土壤学第二章

1、第二章土壤固相组成第二章土壤固相组成第一节第一节 土壤矿物质土壤矿物质一、土壤颗粒一、土壤颗粒粒粒 径径(mm)中国制中国制(1987)卡庆斯基制卡庆斯基制(1957)美国制美国制(1951)国际制国际制(1930)32石砾石砾石砾石砾石砾石砾石砾石砾21极粗砂粒极粗砂粒粗砂粒粗砂粒10.5粗砂粒粗砂粒物物理理性性砂砂粒粒粗砂粒粗砂粒粗砂粒粗砂粒0.50.25中砂粒中砂粒中砂粒中砂粒0.250.2细砂粒细砂粒细砂粒细砂粒细砂粒细砂粒0.20.1细砂粒细砂粒0.10.05极细砂粒极细砂粒0.050.02粗粉粒粗粉粒粗粉粒粗粉粒粉粒粉粒0.020.01粉粒粉粒0.010.005中粉粒中粉粒物物理理

2、性性粘粘粒粒中粉粒中粉粒0.0050.002细粉粒细粉粒细粉粒细粉粒0.0020.001粗粘粒粗粘粒粘粒粘粒粘粒粘粒0.0010.0005细粘粒细粘粒粘粘粒粒粗粘粒粗粘粒0.00050.0001细粘粒细粘粒0.0001胶质粘粒胶质粘粒二、土粒的矿物组成二、土粒的矿物组成 砂粒砂粒(sand)以原生矿物为主，以原生矿物为主，最多的是石英；最多的是石英； 粘粒粘粒(clay) 以次生矿物为主。以次生矿物为主。 粉粒粉粒(silt)除原生矿物外除原生矿物外,还还有一些风化后形有一些风化后形成的次生矿物；成的次生矿物；1.层状硅酸盐粘土矿物层状硅酸盐粘土矿物 (1)构造特征构造特征硅氧四面体硅氧四面体

3、硅氧四面体硅氧四面体的构造图示法硅氧四面体硅氧四面体的构造图示法硅氧四面体硅氧四面体铝氧八面体铝氧八面体铝氧八面体铝氧八面体铝氧八面体铝氧八面体的构造图示法铝氧八面体铝氧八面体的构造图示法（2） 单位晶片单位晶片 硅氧四面体硅氧四面体 硅层硅层(silicon layer) 铝氧八面体铝氧八面体 铝层铝层(aluminum layer)硅片（硅氧片）图示法硅片（硅氧片）图示法铝片（水铝片）图示法铝片（水铝片）图示法（3） 单位晶层单位晶层 1:1型型 一层硅层与一层铝层重叠而成一层硅层与一层铝层重叠而成 1:11:1型层状硅酸盐型层状硅酸盐( (高岭石高岭石) )晶体结构示意图晶体结构示意图

4、2:1型型 两层硅层中间夹一铝层两层硅层中间夹一铝层2:12:1型层状硅酸盐（蒙脱石）晶体结构示意图型层状硅酸盐（蒙脱石）晶体结构示意图 （4）硅酸盐矿物的种类）硅酸盐矿物的种类 高岭组包括高岭石高岭组包括高岭石、埃洛石等埃洛石等 特点：特点：A、1:1型型 B、膨胀性小、膨胀性小 硅片和铝片之间存在氢键硅片和铝片之间存在氢键 C、电荷数量少、电荷数量少 同晶替代极少同晶替代极少同晶替代：指硅酸盐矿物的同晶替代：指硅酸盐矿物的中心离子中心离子被电性相同、被电性相同、大小相近的其它离子所代替而矿物晶格构造保持不大小相近的其它离子所代替而矿物晶格构造保持不变的现象。变的现象。 D、颗粒较大、颗粒较

5、大 可塑性、粘结性、吸湿性、可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性弱。粘着性弱。 蒙脱组包括蒙脱石蒙脱组包括蒙脱石、绿脱石绿脱石、蛭石等。蛭石等。 特点：特点：A、 2:1型型 B、 膨胀性大膨胀性大 C、 电荷数量大电荷数量大 同晶替代现象普遍同晶替代现象普遍 D、 颗粒较细，呈片状颗粒较细，呈片状 可塑性、粘结性、可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性显著，对耕作极为不利。吸湿性、粘着性显著，对耕作极为不利。 水化云母水化云母(伊利石伊利石)组组 又称又称2 :1型非膨胀性矿物型非膨胀性矿物 特点：特点：A、 2 :1型型 B、 非膨胀性非膨胀性 晶层之间吸附的晶层之间吸附的K+的强吸的强吸附力。附力。C

