植物生長環(huán)境之土壤調控-土壤有機質的調控

項目1土壤調控

任務1-6土壤有機質的調控《植物生長與環(huán)境》

目錄CONTENTS2.土壤有機質的來源、形態(tài)和性質3.土壤有機質的作用？1.土壤生物的類型和作用？4.土壤有機質如何分解和轉化？5.增加土壤有機質的措施？6.泥炭等有機基質的選用1.土壤生物的類型和作用？土壤生物土壤生物15cm表土層生物量(kg/ha)細菌450~4500真菌560~5600放線菌450~4500藻類56~560原生動物17~170線蟲11~110蚯蚓110~1100其它動物17~170土壤是生命的搖籃，生命是土壤的發(fā)動機！土壤是微生物的大本營—被忽視的生物王國！擬南芥根表可檢測定殖的細菌1μm20μmMicro-life微小生命:Incrediblysmallbacteria

107～1015in1g

ofsoil土壤中的生命Actinomycetes放線菌Frankia,filamentous纖維狀soilbacteria細菌bacteriagivesoilitsearthyaroma細菌給了土壤泥土般的芳香翻譯具有鮮明土壤風味和香氣的有機物。這種氣味往往發(fā)生在久旱降雨后或土壤被翻動后由鏈霉菌、放線菌等微生物的活動而產(chǎn)生的。駱駝尋找水源主要依靠這種物質。分子式為C12H22O，雙環(huán)癸烷的衍生物、雙環(huán)醇。土腥味素(Geosmin)重要的細菌病原菌：土傳病害腐生細菌固氮根瘤菌氨化細菌硝化細菌反硝化細菌硫細菌Micro-life微型生命fungi真菌–10～1000min1g

ofsoilbacteriacolonizingsurfaceoffungalhyphae在真菌菌絲表面的細菌

fungalhyphae真菌菌絲

根腫?。褐参锔腥臼|苔根腫真菌，在冷涼而排水不良的酸性至中性土壤中最嚴重。青菜油菜重要的真菌酵母菌霉菌傘菌菌根真菌分解纖維素及木質素耐干旱耐酸性土pH6~7.5塊菌每公斤500—1000美元櫟樹塊菌幼林如何采集塊菌呢？采集塊菌ImpactofMicorrhizaeonTreeSeedlingGrowth菌根對樹苗生長的影響MicorrhizalNon-micorrhizal-AM真菌+AM真菌P根系菌根真菌主題討論：為何土壤接種AM真菌后，三葉草長勢更好？菌根真菌菌根：植物根部與土壤中的真菌發(fā)生共生關系MicorrhizalAssociationinPineSeedling松樹苗菌根Rootisbrownercolor黃褐色根系whitecolorishyphalnetwork白色菌絲網(wǎng)菌根菌絲stickystuff粘液:

polysaccharides多糖glycoproteins糖蛋白PlantagolancelotaHyphaofectomycorrhizalfungus外生菌根菌絲CornelluniversityPPTMicorrhizalNetworks菌根網(wǎng)絡Singleorganismcanhaveanetworkofupto1mile(~2km)

菌根網(wǎng)絡可長達2千米DNA分析確定，20公頃森林的真菌體屬于一個統(tǒng)一的有機體，重1萬多千克，超過1500歲。TwoTypesofMicorrhizalFungi菌根真菌Ectomycorrhizae外生菌根Endomicorrhizae內生菌根Forbsandgrasses草本Treesandshrubs木本Lichens地衣

-asymbiosisbetweengreenand/orblue-greenalga(e)

andafungus藻類與真菌的共生體

Micro-life:

