土壤生物與土壤有機(jī)質(zhì)

關(guān)于土壤生物與土壤有機(jī)質(zhì)第一節(jié)土壤生物（soilorganisms）生活在土壤中的生物包括動(dòng)物、植物和微生物。1、土壤微生物（soilmicroorganisms)微生物的特點(diǎn)：小、大、多、快、強(qiáng)、異微生物的作用：轉(zhuǎn)化土壤中各種物質(zhì)的狀態(tài)改變土壤的理化性質(zhì)；構(gòu)成土壤肥力；土壤微生物的種類和數(shù)量是土壤環(huán)境條件的綜合反映。第2頁,共70頁，2024年2月25日，星期天動(dòng)物(Fauna)

全部異養(yǎng)

大型動(dòng)物：主要食草和食腐性

脊椎動(dòng)物田鼠節(jié)肢動(dòng)物白蟻、甲蟲及其幼蟲、千足蟲環(huán)節(jié)動(dòng)物蚯蚓軟體動(dòng)物蝸牛、蛞蝓

主要捕食性

脊椎動(dòng)物鼴鼠、蛇節(jié)肢動(dòng)物蜘蛛、中型動(dòng)物：主要食腐性

節(jié)肢動(dòng)物螨、彈尾蟲(跳蟲)環(huán)節(jié)動(dòng)物線蚓

主要捕食性螨微型動(dòng)物：食腐性、捕食性、食真菌、細(xì)菌

線蟲線蟲原生動(dòng)物變形蟲、纖毛蟲高等植物：自養(yǎng)植物根、根毛、微生物：

褐藻、二元體

異養(yǎng)

真菌酵母、霉菌、蘑菇放線菌鏈霉菌等

異養(yǎng)和自養(yǎng)

細(xì)菌好氣細(xì)菌、厭氣細(xì)菌藍(lán)細(xì)菌藍(lán)細(xì)菌主要自養(yǎng)第3頁,共70頁，2024年2月25日，星期天土壤生物的主要類群示意圖第4頁,共70頁，2024年2月25日，星期天土壤生物土壤微生物種群的多樣性（一）原核微生物1、古細(xì)菌古細(xì)菌包括甲烷產(chǎn)生菌、極端嗜酸熱菌和極端嗜鹽菌現(xiàn)已探明生物適應(yīng)特殊環(huán)境因子的遺傳基因普遍存在于質(zhì)粒上。因此，有可能把這類生活在極端環(huán)境的古細(xì)菌作為特殊基因庫，用以構(gòu)建有益的新種。第5頁,共70頁，2024年2月25日，星期天

土壤細(xì)菌占土壤微生物總數(shù)的70%～90%特性∶

A、單細(xì)胞

B、分裂生殖快

C、個(gè)體小(4-5um)，接近于土壤粘粒的大小。

D、以桿菌占優(yōu)勢(shì)

E、數(shù)量大，每克有幾億到30億個(gè)

10g肥沃土壤的細(xì)菌總數(shù)相當(dāng)于全球人口的總數(shù)2、細(xì)菌土壤生物第6頁,共70頁，2024年2月25日，星期天

土壤中重要的各種細(xì)菌生理群：纖維分解細(xì)菌固氮細(xì)菌硝化細(xì)菌亞硝化細(xì)菌硫化細(xì)菌氨化細(xì)菌在土壤碳、氮、磷、硫循環(huán)中擔(dān)當(dāng)重要的角色。第7頁,共70頁，2024年2月25日，星期天細(xì)菌菌落第8頁,共70頁，2024年2月25日，星期天根瘤第9頁,共70頁，2024年2月25日，星期天☆

放線菌也是原核微生物，菌絲比真菌細(xì)，菌絲斷裂為孢子每克土壤中的細(xì)胞數(shù)在104～106變動(dòng)?！?/p>

鏈霉菌屬，占70%～90%；其次為諾卡氏菌屬占10%～30%；小單胞菌屬占第三位，只有1%～15%。它們的大部分均屬好氧腐生菌?！?/p>

產(chǎn)生抗生素，對(duì)其他有害菌能起拮抗作用?！?/p>

高溫型的放線菌在堆肥中對(duì)其養(yǎng)分轉(zhuǎn)化起著重要作用。3、放線菌第10頁,共70頁，2024年2月25日，星期天4、藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacterium）

