第三節(jié)　泥炭類型和主要性質(zhì)

一、泥炭分類依據(jù)與類型

（一）泥炭分類依據(jù)

分類的目的是把復(fù)雜的自然現(xiàn)象歸類并加以系統(tǒng)化，為有效合理開發(fā)利用與保護(hù)泥炭資源提供科學(xué)依據(jù)，泥炭分類是泥炭科學(xué)的重要任務(wù)之一。泥炭分類有科學(xué)分類和應(yīng)用分類兩種。科學(xué)分類根據(jù)泥炭的本質(zhì)屬性，具有相對長期性、穩(wěn)定性和預(yù)見性，但與生產(chǎn)實際結(jié)合不一定十分緊密。應(yīng)用分類只是為了滿足生產(chǎn)實踐的暫時需要，為某種利用目的而加以劃分，因此在學(xué)術(shù)上可能沒有科學(xué)分類嚴(yán)謹(jǐn)。

由于蘚類植物、草本植物和木本植物的化學(xué)成分差別很大，轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗵亢笕匀槐憩F(xiàn)出明顯的化學(xué)差異，因此第一級分類依據(jù)泥炭形成的原始物質(zhì)，即主要植物殘體組成確定。第二級分類根據(jù)造炭植物殘體分解度和灰分含量確定。隨著分解度增強(qiáng)，泥炭中的細(xì)碎顆粒隨之增多，灰分含量也隨之加大。而造炭植物組成和分解度、灰分含量是特定成礦條件綜合作用的結(jié)果，一定的泥炭類型只能在一定的成礦環(huán)境下生成。見表2-7。

（二）各類泥炭的主要特征

草本泥炭是各種草本植物殘體占植物總組成的50%以上的泥炭。植物殘體以莎草科為主，苔草、蘆葦較普遍，有時夾有雜草類和灰蘚。草本泥炭灰分高，分解度強(qiáng)，酸堿度微酸性-微堿性，含水量比其他泥炭低，顏色暗，彈性差。我國泥炭多屬于此類。草本泥炭腐植酸含量高，養(yǎng)分吸收螯合作用強(qiáng)，有利于養(yǎng)分的吸持和固定，因此草本泥炭可以用于育苗基質(zhì)和土壤調(diào)理劑制備。

木本泥炭主要由喬木和灌木的枝干和根系及其果實、葉片分解而成。木本殘體含量不能低于泥炭有機(jī)殘體總量的50%。由于木本植物殘體木質(zhì)素含量高，分解比較緩慢，分解弱的殘體保存較好，呈碎塊狀；分解強(qiáng)的則呈碎屑狀，其灰分含量一般較草本泥炭低，含水量小，紅褐色，彈性差，主要分布在熱帶海洋性氣候區(qū)。木本泥炭腐植酸含量高，殘體呈碎塊狀，沒有蘚類泥炭和草本泥炭擁有的纖維，因此，木本泥炭主要用于土壤調(diào)理劑制備和功能肥料生產(chǎn)。

蘚類泥炭主要由貧營養(yǎng)的苔蘚植物殘體組成，其含量占泥炭有機(jī)物總量的50%以上，有時會混入少量草本植物和木本植物殘體。這類泥炭由于灰分含量低，分解度小，纖維保持完好，多呈酸性和強(qiáng)酸性；色澤淺淡，彈性強(qiáng)，是各種基質(zhì)栽培的良好原料。

二、泥炭主要性質(zhì)

表征泥炭性質(zhì)和質(zhì)量的指標(biāo)很多，但查明了泥炭殘體組成，檢測了泥炭的分解度、有機(jī)質(zhì)、腐植酸、酸堿度和電導(dǎo)率等六項指標(biāo)，便可以基本上劃定泥炭質(zhì)量和性質(zhì)。

（一）植物殘體組成

形成泥炭的植物主要有四種：泥炭蘚（sphagnum）、真蘚（bryales）、苔草（sedges）和木本植物（woody plants），每類植物殘體都有自己獨特的性質(zhì)，因此，所形成的泥炭也具有不同的性質(zhì)，并因此決定泥炭利用方向。

