土壤有机质的形成过程
国际制土壤质地分类标准将土壤质地划分为砂土
岩浆岩
沉积岩
沉积岩
变质岩
二、岩石矿物的风化、母质的形成及类型
风化作用是指地壳表层的岩石、矿物,在大气和水的联合作用以及
温度变化和生物活动影响下,所发生的一系列崩解和分解作用.
风化过程是形成土壤母质的先决条件 ：分为物理风化、化学风化、 和生物风化。
（一）物理风化 指在物理因素作用下，岩石、矿物破碎 崩解成大小不同的颗粒而不改变其化学成分的过程.它为 进一步风化提供了条件。 影响物理风化的因素有如下几种:
的二氧化碳，因此这种由于水的电离作用和溶于水的二氧化碳所产生的
碳酸对岩石的分解破坏作用称水解作用。 例：钾长石的水解
2KAlSi3O8+H2CO3
钾长石
KHAl2Si6O16+KHCO3
酸性铝硅酸盐
KHAl2Si6O16+H2CO3 H2Al2Si6O16+ KHCO3 进一步风化，脱硅富铝形成高岭石：
2、土壤母质类型及其特征
母质主要可分以下类型：
(1)、残积母质 是指岩石矿物经过风化后残留在原 地未经搬运的碎屑。
(2)、坡积母质 是指山坡上部的风化碎屑母质，经 重力作用，雨水和融雪水的侵蚀冲刷，搬运到山 坡的中，下部而成的堆积物。
(3)、洪积母质 是指山洪搬运的碎屑物质在山前平 原地区沉积而成的山洪沉积体，在干旱与半干旱 地带的山区，间歇性的暴雨形成流速较大的洪水， 将山区长期累积的风化碎屑搬运到山谷出口处， 因地势高平缓，水流由集中分散，所带的物质即 沉积下来，形成扇形，称为洪积扇。
(4)、冲积母质(沉积母质)
是指风化碎屑经河流(经常性水流)侵蚀，搬运和 在河流两岸沉积的沉积物。
A、成层性 由于不同时期河流流速不一致， 其搬运和沉积物质颗粒大小也不一致，这就造成 了在一个地方上下层在质地上发生变化，而且有 明显的成层性。
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)
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。
土壤有机质
土壤为微生物提供了良好的生活条件，如，较多的有机养分，适宜 的水分和空气，稳定的温度和酸碱度。
土壤中的土居小动物如鼠类，蚯蚓，昆虫等，啃食，粉碎，搬动有 机质，加速了残体组织的破坏，与土壤接触，有利于微生物作用。
如果有机残体的C/N较小，如豆科植物(20：1-30：1)则对微生物 活动显著有利，有机残体分解快。对作物供N。
其它养分缺乏也影响有机残体的分解，如P，K很重要，微生物原 生质灰分中含高达25%的P和10%的K。
不论施入土壤的有机质的C/N比如何，最终得到的土壤有机质的 C/N比相对稳定，平均为10-12：1，这个比值相当稳定。
电荷数量随土壤pH而变，属两性电荷:
羧基 R-COOH R-COOH = R-COO- + H+
氨基 R-NH2 R-NH2 + H+ = R-NH+
亚氨基 R-CHNH R——NH + H+ = R——NH2+
R’
R’
四）溶解度、颜色和吸水性 胡敏酸不溶于水，其一价盐溶于水，多价盐如Ca、Mg、
近富啡酸。 水稻土，HA/FA比自然土壤（旱地）高，但胡敏酸芳构化和分子量较
小。 母质，石灰岩母质的土壤HA/FA比值比非石灰性土壤高，胡敏酸芳构
化较高。
第四节 土壤有机质在肥力上的作用
一、提供作物需要的养分 矿化：养分释放，稳定而长效，自然土样几乎提供所有的N素，
50-60%的P，80%的S，B、Mo及其它微量元素。含N多的组分（氨 基酸、多肽）矿化较高，氮素矿化率高达4-6%，作物N素的主要来 源。
有机质在土壤中的类型及其转化关系
有机质在土壤中的类型及其转化关系引言：土壤是一个生命系统，其中包含着各种各样的有机物质，是农田、林地和自然生态系统中的至关重要的成分。
有机质在土壤中发挥着重要的作用，包括提供养分、促进土壤结构形成以及维持生物多样性等。
本文将探讨有机质在土壤中的类型及其转化关系。
一、有机质的类型有机质在土壤中的构成主要由三个部分组成，即植物遗体、微生物和土壤动物。
人们一般将有机质分为几种主要类型，包括植物残体、根系分泌物、微生物体和土壤动物体。
1.植物残体：植物残体是植物在生命周期结束后留下的遗体，包括树叶、枝条和根系等。
这些植物残体通过腐解和分解等过程逐渐转化为土壤有机质。
