第四章 土壤有机质
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环境化学复习资料第四章 土壤环境化学 名词术语
第四章土壤环境化学名词术语1.土壤化学组成（Chemical composition of soil）指构成土壤的各种化学物质的种类和比例，土壤的化学组成包括①土壤矿物质：包括原生矿物和次生矿物；②土壤有机质，主要源于动植物和微生物残体，包括非腐殖物质和腐殖质；③土壤水分，并非纯水，实际上是土壤中各种成分和污染物溶解形成的溶液；④土壤中的空气。
2.土壤反应（Soil reaction）土壤酸碱性质的量度。
取决于土壤中氢离子浓度的大小，以pH值表示。
氢离子浓度高时，土壤呈酸性反应。
反之，呈碱性反应。
3.盐基饱和度（Base saturation percentage of soil）指土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分数，与土壤母质、气候等因素有关4.土壤吸附（Soil adsorption）指土壤矿物质、土壤胶体和土壤有机质通过各种物理化学作用力对外源物质的结合。
土壤吸附能降低污染物的扩散系数，影响其生物可利用性，从而影响污染物在土壤中的行为和生态风险。
5.土壤络合（Soil complex）指土壤中，一些配位体通过配位键结合与进入土壤的物质结合而形成复杂的分子或离子，从而影响土壤中污染物的迁移和转化行为。
6.土壤退化（Soil degradation）又称土壤衰弱，是指土壤肥力衰退导致生产力下降的过程。
是土壤环境和土壤理化性状恶化的综合表征，包括有机质含量下降、营养元素减少、土壤结构遭到破坏、土壤侵蚀，土层变浅，土体板结、土壤盐化、酸化、沙化等。
其中，有机质下降，是土壤退化的主要标志。
在干旱、半干旱地区，原来稀疏的植被受破坏，土壤沙化，就是严重的土壤退化现象。
7.土壤污染源(Soil contaminant source)造成土壤污染的污染物来源，主要为工业和城市的废废弃物堆放、农业用的化肥及农药、污水直接排放、受污染的地表径流、大气沉降、以及放射性物质和有害微生物等。
8.土壤酸化(Soil acidification)土壤内部产生和外部输入的氢离子引起土壤pH值降低和盐基饱和度减少的过程，它又是一种重要的土壤退化形式，对区域食物安全、环境质量及人畜健康产生明显负面影响。
土壤肥料学土壤有机质
秸秆覆盖还田
01
将作物秸秆覆盖在土壤表面，可减缓水分蒸发、抑制杂草生长，
同时秸秆腐烂后可增加土壤有机质。
秸秆翻压还田
02
将作物秸秆翻压入土，可改善土壤理化性质、提高土壤肥力。
秸秆堆沤还田
03
将作物秸秆堆沤发酵后还田，可加速秸秆腐烂、提高养分有效
性。
绿肥种植
豆科绿肥
如紫云英、苕子等，具有固氮能力，可增加土壤 氮素含量。
转化途径
矿化作用
土壤有机质在微生物的作用下，经过矿化作用分解为简单的无机物质，如二氧化碳、水和矿质养 分等。
腐殖化作用
部分有机质在微生物的作用下，经过腐殖化作用形成腐殖质，这是一种复杂的、相对稳定的有机 质。
淋溶作用
雨水或灌溉水将土壤中的可溶性有机质淋洗到下层土壤或水体中。
影响因素
土壤温度
被动收入是指个人投资一 次或一二三四五六七八九 十次或被动收入投资一次 次或少数几次后，被动收 入是指个人投人投人投人 投资一次或被动收入投资 收入投收入投
土壤有机质组成复杂，包括动植物残体、微生物体及其分 解产物等。优质土壤应含有较高的活性有机质和稳定的腐 殖质。
土壤微生物活性
土壤微生物在有机质分解和养分转化过程中起着重要作用。 土壤微生物活性高，有利于有机质的分解和养分的释放。
实例分析
01
某地农田土壤有机质含量测定
采用重铬酸钾容量法对某地农田土壤进行有机质含量测定，结果显示该
03
土壤有机质与土壤肥力的关 系
对土壤物理性质的影响
改善土壤结构
土壤有机质是土壤团聚体形成的重要胶结物质，能够增加土壤团 聚体的稳定性和水稳性，从而改善土壤结构。
提高土壤保水能力
第四章土壤有机质
第四章土壤有机质
内容提要
土壤有机质的定义、来源和组成 土壤有机质的转化 土壤腐殖质 土壤有机质的作用和调节
土壤有机质的定义??
