第二章土壤組成-有機質(zhì)與生物1

1、第二章第二章 土壤有機質(zhì)土壤有機質(zhì)與土壤生物與土壤生物2第一節(jié)第一節(jié) 土壤有機質(zhì)土壤有機質(zhì)一、土壤有機質(zhì)的來源、含量及組成一、土壤有機質(zhì)的來源、含量及組成 二、土壤有機質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化二、土壤有機質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化 三、土壤腐殖質(zhì)的形成和性質(zhì)三、土壤腐殖質(zhì)的形成和性質(zhì) 四、土壤有機質(zhì)的作用與管理四、土壤有機質(zhì)的作用與管理3l微生物微生物l動物來源動物來源 l植物來源植物來源l工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品一）、土壤有機質(zhì)的來源一）、土壤有機質(zhì)的來源概念：概念：土壤有機質(zhì)土壤有機質(zhì)(soil organic matter) 土壤有機質(zhì)是土壤中的各種動植物殘體，在土壤生物的作用下形成的一類特殊的高分子化合物。

2、一、土壤有機質(zhì)的來源、含量及其組成一、土壤有機質(zhì)的來源、含量及其組成4二）、土壤有機質(zhì)的含量和形態(tài)二）、土壤有機質(zhì)的含量和形態(tài)1 1、有機質(zhì)含量、有機質(zhì)含量 一般含量在一般含量在0-5%0-5%之間。之間。 泥炭土可高達泥炭土可高達20%20%或或30%30%以上以上 漠境土和砂質(zhì)土壤不足漠境土和砂質(zhì)土壤不足0.5%0.5%5表 5-1 不 同 地 區(qū) 旱 地 和 水 田 耕 層 土 壤 有 機 質(zhì) 含 量有 機 質(zhì) 含 量 （ % ）地 區(qū)旱 地水 田東 北 平 原4.454.96黃 淮 海 平 原0.991.27長 江 中 下 游 平 原1.742.74南 方 紅 壤 丘 陵1.652.5

3、2珠 江 三 角 源 程 序 平 原2.012.736土壤有機質(zhì)0.5%5%0.5-2.0%7%72 2 存在形態(tài)：存在形態(tài)： 動、植物殘體（新鮮的有機物）動、植物殘體（新鮮的有機物） 半分解的動、植物殘體半分解的動、植物殘體 腐植質(zhì)腐植質(zhì) （85859090） 8三）、有機質(zhì)的組成三）、有機質(zhì)的組成化學(xué)元素組成化學(xué)元素組成土壤有機質(zhì)的基本元素組成是C、H、O、N，C/N比大約在1012之間。9(2) (2) 化合物組成化合物組成糖類、有機酸類、醇類、酮類等糖類、有機酸類、醇類、酮類等纖維素、半纖維素纖維素、半纖維素木質(zhì)素木質(zhì)素蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂類脂類三）、有機質(zhì)的組成三）、有機質(zhì)的組成10二、土

4、壤有機質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化二、土壤有機質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化一）、礦化過程與腐殖化過程一）、礦化過程與腐殖化過程1 1、礦化作用礦化作用(Mineralization)(Mineralization)* * * * 土壤有機質(zhì)在土壤微生物及其酶的作用下，分解成二氧化碳和水，并釋放出其中的礦質(zhì)養(yǎng)分的過程。 R（C，4H，養(yǎng)分）+ 2O2 CO2 + 2H2O + 能量+養(yǎng)分 酶氧化112、腐殖化過程、腐殖化過程:(Humification)* 各種有機化合物通過微生物的合成或在原植物組織中聚合轉(zhuǎn)變?yōu)榻M成和結(jié)構(gòu)比原來有機化合物更為復(fù)雜的新的有機化合物，這一過程稱為腐殖化過程腐殖化過程。12圖圖4-1 4-1 有

5、機質(zhì)的分解與合成示意圖有機質(zhì)的分解與合成示意圖13（一）土壤生物的組成與活性（一）土壤生物的組成與活性 土壤動物促進植物殘體的破碎和運輸土壤動物促進植物殘體的破碎和運輸 真菌可促進木質(zhì)素的分解真菌可促進木質(zhì)素的分解 細菌和放線菌可促進碳水化合物的分解細菌和放線菌可促進碳水化合物的分解 二二)、影響有機物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化的、影響有機物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化的因素：因素：14（二）土壤特性（二）土壤特性 1 1、質(zhì)地、質(zhì)地 粘粒含量越高，有機質(zhì)含量也越高。粘粒含量越高，有機質(zhì)含量也越高。 2 2、pHpH值值 中性、鈣質(zhì)豐富較好，中性、鈣質(zhì)豐富較好，pH6.5-7.5pH6.5-7.5。 3. 3. 水分水

