《土壤有机质》课件

土壤有机质土壤有机质1土壤有机质教学目标：〔1〕掌握土壤有机质与土壤腐殖质概念,二者有何异同；〔2〕熟悉土壤有机质的基本组成,包括化学组成、化合物组成和形态特征；〔3〕了解碳水化合物、含N、P、S化合物的转化过程及产物,重点掌握影响转化因素中的C/N的详细内容和基本原理；〔4〕了解腐殖质形成过程的两个阶段的内容,掌握土壤腐殖质的组分；〔5〕明确土壤有机质对土壤肥力、环境保护所产生的影响,了解调控土壤有机质的途径；土壤有机质教学目标：2第一节土壤有机质的概况及转化1、土壤有机质概况2、土壤有机质转化的承担者——土壤微生物3、土壤有机质转化的基本过程

第二节土壤有机质在肥力上的作用及其动态平衡1、土壤有机质在林木营养和土壤肥力上的作用2、影响土壤有机质转化的因素3、土壤有机质的动态平衡目录第一节土壤有机质的概况及转化目录3狭义地说：土壤有机质一般主要是指有机残体经微生物作用形成的一类特殊的、复杂的、性质比较稳定的高分子有机化合物〔腐殖质〕概念什么是土壤有机质<soilorganicmatter>？广义地说：土壤有机质是指以各种形态存在于土壤中的所有含碳的有机物质包括土壤中各种动、植物残体,微生物体及其分解和合成的各种有机物质狭义地说：土壤有机质一般主要是指有机残体经微生物作用形成的4土壤有机质非特异性土壤有机质——化学上已知的普通有机化合物,包括动植物残体、微生物体和生物残体不同分解阶段的产物.特异性土壤有机质——腐殖质,由分解产物合成的,是土壤中特有的、结构极其复杂的高分子有机化合物.土壤中各种含碳有机化合物的总称土壤有机质是土壤重要的组成物质.含量少、作用重要：——直接或间接地供应植物生长发育所需的N、P、S等养分元素；——影响土壤的物理、化学和生物学等性质.土壤有机质非特异性土壤有机质——化学上已知的普通有机化合物,5第一节土壤有机质的概况及转化一、土壤有机质的来源

微生物动物来源植物来源人为施入的有机物质地面植被残落物和根系是土壤有机质的主要来源，如树木、灌丛、草类及其残落物，每年都向土壤提供大量有机残体。自然土壤第一节土壤有机质的概况及转化微生物地面植被残落物和根6森林植被下的枯枝落叶

荒漠景观热带雨林下仅凋落物干物质量即达16700千克/公顷年荒漠植物群落的凋落物干物质量仅为530千克/公顷年不同自然植被下进入土壤的植物残体量变异很大森林植被下的枯枝落叶荒漠景观热带雨林下仅凋落物干7土壤有机质的来源（1）作物的根茬、还田的秸杆和翻压绿肥；（2）人畜粪尿；（3）城市生活垃圾、污水；（4）土壤微生物、动物的遗体及分泌物(如蚯蚓、昆虫等)（5）施用的各种有机肥料（厩肥、堆沤肥、腐殖酸肥料、污泥以及土杂肥等）

耕作土壤土壤有机质的来源（1）作物的根茬、还田的秸杆和翻压绿肥；耕作8二、有机质的含量及组成一般含量在0-5%之间.泥炭土可高达20%或30%以上,壤土和砂质土壤不足0.5%有机土壤：

有机质含量%>20%矿质土壤：

有机质含量%<20%

有机质含量（%） 肥力水平

<0.5 低

0.5~1.0 较低

1.0~1.2 中等

1.2~1.5 较高

>1.5 高〔一〕有机质含量二、有机质的含量及组成一般含量在0-5%之间.有机土壤9土壤有机质0.5%5%0.5-2.0%7%1.5-3.5%1.22%3.29%土壤有机质0.5%5%0.5-2.0%7%1.5-3.5%110〔二〕有机质的组成<1>存在形态：动、植物残体〔新鲜〕半分解的动、植物残体腐殖质在微生物作用下,有机物质经分解再合成形成的一种褐色或暗褐色的高分子胶体物质〔二〕有机质的组成<1>存在形态：在微生物作用下,有11土壤有机质的基本元素组成是C、H、O、N,C/N比大约在10~12之间.〔二〕有机质的组成<2>化学元素组成