1.泥炭蘚

泥炭蘚屬于泥炭蘚屬，是高位泥炭地最典型的沼澤植物種。全球大約有300種泥炭蘚，芬蘭發(fā)現(xiàn)37種，中國發(fā)現(xiàn)23種。泥炭蘚的重要性不僅在于泥炭蘚是改變淹水土地和淺湖景觀生態(tài)，更在于泥炭蘚作為泥炭的主要造炭植物，為專業(yè)基質(zhì)制備提供了無與倫比的優(yōu)質(zhì)原料。

泥炭蘚是一種非常原始的植物，植物的頂部仍在生長，而底部卻已經(jīng)死亡并轉(zhuǎn)化為泥炭。泥炭蘚最重要的組成是葉和莖，這些葉和莖帶有沒有特別變化的細(xì)胞組織。泥炭蘚的葉子只有一個細(xì)胞的厚度，泥炭蘚組織由可能含有葉綠素的活細(xì)胞和含有水分空氣的死細(xì)胞或泥炭蘚細(xì)胞組成。活細(xì)胞構(gòu)成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，把泥炭蘚細(xì)胞包被在網(wǎng)的網(wǎng)眼中。見圖2-6。

泥炭蘚之所以具有極高的園藝價值，是因為其獨一無二的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。泥炭蘚細(xì)胞是薄壁的，而細(xì)胞內(nèi)卻有很大的內(nèi)腔，其功能是吸收和轉(zhuǎn)運水分。泥炭蘚細(xì)胞的重要性質(zhì)是有環(huán)形、螺旋形或蝶形的木質(zhì)化的細(xì)胞壁，從而保證在泥炭干燥時不會崩塌變形。泥炭蘚的細(xì)胞壁非常堅韌，以至于泥炭干燥以后仍然能夠吸收和轉(zhuǎn)運水分。由于細(xì)胞中水分蒸發(fā)，細(xì)胞騰出的空間就可以被空氣充填。泥炭蘚的細(xì)胞壁較厚，所以能保證在泥炭干燥后不會崩塌。很容易理解為什么泥炭蘚是專業(yè)基質(zhì)的最佳原料，因為其他材料很難在提供氧氣的同時仍然能夠保持充足的水分。適當(dāng)潤濕泥炭，就可以維持植物理想的水分和通氣效果。

泥炭蘚的持水能力還因為泥炭蘚細(xì)胞壁上有許多孔，這些孔能讓水分進(jìn)入細(xì)胞并轉(zhuǎn)移到植物體其他器官上。值得注意的是泥炭蘚的吸水并不是植物生命活動相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象，而是平緩毛細(xì)作用的結(jié)果，而且其作用直到死亡后也照樣進(jìn)行。試驗結(jié)果表明，泥炭蘚的毛細(xì)作用可以將水分從水面提升50cm高度，這個作用在顆粒中也可以發(fā)現(xiàn)。

泥炭蘚的葉子和莖都是具有表面活性的，這意味著泥炭蘚莖葉具有和高等植物根毛和表皮細(xì)胞相同的攝取養(yǎng)分的能力。泥炭蘚能夠吸收、儲存和隨后釋放大量的植物營養(yǎng)，而其他植物殘體要具有這種功能只有在打碎或者腐殖化以后才可以。泥炭蘚不需要工業(yè)堆肥處理，可以直接用于基質(zhì)生產(chǎn)。綜上所述，泥炭蘚是一種最佳基質(zhì)原料，也是目前能夠找到的最佳材料，這就是為什么泥炭蘚成為國際貿(mào)易的主要產(chǎn)品。

2.真蘚

真蘚沒有泥炭蘚那樣儲存水和營養(yǎng)的能力，其殘體只有經(jīng)過發(fā)酵分解過程之后才能具備這個功能。真蘚既沒有水細(xì)胞也沒有強(qiáng)硬的細(xì)胞壁，所以真蘚與其他植物一樣都必須經(jīng)歷同樣分解，形成腐殖質(zhì)，才具備良好的吸收水分和礦質(zhì)營養(yǎng)的能力。真蘚往往只能生長在北極圈附近的弱酸性的阿帕沼澤上。

