪族C和羧基的含量就越多，而羟基就越少。Preston等也对此做了深入研究，得出有机物料在腐解过程中，碳水化合物的含量会下降，但长链脂肪族化合物的数量会随之增加。还有报道显示，在有机物料的腐殖化过程中，当其分解成小颗粒时，其含有的烷基化合物数量会增多，而碳水化合物含量会减少。综上所述，有机物料在腐殖化逐步加深的过程中，土壤中的脂肪族C的数量会逐渐增多，而碳水化合物含量会随之降低，生成的胡敏酸的分子复杂程度和方向度也会随之下降。
通过顺磁共振波谱的结果表明，有机物料在腐解的过程中，土壤中的有机基团和自由基的数量会随着腐殖化程度的加深而增多，且胡敏酸中的自由基比富里酸自由基的含量高很多。国外专家学者对猪粪的腐解过程做了研究，研究结果表明腐殖质的芳香性会随着腐殖化程度的加深而增多，而脂族性却随之降低。通过平衡模拟模型和同位素追踪法，Cherkinskiy发现富里酸较胡敏酸更为稳定，富里酸的更新时间较胡敏酸长两倍。但对于土壤腐殖质自然分解、矿化过程的动态研究，还需要进一步的研究。有人对土壤有机物质中极性碳的含量做了测定，发现它的含量与吸附量有明显的相关关系。正是由于核磁共振光谱分析法的广泛应用，土壤污染物的吸附机理方面也获得了很大的进展，已经达到了分子微观水平。此外，利用核磁共振法对土壤腐殖质进行研究还可以了解某个地区的环境变化趋势，比如有研究表明藻类的降解产物之一就是土壤沉积物中的腐殖质，这一观点在研究地球化学方面具有重要的价值和意义。
5结语
随着化学方法的普遍应用，在对土壤腐殖质研究的过程中，现代分析化学方法也发挥出越来越重要的作用。目前关于土壤腐殖质的主要组成成分已经被公认为胡敏酸、富里酸和胡敏素三种，胡敏酸起源于植物残体的腐殖化过程中。但是，仍旧有许多机制不明，需要我们做进一步大量的研究，才能对土壤腐殖质有进一步的了解，发挥其指导农业生产和地球环境等问题的实际价值和意义。
参考文献：
[1]Adhikari M，Krishnendu D. Sci Cult.，1987，53（9）：277-279
[2]Aguer J P，Richard C. J. Photochem. Photobiol.，1994，84（1）：69-73
[3]Schepetkin I A，Khlebnikov A I，Ah S Y，et al.，Characterization and biological activities of humic substances from mumie. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2003：51