碳52%~58%

氧34%~39%

氢3.3%~4.8%

氮3.7%~4.1%

尚有P和S土壤有机质的基本元素组成是C、H、O、N,〔二〕有机质的组成12腐殖物质〔HumicSubstance>60%~80%非腐殖物质〔Non-HumicSubstance>20%~40%〔二〕有机质的组成<3>化合物组成常见的化合物有：糖类、有机酸、醛、醇、酮纤维素、半纤维素木质素脂类〔脂肪、蜡脂、单宁、树脂〕蛋白质〔含氮化合物〕腐殖物质〔HumicSubstance>60%~13土壤中微生物

分布广数量大种类多最活跃1公斤土壤可含：

5亿个微小动物。

5亿个细菌，近10亿个真菌

100亿个放线菌它们参与土壤有机质分解,腐殖质合成,养分转化和推动土壤的发育和形成.二、

土壤有机质转化的承担者——土壤微生物土壤中微生物1公斤土壤可含：它们参与土壤有机质分14二、土壤有机质的转化

真菌——呈菌丝状,适于酸性和好气环境.能将有机质彻底分解,并能参加腐殖质的形成.菌丝体有助于土壤结构体的形成.包括在微生物作用下的矿质化和腐殖化两种过程.土壤微生物细菌——土壤微生物中最大的类群,适于中性至微碱性环境.好气条件下,强烈分解有机质,形成CO2、NH3、H2O和各种无机盐类.嫌气条件下,有机质分解速度缓慢,形成分解不彻底的产物.藻类——常见藻类有蓝绿藻、绿藻、硅藻等.放线菌——呈菌丝状,适于有机质丰富、碱性、较干旱环境.对木质素等难分解的物质有很大作用.二、土壤有机质的转化真菌——呈菌丝状,适于酸性和好气环境.15有机质的分解与合成示意图化学过程：溶解、水解、氧化等生物化学过程机械粉碎分解、合成作用矿质化过程腐质化过程有机质的分解与合成示意图化学过程：矿质化过程16<一>土壤有机物质的矿质化土壤动植物残体及土壤腐殖质,在微生物的作用下,分解成简单有机化合物,以至最终被分解为无机化合物的过程.碳水化合物〔好气〕碳水化合物→有机酸→CO2↑＋H2O〔嫌气〕碳水化合物→有机酸→CH4↑＋H2O含氮有机物

核蛋白→核素→核酸→H3PO4→H2PO4-或HPO42-<有效态磷>卵磷脂→甘油磷酸脂→H3PO4→H2PO4-或HPO42-〔有效态磷〕含磷有机物〔氨化〕蛋白质→氨基酸→NH3↑＋H2O→NH4＋〔氨态氮〕〔硝化〕NH3→HNO2→HNO3→NO3-〔硝态氮〕〔反硝化〕C6H12O6+24KNO3→24KHCO3+6CO2+12NO2↑+18H2O含硫蛋白质→含硫氨基酸→H2S→H2SO4→SO42-〔有效态硫〕含硫有机物脂肪→甘油和脂肪酸→CO2和H2O

脂肪类有机物<一>土壤有机物质的矿质化碳水化合物〔好气〕碳水化合物→有17<二>土壤有机物质的腐殖化土壤中的动植物残体的部分分解产物,在微生物作用下,合成腐殖质的过程.植物物质形成学说

腐殖质并不是特殊的有机化合物,而是由植物组织中不为微生物分解的组分在稍经改变后形成的.生物化学聚合学说

腐殖质的生物合成过程是在微生物体内进行的,微生物死亡后,细胞自溶的物质如糖、氨基酸、酚,以及其他芳香族化合物经缩合和聚合形成腐殖质.细胞自溶学说

生物残体中的复杂有机物首先被微生物分泌的胞外酶降解成简单有机物,而后被微生物吸收,在体内合成为酚和氨基酸,分泌进入土壤,经氧化和聚合形成腐殖质.<二>土壤有机物质的腐殖化植物物质形成学说腐殖质并不是特18<三>矿质化过程与腐殖质化过程的关系矿质化作用与腐殖质化作用是同时发生的两种矛盾过程,矿质化过程是腐殖质化过程的前提,腐殖质化过程是矿质化过程的部分结果..微生物以生物残体为原料在细胞内合成各种类似于腐殖质的高分子化合物.当微生物死亡以后,进入土壤成为土壤腐殖质.微生物合成学说