存在于土壤中的所有含碳的有机化合物。 它主要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各种有机化合物。
第一节 土壤有机质的来源、组成
土壤有机质的来源和组成
土壤有机质的分解和转化也受土壤干湿交 替作用的影响
土壤有机质的转化
3. 植物残体的特性
新鲜多汁的有机物质比干枯秸秆易于分解 有机物质的细碎程度 有机物质组成的碳氮比(C/N)
对微生物来说，同化1份氮到体内，必 须相应需要约24份的碳。
土壤有机质的转化
4. 土壤特性
土壤质地在局部范围内影响土壤有机质的含量
酶的作用
酶在土壤有机质转化过程中起着巨 大作用，几乎大部分的生物转化过 程都是在酶的作用下完成的。
土壤有机质的转化
2. 动物的转化过程
从原生动物到脊椎动物，大多数以植物及植物残体为食。在森林
土壤中，生活着大量的各类动物，如温带针阔混交林下每公顷蚯
蚓可达258万条等，可见活动物对有机质的转化起着极为重要的作
不含氮的有机物的转化 含氮有机物的转化 含磷有机物的转化 含硫有机物的转化
土壤有机质的转化
(1)不含氮的有机物的转化
主要是碳水化合物，如糖类、纤维类、半纤维类、脂肪和木质素等。
好气条件下
生成简单的有机酸、醇、酮类，最后完 全分解成CO2和水，同时释放热量。
通气不良条件下
形成有机酸类中间产物，最后产生甲烷、 氢气等还原性物质。
凡是能影响微生物活动及其生理作用的因素 都会影响有机物质的分解和转化。
土壤有机质的转化
内容提要
土壤有机质的定义、来源和组成 土壤有机质的转化 土壤腐殖质 土壤有机质的作用和调节
土壤有机质的定义??
存在于土壤中的所有含碳的有机化合物。 它主要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各种有机化合物。
第一节 土壤有机质的来源、组成
土壤有机质的来源和组成
土壤有机质的分解和转化也受土壤干湿交 替作用的影响
土壤有机质的转化
3. 植物残体的特性
新鲜多汁的有机物质比干枯秸秆易于分解 有机物质的细碎程度 有机物质组成的碳氮比(C/N)
对微生物来说，同化1份氮到体内，必 须相应需要约24份的碳。
土壤有机质的转化
4. 土壤特性
土壤质地在局部范围内影响土壤有机质的含量
酶的作用
酶在土壤有机质转化过程中起着巨 大作用，几乎大部分的生物转化过 程都是在酶的作用下完成的。
土壤有机质的转化
2. 动物的转化过程
从原生动物到脊椎动物，大多数以植物及植物残体为食。在森林
土壤中，生活着大量的各类动物，如温带针阔混交林下每公顷蚯
蚓可达258万条等，可见活动物对有机质的转化起着极为重要的作
不含氮的有机物的转化 含氮有机物的转化 含磷有机物的转化 含硫有机物的转化
土壤有机质的转化
(1)不含氮的有机物的转化
主要是碳水化合物，如糖类、纤维类、半纤维类、脂肪和木质素等。
好气条件下
生成简单的有机酸、醇、酮类，最后完 全分解成CO2和水，同时释放热量。
通气不良条件下
形成有机酸类中间产物，最后产生甲烷、 氢气等还原性物质。
凡是能影响微生物活动及其生理作用的因素 都会影响有机物质的分解和转化。
土壤有机质的转化
环境化学第二版课后题详解(第4、5章)
− 2− − HCO− 3 ＞H2 BO3 ＞CH3COO ＞SCN ＞SO4 ＞Cl ＞NO3
6.土壤中重金属向植物迁移的主要方式及影响因素有哪些？