6、、 电荷数量大电荷数量大 同晶替代现象普遍同晶替代现象普遍D、 可塑性等性质介于高岭组和蒙脱组之间。可塑性等性质介于高岭组和蒙脱组之间。2.氧化物氧化物（1）氧化铁）氧化铁 针铁矿针铁矿、赤铁矿赤铁矿（2）氧化铝）氧化铝 三水铝石三水铝石（3）水铝英石）水铝英石（4）氧化硅）氧化硅三、土粒的化学成分三、土粒的化学成分 表表22土壤各粒级的化学组成土壤各粒级的化学组成 灰灰色色森森林林土土粒级粒级（mm）化学组成（灼干重化学组成（灼干重%）SiO2Al2O3Fe2O3TiO2MnO2CaOMgOK2ONa2OP2O50.10.0189.903.900.940.510.060.610.352.21

7、0.810.040.010.00582.638.132.390.970.060.951.942.771.450.140.005 0.00176.7511.323.951.340.041.001.053.321.300.250.00158.0323.4010.190.730.170.442.403.150.240.46全土全土85.105.962.460.530.120.920.682.380.750.11黑黑钙钙土土0.10.0188.125.751.290.450.040.740.291.991.210.020.010.00582.177.962.731.000.020.941.192.31

8、1.840.120.005 0.00167.3717.167.511.380.030.751.773.041.380.230.00157.4722.6611.540.660.080.382.483.170.190.39全土全土71.5213.745.520.700.182.211.732.670.750.21 (1) 随粒径由大到小，随粒径由大到小，SiO2含量由多到少含量由多到少; (2) R2O3(即即Fe2O3与与Al2O3的总称的总称)与与SiO2相反相反,随粒径随粒径 由大到小，由大到小，R2O3含量由少到多含量由少到多; (3) CaO、MgO、P2O5、K2O随土粒由大到小随土粒

9、由大到小,含量含量增加。增加。 硅铝铁率硅铝铁率(silica-sesquioxide ratio)：又称：又称“Saf值值”。土壤粘粒部分土壤粘粒部分SiO2与与R2O3分子数之比。以分子数之比。以SiO2 / R2O3 表示。表示。硅铝率硅铝率(silica-alumina ratio)：又称：又称“Sa值值”。土壤。土壤粘粒部分粘粒部分SiO2与与Al2O3分子数之比。以分子数之比。以SiO2 / Al2O3 表示。表示。四、各级土粒的物理性质四、各级土粒的物理性质 土粒由大到小，保水能力（表土粒由大到小，保水能力（表2-3中最大吸中最大吸湿量、最大分子持水量湿量、最大分子持水量 、毛管

10、水上升高度）增加，毛管水上升高度）增加，但通透性（表但通透性（表2-3中渗透系数）降低。中渗透系数）降低。 随着土粒由大到小，土壤膨胀性和可塑性增随着土粒由大到小，土壤膨胀性和可塑性增加，对耕作带来不利影响。加，对耕作带来不利影响。土粒名土粒名称称粒径粒径(mm)最大吸最大吸湿量湿量(%)最大最大分子分子持水持水量量(%)毛管水毛管水上升高上升高度度(cm)渗透渗透系数系数(cm/s)湿胀湿胀(按最按最初体初体积计积计)塑性塑性石砾石砾3.02.00.200.5不不可可塑塑2.0 1.50.71.53.00.31.5 1.00.84.50.12粗砂粒粗砂粒1.0 0.50.98.70.0720

11、.50.251.020270.056细砂粒细砂粒0.250.101.1500.03050.100.051.2910.0056粗粉粒粗粉粒0.050.010.53.12000.00416中粉粒中粉粒0.010.0051.03.015.9105可塑可塑(2840)细粉粒、细粉粒、粗粘粒粗粘粒0.0050.00131.0160塑性较强塑性较强(3048)细粘粒细粘粒0.0011520405塑性强塑性强(3487)表表23 各级土粒的水分性质和物理性质各级土粒的水分性质和物理性质 第二节第二节 土壤质地土壤质地 1. 土壤机械组成土壤机械组成(soil mechanical composition)