<三>矿质化过程与腐殖质化过程的关系微生物以生物残体为原料19<四>影响有机质转化的因素1.有机质的类型糖和蛋白质——易分解；木质素和脂肪、蜡质、树脂——难分解；纤维素和半纤维素——居于两者之间.2.土壤有机质的C/N生物残体的C/N与微生物的C/N相当时〔25∶1或30∶1〕,利于分解.C/N过大,微生物因氮素不足,分解速度减缓或停顿,并与植物争氮.3.土壤环境条件温度——影响微生物活动——决定矿质化速率；水分——影响土壤通气状况——决定微生物类群和分解产物；酸碱度——影响微生物的活动——决定腐殖质类型.<四>影响有机质转化的因素1.有机质的类型2.土壤有机质的20<五>土壤有机质含量与组成的地理分异土壤有机质含量最高,并以胡敏酸为主〔H/F2.5〕；中温带半湿润草甸草原地区土壤有机质含量逐渐降低,富里酸逐渐取代胡敏酸占据主导地位〔H/F0.6〕温带干旱荒漠地区高温多雨热带雨林地区土壤有机质含量逐渐降低,H/F0.5以下寒温带针叶林地区土壤有机质含量变化不明显,H/F0.5以下<五>土壤有机质含量与组成的地理分异土壤有机质含量最高,并以21第二节土壤有机质在肥力上的作用及其动态平衡

第二节土壤有机质在肥力上的作用及其动态平衡221、提供植物需要的养分直接提供：土壤有机质是作物所需的氮、磷、硫、微量元素等各种养分的主要来源.一、有机质的作用间接作用：多种有机酸和腐殖酸对土壤矿质部分有一定的溶解能力,可以促进矿物风化,有利于某些养料的有效化.一些与有机酸和富里酸络合的金属离子可以保留于土壤溶液中不致沉淀而增加有效性.〔一〕有机质在土壤肥力上的作用1、提供植物需要的养分一、有机质的作用间接作用：多种有机酸23物理性质土壤团聚体的形成过程和稳定性方面起着重要作用.改善土壤结构,使土壤的透水性、蓄水性、通气性以及根系的生长环境有所改善.腐殖物质具有巨大的比表面积和亲水基团,吸水量是粘土矿物的5倍,能改善土壤有效持水量,使得更多的水能为作物所利用.颜色与热性质：由于腐殖质是一种深色的物质,深色土壤吸热快,在同样日照条件下,其土温相对较高.2、改善土壤理化性质物理性质2、改善土壤理化性质24土壤中养料含量与保肥能力在酸性土壤中,有机质通过与单体铝的复合,降低土壤交换性铝的含量,从而减轻铝的毒害.养分的有效性：如增加土壤中磷的有效性和提高磷肥的利用率、增加土壤微量元素的有效性.提高土壤腐殖物质含量,就增强土壤对酸碱度变化的缓冲性能.化学性质土壤中养料含量与保肥能力化学性质253、生物性质土壤微生物生命活动所需养分和能量的主要来源,没有土壤有机质则不会有土壤中的所有生物化学过程.蚯蚓通过掘洞、消化有机质、排泄粪便等直接改变土壤微生物和植物的生存环境.通过刺激微生物和动物的活动还能增加土壤酶的活性,从而直接影响土壤养分转化的生物化学过程.腐殖酸被证明是一类生理活性物质,它能加速种子发芽,增强根系活力,促进作物生长.对土壤微生物而言,腐殖酸也是一种促进其生长发育的生理活性物质.3、生物性质261、有机质与重金属离子的作用土壤腐殖物质含有多种功能基,这些功能基对重金属离子有较强络合和富集能力.〔二〕、有机质在生态环境上的作用1、有机质与重金属离子的作用〔二〕、有机质在生态环境上的作用272、有机物质对农药等有机污染物的固定作用土壤有机质对农药等有机污染物有强烈的亲和力对有机污染物在土壤中的生物活性、残留、生物降解、迁移和蒸发等过程有重要的影响.可溶性腐殖物质能增加农药从土壤向地下水的迁移能更有效地迁移农药和其它有机物质腐殖物质还能作为还原剂而改变农药的结构、活性降低毒性2、有机物质对农药等有机污染物的固定作用28二、影响土壤有机质转化的因素〔一〕有机残体的特性〔植物〕可溶性有机物﹥蛋白质﹥纤维素﹥木质素〔类型〕新鲜多汁的有机物质比干枯稿秆易于分解有机物质的细碎程度影响其与外界因素的接触面,而影响其矿化速率.有机物质组成的碳氮比〔C/N〕对其分解速度影响很大.〔重要因子〕二、影响土壤有机质转化的因素〔一〕有机残体的特性〔植物〕可29有机物质组成的碳氮比〔C/N〕对其分解速度影响微生物体C/N：5：1植物残体20C作为能源消耗分解有机质时满足合适的C/N比值一般为25:1自身细胞需1N、5C有机物质组成的碳氮比〔C/N〕微生物体C/N：5：1植物残体30土壤中微生物的活动需要合适的土壤含水量,但过多的水分导致进入土壤的氧气减少,从而改变土壤有机物质的分解过程和产物1、土壤水分和通气状况适宜水分含量为田间持水量的50-70%〔二〕影响微生物活动的土壤条件土壤中微生物的活动需要合适的土壤含水量,但过多的水分31在0℃以下,土壤有机质的分解速率很小.在0-35℃〔5-30℃〕温度范围内,提高温度能促进有机物质的分解,加速土壤微生物的生物周转.一般土壤微生物活动的最适宜温度大约为25-35℃,超出这个范围,微生物的活动就会受到明显的抑制2、土壤温度状况在0℃以下,土壤有机质的分解速率很小.2、土壤温度状况32〔三〕土壤特性土壤质地:与粘粒含量具有极显著的正相关粘重的土壤通常比砂质土壤含有更多的有机质〔通常52-98%的土壤有机质集中在粘粒部分〕土壤pH：通过影响微生物的活性而影响有机质的降解〔三〕土壤特性土壤质地:与粘粒含量具有极显著的正相关33土壤微生物活动的pH范围

