土壤學(xué)國家級精品課程土壤有機(jī)質(zhì)

關(guān)于土壤學(xué)國家級精品課程土壤有機(jī)質(zhì)第1頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三主要內(nèi)容（重點(diǎn)）：教學(xué)目標(biāo)與要求：教學(xué)方式與手段：主要內(nèi)容（重點(diǎn)）：1.土壤有機(jī)質(zhì)的來源、含量及其組成2.土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化（重點(diǎn)）3.土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)（重點(diǎn)）4.土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理（重點(diǎn)）要求了解土壤有機(jī)質(zhì)的基本組成，重點(diǎn)掌握土壤腐殖質(zhì)的組成與性質(zhì)，深刻認(rèn)識土壤有機(jī)質(zhì)在土壤肥力上的作用，掌握土壤有機(jī)質(zhì)管理的原則與提高土壤有機(jī)質(zhì)含量的方法。幻燈，動(dòng)畫演示；模型分析；定性實(shí)驗(yàn)。課時(shí)數(shù)：4課時(shí)第2頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三概念：土壤有機(jī)質(zhì)(soilorganicmatter)

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中的各種動(dòng)植物殘?bào)w，在土壤生物的作用下形成的一類特殊的高分子化合物。第3頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三土壤有機(jī)質(zhì)0.5%5%0.5-2.0%7%第4頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的來源、含量及其組成微生物動(dòng)物來源

植物來源工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品土壤有機(jī)質(zhì)的來源1第5頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的來源、含量及其組成含量及組成1、有機(jī)質(zhì)含量一般含量在0-5%之間。泥炭土可高達(dá)20%或30%以上漠境土和砂質(zhì)土壤不足0.5%2第6頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的來源、含量及其組成含量及組成2第7頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的來源、含量及其組成含量及組成22、有機(jī)質(zhì)的組成化學(xué)元素組成土壤有機(jī)質(zhì)的基本元素組成是C、H、O、N，C/N比大約在10~12之間。第8頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的來源、含量及其組成(2)化合物組成可分為:

腐殖物質(zhì)

（HumicSubstance)

非腐殖物質(zhì)（Non-HumicSubstance)常見的化合物有纖維素、半纖維素、蛋白質(zhì)、木質(zhì)素及脂類。22、有機(jī)質(zhì)的組成含量及組成第9頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的來源、含量及其組成2含量及組成(3)存在形態(tài)：動(dòng)、植物殘?bào)w半分解的動(dòng)、植物殘?bào)w腐植物質(zhì)2、有機(jī)質(zhì)的組成第10頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的來源、含量及其組成第11頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的來源、含量及其組成第12頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的來源、含量及其組成決定土壤有機(jī)質(zhì)含量的因素：

進(jìn)入土壤的有機(jī)物質(zhì)數(shù)量土壤有機(jī)質(zhì)的損失量土壤有機(jī)碳的平衡

2含量及組成2、有機(jī)質(zhì)的組成第13頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化1礦化過程與腐殖化過程1、礦化作用(Mineralization)***

土壤有機(jī)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）+2O2CO2+2H2O+能量+養(yǎng)分酶氧化第14頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化腐殖化過程:(Humification)***

各種有機(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)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過程。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。第15頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化第16頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化圖4-1有機(jī)質(zhì)的分解與合成示意圖第17頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化激發(fā)作用**（Primingeffect)：

土壤中加入新鮮有機(jī)物質(zhì)會(huì)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)作用。激發(fā)效應(yīng)可以是正、也可以是負(fù)。第18頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化注意在好氧條件下，微生物活動(dòng)旺盛，分解作用可進(jìn)行較快而徹底，有機(jī)物質(zhì)---->CO2和H2O，而N、P、S等則以礦質(zhì)鹽類釋放出來。

在嫌氣條件下，好氧微生物的活動(dòng)受到抑制，分解作用進(jìn)行得既慢又不徹底，同時(shí)往往還產(chǎn)生有機(jī)酸、乙醇等中間產(chǎn)物。在極端嫌氣的情況下，還產(chǎn)生CH4、H2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。第19頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化影響有機(jī)物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化的因素：（一）土壤生物的組成與活性土壤動(dòng)物促進(jìn)植物殘?bào)w的破碎和運(yùn)輸真菌可促進(jìn)木質(zhì)素的分解細(xì)菌和放線菌可促進(jìn)碳水化合物的分解2第20頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化（二）土壤特性

