据正在进行中的研究显示,当土壤中的生物体死亡后,经微生物作用而会形成腐殖质,但在分解过程中,其中的腐殖酸的大个分子则具有包裹住并保护小分子的能力,甚至能将土壤中的其它肥料成份也一并包裹起来。这些小分子会被圈闭许多年,甚至是无限期的。且随着时间的推移,腐殖酸还会将施加到土壤中的养料分子圈闭后存贮起来,进而阻止了植物得到支持其生长发育所必需的养料。
在先前的研究中,俄亥俄州立大学的化学教授帕瑞克 · 哈彻(Patrick G. Hatcher)及研究生臧旭(Zang Xu)发现,腐殖酸分子可以劫获环境污染物。这一研究结果表明,腐殖酸还可以劫获“含氮蛋白”——土壤营养补充物中用于维持植物生长发育所必需的物质。
在实验室试验时,哈彻和臧旭向海藻中投放了氮同位素,然后将海藻蛋白质萃取物与从泥炭中获取的腐殖酸试样接触。据臧旭介绍,他们之所以采用这种特定的同位素氮15,是因为该同位素在核磁共振中能看的比较清楚。一般情况下,空气与土壤中最常见的氮同位索是氮14,但氮15也是一种适宜的替代物,因为植物能以同样的方式吸收到它。
利用核磁共振对腐殖酸扫描后显示,腐殖酸劫获了富含蛋白的氮15。更让人惊奇的是,这些被截获的氮15蛋白显示出异乎寻常的抗化学分解能力。研究发现,这些被截获的蛋白质已经失去了被浓盐酸分解的能力。据他们宣称,如果在实验室里用盐酸也不能将这些蛋白质分解的话,则在环境较弱的降解作用条件下,土壤中的细菌要想将自然界中的氮释放出来,恐非易事。
因此,专家们指出,上述过程将会随着时间的推移而使土壤渐渐失去肥力,农民们定期向田里施加氮肥,指望营养能从土壤中释放出来,好让庄稼吸收的愿望自然实现不了。有时,农民们还会将农作物丢弃在田地里,好让细菌分解富含蛋白的植物,以获取腐殖质。
假如载氮蛋白果真被腐殖酸劫获在农田中的话,这种情况一般在水田中多有发生,如水稻田中。这也是为什么在过去20多年中,尽管农民们施加了大量的富含氮肥,但东南亚地区的水稻产量却一起处于低产状态的原因。臧旭指出,这说明水稻根本就没有吸收到含氮肥料。他解释说,肥料可以促进藻类生长,藻类吸收氮,并最终伴随着其它分解植物一并沉积到水下的沉积物中。这时,腐殖酸就会吸收枯死的藻类中的蛋白,并将氮截获。这是在实验室试验后得到的结论,在农田中的实际情况尚有待于做进一步的确认。
[张长青译自Sciencedaily,1999年4月30日Zang Xu文]
植物养份被土壤截获?
发布时间:99年10月29日
期刊目录 contents
物理百年研究启示录
物理学
数学
创新科学
科技论坛
生物工程
今日启明星
医学
生态学
科苑
科技史
探索与假说