12、土壤中各级土粒的百分含量，又称土壤颗粒组成。土壤中各级土粒的百分含量，又称土壤颗粒组成。 2. 土壤质地土壤质地（soil texture）概念概念按土壤颗粒组成进行分类，将颗粒组成相近而土按土壤颗粒组成进行分类，将颗粒组成相近而土壤性质相似的土壤划分为一类并给予一定名称，称为壤性质相似的土壤划分为一类并给予一定名称，称为土壤质地土壤质地。 划分土壤质地的目的在于认识土壤的特性并合理利划分土壤质地的目的在于认识土壤的特性并合理利用土壤和改良土壤。用土壤和改良土壤。1. 国际制国际制(international system) 一、一、 土壤质地分类土壤质地分类(soil texture cla

13、ssification)制制表表2-4 国际制土壤质地分类表国际制土壤质地分类表质地质地类别类别质地质地名称名称各级土粒质量（各级土粒质量（%）粘粒粘粒(0.002mm)粉砂粒粉砂粒(0.020.002mm) 砂粒砂粒(20.02mm)砂土类砂土类砂土及壤质砂土砂土及壤质砂土01501585100壤土类壤土类砂质壤土砂质壤土0150455585壤土壤土01530454055粉砂质壤土粉砂质壤土01545100055粘壤土类粘壤土类砂质粘壤土砂质粘壤壤土粘壤土152520453055粉砂质粘壤土粉砂质粘壤土类粘土类砂质粘土砂质粘土2545020

14、5575壤质粘土壤质粘土25450451055粉砂质粘土粉砂质粘土25454575030粘土粘土4565035055重粘土重粘土65100035035 根据粘粒根据粘粒(clay)含量将质地分为三类即：含量将质地分为三类即： 粘粒含量小于粘粒含量小于15%为砂土为砂土(sand)类、壤土类、壤土(loam)类；类； 粘粒含量粘粒含量15%25%为粘壤土为粘壤土(clay loam)类；类； 粘粒含量大于粘粒含量大于25%为粘土为粘土(clay)类。类。 根据粉粒根据粉粒(silt)含量，凡粉粒含量大于含量，凡粉粒含量大于45%的，在的，在质地名称前冠质地名称前冠“粉质粉质(silty clay

15、)” 。 根据砂粒根据砂粒(sand)含量，凡砂粒含量大于含量，凡砂粒含量大于55%的，的，在质地名称前冠在质地名称前冠“砂质砂质(sandy)” 。 2. 美国制美国制(Soil Taxonomy)（连接）（连接） 等边三角形的三个边分别表示砂粒、等边三角形的三个边分别表示砂粒、 粉粒、粉粒、粘粒的含量。根据土壤中砂粒、粉粒、粘粒的含量，粘粒的含量。根据土壤中砂粒、粉粒、粘粒的含量，在图中查出相对应的区域，即得该土壤的质地。在图中查出相对应的区域，即得该土壤的质地。3. 卡庆斯基制卡庆斯基制 (Kachinsky classification system of soil texture)质

16、地组质地组质地名称质地名称不同土壤类型的不同土壤类型的0.01mm粒级含量粒级含量灰化土灰化土红黄壤、草原土红黄壤、草原土碱化土、碱土碱化土、碱土砂土砂土sand松砂土松砂土050505紧砂土紧砂土5105 10510壤土壤土loam砂壤土砂壤土 sandy loam102010201015轻壤土轻壤土 light loam203020301520中壤土中壤土 medium loam304030452030重壤土重壤土 heavy loam405045603040粘土粘土clay轻粘土轻粘土 light clay506560754050中粘土中粘土 medium clay65807585506

17、5重粘土重粘土 heavy clay808565 按表按表25，卡庆斯基质地分类可归纳为，卡庆斯基质地分类可归纳为以下几个步骤：以下几个步骤：表表2-5卡庆斯基土壤质地基本分类卡庆斯基土壤质地基本分类根据物理性粘粒根据物理性粘粒(physical clay)含量，将土壤分含量，将土壤分为三大质地类型九种质地，通过查表为三大质地类型九种质地，通过查表2-5确定。确定。根据砂粒、粗粉粒根据砂粒、粗粉粒 、中细粉粒、中细粉粒 、粘粒含量、粘粒含量 ，进一步划分质地，确定质地详细名称进一步划分质地，确定质地详细名称 :第二优势粒级第一优势粒级质地名称第二优势粒级第一优势粒级质地名称 根据石砾根据石砾(