1、質(zhì)地

粘粒含量越高，有機(jī)質(zhì)含量也越高。

2、PH值中性、鈣質(zhì)豐富較好，PH6.5-7.5。

3、水分

最適濕度：土壤持水量的50-80%

低洼、積水有利于有機(jī)質(zhì)的積累

4、通氣性通氣不良易有機(jī)質(zhì)累積

5、溫度

最適宜溫度大約為25-35第21頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化（三）植物殘?bào)w的特性1、物理狀態(tài)新鮮程度破碎程度緊實(shí)程度2、C/N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。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22頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化第23頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)第24頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)第25頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三游離態(tài)很少結(jié)合態(tài)52%-98%腐殖質(zhì)第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)土壤腐殖質(zhì)-粘土礦物復(fù)合體2第26頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)土壤有機(jī)無機(jī)復(fù)合體示意圖第27頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)土壤腐殖酸的分組3目前常用的提取劑（1）0.1MNaOH溶液（2）0.1MNaOH+0.1M焦磷酸鈉混合提取液第28頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)第29頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)土壤腐殖酸的性質(zhì)4（一）物理性質(zhì)1、顏色

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(jià)、二價(jià)鹽溶于水，三價(jià)鹽幾乎不溶于水；胡敏酸的一價(jià)鹽溶于水，但二價(jià)、三價(jià)鹽幾乎不溶于水。3、吸水性

最大吸水量可以超過500%第30頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)4、腐殖質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

（1）腐殖酸的分子量有較大的差異。

（2）腐殖酸的分子形狀

pH2-3纖維、纖維束狀

4-7網(wǎng)狀、海綿狀

8-9頁狀

>10粒狀5.膠體特性

土壤有機(jī)膠體的主要組成部分第31頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)第32頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)HA的3D優(yōu)化結(jié)構(gòu)模型

第33頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)（二）腐殖酸的化學(xué)性質(zhì)

１、腐殖質(zhì)的組成腐殖質(zhì)胡敏酸富里酸胡敏素第34頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)２、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習(xí)慣上以58%為其平均值，故計(jì)算有機(jī)質(zhì)的含量時(shí)，一般以1.724為折算系數(shù)。第35頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)

3、含氧官能團(tuán)羧基、酚羥基、羰基、醌基、醇羥基、甲氧基等。腐殖質(zhì)的含氧官能團(tuán)含量（mmolM＋）.kg-1種類羧基酚羥基醇羥基醌基酮基甲氧基總酸度

HA15-5721-572-491-261-53-867

FA55-1123-5726-953-2012-273-12103第36頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)

4、腐殖酸的絡(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。第37頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)5、腐殖酸的電性

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)的負(fù)電荷數(shù)量隨pH質(zhì)的升高而升高。第38頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)（三）腐殖質(zhì)的穩(wěn)定性與變異性1、穩(wěn)定性

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，富里酸的平均停留為200-630年。第39頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三2、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

示土壤腐殖質(zhì)成份變異的指標(biāo)之一。

一般我國北方的土壤，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比大于旱地。

在同一地區(qū)，熟化程度高的土壤的HA/FA比較高。第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)第40頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)

課堂測試

1、土壤有機(jī)質(zhì)是化學(xué)中已有的有機(jī)化合物(）2、土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化是受微生物控制的一系列生化反應(yīng)( )3、C/N高會(huì)抑制有機(jī)質(zhì)的分解()4、HA的酸性比FA強(qiáng)，分子量比FA高，穩(wěn)定性比FＡ高()5、一般南方土壤有機(jī)質(zhì)的ＨＡ/ＦＡ＜１，而北方大與１()6、一般隨著土壤熟化度的提高，ＨＡ/ＦＡ也提高()7、土壤施用的有機(jī)肥越多，土壤有機(jī)質(zhì)含量提高的也越高()8．有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化是先礦化后腐殖化，兩個(gè)過程是矛盾對立的()9、土壤微生物主要分解碳水化合物，不分解腐殖質(zhì)()10、土壤有機(jī)質(zhì)在土壤中是完全獨(dú)立存在的()第41頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理有機(jī)質(zhì)在土壤肥力上的作用$$$1（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)。土壤每年釋放的CO2達(dá)1.35×1011噸，相當(dāng)于陸地植物的需要量。氮素營養(yǎng)：土壤有機(jī)質(zhì)中的氮素占全氮的90-98%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、Na、Ca、Mg、S、Fe、Si等營養(yǎng)元素。第42頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三（二）改善土壤肥力特性1、物理性質(zhì)：①促進(jìn)良好結(jié)構(gòu)體形成；②降低土壤粘性，改善土壤耕性；③降低土壤砂性，提高保蓄性；④促進(jìn)土壤升溫。2、化學(xué)性質(zhì)：①影響土壤的表面性質(zhì)；②影響土壤的電荷性質(zhì)，③影響土壤保肥性；④影響土壤的絡(luò)合性質(zhì)；⑤影響土壤緩沖性3、生理性質(zhì)：①影響根系的生長；②影響植物的抗旱性

