chap土壤有機(jī)質(zhì)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1chap土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)？土壤有機(jī)質(zhì)？土壤有機(jī)碳？土壤有機(jī)碳？第1頁/共108頁第一節(jié) 土壤有機(jī)質(zhì)的來源、含量及其組成一、土壤有機(jī)質(zhì)的來源l微生物是土壤有機(jī)質(zhì)的最早來源。l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)品土壤有機(jī)質(zhì)的基本來源。土壤有機(jī)質(zhì)的基本來源。地面植被殘落物和根系地面植被殘落物和根系是土壤有機(jī)質(zhì)的主要來源，如樹木、灌叢、草類及其殘落物，每年都向土壤提供大量有機(jī)殘?bào)w。是土壤有機(jī)質(zhì)的主要來源，如樹木、灌叢、草類及其殘落物，每年都向土壤提供大量有機(jī)殘?bào)w。自然土壤自然土壤第2頁/共108頁森林植被下的枯枝落葉森林植被下的枯枝落葉 荒漠景觀荒漠景觀熱帶雨林

2、下僅凋落物干物質(zhì)量即達(dá)熱帶雨林下僅凋落物干物質(zhì)量即達(dá)1670016700千克千克/ /公頃公頃 年年荒漠植物群落的凋落物干物質(zhì)量僅為荒漠植物群落的凋落物干物質(zhì)量僅為530530千克千克/ /公頃公頃 年年不同自然植被下進(jìn)入土壤的植物殘?bào)w量變異很大第3頁/共108頁（1 1）作物的根茬、還田的秸桿和翻壓綠肥；）作物的根茬、還田的秸桿和翻壓綠肥；（2 2）人畜糞尿；）人畜糞尿；（3 3）城市生活垃圾、污水；）城市生活垃圾、污水；（4 4）土壤微生物、動物的遺體及分泌物）土壤微生物、動物的遺體及分泌物( (如蚯蚓、昆蟲等如蚯蚓、昆蟲等) )（5 5）施用的各種有機(jī)肥料施用的各種有機(jī)肥料（廄肥、堆漚肥

3、、腐殖酸（廄肥、堆漚肥、腐殖酸 肥料、污泥以及土雜肥等）肥料、污泥以及土雜肥等） 耕作土壤耕作土壤第4頁/共108頁二、有機(jī)質(zhì)的含量及組成二、有機(jī)質(zhì)的含量及組成 一般含量在一般含量在0-5%0-5%之間。之間。 泥炭土可高達(dá)泥炭土可高達(dá)20%20%或或30%30%以上，壤土和砂質(zhì)土壤不足以上，壤土和砂質(zhì)土壤不足0.5%0.5%據(jù)有機(jī)質(zhì)含量，把土壤分為：據(jù)有機(jī)質(zhì)含量，把土壤分為：有機(jī)土壤有機(jī)土壤 有機(jī)質(zhì)含量有機(jī)質(zhì)含量% 20%礦質(zhì)土壤：礦質(zhì)土壤： 有機(jī)質(zhì)含量有機(jī)質(zhì)含量% 20% 有機(jī)質(zhì)含量（有機(jī)質(zhì)含量（%） 肥力水平肥力水平 1.5 高高1 1、有機(jī)質(zhì)含量有機(jī)質(zhì)含量第5頁/共108頁表 2-1、

4、全球土壤 0-100 cm 和 0-15cm 土層中有機(jī)碳的含量0-100cm 土層中的有機(jī)碳0-15cm 土層中的有機(jī)碳土綱面積103 km2Mg/ha總量 1015g占全球%范圍（%）代表值（%）新成土始成土有機(jī)土暗色土變性土旱成土軟土灰化土淋溶土老成土氧化土其它總計(jì)149212158017452552328731743548048781828311330117727644135215991632045306583513114669931012414835235778191107371127105119181576922235175587811000.06-6.00.06-6.012-57

5、1.2-100.5-1.80.1-1.00.9-4.01.5-5.00.5-3.80.9-3.30.9-3.04760.90.62.42.01.41.42.0第6頁/共108頁表 5-1 不同地區(qū)旱地和水田耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量有機(jī)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1.652.52珠江三角源程序平原2.012.73第7頁/共108頁土壤有機(jī)質(zhì)0.5%5%0.5-2.0%7%1.5-3.5%第8頁/共108頁2 2、土壤有機(jī)質(zhì)的組成、土壤有機(jī)質(zhì)的組成(1)土壤有機(jī)質(zhì)化學(xué)元素組成土壤有機(jī)質(zhì)的基本元素組成是C、H、O、N

6、，碳占52%58%、氧占34%39%、氫占3.3%4.8%、氮占3.7%4.1%，其次是P和S，C/N比大約在1012之間。第9頁/共108頁(2)土壤有機(jī)質(zhì)化合物組成可分為 腐殖物質(zhì) 60%80%（Humic Substance) 非腐殖物質(zhì) 20%40%（Non-Humic Substance)常見的化合物有：常見的化合物有：糖類物質(zhì)，有機(jī)酸糖類物質(zhì)，有機(jī)酸含氮化合物含氮化合物(氨基糖，氨基酸氨基糖，氨基酸)脂類（脂肪、蠟脂、單寧、樹脂），鏈烷脂類（脂肪、蠟脂、單寧、樹脂），鏈烷芳香化合物（酚類和醌類聚合而成）芳香化合物（酚類和醌類聚合而成）腐殖物質(zhì)非腐殖物質(zhì)第10頁/共108頁成份植物組

