土壤生物和土壤有机质
土壤生物与土壤有机质
7、菌根
真菌的菌丝侵入植物根部 后，和植物根组织生活在一起， 称为菌根。
其真菌称为菌根真菌。
8、原生动物（protozoon） 数量有68000多种。一般在每平米15厘米深
的土壤里有10-100亿个(1-10万个/克土)原生动物， 它们的活重在耕层达150-200磅/每英亩。
原生动物是动物中最低级的。 典型种类有: 变形虫
4、放线菌（actinomycetes） • 放线菌是原核微生物，菌丝比真菌细，菌丝断裂为孢
子每克土壤中的细胞数在104～106变动。
• 链霉菌属，占70%～90%；其次为诺卡氏菌属占10%～ 30%；小单胞菌属占第三位，只有1%～15%。它们的大 部分均属好氧腐生菌。
• 产生抗生素，对其他有害菌能起拮抗作用。
真 菌 菌 落
3、霉菌
• 对土壤通气性非常敏感； • 霉菌在酸性土壤中能生活，在酸性土壤中具有明显的
优势; • 霉菌多数分布在有机质丰富，通气好的表层土壤中; • 较常见的有青霉、毛霉、链霉和曲霉四个属的许种; • 霉菌的数量在正常情况下，每克土壤中有0.1-1百万
个，相当于每平方米100-1000亿个，其生物量可达每英 亩500- 5000磅; • 霉菌是土壤中异养型微生物的重要部分。
腐殖质与矿物质土粒紧密结合，不能用机械方法 分离。
有机质总量的85%-90% 对土壤物理、化学、生物学性质都有良好作用。 土壤肥力水平主要标志。
二、土壤有机质的组成和性质
1、化学元素组成： 土壤有机质的基本元素组成是C、H、O、N; C/N比大约在10-12之间。
2、有机质的组成（腐殖质）
化合物组成可分为: 腐殖物质（Humic Substance) 非腐殖物质（Non-Humic Substance)
土壤微生物与有机质
1、细菌：土壤细菌占土壤微生物总数的70%90%，数量极其庞大。
（1） 节杆菌属：能利用各种有机物碳 源和能源，并降解土壤中难分解的 物质和多种化学农药； （2）芽孢杆菌属：大多为对动植物无 害的腐生菌，一般具有很强的分解 蛋白质和复杂多糖的能力，对土壤 有机质的分解起着重要作用； （3）假单胞菌属：有益的假单胞菌属 因其具有代谢多种化合物能力，在 降解土壤中的有机农药和除草剂等 发挥重要作用，同时是制造多种产 品的经济微生物； （4）其他各种细菌生理群：有分解糖、 淀粉、纤维素等的碳水化合物分解 细菌，有将有机含氮化合物中的氮 素转化成氨的氨化细菌。
• 土壤有机质(soil organic matter)
• 土壤有机质泛指土壤中来源于生命的物质 。
土壤微生物是土壤肥力 和土壤健康的重要指标，是 土壤有机物的主要分解者， 通过分解动物残体获得自身 所需的营养物质的同时，为 植物生长提供必要的养分元 素，是陆地生态系统生物循 环的重要环节。土壤有机质 是土壤微生物生命活动所需 养分和能量的主要来源。没 有它就不会有土壤中所有的 生物化学过程。土壤微生物 的种群，数量和活性随有机 质含量增加而增加，具有极 显著的正相关。土壤有机质 的矿质化率低，可以持久稳 定地向微生物提供能源。
4、藻类：土壤藻类是土壤生物的先行者，可通过光能自养 的能力，成为土壤上最先有机物质制造者之一，荒地和干燥 的沙漠土壤中的腐殖质多来自土壤藻类。
微生物与有机质的相互作用
1）微生物与土壤有机质和黏土矿物之间的相互作用 • 土壤中80%-90%的微生物是黏附在各种矿物、有机质 或矿物—有机物复合体表面，形成单个的微生物群落 或生物膜。微生物与土壤有机质和黏土矿物之间的相 互作用也是由分子间力、静电力、疏水作用力、氢键 和空间位阻效应等多种作用力或作用因素共同决定或 影响的物理化学过程。微生物吸附于矿物、有机质、 表面后，其细胞代谢将会发生明显的变化，从而影响 到土壤中与生物相关的一系列土壤环境过程，如矿物 风化与形成、土壤结构稳定性土壤养分有效性等。