土壤中重金属向植物迁移的主要方式为跨膜吸收， 影响因素主要有土壤的理化性质、 重金属 种类、浓度及在土壤中的存在形态，植物种类、生长发育期，复合污染，施肥等。 （1） 土壤的理化性质 土壤的理化性质主要通过影响重金属在土壤中存在形态而影响重金属的生物有效性， 其主要包括 pH、土壤质地、土壤的氧化还原电位、土壤中有机质的含量等。 （2） 重金属的种类、浓度及在土壤中的存在形态
举例：当向土壤中加入碱时，土壤胶体吸附的氢离子与碱反应生成水，降低碱度的增加。 [土壤胶体]—H+NaOH=[土壤胶体]—Na+H2O Al3+对碱的缓冲作用：在 pH 小于 5 的酸性土壤中，土壤溶液中 Al3+有 6 个水分子围绕，当 OH 增多时，Al3+周围的 6 个水分子中有一、二个水分子离解出 H+，中和 OH-：
7.植物对重金属污染产生耐受性作用的主要机制是什么？
植物对重金属的耐性机制 （1） 植物根系的作用 植物根系通过改变根际化学性状、原生质泌溢等作用限制重金属离子跨膜吸收。某 些植物对重金属离子吸收能力的降低可以通过根际分泌螯合剂而减少重金属的跨膜 吸收。还可以通过形成跨根际的氧化还原电位梯度和 pH 梯度等来抑制对重金属的 吸收。 （2） 重金属与植物细胞壁结合 由于金属离子被局限于细胞壁上，而不能进入细胞质影响细胞内的代谢活动，使植 物对重金属表现出耐性。只有当重金属与细胞壁结合达到饱和时，多余的金属离子 才会进入细胞质。 （3） 酶系统的作用 耐性植物中有几种酶的活性在重金属含量增加时仍能维持正常水平，而非耐性植物 的酶活性在重金属含量增加时明显降低。此外，在耐性植物中还发现另一些酶可以
6.土壤中重金属向植物迁移的主要方式及影响因素有哪些？
土壤中重金属向植物迁移的主要方式为跨膜吸收， 影响因素主要有土壤的理化性质、 重金属 种类、浓度及在土壤中的存在形态，植物种类、生长发育期，复合污染，施肥等。 （1） 土壤的理化性质 土壤的理化性质主要通过影响重金属在土壤中存在形态而影响重金属的生物有效性， 其主要包括 pH、土壤质地、土壤的氧化还原电位、土壤中有机质的含量等。 （2） 重金属的种类、浓度及在土壤中的存在形态
举例：当向土壤中加入碱时，土壤胶体吸附的氢离子与碱反应生成水，降低碱度的增加。 [土壤胶体]—H+NaOH=[土壤胶体]—Na+H2O Al3+对碱的缓冲作用：在 pH 小于 5 的酸性土壤中，土壤溶液中 Al3+有 6 个水分子围绕，当 OH 增多时，Al3+周围的 6 个水分子中有一、二个水分子离解出 H+，中和 OH-：
7.植物对重金属污染产生耐受性作用的主要机制是什么？
植物对重金属的耐性机制 （1） 植物根系的作用 植物根系通过改变根际化学性状、原生质泌溢等作用限制重金属离子跨膜吸收。某 些植物对重金属离子吸收能力的降低可以通过根际分泌螯合剂而减少重金属的跨膜 吸收。还可以通过形成跨根际的氧化还原电位梯度和 pH 梯度等来抑制对重金属的 吸收。 （2） 重金属与植物细胞壁结合 由于金属离子被局限于细胞壁上，而不能进入细胞质影响细胞内的代谢活动，使植 物对重金属表现出耐性。只有当重金属与细胞壁结合达到饱和时，多余的金属离子 才会进入细胞质。 （3） 酶系统的作用 耐性植物中有几种酶的活性在重金属含量增加时仍能维持正常水平，而非耐性植物 的酶活性在重金属含量增加时明显降低。此外，在耐性植物中还发现另一些酶可以
环境化学第四章土壤
价交换和受质量作用定律支配外，各种阳离子交换能力的强
弱，主要依赖于以下因素： 电荷数，离子电荷数越高，阳离子交换能力越强；
离子半径及水化程度，同价离子中，离于半径越大，水