7、分（%）土壤有機(jī)質(zhì)（%）纖維素半纖維素木質(zhì)素粗蛋白油脂、蠟質(zhì)20-5010-3010-301-151-82-100-235-5028-351-8植物植物組織與土壤土壤有機(jī)質(zhì)的部分組成比較粗蛋白？蛋白質(zhì)？第11頁/共108頁綠色植物殘?bào)w中化合物及元素組成第12頁/共108頁 (3) (3) 存在形態(tài)：存在形態(tài)： 動、植物殘?bào)w動、植物殘?bào)w（新鮮）（新鮮） 半分解的動、植物殘?bào)w半分解的動、植物殘?bào)w 腐植物質(zhì)腐植物質(zhì)第13頁/共108頁三、影響土壤有機(jī)質(zhì)含量的因素三、影響土壤有機(jī)質(zhì)含量的因素第14頁/共108頁第15頁/共108頁有機(jī)質(zhì)土壤層1m輸入輸出CO2碳平衡碳平衡碳平衡0 碳源大氣層(輸出-輸

8、入)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)第16頁/共108頁第二節(jié) 土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化一、簡單有機(jī)化合物的分解和轉(zhuǎn)化1、有機(jī)質(zhì)的礦化作用 (礦化過程) 有機(jī)化合物進(jìn)入土壤后，一方面在微生物、酶微生物、酶的作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，徹底分解而最終釋放出CO2 、H2O和能量，所含N、P、S等營養(yǎng)元素在一系列特定反應(yīng)后，釋放成為植物可利用的礦質(zhì)養(yǎng)料。 酶 R （C, 4H） + 2O2 CO2 + 2H2O + 能量 含碳和氫的化合物 氧化第17頁/共108頁這些簡單有機(jī)化合物的分解從易到難的排列次序?yàn)椋海?）單糖、淀粉和簡單蛋白質(zhì)；（2）粗蛋白質(zhì)；（3）半纖維素；（4）纖維素；（5）脂肪、蠟質(zhì)等；（6）木質(zhì)素。在好氧

9、條件下在好氧條件下，微生物活動旺盛，分解作用可進(jìn)行較快而徹底，有機(jī)物質(zhì)，微生物活動旺盛，分解作用可進(jìn)行較快而徹底，有機(jī)物質(zhì) CO2和和H2O，而，而N、P、S等則以礦質(zhì)鹽類釋放出來。等則以礦質(zhì)鹽類釋放出來。第18頁/共108頁在極嫌氣的情況下在極嫌氣的情況下，還產(chǎn)生，還產(chǎn)生CH4、H2等還原物質(zhì)等還原物質(zhì)，其中的養(yǎng)料和能量釋放很少，對植物生長不利。，其中的養(yǎng)料和能量釋放很少，對植物生長不利。在嫌氣條件下在嫌氣條件下，好氧微生物的活動受到抑制，分解作用進(jìn)行得既慢又不徹底，同時往往還產(chǎn)生有機(jī)酸、乙醇等，好氧微生物的活動受到抑制，分解作用進(jìn)行得既慢又不徹底，同時往往還產(chǎn)生有機(jī)酸、乙醇等中間產(chǎn)物中間產(chǎn)

10、物。第19頁/共108頁 嫌氧分解： 細(xì)菌 4C2H5COOH + 2H2O 4CH3COOH + CO2 + CH4 細(xì)菌 CH3COOH CO2 + CH4 細(xì)菌 CO2 + 4H2 2H2O + CH4第20頁/共108頁 提供植物、微生物生命活動所需的碳源提供植物、微生物生命活動所需的碳源和能源和能源 提供中間產(chǎn)物，為合成腐殖質(zhì)準(zhǔn)備原料提供中間產(chǎn)物，為合成腐殖質(zhì)準(zhǔn)備原料 二氧化碳大量產(chǎn)生可進(jìn)一步風(fēng)化土壤，二氧化碳大量產(chǎn)生可進(jìn)一步風(fēng)化土壤，促進(jìn)養(yǎng)分釋放促進(jìn)養(yǎng)分釋放礦化分解意義？礦化分解意義？第21頁/共108頁 各種有機(jī)化合物有機(jī)化合物通過微生物的合成或在原植物組織中的聚合轉(zhuǎn)變?yōu)榻M成和結(jié)

11、構(gòu)比原來有機(jī)化合物更為復(fù)雜的新的有機(jī)化合物，這一過程稱為腐殖化作用。腐殖化作用。 礦化與腐殖化的關(guān)系？礦化與腐殖化的關(guān)系？2 2、腐殖化作用（腐殖化過程）、腐殖化作用（腐殖化過程）第22頁/共108頁二、植物殘?bào)w的分解和轉(zhuǎn)化二、植物殘?bào)w的分解和轉(zhuǎn)化表現(xiàn)為一個整體的動力學(xué)動力學(xué)特點(diǎn)。植物殘?bào)w中各類有機(jī)化合物的大致含量范圍是：可溶性有機(jī)化合物（糖分、氨基酸等）5-10%， 纖維素 15-60%， 半纖維素 10-30%， 蛋白質(zhì) 2-15%， 木質(zhì)素 5-30%。第23頁/共108頁有機(jī)殘?bào)w進(jìn)入土壤后的分解轉(zhuǎn)化階段：有機(jī)殘?bào)w進(jìn)入土壤后的分解轉(zhuǎn)化階段：第一階段：（易分解部分）（易分解部分） 可溶性有