變形蟲、纖毛蟲-100～1000,000個/g

土Ciliate纖毛蟲Amoeba變形蟲waterbear水熊蟲

nematoderoundworm線蟲Mid-sizedlife中型生命:(meso-life),but

westillcan'tseethem有機質線蟲真菌細菌節(jié)肢動物線蟲原生動物節(jié)肢動物解釋線蟲在營養(yǎng)級的地位與其他生物的差異。線蟲NematodeseatingnematodesFungustrappinganematode線蟲共10000多種，1000來種生活在土壤中。微型、透明的絲狀動物，一般只有棉線的1/5粗，主要生活在土粒周圍的水膜中和植物的根里。取食——有機質其他線蟲、細菌、真菌、原生動物寄生在高等植物根系線蟲年取食細菌量可達800kg/ha，相當于20-80kgN/ha茶油樹根結線蟲病Macrolife大型生命:

highlyvisibletothenakedeyeCentipede蜈蚣earthwormsowbugs潮蟲Millipede千足蟲ants屎殼郎蚯蚓螨蟲蚯蚓土壤性質蚯蚓排泄物原土粉粒和粘粒(%)3922容重(g/cm3)1.11.3結構穩(wěn)定性（破壞團聚結構所需雨滴數(shù)）84965陽離子交換量(cmol/kg)13.86.5全氮(%)0.330.12水溶性磷(mg/kg)17.86.1交換性鉀(cmol/kg)0.60.2交換性鈣(cmol/kg)8.92.06個尼日利亞土壤平均值土壤學與生活Brady2.土壤有機質的來源、形態(tài)和性質土壤有機質的來源和形態(tài)？土壤中含C有機物的總稱(廣義）。未分解的動植物殘體半分解的有機物質土壤微生物腐殖質（60%~80%)非腐殖物質Energyformicrobes糖類、有機酸、蛋白質、根分泌物等土壤有機質提取液腐殖質StableOrganicMatter-Humus腐殖質：有機殘體在腐殖化過程中形成的一類高分子有機化合物。Stableendproductofresiduedecomposition

動植物殘體分解的穩(wěn)定產(chǎn)物

Resistsfurthermicrobialdecomposition(1%peryear)

進一步被微生物分解的速度極慢Highsurfacearea比表面積高Humusactslikeasponge(海綿)andcanabsorb6timesitsweightinwater.翻譯高有機質土去除大部分有機質的土加入同樣的水量腐殖質StableOrganicMatter-HumusChargedsitesatmanylocationsonthesurface表面多處帶電荷

氨基酸的兩性解離性質及等電點（pI）3.土壤有機質的作用？全球碳循環(huán)簡圖（單位

1015g）陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫為（）碳庫。土壤我國土壤表土中大約80％的氮、20～76％的磷、75～95％的硫以有機態(tài)存在，礦化分解后的營養(yǎng)加速了微生物的生長繁殖，進一步加速土壤營養(yǎng)的轉化有機酸和腐殖酸可促進土壤礦物的風化和難溶養(yǎng)分的有效化鋅、銅、鐵等金屬離子可以通過與有機酸及腐殖酸絡合而保留在土壤溶液中不至于沉淀，從而增加了這些金屬離子的有效性腐殖質的陽離子交換量要比礦質膠體大幾倍至幾十倍，能有效地減少速效養(yǎng)分隨水流失有機質的作用？（一）提供植物需要的養(yǎng)分團聚作用和土壤有機碳含量

Nativesiter2=0.93Various50yearwheat小麥-pasture牧草-fallow休耕

rotations,AustraliaTisdallandOades,Aust.J.SoilRes.18:423-33,1980水穩(wěn)性團聚體百分比%>2mm（二）促進團粒結構體形成improvessoilstructure土壤結構性andtilth耕性increaseswaterholdingcapacity持水性increasesporosity孔隙度andaeration通氣性（三）Providesanenergysourceformicrobesandfauna為土壤微生物和動物提供能量來源（四）Bufferstemperature緩沖土溫變化（五）BufferspHandmetaltoxicity(Alandheavymetals)

提高土壤pH緩沖性和減輕重金屬毒害有機質的作用？4.土壤有機質的分解和轉化土壤有機質如何分解與轉化？礦（質）化作用mineralization腐殖化作用humification1.糖類有機物質礦化：多糖單糖CO2+H2O+heat(多）好氣條件下有機酸+heat（少）半嫌氣條件CH4、H2

