第二章 土壤有机质
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第二章 土壤有机质详解
6、含氮化合物 ( nitrogenous substances )
主要是蛋白质及其衍生物，蛋白质含氮 平均为16%，含硫0.3～2.4%，含磷0.8%。
大部分蛋白质不溶于水，在碱液中形成 胶体溶液。各种蛋白质均易被微生物分解成 各种氨基酸。
7、土壤腐殖质 ( humus )
主要包括胡敏酸类和富里酸类。一般土壤有 机质中，腐殖质占85～90%以上，而普通有机化 合物只占10～15%，尽管这一比例有时会更大一 些，但腐殖质总是土壤有机质的主要部分。
草本植物则将根系和茎叶同时留给土壤，地上 部为2—6吨/公顷，而地下部可达3～11吨/公顷。
一般草本植物 > 木本植物。
当人类有意识地干预土壤肥力的过程开始以 后，动物的粪便成为土壤中有机质的重要来源。
随着社会的不断进步、变化，工业废水中的 有机质加入了土壤，城市废弃物进入了土壤，草 炭、风化煤制品也加盟进来。近年来，甚至有 “洋垃圾”进口，其中也含有五花八门的有机成 分。
（二）土壤有机质含量的变化范围
有机质的含量在不同土壤中差异很大， 高的可达30%以上，低的不足0.5%。
表层含有机质20%以上的土壤，称为有 机质土壤，含有机质20%以下的土壤，称为 矿质土壤。
全国土壤有机质含量大致范围
5%
0.5% 7%
0.5-2.0%
表 52-11 不同地区旱地和水田耕层土壤有机质含量
第一节 土壤有机质的来源 含量及组成
一、土壤有机质的概念
土壤有机质的概念有广义和狭义之分。
广义的土壤有机质概念，指的是土壤中除矿 质部分以外所有的有机部分，如各种动植物残体， 各种微生物及其代谢产物，植物根系的分泌物，
狭义的土壤有机质，主要指的是土壤中的腐 殖质。从这个意义上说，有机质的定义是：
第二章 土壤有机质
6.吸水性：腐殖质是一种亲水胶体，有强大的吸水
能力，单位质量腐殖质的持水量是硅酸盐粘土矿物
的4～5倍，最大吸水量可以超过500%。最大吸湿
水量可达本身一倍以上。 7.稳定性 ：。腐殖质不同于土壤中动植物残体的有机组分，
土壤有机质含 量并非可以无 限提高，在稳 定的生态系统 中最终达到一 个稳定值。
第二节
土壤腐殖质
一、腐殖质的分离与组成 二、土壤腐殖质在土壤中存在形态 二、土壤腐殖质的性质 四、我国主要土壤腐殖质的特征
土壤腐殖质本身不是一种单一的化合物，
而是由多种化合物形成的聚缩物，其主体 称为腐殖物质。其余为微生物代谢所产生
（4）反硝化作用
NO3－在无氧或微氧条件 在细菌作用下生成N2O 和N2的过程，称反硝化作用（硝酸盐还原过程）。 其反应如下：
反硝化细菌 C6H12O6＋24KNO3 24KHCO3＋6CO2＋12N2↑＋18H2O
3.含磷有机物质的转化
土壤中含磷有机物主要有核蛋白、卵磷脂、核酸、 核素等，它们在有机磷细菌的作用下进行分解：
4.脂肪、蜡脂、树脂和单宁
5.含氮化合物
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。
四、 土壤有机质的转化过程
矿质化过程： (Mineralization)*** 就是有机质被分解成简单的无机化合物，释放出矿质营
养的过程
腐殖化过程： (Humification)***
粘粒结合成有机无机复合体。
用密度为1.8---2.0的重液提取土壤，分为重 组（70%---95%）和轻组（5%--30%）。 复合体为重组。 重组又分为松结合态（10%）；稳结合态 (20—30%)和紧结合态(60---70%).