12、機(jī)化合物以及部分類似的有機(jī)物 土壤微生物生物量及其代謝產(chǎn)物第二階段：（難分解部分）（難分解部分） 殘留在土壤中的植物殘?bào)w碳相對緩慢分解 木質(zhì)素、蠟質(zhì)及第一階段未被礦化的植物殘?bào)w碳。第24頁/共108頁據(jù)估計(jì)：進(jìn)入土壤的有機(jī)殘?bào)w經(jīng)過一年降解以二氧化碳的形式損失掉的有機(jī)質(zhì)占 2/3殘留在土壤中的有機(jī)質(zhì)不到 1/3， 其中土壤微生物生物量占3-8%， 多糖、多糖醛酸苷、有機(jī)酸等非腐殖物質(zhì)占3-8% 腐殖物質(zhì)占 10-30%。 植物根系植物根系在土壤中的年殘留量比其地上部分地上部分稍高一些。第25頁/共108頁三、土壤腐殖物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化第一過程第一過程: 腐殖質(zhì)經(jīng)過物理化學(xué)作用和生物降解，使其芳香結(jié)

13、構(gòu)核心與其復(fù)合的簡單有機(jī)物分離，或是整個復(fù)合體解體。第二過程第二過程:有機(jī)物質(zhì)被分解（礦化）和轉(zhuǎn)化，酚類聚合物被氧化。第26頁/共108頁第三個過程：第三個過程： 脂肪酸被分解與被釋放的芳香族化合物（如酚類）參與新腐殖質(zhì)的形成。第四個過程：第四個過程：有機(jī)無機(jī)復(fù)合過程。腐殖質(zhì)在土壤中與粘土礦物緊密結(jié)合以有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體的方式存在。第27頁/共108頁土壤有機(jī)質(zhì)的周轉(zhuǎn)土壤有機(jī)質(zhì)的周轉(zhuǎn)（turnover） ： 有機(jī)物質(zhì)進(jìn)入土壤后由其一系列轉(zhuǎn)化和礦化過程所構(gòu)成的物質(zhì)流通。有機(jī)質(zhì)周轉(zhuǎn)時間： 當(dāng)土壤有機(jī)質(zhì)水平處于穩(wěn)定狀態(tài)時，土壤中有機(jī)質(zhì)流通量達(dá)到土壤有機(jī)質(zhì)含量所需的時間. 土壤腐殖質(zhì)的年周轉(zhuǎn)量為1 .1

14、%。富啡酸的年齡一般在0-500年，胡敏酸的年齡一般為1000-2500年，胡敏素的年齡一般大于1000年。第28頁/共108頁（一）溫度（一）溫度溫度每升高10oC，土壤有機(jī)質(zhì)的最大分解速率提高2-3倍。一般土壤微生物活動的最適宜溫度大約為25-35 oC（二）土壤水分和通氣狀況（二）土壤水分和通氣狀況植物殘?bào)w分解的最適水勢在-0.03 -0.1 MPa之間，水勢降到-0.3MPa以下，細(xì)菌呼吸作用迅速降低，而真菌一直到-4 -5MPa時可能還有活性。土壤干濕交替，增加了土壤有機(jī)質(zhì)的礦化作用。當(dāng)土壤為嫌氣時，大多數(shù)分解有機(jī)質(zhì)的好氧微生物停止活動，從而導(dǎo)致未分解有機(jī)質(zhì)的積累。四、影響土壤有機(jī)質(zhì)

15、分解和周轉(zhuǎn)（turnover）的因素第29頁/共108頁（三）植物殘?bào)w的特性（三）植物殘?bào)w的特性1、物理狀態(tài)、物理狀態(tài)新鮮多汁的有機(jī)物質(zhì)比干枯桔稈易于分解有機(jī)物質(zhì)的細(xì)碎程度影響其礦化速率。密實(shí)有機(jī)物質(zhì)比疏松有機(jī)物質(zhì)的分解速率緩慢。第30頁/共108頁2、C/N比比 有機(jī)物質(zhì)組成的碳氮比（C/N）對其分解速度影響很大。以25或30：1較為合適。當(dāng)C/N降至大約25：1以下，微生物不再利用土壤中的有效氮，相反由于有機(jī)質(zhì)較完全的分解而釋放礦質(zhì)態(tài)氮，第31頁/共108頁有機(jī)物質(zhì)組成的碳氮比（有機(jī)物質(zhì)組成的碳氮比（C/NC/N）對其分解速度影響對其分解速度影響微生物體微生物體C/N：5：1植物殘?bào)w植物殘

16、體20 C作為能源消耗作為能源消耗分解有機(jī)質(zhì)時滿足合適的分解有機(jī)質(zhì)時滿足合適的C/N比值一般為比值一般為25: 1自身細(xì)胞需自身細(xì)胞需1N、5C第32頁/共108頁小麥秸小麥秸 90.38 豌豆秸豌豆秸 38.53 蠶豆秸蠶豆秸 36.17圖3 有機(jī)物料在草甸栗鈣土中的腐解動態(tài)Fig 3 Decomposition of stalk compostsin meadow shestnut soil0204060801001200510152025月month殘留率residual percentage莜麥秸 naked oak stalk小麥秸 wheat stalk披堿草 dahuria wi