☆光合微生物，行光能無機(jī)營養(yǎng)，過去稱為藍(lán)（綠）藻。

☆由于原核特征現(xiàn)改稱為藍(lán)細(xì)菌，與真核藻類區(qū)分開來。5、粘細(xì)菌

☆在施有機(jī)肥料的土壤中常見。

☆粘細(xì)菌是已知的的最高級(jí)的原核生物，具備形成子實(shí)體和粘孢子的形態(tài)發(fā)生過程。

☆具有很強(qiáng)的抗逆性。第11頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（二）真核微生物1、土壤真菌有170個(gè)屬，690多個(gè)種，分三個(gè)類群∶A、酵母菌土壤中很少B、霉菌土壤中最多C、傘菌土壤生物土壤微生物種群的多樣性第12頁,共70頁，2024年2月25日，星期天青霉屬（Penicillium）曲霉屬（Aspergillus）鐮刀菌屬（Fusarium）木霉屬（Trichoderma）毛霉屬（Mucor）根霉屬(Rhizopu)土壤真菌第13頁,共70頁，2024年2月25日，星期天土壤生物真菌在土壤中的作用

是土壤有機(jī)質(zhì)的主要降解者某些真菌和植物的根系產(chǎn)生菌根促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)的形成，菌絲的穿插對(duì)于促進(jìn)土壤的凝聚有重要的作用第14頁,共70頁，2024年2月25日，星期天真菌菌落第15頁,共70頁，2024年2月25日，星期天

2、藻類

藻類為單細(xì)胞或多細(xì)胞的真核原生生物。土壤藻類主要由硅藻、綠藻和黃藻組成。肥沃土壤，藻類生長(zhǎng)旺盛，土表常出現(xiàn)黃褐色或黃綠色的薄藻層，硅藻多則是土壤營養(yǎng)豐富的證明。土壤生物第16頁,共70頁，2024年2月25日，星期天地衣是真菌和藻類形成的不可分離的共生體。地衣在土壤發(fā)生的早期起重要作用

3、地衣（Lichens）土壤生物第17頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（三）非細(xì)胞型生物即分子生物—病毒

病毒是一類超顯微的非細(xì)胞生物，每一種病毒只有一種核酸病毒是一種活細(xì)胞內(nèi)的寄生物，凡有生物生存之處，都有其相應(yīng)的病毒存在。病毒在控制雜草及有害昆蟲的生物防治方面已顯示出良好的應(yīng)用前景。土壤生物第18頁,共70頁，2024年2月25日，星期天2、土壤動(dòng)物（soilanimal）：占優(yōu)勢(shì)的類群是蚯蚓、線蟲、昆蟲、螞蟻、蝸牛螨類、嚙齒類動(dòng)物（鼠類）和其它昆蟲等。第19頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的含量、存在

狀態(tài)和組成特點(diǎn)一、含量1、自然土壤：OM0.5—20%2、耕作土壤：耕層0.5—5%華北地區(qū)土壤0.5—1.5%；東北地區(qū)土壤3—5%；南方地區(qū)土壤1—2%；水田土壤較旱地土壤中高；菜園土壤較一般大田土壤中高。第20頁,共70頁，2024年2月25日，星期天

目前河南省土壤：有機(jī)質(zhì)含量平均<1%，而全國平均1.8%；鉀素迅速下降，有50%耕地速效鉀含量低于臨界值，30%耕地嚴(yán)重缺鉀；土壤中微量元素缺乏也很明顯；不少土壤退化，耕層變淺、肥力下降。第21頁,共70頁，2024年2月25日，星期天

從土壤物理學(xué)角度看，有機(jī)質(zhì)的減少，使得土壤發(fā)生退化，耕層變淺；土壤結(jié)構(gòu)的水穩(wěn)性、力穩(wěn)性喪失，容易發(fā)生破碎、板結(jié)，孔隙性發(fā)生劣變，表現(xiàn)在孔隙數(shù)量（容積）和質(zhì)量（孔隙粗細(xì)及其相對(duì)比例）不協(xié)調(diào)，不利于土壤水、肥、氣、熱的協(xié)調(diào)，土壤的蓄墑、抗災(zāi)、緩沖能力下降，從而影響煙株根系發(fā)育和水肥吸收。第22頁,共70頁，2024年2月25日，星期天二、土壤有機(jī)質(zhì)的來源和存在狀態(tài)1、土壤有機(jī)質(zhì)的來源各種生命有機(jī)體的殘留物(OMresidual)土壤生物體的分泌物（secretion）各種有機(jī)物料的施入(applicationofOMmanners)