（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。
第二章_土壤有机质
土壤有机质还与磷、硫含量具有相关性，土壤有机 质中C:N:P:S=100-120:10:1:1
(2) 化合物组成 可分为:
腐殖物质 （Humic Substance)（85%-90%；也有 60%-80%）
非腐殖物质 （Non-Humic Substance)（10%-15%）
常见的化合物有纤维素、半纤维素、蛋白质、木质素及脂类。
类特殊的高分子有机化合物。占土壤有机质 总量的85-90%（有说70%以上），有资料说 每公顷土壤每天可以产生500千克的这种物 质，它对植物的生长极为重要。
据估计，进入土壤的有机残体经过一年降解 后，2/3以上的有机质以CO2的形式释放而损 失，残留在土壤中的有机质不到1/3，其中土 壤微生物生物量占3%-8%，多糖、多糖醛酸 苷、有机酸等非腐殖物质占3%-8%，腐殖物 质占10%-30%。
但在嫌气条件下，很多嫌气性土壤微生物能 引起磷酸还原作用，产生亚磷酸，并进一步 还原成磷化氢。
含硫有机物的转化:土壤中含硫的有机化合物 如含硫蛋白质、胱氨酸等，经微生物的腐解 作用产生硫化氢。
硫化氢在通气良好的条件下，在硫细菌的作 用下氧化成硫酸，并和土壤中的盐基离子生 成硫酸盐，不仅消除硫化氢的毒害作用，而 且能成为植物易吸收的硫素养分。
把生物合成和分解有机物的过程总称为 土壤有机质的转化。
（一）土壤生物及其主要功能
土壤生物主要包括：生活在土壤中的动物、 植物和微生物，它们有多细胞的后生生物， 单细胞的原生生物，真核细胞的真菌（酵母、 霉菌）和藻类，原核细胞的细菌、放线菌和 蓝细菌及没有细胞结构的分子生物（如病毒 等）。
地球上分布广、数量多、生物多样性最复杂 和生物量最大的是土壤微生物。如一般土壤 中细菌为107-108个/克土,放线菌106-107个/ 克土,藻类104-105个/克土。
(2) 化合物组成 可分为:
腐殖物质 （Humic Substance)（85%-90%；也有 60%-80%）
非腐殖物质 （Non-Humic Substance)（10%-15%）
常见的化合物有纤维素、半纤维素、蛋白质、木质素及脂类。
类特殊的高分子有机化合物。占土壤有机质 总量的85-90%（有说70%以上），有资料说 每公顷土壤每天可以产生500千克的这种物 质，它对植物的生长极为重要。
据估计，进入土壤的有机残体经过一年降解 后，2/3以上的有机质以CO2的形式释放而损 失，残留在土壤中的有机质不到1/3，其中土 壤微生物生物量占3%-8%，多糖、多糖醛酸 苷、有机酸等非腐殖物质占3%-8%，腐殖物 质占10%-30%。
但在嫌气条件下，很多嫌气性土壤微生物能 引起磷酸还原作用，产生亚磷酸，并进一步 还原成磷化氢。
含硫有机物的转化:土壤中含硫的有机化合物 如含硫蛋白质、胱氨酸等，经微生物的腐解 作用产生硫化氢。
硫化氢在通气良好的条件下，在硫细菌的作 用下氧化成硫酸，并和土壤中的盐基离子生 成硫酸盐，不仅消除硫化氢的毒害作用，而 且能成为植物易吸收的硫素养分。
把生物合成和分解有机物的过程总称为 土壤有机质的转化。
（一）土壤生物及其主要功能
土壤生物主要包括：生活在土壤中的动物、 植物和微生物，它们有多细胞的后生生物， 单细胞的原生生物，真核细胞的真菌（酵母、 霉菌）和藻类，原核细胞的细菌、放线菌和 蓝细菌及没有细胞结构的分子生物（如病毒 等）。
地球上分布广、数量多、生物多样性最复杂 和生物量最大的是土壤微生物。如一般土壤 中细菌为107-108个/克土,放线菌106-107个/ 克土,藻类104-105个/克土。
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( ) )
