第四章_土壤有機(jī)質(zhì).

1、土壤有機(jī)質(zhì)的定義?1958。0土壤有機(jī)質(zhì)的定義?1958。0第四章土壤有機(jī)質(zhì)S內(nèi)容提要 土壤有機(jī)質(zhì)的定義、來源和組成 土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化 土壤腐殖質(zhì) 土壤有機(jī)質(zhì)的作用和調(diào)節(jié)第一節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的來源、組成上壤仃機(jī)質(zhì)的來源和紐成一、土壤有機(jī)質(zhì)的來源嚴(yán)植物殘?bào)w動(dòng)物二微主物殘?bào)w< (動(dòng)物.植物、微生物的排泄物和分泌物J人為施入土壤中的各種有機(jī)肥料上壤仃機(jī)質(zhì)的來源和紐成二、土壤有機(jī)質(zhì)的含量不同類型土壤中含量差異很大，可小于1 %或者大于20%。 根據(jù)耕作層中有機(jī)質(zhì)含量,可將土壤分為:有機(jī)質(zhì)土壤礦質(zhì)土壤>20%<20%上壤仃機(jī)質(zhì)的來源和紐成三.土壤有機(jī)質(zhì)的組成廠碳水化合物占有機(jī)質(zhì)總量的15-

2、27%.包括糖類.纖維 素、半纖維素、果膠質(zhì)、甲殼質(zhì)等。木質(zhì)素木質(zhì)部的主要組成部分，是一種芳香 族的聚合物。含氮化合物一樹脂：蠟質(zhì)、脂肪、單寧、灰分物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。第二節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化上壤仃機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化土壤有機(jī)質(zhì)在水分.空氣.土壤動(dòng)物和 土壤微生物的作用下，發(fā)生極其復(fù)雜的轉(zhuǎn) 化過程，這些過程綜合起來可歸結(jié)為兩個(gè) 對(duì)立的過程，即土壤有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化過程 和腐殖化過程。上壤仃機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化土壌有機(jī)質(zhì)在微生物作用下，分解為簡單的無機(jī)化合 物二氣化碳、水、氨和礦質(zhì)養(yǎng)分（確、硫、鉀、鈣、 鎂等簡單化合物或離子），同時(shí)釋放出能量的過程。廠化學(xué)的轉(zhuǎn)化過程i分為 y動(dòng)物的轉(zhuǎn)化過程L 和微生物的轉(zhuǎn)化過程上壤冇機(jī)質(zhì)的

3、轉(zhuǎn)化1.化學(xué)的轉(zhuǎn)化過程r水的淋溶作用降水可將土壤有機(jī)質(zhì)中可溶性的 物質(zhì)洗出。這些物質(zhì)包括簡單的 糖、有機(jī)酸及其鹽類、氨基酸、 蛋白質(zhì)及無機(jī)鹽等。酶的作用酶在土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中起著巨 大作用，幾乎大部分的生物轉(zhuǎn)化過 程都是在酶的作用下完成的。上壤冇機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化2-動(dòng)物的轉(zhuǎn)化過程從原生動(dòng)物到祥椎動(dòng)物，大多數(shù)以枝物及枝物殘?bào)w為食。在森林土 壤中，生活著大童的各類動(dòng)物，如溫帶針闞混交林下每公頃蚯蚓可 達(dá)258萬條等，可見活動(dòng)物對(duì)有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化起著極為重要的作用。r機(jī)械的轉(zhuǎn)化動(dòng)物將植物或殘?bào)w碎解，或?qū)⒅参餁報(bào)w進(jìn) 行機(jī)械的搬進(jìn)及與土?；旌?，均可促進(jìn)有 機(jī)物被從生物分解?；瘜W(xué)的轉(zhuǎn)化經(jīng)過動(dòng)物吞食的有機(jī)物（植物殘

