第二章-1-土壤有机质
合集下载
第2章 土壤有机质
C/N比：有机质中有机碳和有机氮的重量比 土壤的C/N: 8:1~15:1 中间值为10:1~12:1。在同一气候条件下，C/N变化较小。气 温相同时，干旱气候条件下的C/N比湿润地带低；降雨量相同时，暖温地带 土壤C/N比寒冷地土壤低。底层土壤C/N比表层土壤低。 植物的C/N比：豆科植物20:1~30:1。作物秸秆为80:1~100:1 微生物的C/N比：4:1~9:1 微生物自身的细胞需要吸收 1份氮和 5份碳，同时需要20份碳作为生命 活动的能源，即微生物在生命活动过程中需要有机质的C/N约为25:1。 小于此值N素充足，大于此值N素不足。
5 / 59
5%
0.5%
0.5-2.0%
7%
College of plant science
6 / 59
表 5-1 不同地区旱地和水田耕层土壤有机质含量 地 东北平原 黄淮海平原 长江中下游平原 南方红壤丘陵
珠江三角区冲积平原 珠江三角源程序平原
区 旱地 4.45 0.99 1.74 1.65 2.01
有机 残体
mineralization 腐殖化作用
humification
13 / 59
一.有机质的矿化作用 mineralization
（一）矿化作用的概念（Mineralization ）：
有 机物 质在微生物 的作用下分 解成无机营 养元素的过 程 （The conversion of an element from an organic form to an inorganic state as a result of microbial decomposition）。 （二）矿化作用的意义
第二章 土壤有机质
(soil organic matter)
5 / 59
5%
0.5%
0.5-2.0%
7%
College of plant science
6 / 59
表 5-1 不同地区旱地和水田耕层土壤有机质含量 地 东北平原 黄淮海平原 长江中下游平原 南方红壤丘陵
珠江三角区冲积平原 珠江三角源程序平原
区 旱地 4.45 0.99 1.74 1.65 2.01
有机 残体
mineralization 腐殖化作用
humification
13 / 59
一.有机质的矿化作用 mineralization
（一）矿化作用的概念（Mineralization ）：
有 机物 质在微生物 的作用下分 解成无机营 养元素的过 程 （The conversion of an element from an organic form to an inorganic state as a result of microbial decomposition）。 （二）矿化作用的意义
第二章 土壤有机质
(soil organic matter)
第二章 §2-1 土壤组成、质地及其卫生学意义
㈠土壤矿物质
约占土壤固体重量的95%，是构成土壤的基本物质。 约占土壤固体重量的95%，是构成土壤的基本物质。 1.来源： 1.来源 来源：
2.卫生学意义： 2.卫生学意义 卫生学意义： 土壤矿物质对土壤的化学组成、物理性质产生多方 面的影响，是土壤肥力和自净能力的重要组成部分。
㈡土壤有机质
墒：土壤里的湿度
1.砂土类 1.砂土类
土壤颗粒大，粒间隙大。 土壤颗粒大，粒间隙大。 ⑴ 透气、透水性强，容水量、吸湿性小； 毛细管作用弱，所以保湿性差； 透气性好，氧含量高而有利于有机物的分解。 ⑵ 热容量小，导热性强，温度不稳定，昼夜温差大。
2.粘土类 2.粘土类
土壤的颗粒小，颗粒间空隙小。 ⑴透气性差好气性微生物活动受抑制，有机质分解 慢，因而自净能力较差。 ⑵透水性弱，容水量、吸湿性强，易变潮湿、泥泞。 因而这类土壤在多雨地区或多雨季节，易使畜牧场 和畜舍内空气湿度过高。 ⑶具有湿胀干缩的现象，易导致建筑物基础损坏。
四、土壤中的微生物
土壤具有微生物生长、繁殖所需的养料、水分、 酸碱度、需氧和厌氧环境、温度条件，它是自然 界多种微生物居住和生活的最好场所。
㈠土壤中微生物的种类： 土壤中微生物的种类： 土壤中微生物的分布： ㈡土壤中微生物的分布： 土壤中微生物的作用： ㈢土壤中微生物的作用： 土壤微生物污染的原因： ㈣土壤微生物污染的原因：
㈠土壤中微Байду номын сангаас物的种类