有机质在土壤中的作用
有机质在土壤中的作用土壤是植物生长的重要基质，其中有机质是土壤中不可或缺的组成部分。
有机质的存在对土壤的物理、化学和生物性质产生了深远的影响，对土壤质量和农作物生长有着重要的作用。
有机质对土壤的物理性质具有显著影响。
有机质能够改善土壤的结构，增加土壤的团聚性和孔隙度。
有机质中的有机胶体能够吸附和固持水分，使土壤保持良好的保水性和通气性。
此外，有机质的分解产物中的胶体颗粒能够形成稳定的团聚体，增加土壤的抗风蚀和抗水蚀能力。
因此，有机质的存在可以改善土壤的结构，提高土壤的保水保肥能力，为植物提供良好的生长环境。
有机质对土壤的化学性质也具有重要作用。
有机质中含有大量的有机酸、腐植酸等有机物质，能够与土壤中的矿物质发生化学反应，形成稳定的有机质-矿物质复合体。
这种复合体能够增加土壤的离子交换能力，提高土壤的肥力和养分供应能力。
此外，有机质中的有机酸还能够溶解土壤中的矿物质，释放出植物所需的养分。
因此，有机质的存在可以增加土壤的养分供应能力，提高植物的养分吸收效率。
除了对土壤的物理和化学性质产生影响外，有机质对土壤的生物性质也具有重要作用。
有机质中富含的有机物质是土壤微生物的重要营养来源，能够促进土壤微生物的生长和繁殖。
土壤微生物在有机质的影响下，能够分解有机质中的复杂有机化合物，释放出植物可直接吸收的养分。
同时，土壤微生物还能够产生各种酶类和生物活性物质，促进土壤中的化学反应和养分转化。
此外，有机质还能够提供土壤微生物的生存环境，增加土壤微生物的多样性和活性。
因此，有机质的存在可以促进土壤微生物的活动，提高土壤的肥力和生态功能。
有机质在土壤中具有重要的作用。
其可以改善土壤的物理性质，提高土壤的保水保肥能力；可以增加土壤的离子交换能力，提高土壤的肥力和养分供应能力；可以促进土壤微生物的生长和繁殖，提高土壤的肥力和生态功能。
因此，在农业生产和土壤保护中，合理利用和管理土壤中的有机质，对于提高土壤质量和农作物产量具有重要意义。
土壤生态系统中有机质的形成和转化机制
土壤生态系统中有机质的形成和转化机制土壤是生物圈中最富有机质的物质之一，其中有机质的含量和质量对于土壤生态系统的稳定性和健康性起着至关重要的作用。
土壤中的有机质来自于植物、动物和微生物的残遗物、代谢物和分泌物等，而其转化和稳定又受到多种因素的影响。
本文将从有机质形成和转化的机制两个方面进行探讨。
一、有机质的形成机制1.1 植物残体和代谢物的归还植物残体和代谢物是土壤中有机质的主要来源。
在植物生长的过程中，一些植物器官、叶片、根系会自然掉落或被人为剪除，这些残体在分解后成为有机质的主要来源。
同时，在植物代谢的过程中，会产生一些有机物，如根泌物、凋落物等，这些也可以成为土壤中有机质的来源。
对于大部分的果树、蔬菜和农作物而言，其残体和代谢物都会在生长季节结束后留在田间，自然降解并归还到土壤中，形成土壤有机质。
1.2 土壤生物的活动土壤中有机质的形成同样受到土壤微生物的影响。
微生物可以通过分解植物残体和代谢物来获取能量和养分，同时将产生的有机质在土壤中转化、稳定。
一些临界温度水平以下的温度、湿度和pH值条件可利于极微生物代谢，从其外界环境中提取能量并释放二氧化碳、氨等气体。
一些微生物会分泌胞外酶降解植物及其他微生物生物体等有机物，产生一些未知的多肽、氨基酸、糖类、有机酸等化学品。