6、分 濕度：濕度：土壤持水量的土壤持水量的50-80% 低洼、積水有利于有機質(zhì)的積累；低洼、積水有利于有機質(zhì)的積累；最適宜溫度大約最適宜溫度大約 為為25-3525-35 4. 4. 通氣性通氣性 通氣不良易有機質(zhì)累積通氣不良易有機質(zhì)累積15有機物質(zhì)組成的碳氮比（有機物質(zhì)組成的碳氮比（C/NC/N）對其分解速）對其分解速度影響很大。度影響很大。 以以2525：1 13030：1 1較為合適。較為合適。2、C/N比* 新鮮程度 破碎程度 緊實程度（三）植物殘體的特性（有機物的組成）（三）植物殘體的特性（有機物的組成） 1 1、物理狀態(tài)、物理狀態(tài)16表 2-2 一些有機物質(zhì)的碳、氮含量及其 C/N

7、比有機物質(zhì)C%N%C/N云杉鋸屑硬木鋸屑小麥秸稈玉米禾莖甘蔗渣黑麥草（開花期）草坪禾草黑麥草（營養(yǎng)期）成熟苜蓿干草腐爛畜肥堆肥嫩苜蓿干草毛葉苕子城市淤泥土壤微生物細菌放線菌真菌土壤有機質(zhì)軟土 Ap 層老成土 A1平均 B 層50463840404040404041404040315050505652460.050.10.50.70.81.11.31.51.82.12.53.03.54.510.08.55.04.92.35.1600/1400/180/157/150/137/131/126/125/120/116/113/111/17/15/16/110/111/123/19/117三、土壤腐殖

8、質(zhì)的形成和性質(zhì)三、土壤腐殖質(zhì)的形成和性質(zhì)18一）、土壤腐殖物質(zhì)的形成一）、土壤腐殖物質(zhì)的形成（形成過程稱腐殖化作用）（形成過程稱腐殖化作用）19二）、土壤腐殖質(zhì)二）、土壤腐殖質(zhì)- -粘土礦物復(fù)合體粘土礦物復(fù)合體游離態(tài) 很少*結(jié)合態(tài) 52%-98%腐殖質(zhì)* 絕大多數(shù)腐殖物質(zhì)與粘粒礦物及陽離子緊絕大多數(shù)腐殖物質(zhì)與粘粒礦物及陽離子緊密結(jié)合以有機無機復(fù)合體的方式存在。密結(jié)合以有機無機復(fù)合體的方式存在。20土壤有機無機復(fù)合體示意圖土壤有機無機復(fù)合體示意圖21 胡敏素胡敏酸富里酸腐殖質(zhì)、腐殖質(zhì)的組成三）土壤腐殖質(zhì)的組成三）土壤腐殖質(zhì)的組成22目前常用的提取劑目前常用的提取劑（1）0.1M NaOH溶液（2

9、）0.1M NaOH + 0.1M 焦磷酸鈉混合提取液23、化學(xué)組成 我國主要土壤腐殖酸的元素組成元素（元素（%）CHO+SNHA50-603.1-5.331-413.0-5.6FA45-534.0-4.840-482.5-4.3習慣上C含量以58%為其平均值，故計算有機質(zhì)的含量時，一般以1.724為折算系數(shù)。241 1、腐殖質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、腐殖質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)（1）芳香環(huán)結(jié)構(gòu)化合物和含）芳香環(huán)結(jié)構(gòu)化合物和含N化合物組成化合物組成（2）腐殖酸的分子量有較大的差異，無確定的分子式。）腐殖酸的分子量有較大的差異，無確定的分子式。（3）腐殖酸的分子形狀）腐殖酸的分子形狀 pH 2-3 纖維、纖維束狀纖維、