1.按性质分： 1.按性质分： 按性质分 土壤中微生物的种类很多，主要以细菌为主，放线菌、霉 菌次之。 土壤中除了许多天然存在的微生物以外，还有大量来自人 畜排泄物的微生物，人畜粪便中的微生物主要是细菌，其 次有放线菌、真菌和寄生虫卵。 2.按功能分 2.按功能分： 按功能分： ⑴有使蛋白质变为蛋白胨的微生物； ⑵有产生硫化氢及氨的微生物； ⑶有能使碳水化合物发酵及氧化脂肪和有机酸的细菌； ⑷有能分解纤维素的细菌。绝大多数细菌是有芽胞的，且 大部分是好气性的。
（土壤学讲义）第2章土壤有机质
第二章土壤有机质 (Soil Organic Matter)第一节土壤有机质的来源、含量及其组成第二节土壤有机质的分解和转化第三节土壤腐殖物质的形成和性质第四节土壤有机质的作用及管理第一节土壤有机质的来源、含量及其组成一、定义是指土壤中所有含碳的有机化合物。
二、来源动、植物残体和微生物(落叶、死亡茎杆、根系、动物的排泄物、代谢产物等)人工施入土中的有机肥料三、含量耕层含有机质20%以上的土壤—有机质土壤而含有机质20%以下的土壤—矿质土壤但耕作土壤中表层有机质的含量通常在5%以下，一般在1%——3%之间。
四、组成1、元素组成C——52%-58%O——34%-39%H——3.3%-4.8%N——3.7%-4.1%其次为P、S等，C/N比大约在10左右2、化合物组成类木质素蛋白质纤维素半纤维素乙醚和乙醇可溶性化合物第二节土壤有机质的分解和转化一、分解和转化过程 (Decomposition of Organic)（一）矿质化过程1、定义：指在微生物酶的作用下发生氧化反应，彻底分解而最终释放出二氧化碳、水和能量，所含氮、磷、硫等营养元素在一系列特定反应后，释放成为植物可利用的矿质养料，这一过程称为有机质的矿化过程。
2、各种化合物矿质化过程1）碳水化合物好气条件下分解—速度快，中间产物有机酸不易积累，最终产物是CO2和水，并释放出大量的热量。
嫌气条件下分解—速度很慢，并有大量中间产物——有机酸积累，最终产物中除有CO2外，还有大量还原性物质CH4、H2等出现，同时释放的热能也低些。
2) 脂肪、树脂、蜡质、单宁等在好气条件下—除生成CO2和水，并放出能量外，还常产生有机酸在嫌气条件下—则可产生多酚类化合物,氧化可转化为酮类化合物，也可通过聚合、缩合等作用，形成土壤沥青。
3) 木质素类不同植物的木质素，都含芳香核，是一类成分和结构都极复杂的有机化合物，是最不易分解的有机成分。
在好气条件下—主要通过真菌和放线菌的作用，先进行氧化和脱水，再缓慢分解，其芳香核变为醌型化合物在嫌气条件下—分解极漫，在沼泽泥炭地木质素大量累积。
《土壤学》章节笔记
《土壤学》章节笔记第一章土壤概述一、土壤的定义与功能1. 土壤的定义：土壤是地球陆地表面的一层复杂自然体，它是由矿物质、有机质、水分、空气和生物等多个组成部分相互作用形成的。
土壤不仅是植物生长的介质，也是地球生态系统的重要组成部分。
2. 土壤的功能：（1）生产功能：- 提供植物生长所需的水分和养分。
- 为植物根系提供支持和固定。
- 作为农业生产的基础，直接影响作物产量和品质。
（2）生态环境功能：- 维持生物多样性，为微生物、动物和植物提供栖息地。
- 参与地球上的水循环，影响地表水和地下水的质量和数量。
- 吸收、转化和降解环境中的污染物，具有自净能力。
- 固定碳素，对全球气候变化有重要影响。
（3）水文功能：- 调节降水径流，减少水土流失。
- 储存水分，缓解干旱对植物生长的影响。
- 过滤和净化水分，影响水质。
（4）社会功能：- 提供建筑和工程用地的基础。
- 作为文化和历史遗产的一部分，反映人类活动的历史。
- 为人类提供休闲娱乐的场所。
二、土壤的形成与分类1. 土壤的形成：土壤的形成是一个长期的地质过程，主要包括以下几个阶段：（1）成土过程：母质经过物理、化学和生物作用形成土壤的过程。
（2）土壤风化：母质在气候因素作用下发生物理和化学变化。
（3）土壤侵蚀：水流、风力等自然因素和人类活动导致土壤流失。
（4）土壤沉积：侵蚀后的土壤物质在低洼地带沉积。
土壤形成的主要因素：（1）气候：温度和降水影响土壤的风化和生物活动。
（2）母质：提供土壤的矿物质和部分养分。
（3）生物：植物、动物和微生物通过其生命活动影响土壤的形成。
（4）地形：影响土壤的水分、温度和侵蚀程度。