+heat（極少）嫌氣水解酶作用易分解程度排名：單糖>淀粉>半纖維素>纖維素糖類的分解是土壤生物活動的主要能源。（4~5千卡熱/克有機物）礦化過程有哪些？請回答：旱地和水田糖類的轉化結果有何差異？2.含氮物質的分解蛋白質多肽氨基酸氨NH3硝酸根NO3-蛋白酶肽酶氨化細菌硝化細菌水解作用hydrolyzation氨化作用ammonification硝化作用nitrification一般條件下好氣條件下思考：旱地和水田含氮化合物的轉化結果有何差異？礦化過程有哪些？礦化率（mineralizationrate)：

每年因礦化而消耗的有機物質量占土壤有機質總量的百分數(shù)。耕作土壤年礦化率為2-5%左右。如何衡量礦化快慢？5%0.5-2.0%7%0.5%影響有機質轉化的因素？（1）溫度、水分1.0-3.5%Organiccarbonstocksinsoilsacrosstheworld全球土壤有機碳儲量kg/m/m2

Globaltotal=1550Pg-CNRCS,1993用3句話舉例說明地球上哪些地方碳儲量多，哪些地方碳儲量少，為什么？2（1）溫度:在0~35℃內，每上升10℃，土壤有機質礦化分解速率升高10倍。（2）水分和通氣性：適度濕潤且通氣良好，好氣微生物活動旺盛，礦化分解快且完全，中間產(chǎn)物少，養(yǎng)分釋放多，不易產(chǎn)生有毒物質。濕度過大，通氣受阻，嫌氣微生物活動旺盛，礦化分解慢且不徹底，有中間產(chǎn)物累積，釋放還原性氣體，但有利于土壤腐殖質的積累。影響有機質轉化的因素？為何東北土壤有機質高于南方？水稻田如何秸稈還田？3.pH：大多數(shù)適合6.0-7.5細菌—中性放線菌—偏微堿性真菌—酸性影響有機質轉化的因素？影響有機質轉化的因素？4.有機殘體特性新鮮程度、細碎程度有機殘體C/N比：有機碳和有機氮的重量比微生物利用1份氮，大約消耗25份碳植物的C/N比：豆科植物20:1~30:1。作物秸稈為80:1~100:1具有較高C/N的植物殘體進入土壤會引起微生物與植物爭氮現(xiàn)象。有機物質C%N%C/N有機物質C%N%C/N云杉鋸屑500.11000腐爛畜肥412.120硬木鋸屑460.1460堆肥402.516小麥秸稈380.576細菌50105黑麥草（開花期）401.136放線菌508.56黑麥草（營養(yǎng)期）401.527真菌50510成熟苜蓿干草401.822玉米禾莖400.757嫩苜蓿干草403.013甘蔗渣400.850一些有機物質的碳氮含量及碳氮比5.增加土壤有機質的措施？增加土壤有機質的措施？①施用有機肥料－生物有機肥、糞肥、廄肥、堆肥、漚肥、餅肥、蠶沙、魚肥等。②種植綠肥田菁、紫云英、紫花苜蓿等③秸稈還田（直接、過腹、堆漚)（沃土計劃）④選用有機基質用3句話解釋20世紀我國肥料的應用規(guī)律。有機肥料有機肥：來源于植物和/或動物，經(jīng)發(fā)酵、腐熟后，施于土壤以提供植物養(yǎng)分和改良的含碳物料。農(nóng)家肥：農(nóng)戶根據(jù)傳統(tǒng)經(jīng)驗進行堆制腐熟，如人畜糞尿、綠肥、餅肥等商品有機肥：

將現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)產(chǎn)生的有機廢棄物（如雞、鴨、豬糞，菌渣等）采用工廠化的生產(chǎn)工藝，科學堆制發(fā)酵而成。經(jīng)過多次高溫無害化處理，徹底殺滅病原菌、寄生蟲卵、雜草種子，消除惡臭。農(nóng)業(yè)視頻案例分析：橘皮新生專家在處理橘皮時遇到了哪些問題，他們是如何解決的？高溫堆肥生產(chǎn)有機肥有何優(yōu)點？影響高溫堆肥成功的技術條件有哪些？原料為畜禽糞便，輔料為秸稈