4、體）未被動(dòng) 物吸收部分，經(jīng)過腸道，以排泄物或糞便的1:壤冇機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化1 9583微生物的轉(zhuǎn)化過程是土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化最重要的最積極的過程，有多種酶參 與了催化。廠不含氮的有機(jī)物的轉(zhuǎn)化含氮有機(jī)物的轉(zhuǎn)化<I含磷有機(jī)物的轉(zhuǎn)化< 含硫有機(jī)物的轉(zhuǎn)化1:壤冇機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化(1)不含氮的有機(jī)物的轉(zhuǎn)化主矣是碳水化合物，如糖類、纖雉類半纖維類、脂肪和木質(zhì)素等。r好氣條件下生成簡單的有機(jī)咬.醇.関類，教后完 全分解成co?和水，同時(shí)釋放熱量。通氣不良條件下一> 形成有機(jī)酸類中間產(chǎn)物，最后產(chǎn)生甲烷. n氫氣等還原性物質(zhì)。上壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化(2)含氮有機(jī)物的轉(zhuǎn)化土填中含氮有機(jī)物可分為兩種類型：一是畫白質(zhì)類型，

5、如各種類 型的蛋白質(zhì)；二是非炙白質(zhì)型，如幾丁質(zhì)、尿素和葉綠素等。土 壤中含氨的有機(jī)物在土壤微生物作用下，最終分解為無機(jī)態(tài)氨 (NH4+Z和ZC>3N)。廠 解過程 蛋白質(zhì)一多肽一氨基酸氨化過程*氨基酸分解產(chǎn)生NH?硝化過程 NH3氧化生成硝酸。土壤中表層有26%50%是以有機(jī)確狀態(tài)存在, 主要有核蛋白、核酸、磷脂.核素等.這些物 質(zhì)在多種腐生性微生物作用下，分解的最終產(chǎn) 物為正確酸及其鹽類，可供植物吸收利用。但在嫌氣條件下，很多嫌氣性土壤微生物能引 起磷酸還原作用，產(chǎn)生亞磷酸，并進(jìn)一步還原 成磷化氫。上壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化(4)含硫有機(jī)物的轉(zhuǎn)化土壤中含硫的有機(jī)化合物如含硫蛋白質(zhì) 胱氨酸等，經(jīng)微

6、生物的腐解作用產(chǎn)生硫化 氫，通氣良好的條件下，進(jìn)一步氧化成硫酸， 和土壤中的鹽基離子生成硫酸鹽。土壤微生物童CO.(2/3以上)有機(jī)殘?bào)w多糖類、有機(jī)酸類等非 腐殖質(zhì)物質(zhì)殘留土壤部分(3%8%)屬殖質(zhì)(10%-30%)上壤仃機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化二、腐殖化過程土壤有機(jī)質(zhì)在微生物作用下，把有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的簡單有 機(jī)化合物及中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成更復(fù)雜的、穩(wěn)定的、特殊的高 分子有機(jī)化合物一腐噴質(zhì)的過程。分兩個(gè)階段1產(chǎn)生構(gòu)成腐殖質(zhì)基本組成的原始材料（簡單有機(jī)物）氧化+氨基酸或肽2合成階段多元酚> 醍腐殖質(zhì)上壤仃機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化土壤腐殖質(zhì)形成過程中的轉(zhuǎn)化途徑三、礦質(zhì)化和腐殖化過程的關(guān)系I壤仃機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化土壤有機(jī)廣的礦質(zhì)化過程