化离子半径就越小，因而具有较强的交换能力。
第二节 土壤的性质
土壤中一些常见阳离子的交换能力顺序如下： Fe3+＞Al3+＞H+＞Ba2+＞Sr2+＞Ca2+＞Mg2+＞Cs+＞Ru+＞
第二节 土壤的性质
b.潜性酸：
其来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。当这些离
子处于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们通过离子交 换作用进入土壤溶液之后，即可增加土壤溶液的 H+ 浓度， 使土壤 pH 值降低。只有盐基不饱和土壤才有潜性酸度，其 大小与土壤代换量和盐基饱和度有关。据测定土壤潜性酸
②水解性酸度： 用弱酸强碱盐 (如醋酸钠)淋洗土壤，溶液中金属离子可
以将土壤胶体吸附的 H+ 、 A13+ 代换出来，同时生成某弱酸
(醋酸)。此时，所测定出的该弱酸的酸度称为水解性酸度。
第二节 土壤的性质
③活性酸与潜性酸的关系：
土壤的活性酸与潜性酸是同一个平衡体系的两种强度，
二者可以互相转化，在一定条件下处于暂时平衡状态。土 壤活性酸度是土壤酸度的根本起点和现实表现。土壤胶体
第二节 土壤的性质
一般土壤缓冲能力的大小顺序是： 腐殖质土＞枯土＞砂土。 土壤的可变电荷越多，缓冲能力越强。土壤缓冲能力 越大，对酸碱污染物的容量就越大。但是，土壤的缓冲能 力的大小是有一定限度的，超出这个限度，土壤的酸碱度 会发生强烈的变化。
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土壤有机质PPT课件
16
胡敏酸和富里酸是土壤腐殖质的主要部 分，一般在60%左右，胡敏素是与土壤矿物 颗粒紧密结合而不能被稀碱液所提取的腐殖 酸，由于与土壤颗粒结合牢固，对土壤性质 和土壤肥力影响不大。
（三）土壤腐殖酸的性质
1、腐殖酸的元素组成
主要是由C、H、O、N、P、S等元素组成。平均含碳为58%, 含氮平均5.6%。其中胡敏酸与富里酸比较，前者含碳、氮高而富 里酸含氧、硫高，富里酸酸性较强。
28
作业
一、名词
土壤有机质 土壤腐殖质
二、论述题
土壤有机质的作用。
29
个人观点供参考，欢迎讨论！
1、非腐殖物质（非特异性物质）指土壤中动植物微生
物残体和它们不同阶段的分解产物。主要有五类有机化
合物和灰分物质，包括：
1）糖类化合物：
单糖双糖和多糖类 好气条件 CO2+H2O
单糖双糖和多糖类 厌气条件 有机酸H2、CH4
2）纤维素、半纤维素
3）木质素
4）含N化合物（蛋白质、氨基酸）
5）脂肪、树脂、蜡质和单宁
我国部分土壤有机质含量如下表：
4
我国部分自然土壤有机质含量如下表。
土类
有机质含量（％） 统计的标本数
棕色森林土
2.64～19.3
74
褐土
1.03～10.69
22
黄壤
2.71～20.5
32
红壤
0.52～1.95
47
黑土、黑钙土
2.14～16.4
29
砖红壤、赤红壤
2.32～2.98
24
高山草甸土、亚高山草甸土 4.81～21.96
2、 腐殖酸含有多种含氧功能团并带有电荷
含有多种含氧功能团如羧基、酚羟基、羰基、甲氧基、醌基和 醇羟基、胺基、硫醇基等，使腐殖酸具有生理活性，能发生许多 生化反应如离子交换、络合、氧化还原等； 另外腐殖酸还是两性胶体，在不同酸碱度的介质中电性不同，可 以解离使腐殖质分子表面带有电荷。（如—COO－、—NH3＋）
第四章土壤有机质(习题答案) 1 名词解释 土壤有机质：是指存在于土壤 ...