2. 土壤的分类：土壤分类系统多样，以下是一些常见的分类方法：（1）按土壤质地分类：- 砂土：颗粒粗糙，通透性好，但保水保肥能力差。
- 壤土：颗粒适中，通透性和保水保肥能力较好。
- 粘土：颗粒细小，保水保肥能力强，但通透性差。
（2）按土壤酸碱度分类：- 酸性土壤：pH值小于7，常见于湿润气候区。
第二章 土壤有机质
增加土壤有机质的途径
1.合理耕作制度（退化或熟化） 2. 施用有机肥 3. 发展畜牧业 4. 秸秆还田
施用有机肥
秸秆还田
(一)基本概念
1. 土壤有机质 2.土壤腐殖质 3. 矿化作用 4. 腐殖化作 用 7. 腐殖化系数 8. 矿化率 9. C/N 10. 腐殖酸 11. 激 发效应
( 二）问答题
1.土壤生物的组成与活性 2.土壤特性（土壤的水、气、热、质地、pH等） 3.植物残体的特性
3. 植物残体的特性
新鲜程度
1) 物理状态
破碎程度
紧实程度
2) C/N比
有机物质组成的碳氮比（C/N）对其分解速
度影响很大。 以25或30：1较为合适。
表 2-2 有机物质 云杉锯屑 硬木锯屑 小麦秸秆 玉米禾茎 甘蔗渣 黑麦草（开花期） 草坪禾草 黑麦草（营养期） 成熟苜蓿干草 腐烂畜肥 堆肥 嫩苜蓿干草 毛叶苕子 城市淤泥 土壤微生物 细菌 放线菌 真菌 土壤有机质 软土 Ap 层 老成土 A1 平均 B 层
第二章 土壤有机质
第二节 土壤有机质的转化过程
一、矿化作用
1.不含氮的碳水化合物的转化 2.含氮有机物质的转化
氨化作用 ：有机物质在微生物的作用下，生成氨 （铵）的过程，称为氨化作用。 硝化作用：铵在硝化细菌的作用下氧化为硝酸的 过程，称为硝化作用。
第二章 土壤有机质
第二节 土壤有机质的转化过程
课堂测试
1、土壤有机质是化学中已有的有机化合物( ） )
2、土壤有机质的转化是受微生物控制的一系列生化反应(
3、一般南方土壤有机质的ＨＡ/ＦＡ＜１，而北方大与１ (
4、一般随着土壤熟化度的提高，ＨＡ/ＦＡ也提高( )
)
5、土壤施用的有机肥越多，土壤有机质含量提高的也越高( 6、土壤微生物主要分解碳水化合物，不分解腐殖质( 7、土壤有机质在土壤中是完全独立存在的( ) )
1.合理耕作制度（退化或熟化） 2. 施用有机肥 3. 发展畜牧业 4. 秸秆还田
施用有机肥
秸秆还田
(一)基本概念
1. 土壤有机质 2.土壤腐殖质 3. 矿化作用 4. 腐殖化作 用 7. 腐殖化系数 8. 矿化率 9. C/N 10. 腐殖酸 11. 激 发效应
( 二）问答题
1.土壤生物的组成与活性 2.土壤特性（土壤的水、气、热、质地、pH等） 3.植物残体的特性
3. 植物残体的特性
新鲜程度
1) 物理状态
破碎程度
紧实程度
2) C/N比
有机物质组成的碳氮比（C/N）对其分解速
度影响很大。 以25或30：1较为合适。
表 2-2 有机物质 云杉锯屑 硬木锯屑 小麦秸秆 玉米禾茎 甘蔗渣 黑麦草（开花期） 草坪禾草 黑麦草（营养期） 成熟苜蓿干草 腐烂畜肥 堆肥 嫩苜蓿干草 毛叶苕子 城市淤泥 土壤微生物 细菌 放线菌 真菌 土壤有机质 软土 Ap 层 老成土 A1 平均 B 层
第二章 土壤有机质
第二节 土壤有机质的转化过程
一、矿化作用
1.不含氮的碳水化合物的转化 2.含氮有机物质的转化
氨化作用 ：有机物质在微生物的作用下，生成氨 （铵）的过程，称为氨化作用。 硝化作用：铵在硝化细菌的作用下氧化为硝酸的 过程，称为硝化作用。
第二章 土壤有机质
第二节 土壤有机质的转化过程
课堂测试
1、土壤有机质是化学中已有的有机化合物( ） )
2、土壤有机质的转化是受微生物控制的一系列生化反应(
3、一般南方土壤有机质的ＨＡ/ＦＡ＜１，而北方大与１ (
4、一般随着土壤熟化度的提高，ＨＡ/ＦＡ也提高( )
)
5、土壤施用的有机肥越多，土壤有机质含量提高的也越高( 6、土壤微生物主要分解碳水化合物，不分解腐殖质( 7、土壤有机质在土壤中是完全独立存在的( ) )
土壤学课件第二章PPT教案可编辑全文
蛋白质
多肽
氨基酸
氨NH3
硝酸根NO3-
蛋白酶
肽酶
氨化细菌
硝化细菌
水解作用（hydrolyzation)
氨化作用（ammonification)
硝化作用（nitrification)
任何条件下
好气条件下
思考题：旱地和水地含氮化合物的转化结果会有何差异？
第13页/共65页
一.有机质的矿化作用