7、和腐殖化過程是即互相對(duì)立, 又互相聯(lián)系，即互相獨(dú)立，又互相滲透的兩個(gè)過程。礦質(zhì)化過程是有機(jī)質(zhì)粹放養(yǎng)分的過程，又是為腐殖質(zhì)合成提供原料的過程，沒有礦質(zhì)化過程就沒有屬殖化過程；同時(shí)屬殖化過程的產(chǎn)物一腐施質(zhì)并不是一成不變的，它 可以再經(jīng)礦質(zhì)化過程而釋放養(yǎng)分以供植物吸收利用。=W ”.7 八霧、：期四、影響土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素I丿喪仃機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化有機(jī)質(zhì)是土壤中最活躍的物質(zhì)組成。 一方面，外來有機(jī)物質(zhì)不斷地輸入土壤，并經(jīng)微生物 的分解和轉(zhuǎn)化形成新的腐殖質(zhì)；另一方面，土壤原有有機(jī)質(zhì)不斷地被分解和礦化，離 開土壤。進(jìn)入土壤的有機(jī)物質(zhì)與有機(jī)碳從土壤中損失之 間的平衡決定了土壤有機(jī)質(zhì)的含量。凡是能彩響擻生物活勸及

8、其生理作用的因素 挪會(huì)影響有機(jī)物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化。上壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化1.溫度微生物活動(dòng)響應(yīng)于溫度變化：<0°C :無分解。 0-35*C:分解隨溫度而加強(qiáng).每升溫10C，分解速 率提高23倍。 25-35 *C:最適分解溫度。上壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化2. 土壤水分與通氣狀況土壤水分對(duì)有機(jī)質(zhì)分解和轉(zhuǎn)化的彩響是復(fù)雜的:土壤中微生物的活動(dòng)需要適宜的土壤含水量，但 過多的水分導(dǎo)致進(jìn)入土壤的氧氣減少，從而改變 土壤有機(jī)物質(zhì)的分解過程和產(chǎn)物。 土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化也受土壤干濕交替作用的彩響上壤冇機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化3 植物殘?bào)w的特性新鮮多汁的有機(jī)物質(zhì)比干枯秸稈易于分解有機(jī)物質(zhì)的細(xì)碎程度有機(jī)物質(zhì)組成的碳氮比(C

9、/N)對(duì)微生物來說，同化1份氮到體內(nèi)，必 須相應(yīng)需矣約24份的碳。上壤冇機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化4. 土壤特性土壤質(zhì)地在局部范圍內(nèi)影響土壤有機(jī)質(zhì)的含董土壤有機(jī)質(zhì)的含量與其粘粒含量具有極顯著的正相關(guān)。 腐殖質(zhì)與粘粒膠體結(jié)合形成的粘粒一腐殖質(zhì)復(fù)合體，可防 止有機(jī)質(zhì)逋受分解，免受微生物的破壞。 土壤pH也通過夠響微生物的活性而彩響有機(jī)廣的降解各科微生物都有其放適宜于活動(dòng)的pH范圍，pH過低«5.5)或過高(>&5)對(duì)一般的微生物都不大適宜第三節(jié)土壤腐殖質(zhì)上壤腐殖質(zhì)土壤腐殖質(zhì)是褐色或暗褐色的，芳香族結(jié) 構(gòu)的，具有多官能團(tuán)的含氮的、復(fù)雜的高 分子有機(jī)化合物。在土壤中，通常以腐殖酸鹽的形態(tài)存在,

10、 并與礦物粘粒結(jié)合形成復(fù)合物。I:壤腐殖質(zhì)一、土壤腐殖質(zhì)的分組目前常用的提取刑(1) 0.1M NaOH溶液0.1M NaOH 4- 0.1 M焦磷酸鈉混合提取液I：壤腐殖質(zhì)丄壤角機(jī)嚴(yán)|I.壤腐殖質(zhì)r 胡敏素失去水涯性和*涯性胡敏酸占腐殖酸總量的60%左右溶于酸，I壤牖殖質(zhì)二.土壤腐殖質(zhì)的存在狀態(tài)游離態(tài)腐殖質(zhì)結(jié)合態(tài)腐苑質(zhì)與土壤黏粒結(jié)合成有機(jī)無機(jī)復(fù)合體與礦物成分中的強(qiáng)鹽基化合成穩(wěn) 定的鹽類，主矣為腐殖酸鈣和鐵 與含水三氧化物如ASChXiBOFOjyiBO化合成汲膠體三.土壤腐殖酸的性質(zhì)1 顏色整體呈黑色或黑褐色，富里酸呈淡黃色，胡敏酸為褐色。2.溶解性富里酸溶于水.酸、堿胡敏酸不溶于水和酸，但