17、ldrygass stalk豌豆秸 pea stalk蠶豆秸 broad bean stalk第33頁/共108頁表 2-2 一些有機(jī)物質(zhì)的碳、氮含量及其 C/N 比有機(jī)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(xì)菌放線菌真菌土壤有機(jī)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/

18、1400/180/157/150/137/131/126/125/120/116/113/111/17/15/16/110/111/123/19/1第34頁/共108頁激發(fā)作用：（ Priming effect)土壤中加入新鮮有機(jī)物質(zhì)會促進(jìn)土壤原有有機(jī)質(zhì)的降解，這種礦化作用稱之。激發(fā)效應(yīng)可以是正、也可以是負(fù)正激發(fā)效應(yīng)存在有兩大作用：一是加速土壤微生物碳的周轉(zhuǎn)，二是由于新鮮有機(jī)物質(zhì)引起土壤微生物活性增強(qiáng)，從而加速土壤原有有機(jī)質(zhì)的分解。但是通常情況下，微生物生物量的增加超過了分解的腐殖質(zhì)量，因此凈效應(yīng)是土壤有機(jī)質(zhì)增加。第35頁/共108頁（四）土壤特性（四）土壤特性1、質(zhì)地、質(zhì)地 土壤有機(jī)質(zhì)的含量

19、與其粘粒含量具有極顯著的正相關(guān)2、pH值值 土壤pH也通過影響微生物的活性而影響有機(jī)質(zhì)的降解。大多數(shù)細(xì)菌活動的最適pH，在中性附近（pH6.5-7.5），放線菌的最適pH略偏向堿性，而真菌則最適于酸性條件下（pH3-6）活動。pH過底（8.5）都不大適宜。第36頁/共108頁第37頁/共108頁第三節(jié) 土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)腐殖化作用： （Humifcation） 土壤腐殖物質(zhì)腐殖物質(zhì)的形成過程形成過程稱為腐殖化作用。 腐殖化作用腐殖化作用是一系列極端復(fù)雜過程的總稱，其中主要的是由微生物為主導(dǎo)的生物生物和生物化學(xué)生物化學(xué)過程，還有一些純化學(xué)純化學(xué)的反應(yīng)。第一階段是植物殘?bào)w分解產(chǎn)生簡單簡單的有

20、機(jī)碳化合物有機(jī)碳化合物；第二階段是通過微生物微生物對這些有機(jī)化合物的代謝作用及反復(fù)的循環(huán)，增殖微生物細(xì)胞；第三階段是通過微生物合成的多酚和醌或來自植物的類木質(zhì)素，聚合聚合形成高分子多聚化合物高分子多聚化合物，即腐殖物質(zhì)第38頁/共108頁第39頁/共108頁腐殖物質(zhì)的形成途徑途徑途徑1： 假定腐殖物質(zhì)通過還原糖還原糖形成的，糖和氨基酸經(jīng)非酶性的聚合聚合作用形成棕色的含氮聚合物，即腐殖物質(zhì)。途徑途徑2和和3：構(gòu)成了現(xiàn)在比較盛行的多元酚理論 即在腐殖物質(zhì)形成過程中有多元酚多元酚和醌醌有機(jī)化合物的參與，它們可直接來自木質(zhì)素（途徑3），也可以是微生物的合成產(chǎn)物（途徑2）。途徑途徑4：是Selman W

21、aksman的經(jīng)典理論，即木質(zhì)素-蛋白質(zhì)理論第40頁/共108頁第41頁/共108頁多元酚理論：多元酚理論：酚酚醌醌醌醌氨基酸氨基酸腐殖質(zhì)單體分子腐殖質(zhì)單體分子第42頁/共108頁木質(zhì)素微生物降解酚醛和酸第43頁/共108頁二、土壤腐殖質(zhì)-粘土礦物復(fù)合體腐殖質(zhì)游離態(tài) 很少結(jié)合態(tài) 52%-98% 與礦物的強(qiáng)鹽基化合成穩(wěn)定的鹽類 含水三氧化物化合成復(fù)雜的凝膠體 與粘粒結(jié)合成有機(jī)無機(jī)復(fù)合體第44頁/共108頁土壤有機(jī)無機(jī)復(fù)合體示意圖Al3+,Fe3+,Ca2+第45頁/共108頁三、土壤腐殖酸的分組理想的提取劑應(yīng)滿足：理想的提取劑應(yīng)滿足：（1）對腐殖酸的性質(zhì)沒有影響或影響極小；（2）獲得均勻的組分；

22、（3）具有較高的提取能力，能將腐殖酸幾乎完全分離出來。目前常用的提取分組方法目前常用的提取分組方法（1）0.1mol/l NaOH溶液（2）0.1mol/l NaOH + 0.1mol/l 焦磷酸鈉混合提取液第46頁/共108頁腐殖質(zhì)分組方法土壤腐殖酸的分組第47頁/共108頁四、土壤腐殖酸的性質(zhì) （一）腐殖酸的物理性質(zhì)（一）腐殖酸的物理性質(zhì)1、顏色 腐殖酸整體呈黑褐色，富里酸呈淡黃色，胡敏酸呈褐色2、溶解性 富里酸溶于水，酸、堿，胡敏酸不溶于水和酸，但溶于堿，富里酸的一價、二價鹽溶于水，三價鹽幾乎不溶于水，胡敏酸的一價鹽溶于水，但二價、三價鹽幾乎不溶于水。3、吸水性 腐殖質(zhì)是一種親水膠體，有