③影響植物的物質(zhì)合成與運(yùn)輸；④藥用作用。第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理第43頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三有機(jī)質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用$$$（一）有機(jī)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。以Cr3+為例。（二）有機(jī)物質(zhì)對農(nóng)藥污染的影響（三）土壤有機(jī)質(zhì)對全球碳平衡的影響2第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理第44頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理第45頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三一個(gè)碳原子的旅程據(jù)Garrels等（1975)計(jì)算：在大氣圈中停留4年；在生物圈中停留11年；在海洋上層水域停留385年；在深海中停留10萬年；在地殼中停留3.42×108第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理第46頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理第47頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理第48頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三

碳素轉(zhuǎn)化模型以CENTURY模型為例第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理第49頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三

土壤有機(jī)質(zhì)的管理土壤有機(jī)質(zhì)（碳）的動(dòng)態(tài)平衡3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(gè)穩(wěn)定值。第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理第50頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三如何提高土壤有機(jī)質(zhì)含量？

1、堅(jiān)持兩個(gè)原則平衡原則經(jīng)濟(jì)原則

2.提高有機(jī)質(zhì)含量的措施

（1)合理耕作制度（退化或熟化）合理的耕作制度可促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)含量的提高

并維持較高的水平。第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理第51頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理第52頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三2、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)合第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理第53頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理第54頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理第55頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三2、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)合第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理第56頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三3.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。第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理第57頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三什么叫有機(jī)農(nóng)業(yè)？/

歐洲把有機(jī)農(nóng)業(yè)描述為，一種通過使用有機(jī)肥料和適當(dāng)?shù)母骱宛B(yǎng)殖措施，以達(dá)到提高土壤的長效肥力的系統(tǒng)。有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中仍然可以使用有限的礦物物質(zhì)，但不允許使用化學(xué)肥料。通過自然的方法而不是通過化學(xué)物質(zhì)控制雜草和病蟲害。

“有機(jī)農(nóng)業(yè)”是指遵照有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)，在生產(chǎn)中部采用基因工程獲得的生物及其產(chǎn)物，不使用化學(xué)合成的農(nóng)藥、化肥、生長調(diào)節(jié)劑、飼料添加劑等物質(zhì)，而是遵循自然規(guī)律和生物學(xué)原理，協(xié)調(diào)種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的平衡，采用一系列可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)技術(shù)，維持持續(xù)穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程。第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理第58頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理第59頁，講稿共64頁，2023年5月2日，星期三【本章小結(jié)】

土壤有機(jī)質(zhì)概述

1．了解不同地帶土壤有機(jī)質(zhì)含量的差異及其影響因素。

2．了解自然土壤與耕作土壤有機(jī)質(zhì)來源的異同。

3．掌握土壤有機(jī)質(zhì)與土壤腐殖質(zhì)概念，二者有何異同。

4．熟悉土壤有機(jī)質(zhì)的基本組成，包括化學(xué)組成、化合物組成和形態(tài)特征。土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化

1．掌握碳水化合物、含N化合物的轉(zhuǎn)化過程及產(chǎn)物，重點(diǎn)掌握影響轉(zhuǎn)化因素中的C/N的詳細(xì)內(nèi)容和基本原理。

2．理解影響有機(jī)物質(zhì)在土壤中轉(zhuǎn)化的推動(dòng)力是微生物的含義。土壤腐殖質(zhì)的形成

1．了解腐殖質(zhì)形成過程的兩個(gè)階段的內(nèi)容及相互關(guān)系，組成土壤腐殖質(zhì)最基本的物質(zhì)有哪些？

2．掌握土壤腐殖質(zhì)的組分、所帶功能團(tuán)對各組分性質(zhì)產(chǎn)生