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去羧化作用

    植物残茬内有机酸的去羧化过程是主要机理。植物在生长过程中,释出质子,造成土壤酸度的下降,在此过程中,植物体内合成了有机阴离子,如苹果酸、水杨酸和草酸等,不少作者认为,把植物残体回归土壤后,正是植物体内这些有机阴离子的去羧化作用消耗了质子,提高了土壤pH,关于有机阴离子的去羧化作用,通常没有直接证据,较多是一种推测或简接证据，pH上升幅度与灰分碱成正比,但又发现pH上升的同时,植物可溶性有机碳下降了,他们据此推断,这些可溶性碳应是有机阴离子形式,有机阴离子的去羧化导致了pH的上升。较多的推定则是源于pH的上升伴随出现大量CO2的释放,CO2的释放表明有机材料在分解,因而,分解过程导致了pH的上升。紫苜蓿粉加入到微生物活性很低的干土上,土壤pH几乎不变或只有小幅上升,湿土则有较大幅度上升,显然,它同样是去羧化作用的间接证据。在研究有机阴离子量与pH上升幅度时,由于测定有机阴离子有困难,根据电性平衡原理,通常将总阳离子量减去总无机阴离子量的差值作为有机阴离子量的指标。一般认为,有机阴离子是以有机盐形式存在于植物体内,特别是以钙盐、钾盐和镁盐形式存在,然而,有机盐对土壤pH的作用显然与组成盐的阳离子有关。由于没有直接证据,去羧化作用机理存在很多疑点,它至多只能解释土壤与植物材料共同培养过程中pH的变化,而二者混合后大量碱获得立即释放显然不可能是去羧化作用的结果,因为,借助微生物作用的去羧化过程尚未发生。在杀菌条件下混合土壤与植物材料也会引起土壤pH 的上升。

较量碱机理

    估测植物材料提高土壤pH的较好指标正是这些较量碱含量,两者相关性较高,特别是施用量较大时,植物较量碱含量与石灰试验的酸中和量几乎完全等当,即使是那些主张去羧化机理的学者, 也观测到pH上升与较量碱间的高相关性。较量碱,又称灰分碱,有些学者把燃烧后剩下的部分称为灰分碱,有些学者把总阳离子量与总无机阴离子量的当量差作为较量碱,两者意义相近,许多学者直接用阳离子含量作为植物碱度的指标,因而,它主要是指植物材料中的金属养分元素。由于其它阳离子含量低,计算时,阳离子一般只包括K,Na,Ca,Mg4个元素。不同植物所含较量碱可以有很大幅度的差别。这一机理与去羧化作用不同,有机钾盐与有机镁盐的转化,也可以产生同样的结果。事实上,有机盐通常都是弱酸盐,水解后会产生碱性反应。只要植物材料中的有机盐溶解进入溶液中,溶液将呈碱性反应,这些有机酸盐分解后将转化为碳酸盐,其碱性反应较为强烈。较量碱机理若如所述的化学过程,它可以很好地解释植物材料与土壤混合后pH的立即上升,因为化学过程引起的效应没有滞后现象,而且植物分解过程中的pH上升也可以归因于较量碱作用,分解只是让这些金属盐进入了土壤溶液,因而在杀菌条件下,植物材料的碱效应减弱，并不一定是去羧化机理没有起作用,而可能是金属盐释放减慢的原因。

铵化与硝化作用

    含氮量高的植物材料,加入土壤后可使pH上升,但通常不久土壤pH即开始下降。有机氮的降解铵化被认为是前期pH上升的一个重要原因,后期pH的下降则是铵的硝化作用所致。比较甘氨酸与葡萄糖对土壤pH的影响,前者伴随有机氮的迅速下降及铵态氮的迅速上升而出现土壤pH同步上升,后者土壤pH没有明显的变化,这是铵化过程引起土壤pH上升的重要证据,这一过程直接消耗了质子,但有人则把它解释为,氮有助于有机成分的分解,加速了去羧化作用而使pH上升,但pH升幅较大的不是较量碱含量较高的棉花,而是含较量碱较高同时含氮量也较高的烟叶，说明有机氮的铵化在提高土壤pH上有较大贡献。他们同时进行的另一试验也显示铵化作用可以有效提高土壤pH,加入丙胺酸后土壤pH迅速上升,铵含量同时上升。硝化作用引起土壤pH下降则已有大量证据,土壤pH不久即伴随着硝态氮的迅速上升而下降,两者几乎是同步的。而含氮量较高的三叶草,其土壤pH要显著低于前二者。铵化作用提高土壤pH后,后续的硝化作用又导致土壤pH下降。