18、gravel)含量，查下表，冠在质地详细含量，查下表，冠在质地详细名称前。名称前。 大于大于1毫米的石砾含量毫米的石砾含量% 石质程度石质程度 10.0 重石质土重石质土 第一优势粒级第一优势粒级 第二优势粒级第二优势粒级 详详 细细 命命 名名 中细粉粒中细粉粒粘粘 粒粒粘粘 粉粉 质质粘粘 粒粒中细粉粒中细粉粒粉粉 粘粘 质质砂砂 粒粒中细粉粒中细粉粒粉粉 砂砂 质质中细粉粒中细粉粒砂砂 粒粒砂砂 粉粉 质质砂砂 粒粒粘粘 粒粒粘粘 砂砂 质质粘粘 粒粒粗粗 粉粉 粒粒粗粉粘质粗粉粘质粗粗 粉粉 粒粒粘粘 粒粒粘粗粉质粘粗粉质粗粗 粉粉 粒粒砂粒或中细粉粒砂粒或中细粉粒粗粗 粉粉 质质砂砂

19、 粒粒粗粗 粉粉 粒粒砂砂 质质中细粉粒中细粉粒粗粗 粉粉 粒粒粉粉 质质川农大农场几种类型土壤的颗粒组成及详细质地命名（卡氏制）川农大农场几种类型土壤的颗粒组成及详细质地命名（卡氏制）土壤名称土壤名称 颗粒组成（颗粒组成（%） 质地名称质地名称 物理性粘粒物理性粘粒 砂粒砂粒 粗粉粒粗粉粒 中细粉粒中细粉粒 粘粒粘粒 石砾石砾白鳝泥（苹果园）白鳝泥（苹果园） 62.4 10.9 26.7 28.8 33.6 0 粉粘质轻粘土粉粘质轻粘土黄泥小土黄泥小土(张家坪张家坪) 43.8 38.2 18.0 31.0 12.8 0 粉砂质中壤土粉砂质中壤土白鳝泥（张家坪）白鳝泥（张家坪） 49.5 2

20、4.2 26.3 31.3 18.2 0 粉质重壤土粉质重壤土半泥砂（沙湾）半泥砂（沙湾） 38.0 29.0 33.0 18.0 20.0 0 粗粉质中壤土粗粉质中壤土石骨子土石骨子土(老板山老板山) 31.0 56.4 12.6 19.2 11.8 30 重石质粉砂质重石质粉砂质 中壤土中壤土4. 中国制中国制 二、不同质地土壤的肥力二、不同质地土壤的肥力 1. 砂质土类砂质土类 （1）水水 粒间孔隙大，毛管作用弱，透水性强而保水粒间孔隙大，毛管作用弱，透水性强而保水性弱，水气易扩散，易干不易涝；性弱，水气易扩散，易干不易涝； （2）气气 大孔隙多，通气性好，一般不会累积还原大孔隙多，通气

21、性好，一般不会累积还原物质；物质； （3）热热 水少气多，温度容易上升，称为水少气多，温度容易上升，称为热性土，热性土，有利于早春作物播种有利于早春作物播种。 （4）肥肥 养分含量少，保肥力弱，肥效快，肥劲猛，养分含量少，保肥力弱，肥效快，肥劲猛，但不持久，易造成作物后期脱肥早衰；但不持久，易造成作物后期脱肥早衰； （5）耕性耕性 松散易耕。松散易耕。 2 2. . 粘质土类粘质土类（1）水水粒间孔隙小，毛管细而曲折，透水性差，易产粒间孔隙小，毛管细而曲折，透水性差，易产生地表径流生地表径流,保水抗旱力强，易涝不易旱；保水抗旱力强，易涝不易旱；（2）气气小孔隙多，通气性差，容易累积还原性物质；