这些化学品可在环境物理化学条件稳定的环境下与土壤矿物质结合，形成有机质。
1.3 土壤矿质物和物理化学条件的影响土壤矿物质、物理化学条件包括温度、湿度、氧化还原状态等也对土壤中有机质形成和稳定发挥着重要作用。
如铁、铝等化合物对有机质的稳定起着明显的作用。
铁、铝化合物的存在会使有机质更容易稳定，并缩短有机质分解的时间。
不同的pH值对有机质的稳定性也有重大影响。
土壤中酸度和碱度对于有机质的分解过程造成了不同的影响，从而影响有机质的稳定性和分解速率。
二、有机质的转化机制2.1 微生物矿化微生物矿化是有机质在土壤中转化的主要途径之一。
微生物在进行代谢及生长时，会分解多种有机物质，其中包括植物碳源、动物碳源以及微生物自身的碳源等。
土壤的结构组成
土壤的结构组成1. 引言土壤是地球表面的一种自然资源，是植物生长和生态系统的基础。
土壤的结构组成对于土壤的肥力、水分保持能力、通气性等性质起着重要的影响。
本文将详细介绍土壤的结构组成，包括土壤颗粒组成、土壤孔隙结构、土壤有机质和土壤微生物等方面。
2. 土壤颗粒组成土壤主要由颗粒状物质组成，包括矿物质和有机质。
矿物质是土壤中最主要的组成部分，占土壤总质量的大部分。
常见的土壤矿物质有石英、长石、云母等。
这些矿物质具有不同的化学成分和物理性质，对土壤的肥力和结构起着重要的影响。
土壤有机质是土壤中的另一个重要组成部分，包括植物残体、动物残体和微生物等有机物质。
有机质对土壤的肥力和保水能力起着重要作用，能够提供植物生长所需的养分，并促进土壤结构的稳定性和通气性。
3. 土壤孔隙结构土壤中存在各种不同大小的孔隙，包括微孔、介孔和大孔。
这些孔隙对土壤的水分保持能力、通气性和根系生长都起着重要的影响。
微孔是土壤中最小的孔隙，直径一般在0.001毫米以下。
微孔能够吸附和保持水分，是土壤中水分的主要贮存空间。
介孔是土壤中较大的孔隙，直径在0.001毫米至0.1毫米之间。
介孔能够保持一定量的水分，并提供通气的通道。
大孔是土壤中最大的孔隙，直径在0.1毫米以上。
大孔主要负责排水，防止土壤过度湿润。
土壤孔隙结构的合理分布对土壤的肥力和水分管理至关重要。
合理的孔隙结构能够保持适度的土壤通气性和保水能力，有利于植物的生长和发育。
4. 土壤有机质土壤有机质是土壤中的一种重要组成部分，对土壤的肥力和结构起着重要作用。
土壤有机质主要由植物残体、动物残体和微生物等有机物质组成。
植物残体是土壤中最主要的有机物质来源，包括根系、茎、叶和果实等。
植物残体在土壤中分解，释放出有机质和养分，为植物生长提供养分和能量。
动物残体也是土壤中的重要有机物质来源，包括动物尸体、粪便等。
动物残体在土壤中分解，释放出有机质和养分，为土壤提供养分和改善土壤结构。
土壤的基本组成与土壤有机质
晶体短柱状，肉红色 、浅黄色、浅黄红色 等，玻璃光泽，完全 解理，硬度6.0。正 长石在岩石中呈晶粒 ，长方形的小板状， 板面具有玻璃光泽。 伴生矿物为石英、云 母等。正长石易风化 ，风化后形成粘土矿 物高岭石等，可为土 壤提供大量K养分。 正长石类矿物一般含 氧化钾16.9％。
方解石为次生矿物，呈菱形，半 透明，乳白色，含杂质时呈灰色 、黄色、红色等，完全解理，玻 璃光泽。与稀盐酸反应生成 CO2气泡。无色透明者称冰洲 石。方解石分布很广，是大理岩 、石灰岩的主要矿物，常为砂岩 、砾岩的胶结物，也可在基性喷 出岩气孔中出现。方解石的风化 主要是受含CO2的水的溶解作 用，形成重碳酸盐随水流失，石 灰岩地区的溶洞就是这样形成的 。
矿物的类型
矿物按成因可分为原生矿物和次生矿物. 原生矿物 由地壳深处熔融状态的岩浆冷凝固
