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)
残留碳量。 腐殖化系数：水田高于旱地。
土壤腐殖物质形成过程中的转化途径
作物秸杆 作物根 绿肥 厩肥
中国不同表地2-5区中国耕不地同地土区耕壤地土中壤有中有机机物物质质的腐的殖化腐系数殖化系数
东北地区
华北地区
江南地区
华南地区
范围
0.26-0.65
0.17-0.37
0.15-0.28
0.19-0.43
二、土壤动物
搬运、破碎、分解（合成） 土居性的多细胞动物：
线虫、蠕虫、蚯蚓、蛞蝓、蜗牛、千足虫、蜈蚣、 轮虫、蚂蚁、螨、环节动物、蜘蛛和昆虫
1、蚯蚓（earthwarm）
数量：大约有200余种。在肥沃的草地土壤中每平方米可达 500条。在一般耕地中，每平方米有30-300条。
蚯蚓对土壤肥力的影响： • 增加土壤的通透性。 • 改善土壤结构 • 活化土壤养分 • 形成大量有机质
4、腐殖质的物理性质
① 颜色：黑褐色，富里酸呈淡黄色，胡敏酸呈褐色 ② 溶解性：
富里酸溶于水、酸、碱； 胡敏酸不溶于水和酸，但溶于碱； 富里酸的一价、二价盐溶于水，三价盐几乎不溶于水； 胡敏酸的一价盐溶于水，但二价、三价盐几乎不溶于水。 ③ 吸水性：最大吸水量可以超过500%
5、腐殖质的电性
腐殖质是一种两性胶体。既可以带负电荷，也可 以带正电荷。而通常以带负电荷为主。腐殖质的负电荷 数量随pH质的升高而升高。
• 高温型的放线菌在堆肥中对其养分转化起着重要作用。
5、藻类（algae）
藻类为单细胞或多细胞的真核原生生物。 土壤藻类主要由硅藻、绿藻和黄藻组成。 肥沃土壤，藻类生长旺盛，土表常出现黄褐色或黄 绿色的薄藻层，硅藻多则是土壤营养丰富的证明。
6、地衣（Lichens） 地衣是真菌和藻类形成的不可分离的共生体。 地衣在土壤发生的早期起重要作用。
种类 羧基 酚羟基 醇羟基 醌基
酮基 甲氧基 总酸度
HA 15-57 21-57 2-49
1-26
1-5
3-8
67
FA 55-112 3-57 26-95 3-20 12-27 3-12 103
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分子结构
① 腐殖质的分子量有较大的差异。
② 腐殖质的分子形状
pH 2-3 4-7 8-9 >10
纤维、纤维束状 网状、海绵状 页状 粒状
在嫌气条件下：好氧微生物的活动受到抑制，分解作 用进行得既慢又不彻底，同时往往还产生有机酸、乙醇等 中间产物。
在极端嫌气的情况下：还产生CH4、H2等还原物质，其 中的养料和能量释放很少，对植物生长不利。
2、腐殖化过程(Humification):
有机质腐殖化过程是形成土壤腐殖质的过程。它是一系 列极其复杂过程的总称。 腐殖化系数：单位重量的有机物质碳在土壤中分解一年后的
线虫 变形虫、纤毛虫 植物根、根毛、
褐藻、二元体
酵母、霉菌、蘑菇 链霉菌等
好气细菌、厌气细菌 蓝细菌
一、土壤微生物
土壤中微生物：分布广，数 量大，种类多，最活跃。
它们参与土壤有机质分 解，腐殖质合成，养分转化 和推动土壤的发育和形成。
土壤微生物的主要作用： 调节植物生长的养分循环（分解合成）； 产生并消耗各种气体，影响全球气候的变化； 分解有机废弃物，是新物种和基因材料的源和库； 有的是病原微生物。
② 与盐基化合成稳定的盐类，主要为腐殖质钙和镁；
③ 与含水三氧化物化合成复杂的凝胶体；
④ 与粘粒结合成胶质复合体。 游离态 很少
腐殖质 结合态 52%-98%
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3、腐殖质分子结构
分子结构复杂，尚未十分清楚。
含有：羧基、酚羟基、羰基、醌基、醇羟基、甲氧基等。
腐殖质的含氧官能团含量（mmol M＋）·kg-1
我国主要土壤腐殖酸的元素组成
元素（%）
C
H
O+S
N
HA