對(duì)于自然土壤，取決于自然植被的生態(tài)類型和繁茂程度。對(duì)于耕作土壤，取決于經(jīng)營方式、集約程度及有機(jī)肥的施用情況。第23頁,共70頁，2024年2月25日，星期天2、土壤有機(jī)質(zhì)的存在狀態(tài)（Existingformsofsoilorganicmatter）新鮮的、未腐解的有機(jī)殘?bào)w(fresh,undacayedOM)半分解的、處于不同分解階段的有機(jī)質(zhì)(dacayedOM)腐殖質(zhì)（humus,humicsubstances）廣義的土壤有機(jī)質(zhì)概念包括這上述三種狀態(tài)。狹義的土壤有機(jī)質(zhì)概念主要質(zhì)是指土壤腐殖質(zhì)部分。占OM總量的85%-90%以上。第24頁,共70頁，2024年2月25日，星期天三、土壤有機(jī)質(zhì)的物質(zhì)組成和性質(zhì)

1、碳水化合物（carbohydrates）及一些小分子醇、醛、酮、酸等。

包括單糖（singlesugar）、多糖(polysaccharide)如淀粉（starch）、纖維素（cellulose）、半纖維素（semi-cellulose）等。在好氣條件下，易被土壤微生物分解，最終變成為CO2和H2O，并放出大量熱能，故不易在土壤中積累。在嫌氣條件下，分解緩慢，常產(chǎn)生一些中間產(chǎn)物及還原性氣體如CH4、H2、CO等，屬溫室效應(yīng)氣體。第25頁,共70頁，2024年2月25日，星期天2、木質(zhì)素（lignin）

含C、H、O的復(fù)雜高分子有機(jī)物（highmolecularcomplicatecompound），分子結(jié)構(gòu)中有芳香環(huán)（aromaticring)，穩(wěn)定，較難被細(xì)菌(bacteria)分解，但可被真菌(fungi)、放線菌(rayfunli)分解，分解產(chǎn)物（含芳環(huán)）可參與土壤腐殖質(zhì)的合成。第26頁,共70頁，2024年2月25日，星期天3、含氮、磷、硫的有機(jī)化合物OrganiccompoundscontainingN,PandS

如蛋白質(zhì)(protein)、氨基酸(aminoacids)、卵磷脂(lecithin)、核酸(nucleate,ornucleicacid)、植酸（phyticacid）等，這類物質(zhì)特別是蛋白質(zhì)和氨基酸很易分解，釋放出N、P、S等養(yǎng)分，可被植物、微生物反復(fù)吸收利用。

4、脂肪（fat）、蠟質(zhì)（wax）、單寧（tannin）和樹脂（resin）等復(fù)雜高分子有機(jī)物，主要C、H、O組成，不溶于水，除脂肪外，其余較難分解，比較穩(wěn)定（似木質(zhì)素）。第27頁,共70頁，2024年2月25日，星期天5、灰分物質(zhì)（ash）不屬于有機(jī)物，是經(jīng)有機(jī)物灼燒后的殘留物，含各種礦物態(tài)的元素，主要有Ca、Si、Mg、K、Na、P、S、Fe、Al、Mn、Cl、Mo、Zn、Cu和B等，以碳酸鹽、硅酸鹽或氧化物的形式存在。

不同的有機(jī)物料進(jìn)入土壤后，經(jīng)歷各種化學(xué)的、生物化學(xué)反應(yīng)過程以及被利用的情況也不同，導(dǎo)致了土壤有機(jī)質(zhì)于新加入的有機(jī)質(zhì)在組成和數(shù)量上的差異。第28頁,共70頁，2024年2月25日，星期天

礦質(zhì)化過程腐殖化過程

礦物質(zhì)分解進(jìn)入土壤的分解后合成腐殖質(zhì)及熱能微生物有機(jī)質(zhì)微生物第三節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化Transformationoforganicmattersinsoil第29頁,共70頁，2024年2月25日，星期天圖4-1有機(jī)質(zhì)的分解與合成示意圖第30頁,共70頁，2024年2月25日，星期天一、土壤有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化過程Mineralizationofsoilorganicmatter

