土壤有机质.docx
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土壤有机质
⏹第一节土壤有机质的来源和组成
⏹第二节土壤有机质的转化
⏹第三节土壤腐殖质
⏹第四节土壤有机质的作用及调节
第一节土壤有机质的来源和组成
⏹一、概念：
土壤中各种动、植物残体、微生物体及其分解和合成的物质。
二、类型
⏹未分解新鲜
⏹半分解
⏹腐殖质：
占85-90%
三、土壤有机质的组成
⏹普通——10%～15%
⏹特殊——腐殖物质,85%～90%
（一）糖、有机酸、醛、醇、酮类化合物
⏹糖类：
单糖、双糖和多糖
⏹酸类：
葡萄糖酸、柠檬酸、草酸、洒石酸
⏹醛类：
乙醛
⏹醇类：
乙醇
⏹酮类：
丙酮
⏹溶于水；
⏹植物遗体破坏时淋洗；
⏹易被微生物分解；
⏹好气条件：
ＣＯ２、Ｈ２Ｏ，热能；
⏹嫌气条件：
Ｈ２、ＣＨ４
（二）纤维素和半纤维素
⏹半纤维素——酸、碱溶液，易水解；
⏹纤维素——强酸、碱溶液，可水解；
⏹微生物分解。
（三）木质素
⏹复杂化合物
⏹不易被细菌、化学物质分解
⏹土壤真菌、放线菌分解
（四）树脂、单宁、蜡质、脂肪
⏹复杂化合物
⏹不溶水，溶于醇、醚、苯
⏹除脂肪分解较快外，一般难彻底分解。
（五）含氮化合物
⏹蛋白质及分解物
⏹成分——C、H、O、N、S、P和Fe
⏹易为微生物分解
第二节土壤有机质的转化
⏹微生物
⏹矿质化、腐殖化
一、矿质化过程
⏹概念：
有机质被分解成简单的无机物的过程。
⏹释放养分和能量。
（一）含碳有机物的转化
⏹1、通气良好
nC6H12O6＋6O2 6CO2＋6H20＋热量
（一）含碳有机物的转化
⏹2、通气不良
⏹1、水解过程：
在蛋白质水解酶的作用下分解成简单的氨基酸一类含氮物质的过程。
⏹2、氨化过程：
氨基酸在微生物及其所分泌酶的作用下分解释放出氨的过程。
3.硝化作用
铵态氮被微生物氧化成亚硝酸，并进一步氧化成硝酸的过程。
（三）含磷、硫有机物的转化
⏹磷有机质
⏹硫有机质
•矿化率——土壤每年因矿质化作用所消耗的有机质数量占土壤有机质总量的百分数。
•农业土壤——2—5%
•自然土壤——＜1%
•例，一亩地表土重150000公斤，土壤有机质含量为1%，土壤有机质矿化率为3%。
•矿化量：
150000×1%×3%＝45公斤
二、腐殖化过程
⏹概念：
土壤微生物将矿质化过程中产生的中间产物合成更为复杂的腐殖质的过程。
⏹土壤腐殖质：
性质相当稳定，分子量高，结构复杂，呈棕黑色凝胶状物质。
⏹土壤有机质主体
⏹腐殖质形成——复杂过程
•第一阶段原始材料
•第二阶段合成阶段
三、影响转化的因素
⏹微生物
⏹有机质组成、性质和状态
（一）有机残体组成和状态
⏹1、物理状态
⏹新鲜比干枯易分解
⏹粉碎比未粉碎易腐烂
（一）有机残体组成和状态
⏹2、化学组成
⏹蛋白质多——矿质化
⏹木质素多——腐殖化
⏹豆科绿肥——矿质化，释放养分
⏹秸秆还田——腐殖化，积累养分
3、有机残体碳氮比（C/N）
（二）土壤环境条件
⏹1、通气状况和湿度
⏹通气良好，氧气充足，好气性微生物活动旺盛——矿质化
⏹水分过多或土壤板结，通气不良，嫌气性微生物占优势——腐殖化
⏹频繁的干湿交替，强烈促进分解
⏹激发效应：
加入一定量新鲜有机物，促进土壤原有有机质的分解，从而释放更多的养分。
⏹正效应：
养分矿化、植物吸收；微生物活动促进
⏹负效应：
加速土壤有机质库的消解
2、温度
⏹适宜：
25～35℃
3、酸碱度
⏹细菌——中性
⏹放线菌——略偏碱性
⏹真菌——酸性
⏹过低（＜5.5）或过高（＞8.5）不适宜
第三节土壤腐殖质
⏹腐殖质组分分离
⏹土壤中的存在形态
⏹腐殖质组成和性质
⏹源物质（bio-origin）
碳水化合物、木质素、蛋白质、树脂、蜡质等；
⏹新物质（腐殖物质，humus）
腐殖物质：
胡敏酸、富哩酸、胡敏素
一、腐殖质组分的分离
胡敏酸（Humicacid）
60%
富里酸：
（Fulvicacid）
⏹胡敏酸：
溶于碱而不溶于酸的棕黑色高分子化合物；
⏹富里酸：
既溶于碱又溶于酸的黄色或淡棕色的无定形胶体物质。
二、土壤中的形态
1、游离：
极少。
2、强盐基结合：
钙镁，多数，水稳性团粒。
3、含水三氧化物结合：
复杂凝胶体，坚韧。
4、粘粒结合：
胶质复合体。
三、腐殖质组成和性质
1、元素组成
2、含多种含氧功能团、带电荷
⏹酸性功能基：
羧基（R-COOH）、酚羟基（酚-OH）;
⏹中性功能基：
醇羟基（R-CH2-OH）、醚基（R-CH2-O-CH2-R）、酮基（R-C=O-R）、醛基（R-C=O-H）、酯（R-C=O-R-O）；
⏹碱性功能基：
胺（R-CH2-NH2）、酰胺（R-C=O-NH-R）;
两性胶体
•COO－、—NH3＋