22、小孔隙多，通气性差，容易累积还原性物质；（3）热热水多气少，热容量大，温度不易上升，称水多气少，热容量大，温度不易上升，称冷性冷性土，对早春作物播种不利土，对早春作物播种不利；（4）肥肥养分含量较丰富且保肥力强，肥效缓慢，稳而养分含量较丰富且保肥力强，肥效缓慢，稳而持久，有利于禾谷类作物生长，籽实饱满。早春低温时，持久，有利于禾谷类作物生长，籽实饱满。早春低温时，由于肥效缓慢易造成作物苗期缺素；由于肥效缓慢易造成作物苗期缺素；（5）耕性耕性耕性差，粘着难耕。耕性差，粘着难耕。 3. 壤质土类壤质土类 土壤性质兼具粘质土和砂质土的优点，而克服土壤性质兼具粘质土和砂质土的优点，而克服了它们的缺点。

23、耕性好，宜种广，对水分有回润了它们的缺点。耕性好，宜种广，对水分有回润能力，是较理想的质地类型。能力，是较理想的质地类型。三、土壤质地剖面三、土壤质地剖面 土壤剖面土壤剖面(soil profile)中不同质地层次的排列中不同质地层次的排列组合。组合。 1. 粘盖砂（上粘下砂）不良组合粘盖砂（上粘下砂）不良组合 2. 砂盖粘（上砂下粘）优良组合砂盖粘（上砂下粘）优良组合30夹砂层夹砂层夹粘层夹粘层四、不同质地土壤的利用和改良四、不同质地土壤的利用和改良（一）土壤质地与植物生长（一）土壤质地与植物生长 土壤质地与植物生长密切相关。土壤质地与植物生长密切相关。 不同质地不同质地土壤肥力特性各异土壤

24、肥力特性各异； 不同种类不同种类植物生物学特性各异植物生物学特性各异； 农业生产中强调：农业生产中强调：因地制宜因地制宜砂土：生长期短的作物和根茎类作物（土豆、花生等）砂土：生长期短的作物和根茎类作物（土豆、花生等）粘土：生长期长且需肥较多的禾谷类作物（水稻、玉米、粘土：生长期长且需肥较多的禾谷类作物（水稻、玉米、小麦等）小麦等）（二）土壤质地的改良（二）土壤质地的改良 1. 客土法（异地搬运、引洪放淤、引洪漫沙）客土法（异地搬运、引洪放淤、引洪漫沙） （1）砂掺粘）砂掺粘 （2）粘掺砂）粘掺砂2. 改良土壤结构改良土壤结构 （1）大量施用有机肥）大量施用有机肥 （2）植树种草，培肥土壤）植树

25、种草，培肥土壤 （3）施用土壤结构改良剂）施用土壤结构改良剂第三节土壤有机质第三节土壤有机质(Soil Organic Matter)一、土壤有机质来源一、土壤有机质来源概念：概念：土壤有机质土壤有机质(soil organic matter) 土壤有机质是土壤中的各种动植物残体，土壤有机质是土壤中的各种动植物残体，在土壤生物的作用下形成的一类特殊的高分子在土壤生物的作用下形成的一类特殊的高分子化合物。化合物。l微生物微生物l动物来源动物来源 l植物来源植物来源l工农业副产品工农业副产品森林土壤森林土壤酸性有机质酸性有机质 (acid organic mater)森林土壤森林土壤(forest

26、 soil)： 枯枝落叶枯枝落叶草原土壤草原土壤草原土壤草原土壤(steppe soil)： 地上部草地上部草地下部根系地下部根系中性有机质中性有机质 (neutral organic mater)耕作土壤耕作土壤(cultivated soil)：作物残茬作物残茬(一般占籽实产量的一般占籽实产量的3540%)、施用的有机肥。施用的有机肥。耕作土壤耕作土壤二、土壤有机质的含量及组成二、土壤有机质的含量及组成1. 含量含量 耕作土壤中，表层有机质的含量通常在耕作土壤中，表层有机质的含量通常在5%以下。以下。 土壤有机质含量与气候、植被、地形、土壤类型、土壤有机质含量与气候、植被、地形、土壤类型、

27、农耕措施密切相关。不同土壤中含量差异很大。农耕措施密切相关。不同土壤中含量差异很大。 目前，我国土壤有机质含量普遍偏低。总体而言目前，我国土壤有机质含量普遍偏低。总体而言, ,北方土壤有机质含量高于南方土壤。北方土壤有机质含量高于南方土壤。四川土壤有机质含量（四川土壤有机质含量（%）OM%4.003.014.002.013.001.012.000.611.000.60水田水田%1.296.1939.90 51.990.630.004旱地旱地%3.145.5218.7246.2624.661.102. 元素组成元素组成(水水%75，干物质干物质%25)干物质干物质CHON灰分元素灰分元素%448