mineralization
（二）土壤有机质化学组成1.碳水化合物：单糖、多糖、淀粉、纤维素、果胶物质等2.木质素：比较稳定。是形成腐殖质中心核的原始材料3.含氮化合物：蛋白质、多肽、氨基酸4.脂溶性物质：如树脂、腊质、单宁等
第7页/共65页
（三）元素组成 C(52~58%)、O(34~39%)、H(3.3~4.8%)、N(3.7~4.1)、P、K、Ca、Mg、Fe、Si、Zn、Cu、B、Mo、Mn等.其中： C、H、O、N的和占有机质90~95%
三.土壤腐殖质性质
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
三.土壤腐殖质性质
第36页/共65页
HA的3D优化结构模型
第37页/共65页
三.土壤腐殖质性质
(二）腐殖酸的理化性质1、颜色：腐殖酸不分组时，整体呈现黑色，但不同组分其颜色不同，胡敏酸颜色较深，呈棕褐色，富里酸颜色较浅，称淡黄色。腐殖质颜色主要由缩合度的大小和发色团的比例不同而引起。A4/A6比值（ A4/A6 ratio of humic acids) (E4/E6): 腐殖质在波长为465nm和665nm（或400nm和600nm)处的吸光值的比。是腐殖化程度的指标。 2、溶解性：腐殖质是一种弱酸，可溶于碱溶液而生成腐殖酸盐。 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 是一种亲水胶体， 最大吸水量可以超过500%
多肽
氨基酸
氨NH3
硝酸根NO3-
蛋白酶
肽酶
氨化细菌
硝化细菌
水解作用（hydrolyzation)
氨化作用（ammonification)
硝化作用（nitrification)
任何条件下
好气条件下
思考题：旱地和水地含氮化合物的转化结果会有何差异？
第13页/共65页
一.有机质的矿化作用
mineralization
（二）土壤有机质化学组成1.碳水化合物：单糖、多糖、淀粉、纤维素、果胶物质等2.木质素：比较稳定。是形成腐殖质中心核的原始材料3.含氮化合物：蛋白质、多肽、氨基酸4.脂溶性物质：如树脂、腊质、单宁等
第7页/共65页
（三）元素组成 C(52~58%)、O(34~39%)、H(3.3~4.8%)、N(3.7~4.1)、P、K、Ca、Mg、Fe、Si、Zn、Cu、B、Mo、Mn等.其中： C、H、O、N的和占有机质90~95%
三.土壤腐殖质性质
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
三.土壤腐殖质性质
第36页/共65页
HA的3D优化结构模型
第37页/共65页
三.土壤腐殖质性质
(二）腐殖酸的理化性质1、颜色：腐殖酸不分组时，整体呈现黑色，但不同组分其颜色不同，胡敏酸颜色较深，呈棕褐色，富里酸颜色较浅，称淡黄色。腐殖质颜色主要由缩合度的大小和发色团的比例不同而引起。A4/A6比值（ A4/A6 ratio of humic acids) (E4/E6): 腐殖质在波长为465nm和665nm（或400nm和600nm)处的吸光值的比。是腐殖化程度的指标。 2、溶解性：腐殖质是一种弱酸，可溶于碱溶液而生成腐殖酸盐。 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 是一种亲水胶体， 最大吸水量可以超过500%
第二章土壤有机质
在通气不良的情况下，即发生反硫化 作用，使硫酸转变为H2S散失，并对植物 产生毒害。 因此，由上述可知，在农业生产上只 要采取措施，改善土壤的通气性，就能 消除各种还原有毒物质的产生。
（二）土壤有机质的腐殖化过程
腐殖化过程：有机质经过微生物的改造后， 形成另一类特殊的、较稳定的高分子的复杂有 机化合物，使有机质及其养分保蓄起来的过程。 土壤有机质的腐殖化过程是一个相当复杂 的过程，早在 150年前就开始了研究，虽然取 得了重大的成就，但至今尚未完全搞清楚，不 少问题尚待进一步研究。
2NH3＋3O2 亚硝酸细菌 2HNO2＋2H20＋热 硝酸细菌 2HNO2＋O2 2HNO3＋热 硝酸与土壤中的盐基结合成硝酸盐，也是植 物和微生物可以直接利用的氮素养料。
（ 4 ）反硝化过程 硝酸盐还原为 N20 和 N2 的过 程称为反硝化过程。 其反应式如下， 2HNO3
-2[O]
2HNO2