2.根系分泌物：植物的根系分泌物是通过植物根部排出的物质，包括根脱落物、蛋白质和酮等。
这些根系分泌物能够提供给微生物和土壤动物，进而影响土壤有机质的转化。
3.微生物体：土壤中的微生物数量庞大，大部分有机质的分解转化都是由它们完成的。
微生物包括细菌、真菌和放线菌等，它们通过分解有机质获取能量和养分，并将其中的有机碳固定为土壤有机质。
4.土壤动物体：土壤动物包括蚯蚓、线虫和昆虫等，它们通过摄食植物残体和微生物体等有机物质来源，并通过排泄作用将有机质转化为更加稳定的形态。
二、有机质的转化关系有机质在土壤中的转化过程是一个复杂的生物地球化学循环过程，包括有机质的输入、分解、转化和固定等过程。
1.有机质的输入：有机质的输入是指有机质进入到土壤中的过程，在农田中，主要包括植物残体的割草和在土壤中留下的根系残留物。
这些植物残体通过植物的呼吸和分解等过程逐渐进入土壤有机质循环过程。
2.有机质的分解：有机质的分解是指有机质中的碳、氮、磷等元素在微生物和土壤动物的作用下逐渐分解并释放出来。
微生物通过产生酶类分解植物残体中的纤维素和半纤维素等复杂碳水化合物，将其转化为简单的有机酸、糖和氨基酸等。
土壤动物则通过摄食微生物体和植物残体将有机质进一步分解。
3.有机质的转化：有机质的转化是指有机质中的碳、氮、磷等元素在土壤中相互转化的过程。
土壤的基本组成与土壤有机质
晶体短柱状，肉红色 、浅黄色、浅黄红色 等，玻璃光泽，完全 解理，硬度6.0。正 长石在岩石中呈晶粒 ，长方形的小板状， 板面具有玻璃光泽。 伴生矿物为石英、云 母等。正长石易风化 ，风化后形成粘土矿 物高岭石等，可为土 壤提供大量K养分。 正长石类矿物一般含 氧化钾16.9％。
方解石为次生矿物，呈菱形，半 透明，乳白色，含杂质时呈灰色 、黄色、红色等，完全解理，玻 璃光泽。与稀盐酸反应生成 CO2气泡。无色透明者称冰洲 石。方解石分布很广，是大理岩 、石灰岩的主要矿物，常为砂岩 、砾岩的胶结物，也可在基性喷 出岩气孔中出现。方解石的风化 主要是受含CO2的水的溶解作 用，形成重碳酸盐随水流失，石 灰岩地区的溶洞就是这样形成的 。
矿物的类型
矿物按成因可分为原生矿物和次生矿物. 原生矿物 由地壳深处熔融状态的岩浆冷凝固
结而形成的矿物称原生矿物。如石英、长石、 云母、辉石、角闪石等。 次生矿物 原生矿物经物理、化学风化作用
，组成和性质发生化学变化，形成的新矿物称 次生矿物。如方解石、高岭石等。
1.原生矿物
硅酸盐类
氧化物类
硫化 物类
土壤有机质
动植物、微生物残体
土壤腐殖质有机质
非腐殖物质
腐殖物质
用碱液提取
可溶性腐殖物质
用酸酸化
不溶性腐殖物质，即胡敏素
溶液即富啡酸
沉淀物即胡敏酸
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胡敏酸：碱可溶、水和酸不溶，颜色和分子量中等；（淡黄色） 富啡酸：水、酸、碱都可溶，颜色最浅、分子量最低；（棕褐色） 胡敏素：水、酸、碱都不溶，颜色最深、分子量最高。（黑色）
以颗粒大小分为: 如砾岩),粒状结构 如沙岩),中粒状 以颗粒大小分为 砾状结构 (如砾岩 粒状结构 如沙岩 中粒状 如砾岩 粒状结构(如沙岩 结构(如沙岩 如沙岩) 结构 如沙岩 以颗粒形状分为: 角砾状结构，颗粒有棱角(如角砾岩 如角砾岩)， 以颗粒形状分为 角砾状结构，颗粒有棱角 如角砾岩 ，圆滚状 结构，颗粒无棱角(如砾岩 如砾岩) 结构，颗粒无棱角 如砾岩 角砾岩,砾岩 砂岩页岩,石灰岩 砾岩,砂岩页岩 主要的沉积岩 : 角砾岩 砾岩 砂岩页岩 石灰岩
第三章 土壤形成过程
图 盐化过程图解
土壤主要成土过程
（二）生物过程
包括氮的固定，有机质转化等过程。
（1）原始成土过程
N素固定
自养型微生物（地衣、苔藓等） 有机体形成
异养型微生物（细菌、真菌等）
有机残体分解 腐殖质合成
土壤N素+腐殖质 矿物、岩石风化释放出矿质养分
第三章 土壤形成过程
第一节 地质大循环与生物小循环 第二节 主要成土过程 第三节 土壤发育
第一节 土壤形成过程中的大小循环
地质大循环：指地面岩石的风化、风化产物的淋溶 与搬运、堆积，进而产生成岩作用。
生物小循环：指植物营养元素在生物体与土壤之间 的循环；植物从土壤中吸收养分，形成植物体，后 者供动物生长，而动植物残体回到土壤中，在微生 物的作用下转化为植物需要的养分，促进土壤肥力 的形成和发展。