23、強(qiáng)大的吸水能力，最大吸水量可以超過500%，從大氣中的吸水量也可達(dá)自重的200%。第48頁/共108頁4、腐殖質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)（1）腐殖酸的分子量不僅因土壤和組分而異，而且即使同一樣品用不同的方法提取和測定的結(jié)果，也有較大的差異。我國胡敏酸的分子量一般為890-2550,富里酸的分子量為675-1450之間。（2）腐殖酸的分子形狀研究表明腐殖酸的分子結(jié)構(gòu)是非晶質(zhì)的，分子結(jié)構(gòu)十分松散，其表層在不同的pH值下變化較大。 pH 2-3 纖維、纖維束狀 4-7 網(wǎng)狀、海綿狀 8-9 頁狀 10 粒狀第49頁/共108頁（二）腐殖酸的化學(xué)性質(zhì)、腐殖質(zhì)的組成腐殖質(zhì)胡敏素胡敏酸富里酸第50頁/共108頁、腐殖質(zhì)

24、的化學(xué)組成 我國主要土壤腐殖酸的元素組成元素（%）CHO+SNHA50-603.1-5.331-413.0-5.6FA45-534.0-4.840-482.5-4.3就腐殖質(zhì)整體來看，含碳量在55-60%之間，習(xí)慣上以58%為其平均值，測定土壤有機(jī)質(zhì)就是有機(jī)碳的氧化量來計(jì)算，故計(jì)算有機(jī)質(zhì)的含量時，一般以1.724為折算系數(shù)。第51頁/共108頁表 2-3 我國主要土壤表土中腐殖物質(zhì)的元素組成(無灰干基)胡敏酸 HA（%）富啡酸 FA（%）腐殖物質(zhì)范圍平均范圍平均CHONC/H43.9-59.63.1-7.031.3-41.82.8-5.97.2-19.254.74.836.14.211.643

25、.4-52.64.0-5.840.1-49.81.6-4.38.0-12.646.54.845.92.89.8第52頁/共108頁3、腐殖酸的含氧官能團(tuán)重要的含氧官能團(tuán)有：羧基、酚羥基、羰基、醌基、醇羥基、甲氧基等。正是由于這些含氧官能團(tuán)，腐殖酸表現(xiàn)出多種活性。種類 羧基 酚羥基 醇羥基 醌基 酮基 甲氧基 總酸度 HA 150-570 210-570 20-490 10-260 10-50 30-80 670FA 550-1120 30-570 260-95 30-200 120-270 30-120 1030腐殖質(zhì)的含氧官能團(tuán)含量（cmol M）.kg-1總酸度：通常指羧基和酚羥基的總和。

26、第53頁/共108頁表 2-4 我國主要土壤表土中腐殖物質(zhì)的含氧功能基（cmol（p+）/kg）含氧功能基胡敏酸富啡酸羧基酚羥基醇羥基醌基酮基甲氧基275-481221-347224-42690-18132-20632-95639-845143-257515-58154-058143-25439第54頁/共108頁4、腐殖酸的絡(luò)合性腐殖酸具有一定的絡(luò)合性絡(luò)合性?？膳c鐵、鋁、銅、鋅等金屬離子形成絡(luò)合物，酚羥基是參與絡(luò)合的主要官能團(tuán)。絡(luò)合物的穩(wěn)定性隨pH值的升高而增大。在Ph4.8時能與Fe、Al、Ca等離子形成可溶性絡(luò)合物，但在中性或堿性條件下會產(chǎn)生沉淀。第55頁/共108頁5、腐殖酸的電性腐殖

27、酸含有可電離的含氧官能團(tuán)及可質(zhì)子化的氨基，故腐殖酸是一種兩性膠體。即可以帶負(fù)電荷，也可以帶正電荷。而通常以帶負(fù)電荷為主。腐殖質(zhì)的電荷數(shù)量隨pH值的變化而變化。COOH OHNH2COOHCOO- O- +2H+NH3+COO-腐殖酸分子結(jié)構(gòu)的核心腐殖酸分子結(jié)構(gòu)的核心腐殖酸的電荷來源第56頁/共108頁（三）腐殖質(zhì)的穩(wěn)定性與變異性（三）腐殖質(zhì)的穩(wěn)定性與變異性1、腐殖質(zhì)的穩(wěn)定性腐殖質(zhì)的穩(wěn)定性很強(qiáng)，對微生物的分解的抵抗能力很強(qiáng)，因此分解周期長。在溫帶條件下，一般植物殘?bào)w的半分解周期少于三個月，植物殘?bào)w形成的新的有機(jī)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，富里酸為200

