土壤有機(jī)質(zhì)公開課課件

第二節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)0.5%5%0.5-2.0%7%一、土壤生物

二、土壤有機(jī)質(zhì)來源及其組成和存在形態(tài)

三、土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化及其影響因素

四、土壤腐殖質(zhì)的組成和性質(zhì)

五、土壤有機(jī)質(zhì)的作用

六、土壤有機(jī)質(zhì)的調(diào)節(jié)第二節(jié)

土壤有機(jī)質(zhì)二、土壤有機(jī)質(zhì)來源及其組成和存在形態(tài)（一）土壤有機(jī)質(zhì)土壤中存在的各種含碳的有機(jī)化合物，包括各種動(dòng)、植物殘?bào)w、微生物體及其分解合成的有機(jī)物質(zhì)。1.來源于數(shù)目眾多微生物2.來源于各種動(dòng)植物殘?bào)w及其它們的代謝物3.來源于施入的各種有機(jī)肥（二）土壤有機(jī)質(zhì)的來源（三）土壤有機(jī)質(zhì)的類型依據(jù)有機(jī)物質(zhì)的分解階段和存在物理形態(tài)分為：

（1）未分解的動(dòng)植物殘?bào)w（原材料）（2）半分解的有機(jī)質(zhì)：成為暗褐色小片（3）腐殖質(zhì)：有機(jī)質(zhì)經(jīng)過微生物分解和再合成所形成的一類性質(zhì)穩(wěn)定，成分、結(jié)構(gòu)其復(fù)雜的高分子化合物。（占土壤有機(jī)質(zhì)的90%）三、土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化及其影響因素有機(jī)殘?bào)w

礦化作用mineralization腐殖化作用humification各種動(dòng)、植物有機(jī)殘?bào)w進(jìn)入土壤后，在水分、溫度、土壤微生物等因素的作用下，發(fā)生極其復(fù)雜的變化過程（土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程），這些過程總的來說是向著兩個(gè)方向進(jìn)行：（一）土壤有機(jī)質(zhì)的礦化作用1.礦化作用的概念：有機(jī)物質(zhì)在微生物的作用下分解成簡(jiǎn)單的無機(jī)化合物，并釋放出礦質(zhì)營養(yǎng)的過程2.礦化作用的意義（1）為作物生長釋放出了營養(yǎng)元素---有效化過程（2）為腐殖質(zhì)形成提供了基本材料，成為腐殖化的前提。3.各種物質(zhì)礦化作用（1）糖類有機(jī)物質(zhì)礦化：多糖單糖CO2+H2O+heat(多）好氣條件下有機(jī)酸——heat（少）半嫌氣條件CH4、H2、H2S+heat（極少）嫌氣水解酶作用

己糖>淀粉>半纖維素>纖維素；糖類物質(zhì)的分解是土壤中生物活動(dòng)的主要能源（生物熱）。（4~5千卡熱/g有機(jī)物）（3）含磷和硫化合物的分解含磷和硫化合物的分解正磷酸鹽H2PO4-、HPO4=、PO43－、正硫酸鹽HSO4-、SO4=好氣條件偏磷酸鹽和次磷酸鹽H3PO3、H3PO2、H3P氣體H2S

(黑根、毒害）

嫌氣條件（二）土壤有機(jī)質(zhì)的腐殖化作用1.腐殖化概念

腐殖化：有機(jī)物質(zhì)在分解轉(zhuǎn)化過程中，又重新合成腐殖質(zhì)的過程。

腐殖化過程也就是有機(jī)碳從一種有機(jī)碳形式轉(zhuǎn)化為另一種有機(jī)碳形式，也叫有機(jī)碳的周轉(zhuǎn)。它是一種極端復(fù)雜的生物過程。2.土壤腐殖化過程---腐殖質(zhì)的形成過程（假說階段）

腐殖化過程是以微生物為主導(dǎo)的生物和生化過程，還有一些純化學(xué)過程。

土壤腐殖質(zhì)的形成階段：

第一階段：微生物將動(dòng)植物殘?bào)w轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)的組成成分；第二階段：在微生物的作用下，各組成成分合成（縮合作用）腐殖質(zhì)。2.土壤水分（通氣性）：微生物生命活動(dòng)需要一定的濕度條件和通氣條件。如果適度濕潤且通氣良好，土壤中的好氣微生物活動(dòng)旺盛，有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行著好氣分解，分解速度快、分解完全、礦化率高、中間產(chǎn)物少、養(yǎng)料釋放多、不會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)；如果濕度過大，水分堵塞了土壤孔隙，使通氣狀況受阻，嫌氣微生物活動(dòng)旺盛，有機(jī)物質(zhì)分解慢、不徹底、有中間產(chǎn)物累積、釋放還原性氣體、產(chǎn)生環(huán)境效應(yīng)、也影響植物生長。

水田不宜提倡秸稈還田，不用以犧牲環(huán)境為代價(jià)，換取增產(chǎn).