2. [化学淋溶]由于新化学组分的产生导致淋溶发生
（1）灰化
Fe、Mn有机络合、螯合物形成， 导致Fe、Mn淋溶， 伴有原生、次生矿物的分解、合 成；
灰白色层
灰化过程
在寒温带、寒带针叶林植被和 湿润条件下，土壤中铁铝与有 机酸性物质螯合而淋溶淀积的 过程。
在强酸性淋溶作用下，土壤矿 物遭受破坏。铁、铝和有机质 发生化学迁移，二氧化硅在表 层残留，形成灰白色的淋溶层 （灰化层）和铁、铝氧化物的 淀积层。
土壤形成过程：
成土母质在各种物理、化 学和生物作用影响下发生 物质迁移和转化，致使土 壤发育程度不断提高的过 程。
主要成土过程
我们将土壤中物质的交换与转化看作为成土 过程；但不把土壤中能量的交换和转化作为 成土过程，而仅仅将它看作是成土过程的动 力；尽管能量交换和转化与物质的交换和转 化常是相伴发生的。
土壤有机质
土壤有机质土壤有机质是指存在于土壤中的所含碳的有机物质，包括各种动植物的残体、微生物体及其会分解和合成的各种有机质。
土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分，尽管土壤有机质的含量只占土壤总量的很小一部分，但它对土壤形成、土壤肥力、环境保护及农林业可持续发展等方面都有着极其重要作用的意义。
土壤有机质的组成决定于进入土壤的有机物质的组成，进入土壤的有机物质的组成相当复杂。
各种动、植物残体的化学成分和含量因动、植物种类、器官、年龄等不同而有很大的差异。
一般情况下，动植物残体主要的有机化合物有碳水化合物、木素、蛋白质、树脂、蜡质等。
土壤有机质的主要元素组成是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比在10左右。
(1)碳水化合物碳水化合物是土壤有机质中最主要的有机化合物，碳水化合物的含量大约占有机质总量的15%-27%。
包括糖类、纤维素、半纤维素、果胶质、甲壳质等。
糖类有葡萄糖、半乳糖、六碳糖、木糖、阿拉伯糖、氨基半乳糖等。
虽然各主要自然土类间植被、气候条件等差异悬殊，但上述各糖的相对含量都很相近，在剖面分布上，无论其绝对含量或相对含量均随深度而降低。
纤维素和半纤维素为植物细胞壁的主要成分，木本植物残体含量较高，两者均不溶于水，也不易化学分解和微生物分解。
果胶质在化学组成和构造上和半纤维素相似，常与半纤维素伴存。
甲壳质属多糖类，和纤维素相似，但含有氮，在真菌的细胞膜、甲壳类和昆虫类的介壳中大量存在，甲壳质的元素组成或为(C8H13O5N4)n(2)木素木素是木质部的主要组成部分，是一种芳香性的聚合物。
木素在林木中的含量约占30%，木素的化学构造尚未完全清楚，关于木素中是否含氮的问题目前尚未阐明，木素很难被微生物分解。
但在土壤中可不断被真菌、放线菌所分解。
由C14研究指出，有机物质的分解顺序为:葡萄糖>半纤维素>纤维素>木素(3)含氮化合物动植物残体中主要含氮物质是蛋白质，它是构成原生质和细胞核的主要成分，在各植物器官中的含量变化很大。
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土壤有机质的形成过程
土壤中的有机物是由植物和动物的遗体、粪便和腐殖物等有机物质在土壤中分解和转化而来。
具体来说，有机物的形成过程可以分为以下几个阶段：
基质阶段：在此阶段，植物和动物的遗体、粪便等有机物质被残留在土壤表面，形成一个基质层。
分解阶段：在基质层中，微生物、真菌和其他生物开始分解和降解有机物质，释放出二氧化碳、水和其他化合物。
矿化阶段：在分解的过程中，一些有机物被分解成无机盐离子，如氨离子、硝酸根离子、磷酸根离子等，这些无机盐离子能够被植物吸收利用，促进植物生长。
稳定阶段：有些有机物质并不容易分解，而是在土壤中逐渐稳定下来，成为长期储存在土壤中的有机质。
有机物的形成受到多种因素的影响，包括气候、土壤类型、植被类型、土地利用方式等。
例如，温暖湿润的气候条件有利于微生物的繁殖和分解有机物质，因此有机物质在这种气候条件下容易分解；而干旱气候条件下，有机物质分解速度较慢，因为微生物和其他生物数量较少。
不同类型的土壤也会影响有机物的形成和分解，例如肥沃的土壤中有机物质的含量更高，因为它们更容易被分解和转化。