11、溶于堿I 壊腐殖庾3.元素組成C、H . N、（K P、Su其次Fe、Ca、Mg、SioC%H%O+S%N%50- 622-8-6>631-402-0-6.045-485-643-481.5胡敏酸 富里酸總體來說.一般腐殖質(zhì)平均含碳為58%,氮5.6%, 其C/N比為 10： 1-12： I.腐殖物質(zhì)胡敏酸HA （%）富里酸FA （%）范圍平均范圍平均C43.9*59.654.743452646.5H3.1-7.04.84.0-5.84.8O313-41.836.140.1-49.845.9N28594.21.64.32.«C/H.7.2-19.211.68.0-12.69.8

12、我國主要土壤表土中腐殖物質(zhì)的元素組成（無灰干基）4分子結(jié)構(gòu)特性是一種高分子聚合物.分子量 一* |h： nX 10000 F： nX100nX100（）分子外形一 球形或棒狀再晶質(zhì)，比表面積天分子結(jié)構(gòu)腐殖質(zhì)分子中心是一個(gè)稠環(huán)或類似稠環(huán)的芳 香核，可借共價(jià)鍵、離子鍵或氫鍵，與下述 分子中的數(shù)種結(jié)合：（1）多糖、（2）多肽、（3） 酚類醮、（4）金屬離子、（5）有機(jī)酚類I:壤腐殖質(zhì)5.電性腐殖質(zhì)是兩性膠體，但以負(fù)電荷為主。負(fù)電荷來源于 COOH =C=O OCH3 OH其中竣基是最重要的功能基團(tuán)；腐疽質(zhì)的總酸度通常 是指竣基和酚痙基的總和?？偹岫纫院羲?、胡敏酸和富里酸的次序增加。I：壤腐殖質(zhì)6.

13、吸水性腐殖質(zhì)是一種親水膠體，有強(qiáng)大的吸水 能力，最大吸水度最大吸水度達(dá)500%, 在濕度飽和的空氣中，其濕度為200%。 強(qiáng)大的吸水性使土壤具有較強(qiáng)的持水供 水能力。7.穩(wěn)定性抵抗後生物分解能力很強(qiáng)，分解周轉(zhuǎn)所需 時(shí)間短的10年，長的幾百年。剛形成的屬 殖質(zhì)半衰期4.7-9年。其穩(wěn)定性與團(tuán)粒結(jié)構(gòu) 的穩(wěn)定性有關(guān)。不同土壤的腐殖質(zhì)其穩(wěn)定性差異很大,一 般自然土壤大于耕地土填。四、腐殖質(zhì)的變異性HA/FA值：表示胡敏酸與富里酸含量的比值。是表示土壤屬殖質(zhì)成份變 異的指標(biāo)之一。HA/FA的比值為何可以作為衡量土壤腐殖質(zhì)的品質(zhì)?從胡敏酸和需里酸的化學(xué)性質(zhì)上來考慮胡敏酸及其鹽類在環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)， 其化

14、學(xué)性質(zhì)不變，成為不溶于水的，較穩(wěn)定 的黑色物質(zhì)；雷里酸在水中溶解度很大， 其水溶液呈酸性反應(yīng)，它的一切鹽類都溶與 水，易造成養(yǎng)分流失。I 壌於殖質(zhì)1 958一般我國北方的土壤，特別千早區(qū)與半千早區(qū)的 土壤腐殖質(zhì)以胡敏酸為主：HA/FA比大于1.0而在溫暖潮濕的南方的酸性土壤中，土壤中以富里酸為主：HA/FA比一般小于1在同一地區(qū)，水稻土的腐殖質(zhì)的HA/FA比大于早地。在同一地區(qū)，熟化程度高的土壤的HA/FA比較離。I：壊於殖質(zhì)中國自然植被下森林土壤的腐施質(zhì)組成土類名稱有機(jī)碳 （%）占全碳（）胡敏酸/ 富里酸活性胡敏 酸（占胡 敏酸總量%）胡敏酸雷里酸棕色針葉林土5.2819.6033.200.