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
《土壤肥料学》第二章 土壤有机质 思考题解析
《土壤肥料学》第二章土壤有机质课后思考题解析1、什么是矿质土壤和有机质土壤？矿质土壤简称矿质土,主要是由矿物质组成的、其特性主要由矿物质所决定的土壤.通常含有不到20％的有机质,具有30厘米厚的有机质表土层.有机质土壤是指在土壤学中，一般把耕层含有机质20%以上的土壤。
2、不同土壤中的有机质的来源途径有哪些？对于原始土壤来说，微生物是土壤有机质的最早来源；自然植被条件下，土壤有机质主要来源于地面植物残落物、根系残体和根系分泌物，其次来源于生活在土内的动物和微生物。
农业土壤的有机质主要来源于施入土壤的各种有机肥料，植物遗留的根茬、还田的秸秆以及翻压的绿肥等有机物质。
3、什么是土壤有机质的矿质化过程和腐殖化过程？土壤有机质的矿化过程是指在微生物作用下，复杂的有机物质分解成为简单无机化合物的过程。
土壤腐殖化过程是指土壤有机质在微生物作用下，不仅可以分解成为简单的无机物，同时经过生物化学作用，又可以重新合成更为复杂而且比较稳定的特殊的高分子有机物，即腐殖质。
4、含氮有机物的矿质化过程分为哪几个阶段？具体阶段的条件、过程、结果如何？含氮有机物的矿质化过程可分为4个阶段，水解过程、氨化过程、硝化过程和反硝化过程。
水解过程是，蛋白质在微生物所分泌的蛋白质水解酶的作用下，分解成为简单的氨基酸类含氮化合物。
氨化过程是经水解生成的氨基酸在多种微生物的作用下，产生氨气的过程，条件是在好气、厌氧条件下均可进行，只是不同种类微生物的作用不同。
硝化过程是在通气良好的条件下，氨化作用产生的氨气在土壤微生物的作用下，可经过亚硝酸的中间阶段，进一步氧化成硝酸。
反硝化过程是硝态氮在土壤通气条件不良的情况下，受反硝化细菌作用还原成气态氮（N2,N2O)的过程.5、土壤腐殖质的形成经历哪几个阶段?土壤腐殖质的形成经历两个阶段，为动植物残体分解阶段和新高分子有机物合成阶段。
6、土壤腐殖质酸的组分和性质如何？腐殖酸的主要组成是胡敏酸和富里酸，通常占腐殖酸总量的60%左右。
《土壤学》第二章 土壤有机质
• 2、腐殖酸具有较大的比表面积，高达2000平方 米每克，远大于金属氧化物和粘土矿物的表面积。
• 3、腐殖酸是一种亲水胶体，最大吸水量可以超 过其本身重量的五倍。
➢ 4、腐殖物质整体呈黑色，富里酸颜色较淡，黄色至棕红色， 而胡敏酸的颜色较深，棕黑色至黑色。
➢ 5、腐殖酸的元素组成多：有C、H、O、D、S、Ca、Mg、 Fe、Si等灰分元素。
（四）、改善生物性质
（1）提高微生物活性和数量。 （2）增加土壤养分转化。 （3）促进植物和生物生长发育。
（五）、改善土壤生态环境
（1）减少重金属污染：吸附、包被、络合、 螯合、溶解排出等。
（2）加速对农药等有机污染物的降解。 （3）对全球碳平衡产生影响 ：
土壤碳
大气碳
二、提高土壤有机质的措施
►土壤有机质的组成
1.元素组成是C、O、H、N、P、S、K、Na、Ca、Mg等 有机质的含碳量平均为58％，故土壤有机质的含量大致是
有机含碳量的1.724倍。
2.化合物组成
碳水化合物（糖、淀粉、纤维素和半纤维素）、 含氮化合物（主要为蛋白质）、木质素、脂肪、 树脂、蜡质、单宁。
三、土壤有机质的存在状态
31/1 20/1 16/1 13/1 11/1 7/1
• 讨论：秸秆还田或堆肥时为何经常要加 入适量的速效氮肥？
(6)温度 ：土壤微生物活动的最适宜的温度大 约范围为25－35摄氏度
（7）土壤水分和通气状况：土壤相对含水量 为60－100％时，水、气都较合适。
（8）土壤酸碱度： 中性土壤转化快
微量元素等各种养分的主要来源。
（二）改善物理性质
（1）促进团粒结构的形成：通过功能团 以胶膜形式包被在矿质土粒的外表 。
（2）改善土壤通气、透水及持水性。 （3）改善耕性，延长适耕期，提高耕作