10、纖維束狀 4-7 網(wǎng)狀、海綿狀網(wǎng)狀、海綿狀 8-9 頁狀頁狀 10 粒狀粒狀2.2.膠體特性膠體特性 土壤有機膠體的主要組成部分土壤有機膠體的主要組成部分四）土壤腐殖酸的性質(zhì)四）土壤腐殖酸的性質(zhì)253 3、含氧官能團、含氧官能團*羧基、*酚羥基、羰基、醌基、醇羥基、甲氧基等。種類種類 羧基羧基 酚羥基酚羥基 醇羥基醇羥基 醌基醌基 酮基酮基 甲氧基甲氧基 總酸度總酸度 HA 15-57 21-57 2-49 1-26 1-5 3-8 67FA 55-112 3-57 26-95 3-20 12-27 3-12 103腐殖質(zhì)的含氧官能團含量（m mol M）.kg-1264 4、腐殖酸的電性、腐

11、殖酸的電性腐殖酸是一種腐殖酸是一種兩性膠體兩性膠體。即可以帶負電荷，。即可以帶負電荷，也可以帶正電荷。而通常也可以帶正電荷。而通常以帶負電荷為主以帶負電荷為主。腐殖質(zhì)的負電荷數(shù)量隨腐殖質(zhì)的負電荷數(shù)量隨pHpH的升高而升高。的升高而升高。27（五）腐殖質(zhì)的穩(wěn)定性與變異性1 1、穩(wěn)定性、穩(wěn)定性 在溫帶條件下，一般植物殘體的半分解周期少于3個月，植物殘體形成的新的有機質(zhì)的半分解期為4.7-9年，而胡敏酸的平均停留時間為780-3000年，富里酸的平均停留時間為200-630年。282 2、腐殖質(zhì)的變異性、腐殖質(zhì)的變異性 HA/FAHA/FA值值* * * *：表示胡敏酸與富里酸含量的比值。是：表示胡

12、敏酸與富里酸含量的比值。是 表示土壤腐殖質(zhì)成份變異的指標之一。表示土壤腐殖質(zhì)成份變異的指標之一。 一般我國一般我國北方北方的土壤，特別干旱區(qū)與半干旱區(qū)的土的土壤，特別干旱區(qū)與半干旱區(qū)的土 壤腐殖質(zhì)以胡敏酸為主，壤腐殖質(zhì)以胡敏酸為主，HA/FAHA/FA比大于比大于1.01.0。 而在溫暖潮濕的而在溫暖潮濕的南方南方的酸性土壤中，土壤中以富里酸的酸性土壤中，土壤中以富里酸 為主，為主，HA/FAHA/FA比一般小于比一般小于1 1。 在同一地區(qū)，在同一地區(qū)，熟化程度高熟化程度高的土壤的的土壤的HA/FAHA/FA比較高。比較高。29 氮素營養(yǎng)：土壤有機質(zhì)中的氮素占全氮的氮素營養(yǎng)：土壤有機質(zhì)中的氮

13、素占全氮的90-98% 磷素營養(yǎng)：土壤有機質(zhì)中的磷素占全磷的磷素營養(yǎng)：土壤有機質(zhì)中的磷素占全磷的20-50% 其他營養(yǎng)：其他營養(yǎng)：K、Na、Ca、Mg、S、Fe、Si等營養(yǎng)元素。等營養(yǎng)元素。四、土壤有機質(zhì)的作用及管理四、土壤有機質(zhì)的作用及管理一）、有機質(zhì)在土壤肥力上的作用一）、有機質(zhì)在土壤肥力上的作用（一）提供植物需要的養(yǎng)分（一）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)。土壤每年釋放的年釋放的COCO2 2達達1.351.35101011 11噸，相當于陸地植物的需要量噸，相當于陸地植物的需要量30（二）改善土壤肥力特性（二）改善

14、土壤肥力特性1 1、物理性質(zhì)、物理性質(zhì)：促進良好結(jié)構(gòu)體形成；降低土壤粘性，：促進良好結(jié)構(gòu)體形成；降低土壤粘性，改善土壤耕性；降低土壤砂性，提高保蓄性；促進改善土壤耕性；降低土壤砂性，提高保蓄性；促進土壤升溫。土壤升溫。2 2、化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)：影響土壤的表面性質(zhì)；影響土壤的電影響土壤的表面性質(zhì)；影響土壤的電荷性質(zhì)，影響土壤保肥性；影響土壤的絡(luò)合性質(zhì)；荷性質(zhì)，影響土壤保肥性；影響土壤的絡(luò)合性質(zhì)；影響土壤緩沖性影響土壤緩沖性3 3、生理性質(zhì)：、生理性質(zhì)：影響根系的生長；影響植物的抗旱性影響根系的生長；影響植物的抗旱性影響植物的物質(zhì)合成與運輸；藥用作用。影響植物的物質(zhì)合成與運輸；藥用作用。31二）