土壤微生物活动的pH范围34腐殖化系数：是指土壤中单位有机物质经过一年后形成的腐殖质的数量

矿化率：每年因矿质化而消失的有机质占土壤有机质总量的百分数〔1-4%〕基本概念腐殖化系数：是指土壤中单位有机物质经过一年后形成的腐殖质的35HA/FA值***：表示胡敏酸与富里酸含量的比值。是表示土壤腐殖质成份变异的指标之一一般我国北方的土壤,特别干旱区与半干旱区的土壤腐殖质以胡敏酸为主,HA/FA比大于1.0而在温暖潮湿的南方的酸性土壤中,土壤中以富里酸为主,HA/FA比一般小于1.在同一地区,熟化程度高的土壤的HA/FA比较高.2、腐殖质的变异性HA/FA值***：表示胡敏酸与富里酸含量的比值。是表示土壤363、土壤有机质对全球碳平衡的影响土壤有机质也是全球碳平衡过程中非常重要的碳库.土壤有机质的损失对地球自然环境具有重大影响.据估计全球土壤有机质的总碳量在14-15×1017g,大约是陆地生物总碳量〔5.6×1017g〕的2.5-3倍,每年因土壤有机物质生物分解释放到大气的总碳量为68×1015g,全球每年因焚烧燃料释放到大气的碳远低得多,仅为6×1015g,是土壤呼吸作用释放碳的8-9%.土壤碳库的较小变化可对大气碳库产生较大影响.3、土壤有机质对全球碳平衡的影响据估计全球土壤有机质的总37三、土壤有机质的动态平衡与调控〔一〕问题矿质化过程与腐殖化过程的协调对于原有机质含量高的土壤,随着耕种年数的递增,土壤有机质含量降低,土壤有机质含量可以损失20-30%我国##省的土壤调查资料表明：开垦后20年土壤有机质含量减少1/4-1/3,开垦后20-40年土壤有机质含量又减少1/4-1/3,在开垦60年后土壤有机质减少到原来含量的1/2以上.三、土壤有机质的动态平衡与调控〔一〕问题矿质化过38全国土壤有机质分布图〔农业部土壤处〕农业部20##近万农户监测结果全国土壤有机质分布图〔农业部土壤处〕39监测区土壤有机质含量从高到低的顺序为：华南>东北>西南>华东>华北>西北监测区土壤有机质含量从高到低的顺序为：40〔二〕调控土壤机质的措施1、调节土壤的水、气、热状况P62调节土壤温度、湿度、通气状况,达到调节土壤有机质分解速率的目的.〔通过浇水、翻土措施.调节土壤的温度、湿度、通气等,调节有机质的积累和分解〕2、通过营林措施调节林地土壤有机质的分解和累积过程P63影响林地有机质分解的因素：具体措施疏伐调整林分组成进行必要的土壤改良〔二〕调控土壤机质的措施1、调节土壤的水、气、热状况P41〔1〕施用有机肥施用有机肥以提高土壤有机质水平是我国劳动人民在长期的生产实践中总结出来的宝贵经验.主要的有机肥源包括：作物秸杆、绿肥、粪肥、厩肥、堆肥、沤肥、饼肥、蚕沙、鱼肥、河泥、塘泥等适当施用一些氮肥也是将土壤有机质保持在合适水平的一项措施〔调整C/N〕有机、无机肥料配合施用不仅能增产,提高肥料利用率,还能提高土壤有机质的含量.3、增加土壤有机质的途径〔二〕调控土壤机质的措施〔1〕施用有机肥施用有机肥以提高土壤有机质水平是我国劳42〔2〕种植绿肥绿肥是指把还在生长着的豆科绿色植物体翻入土壤的肥料.种植绿肥是一个培肥土壤、提高产量的有效措施.华北主要有以下两种方式：1.休闲绿肥田菁、柽麻、草木樨和越冬毛叶苕子等2.粮肥间套〔林肥间作、果肥间作〕毛叶苔子、草木樨或夏季田菁等南方种植绿肥较为普遍：如水稻—紫云英轮作制种植绿肥应依据"因地制宜、充分用地、积极养地、养用结合"的原则,同时也要考虑经济效益.〔2〕种植绿肥绿肥是指把还在生长着的豆科绿色植物体翻入土壤43（3）秸秆还田