3.苔草

苔草是僅次于泥炭蘚的典型沼澤植物。苔草的莖可以向根系傳輸氧氣，所以苔草能生長在積水的沼澤地帶。沼澤濕度越大，苔草在形成泥炭過程中的重要性越大，芬蘭北部很多高位泥炭沼澤中，泥炭是由苔草組成的，在中國多數(shù)泥炭地的植物殘體是由苔草組成。沼澤越干，苔草在泥炭組成中的作用越小。因為苔草分解后只有根系才可以殘留下來，所以很容易根據(jù)殘體認(rèn)出苔草。苔草既不吸水，也不吸收營養(yǎng)，與礦石土壤中的沙粒組分很相似，苔草只有經(jīng)過分解轉(zhuǎn)化為腐植酸才能具有良好的營養(yǎng)固持功能。由于苔草泥炭對水的吸持能力較差，所以水分很容易淋濾流失，造成泥炭基質(zhì)的干旱。

羊胡子草是苔草科下的一個屬，生長在泥炭蘚相同的環(huán)境條件中，其葉鞘組織具有和苔草根系相同的性質(zhì)，在泥炭中容易鑒別其殘體，因為它們具有大量像馬鬃毛一樣的纖維。羊胡子草讓泥炭具有較多的空隙，但更容易排水，從而導(dǎo)致泥炭缺水。羊胡子草不易分解，也不容易破碎，所以能讓泥炭更加粗糙。除了能讓泥炭具有更多的空隙外，從園藝植物的角度看，羊胡子草殘體形成的泥炭性質(zhì)不是園藝植物理想的狀態(tài)。

4.木本植物

沼澤中的木本植物通常是灌木和喬木，通常生長在高位泥炭地的干燥部位。樹木對泥炭形成非常重要，因為樹木殘體分解非常緩慢，特別是樺樹和樹皮最難分解，絕大多數(shù)泥炭腐泥是木本植物經(jīng)歷長期分解形成的。

（二）泥炭分解度

分解度是泥炭有機(jī)質(zhì)腐解轉(zhuǎn)化的重要特性，是反應(yīng)分解特性強(qiáng)度的動態(tài)指標(biāo)。泥炭植物殘體除了化學(xué)分解之外，還可通過機(jī)械摩擦方式將大植物組織變成小植物組織。泥炭植物殘體碎片會因為間歇性凍融交替而不斷減小，導(dǎo)致泥炭纖維不可逆轉(zhuǎn)的崩解。從泥炭結(jié)構(gòu)的觀點來說，泥炭的物理分解和化學(xué)分解常常是難以分辨的。泥炭分解度反映泥炭聚碳環(huán)境的變化，是研究泥炭形成和發(fā)展的重要依據(jù)。泥炭分解度也是泥炭重要物理性質(zhì)之一，直接或間接決定了泥炭的化學(xué)組成，是評價泥炭質(zhì)量的重要指標(biāo)，對合理利用泥炭有重要參考價值。

泥炭分解度對泥炭性質(zhì)影響巨大。泥炭蘚從未分解到適度分解（H1～H5），泥炭總孔隙度逐漸降低，但仍可達(dá)94%～96%，容重逐漸增加，但也只有60～100kg/m³。低分解蘚類泥炭空氣孔隙最高可達(dá)50%～55%，含水孔隙度最高可達(dá)83%～84%，具有顯著的高水孔隙度和高空氣孔隙度特點。蘚類泥炭有機(jī)質(zhì)含量可達(dá)94%以上，因為礦物質(zhì)含量很低，所以電導(dǎo)率和植物礦質(zhì)營養(yǎng)都很低。當(dāng)蘚類泥炭分解度增大到H6～H10時，總孔隙度、空氣孔隙度明顯降低，水孔隙度則明顯提高。對于泥炭總孔隙度和含氣空孔隙下降，將泥炭經(jīng)過越冬凍結(jié)處理后，空氣容量會明顯改善。蘚類泥炭低pH值和低養(yǎng)分含量，更方便人為調(diào)整提高，滿足特定植物生長要求。由于泥炭形成環(huán)境和形成過程時代距今久遠(yuǎn)，泥炭中不會含有現(xiàn)代園藝發(fā)生的土傳性病蟲草害。泥炭的處理、加工、篩分和混合操作簡單，沒有健康風(fēng)險。由于泥炭屬于自然礦產(chǎn)，不需要復(fù)雜開采、處理、運輸手段，所以泥炭商業(yè)價格與其他成分的基質(zhì)成分相比極具有競爭力。從長遠(yuǎn)看，泥炭因其質(zhì)量穩(wěn)定均一，將在基質(zhì)中長期占據(jù)主導(dǎo)地位。