结而形成的矿物称原生矿物。如石英、长石、 云母、辉石、角闪石等。 次生矿物 原生矿物经物理、化学风化作用
，组成和性质发生化学变化，形成的新矿物称 次生矿物。如方解石、高岭石等。
1.原生矿物
硅酸盐类
氧化物类
硫化 物类
土壤有机质
动植物、微生物残体
土壤腐殖质有机质
非腐殖物质
腐殖物质
用碱液提取
可溶性腐殖物质
用酸酸化
不溶性腐殖物质，即胡敏素
溶液即富啡酸
沉淀物即胡敏酸
感 谢 您 的 关 注
胡敏酸：碱可溶、水和酸不溶，颜色和分子量中等；（淡黄色） 富啡酸：水、酸、碱都可溶，颜色最浅、分子量最低；（棕褐色） 胡敏素：水、酸、碱都不溶，颜色最深、分子量最高。（黑色）
以颗粒大小分为: 如砾岩),粒状结构 如沙岩),中粒状 以颗粒大小分为 砾状结构 (如砾岩 粒状结构 如沙岩 中粒状 如砾岩 粒状结构(如沙岩 结构(如沙岩 如沙岩) 结构 如沙岩 以颗粒形状分为: 角砾状结构，颗粒有棱角(如角砾岩 如角砾岩)， 以颗粒形状分为 角砾状结构，颗粒有棱角 如角砾岩 ，圆滚状 结构，颗粒无棱角(如砾岩 如砾岩) 结构，颗粒无棱角 如砾岩 角砾岩,砾岩 砂岩页岩,石灰岩 砾岩,砂岩页岩 主要的沉积岩 : 角砾岩 砾岩 砂岩页岩 石灰岩
土壤生物和土壤有机质性质及作用
土壤生物与土壤有 机质性质和作用
2.2.1 土壤生物
1、土壤生物多样性
• A、原生动物：单细胞真核生物，104-105 个/g土。鞭毛虫、变形虫
• B、后生动物：多细胞动物。线虫、蠕虫、 蚯蚓、蚂蚁 疏松土壤，破碎植物残体
土壤生物与土壤有 机质性质和作用
C、微生物
细菌 （bacteria）
放线菌 （actinomyces ）
真菌 （fungi）
藻类
(algae) 原生动物 （protozoon）
土壤生物与土壤有 机质性质和作用
2、微生物营养类型
• 1）化能有机营养型：异养型，需要有机化合
物作为碳源，并从氧化有机化合物的过程中获得 能量。大多数细菌、几乎全部真菌和原生动物。
土壤生物与土壤有 机质性质和作用
不同土壤生态系统的有机质
荒漠，SOM 少,<0.n DT/ha
森林下，SOM丰富
102 DT/ha
土壤生农物业与土土壤壤：有根茬等,n DT/ha 机质性质和作用
农 业
作物根系、残茬 及根系分泌物
土
壤
有
农家肥
机
质
来
源 工业、生活垃圾
三种形态：新鲜土有壤机生质物、与半土分壤有解有机质、腐殖质
• 2）化能无机营养型：自养型，以CO2为碳源，
从氧化无机化合物中取得能量。亚硝酸菌、硝酸 菌等。
土壤生物与土壤有 机质性质和作用
• 3）光能有机营养型：光能异养型，能量来
自于光，需有机化合物作为氢供体以还原CO2， 并合成细胞物质。
• 4）光能无机营养型：自养型，利用光能进
行光合作用，以无机化合物作为氢供体以还原 CO2，并合成细胞物质。
5第五讲 土壤有机质
三）、土壤有机质的分解和转化
1、简单有机化合物的分解和转化 Mineralization（矿质化)：指复杂的有机质在微生物的作 用下，转化为简单的无机物的过程。
R (C,4H ) 2O2 酶、氧化 CO2 2H 2O 能量
含碳碳和氢的化合
土壤有机质因矿质化作用每年损失的量占土壤有机质总 量的百分数称有机质的矿化率(mineralization percent)。
植物残体在土壤中的分解和转化过程： 第一阶段：可溶性有机化合物以及部分类似有机物进 入土壤后的头几个月很快矿化 。 第二阶段：残留在土壤中的木质素、蜡质以及第一阶 段未被矿化的植物残体碳相对缓慢分解。 有机残体进入土壤经1年降解后，有机质的2/3以CO2的 形式释放而损失，残留在土壤中的不足1/3。