第四章土壤有机质（习题答案）1 名词解释土壤有机质：是指存在于土壤中的所有含碳的有机化合物。
它主要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各种有机化合物。
腐殖质：指有机质经过微生物分解后并再合成的一种褐色或暗褐色的大分子胶体物质。
有机质的矿化：土壤有机质在微生物作用下，分解为简单的无机化合物的过程。
氨化作用：蛋白质水解生成的氨基酸在多种微生物及其分泌酶的作用下，产生氨的过程。
硝化作用：在通气良好的情况下，氨化作用产生的氨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，这个由氨经微生物作用氧化成硝酸的作用叫做硝化作用。
反硝化作用：硝态氮在土壤通气不良情况下，还原成气态氮（N2O和N2），这种生化反应称为反硝化作用。
有机质的腐殖化：土壤有机质在微生物作用下，把有机质分解产生的简单有机化合物及中间产物转化成更复杂的、稳定的、特殊的高分子有机化合物—腐殖质的过程。
腐殖化系数：通常把单位质量有机物质的有机碳在土壤中分解一年后的残留碳量称为有机物质的腐殖化系数。
有机质矿化率：每年因矿质化过程而消耗的有机质量占土壤有机质总量的百分数，称为土壤有机质的矿化率。
2 问答题1）简述土壤有机质的来源、组成。
答：土壤中有机质的来源十分广泛。
包括以下几方面：①植物残体：包括各类植物的凋落物、死亡的植物体及根系；②动物、微生物残体：包括土壤动物和非土壤动物的残体，及各种微生物的残体；③动物、植物、微生物的排泄物和分泌物；④人为施入土壤中的各种有机肥料（绿肥、堆肥、沤肥等），工农业和生活废水，废渣等，还有各种微生物制品，有机农药等。
进入土壤中的有机质一般以三种类型状态存在：①新鲜的有机物：指那些进入土壤中尚未被微生物分解的动、植物残体。
它们仍保留着原有的形态等特征，对森林土壤而言，一般指凋落物的L层（Litter）；②半分解的有机物：经微生物的分解，已进入土壤中的动、植物残体失去了原有的形态等特征。
土壤学第四章解答
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
氧化物的电荷零点，与金属的价数有关。
土壤中的铁、铝氧化物，一般为M2Ｏ3的 形态，其ZPC大于6.5而小于10.4，故在酸性 条件下，一般带负电很少，甚至带正电。
（二）影响土壤电荷数量的因素
1.土壤质地
土壤所带电荷的数量，80%集中在粒径小
于2微米的部分，故粘粒数量愈多的粘质土，
二、土壤盐基饱和度
交换性阳离子分为两类：一类是致酸离子,包括 氢离子和铝离子两种；另一类是盐基离子，是除铝 以外的其它交换性阳离子。
盐基离子占吸附阳离子总量（CEC）的百分数。
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
交换性盐基总量 土壤盐基饱和度(BS)(%)= ———————— 100
CEC
我国土壤BS大致以北纬33为界，以北一般达80% 甚至100%，以南一般只有20%～30%。
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
2.土壤溶液的浓度P149 3.影响土壤溶液成分和浓度的因素 生物气候、成土母质、耕作、施肥、灌排措施
二、土壤溶液中离子的形态与养分有效性
离 自由离子(free ion) 子 水合离子(hydrated ion)
形 离子对(ion pairs) 态
络离子(complex ion)
表4-1 土壤中常见矿物的比表面积（ m2/g）
胶体成分 蒙脱石 蛭石 水云母 高岭石 埃洛石
水化埃洛石 水铝英石
内表面积 700—750 400—750
0—5 0 0
400 130—400
外表面积 15—150
1—50 90—150
5—40 10—45 25—30 130—400
总表面积 700—850 400—800 90—150