從表2-8可以看到，同為蘚類泥炭，隨著分解度提高，容重逐漸提高，總孔隙度和空氣孔隙度逐漸降低，含水空氣逐漸提高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降，泥炭收縮值逐漸增加，電導(dǎo)率逐漸增加，有機(jī)質(zhì)含量逐漸降低。分解度對泥炭性質(zhì)指標(biāo)的影響對草本泥炭也有類似的規(guī)律。

低容重、高孔隙度、良好的水分和空氣容量以及較高的有效水容量都是泥炭最顯著的優(yōu)勢。但是，針對特定作物和栽培方式時，這些特性也需要做適當(dāng)改變和調(diào)整。泥炭的開采、運輸和粉碎技術(shù)對泥炭基質(zhì)物理性質(zhì)影響極大。泥炭基質(zhì)的顆粒分布是泥炭孔隙度、空氣體積、水體積特性的基礎(chǔ)。當(dāng)選擇不同比例的不同粒徑組配，就可能獲得不同的基質(zhì)物理性狀。基質(zhì)的空氣含量對長生育期作物是極為重要的參數(shù)。同時，研究還證明，不僅基質(zhì)的空氣容量對植物生長有重要影響，基質(zhì)的氣體交換、氣體擴(kuò)散等，都是植物穩(wěn)定生長的控制因子。一品紅和幾內(nèi)亞鳳仙栽培最理想基質(zhì)粒徑為2～10mm，當(dāng)氣體擴(kuò)散值達(dá)到最大時也能取得最佳栽培效果。

泥炭的性質(zhì)受制于其植物組成和分解度，弱分解蘚類泥炭主要由泥炭蘚構(gòu)成，超常的細(xì)胞結(jié)構(gòu)完全不同于其他植物組織，這是苔蘚泥炭具有獨一無二特殊結(jié)構(gòu)的重要基礎(chǔ)。蘚類泥炭莖葉組織內(nèi)部細(xì)胞結(jié)構(gòu)確保了泥炭極高的總孔隙度，保證了理想的空氣體積、良好的水分固定能力以及良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

分解度是指植物殘體由于分解而失去細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的相對含量，也就是泥炭中無定形腐殖質(zhì)占有機(jī)質(zhì)的百分?jǐn)?shù)。標(biāo)示分解程度的方法，除了常用的分解度外，還有纖維含量、泥炭化度、腐殖化度以及磷酸鈉指數(shù)等。

泥炭分解度在不同類型泥炭之間、不同地區(qū)泥炭之間和不同層位泥炭之間差異顯著。一般來說，蘚類泥炭分解度弱，草本泥炭分解度強(qiáng)。蘚類泥炭分解度常在15%～20%，草本泥炭分解度常在25%～35%，木本泥炭分解度常在30%～50%。在同一類型泥炭中，所處區(qū)域氣候環(huán)境溫度高，水分不穩(wěn)定的泥炭分解度高；氣候冷濕，霜凍時間長的，泥炭分解度小。在同一塊泥炭地中，表層0～40cm泥炭分解度一般大于中下層，但底層腐殖質(zhì)層例外。