15、、有機質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用二）、有機質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用（一）有機質(zhì)對重金屬污染的影響（一）有機質(zhì)對重金屬污染的影響 腐殖酸是重金屬離子的絡(luò)合劑。腐殖酸是重金屬離子的絡(luò)合劑。（二）有機物質(zhì)對農(nóng)藥污染的影響（二）有機物質(zhì)對農(nóng)藥污染的影響 （三（三）土壤有機質(zhì)對全球碳平衡的影響土壤有機質(zhì)對全球碳平衡的影響323334三）、土壤有機質(zhì)的管理三）、土壤有機質(zhì)的管理土壤有機質(zhì)（碳）的動態(tài)平衡土壤有機質(zhì)（碳）的動態(tài)平衡土壤有機質(zhì)含量并非可以無限提高，在穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)中最終達到一個穩(wěn)定值。35如何提高土壤有機質(zhì)含量？如何提高土壤有機質(zhì)含量？（1) 1)合理耕作制度（退化或熟化）合理耕作制度（退化或熟化） 合

16、理的耕作制度可促進土壤有機質(zhì)含合理的耕作制度可促進土壤有機質(zhì)含量的提高并維持較高的水平。量的提高并維持較高的水平。36 主要的有機肥源包括：主要的有機肥源包括： 綠肥、糞肥、廄肥、堆肥、漚肥、餅肥、蠶綠肥、糞肥、廄肥、堆肥、漚肥、餅肥、蠶沙、魚肥、河泥、塘泥沙、魚肥、河泥、塘泥、 有機、無機肥料配合施用有機、無機肥料配合施用（2）.施用有機肥（3）.種植綠肥 田菁 紫云英 紫花苜蓿等 休閑綠肥、套作綠肥養(yǎng)用結(jié)合：因地制宜、充分用地、積極養(yǎng)地、養(yǎng)用結(jié)合37（4）.秸稈還田要注意秸稈的C/N比、破碎度、埋壓深度以及土壤墑情、播種期遠近、化肥施用量等381.土壤有機質(zhì)的來源、含量及組成 2 2.土壤

17、有機質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化 3 3.土壤腐殖質(zhì)的形成和性質(zhì) 4 4.土壤有機質(zhì)對土壤肥力的影響 5 5.提高土壤有機質(zhì)的原則和途徑土壤有機質(zhì)的作用與管理本章小結(jié)391. 1. 土壤有機質(zhì)土壤有機質(zhì) 2.2.土壤腐殖質(zhì)土壤腐殖質(zhì) 3. 3. 礦化作用礦化作用 4. 4. 腐殖化作腐殖化作用用 7. C/N 8. 7. C/N 8. 腐殖酸腐殖酸1. 1. 什么叫土壤有機質(zhì)什么叫土壤有機質(zhì)? ?包括哪些形態(tài)包括哪些形態(tài)? ?其中哪種最重要其中哪種最重要? ?2.2.影響土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的條件是什么影響土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的條件是什么? ?3. 3. 敘述土壤有機質(zhì)在土壤肥力上的意義和作用敘述土壤有機質(zhì)在土壤肥力上

18、的意義和作用? ?4. 4. 水田的腐殖質(zhì)含量一般比旱地高水田的腐殖質(zhì)含量一般比旱地高? ?為什么為什么? ? ( (一一) )基本概念基本概念( ( 二）問答題二）問答題40 課堂測試課堂測試 1 1、土壤有機質(zhì)是化學(xué)中已有的有機化合物、土壤有機質(zhì)是化學(xué)中已有的有機化合物( ( ） 2 2、土壤有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化是受微生物控制的一系列生化反應(yīng)、土壤有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化是受微生物控制的一系列生化反應(yīng)( ( ) ) 3 3、C/NC/N高會抑制有機質(zhì)的分解高會抑制有機質(zhì)的分解( ) ( ) 4 4、HAHA的酸性比的酸性比FAFA強，分子量比強，分子量比FAFA高，穩(wěn)定性比高，穩(wěn)定性比F F高高( ) ( ) 5 5、一般南方土壤有機質(zhì)的、一般南方土壤有機質(zhì)的/ /，而北方大于，而北方大于 ( ) ( ) 6 6、一般隨著土壤熟化度的提高，、一般隨著土壤熟化度的提高，/ /也提