28、408 C/N大约为大约为10左右。左右。土壤土壤 学学3. 土壤腐殖质土壤腐殖质（soil humus） 土壤腐殖质：是除未分解和半分解动、植物土壤腐殖质：是除未分解和半分解动、植物残体及微生物体以外的有机物质的总称，由非腐残体及微生物体以外的有机物质的总称，由非腐殖物质殖物质（Non-humic substances）和腐殖物质和腐殖物质（Humic substances）组成，通常占土壤有机质的组成，通常占土壤有机质的90%以上。以上。 土壤土壤 学学三、土壤有机质的转化三、土壤有机质的转化（一）简单有机化合物的分解和转化（一）简单有机化合物的分解和转化 矿质化矿质化(mineraliz

29、ation)：指复杂的有机质在微生指复杂的有机质在微生物的作用下，转化为简单的无机物的过程。物的作用下，转化为简单的无机物的过程。1. 碳水化合物碳水化合物(carbohydrate)的矿质化的矿质化 碳水化合物碳水化合物 有机酸有机酸CO2H2O 在低温在低温、嫌气条件下嫌气条件下,有机酸变为有机酸变为CO2和和H2O的的过程受到阻碍过程受到阻碍,产生有机酸的累积产生有机酸的累积,从而造成植物根从而造成植物根系萎缩系萎缩、腐烂腐烂 甲酸甲酸3.210-3 M、乙酸、乙酸4.610-3 M、 正丁酸正丁酸710-4 M，就会对植物根系产生较严重的危害。就会对植物根系产生较严重的危害。解决办法：

30、解决办法：排水晒田、施草木灰排水晒田、施草木灰 （中和酸、补充（中和酸、补充K素）素） 有机肥施用前进行堆沤。有机肥施用前进行堆沤。2. 含氮化合物含氮化合物(nitrogen compound)的矿质化的矿质化蛋白质氨基酸蛋白质氨基酸 NH4 NO3- N素有效化素有效化速效速效N( NH4、NO3-) 微生物体细胞微生物体细胞N素生物固定素生物固定N素生物固定与有效化过程与有机物素生物固定与有效化过程与有机物C/N比密切相关。比密切相关。 C/N25时，产生时，产生N素生物固定素生物固定 C/N25时，产生时，产生N素有效化。素有效化。 豆科绿肥（三叶草等）豆科绿肥（三叶草等） C/N小，

31、施入土小，施入土壤后能提供壤后能提供N素（素（N素有效化）。禾本科作物素有效化）。禾本科作物秸秆秸秆C/N大，直接还田易造成大，直接还田易造成M与作物争夺与作物争夺N素，造成素，造成N素的生物固定。素的生物固定。 禾本科秸秆还田应配施化学禾本科秸秆还田应配施化学N肥：肥： 一般亩施秸秆一般亩施秸秆300400kg，需要配施化需要配施化学纯学纯N34kg。3. 脂肪脂肪(fattiness)、树脂、树脂(pitch)、蜡质、蜡质(waxiness)、单、单宁宁(tannin)的矿质化的矿质化 这类有机物的矿质化过程与碳水化合物基本相这类有机物的矿质化过程与碳水化合物基本相同，不同之点是在嫌气条件

32、下产生多酚化合物，这同，不同之点是在嫌气条件下产生多酚化合物，这是形成腐殖质的基本材料。是形成腐殖质的基本材料。4. 木质素木质素(xylogen)的矿质化的矿质化 木质素是芳香性聚合物，含碳量高，在土壤中木质素是芳香性聚合物，含碳量高，在土壤中真菌和放线菌作用下缓慢的转化，最终产物是真菌和放线菌作用下缓慢的转化，最终产物是CO2和和H2O，但往往只有，但往往只有50%可形成最终产物，其余仅为降可形成最终产物，其余仅为降解产物，作为形成腐殖质的原始材料。解产物，作为形成腐殖质的原始材料。 有机质的矿化率有机质的矿化率(percent mineralization)：土壤土壤有机质因矿质化作用每