泥炭分解度直接影響到泥炭性質(zhì)和利用價值。隨著分解度增加，碳?xì)湓卦黾樱趿蛟販p少，腐植酸含量和瀝青含量增加，碳水化合物含量減少，此外，隨著泥炭分解度增加，鹽基交換量增加，電導(dǎo)率上升。分解度提高后，有機(jī)質(zhì)含量降低，灰分含量增加，泥炭顆粒變小，結(jié)構(gòu)緊實，孔隙度降低，泥炭透水性和最大持水量也隨之降低。泥炭分解度與泥炭比表面積大小也有密切關(guān)系，分解度小時，比表面積增量很小，但分解度從60%增加到80%時，泥炭比表面積急劇增大，對礦物元素和水分的吸持能力快速增加。輕微分解泥炭具有較松的結(jié)構(gòu)和較低的容重值。隨著泥炭分解的進(jìn)行，泥炭顆粒直徑減少，泥炭結(jié)構(gòu)變得密集，容重同步升高。泥炭分解度越高，密度越大，容重值越高。不管是化學(xué)分解，還是機(jī)械摩擦即物理分解，都會伴隨泥炭容重的增加。

目前已經(jīng)開發(fā)了幾種測定泥炭分解度的方法，有些可以直接用于野外，有些可以用于實驗室精確測定。野外測定泥炭分解度使用最廣泛的方法是馮·波斯特法。這個方法將泥炭分解度H值用1～10的十個數(shù)字表示，H1表示完全沒有分解，H10表示徹底分解。分解強(qiáng)度隨著數(shù)字增大而增強(qiáng)。在野外工作中，分解度測定是采用手攥擠壓新鮮泥炭，檢測泥炭的擠出狀態(tài)和擠出水的多少和顏色來測定的（見表2-9）。這個方法適用于泥炭蘚泥炭，用于苔草泥炭和木本泥炭需要謹(jǐn)慎。

此外，在實驗室可以通過鑒定植物殘體的方式來測定泥炭分解度，但其結(jié)果往往主觀性較強(qiáng)，鑒定結(jié)果與經(jīng)驗和技術(shù)關(guān)系較大。詳細(xì)檢驗指標(biāo)見表2-10。

（三）泥炭有機(jī)質(zhì)

泥炭有機(jī)質(zhì)是泥炭中最重要的礦物成分。泥炭有機(jī)質(zhì)來源于動物、植物、微生物殘體，其中最主要的是高等植物的根、莖、葉等有機(jī)殘體及其分解和代謝產(chǎn)物。受造炭植物類型和水源補(bǔ)給條件影響，我國泥炭有機(jī)質(zhì)最高含量為94.64%，最低含量為30.97%，平均含量為55.29%。有機(jī)質(zhì)含量高的泥炭主要集中在高寒與溫暖濕潤、亞濕潤氣候的青藏高原東南緣、云貴高原、東北山地等。有機(jī)質(zhì)含量的高低對泥炭性質(zhì)質(zhì)量關(guān)系極大。隨著有機(jī)質(zhì)含量增加，全氮、腐植酸含量隨之增加。有機(jī)質(zhì)含量增加，泥炭的吸氨量、吸濕水和持水量也隨之增加。因此，有機(jī)質(zhì)含量是評價泥炭質(zhì)量的重要指標(biāo)，決定了泥炭的利用價值。

泥炭有機(jī)質(zhì)含量與泥炭類型也有密切關(guān)系。蘚類泥炭有機(jī)質(zhì)含量高，多在90%以上。草本泥炭多在50%～80%。草本-蘚類過渡泥炭有機(jī)質(zhì)含量多在70%～90%。我國受自然條件影響，蘚類泥炭分布極少，儲量很低。其原因是我國蘚類泥炭聚集區(qū)自全新世晚期到現(xiàn)在，氣溫偏高，濕度偏低，不利于蘚類植物生長，致使蘚丘高度低緩，而蘚丘下部又經(jīng)常受周圍地表徑流影響，致使灰分偏高，導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)含量偏低。國內(nèi)外泥炭有機(jī)質(zhì)含量對比見表2-11。