近代研究结果表明，有机质的分解主 要靠水解酶，合成腐殖质则主要是氧化酶 的作用。一般认为腐殖质的形成要经过两 个阶段： 第一阶段 是微生物将动植物残体转 化为腐殖质的组成成分（结构单元），如 芳香族化合物（多元酚）和含氮化合物 （氨基酸）等。(矿化过程) 第二阶段 是在微生物的作用下，各 组成成分合成（缩合作用）腐殖质。在这 一阶段中
（2）氨化过程。 蛋白质水解生成的氨基酸，在多种微生物 及其所分泌的酶的作用下，进一步分解成氨 （在土中成为铵盐），这种氨从氨基酸中分离 出来的作用，称为氨化作用。氨化作用在好气 或嫌气条件下均可进行。
↗RCHOHCOOH＋NH3 RCHNH2COOH＋H2O （有机酸） ↘RCH2OH＋CO2＋NH3
第三节
一、 二、
土壤有机质的作用及其调节
（二）土壤有机质的腐殖化过程
腐殖化过程：有机质经过微生物的改造后， 形成另一类特殊的、较稳定的高分子的复杂有 机化合物，使有机质及其养分保蓄起来的过程。 土壤有机质的腐殖化过程是一个相当复杂 的过程，早在 150年前就开始了研究，虽然取 得了重大的成就，但至今尚未完全搞清楚，不 少问题尚待进一步研究。
2NH3＋3O2 亚硝酸细菌 2HNO2＋2H20＋热 硝酸细菌 2HNO2＋O2 2HNO3＋热 硝酸与土壤中的盐基结合成硝酸盐，也是植 物和微生物可以直接利用的氮素养料。
（ 4 ）反硝化过程 硝酸盐还原为 N20 和 N2 的过 程称为反硝化过程。 其反应式如下， 2HNO3
-2[O]
2HNO2
近代研究结果表明，有机质的分解主 要靠水解酶，合成腐殖质则主要是氧化酶 的作用。一般认为腐殖质的形成要经过两 个阶段： 第一阶段 是微生物将动植物残体转 化为腐殖质的组成成分（结构单元），如 芳香族化合物（多元酚）和含氮化合物 （氨基酸）等。(矿化过程) 第二阶段 是在微生物的作用下，各 组成成分合成（缩合作用）腐殖质。在这 一阶段中
（2）氨化过程。 蛋白质水解生成的氨基酸，在多种微生物 及其所分泌的酶的作用下，进一步分解成氨 （在土中成为铵盐），这种氨从氨基酸中分离 出来的作用，称为氨化作用。氨化作用在好气 或嫌气条件下均可进行。
↗RCHOHCOOH＋NH3 RCHNH2COOH＋H2O （有机酸） ↘RCH2OH＋CO2＋NH3
第三节
一、 二、
土壤有机质的作用及其调节
土壤有机质专题知识
二氧化碳和水，并释放出其中旳矿质养分旳过程。
酶 R－(C，4H，养分)+ 2O2 CO2 + 2H2O + 能量+养分
氧化
腐殖化过程:(Humification)*** 多种有机化合物经过微生物旳合成或在原植物组织中 旳聚合转变为构成和构造比原来有机化合物更为复杂 旳新旳有机化合物，这一过程称为腐殖化过程。
其中旳养料和能量释放极少，对植物生长不利。
有机化合物分解旳差别
单糖、淀粉和 简朴蛋白质
粗蛋白质 半纤维素 纤维素 脂肪、蜡质
木质素、酚类化合物
二、植物残体旳分解和转化
植物残体在土壤中旳分解过程 可分为两个阶段：
第一阶段：迅速矿化，易分解组分； 第二阶段：缓慢分解，难分解组分。
据估计，有机残体经一年降解后，2/3以上旳有机质以CO2形式 释放而损失，残留旳有机质不到1/3，其中土壤微生物量占38%；多糖、多糖醛酸苷、有机酸等非腐殖物质占3-8%；腐殖
0.5%
0.5-2.0% 7%
表 5-1 不同地区旱地和水田耕层土壤有机质含量
地区
有机质含量（%）
旱地
水田
东北平原
4.45
4.96
黄淮海平原
0.99
1.27
长江中下游平原
1.74
2.74
南方红壤丘陵
1.65
2.52
珠江三角源程序平原
2.01
2.73
2、有机质旳构成
(1) 化学元素构成
土壤有机质旳主要元素构成是C、O、 H、N，分别占52％-58％、34％-9％、3.3 ％-4.8％，3.7%-4.1%。 其次是P和S。 C/N比大约在10左右。
4条途径：
途径1：经过还原糖形 成，糖和氨基酸经聚合 作用形成棕色旳含氮聚 合物；
酶 R－(C，4H，养分)+ 2O2 CO2 + 2H2O + 能量+养分
氧化
腐殖化过程:(Humification)*** 多种有机化合物经过微生物旳合成或在原植物组织中 旳聚合转变为构成和构造比原来有机化合物更为复杂 旳新旳有机化合物，这一过程称为腐殖化过程。
其中旳养料和能量释放极少，对植物生长不利。