33、年损失的量占土壤有机质总有机质因矿质化作用每年损失的量占土壤有机质总量的百分数量的百分数。 一般在一般在1%3%。由于土壤有机质的矿化率与。由于土壤有机质的矿化率与有机氮的矿化率同步，因而可通过测定土壤有机氮有机氮的矿化率同步，因而可通过测定土壤有机氮的矿化率来代表有机质的矿化率。的矿化率来代表有机质的矿化率。（二）腐殖化过程（二）腐殖化过程1.腐殖化作用腐殖化作用(humification) 腐殖质腐殖质(humus) ：土壤腐殖质是土壤中一类性：土壤腐殖质是土壤中一类性质稳定，成分、结构极其复杂的高分子化合物。质稳定，成分、结构极其复杂的高分子化合物。 腐殖化作用腐殖化作用(humific

34、ation)：进入土壤中的有机：进入土壤中的有机质转化形成腐殖质的过程。质转化形成腐殖质的过程。2. 腐殖质的形成过程腐殖质的形成过程（1）植物残体分解产生简单的有机碳化合物；）植物残体分解产生简单的有机碳化合物； （2）通过微生物对这些有机化合物的代谢作用）通过微生物对这些有机化合物的代谢作用及反复的循环，增殖微生物细胞；及反复的循环，增殖微生物细胞； （3）通过微生物合成的多酚和醌或来自植物的）通过微生物合成的多酚和醌或来自植物的类木质素，聚合形成腐殖物质。类木质素，聚合形成腐殖物质。 3.3.腐殖质的形成途径腐殖质的形成途径土壤腐殖质形成途径土壤腐殖质形成途径 四、土壤腐殖质四、土壤腐殖

35、质土壤有机质分组土壤有机质分组HA: humic acidFA: fulvic acidhuminSoil Organic Matersoil humusHumic substancesNon-humic substances） （二）土壤腐殖酸（二）土壤腐殖酸(humic acid)性质性质 1.物理性质物理性质 分子量、形状、颜色分子量、形状、颜色 A、分子量很大。分子量大小与单体和聚合度有关；分子量很大。分子量大小与单体和聚合度有关； B、形状球形结构，疏松多孔，似海棉；形状球形结构，疏松多孔，似海棉； C、颜色分子量愈大，颜色愈深颜色分子量愈大，颜色愈深（HA分子量大，分子量大， 褐色

36、；褐色；FA 分子量小，呈淡黄色）分子量小，呈淡黄色） 溶解性与吸收性溶解性与吸收性 A、溶解性溶解性(dissolution) FA、HA都溶解于碱，都溶解于碱，HA不溶于酸，而不溶于酸，而FA溶解于酸。溶解于酸。2. 化学性质化学性质 元素组成元素组成C、H、O、N、P、S为主为主C：N：P：S100：10：1：1120：10：1：1含含C量为量为55 60%，平均平均58%，100/581.724 实验测定土壤有机质时，测出含实验测定土壤有机质时，测出含C量后量后C% 1.724即得土壤有机质含量即得土壤有机质含量OM%C% 1.724B、吸收性吸收性(absorbency) 亲水胶体，

37、吸水能力强，吸水量可达其重量的亲水胶体，吸水能力强，吸水量可达其重量的500%。功能团功能团(functional group) 含有含有COOH、OH及酚羟基等多种功能团及酚羟基等多种功能团 功能团的解离导致腐殖酸带电功能团的解离导致腐殖酸带电 如：如：RCOOHRCOOH R OH R O H 分子结构特征分子结构特征 分子结构极其复杂的有机高分子化合物。分子结构极其复杂的有机高分子化合物。 单体中有芳核结构物质，芳核上有多种取代基单体中有芳核结构物质，芳核上有多种取代基五、影响土壤有机质分解和转化的因素五、影响土壤有机质分解和转化的因素图图2-1 2-1 有机质的分解与合成示意图有机质的

38、分解与合成示意图 1. 温度温度 2535条件下，条件下，M活动最为旺盛，利于活动最为旺盛，利于OM矿质化分解，提供作物所需养分。矿质化分解，提供作物所需养分。 2. 土壤湿度和通气状况土壤湿度和通气状况 好气：好气：水少气多水少气多, M活动旺盛活动旺盛,OM矿质化分解矿质化分解,释放释放养分养分 嫌气：嫌气：水多气少水多气少, M活动受抑制活动受抑制, OM腐殖化合成腐腐殖化合成腐殖质殖质3. 干湿交替干湿交替 一方面增加土壤呼吸作用，破坏土壤结构体，一方面增加土壤呼吸作用，破坏土壤结构体，利于利于OM的矿质化分解，另一方面干燥时引起的矿质化分解，另一方面干燥时引起M死亡，又不利于死亡，又