28、-630年。第57頁/共108頁2、腐殖質(zhì)的變異性HA/FA值：表示胡敏酸胡敏酸與富里酸富里酸含量的比值。是表示土壤腐殖質(zhì)成份腐殖質(zhì)成份變異的指標(biāo)之一。一般我國北方北方的土壤，特別干旱區(qū)與半干旱區(qū)的土壤腐殖質(zhì)以胡敏酸胡敏酸為主，HA/FA比大于1.而在溫暖潮濕的南方南方的酸性土壤中，土壤中以富里酸富里酸為主，HA/FA比一般小于1.在同一地區(qū)，水稻土水稻土的腐殖質(zhì)的HA/FA 比大于旱地旱地。在同一地區(qū)，熟化程度熟化程度高的土壤的HA/FA比較高。第58頁/共108頁第四節(jié) 土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理一一 、有機(jī)質(zhì)的作用、有機(jī)質(zhì)的作用（一）有機(jī)質(zhì)在土壤肥力肥力上的作用東北的黑土東北的黑土第59頁/

29、共108頁土壤有機(jī)無機(jī)復(fù)合體示意圖Al3+,Fe3+,Ca2+第60頁/共108頁1、提供植物需要的養(yǎng)分、提供植物需要的養(yǎng)分直接提供：直接提供：土壤有機(jī)質(zhì)是作物所需的土壤有機(jī)質(zhì)是作物所需的氮、磷、硫、微量元素氮、磷、硫、微量元素等各種養(yǎng)分的主要來源。等各種養(yǎng)分的主要來源。間接作用：多種有機(jī)酸和腐殖酸對土壤礦質(zhì)部分有一間接作用：多種有機(jī)酸和腐殖酸對土壤礦質(zhì)部分有一定的定的溶解能力溶解能力，可以促進(jìn)礦物風(fēng)化，有利于某些養(yǎng)料，可以促進(jìn)礦物風(fēng)化，有利于某些養(yǎng)料的的有效化有效化。一些與有機(jī)酸和富里酸。一些與有機(jī)酸和富里酸絡(luò)合絡(luò)合的金屬離子可以保留于土壤溶液中的金屬離子可以保留于土壤溶液中不致沉淀而增加有

30、效性。不致沉淀而增加有效性。第61頁/共108頁物理性質(zhì)物理性質(zhì)土壤團(tuán)聚體土壤團(tuán)聚體的形成過程和穩(wěn)定性方面起著重要作用。的形成過程和穩(wěn)定性方面起著重要作用。改善改善土壤結(jié)構(gòu)土壤結(jié)構(gòu)，使土壤的透水性、蓄水性、通氣性以及根系的生長環(huán)境有所改善。，使土壤的透水性、蓄水性、通氣性以及根系的生長環(huán)境有所改善。腐殖物質(zhì)具有巨大的腐殖物質(zhì)具有巨大的比表面積比表面積和親水基團(tuán)，和親水基團(tuán)，吸水量吸水量是粘土礦物的是粘土礦物的5倍，能改善土壤有效持水量，使得更多的水能為作物所利用。倍，能改善土壤有效持水量，使得更多的水能為作物所利用。顏色與熱性質(zhì)顏色與熱性質(zhì)：由于腐殖質(zhì)是一種深色的物質(zhì)，深色土壤吸熱快，在同樣日

31、照條件下，其土溫相對較高。：由于腐殖質(zhì)是一種深色的物質(zhì)，深色土壤吸熱快，在同樣日照條件下，其土溫相對較高。2、 改善土壤性質(zhì)改善土壤性質(zhì)第62頁/共108頁土壤中土壤中養(yǎng)料含量養(yǎng)料含量與與保肥能力保肥能力在酸性土壤中，有機(jī)質(zhì)通過與單體鋁的復(fù)合，降低土壤交換性鋁的含量，從而在酸性土壤中，有機(jī)質(zhì)通過與單體鋁的復(fù)合，降低土壤交換性鋁的含量，從而減輕鋁的毒害減輕鋁的毒害。養(yǎng)分的有效性養(yǎng)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。：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。提高土壤腐殖物質(zhì)含量，就增強(qiáng)土壤對酸堿度變化的提高土壤腐殖物質(zhì)含量，就

32、增強(qiáng)土壤對酸堿度變化的緩沖性能緩沖性能?；瘜W(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)第63頁/共108頁3、生物性質(zhì)、生物性質(zhì)土壤微生物生命活動所需土壤微生物生命活動所需養(yǎng)分和能量養(yǎng)分和能量的主要來源，沒有土壤有機(jī)質(zhì)則不會有土壤中的所有的主要來源，沒有土壤有機(jī)質(zhì)則不會有土壤中的所有生物化學(xué)生物化學(xué)過程。過程。蚯蚓通過掘洞、消化有機(jī)質(zhì)、排泄糞便等直接改變土壤微生物和植物的蚯蚓通過掘洞、消化有機(jī)質(zhì)、排泄糞便等直接改變土壤微生物和植物的生存環(huán)境生存環(huán)境。通過刺激微生物和動物的活動還能增加土壤通過刺激微生物和動物的活動還能增加土壤酶的活性酶的活性，從而直接影響土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過程。，從而直接影響土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過程。