2023/9/14652023/9/14662023/9/1467高溫階段（45-60℃）要持續(xù)10天以上影響高溫堆肥成功的技術條件？原料起始含水量55-65%C:N25:1pH5.5-8.0顆粒度10-50mm微生物升溫快，擴繁能力強保持氧氣濃度（10-18%），調節(jié)溫度，散除水分合理堆肥體積高1.5-2.0m，寬1.5-3.0m翻堆底部鋪設管道強制通風朱恩，朱建華，2011高溫堆肥生產(chǎn)有機肥的優(yōu)點？利用發(fā)酵自身產(chǎn)熱使原料脫水干燥，節(jié)能，減少體積，便于有機肥施用；高溫殺菌、殺蟲卵、殺草籽；發(fā)酵進程比自然堆肥快。畜禽糞便與秸稈的營養(yǎng)成分水分%N%C%C/N牛糞802.0-2.540-4515-20豬糞703.0-4.040-5010-15雞糞655.0-6.035-406-10稻草100.5-1.035-4050-60麥秸100.5-1.040-4560-70朱恩，朱建華，20112023/9/1471堆漚，發(fā)酵

翻堆機

塔式發(fā)酵、造粒

商品有機肥腐熟度評分朱恩，朱建華，2011上海市商品有機肥料質量要求有機質含量（以干基計）總養(yǎng)分含量（N+P2O5+K2O）（以干基計）游離水含量pH老標準≥30%≥4.0%≤32%5.5-8.0新標準≥45%≥5.0%≤30%5.5-8.5上海市2014年度商品有機肥推廣實施方案市農(nóng)委、市財政局聯(lián)合下發(fā)《關于進一步完善施用商品有機肥補貼政策的通知》。2014年全市商品有機肥補貼推廣數(shù)量為21萬噸。計劃用于糧經(jīng)作物12.45萬噸用于蔬菜作物8.55萬噸市級財政對納入補貼范圍的生產(chǎn)組織或農(nóng)戶施用商品有機肥每噸補貼200元通過推廣商品有機肥，實現(xiàn)畜禽糞便資源化利用，穩(wěn)定提升耕地質量，確保農(nóng)民用肥安全和經(jīng)濟效益，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。綠肥蘿卜青(一年生冬種非豆科)山毛豆(多年生夏種豆科)水浮蓮(多年生水生)紫云英(豆科)綠肥對土壤結構和肥力的影響種綠肥年限土壤容重（克/厘米3）土壤孔隙度（%）>0.25毫米水穩(wěn)性結構(%)土壤有機質(%)土壤全氮(%)種綠肥前1.3446.936.570.950.469種綠肥一年1.3347.5110.991.080.513種綠肥二年1.3050.9417.091.130.563種綠肥三年1.2057.2725.531.230.7186.泥炭等有機基質的選用有機基質無機基質基質容重g/cm3總孔隙度%通氣孔隙度%毛管孔隙度%大小孔隙比草炭0.278517681:4.0蛭石0.09-0.169530651:2.2珍珠巖0.03-0.169353401:0.75沙1.49313011:0.03菜園土1.106621451:2.1育苗基質的質量要求：物理性質容重：單位體積基質的重量0.2～0.6g/cm3總孔隙度>60%透氣孔隙度>15%持水孔隙度>45%大小孔隙比（透氣孔隙/持水孔隙）1:2～1:4粒徑<20mmNT/T2118～2012李斗爭，2006保水、透氣、支撐植物育苗基質的質量要求：化學性質CEC（陽離子交換量）>15cmol/kgpH5.5～6.5EC(土水體積比1：2）0.4～1.0mS/cm（第1/2階段<0.75mS/cm）有機質>35%水解性氮50～500mg/kg硝氮：銨氮4:1～6:1速效磷10～100mg/kg速效鉀50～600mg/kg交換性鈣50～200mg/kg交換性鎂25～100mg/kg基質CECcmol/kgpHECS/m有機質%堿解氮mg/kg有效磷mg/kg速效鉀mg/kg草炭495.80.104>25125184114蛭石57.0-7.60.0670.06922135珍珠巖17.0-7.50.0070.09151170細沙07.20.0160.4174414有機肥3266.30.70037.423451137612NT/T2118～2012陳振德等，1996泥炭：半分解的水生或沼澤植物草炭(sedge)：由