50-60 3.1-5.3 31-41 3.0-5.6
FA
45-53 4.0-4.8 40-48 2.5-4.3
C含量习惯上以58%为其平均值，故计算有机质的含 量时，一般以1.724为折算系数。
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2、腐殖质在土壤中的存在形态
① 游离状态的腐殖质 ，在一般土壤中含量极少；
3.2 土壤有机质
土壤有机质含量：
一般含量：0-5%； 泥炭土可高达20%或 30%以上； 漠境土和砂质土壤不 足0.5%。
土壤有机质
5%
0.5%
0.5% -2.0% 7%
一、土壤有机质的来源及存在形态
（1）土壤有机质的来源 • 植物来源 • 动物来源 • 微生物 • 工农业（副）产品
不同地区旱地和水田耕层土壤有机质含量 表 5-1 不同地区旱地和水田耕层土壤有机质含量
常见化合物糖类、纤维素和半纤维素、蛋白质、木质素及脂类
决定土壤有机质含量的因素： 进入土壤的有机物质数量 土壤有机质的损失量 土壤有机碳的平衡
三、土壤有机质的转化过程
1、矿化过程(Mineralization)：土壤有机质的矿质化过程是指有 机质在微生物作用下，分解为简单无机化合物的过程，其最 终产物为CO2、H2O等，而N、P、S等以矿质盐类释放出来，同 时放出热量，为植物和微生物提供养分和能量。
纤毛虫 鞭毛虫 孢子虫 土壤中以鞭毛虫数量最多。
原生动物在土壤中的作用：
1、通过选择性的取食某些微生物(如细菌)， 改变微生 物的群落结构，主要是调节细菌的数量。
2、增进某些微生物的活性(如固N菌、排泄出的细菌等)
3、参与土壤植物残体的分解，如鞭毛虫与白蚁共生， 加速对木质素的分解
4、某些原生动物也侵害植物，造成植物病害，有的 可引起严重的人畜传染病。
平均
0.42 (9)
0.26(33)
0.21(53)
0.34(18)
范围
0.30-0.96
0.19-0.58
0.31-0.51
0.32-0.51
平均
0.60 (5)
0.40(14)
0.40(54)
0.38(14)
范围
0.16-0.43
0.13-0.37
0.16-0.37
0.16-0.33
平均
0.28(14)
第三章 土壤生物与土壤有机质
1
土壤生物(soil organisms)
生活在土壤中的生物包括动物、植物和微生物。
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。
土壤生物与土壤有机质
3.1 土壤生物
土壤生物的种类
微生物 土壤生物 动 物
植物
动物 (Fauna) 全部异养 大型动物：主要食草和食腐性 脊椎动物 节肢动物 环节动物 软体动物
• 习性：表皮失水很快，干燥时变为胞囊，湿润时又重 新活动。
• 食性可分为三类∶ a.以腐败的有机质为食的 b.以其他线虫、细菌、原生动物为食的 c.寄生在高等植物根系的
线虫 螨（mite)
土壤生物对土壤肥力的影响：
• 有机物质的分解和合成 • 影响有效养分含量 • 土壤物理结构 • 作物生长发育
1、细菌（bacteria） 土壤细菌占土壤微生物总数的70%～90%。
特性： A、单细胞 B、分裂生殖快 C、个体小(4-5μm)，接近于土壤粘粒的大小。 D、以杆菌占优势 E、数量大，每克有几亿到30亿个
10g肥沃土壤的细菌总数相当于全球人口的总数。
土壤中重要的各种细菌生理群： •纤维分解细菌 •固氮细菌 •硝化细菌 •亚硝化细菌 •硫化细菌 •氨化细菌 在土壤碳、氮、磷、硫循环中担当重要的角色。
酶
R—（C，4H，养分）+ 2O2 氧化 CO2 + 2H2O + 能量+养分
土壤有机质矿化率——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。
有机质的分解
在好氧条件下：微生物活动旺盛，分解作用可进行较 快而彻底，有机物质--->CO2和H2O，而N、P、S等则以矿质 盐类释放出来。