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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
。
二、影响土壤有机质分解和转化的因素
有机质是土壤中最活跃的物质组成。一方面，外来 有机物质不断地输入土壤，并经微生物的分解和转 化形成新的腐殖质；另一方面，土壤原有有机质不 断地被分解和矿化，离开土壤。进入土壤的有机物 质主要由每年加入土壤中动植物残体的数量和类型 决定，而土壤有机质的损失则主要取决于土壤有机 质的氧化及土壤侵蚀的程度。进人土壤的有机物质 与有机碳从土壤中损失之间的平衡决定了土壤有机 质的含量。
第二节 土壤有机质的分解和转化
一、简单有机化合物的分解和转化
有机化合物进入土壤后，一方面在微生物酶的 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 R-(C,4H)+2O2→CO2+2H2O+能量
在好氧条件下，微生物活动旺盛，分解作用进行得较快， 最后大部分有机物质变成CO2和H20，而N、P、S等则以 NH4+、NO3-、HP042-、H2P04-、S042-等矿质盐类释放出来 。但在嫌气条件下，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，这样有机质消失得较慢而在 土壤中大量积累，同时往往还产生有机酸、乙醇等中间 产物。在极嫌气的情况下，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
新成土 14921 始成土 21580 有机土 1745 暗色土 2552 变性土 3287 旱成土 31743 软土 5480 灰化土 4878
淋溶土 18283
老成土 11330 氧化土 11772 其它 7644
69
93 101 24
127
105 119 18
8Hale Waihona Puke 7 8 10.5-3.8
0.9-3.3 0.9-3.0 -
腐殖物质
不溶性腐殖物质 （胡敏素）
可溶性腐殖物质
溶液 （富啡酸）
沉淀物 （胡敏酸）
四、土壤腐殖酸的性质
1、腐殖酸的物理性质
腐殖酸的分子量因土壤类型 及腐殖酸组成的不同而异， 变动范围为几至几百万之间
同一土壤中，富啡酸的平均分子量 最小，胡敏素的平均分子量最大， 胡敏酸则处于富啡酸和胡敏素之间
大小与形态
有机化合物 的分解从易 到难的排列 次序为
①单糖、淀粉和简单蛋白质
②粗蛋白质
③半纤维素
④纤维素
⑤脂肪、蜡质等
⑥木质素
100 酚10 (5) 50
木质素50 (40)
蜡25(5) 10
剩余率 (%)
纤维素 75 (20) 半纤维素90 (15)
糖类99 (15) S 10 12 14
M
1
0 2 4 6 8 时间/年
第二阶段是通过微生物 对这些有机化合物的代 谢作用及反复的循环， 增殖微生物细胞
土壤腐殖物 质的形成过 程
第三阶段是通过微生 物合成的多酚和醌或 来自植物的类木质素， 聚合形成高分子多聚 化合物，即腐殖物质
土壤腐殖物质一粘土矿物复合体
二、 土壤腐殖酸的分组
腐殖物质是一类组成和结构 都很复杂的天然高分子聚合 物，其主体是各种腐殖酸及 其与金属离子相结合的盐类 ，它与土壤矿物质部分密切 结合形成有机无机复合体， 因而难溶于水
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
在碳水化合物中，糖和淀粉容易降解， 终端产物是二氧化碳和水，而纤维素 和半纤维素不容易降解。蛋白质比较 容易降解，降解产物除二氧化碳和水 以外，还有甘氨酸(CH2NH2COOH)、 半光氨酸(CH2HSCHNH2COOH)等氨 基酸，这些含氮和硫的化合物进一步 降解最后还产生NH4+、NO3-、S042-等 简单无机离子， 木质素是一类复杂的 酚类聚合物，比碳水化合物要稳定得 多，容易在土壤中积累