3、分子结构特征与分子量
•分子结构复杂：
•芳香族化合物、含氮化合物、碳水化合物
•分子量巨大：
•胡敏酸分子量一般n×104
•富里酸分子量为n×103
4、颜色
⏹整体棕黑色
⏹胡敏酸——深
⏹富里酸——黄
5、溶解度
⏹胡敏酸：
微溶于水，一价盐溶于水，多价盐不溶于水。
⏹富里酸：
溶于水。
6、络合能力
⏹与铁、铝、铜、锌等高价金属离子
⏹络合物稳定程度随pH升高而增大。
7、吸水性
⏹亲水胶体
⏹最大吸水量超过本身重量5倍
8、稳定性
•化学稳定性强，抗微生物分解能力强
•新形成土壤有机质的半分解期为4.7-9年；
•胡敏酸：
780-3000年
•富里酸：
200-630年
第四节土壤有机质的作用及调节
一、有机质的作用
（一）为植物生长提供养分
⏹含有多种植物营养元素
⏹Ｃ、Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｓ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｂ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｃｏ
（二）促进土壤养分有效化，增加土壤有效养分
⏹有机酸的溶解作用：
有机酸和二氧化碳
⏹有机酸的络合作用：
有机酸和Ａｌ3＋、Ｆｅ３＋、Ｍｎ２＋、Ｃａ２＋形成水溶性螯合物。
⏹有机胶体的被覆作用：
胶膜形态被覆于硅酸盐粘粒，减少磷化学固定。
（三）保蓄养分
⏹ＮＨ４＋、Ｋ＋、Ｃa２＋、Ｍg２＋
⏹交换量大：
300～500cmol（＋）kg－１
（四）促进良好土壤结构的形成
⏹阳离子（Ｃａ２＋）——团粒状结构
（五）改善土壤的物理性状
⏹降低土壤粘性,改善土壤耕性
⏹降低土壤砂性，提高土壤保水性能
（六）有利于土壤增温
⏹棕黑色
（七）其它作用
⏹含碳丰富——微生物能量来源
⏹有助消除土壤农药残毒和重金属污染
⏹促进植物生长发育
二、有机质的调节
⏹
（一）土壤有机质动态平衡
⏹年生成量=年矿化量O.M.不变
⏹年生成量>年矿化量O.M.增加
⏹年生成量<年矿化量O.M.减少
（二）增加土壤有机质的途径
⏹增施有机肥料
⏹调节土壤水气热状况
⏹合理耕作、轮作
•增施有机肥料
•绿肥、粪肥、厩肥、堆肥、沤肥、饼肥、蚕沙、鱼肥、河泥、塘泥、
•有机、无机肥料配合施用
•调节土壤水气热状况
⏹浇水、翻土措施
•合理耕作、轮作
·旱地改水田
·免耕
有机农业
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（三）有机肥施用量计算
⏹Ｍ＝（Ｗ*ａ*O－Ｃ*Ｒ*Or）/b*ｔ
⏹M—有机肥（物）料施用量（kg/亩）；
⏹W—单位面积耕层土壤重量（kg/亩），一般按15万kg/亩计算；
⏹a—土壤有机质矿化率（%）；
⏹O—原土壤中有机质含量（g/kg）；
⏹Ｃ—根茬的腐殖化系数；
⏹R—耕层中根茬残留量（kg/亩）；
⏹Or—根茬中有机质含量（g/kg）；
⏹b—有机肥（物）料的腐殖化系数；
⏹t—有机肥（物）料中有机质含量（g/kg）。
⏹某农田土壤有机质含量为16g/kg；土壤有机质矿化率为3.2%；耕层中根茬残留量为88kg/亩，残留根茬有机质含量750g/kg，根茬的腐殖化系数为47%，为使该农田土壤有机质含量保持平衡，求每年需施用的有机肥（物）料量（kg/亩）?
已知有机肥（物）料中有机质含量为700g/kg，腐殖化系数为30%，每亩耕层土重按15万kg计算。
⏹解：
Ｍ＝（15*104*16*3.2％－88*750*47％）/３0％*700＝218（kg／亩）
本章提要
⏹土壤有机质的含量、来源和组成，矿质化和腐殖化过程，影响有机质转化的因素。
⏹胡敏酸和富啡酸的性质
⏹土壤有机质在土壤肥力营养作用。
⏹土壤有机质的动态平衡与调节。
⏹有机肥（物）料计量施用模型。
⏹增加土壤有机质的途径。
第二章复习思考题
1、什么是土壤有机质的矿质化过程和腐殖化过程?
影响有机质转化的因素有哪些?
2.土壤腐殖质主要分为哪几种组分?
其中以哪种组分为最重要?
3.土壤有机质对土壤肥力的提高有何意义?
4.增加农田土壤有机质应采取哪些措施?
5.论述土壤有机质的动态平衡与培肥地力和持续高产的关系。
6.某农田土壤有机质含量为18g/kg，矿化率为3.2%；耕层中根茬残留量为80kg/亩，残留根茬有机质含量720g/kg，根茬的腐殖化系数为45%，为使该农田有机质保持平衡，则每年需投入圈肥多少kg/亩?
（已知圈肥中有机质的含量为360g/kg，腐殖化系数为26.8%，耕层土重按15万kg/亩计）
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