• 3、腐殖酸是一种亲水胶体，最大吸水量可以超 过其本身重量的五倍。
➢ 4、腐殖物质整体呈黑色，富里酸颜色较淡，黄色至棕红色， 而胡敏酸的颜色较深，棕黑色至黑色。
➢ 5、腐殖酸的元素组成多：有C、H、O、D、S、Ca、Mg、 Fe、Si等灰分元素。
（四）、改善生物性质
（1）提高微生物活性和数量。 （2）增加土壤养分转化。 （3）促进植物和生物生长发育。
（五）、改善土壤生态环境
（1）减少重金属污染：吸附、包被、络合、 螯合、溶解排出等。
（2）加速对农药等有机污染物的降解。 （3）对全球碳平衡产生影响 ：
土壤碳
大气碳
二、提高土壤有机质的措施
►土壤有机质的组成
1.元素组成是C、O、H、N、P、S、K、Na、Ca、Mg等 有机质的含碳量平均为58％，故土壤有机质的含量大致是
有机含碳量的1.724倍。
2.化合物组成
碳水化合物（糖、淀粉、纤维素和半纤维素）、 含氮化合物（主要为蛋白质）、木质素、脂肪、 树脂、蜡质、单宁。
三、土壤有机质的存在状态
31/1 20/1 16/1 13/1 11/1 7/1
• 讨论：秸秆还田或堆肥时为何经常要加 入适量的速效氮肥？
(6)温度 ：土壤微生物活动的最适宜的温度大 约范围为25－35摄氏度
（7）土壤水分和通气状况：土壤相对含水量 为60－100％时，水、气都较合适。
（8）土壤酸碱度： 中性土壤转化快
微量元素等各种养分的主要来源。
（二）改善物理性质
（1）促进团粒结构的形成：通过功能团 以胶膜形式包被在矿质土粒的外表 。
（2）改善土壤通气、透水及持水性。 （3）改善耕性，延长适耕期，提高耕作
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二、土壤腐殖质-粘土矿物复合体
游离态
很少
腐殖质
结合态
52%-98%
土壤有机无机复合体示意图
三、土壤腐殖酸的分组
目前常用的提取剂
（1）0.1M NaOH溶液 （2）0.1M NaOH + 0.1M 焦磷酸钠混合提取液
腐殖质分组方法
四、土壤腐殖酸的性质
（一）物理性质
1、颜色与光学性质 黑褐色，富里酸呈淡黄色，胡敏酸呈褐色
最大吸水量可以超过500%
腐植酸是强吸水胶体，弱酸。 溶于碱性溶液，酸性溶液中溶解度低
有机化合物(organic compounds)
• 大量存在于自然界，主要从天然生命体中获取； • 随着科学技术的飞速发展，人工合成有机物的种类和 数量将成数倍成长； • 有机化合物的种类和数量繁多，将越来越多，且与人 类生活（衣、食、住、行）密切相关；以农业生产为 例，农产品和人类生存环境中普遍存在各类有机化合 物，如油脂、蛋白质、糖三大营养物质，木材、煤、 天然气和石油等能源物质，橡胶、棉花、羊毛、蚕丝 和动物皮、肉等主要农产品，以及许多人工合成的农 业生产资料农药、农膜、动植物添加剂等…… • 主要含有碳元素、氢元素、氧、氮、硫、卤素等元素。 碳元素为主
植物残体的特性
在细菌的生命过程中，分解有机质时满足其合适的C/N比值一般 为25：1。〈25：1时，有充足的氮素，分解速率较快，也能提供 农作物所需氮素。反之，氮素不足，与作物争氮的局面。
土壤pH值
中性（6.5-7.5）
灰分营养元素
S、P、Ca、Mg等
二、影响有机物质的分解和转化的因素：
（一）土壤生物的组成与活性
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。
土壤有机质的转化
不含氮的碳水化合物的转化
碳水化合物中，简单的糖类容易分解，而多糖则较难分解。纤维 素、半纤维素、脂肪，蜡质分解缓慢，最难分解的是木质素，在 其专性细菌作用下，也能缓慢分解。
第一节 土壤有机质的来源、含量及其组成
概念：土壤有机质(soil organic matter,SOM)
