土壤有机质的组成
第2章 土壤有机质
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)
土壤有机质来源和组成
(一)土壤有机质的来源和组成分土壤有机质主要来源于动植物残体，但是各类土壤差异很大。
作为自然土壤的有机质主要来源于高等植物残体，但因植被类型不同，植物残体的数量和成分差异很大，般是森林>草原>荒漠。
森林植被中，热带森林>亚热带森林>温带森林>寒温带针叶林；草原植被中，热带稀树草原>温带草原>荒漠化草原>荒漠植被。
植物残体的成分及含量大致如下(图1-16)糖和淀粉1-5%脂、蜡、单宁等1-8%半纤维素10-28%木质素10-30%纤维素20-50%蛋白质1-15%耕地土壤则因自然植被的破坏，作物的大部分被耕种者取走，归还土壤中的有机残体远不及自然土壤丰富，因此，有机质的主要来源是人工施用有机肥料，以及人畜排泄物和栽培作物的根槎和根的分泌物。
进入土壤的有机物质，按其化学组成可分为下列几类:进入土壤的有机物质，按其化学组成可分为下列几类:1.碳水化合物碳水化合物是土壤有机质的重要组成部分，是土壤微生物的主要能源之一，又是形成土壤结构的良好胶结剂，因此，碳水化合物对土壤肥力有一定的影响。
它包括各种糖类、淀粉、纤维素、半纤维素等，占植物组成的80%，占土壤有机质的15-27%。
简单糖类、淀粉等易溶于水，在土壤中含量甚微。
纤维素、木质素易被粘土矿物吸附和与腐殖质结合，或者与金属离子相结合，降低生物的降解作用，因而具有定的稳定性。
2.含氮化合物氮是植物生长所必需的营养元素之一。
是构成蛋白质的主要成分。
土壤中的植物残体，土壤动物和微生物均含有相当多的蛋白质。
据美国波特( Porter，1975)估算，在地球表面生物圈中的1913.17×10克氮中，47.04%的氮存在于海底的有机氮中，39.72%存在于土壤有机氮化合物中，5.23%以无机氮存在于海洋中，7.32%以无机氮存在于土壤中，0.64%的氨存在于陆地上的动植物体中，0.05%存在于海洋中的动植物体中。
（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。
土壤有机质
第二章土壤有机质一、土壤有机质的来源、含量及其组成1土壤有机质的概念指存在于土壤中所有含碳的有机质。
由生命体和非生命体两大部分组成。
2来源（1）土壤微生物是土壤有机质的最早来源（2）动、植物残体是自然土壤有机质的主要来源（3）作物根茬、有机肥料、工农业和生活废水、废渣、微生物制品、有机农药等有机质3土壤有机质的含量不同土壤有机质含量差异很大，其含量与气候、植被、地形、土壤类型、耕作措施等因素密切相关。
耕层含有机质20%以上的土壤称为有机土壤；20%以下的称为矿质土壤。
4有机质的组成元素组成：主要为C、H、O、N，其次是P和S。
化合物组成：主要是类木质素和蛋白质，其次是半纤维素以及乙醚和乙醇可溶性化合物。
5土壤腐殖质：除未分解和半分解、植物残体及微生物残体以外的有机物质总称。
由非腐殖质物质和腐殖物质组成，占土壤有机质的90%。
（1）非腐殖物质：有特定的物理化学性质、结构已知的有机化合物，包括一些经微生物改变的植物有机化合物，和微生物合成的有机化合物。
如碳水化合物、氨基酸、蛋白质、氨基酸、脂肪、蜡质、木质素、树脂、核酸、有机酸等。
在土壤中存在时间短、易被降解和作为基质被微生物利用，占土壤腐殖质的60%~80%。
（2）腐殖物质：是经土壤微生物作用后，由多酚和多醌类物质聚合而成的含芳香环结构的、新形成的黄色至棕黑色的非晶形高分子有机化合物。
是土壤有机质的主体，也是土壤有机质中最难降解的组分，占土壤有机质的60%~80%二、土壤有机质的分解和转化（一）矿质化过程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和能量的过程。
1单糖的分解：在有氧条件下彻底分解，形成二氧化碳和水，在缺氧条件下，形成有机酸类的中间产物，并产生还原性的甲烷及氢气。
2纤维素的分解：首先分解为单糖，然后进一步分解。
3含氮有机质的分解主要是蛋白质的分解，是土壤氮素循环的主要过程。