1.4
1.4 2.0 -
总计
135215
1576
100
土壤有机质的主要元素组成是C、O、H、N， 分别占52％-58％、34％-39％、3.3％-4.8％和 3.7％-4.1％，其次是P和S，C/N比大约在10左 右。土壤有机物质中主要的化合物组成是类 木质素和蛋白质，其次是半纤维素、纤维素 以及乙醚和乙醇可溶性化合物。与植物组织 相比，土壤有机质中木质素和蛋白质含量显 著增加，而纤维素和半纤维素含量则明显减少
腐殖酸是一种亲水胶体，有强大的 吸水能力，单位重量腐殖物质的持 水量是硅酸盐粘土矿物的4-5倍，最 大吸水量可以超过其本身重量的500％
颜色
腐殖物质的整体呈黑色，而其不同组分腐殖酸 的颜色则略有深浅之别。富啡酸颜色较淡，呈 黄色至棕红色，而胡敏酸的颜色较深，为棕黑 色至黑色，这是由于它们各自的分子量的大小 和发色基团组成及其比例不同所引起的。腐殖 酸的光密度与其分子量大小和分子的芳构化程 度大体呈正相关
4
K=1
K=0.1
热带雨林 m-2) I/(kg· 2 草地 落叶林 针叶林 冻原 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 X /kg· m-2 沼泽 K=0.01
第三节 土壤腐殖物质的形成和性质
一、土壤腐殖物质的形成
土壤腐殖物质的形成过程称为腐殖化作用。 腐殖化作用是一系列极端复杂过程的总称， 其中主要的是由微生物为主导的生物和生 物化学过程，还有一些纯化学的反应 第一阶段是植物残体 分解产生简单的有机 碳化合物
3、通气状况
土壤有机质的分解和转化也受土壤干湿交替作用的影响。 干湿交替作用使土壤呼吸强度在很短时间内大幅度地提 高，并使其在几天内保持稳定的土壤呼吸强度，从而增 加土壤有机质的矿化作用。另一方面干湿交替作用会引 起土壤胶体，尤其是蒙脱石、蛭石等粘土矿物的收缩和 膨胀作用，使土壤团聚体崩溃，其结果一是使原先不能 被分解的有机物质因团聚体的分散而能被微生物分解； 二是干燥引起部分土壤微生物死亡
亚热带常绿阔叶 和落叶阔叶林
暖温带落叶阔叶林
温带针阔混交林 寒温带针叶林
荒漠植物
二、土壤有机质的含量及其组成
有机质的含量在不同土壤中差异很大，高的可达 20％或30％以上(如泥炭土、一些森林土壤等)，低 的不足0.5％(如一些漠境土和砂质土壤)。在土壤学 中，一般把耕层含有机质20％以上的土壤，称为有 机质土壤，含有机质在20％以下的土壤，称为矿质 土壤
土壤腐殖质
非腐殖物质 Non-humic substances
腐殖物质 Humic substances
土壤腐殖质 (humus) 是除未分解和 半分解动、植 物残体及微生 物体以外的有 机物质的总称
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。它是土壤 有机质的主体，也 是土壤有机质中最 难降解的组分，一 般占土壤有机质的 60％-80％
4、植物残体的特性
新鲜多汁的有机物质比干枯稿秆易于分解， 有机物质的细碎程度影响其与外界因素的 接触面，而影响其矿化速率。有机物质组 成的碳氮比(C/N)对其分解速度影响很大。 植物体的C/N变异很大，豆科植物和幼叶 的C/N在10：1到30:1，而一些植物锯屑的 C/N可高达600:1。这与植物种类、生长时 期、土壤养分状况等有关
5、土壤特性
土壤质地在局部范围内影响土壤有机质的含量。土壤有机质 的含量与其粘粒含量具有极显著的正相关，粘质和粉砂质土 壤通常比砂质土壤含有更多的有机质。腐殖质与粘粒胶体结 合形成的粘粒一腐殖质复合体，可防止有机质遭受分解，免 受微生物的破坏。土壤pH也通过影响微生物的活性而影响有 机质的降解。各种微生物都有其最适宜于活动的pH范围，大 多数细菌活动的最适pH，在中性附近(pH6.5-7.5)，放线菌的 最适pH略偏向碱性一侧，而真菌则最适于酸性条件下(pH3-6) 活动。pH过低(<5.5)或过高(>8.5)对一般的微生物都不大适宜。