33、腐殖酸被證明是一類腐殖酸被證明是一類生理活性物質(zhì)生理活性物質(zhì)，它能加速種子發(fā)芽，增強(qiáng)根系活力，促進(jìn)作物生長。對土壤微生物而言，腐殖酸也是一種促進(jìn)其生長發(fā)育的生理活性物質(zhì)。，它能加速種子發(fā)芽，增強(qiáng)根系活力，促進(jìn)作物生長。對土壤微生物而言，腐殖酸也是一種促進(jìn)其生長發(fā)育的生理活性物質(zhì)。第64頁/共108頁1 1、有機(jī)質(zhì)與、有機(jī)質(zhì)與重金屬重金屬離子的作用離子的作用土壤腐殖物質(zhì)含有多種土壤腐殖物質(zhì)含有多種功能基功能基，這些功能基對重金屬離子有較強(qiáng)，這些功能基對重金屬離子有較強(qiáng)絡(luò)合和富集能力絡(luò)合和富集能力。（二）、有機(jī)質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用（二）、有機(jī)質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用第65頁/共108頁2 2、有機(jī)物質(zhì)

34、對、有機(jī)物質(zhì)對農(nóng)藥農(nóng)藥等有機(jī)污染物的固定作用等有機(jī)污染物的固定作用土壤有機(jī)質(zhì)對農(nóng)藥等有機(jī)污染物有強(qiáng)烈的親和力土壤有機(jī)質(zhì)對農(nóng)藥等有機(jī)污染物有強(qiáng)烈的親和力 對有機(jī)污染物在土壤中的生物活性、殘留、生物降對有機(jī)污染物在土壤中的生物活性、殘留、生物降 解、遷移和蒸發(fā)等過程有重要的影響。解、遷移和蒸發(fā)等過程有重要的影響。 可溶性腐殖物質(zhì)能增加農(nóng)藥從土壤向地下水的遷移可溶性腐殖物質(zhì)能增加農(nóng)藥從土壤向地下水的遷移 能更有效地遷移農(nóng)藥和其它有機(jī)物質(zhì)能更有效地遷移農(nóng)藥和其它有機(jī)物質(zhì) 腐殖物質(zhì)還能作為還原劑而腐殖物質(zhì)還能作為還原劑而 改變農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)、活性改變農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)、活性 降低毒性降低毒性第66頁/共108頁二、

35、土壤有機(jī)質(zhì)的管理土壤有機(jī)質(zhì)（碳）的動態(tài)平衡 土壤有機(jī)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(dá)到一個穩(wěn)定值。第67頁/共108頁第68頁/共108頁第69頁/共108頁全國土壤有機(jī)質(zhì)分布圖（農(nóng)業(yè)部土壤處）全國土壤有機(jī)質(zhì)分布圖（農(nóng)業(yè)部土壤處）農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)部2004年近萬農(nóng)戶監(jiān)測結(jié)果年近萬農(nóng)戶監(jiān)測結(jié)果第70頁/共108頁監(jiān)測區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量從高到低的順序?yàn)椋旱?1頁/共108頁第72頁/共108頁2 2、施肥有機(jī)質(zhì)含量的影響、施肥有機(jī)質(zhì)含量的影響施肥施肥 化肥:尿素，碳酸氫銨，過磷酸鈣 有機(jī)肥:作物秸桿、綠肥、糞肥、廄肥、堆肥、漚肥、餅肥、蠶沙、魚肥、河泥、塘泥、秸桿施用有機(jī)肥有機(jī)肥以提高土壤

36、有機(jī)質(zhì)水平是我國勞動人民在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來的寶貴經(jīng)驗(yàn)。適當(dāng)施用一些氮肥氮肥也是將土壤有機(jī)質(zhì)保持在合適水平的一項(xiàng)措施有機(jī)、無機(jī)肥料配合施用不僅能增產(chǎn)，提高肥料利用率，還能提高土壤有機(jī)質(zhì)的含量。第73頁/共108頁“腐殖化系數(shù)腐殖化系數(shù)”：單位重量的有機(jī)物質(zhì)碳在土壤中分解一年后的殘留碳量。同類物質(zhì)不同地區(qū)： 東北地區(qū)華北、江南地區(qū)華南地區(qū)同一地區(qū)不同類物質(zhì)： 作物根廄肥作物秸桿綠肥。 實(shí)行綠肥或牧草與作物輪作輪作可顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)的含量第74頁/共108頁表 2-5 中國不同地區(qū)耕地土壤中有機(jī)物質(zhì)的腐殖化系數(shù) 東北地區(qū) 華北地區(qū) 江南地區(qū) 華南地區(qū) 作物秸桿 作物根 綠肥 廄肥 范圍 平

37、均 范圍 平均 范圍 平均 范圍 平均 0.26-0.65 0.42 (9) 0.30-0.96 0.60 (5) 0.16-0.43 0.28(14) 0.28-0.72 0.46(11) 0.17-0.37 0.26(33) 0.19-0.58 0.40(14) 0.13-0.37 0.21(46) 0.28-0.53 0.40(21) 0.15-0.28 0.21(53) 0.31-0.51 0.40(54) 0.16-0.37 0.24(33) 0.30-0.63 0.40(38) 0.19-0.43 0.34(18) 0.32-0.51 0.38(14) 0.16-0.33 0.23