（一）概念1、礦質(zhì)化過程：土壤有機(jī)質(zhì)在微生物和酶的作用下發(fā)生分解，逐漸轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單礦物質(zhì)的過程，最終的產(chǎn)物為CO2和H2O等，而N、P、S等以礦物鹽類釋放出來，同時(shí)放出熱量，為植物和微生物提供養(yǎng)分和能量。2、實(shí)質(zhì)：養(yǎng)分和能量的釋放過程。3、礦化率（mineralizationrate）：每年因礦化而消耗的有機(jī)質(zhì)量占土壤有機(jī)質(zhì)總量的百分?jǐn)?shù)。反映土壤有機(jī)質(zhì)礦化的速率和強(qiáng)度。第31頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（二）幾種典型的有機(jī)質(zhì)礦化過程1、不含氮有機(jī)質(zhì)的礦化以碳水化合物淀粉或纖維素為例：

酶水解淀粉（或纖維素）+水葡萄糖（glucose）

aerabic酶酶anaerabicCO2

和H2O+熱能

中間產(chǎn)物：醇、醛、酸、CH4、H2、CO等+熱能一第32頁,共70頁，2024年2月25日，星期天

嫌氣條件下，丁酸發(fā)酵，放出大量溫室效應(yīng)氣體（greenhouseeffectgases）,沼氣（methane,ormarshgas）。春季稻田漬水，溫低，有機(jī)質(zhì)分解慢，易產(chǎn)生還原性有機(jī)質(zhì)的積累，稻苗易受毒害，“中糞毒”，F(xiàn)e2+Mn2+積累。應(yīng)施腐熟肥料（well-rottedfarmyardmanure,decomposeddung）,經(jīng)常落干曬田，改善通氣條件，綠肥應(yīng)適時(shí)翻壓。

第33頁,共70頁，2024年2月25日，星期天2、含氮有機(jī)質(zhì)的礦化以蛋白質(zhì)為例(1)水解過程（hydrolysis）：蛋白質(zhì)在酶的作用下，水解成為氨基酸的過程。蛋白酶（proteinase）肽酶(peptidase)蛋白質(zhì)多肽氨基酸水解水解(2)氨化過程（ammonification）:在微生物和酶的作用下，氨基酸發(fā)生分解，釋放出氮?dú)饣蜣D(zhuǎn)化為銨的過程。NH3，NH4+（O2）AANH3，NH4+（[H]）

NH3，NH4+（H2O）氨化作用的結(jié)果：產(chǎn)生帶電離子態(tài)養(yǎng)分，利于在土壤中的保持（retention）。是養(yǎng)分的有效化過程。（尿素）尿酶尿素CO(NH2)2NH3,NH4+第34頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（3）硝化過程(nitrification):在好氣條件下，銨態(tài)氮在亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的作用下，逐漸轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮的過程。

亞硝化細(xì)菌銨態(tài)氮+O2HNO2+H2O+148cal.O2HNO3+48cal.

硝化細(xì)菌營養(yǎng)學(xué)上意義：N肥電荷的變化環(huán)境保護(hù)學(xué)上的意義：NO3-不易被土壤顆粒吸附，易隨水進(jìn)入水體，導(dǎo)致富營養(yǎng)化肥料學(xué)上的意義：不同植物對(duì)不N形態(tài)的有效性不同，如NO3-對(duì)煙草，可以促進(jìn)K+吸收，抑制Cl-、SO42+的吸收，提高煙草品質(zhì)。nitrificationinhibitor:硫脲（sulfourea）、氫醌（hydoquinone,HQ）。第35頁,共70頁，2024年2月25日，星期天(4)反硝化作用（Anti-nitrification）:在嫌氣條件下，硝態(tài)氮在反硝化細(xì)菌作用下逐漸還原，轉(zhuǎn)化為NO2-，甚至N2的過程。是生物脫氮過程。NO3-NO2-N2↑Eh小于250mv開始發(fā)生小于100mv時(shí)，完成反應(yīng)。