4、影响土壤有机质分解和转化的因素
SOM 周转：有机物质进入土壤后由其一系列转化和
矿化过程所构成的物质流通。 Humification 腐殖化过程： 简单→复杂 Mineralization 矿质化过程： 复杂→简单
周转时间：当土壤有机质水平处于稳定状态时，土壤
中有机质流通量达到土壤有机质含量所需要的时间。 SOM平衡：进入土壤中的有机质等于从土壤中损失的 有机质的状态。
一）、有机质的数量和来源
原始土壤：最初来源微生物，随后来源动植物 残体和（根系分泌物） 自然土壤经人为影响后，其有机质来源包括：作 物根茬、各种有机 肥料、工农业和生活废水、废 渣、微生物制品、有机农药等有机物。 土壤有机质主要来源于高等绿色植物的枯枝、落叶、 落果、根系等；其次是土壤中动物、微生物的遗 体；及人为施用的有机肥料。
五、土壤有机质与生物
土壤有机质是土壤固相的组成成分之一。 它在土壤的形成过程中，特别是在土壤肥 力的发展过程中，起着极其重要的作用。 土壤生物和酶推动土壤中物质循环，其存 活取决于土壤有机质的存在。
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土壤生物和土壤有机质
2、真菌 真菌属异氧型微生物。土壤真菌的多少与
土壤有机质含量密切相关。 根据真菌的营养过程将真菌分为三类： 寄生真菌：引发植物的病害； 腐生真菌：分解有机残体； 共生真菌：与植物体共生，也叫菌根菌。
土壤生物和土壤有机质
3、放线菌：
属单细胞微生物，在 土壤中以菌丝体存在.
大部分是腐生菌，少数是 寄生菌。有的能与植 物共生，固定大气氮。
分布：主要分布在土壤中。
主要出现在分解的有 机物上。
土壤生物和土壤有机质
3、放线菌：
土壤中主要的放线菌优势属:
链霉菌属（Actinomyces) 诺卡氏菌属(Nocardia) 小单孢菌属(Micromonospora)
产生的。在容器中育苗所形成的根属变 态根型。
土壤生物和土壤有机质
土壤生物和土壤有机质
二、土壤动物
1、土壤动物的作用 挖掘洞穴，利于空气流通和水分渗入； 粉碎动植物遗体，为微生物分解创造条件；
增加土壤有机质； 使有机质与矿质土壤混合。 2、蚯蚓的作用 促进有机质的腐殖质化以及土壤结构体的形成。 土壤中蚯蚓数量是评价土壤肥力高低的一个指
在污水处理，石油脱蜡等方面有很大的 用途。
土壤生物和土壤有机质
4、藻类
是含叶绿素的低等植 物，有些能进行光合 作用，自身合成有机 质，它们主要生活在 土壤表层。
地表藻类能够和土壤 颗粒粘结在一起，增 加土壤表面的强度， 可使土壤侵蚀明显减 轻。
另外蓝绿藻可固定N素。
土壤生物和土壤有机质
土壤生物和土壤有机质
采集根际土壤常用的方法是：将植物连根 带土挖掘出来，抖掉根上的大土块，将 紧贴于根上的薄层土壤洗下来。
成 第三节 土壤有机质的矿质化过程 第四节 土壤有机质的腐殖质化过程 第五节 土壤有机质的作用与调节
土壤生物和土壤有机质
思考题：
一、名词解释： 1、土壤有机质矿质化过程； 2、土壤有机质腐殖化过程； 3、氨化作用；4、硝化作用； 5、反硝化作用；6、根际效应 二、什么是土壤腐殖质，主要物质成分是什么，是
标。
土壤生物和土壤有机质
三、土壤微生物 土壤微生物包括：
细菌、真菌、放线菌和藻类
土壤生物和土壤有机质
三、土壤微生物
特点：在土壤 中数量高，繁 殖快。
作用：分解有机 质、合成腐殖 质，在土壤总 的代谢活性中 起重要的作用。
土壤生物和土壤有机质
1、细菌
土壤细菌占土壤微生物总数的70~90%。 个体小，代谢强，繁殖快，是土壤中最活跃的