有机化合物分解旳差别
单糖、淀粉和 简朴蛋白质
粗蛋白质 半纤维素 纤维素 脂肪、蜡质
木质素、酚类化合物
二、植物残体旳分解和转化
植物残体在土壤中旳分解过程 可分为两个阶段：
第一阶段：迅速矿化，易分解组分； 第二阶段：缓慢分解，难分解组分。
据估计，有机残体经一年降解后，2/3以上旳有机质以CO2形式 释放而损失，残留旳有机质不到1/3，其中土壤微生物量占38%；多糖、多糖醛酸苷、有机酸等非腐殖物质占3-8%；腐殖
0.5%
0.5-2.0% 7%
表 5-1 不同地区旱地和水田耕层土壤有机质含量
地区
有机质含量（%）
旱地
水田
东北平原
4.45
4.96
黄淮海平原
0.99
1.27
长江中下游平原
1.74
2.74
南方红壤丘陵
1.65
2.52
珠江三角源程序平原
2.01
2.73
2、有机质旳构成
(1) 化学元素构成
土壤有机质旳主要元素构成是C、O、 H、N，分别占52％-58％、34％-9％、3.3 ％-4.8％，3.7%-4.1%。 其次是P和S。 C/N比大约在10左右。
4条途径：
途径1：经过还原糖形 成，糖和氨基酸经聚合 作用形成棕色旳含氮聚 合物；
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
对金属离子的作用：通过络合、氧化还原、溶解等 作用降低或消除重金属离子的毒害作用
对农药的有机污染物的固定作用：
对全球碳平衡的影响
三、土壤有机质管理的目标
保持O.M平衡和维持O.M 在适当水平 平衡 ： 矿化←→腐殖质化
1、矿化率 每年因矿化作用而消耗掉的有机质数量占土 壤有机质总量的百分数
矿化消耗掉的有机质 矿化率 = 土壤原来有机质总量 ×100%
自然土壤的有机质含量可达：50-200g·Kg-1 一些森林土壤有机质：300g·Kg-1
有机质土壤：耕层土壤含量高于200g·Kg-1的土壤 矿质土壤：耕层土壤含量低于200g·Kg-1的土壤
第一节 土壤有机质的来源与转化
二、土壤有机质的分解与转化
1、矿质化
定义：有机→无机；复杂→简单
1）糖类
解：
年消耗有机质=150 000 kg× (1-15%)×20×2%=51 kg
紫云英×(1-90%)×0.20 = 51 kg
紫云英 = 2550 kg
四、土壤有机质管理措施 开源： 节流：
1、增加外来有机质数量 2、有机无机肥配合施用 3、少耕或免耕 4、旱地改水田 5、调节有机质转化条件
土壤腐殖质的分离提取和分组
多糖→单糖→CO2 + H2O +热能多 (好气条件)
→有机酸 + CH4 + H2 + CO2 + H2O + 热能少 (厌氧)
分解速度：己糖﹥淀粉﹥半纤维素﹥纤维素
2）脂肪、树脂等分解缓慢，不彻底
• → H2O + CO2 + 热能 • →有机酸 • →多酚类
3）木质素最不易分解，分解最慢
含有芳香环，以多聚体形态存在 植物残体中木质素含量高，还会使蛋
四、分子结构及化学特征 分子量几千~几万 许多取代基，多种官能团 电性、吸附性
第二节 土壤腐殖质的组成与性质
五、形状、颜色、吸水性、稳定性 疏松球形、黑褐色、吸水力强
六、随生物气候条件而变化
– 在我国，由东向西，土壤腐殖质含量逐渐减少
胡敏酸与富里酸的比值(HA/FA)，能说明腐殖质的 形成条件和分子质量的复杂程度
白质、多糖类不易分解
4）含N有机化合物 水解作用：蛋白质→多肽→氨基酸 氨化作用：氨基酸→氨 硝化作用：氨→ 硝态氮 反硝化作用：硝态氮→NO2、NO、N2
5）含P有机化合物 核蛋白→核酸→磷酸
二、土壤有机质的分解与转化
2、腐殖化
定义：中间产物→复杂 两阶段 ：
产生原始材料 重新合成 有机物质→相对简单的有机化合物→ 腐殖质
土样 除去动植物残体碎屑
磨碎过筛后的土样 用NaOH稀液浸提过滤
黑色残余物 （胡敏素）
溶液 酸化过滤
改善土壤的物理性质：粘结性、塑性适中；持水能 力增加；结构性变好；耕性好；通透性适中； 增温…
改善土壤化学性质：保肥力、供肥性、缓冲性等方 面得到提高。
生理活性。
讨论：土壤有机质在土壤中的含量是 否越高越好？
CO2和O2的矛盾 发热（发酵） 有毒物质的积累（脂肪酸、H2S…） 支撑性降低
二、有机质在生态环境上的作用
2、来源与形态 新鲜的动植物残体 半分解的有机物质 腐殖物质 非常复杂
第一节 土壤有机质的来源与转化
3、组成