一般是指将作物收获后将秸秆切碎，不经堆腐直接翻入土壤。秸秆还田不仅节省劳力和运输，对促进土壤结构的形成、固定和保存氮素以及促使土壤难溶性养分的释放比施用腐熟的有机肥效果更好。

旱地改成水田后，土壤有机质含量明显增高。免耕可以显著增加土壤微生物生物量和微生物碳与有机碳的比率，并使土壤有机质水平表现出提高的趋势。（4）其他途径

（3）秸秆还田一般是指将作物收获后将秸秆切碎，不经堆腐直接44《土壤有机质》课件45免耕常耕免耕常耕46土壤有机质土壤有机质47土壤有机质教学目标：〔1〕掌握土壤有机质与土壤腐殖质概念,二者有何异同；〔2〕熟悉土壤有机质的基本组成,包括化学组成、化合物组成和形态特征；〔3〕了解碳水化合物、含N、P、S化合物的转化过程及产物,重点掌握影响转化因素中的C/N的详细内容和基本原理；〔4〕了解腐殖质形成过程的两个阶段的内容,掌握土壤腐殖质的组分；〔5〕明确土壤有机质对土壤肥力、环境保护所产生的影响,了解调控土壤有机质的途径；土壤有机质教学目标：48第一节土壤有机质的概况及转化1、土壤有机质概况2、土壤有机质转化的承担者——土壤微生物3、土壤有机质转化的基本过程

第二节土壤有机质在肥力上的作用及其动态平衡1、土壤有机质在林木营养和土壤肥力上的作用2、影响土壤有机质转化的因素3、土壤有机质的动态平衡目录第一节土壤有机质的概况及转化目录49狭义地说：土壤有机质一般主要是指有机残体经微生物作用形成的一类特殊的、复杂的、性质比较稳定的高分子有机化合物〔腐殖质〕概念什么是土壤有机质<soilorganicmatter>？广义地说：土壤有机质是指以各种形态存在于土壤中的所有含碳的有机物质包括土壤中各种动、植物残体,微生物体及其分解和合成的各种有机物质狭义地说：土壤有机质一般主要是指有机残体经微生物作用形成的50土壤有机质非特异性土壤有机质——化学上已知的普通有机化合物,包括动植物残体、微生物体和生物残体不同分解阶段的产物.特异性土壤有机质——腐殖质,由分解产物合成的,是土壤中特有的、结构极其复杂的高分子有机化合物.土壤中各种含碳有机化合物的总称土壤有机质是土壤重要的组成物质.含量少、作用重要：——直接或间接地供应植物生长发育所需的N、P、S等养分元素；——影响土壤的物理、化学和生物学等性质.土壤有机质非特异性土壤有机质——化学上已知的普通有机化合物,51第一节土壤有机质的概况及转化一、土壤有机质的来源

微生物动物来源植物来源人为施入的有机物质地面植被残落物和根系是土壤有机质的主要来源，如树木、灌丛、草类及其残落物，每年都向土壤提供大量有机残体。自然土壤第一节土壤有机质的概况及转化微生物地面植被残落物和根52森林植被下的枯枝落叶