土壤有机质是土壤中的各种动植物残体，在土壤生 物的作用下形成的一类特殊的高分子化合物。
7% (soil organic matter)
0.5%
土壤有机质
0.5-2.0%
5%
土壤有机质的含量
我国耕地土壤表层有机质的平均含量为2.0%，华北 地区土壤大多在1.0%左右，西北地区<1.0%,南方水 田土壤为1.5%-3.5%，东北的黑土可高达8%-10%。
• 土壤有机质形成的过程即土壤形成过程!! • 六大成土因子—地形、母质、植被、气候、 生 产措施和时间
• 源--流分析(投入—产出分析)
• 土壤有机质的来源 • 土壤有机质的分解和转化
土壤有机质的来源
微生物 动物来源 植物来源 工农业副产品
农业土壤中，土壤有机质的来源，主要有：
作物的根茬、还田的秸杆和翻压绿肥。 人畜奋尿，工农副产品的下脚料。 城市生活垃圾、污水。 土壤微生物、动物的遗体及其分泌物。 人为使用各种有机肥料。
含氮有机物质的转化
氨化作用 有机态氮的氨化包括蛋白质物质水解转化为简单的氨基酸和氨基 酸脱氨基过程。
硝化作用
土壤中的氨在亚硝酸细菌的作用下氧化成亚硝酸，再经硝化细菌 作用氧化成硝酸。
反硝化作用
土壤有机质的转化
影响土壤有机质转化的因素 土壤的水、气、热条件
通气良好，氧气充足，温度适宜，田间持水量60%-80%，微生物 活动旺盛，有利于有机质矿化作用。
第二章
土壤有机质
【教学目标】
第一节 土壤有机质的来源、含量及其组成 1. 土壤有机质概述 第二节 土壤有机质的分解和转化 2.土壤有机质的转化
第三节 土壤腐殖物质的形成和性质的影响 5.提高土壤有机质的原则和途径
第四节 土壤有机质的作用及管理
有机化合物认识的发展演变
土壤腐殖质形成的四种途径
①腐殖质是由木质素衍生而成的。微生物对 木质素进行不完全分解，其残余物构成了腐殖质的一部分。 ②木质素分解生成酚醛和酸，在微生物酶的作用下转化为醌， 醌与氨基化合物聚合，形成类腐植酸的大分子物质。
③认为多元酚是由微生物从木质素碳源(如纤维素)合成的，
多元酚再经酶的作用氧化为醌，并转化为腐植酸类物质。 ④微生物的代谢产生糖和氨基酸，再经非酶性的聚合作用形 成棕色的含氮聚合物。
腐殖质不分组时，整体溶液呈黑色。 胡敏酸色深，呈棕褐色；富里酸色浅，呈淡黄色。 多数腐植酸都有荧光效应，不同组分荧光效应不 同
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
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
一些有机物质的碳、氮含量及其 C/N 比 C% 50 46 38 40 40 40 40 40 40 41 40 40 40 31 50 50 50 56 52 46 N% 0.05 0.1 0.5 0.7 0.8 1.1 1.3 1.5 1.8 2.1 2.5 3.0 3.5 4.5 10.0 8.5 5.0 4.9 2.3 5.1 C/N 600/1 400/1 80/1 57/1 50/1 37/1 31/1 26/1 25/1 20/1 16/1 13/1 11/1 7/1 5/1 6/1 10/1 11/1 23/1 9/1
图4-1 有机质的分解与合成示意图
激发作用**（ Priming effect)：土壤中加入新鲜 有机物质会促进土壤原有有机质的降解，这种 矿化作用称之激发作用。 激发效应可以是正、也可以是负。
注 意
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。
非腐殖物质 （Non-Humic Substance) 20%-30%
常见的化合物有纤维素、半纤维素、蛋白质、木质素及脂类。
2、有机质的组成 (3) 存在形态： •新鲜的动、植物残体 • 半分解的动、植物残体
• 腐殖物质
土壤中的有机物质=土壤有机质?