pH中-微堿性。

C/N小的未腐熟有機(jī)物料。第36頁,共70頁，2024年2月25日，星期天3、含S、P有機(jī)質(zhì)的礦化（1)含P有機(jī)質(zhì)：

蛋白質(zhì)核蛋白核酸核苷酸磷酸在強(qiáng)還原條件下，有機(jī)磷也會(huì)發(fā)生反磷化作用，甚至生產(chǎn)PH3，有毒害作用。（2）含S有機(jī)質(zhì)蛋白質(zhì)、含S氨基酸如蛋胺酸、胱胺酸、半胱胺酸等。硫細(xì)菌（O）(O)胱aaH2SSH2SO4[H]H2S第37頁,共70頁，2024年2月25日，星期天二、腐殖化過程（humification）(一)概念1、定義：土壤有機(jī)質(zhì)分解的中間產(chǎn)物，在微生物和酶的作用下重新合成為腐殖質(zhì)的過程。2、實(shí)質(zhì)：養(yǎng)分和能量的保蓄過程。3、腐殖化系數(shù)（humificationcoefficient）：?jiǎn)挝恢亓康挠袡C(jī)質(zhì)加入土壤一年后所形成的腐殖質(zhì)量。不同的有機(jī)物料、不同的土壤條件下的腐殖化系數(shù)不同。華中地區(qū)紫云英和稻草的腐殖化系數(shù)在水田中為0.25-0.40，在旱地中為0.20-0.30。第38頁,共70頁，2024年2月25日，星期天進(jìn)入土壤中的有機(jī)物究竟有多少能夠轉(zhuǎn)化成為腐殖質(zhì)(殘留)，需要有個(gè)換算系數(shù)來表達(dá)，這就是腐殖化系數(shù)(有機(jī)物料腐解殘留率)。它是指單位質(zhì)量的有機(jī)物料在土壤中分解1年后，殘留下來的量占施人量的百分?jǐn)?shù)。不同有機(jī)物料的腐解殘留率(腐殖化系數(shù))是不同的，同一有機(jī)物料在不同土壤上的腐解殘留率也不相同（見下表）第39頁,共70頁，2024年2月25日，星期天表1—8不同有機(jī)物料在不同土壤上的腐解殘留率(％)土壤玉米秸豬糞牛糞馬糞草木樨玉米根大豆根棕壤27.1±1.226.4±0.731.9±0.619.7±1.919.7±2.140.1±2.148.9±3.2草甸土27.6±1.823.5±1.129.0±0.837.1±1.019.9±1.349.8±1.745.8±1.8水稻土28.8±1.239.1±1.438.4±2.1第40頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第41頁,共70頁，2024年2月25日，星期天注意

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(duì)植物生長(zhǎng)不利。第42頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（二）腐殖化過程腐殖化過程是一個(gè)十分復(fù)雜的生物化學(xué)過程，這方面的研究雖然已有一百多年的歷史，但迄今對(duì)腐殖化過程的具體內(nèi)容尚無明確結(jié)論。主要原因在于提取和測(cè)定技術(shù)無法滿足對(duì)腐殖質(zhì)研究的需要。腐殖質(zhì)分子結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，無固定分子式，分子量大，在土壤中與礦物質(zhì)顆粒緊密鍵合，難以提取和研究。但就目前研究結(jié)果看，腐殖質(zhì)肯定是一系列高分子有機(jī)化合物，其形成過程大致分為兩個(gè)階段：即分解階段和合成階段。第43頁,共70頁，2024年2月25日，星期天

(二)土壤腐殖質(zhì)的形成過程目前一般的看法是腐殖質(zhì)的形成過程可以分為兩個(gè)階段：第一階段是產(chǎn)生構(gòu)成腐殖質(zhì)主要成分的原始材料

第二階段是合成階段

（見附圖）

第44頁,共70頁，2024年2月25日，星期天1、分解階段：土壤有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生形成腐殖質(zhì)的原始材料（底物）：多元酚、醌、多肽、AA等。蛋白質(zhì)水解多肽、氨基酸木質(zhì)素、單寧分解多元酚、多元醌2、合成階段：在微生物和酶作用下，多元醌、酚與多肽、氨基酸縮合成腐殖質(zhì)的單體分子（monomer），各種單體分子再聚合形成聚合體(polymer)，同時(shí)又吸收一些多糖分子及鹽基離子而構(gòu)成龐大的、復(fù)雜的腐殖質(zhì)分子。一般在嫌氣條件下，腐質(zhì)化作用較強(qiáng)。第45頁,共70頁，2024年2月25日，星期天土壤腐殖物質(zhì)形成過程中的轉(zhuǎn)化途徑（見下圖）植物殘?bào)w在微生物的作用下發(fā)生變化糖多酚氨基化合物木質(zhì)素分解產(chǎn)物類木質(zhì)素醌醌