荒漠景观热带雨林下仅凋落物干物质量即达16700千克/公顷年荒漠植物群落的凋落物干物质量仅为530千克/公顷年不同自然植被下进入土壤的植物残体量变异很大森林植被下的枯枝落叶荒漠景观热带雨林下仅凋落物干53土壤有机质的来源（1）作物的根茬、还田的秸杆和翻压绿肥；（2）人畜粪尿；（3）城市生活垃圾、污水；（4）土壤微生物、动物的遗体及分泌物(如蚯蚓、昆虫等)（5）施用的各种有机肥料（厩肥、堆沤肥、腐殖酸肥料、污泥以及土杂肥等）

耕作土壤土壤有机质的来源（1）作物的根茬、还田的秸杆和翻压绿肥；耕作54二、有机质的含量及组成一般含量在0-5%之间.泥炭土可高达20%或30%以上,壤土和砂质土壤不足0.5%有机土壤：

有机质含量%>20%矿质土壤：

有机质含量%<20%

有机质含量（%） 肥力水平

<0.5 低

0.5~1.0 较低

1.0~1.2 中等

1.2~1.5 较高

>1.5 高〔一〕有机质含量二、有机质的含量及组成一般含量在0-5%之间.有机土壤55土壤有机质0.5%5%0.5-2.0%7%1.5-3.5%1.22%3.29%土壤有机质0.5%5%0.5-2.0%7%1.5-3.5%156〔二〕有机质的组成<1>存在形态：动、植物残体〔新鲜〕半分解的动、植物残体腐殖质在微生物作用下,有机物质经分解再合成形成的一种褐色或暗褐色的高分子胶体物质〔二〕有机质的组成<1>存在形态：在微生物作用下,有57土壤有机质的基本元素组成是C、H、O、N,C/N比大约在10~12之间.〔二〕有机质的组成<2>化学元素组成

碳52%~58%

氧34%~39%

氢3.3%~4.8%

氮3.7%~4.1%

尚有P和S土壤有机质的基本元素组成是C、H、O、N,〔二〕有机质的组成58腐殖物质〔HumicSubstance>60%~80%非腐殖物质〔Non-HumicSubstance>20%~40%〔二〕有机质的组成<3>化合物组成常见的化合物有：糖类、有机酸、醛、醇、酮纤维素、半纤维素木质素脂类〔脂肪、蜡脂、单宁、树脂〕蛋白质〔含氮化合物〕腐殖物质〔HumicSubstance>60%~59土壤中微生物

分布广数量大种类多最活跃1公斤土壤可含：

5亿个微小动物。

5亿个细菌，近10亿个真菌

100亿个放线菌它们参与土壤有机质分解,腐殖质合成,养分转化和推动土壤的发育和形成.二、

土壤有机质转化的承担者——土壤微生物土壤中微生物1公斤土壤可含：它们参与土壤有机质分60二、土壤有机质的转化

真菌——呈菌丝状,适于酸性和好气环境.能将有机质彻底分解,并能参加腐殖质的形成.菌丝体有助于土壤结构体的形成.包括在微生物作用下的矿质化和腐殖化两种过程.土壤微生物细菌——土壤微生物中最大的类群,适于中性至微碱性环境.好气条件下,强烈分解有机质,形成CO2、NH3、H2O和各种无机盐类.嫌气条件下,有机质分解速度缓慢,形成分解不彻底的产物.藻类——常见藻类有蓝绿藻、绿藻、硅藻等.放线菌——呈菌丝状,适于有机质丰富、碱性、较干旱环境.对木质素等难分解的物质有很大作用.二、土壤有机质的转化真菌——呈菌丝状,适于酸性和好气环境.61有机质的分解与合成示意图化学过程：溶解、水解、氧化等生物化学过程机械粉碎分解、合成作用矿质化过程腐质化过程有机质的分解与合成示意图化学过程：矿质化过程62<一>土壤有机物质的矿质化土壤动植物残体及土壤腐殖质,在微生物的作用下,分解成简单有机化合物,以至最终被分解为无机化合物的过程.碳水化合物〔好气〕碳水化合物→有机酸→CO2↑＋H2O〔嫌气〕碳水化合物→有机酸→CH4↑＋H2O含氮有机物