C、H、及
相近的化合物 纤维素和半纤维素 木质素脂肪、蜡脂、树脂和单宁
4、土壤中的含量
一般耕层土壤有机质含量不超过 50 g·Kg-1 华北、西北地区：10 g·Kg-1 南方水田：15-35 g·Kg-1 东北黑土：80-100 g·Kg-1 菜园土：20-30g·Kg-1
第二章 土壤有机质与土壤生物
第一节 土壤有机质的来源与转化 第二节 土壤腐殖质 第三节 土壤有机质的作用与管理 第四节 土壤生物与土壤酶
第一节 土壤有机质的来源与转化
一、土壤有机质（soil organic matter）的概念
1、定义 广义：指土壤中各种动植物残体及微生物分解和合 成的有机化合物 狭义：主要指有机质残体经微生物作用形成的一类 特殊的、复杂的、性质比较稳定的高分子有机化 合物，即土壤腐殖质（humus)
5、植物残体的C/N比率
C/N比： ➢ C：能源和躯体材料 ➢ N：蛋白质
C/N ≈25 : 1时分解快
生产中：有机、无机肥配合施用
第二节 土壤腐殖质的组成与性质
一、概述 特殊的高分子化合物，结构复杂，性质稳定 是混合物，一种有机无机复合体 • 主体是腐殖酸及其与金属离子相结合的盐类 • 吸附其它简单化合物
二、可分离出不同组分 胡敏素：黑色，不溶 胡敏酸（HA）：分子量大，改善土壤结构 富里酸（FA）：酸性强，促进养分有效化
第二节 土壤腐殖质的组成与性质
三、元素组成 C、H、O、N、P、S C：55~60%（平均58%） N：3~6%（平均5.6%） C/N=10~12 : 1 C:N:P:S=100~120 : 10 : 1 : 1 少量的Ca、Mg、Fe、Si
HA/FA比值越大，腐殖酸的结构越复杂；反之，则 结构越简单
– 北方大多数土壤， HA/FA﹥1，以胡敏酸为主 – 南方土壤， HA/FA﹤1，富里酸占优势
第三节 土壤有机质的作用与管理
一、土壤有机质在土壤肥力上的作用
提供和活化植物和微生物所需的养分和能源（持久、 平衡；活化矿物中的元素、P等）
三、影响土壤有机质转化的条件
1、水、气、热条件
适宜温度：25~35 ℃ 含水量：接近最大持水量的60% - 80% 通气状况 通气良好：利于养分的释放 过湿，通气不良：累积中间产物，利于 有机质的合成和积累
2、土壤质地 越粘重越难分解 粘粒-腐殖质复合体
3、土壤酸碱性 适宜pH 6.5~7.5
4、植物残体特性 易分解成分 鲜嫩程度 紧实程度 粉碎程度
2、腐殖化系数
在机物料投入土壤一年后形成的腐殖质的量 与原来有机物料总量的比值。
腐殖化系数 =
新形成的腐殖质 施入的有机物总量
例：某土壤有机质含量20 g/kg，矿化率为2%，每亩 耕层土壤重量为150 000kg，重量含水量为 15％。 问每年每亩要消耗多少有机质？每年要施多少紫 云英（腐殖化系数为0.20，含水量90%)才能使土 壤有机质含量保持平衡（不下降）?
对农药的有机污染物的固定作用：
对全球碳平衡的影响
三、土壤有机质管理的目标
保持O.M平衡和维持O.M 在适当水平 平衡 ： 矿化←→腐殖质化
1、矿化率 每年因矿化作用而消耗掉的有机质数量占土 壤有机质总量的百分数
矿化消耗掉的有机质 矿化率 = 土壤原来有机质总量 ×100%
自然土壤的有机质含量可达：50-200g·Kg-1 一些森林土壤有机质：300g·Kg-1
有机质土壤：耕层土壤含量高于200g·Kg-1的土壤 矿质土壤：耕层土壤含量低于200g·Kg-1的土壤
第一节 土壤有机质的来源与转化
二、土壤有机质的分解与转化
1、矿质化
定义：有机→无机；复杂→简单
1）糖类
解：
年消耗有机质=150 000 kg× (1-15%)×20×2%=51 kg
紫云英×(1-90%)×0.20 = 51 kg
紫云英 = 2550 kg
四、土壤有机质管理措施 开源： 节流：
1、增加外来有机质数量 2、有机无机肥配合施用 3、少耕或免耕 4、旱地改水田 5、调节有机质转化条件
土壤腐殖质的分离提取和分组
多糖→单糖→CO2 + H2O +热能多 (好气条件)
→有机酸 + CH4 + H2 + CO2 + H2O + 热能少 (厌氧)
分解速度：己糖﹥淀粉﹥半纤维素﹥纤维素
2）脂肪、树脂等分解缓慢，不彻底
• → H2O + CO2 + 热能 • →有机酸 • →多酚类
3）木质素最不易分解，分解最慢