38、(31) 0.20-0.52 0.31(8) * 括號內(nèi)數(shù)值測定樣本數(shù)第75頁/共108頁種植綠肥種植綠肥 綠肥綠肥是指把還在生長著的豆科綠色植物體翻入土壤的肥料是指把還在生長著的豆科綠色植物體翻入土壤的肥料。種植綠肥是一個培肥土壤、提高產(chǎn)量的有效措施。種植綠肥是一個培肥土壤、提高產(chǎn)量的有效措施。 種植綠肥應(yīng)依據(jù)種植綠肥應(yīng)依據(jù)“因地制宜、充分用地、積極養(yǎng)地、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”的原則，同時也要考慮經(jīng)濟(jì)效益。的原則，同時也要考慮經(jīng)濟(jì)效益。秸稈還田秸稈還田 一般是指將作物收獲后將秸稈切碎，不經(jīng)堆腐直接翻入土壤。一般是指將作物收獲后將秸稈切碎，不經(jīng)堆腐直接翻入土壤。秸稈還

39、田不僅節(jié)省勞力和運(yùn)輸，對促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)的形成、固定和保存氮素以及促使土壤難溶性養(yǎng)分的釋放比施用腐熟的有機(jī)肥效果更好。秸稈還田不僅節(jié)省勞力和運(yùn)輸，對促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)的形成、固定和保存氮素以及促使土壤難溶性養(yǎng)分的釋放比施用腐熟的有機(jī)肥效果更好。第76頁/共108頁第77頁/共108頁3 3、調(diào)節(jié)土壤的水、氣、熱狀況、調(diào)節(jié)土壤的水、氣、熱狀況 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)土壤溫度、濕度、通氣狀況，達(dá)到調(diào)節(jié)土土壤溫度、濕度、通氣狀況，達(dá)到調(diào)節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)分解速率的目的。壤有機(jī)質(zhì)分解速率的目的。（通過澆水、翻土措施（通過澆水、翻土措施,調(diào)節(jié)土壤的溫度、濕度、通氣等，調(diào)節(jié)有機(jī)質(zhì)的積累和分解）調(diào)節(jié)土壤的溫度、濕度、通氣等，調(diào)節(jié)有機(jī)質(zhì)的

40、積累和分解）第78頁/共108頁全球氣候變化全球氣候變化?第79頁/共108頁“脈沖式脈沖式”降水降水第80頁/共108頁在過去在過去10,000年年(大圖大圖)及自及自1750年年(小圖小圖)的二氧化碳、甲烷大氣濃度。圖中顯的二氧化碳、甲烷大氣濃度。圖中顯示由冰蕊量度示由冰蕊量度(不同顏色表示不同的研究不同顏色表示不同的研究)及大氣樣本量度及大氣樣本量度(紅線紅線)的結(jié)果。大圖的結(jié)果。大圖的右軸顯示對應(yīng)的輻射強(qiáng)迫力。的右軸顯示對應(yīng)的輻射強(qiáng)迫力。(來源：政府間氣候變化專門委員會來源：政府間氣候變化專門委員會IPCC 2007)第81頁/共108頁第82頁/共108頁第83頁/共108頁第84頁

41、/共108頁1998長江大水長江大水溫度增加，海水的蒸發(fā)加快溫度增加，海水的蒸發(fā)加快 地球平均溫度每上升一度，空氣所含水分是平常的兩倍地球平均溫度每上升一度，空氣所含水分是平常的兩倍厄爾尼諾現(xiàn)象，拉尼娜現(xiàn)象厄爾尼諾現(xiàn)象，拉尼娜現(xiàn)象 更豐富的雨量降落在太平洋的西岸更豐富的雨量降落在太平洋的西岸長江、嫩江和松花江均發(fā)生了全流域性特大洪水第85頁/共108頁大氣中大氣中CO2 濃度的不斷增加濃度的不斷增加化石燃料的大量消耗和土地利用變化化石燃料的大量消耗和土地利用變化 大氣溫度升高和降水格局的變化大氣溫度升高和降水格局的變化生態(tài)系統(tǒng)功能過程的變化生態(tài)系統(tǒng)功能過程的變化人類賴以生存的地球系統(tǒng)造成的后果

42、人類賴以生存的地球系統(tǒng)造成的后果第86頁/共108頁植物的光和作用植物的光和作用地球一年中通過光合作用約吸收地球一年中通過光合作用約吸收2.01011t碳素碳素(6400t/s)，同時，同時將將3.21021J的日光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并釋放出的日光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并釋放出5.351011t O2 第87頁/共108頁第88頁/共108頁植物固定植物固定CO2土壤，生物呼吸釋放土壤，生物呼吸釋放CO2碳的輸入碳的輸入碳的碳的輸出輸出生物分解釋放生物分解釋放CO2生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)碳循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)碳循環(huán)人為措施人為措施植物植物土壤土壤分解分解輸入輸入植物固定植物固定CO2第89頁/共108頁 據(jù)估計(jì)全球土壤有機(jī)質(zhì)的總碳量在據(jù)估計(jì)全球土壤有機(jī)質(zhì)的總碳量在14-15 X 1017g，大約是陸地，大約是陸地生物總碳量（生物總碳量（5.6 X 1017 g）的）的2.5-3倍。倍。碳素的輸入、生物量中的碳貯量碳素的輸入、生物量中的碳貯量(包括活體與凋落物包括活體與凋落物)和土壤中和土壤中有機(jī)碳的貯量及碳庫間流量大小及變化是碳循環(huán)研究的核心有機(jī)碳的貯量及碳庫間流量大小及變化是碳循環(huán)研究的核心土壤碳庫碳貯量及其變化和調(diào)控機(jī)制的研究，是碳循環(huán)研究的土壤碳庫碳貯量及其變化和調(diào)