核蛋白→核素→核酸→H3PO4→H2PO4-或HPO42-<有效态磷>卵磷脂→甘油磷酸脂→H3PO4→H2PO4-或HPO42-〔有效态磷〕含磷有机物〔氨化〕蛋白质→氨基酸→NH3↑＋H2O→NH4＋〔氨态氮〕〔硝化〕NH3→HNO2→HNO3→NO3-〔硝态氮〕〔反硝化〕C6H12O6+24KNO3→24KHCO3+6CO2+12NO2↑+18H2O含硫蛋白质→含硫氨基酸→H2S→H2SO4→SO42-〔有效态硫〕含硫有机物脂肪→甘油和脂肪酸→CO2和H2O

脂肪类有机物<一>土壤有机物质的矿质化碳水化合物〔好气〕碳水化合物→有63<二>土壤有机物质的腐殖化土壤中的动植物残体的部分分解产物,在微生物作用下,合成腐殖质的过程.植物物质形成学说

腐殖质并不是特殊的有机化合物,而是由植物组织中不为微生物分解的组分在稍经改变后形成的.生物化学聚合学说

腐殖质的生物合成过程是在微生物体内进行的,微生物死亡后,细胞自溶的物质如糖、氨基酸、酚,以及其他芳香族化合物经缩合和聚合形成腐殖质.细胞自溶学说

生物残体中的复杂有机物首先被微生物分泌的胞外酶降解成简单有机物,而后被微生物吸收,在体内合成为酚和氨基酸,分泌进入土壤,经氧化和聚合形成腐殖质.<二>土壤有机物质的腐殖化植物物质形成学说腐殖质并不是特64<三>矿质化过程与腐殖质化过程的关系矿质化作用与腐殖质化作用是同时发生的两种矛盾过程,矿质化过程是腐殖质化过程的前提,腐殖质化过程是矿质化过程的部分结果..微生物以生物残体为原料在细胞内合成各种类似于腐殖质的高分子化合物.当微生物死亡以后,进入土壤成为土壤腐殖质.微生物合成学说

<三>矿质化过程与腐殖质化过程的关系微生物以生物残体为原料65<四>影响有机质转化的因素1.有机质的类型糖和蛋白质——易分解；木质素和脂肪、蜡质、树脂——难分解；纤维素和半纤维素——居于两者之间.2.土壤有机质的C/N生物残体的C/N与微生物的C/N相当时〔25∶1或30∶1〕,利于分解.C/N过大,微生物因氮素不足,分解速度减缓或停顿,并与植物争氮.3.土壤环境条件温度——影响微生物活动——决定矿质化速率；水分——影响土壤通气状况——决定微生物类群和分解产物；酸碱度——影响微生物的活动——决定腐殖质类型.<四>影响有机质转化的因素1.有机质的类型2.土壤有机质的66<五>土壤有机质含量与组成的地理分异土壤有机质含量最高,并以胡敏酸为主〔H/F2.5〕；中温带半湿润草甸草原地区土壤有机质含量逐渐降低,富里酸逐渐取代胡敏酸占据主导地位〔H/F0.6〕温带干旱荒漠地区高温多雨热带雨林地区土壤有机质含量逐渐降低,H/F0.5以下寒温带针叶林地区土壤有机质含量变化不明显,H/F0.5以下<五>土壤有机质含量与组成的地理分异土壤有机质含量最高,并以67第二节土壤有机质在肥力上的作用及其动态平衡