腐殖物質(zhì)第46頁,共70頁，2024年2月25日，星期天三、影響土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素（一）有機(jī)物料的組成和狀態(tài)1、物理狀態(tài)：含水多的、嫩的、多汁的、粉碎的有機(jī)物料比含水少的、老的、未粉碎的物料易分解。2、物質(zhì)組成：含淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)多的物料較易分解，而木質(zhì)化的含木質(zhì)素、單寧、樹脂多的物料較難分解。3、物料的C/N比：C、N都是微生物生命活動(dòng)所必需的營養(yǎng)，微生物正?；顒?dòng)要求有機(jī)物C/N為25:1，因?yàn)槲⑸锉旧鞢/N組成是5:1；生命活動(dòng)又需20份的C作能源。第47頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（1）若C/N比大，如禾本科作物秸桿可達(dá)80-100:1，N少，難以滿足微生物需要。若未經(jīng)腐熟就施入土壤，會(huì)導(dǎo)致當(dāng)季作物發(fā)生臨時(shí)饑餓現(xiàn)象（Nhunger,temporaryNdeficiency）。因此，生產(chǎn)上常須采取一些技術(shù)措施：如在進(jìn)行秸桿還田時(shí)，注意防止作物苗期脫肥，應(yīng)適當(dāng)增施速效性氮肥；在堆制肥料時(shí)，注意調(diào)節(jié)C/N，可添加一些人糞尿及動(dòng)物糞便，以利快速腐熟。（2）若C/N比低，如豆科作物秸桿等在15-30:1，適宜土壤微生物的需求，分解快。因此生產(chǎn)上可以利用作為肥料，即綠肥（greenmanure）。第48頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（二）土壤環(huán)境條件（soilconditions）1、土壤濕度和土壤溫度（SoilhumidityandSoiltemperature）：微生物分解有機(jī)質(zhì)需要一定的水分和溫度，水熱狀況直接影響生物學(xué)過程的強(qiáng)弱。一般規(guī)律是：（1）溫度在30℃，水分為最大持水量的60－80％，有機(jī)質(zhì)分解強(qiáng)度最大；（2）溫度和含水量低于或高于最適點(diǎn)時(shí)，都會(huì)減弱有機(jī)質(zhì)的分解程度。（3）溫度和含水量二者之中，一個(gè)增大，一個(gè)減小時(shí)，有機(jī)質(zhì)的分解強(qiáng)度則受限制因素的制約。溫度高而濕度小，好氣性微生物活躍，有機(jī)質(zhì)分解快，在土壤中積累少；溫度過低時(shí)，有機(jī)質(zhì)來源少，微生物活性低時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)同樣不會(huì)積累。溫度低而濕度高，有利用于有機(jī)質(zhì)的積累（東北黑土）第49頁,共70頁，2024年2月25日，星期天2、通氣條件（aerationconditions）：通氣良好時(shí)：好氣性細(xì)菌和真菌活躍，有機(jī)質(zhì)分解快，最終產(chǎn)物為CO2，H2O和灰分物質(zhì)，或硝態(tài)氮通氣不良時(shí)：有機(jī)質(zhì)分解緩慢，常積累有機(jī)酸（還原性物質(zhì)），如CH4、H2和H2S等物質(zhì)一般認(rèn)為在好氣和嫌氣分解交替進(jìn)行時(shí)，有利于土壤腐殖質(zhì)的形成。3、土壤酸堿度（Soilacidity(pH)）酸性環(huán)境：真菌－易產(chǎn)生酸性的富里酸型的腐殖質(zhì)中性環(huán)境：細(xì)菌－在適量水分和鈣的作用下，易形成胡敏酸型腐殖質(zhì)微堿性環(huán)境：空氣流通時(shí)－硝化細(xì)菌，有利于硝化細(xì)菌。4、土壤鹽份和污染物（Solublesaltsandpollutantsinsoils）鹽份過高，抑制微生物活性，不利于有機(jī)質(zhì)的分解；污染物過高，對(duì)微生物有毒性作用，重金屬，持久性有機(jī)污染物（POPs:persistenceorganicpollutants)第50頁,共70頁，2024年2月25日，星期天Soilhumicsubstances第四節(jié)土壤腐殖質(zhì)第51頁,共70頁，2024年2月25日，星期天1．腐殖酸的分離提取和組分