3.土壤特性：主要是指土壤的pH條件。各類微生物最適活動(dòng)的pH條件：細(xì)菌—中性；放線菌—偏微堿性；真菌—酸性pH3～6；土壤pH高于8.5和低于5.5，都不適宜微生物活動(dòng)。絕大多數(shù)微生物最適pH條件為中性。4.植物殘?bào)w的特性：主要是有機(jī)物的物理狀態(tài)和組成，包括：新鮮程度、細(xì)碎程度、植物組織的C/N以上是依據(jù)腐殖酸類物質(zhì)溶解性進(jìn)行分類與提取請(qǐng)注意三大類腐殖組分，尤其是胡敏酸（HA）和富啡酸（FA）土壤用稀堿（NaOH）去除了動(dòng)植物殘?bào)w細(xì)土樣溶液（腐殖酸）Humicacids黑色殘余物(黑腐素、胡敏素）humin酸化（HCl）黃色溶液（黃腐酸、富里酸、富啡酸）Fulvicacid，F(xiàn)A褐色沉淀(褐腐酸、胡敏酸)

humicacid，HA水浮選、手挑、靜電吸附或采用比重1.8或2.0重液浮選（輕組）（一）土壤腐殖質(zhì)分離與組成四、土壤腐殖質(zhì)2、腐殖質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，有許多模式，但相對(duì)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)是中心為芳香核（疏水性基團(tuán)），周圍有許多支鏈化合物（有許多功能團(tuán)）成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)特征。功能基團(tuán)包含有：羧基、酚羥基、羰基、醌基、醇羥基、甲氧基等。這些基團(tuán)成為腐殖質(zhì)分子活性最強(qiáng)的部分，如帶電性、吸附性、親水性等。種類羧基酚羥基醇羥基醌基酮基甲氧基總酸度HA15-5721-572-491-261-53-867FA55-1123-5726-953-2012-273-12103腐殖質(zhì)的含氧官能團(tuán)含量（mmolM＋）.kg-13、腐殖質(zhì)的分子形狀：

多數(shù)人認(rèn)為是網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu).現(xiàn)代用電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，腐殖質(zhì)為非晶質(zhì)物質(zhì)，分子結(jié)構(gòu)非常松散。大致呈無規(guī)則線狀，其結(jié)構(gòu)受pH、溶液電解質(zhì)濃度的影響極大。pH2-3纖維、纖維束狀pH4-7網(wǎng)狀、海綿狀pH8-9頁狀pH>10粒狀HA的3D優(yōu)化結(jié)構(gòu)模型

4、帶電性：屬于兩性膠體。在酸性情況下帶負(fù)電荷，堿性情況下帶正電荷。電荷來源主要是腐殖酸分子羥基解離和胺基質(zhì)子化。帶電量為500～1200cmol/kg，隨pH升高而升高。在溫帶條件下，一般植物殘?bào)w的半分解周期少于3個(gè)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(shí)間為780-3000年，富啡酸的平均停留為200-630年。8、穩(wěn)定性：7、吸水性：是一種親水膠體，最大吸水量可以超過500%6、絡(luò)合性：絡(luò)合物的穩(wěn)定性隨pH值的升高而增大。在pH4.8時(shí)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(huì)產(chǎn)生沉淀。土壤有機(jī)質(zhì)含有大量而全面的植物養(yǎng)分。1.碳素營養(yǎng)：碳素循環(huán)是地球生態(tài)平衡的基礎(chǔ)；2.氮素營養(yǎng)：土壤有機(jī)質(zhì)中的氮素占土壤全氮的90-98%；3.磷素營養(yǎng)：土壤有機(jī)質(zhì)中的磷素占土壤全磷的20-50%；4.其他營養(yǎng)：K、Na、Ca、Mg、S、Fe、Si等營養(yǎng)元素；5.腐殖酸的絡(luò)合和螯合，防止了某些金屬如Cu、Zn沉淀，提高了有效性；6.有機(jī)酸促進(jìn)了礦物風(fēng)化、溶解釋放其養(yǎng)分。