在放线菌中，有些具嗜热性，能耐高温 （50～65℃），普遍存在于土壤、肥料 及发热的干草和堆肥中。
土壤生物和土壤有机质
3、放线菌：
由放线菌产生的抗生素有2000种，在临 床和农业生产上有使用价值的有数十种。 链霉素，土霉素，金霉素，庆大霉素， 卡那霉素，春雷霉素，灭瘟素等。
“5406”抗生菌肥料，属于放线菌肥料。 另外，放线菌能产生各种酶和维生素，
4、藻类
土壤中的藻类主要是绿藻和硅藻。 土壤藻类是土壤生物的先行者，可通过
光能自养的能力。成为土壤上最先有机 物质制造者之一。荒地和干燥的沙漠土 壤中的腐殖质多来自土壤藻类。 根据藻类的生长状况，可判断出土壤的 肥力状况和性质。
土壤生物和土壤有机质
Байду номын сангаас
四、几种重要的土壤生物学现象
1、根际与根际效应 根际：就是植物根与土壤的交界面，目 前根际的范围并不十分明确。现一般是 距根面1—4毫米厚的土壤范围内。
如何形成的？ 三、土壤细菌有哪些生理类群？它们在土壤中的功
能是什么？ 四、土壤有机质有哪些作用？
土壤生物和土壤有机质
第一节 土壤生物 一、树木根系 1、根的种类 根从植物根基发出的根，依据其延伸的方
向，可分为： 水平根、垂直根、斜生根、下垂根、下斜
根。
土壤生物和土壤有机质
2、根系类型
水平根型：水平根占优势； 垂直根型：垂直根发达； 斜生根型：主要为斜生根，如刺槐。 复合根型：各类根的发育程度相近。 变态根型：由外界特殊条件如人为的影响
第三章 土壤生物和土壤有机质
主要教学目标： 1、土壤生物有哪些种类，它们起什么作用？ 2、什么是土壤有机质？ 3、土壤有机质如何转化？转化形成的产物是
什么？ 4、土壤有机质在园林生产有哪些作用？ 5、如何改良土壤的生物学性质？
土壤生物和土壤有机质
第三章 土壤生物和土壤有机质
第一节 土壤生物和生物学现象 第二节 土壤有机质来源、类型、及组
因素。 （1）土壤细菌的常见属 主要为节杆菌属（Arthrobacter) 芽孢菌属(Bacillus), 产碱杆菌属（Alcaligenes） 假单胞菌属(Pseudomonas) 土壤杆菌属(Agrobacterium)
土壤生物和土壤有机质
1、细菌
土壤生物和土壤有机质
1、细菌
（2）土壤中细菌的生理类群： 碳水化合物分解细菌——分解糖、淀粉、
纤维素等； 氨化细菌——有机含N化合物中的N素，
通过氨化细菌的作用转化形成氨； 硝化细菌——氨经硝化细菌作用转化为
亚硝酸，然后转化为硝酸。 反硝化细菌——硝态氮在反硝化细菌
作用下，使硝酸还原成还原态氮。
土壤生物和土壤有机质
1、细菌 （3）根据营养方式分类
分为自养和异氧细菌。 自养型细菌：又叫无机营养型。利用氧化
土壤生物和土壤有机质
2、真菌
真菌的数量小，但生物量大，在森林土壤和酸性 的环境中，真菌是分解土壤有机质的主要微生 物类群。
常见的真菌种类繁多。
青霉(Penicillium) 曲霉(Aspergillus) 镰刀霉(Fusarium) 木霉(Trichoderma) 根霉(Rhizopus ) 毛霉（Mucor）
无机物产生的化学能或太阳能作为自身 的能量，由空气中摄取二氧化碳。 作用：积累土壤有机质和氧化无机物。
土壤生物和土壤有机质
几种好氧化能自养菌
土壤生物和土壤有机质
1、细菌
异养型：又叫有机营养型 依靠分解有机 物质获得能量和营养。
在异养方式中分好氧和厌氧型。 好氧型细菌：使有机质彻底分解，释放养
分；有的可固定氮素。如固氮菌、根瘤 菌、纤维分解细菌等。 厌氧型细菌：分解有机质，合成腐殖质。 如嫌气固氮菌、嫌气蛋白质分解细菌等。