第二节土壤有机质在肥力上的作用及其动态平衡681、提供植物需要的养分直接提供：土壤有机质是作物所需的氮、磷、硫、微量元素等各种养分的主要来源.一、有机质的作用间接作用：多种有机酸和腐殖酸对土壤矿质部分有一定的溶解能力,可以促进矿物风化,有利于某些养料的有效化.一些与有机酸和富里酸络合的金属离子可以保留于土壤溶液中不致沉淀而增加有效性.〔一〕有机质在土壤肥力上的作用1、提供植物需要的养分一、有机质的作用间接作用：多种有机酸69物理性质土壤团聚体的形成过程和稳定性方面起着重要作用.改善土壤结构,使土壤的透水性、蓄水性、通气性以及根系的生长环境有所改善.腐殖物质具有巨大的比表面积和亲水基团,吸水量是粘土矿物的5倍,能改善土壤有效持水量,使得更多的水能为作物所利用.颜色与热性质：由于腐殖质是一种深色的物质,深色土壤吸热快,在同样日照条件下,其土温相对较高.2、改善土壤理化性质物理性质2、改善土壤理化性质70土壤中养料含量与保肥能力在酸性土壤中,有机质通过与单体铝的复合,降低土壤交换性铝的含量,从而减轻铝的毒害.养分的有效性：如增加土壤中磷的有效性和提高磷肥的利用率、增加土壤微量元素的有效性.提高土壤腐殖物质含量,就增强土壤对酸碱度变化的缓冲性能.化学性质土壤中养料含量与保肥能力化学性质713、生物性质土壤微生物生命活动所需养分和能量的主要来源,没有土壤有机质则不会有土壤中的所有生物化学过程.蚯蚓通过掘洞、消化有机质、排泄粪便等直接改变土壤微生物和植物的生存环境.通过刺激微生物和动物的活动还能增加土壤酶的活性,从而直接影响土壤养分转化的生物化学过程.腐殖酸被证明是一类生理活性物质,它能加速种子发芽,增强根系活力,促进作物生长.对土壤微生物而言,腐殖酸也是一种促进其生长发育的生理活性物质.3、生物性质721、有机质与重金属离子的作用土壤腐殖物质含有多种功能基,这些功能基对重金属离子有较强络合和富集能力.〔二〕、有机质在生态环境上的作用1、有机质与重金属离子的作用〔二〕、有机质在生态环境上的作用732、有机物质对农药等有机污染物的固定作用土壤有机质对农药等有机污染物有强烈的亲和力对有机污染物在土壤中的生物活性、残留、生物降解、迁移和蒸发等过程有重要的影响.可溶性腐殖物质能增加农药从土壤向地下水的迁移能更有效地迁移农药和其它有机物质腐殖物质还能作为还原剂而改变农药的结构、活性降低毒性2、有机物质对农药等有机污染物的固定作用74二、影响土壤有机质转化的因素〔一〕有机残体的特性〔植物〕可溶性有机物﹥蛋白质﹥纤维素﹥木质素〔类型〕新鲜多汁的有机物质比干枯稿秆易于分解有机物质的细碎程度影响其与外界因素的接触面,而影响其矿化速率.有机物质组成的碳氮比〔C/N〕对其分解速度影响很大.〔重要因子〕二、影响土壤有机质转化的因素〔一〕有机残体的特性〔植物〕可75有机物质组成的碳氮比〔C/N〕对其分解速度影响微生物体C/N：5：1植物残体20C作为能源消耗分解有机质时满足合适的C/N比值一般为25:1自身细胞需1N、5C有机物质组成的碳氮比〔C/N〕微生物体C/N：5：1植物残体76土壤中微生物的活动需要合适的土壤含水量,但过多的水分导致进入土壤的氧气减少,从而改变土壤有机物质的分解过程和产物1、土壤水分和通气状况适宜水分含量为田间持水量的50-70%〔二〕影响微生物活动的土壤条件土壤中微生物的活动需要合适的土壤含水量,但过多的水分77在0℃以下,土壤有机质的分解速率很小.在0-35℃〔5-30℃〕温度范围内,提高温度能促进有机物质的分解,加速土壤微生物的生物周转.一般土壤微生物活动的最适宜温度大约为25-35℃,超出这个范围,微生物的活动就会受到明显的抑制2、土壤温度状况在0℃以下,土壤有机质的分解速率很小.2、土壤温度状况78〔三〕土壤特性土壤质地:与粘粒含量具有极显著的正相关粘重的土壤通常比砂质土壤含有更多的有机质〔通常52-98%的土壤有机质集中在粘粒部分〕土壤pH：通过影响微生物的活性而影响有机质的降解〔三〕土壤特性土壤质地:与粘粒含量具有极显著的正相关79土壤微生物活动的pH范围

土壤微生物活动的pH范围80腐殖化系数：是指土壤中单位有机物质经过一年后形成的腐殖质的数量

矿化率：每年因矿质化而消失的有机质占土壤有机质总量的百分数〔1-4%〕基本概念腐殖化系数：是指土壤中单位有机物质经过一年后形成的腐殖质的81HA/FA值***：表示胡敏酸与富里酸含量的比值。是表示土壤腐殖质成份变异的指标之一一般我国北方的土壤,特别干旱区与半干旱区的土壤腐殖质以胡敏酸为主,HA/FA比大于1.0而在温暖潮湿的南方的酸性土壤中,土壤中以富里酸为主,HA/FA比一般小于1.在同一地区,熟化程度高的土壤的HA/FA比较高.2、腐殖质的变异性HA/FA值***：表示胡敏酸与富里酸含量的比值。是表示土壤823、土壤有机质对全球碳平衡的