含有芳香环，以多聚体形态存在 植物残体中木质素含量高，还会使蛋
四、分子结构及化学特征 分子量几千~几万 许多取代基，多种官能团 电性、吸附性
第二节 土壤腐殖质的组成与性质
五、形状、颜色、吸水性、稳定性 疏松球形、黑褐色、吸水力强
六、随生物气候条件而变化
– 在我国，由东向西，土壤腐殖质含量逐渐减少
胡敏酸与富里酸的比值(HA/FA)，能说明腐殖质的 形成条件和分子质量的复杂程度
白质、多糖类不易分解
4）含N有机化合物 水解作用：蛋白质→多肽→氨基酸 氨化作用：氨基酸→氨 硝化作用：氨→ 硝态氮 反硝化作用：硝态氮→NO2、NO、N2
5）含P有机化合物 核蛋白→核酸→磷酸
二、土壤有机质的分解与转化
2、腐殖化
定义：中间产物→复杂 两阶段 ：
产生原始材料 重新合成 有机物质→相对简单的有机化合物→ 腐殖质
土样 除去动植物残体碎屑
磨碎过筛后的土样 用NaOH稀液浸提过滤
黑色残余物 （胡敏素）
溶液 酸化过滤
改善土壤的物理性质：粘结性、塑性适中；持水能 力增加；结构性变好；耕性好；通透性适中； 增温…
改善土壤化学性质：保肥力、供肥性、缓冲性等方 面得到提高。
生理活性。
讨论：土壤有机质在土壤中的含量是 否越高越好？
CO2和O2的矛盾 发热（发酵） 有毒物质的积累（脂肪酸、H2S…） 支撑性降低
二、有机质在生态环境上的作用
2、来源与形态 新鲜的动植物残体 半分解的有机物质 腐殖物质 非常复杂
第一节 土壤有机质的来源与转化
3、组成
C、H、及
相近的化合物 纤维素和半纤维素 木质素脂肪、蜡脂、树脂和单宁
4、土壤中的含量
一般耕层土壤有机质含量不超过 50 g·Kg-1 华北、西北地区：10 g·Kg-1 南方水田：15-35 g·Kg-1 东北黑土：80-100 g·Kg-1 菜园土：20-30g·Kg-1
第二章 土壤有机质与土壤生物
第一节 土壤有机质的来源与转化 第二节 土壤腐殖质 第三节 土壤有机质的作用与管理 第四节 土壤生物与土壤酶
第一节 土壤有机质的来源与转化
一、土壤有机质（soil organic matter）的概念
1、定义 广义：指土壤中各种动植物残体及微生物分解和合 成的有机化合物 狭义：主要指有机质残体经微生物作用形成的一类 特殊的、复杂的、性质比较稳定的高分子有机化 合物，即土壤腐殖质（humus)
5、植物残体的C/N比率
C/N比： ➢ C：能源和躯体材料 ➢ N：蛋白质
C/N ≈25 : 1时分解快
生产中：有机、无机肥配合施用
第二节 土壤腐殖质的组成与性质
一、概述 特殊的高分子化合物，结构复杂，性质稳定 是混合物，一种有机无机复合体 • 主体是腐殖酸及其与金属离子相结合的盐类 • 吸附其它简单化合物
二、可分离出不同组分 胡敏素：黑色，不溶 胡敏酸（HA）：分子量大，改善土壤结构 富里酸（FA）：酸性强，促进养分有效化
第二节 土壤腐殖质的组成与性质
三、元素组成 C、H、O、N、P、S C：55~60%（平均58%） N：3~6%（平均5.6%） C/N=10~12 : 1 C:N:P:S=100~120 : 10 : 1 : 1 少量的Ca、Mg、Fe、Si
HA/FA比值越大，腐殖酸的结构越复杂；反之，则 结构越简单
– 北方大多数土壤， HA/FA﹥1，以胡敏酸为主 – 南方土壤， HA/FA﹤1，富里酸占优势
第三节 土壤有机质的作用与管理
一、土壤有机质在土壤肥力上的作用
提供和活化植物和微生物所需的养分和能源（持久、 平衡；活化矿物中的元素、P等）
三、影响土壤有机质转化的条件
1、水、气、热条件
适宜温度：25~35 ℃ 含水量：接近最大持水量的60% - 80% 通气状况 通气良好：利于养分的释放 过湿，通气不良：累积中间产物，利于 有机质的合成和积累
2、土壤质地 越粘重越难分解 粘粒-腐殖质复合体
3、土壤酸碱性 适宜pH 6.5~7.5
4、植物残体特性 易分解成分 鲜嫩程度 紧实程度 粉碎程度
2、腐殖化系数
在机物料投入土壤一年后形成的腐殖质的量 与原来有机物料总量的比值。
腐殖化系数 =
新形成的腐殖质 施入的有机物总量
例：某土壤有机质含量20 g/kg，矿化率为2%，每亩 耕层土壤重量为150 000kg，重量含水量为 15％。 问每年每亩要消耗多少有机质？每年要施多少紫 云英（腐殖化系数为0.20，含水量90%)才能使土 壤有机质含量保持平衡（不下降）?