15、599.18暗棟壤52425.7229.670.8171.05白漿化暗棕壤 （森林黑灰土）6.102&326.41.07第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用和調(diào)節(jié)仃肌質(zhì)的作用和調(diào)節(jié)一、土壤有機(jī)質(zhì)的作用1在土壤肥力上的作用(1)提供植物需要的養(yǎng)分碳素營養(yǎng)：碳素循環(huán)是地球生態(tài)平衡的基礎(chǔ)。土壤每年釋放 的C6達(dá)1.35X11屮噸，相當(dāng)于陸地植物的需要量。氮素營養(yǎng)：土壌有機(jī)質(zhì)中的氮索占全氨的92-98%磷素營養(yǎng)：土壤有機(jī)質(zhì)中的磷素占全磷的20-50%其他營養(yǎng)：K、Nn、6、Mr. S、Fe、Si等營養(yǎng)元素冇機(jī)質(zhì)的作用和調(diào)節(jié)（2）促進(jìn)植物生長發(fā)育胡敏酸可以加強(qiáng)植物呼吸過程，提高細(xì)胞膜的 滲透性，促進(jìn)養(yǎng)分迅速進(jìn)

16、入植物體。胡敏酸鈉鹽對(duì)植物根系生長具有促進(jìn)作用土壤有機(jī)質(zhì)中還含有維生素B1B2、咄醇酸和煙堿酸、 激素.異生長素（p口引嗥乙酸）.抗生素（鏈霉素. 青霉素）等對(duì)植物的生長起促進(jìn)作用，并能增強(qiáng)植物抗改良土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，增加土壤的 疏松性，改善土壤的通氣性和透水性。腐矩質(zhì)是土壤團(tuán)聚體的主要膠結(jié)劑，形成團(tuán)粒狀 結(jié)構(gòu),從而增加土壤的疏松性，改善土壤的通氣 性和透水性。 土壤腐璇質(zhì)是親水膠體，具有巨大的比表面積和親水基 團(tuán)，能提高土壤的有效持水童。腐殖廣為棕色至褐邑或黑色物質(zhì)，增加JT 土壤吸熱 的能力，提高王壤溫度。乂 仃機(jī)質(zhì)的作用和調(diào)節(jié)(4)促進(jìn)撇生物和動(dòng)物的活動(dòng)土壤有機(jī)質(zhì)是土壤微生物生命活動(dòng)所需養(yǎng)分和 能董的主要來源。 土壤動(dòng)物中有的(如蚯蚓等)也以有機(jī)質(zhì)為食物 和能量來源.(5)提高土壤的保肥性和緩沖性 土壤腐殛質(zhì)有著巨大的比表面和表面能，具有 校強(qiáng)的吸附能力，腐殖質(zhì)膠體以帶負(fù)電荷為主， 從而可吸附土壤溶液中的交換性陽離子，因此， 土壤有機(jī)質(zhì)具有巨大的保肥能力。腐殖酸本身是一種弱酸，腐技酸和其鹽類可構(gòu)成 緩沖體系，因此，使土壤具有較強(qiáng)的緩沖性能。冇機(jī)質(zhì)的作用和調(diào)節(jié)（6）有機(jī)質(zhì)具有活化磷的作用土壤中的確一般不以速效態(tài)存在，常以遲效態(tài)和緩效態(tài) 存在，因此土壤中磷的有效性低。土壤有機(jī)廣具有與難溶性的磷反應(yīng)的特性，可增加磷的 溶解度，從而提高土壤中