影响土壤有机质含量的因素?
• 影响因子分析—六大成土因子
有机化合物的特性
• 主要组分碳原子具有特殊性：碳原子与碳原子之间或 碳原子与其他原子之间能够形成稳定的共价键，并通 过单键、双键、三键连接成链状或环状化合物 • 结构上特殊性：同素异构现象普遍，如石墨、金刚石 和 C60(人工合成，足球烯) • 性质上特殊性：
有机化 一般可燃烧 合物 无机化 绝大多数不 合物 易燃烧 例外 CCl4不易燃 烧，可用做 灭火剂 熔点较低， 大多难溶于水， 反应速率较小，常 一般不超过 易溶于有机溶剂 需要加热或加催化 400 ° C 剂，且副反应较多 难熔化、熔 大多易溶于水， 反应多数可在瞬间 点高 难溶于有机溶剂 完成 糖和酒精极易溶 三硝基甲苯(TNT)反 于水 应速率很快，能以 爆炸方式进行
土壤动物促进植物残体的破碎和运输 真菌可促进木质素的分解
细菌和放线菌可促进碳水化合物的分解
（二）土壤特性
1、质地 粘粒含量越高，有机质含量也越高。
2、pH值 中性、钙质丰富较好，pH6.5-7.5。 3. 水分 最适湿度：土壤持水量的50-80% 低洼、积水有利于有机质的积累 4. 通气性 通气不良易有机质累积 5. 温度
土壤有机质分解与合成示意图
一、矿化过程与腐殖化过程
1、矿化作用(Mineralization)*** 土壤有机质在土壤微生物及其酶的作用下，分解成 二氧化碳和水，并释放出其中的矿质养分的过程。
酶 R—（C，4H，养分）+ 2O2 CO2 + 2H2O + 能量+养分 氧化
腐殖化过程:(Humification)*** 各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组织中 的聚合转变为组成和结构比原来有机化合物更为复杂 的新的有机化合物，这一过程称为腐殖化过程。
表 2-5 中国不同地区耕地土壤中有机物质的腐殖化系数 东北地区 作物秸杆 范围 平均 作物根 范围 平均 绿肥 范围 平均 厩肥 范围 平均 0.26-0.65 0.42 (9) 0.30-0.96 0.60 (5) 0.16-0.43 0.28(14) 0.28-0.72 0.46(11) 华北地区 0.17-0.37 0.26(33) 0.19-0.58 0.40(14) 0.13-0.37 0.21(46) 0.28-0.53 0.40(21) 江南地区 0.15-0.28 0.21(53) 0.31-0.51 0.40(54) 0.16-0.37 0.24(33) 0.30-0.63 0.40(38) 华南地区 0.19-0.43 0.34(18) 0.32-0.51 0.38(14) 0.16-0.33 0.23(31) 0.20-0.52 0.31(8)
最适宜温度大约为25-35
（三）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。
动画演示
C/N降至大约25：1以下，微生物不再利用土壤 中 的有效氮，相反由于有机质较完全的分解而释放 矿质态氮，