有機(jī)物質(zhì)是多元素的長效肥五、土壤有機(jī)質(zhì)的作用（一）提供作物需要的各種養(yǎng)分A.在土壤肥力方面的作用腐殖質(zhì)本身疏松多孔,具有很強(qiáng)的蓄水能力。土壤中的粘粒吸水力一般為50％～60％，而腐殖質(zhì)可高達(dá)400％～600％。土壤腐殖質(zhì)表面功能團(tuán)可以解離帶有負(fù)電，因而可以吸附大量的陽離子型養(yǎng)分，避免了水流淋失，但可以通過離子交換從腐殖質(zhì)表面解吸下來，供作物吸收利用。土壤有機(jī)質(zhì)有很高的陽離子交換量，能顯著提高土壤對(duì)酸堿的緩沖性。（四）增強(qiáng)土壤的蓄水保肥能力和緩沖性1.能改變植物體內(nèi)糖類的代謝，促進(jìn)還原糖的積累，提高細(xì)胞滲透壓，從而增加植物的抗旱力。2.能促進(jìn)過氧化酶的活性，加速種子發(fā)芽和養(yǎng)分吸收過程，從而增加植物的生長速度。3.胡敏酸具有芳香族的多元酚官能團(tuán)，可以加強(qiáng)植物的呼吸過程，提高細(xì)胞膜的透性，促進(jìn)養(yǎng)分進(jìn)入植物體，還能促進(jìn)新陳代謝，細(xì)胞分裂，加速根系和地上部分的生長。（五）促進(jìn)植物的生長、提高植物的抗逆性（一）有機(jī)質(zhì)對(duì)重金屬污染的影響

腐殖酸是重金屬離子的絡(luò)合劑。（二）有機(jī)物質(zhì)對(duì)農(nóng)藥污染的影響胡敏酸可使殘留在土壤中的某些農(nóng)藥如D.D.T、三氮雜苯等溶解度增大，加速淋出土體，減少對(duì)農(nóng)作物危害。（三）土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)全球碳平衡的影響土壤有機(jī)質(zhì)是全球碳循環(huán)系統(tǒng)中非常重要的碳庫，在全球碳平衡鏈條中占據(jù)極其重要的地位。B.有機(jī)質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用1.生態(tài)平衡原則

在各種環(huán)境條件下，土壤有機(jī)質(zhì)礦化和腐殖化處于相對(duì)平衡狀態(tài)，故土壤有機(jī)質(zhì)含量一般是相對(duì)穩(wěn)定的；在特定的氣候帶，特定植被條件下，土壤有機(jī)質(zhì)積累到一定數(shù)量時(shí)，將保持較穩(wěn)定的數(shù)值，不可能上升到驚人的水平；有機(jī)質(zhì)含量下降要比提高快。(東北黑土開墾后退化)2.經(jīng)濟(jì)原則

超量使用有機(jī)肥或其它大量的有機(jī)物質(zhì)是不現(xiàn)實(shí)的、更是不經(jīng)濟(jì)的，必須按照經(jīng)濟(jì)原則培肥土壤。

（有機(jī)無機(jī)并重）六、耕地土壤有機(jī)質(zhì)的調(diào)節(jié)（一）提高土壤有機(jī)質(zhì)含量的原則1.增加土壤有機(jī)質(zhì)的措施（1）施用有機(jī)肥主要的有機(jī)肥源包括：綠肥、糞肥、廄肥、堆肥、漚肥、餅肥、蠶沙、魚肥、河泥、塘泥有機(jī)、無機(jī)肥料配合施用（2）種植綠肥田菁、紫云英、紫花苜蓿等（1）休閑綠肥（2）糧肥間套

因地制宜、充分用地、積極養(yǎng)地、養(yǎng)用結(jié)合（3）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(yuǎn)近、化肥施用量等（二）提高有機(jī)質(zhì)含量的措施2、調(diào)節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的分解速率（1）調(diào)節(jié)土壤水、氣、熱狀況，控制有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化通過灌排、耕作等措施，如：秸稈覆蓋、薄膜覆蓋、旱地改水田等都可顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。（2）合理的耕作和輪作制度與單一作物連作相比，實(shí)行