（四）泥炭酸堿度

泥炭酸堿度（表2-12）是泥炭化學(xué)性質(zhì)的綜合反映，也是泥炭形成過程綜合因子作用的結(jié)果，酸堿性偏強(qiáng)，超過植物生長生理限值，就需要提前調(diào)節(jié)。泥炭酸堿性的產(chǎn)生主要是造炭物質(zhì)轉(zhuǎn)化中產(chǎn)生的酸性堿性物質(zhì)，使泥炭溶液中含有一定量的H⁺和OH^-。H⁺來源于泥炭有機(jī)質(zhì)所產(chǎn)生的有機(jī)酸和碳酸，OH^-則來自于泥炭中的碳酸鹽和其他堿式鹽。由于H⁺和OH^-的含量變化及其作用，使泥炭具有不同的酸堿反應(yīng)。根據(jù)pH值大小，將泥炭酸堿性分為強(qiáng)酸性（pH<5.5）、酸性（pH 5.5～6.5）、中性（pH 6.5～7.5）、堿性（pH 7.5～8.5）、強(qiáng)堿性（pH>8.5）。

根據(jù)泥炭酸堿作用來源，可以把泥炭酸性分成活性酸和潛性酸兩種。活性酸屬于泥炭溶液中的氫離子，用水即可浸提測定，故稱為水浸酸度，潛性酸包括Al³⁺，可用中性KCl浸提，所以稱為鹽浸酸度。蘚類泥炭呈強(qiáng)酸性反應(yīng)，其水浸pH值多在3.5～4.5，鹽浸pH值多在3.0～4.0。草本泥炭酸性較弱，水浸和鹽浸pH值分別在5.5～6.5和4.5～5.0。木本泥炭的酸性與蘚類泥炭類似。造成不同泥炭酸堿性的差異的原因是泥炭植物殘體組成和泥炭形成環(huán)境的水分補(bǔ)給條件。蘚類泥炭主要接受大氣降水補(bǔ)給，礦化度一般小于50mg/L，水中礦物質(zhì)平均含量為34mg/L，其中的氧化鈣含量只有1.6mg/L，不足以中和植物殘體分解過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸，所以蘚類泥炭酸性較強(qiáng)。草本泥炭主要依靠地下水和地表水補(bǔ)給，水中氧化鈣含量較高，能夠中和泥炭分解過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸，所以泥炭的酸度較弱。厚層木本泥炭因為主要接受大氣降水為主，所以泥炭的酸性與蘚類泥炭類似。

（五）泥炭電導(dǎo)率

泥炭電導(dǎo)率（EC）是泥炭中各種可溶鹽基離子總量，反映泥炭中帶有可溶鹽含量的溶液濃度，直接影響營養(yǎng)液的平衡。因為可以使用電導(dǎo)儀測定，方法簡單快捷，所以普遍用于測定泥炭可溶鹽總量，以現(xiàn)場指導(dǎo)基質(zhì)制備和植物栽培。泥炭電導(dǎo)率單位用毫西門子/厘米（mS/cm）表示。

電導(dǎo)率是泥炭、泥炭產(chǎn)品質(zhì)量測定的重要指標(biāo)之一，對泥炭和泥炭產(chǎn)品質(zhì)量管理和使用關(guān)系極大。當(dāng)電導(dǎo)率小于0.37～0.5mS/cm時，說明泥炭的可溶鹽含量較低，可以添加一定量的礦物肥料。當(dāng)泥炭的電導(dǎo)率大于1.3mS/cm時，使用就要倍加小心，必要時需要用水洗鹽。

泥炭電導(dǎo)率與泥炭的鹽基代換量（CEC）和泥炭緩沖容量關(guān)系密切。鹽基代換量是指一定酸堿條件下，泥炭含有可交換陽離子的數(shù)量，是泥炭對無機(jī)礦物營養(yǎng)的吸附保持能力，可以使肥料離子免遭水分淋洗并能緩慢釋放出來供應(yīng)植物吸收的能力，對營養(yǎng)液的酸堿反應(yīng)也有緩沖作用。泥炭的鹽基代換量較高，緩沖性強(qiáng)，可以抵抗養(yǎng)分淋洗和pH的過度升降。不同物料的鹽基代換量與電導(dǎo)率見表2-13。