39、不利于OM分解。分解。4. 有机残体特性有机残体特性 （1）物理状态）物理状态 多汁、幼嫩绿肥易于分解，磨细粉碎易于分解。多汁、幼嫩绿肥易于分解，磨细粉碎易于分解。（2）C/N大，不易分解大，不易分解 小，易于分解小，易于分解（3）硫、磷等元素缺乏也会抑制土壤有机质分解。硫、磷等元素缺乏也会抑制土壤有机质分解。 激发效应激发效应 (作用作用)：土壤中加入新鲜有机物质会促进土壤中加入新鲜有机物质会促进土壤原有有机质的降解。土壤原有有机质的降解。 激发效应可以是正、也可以是负。激发效应可以是正、也可以是负。 5. 土壤特性土壤特性（1）pH 中性条件下利于中性条件下利于OM分解分解（2）质地）质地

40、 质地愈粘重，质地愈粘重，腐殖化系数腐殖化系数愈高，愈难分解。愈高，愈难分解。腐殖化系数腐殖化系数（humification coecient） ：单位重量的：单位重量的有机碳在土壤中分解一年后残留的碳量。有机碳在土壤中分解一年后残留的碳量。表2-5 中 国 不 同 地 区 耕 地 土 壤 中 有 机 物 质 的 腐 殖 化 系 数东 北 地 区华 北 地 区江 南 地 区华 南 地 区作 物 秸 杆作 物 根绿 肥厩 肥范 围平 均范 围平 均范 围平 均范 围平 均0.26-0.650.42 (9)0.30-0.960.60 (5)0.16-0.430.28(14)0.28-0.720.4

41、6(11)0.17-0.370.26(33)0.19-0.580.40(14)0.13-0.370.21(46)0.28-0.530.40(21)0.15-0.280.21(53)0.31-0.510.40(54)0.16-0.370.24(33)0.30-0.630.40(38)0.19-0.430.34(18)0.32-0.510.38(14)0.16-0.330.23(31)0.20-0.520.31(8)六、土壤有机质的作用及管理六、土壤有机质的作用及管理（一）在土壤肥力上的作用（一）在土壤肥力上的作用1. 养分较完全养分较完全 植物生长所需养分植物生长所需养分 N：80 97%，平均

42、平均95%； P：20 76%； S：38 94%为有机态，由有机质提供。为有机态，由有机质提供。N、P、K、Ca 、Mg 、S、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Cl、Ni营养2. 促进养分有效化促进养分有效化 OM矿质化过程中产生的有机酸，腐殖化过矿质化过程中产生的有机酸，腐殖化过程中产生的腐殖酸程中产生的腐殖酸: 一方面促进土壤矿质养分溶解释放养分；一方面促进土壤矿质养分溶解释放养分； 另一方面可以络合金属离子，减少金属离子另一方面可以络合金属离子，减少金属离子对对P的固定，提高的固定，提高P的有效性。的有效性。 3. 提高土壤保肥性提高土壤保肥性 腐殖质是一种有机胶体，有巨大的表面积和

43、表面能，腐殖质是一种有机胶体，有巨大的表面积和表面能，吸附能力大于矿质胶体，从而大大提高土壤保肥性。吸附能力大于矿质胶体，从而大大提高土壤保肥性。 胶体对阳离子吸附能力比较（胶体对阳离子吸附能力比较（cmol/kg） 胶体类型有机胶体高岭石胶体类型有机胶体高岭石 蒙脱石蒙脱石 吸附力吸附力150 450（平均平均350） 3 5 80 100 土壤土壤 学学4. 提高土壤缓冲性提高土壤缓冲性 腐殖质含有多种功能团，遇腐殖质含有多种功能团，遇OH时，电离出时，电离出H与之作用生成水对碱缓冲；与之作用生成水对碱缓冲； 遇遇H时则由于带负电荷而吸附时则由于带负电荷而吸附H对酸缓冲；对酸缓冲； 同时，由于腐殖质胶体带负电荷，可吸附土壤同时，由于腐殖质胶体带负电荷，可吸附土壤溶液中盐基离子，对肥料起缓冲作用。溶液中盐基离子，对肥料起缓冲作用。 5. 促进团粒结构的形成，改善土壤物理性质促进团粒结构的形成，