根據(jù)顏色和在不同溶劑中的溶解性，可把腐殖質(zhì)分成三類：即胡敏素、胡敏酸和富啡酸，分離的方法步驟（如圖）

腐殖酸是指溶于稀堿的那部分腐殖質(zhì)，它是腐殖質(zhì)的主要部分，腐殖酸通過稀酸處理，又可分為兩部分，即胡敏酸和富啡酸。

第52頁,共70頁，2024年2月25日，星期天土壤有機(jī)質(zhì)的分組（圖）土壤有機(jī)質(zhì)微生物生物量未分解或部分分解的動(dòng)植物殘?bào)w土壤腐殖質(zhì)非腐殖物質(zhì)腐殖物質(zhì)用堿液提取可溶性腐殖物質(zhì)不溶性腐殖物質(zhì)，即胡敏酸用酸酸化至pH1溶液即富啡酸沉淀物即胡敏酸用乙醇溶解溶解物即吉馬多美朗酸用比重液（比重1.8－2.0）分離第53頁,共70頁，2024年2月25日，星期天胡敏酸：元素組成是：C52－62％、H3.0-4.5%、O30-39%、N3.5-5.0%，此外，還含有P和S，其分子上含有許多活性官能團(tuán)。一般認(rèn)為胡敏酸分子上有四個(gè)羧基和三個(gè)酚羥基。胡敏酸代換量因不同的土壤而異，變動(dòng)在300－500cmol/100g之間。胡敏酸的一價(jià)鹽類溶于水，而與二價(jià)以上的鹽基離子形成的鹽類都不溶于水，這一性質(zhì)使胡敏酸成為水穩(wěn)定性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成不可缺少的物質(zhì)。第54頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第55頁,共70頁，2024年2月25日，星期天富里酸：分子組成與胡敏酸相同，與胡敏酸有下列不同：具有強(qiáng)酸性，有強(qiáng)烈的腐蝕能力；顏色為淺黃色；含碳量較低（44－48％），而含氧量較高（45－48％）；在酸性環(huán)境中不沉淀；以上特點(diǎn)決定了在土壤結(jié)構(gòu)形成上的作用遠(yuǎn)不如胡敏酸。胡敏素是胡敏酸經(jīng)過冰凍或干燥產(chǎn)生的變性產(chǎn)物，或者是胡敏酸與礦物質(zhì)緊密結(jié)合而成，失去水溶性和堿溶性。第56頁,共70頁，2024年2月25日，星期天

表：胡敏酸與富啡酸的性質(zhì)

腐殖質(zhì)顏色分子質(zhì)量元素組成

結(jié)構(gòu)

功能團(tuán)

溶解度酸堿性

胡敏酸

褐色2000—2500uC、N含量高

復(fù)雜芳化度高

羧基數(shù)少分離度小一價(jià)鹽溶于水多價(jià)鹽不溶水弱酸性

宮啡酸

黃色

680—1450uO、S含量高

簡(jiǎn)單芳化度低

羧基數(shù)多分離度大一、二、三價(jià)鹽都不溶水強(qiáng)酸性第57頁,共70頁，2024年2月25日，星期天二、土壤腐殖質(zhì)存在形態(tài)Existingformsofhumusinsoils1、游離的腐殖質(zhì)：在一般土壤中占極少部分2、腐殖酸鹽：與鹽基化合成穩(wěn)定的鹽類，主要為腐殖酸鈣和鎂3、凝膠狀化合物：與含水三氧化物，如Al2O3·xH2O、Fe2O3·yH2O，化合成復(fù)雜的凝膠體4、有機(jī)無機(jī)復(fù)合體：與粘粒結(jié)合成膠質(zhì)復(fù)合體腐殖質(zhì)在土壤中主要是和礦物質(zhì)膠體結(jié)合，形成有機(jī)無機(jī)復(fù)合膠體。對(duì)于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成及保持具有重要作用。第58頁,共70頁，2024年2月25日，星期天腐殖質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)腐殖質(zhì)分子包括芳香族化合物的核，含氮有機(jī)化合物和碳水化合物三部分。含有以下活性官能團(tuán)：羧基（－COOH）酸羥基（－OH）醇羥基（－OH）甲氧基（－OHCH3）甲基（－CH3）醌基官能團(tuán)的作用：與外界進(jìn)行反應(yīng)，使腐殖質(zhì)具有多種活性，如離子吸附性，對(duì)金屬離子的絡(luò)合能力，氧化還原性及生理活性等。第59頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第60頁,共70頁，2024年2月25日，星期天三、土壤腐殖酸的性質(zhì)

（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61頁,共70頁，2024年2月25日，星期天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