包括4个过程：（1）水解过程：蛋白质在水解酶作用下分解成简单的氨基酸（2）氨化作用：在氨化细菌作用下，有机态氮变成无机态氮（即氨或铵）的过程。
第二章 土壤有机质2
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：
核蛋白质
磷细菌 水解
磷酸
K＋＋Na＋＋Ca2＋
磷酸盐
产生的磷酸盐是植物可吸收的磷素养
分，但在酸性或石灰性土壤中易与Fe、Al、 Ca、Mg等生成难溶性的磷酸盐，降低其有 效性。在缺氧条件下磷酸又被还原为磷化 氢，其反应如下：
nC6H12O6＋6O2 6CO2＋6H20＋热量
通气不良的条件下
如果在通气不良的条件下，则在嫌气性 微生物作用下缓慢分解，并形成一些还 原性气体、有机酸，产生的热量少，称 发酵作用。
其反应为： C6H12O6
2CO2
4H2＋CO2
CH3CH2CH2COOH ＋ 2H2 ＋ ＋热量 CH4＋2H2O
土壤腐殖质的分离、提取与组分
土壤(去除有机残体)
用0.1MNaOH提取,过滤
黑色溶液
用HCl调节到pH2
胡敏素残渣
溶液-富里酸
沉淀-胡敏酸
分子结构和分子量 ---腐植酸的核心组成份是芳香族化合物， 此外还有氨基酸、多肽及碳水化合物。 ---富里酸含羧基比胡敏酸多，所以酸性较 强。 ---富里酸的分子比胡敏酸小，结构较简单。
二、土壤有机质的来源
土壤有机质最初来源—微生物。 土壤有机质主要来源（基本来源）为高等 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； 自然土壤→农业土壤 人为施用的有机肥料 （工农业废渣、微生物制品）扩大了土壤 有机质的来源。
三、土壤有机质的类型（组成）
进入土壤中的有机物质呈现三种状态： 新鲜的有机物质---动、植物残体 半分解的动、植物残体 腐殖物质
第四章 土壤有机质
2、腐殖酸的化学性质
腐殖酸的主要元素组成是碳、 氢、氧、氮、硫，此外还含有 少量的钙、镁、铁、硅等灰分 元素。不同土壤中腐殖酸的元 素组成不完全相同，有的甚至 相差很大。腐殖质含 碳55％-60％，平均为58％， 氮3％-6％，平均为5.6％， C/N比值为10:1-12:1
腐殖酸分子中含各种功能基。其中主要是含氧的酸性功 能基，包括芳香族和脂肪族化合物上的羧基(R-COOH) 和酚羟基(酚-OH)，其中羧基是最重要的功能基团。此 外，腐殖物质中还存在一些中性和碱性功能基，中性功 能基主要有醇羟基(R-CH2-OH)、醚基(R-CH2-O-H2-R)、 酮基(R-C=O(-R))、醛基(R-C=O(—H))和酯(R-C=O(-OR))， 碱性功能基主要有胺(R-CH2-NH2)和酰胺(R-C=O(-NHR))。富啡酸的羧基和酚羟基含量以及羧基的解离度均较 胡敏酸高，醌基较胡敏酸低；胡敏素的醇羟基比富啡酸 和胡敏酸高，但富啡酸中羰基含量最高。我国各主要土 壤中胡敏酸的羧基含量在270～480cmol/kg之间，醇羟基 在220-430cmol/kg，醌基在90-189cmo1/kg之间。富啡酸 的羧基含量为640-850cmol/kg，是胡敏酸的2倍左右，富 啡酸的醇羟基和醌基的含量分别在500-600和5060cmol/kg之间。
第四章 土壤有机质
有 机 质 是 土 壤 的 重 要 组 成 部 分
在土壤肥力、 环境保护、 农业可持续 发展等方面 都有着很重 要的作用和 意义
一方面它含有植物生长所需要的各种营养元素， 是土壤微生物生命活动的能源，对土壤物理、 化学和生物学性质都有着深刻的影响
土壤有机质对重金属、农药等各种有机、无机 污染物的行为都有显著的影响，而且土壤有机 质对全球碳平衡起着重要作用，被认为是影响 -全球“温室效应”，的主要因素
土壤有机质
壤中分解一年后的残留碳量。
2、土壤腐殖质的形成
第一阶段：有机残体在微生物分解 作用下，其中一部分彻底矿化，最终生 成CO2、H2O、NH3、H2S等无机化合 物。另一部分转化为较简单的有机化合 物（多元酚）和含氮化合物（氨基酸、 肽等），提供了形成腐殖质的材料。
4、工农业副产品及生活污水废物等
二、土壤有机质含量
1、有机质含量
一般含量在0-5%之间。
泥炭土可高达20%或30%以上 漠境土和砂质土壤不足0.5%
表5－1 中国某些自然土壤中有机质含量
土类 棕色森林土 褐土 黄壤 红壤 黑土、黑钙土 砖红壤、赤红壤 高山草甸土、亚高山草甸土 高山草原土、亚高山草原土 黄棕壤、黄褐土
（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 最适宜温度大约为25-35
（三）植物残体的特性
1、物理状态
2、C/N比***
则以矿质盐类释放出来。
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。
三、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 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
常见的化合物有纤维素、半纤维素、蛋白质、木质素及脂类。
土壤有机质
M-OH2+
M-OH
M-O-
式中M代表铁、锰、硅等原子。
非硅酸盐粘土矿物
1.氧化铁 土壤中常见的氧化铁矿物是针铁矿和赤铁矿。
◆针铁矿（α-FeOOH）在温带、亚热带与热带的土壤中
大量存在，一般晶体都很小，较大的带黄色，较小的 带棕色，常呈针状，故称为针铁矿。
非硅酸盐粘土矿物
◆赤铁矿（ α-Fe2O3），在高温、潮湿、风化程度很深的红
色土壤中，在黄色或棕色的土壤中很少存在。即使土壤中 的氧化铁以针铁矿为主，少量赤铁矿的存在也会使土壤看 起来呈红色。赤铁矿常呈六角形的板状。
非硅酸盐粘土矿物
2.氧化铝 ◆氧化铝矿物可分为一水型（Al2O3· H2O）和三水型（ Al2O3· 3H2O）。一水型氧化铝见于热带土壤和石灰岩风化物 上发育的土壤中。三水型氧化铝在土壤中最常见，一般以 灰化土和湿热气候下的砖红壤、赤红壤和黄壤较普遍. ◆ 在成土过程中，铁、铝元素经常一起形成矿物共生组合， 极易发生同晶替代，或吸附在胶体矿物表面。
土壤有机质的分解与转化
3 土壤腐殖质的分解和转化 腐殖质的分解、转化经历三个阶段。
第一阶段
第二阶段
第三阶段
第三章 土壤有机质
土壤有机质 土壤有机质的来源和组成 腐殖质 土壤有机质的分解与转化
土壤有机质的来源和组成
土壤有机质是指存在于土壤中的所有含碳
的有机质，它包括土壤中各种动物、植物 残体，微生物体及其分解和合成的有机质 。
5%
0.5%
0.5-2.0%
7%
土壤有机质的来源和组成
腐殖质
1 土壤腐殖质的概念 ◇土壤腐殖质是除分解和半分解动植物残体及微生 物体以外的有机物质的总和。
- 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)。
土壤有机质的组成
土壤有机质是指土壤中的有机物质，包括植物残体、动物残体、微生物体和其代谢产物等。
它是土壤中最活跃的组分之一，对土壤的肥力、结构、水分保持和生物活性等方面都有着重要的影响。
土壤有机质的组成主要包括碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素。
其中，碳是土壤有机质的主要元素，占有机质总量的50%以上。
氮是土壤有机质中的次要元素，占有机质总量的1%~5%。
磷、硫等元素的含量较低，但也对土壤肥力有一定的影响。
土壤有机质的化学组成非常复杂，包括多种有机物质，如蛋白质、多糖、脂肪、核酸、酚类、醛类、酮类等。
其中，蛋白质是土壤有机质中含量最高的有机物质，占有机质总量的30%~50%。
多糖是土壤有机质中的次要成分，占有机质总量的10%~20%。
脂肪、核酸、酚类、醛类、酮类等含量较低，但也对土壤肥力有一定的影响。
土壤有机质的组成对土壤肥力和生物活性有着重要的影响。
有机质中的蛋白质、多糖等有机物质可以提供植物生长所需的养分，促进植物生长和发育。
有机质中的酚类、醛类等有机物质可以促进土壤微生物的生长和繁殖，增强土壤的生物活性。
有机质还可以改善土壤结构，增加土壤孔隙度和通气性，提高土壤保水能力和抗旱能力。
土壤有机质的组成对土壤肥力、结构、水分保持和生物活性等方面都有着重要的影响。
因此，保持土壤有机质的含量和质量，是维护
土壤生态系统健康的重要措施之一。