土壤有机质矿化分解的意义
有机质是什么
有机质是什么
有机质是指土壤中来源于生命的物质，包括土壤微生物和土壤动物及其分泌物以及土体中植物残体和植物分泌物。
有机质具有矿化作用、腐殖化作用。
有机质的矿化作用：有机质在生物作用下分解为简单的无机化合物的过程。
有机质的腐殖化作用：有机质在分解的同时，形成腐殖质的过程。
通常把每克干重的有机质经过一年分解后转化为腐殖质（干重）的克数，称为腐殖化系数。
土壤有机质转化的影响因素:1.内部因素：有机质的碳氮比（C/N=25）；2.外部因素：土壤水、热状况。
有机质是土壤养分的主要来源；促进土壤结构形成，改善土壤物理性质，改变土壤孔隙度，提高土壤蓄水能力；增加土壤的肥力和提高土壤缓冲性能；腐殖质具有生理活性，能促进作物生长发育；腐殖质具有络合作用，有助于消除土壤的污染。
土壤学
第一章土壤矿物质土壤三相组成：固相（矿物质95%、有机质5%）、液相（土壤液体）、气相（土壤气体）矿物：是经各种地质作用，自然产生于地壳中的化合物或化学元素，是具有一定化学成分和物理性质的自然均质体，是组成岩石的基本单位。
原生矿物：是指那些经过不同程度的物理风化，为改变化学组成和结晶结构的原始成岩矿物。
土壤原生矿物以硅酸盐、铝硅酸盐占绝对优势。
次生矿物：原生矿物在风化和成土作用下，新形成的矿物，如各种盐类CO32-、SO42- 、SiO42- 、Cl-等。
次生粘土（粒）矿物：层状硅酸盐类和含水氧化物类，是土壤粘粒的主要组成。
粘粒（土）矿物：组成粘粒的次生矿物，主要包括：层状的硅酸盐矿物和氧化物类。
前者是晶型矿物，后者有晶型的，也有非晶型的。
粘土矿物分类：（一）层状硅酸盐a。
硅氧四面体b。
铝氧八面体单位晶层：（1:1型单位晶层铝氧片和硅氧片特点：晶层与晶层间距离稳定，连接紧密内部空隙小，电荷量少，单位个体小，分散度低。
多出现与酸性土壤，如高岭石类。
2:1型单位晶层两层硅氧片夹一层铝氧片，特点：胀缩性大，吸湿性强，易在两边硅氧片中以Al3+代Si4+，有时可在硅铝片中，一般以Mg2+代Al3+→带负电→吸附阳离子。
如蒙脱石，这类矿物多出现于北方土壤。
2:1:1型单位晶层）同晶替代：是指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格结构保持不变的现象。
同晶替代的结果使土壤产生永久电荷，能吸附土壤溶液中带相反电荷的离子，使土壤具有保肥能力。
（可变电荷）同晶替代的规律：1、高价阳离子被低价阳离子取代的多；因此，土壤胶体一般其净电荷为阴性。
2、四面体中的Si4+被Al3+离子所替代，八面体中Al3+被Mg2+替代。
3、同晶替代现象在2:1和2:1:1型的粘土矿物中较普遍，而1:1型的粘土矿物中则相对较少。
硅酸盐粘土矿物的种类及一般特性：（1）高岭组1:1型矿物无膨胀性电荷数量少阳离子交换量小胶体特性较弱华北、西北、东北（2）蒙蛭组2:1型胀缩性大电荷数量大同晶替代胶体特性突出东北、华北、西北蒙脱石主要发生在铝片中，一般以Mg2+代Al3+，蛭石的同晶替代主要发生在硅片中。
影响土壤有机质分解转化的因素有哪些-转化过程可以分为哪几步
影响土壤有机质分解转化的因素有哪些?转化过程可以分为哪几步有机残体的状态：水分含量更多，体积更小的有机残体转化速度更快。
有机残体的碳氮比：有机残体的碳氮比小于25：1，分解速度较快；小于25：1，分解速度较慢。
温度：土壤中的微生物的适宜温度为25-35°C，在0-35°C之间时，随着温度升高，能够加速有机残体的分解速度。
一、影响土壤有机质分解转化的因素有哪些？1、有机残体的状态：一般来说，水分含量更多的动植物残体比干枯的动植物残体分解的更快；体积更小的残体比体积大的残体分解速度更快。
2、有机残体的碳氮比：微生物在生命活动过程中，有机质的碳氮比为25：1比较合适。
如果有机残体的碳氮比小于25：1，由于氮的含量较高，此时不仅分解速度快，还能使多余的有机态氮转化为无机态氮留在土壤中为植物利用。
如果有机残体的碳氮比大于25：1，由于碳多氮少，微生物所需要的的氮不足，导致活力降低，所以分解速度会有所下降。
3、有机质灰分元素含量：灰分元素含量高，说明营养元素丰富，也易于中和有机质分解时所产生的酸类，从而更有利于有机质的转化。
4、温度：一般情况下，对于土壤中的微生物，其适宜的生活温度为25-35°C。
温度高于45°C，微生物会受到抑制；温度在0-35°C之间时，随着温度升高，能够加速有机残体的分解速度。
5、湿度和透气性：一般情况下，土壤透气性良好，土壤含水量为土壤田间持水量的60-80%时适合微生物分解有机残体。
如果土壤湿度过大，会堵塞土壤间的孔隙，导致氧气不足，此时分解速度慢，分解不完全，并且容易产生乙酸、丙酸和丁酸等有机酸。
6、酸碱度：适宜ph值取决于土壤里的微生物种类。
大多数细菌的适宜ph值为6.5-7.5；放线菌的适宜ph值偏碱性；真菌的适宜ph 值偏酸性（适宜ph在3-6之间）。
二、土壤有机质转化过程可以分为哪几步土壤有机质转化过程可以分为矿质化过程和腐殖化过程。
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
土壤学课后习题答案
土壤学1-1土壤在农林牧、人类及生态系统中有何意义？(1)土壤是农业最基本的生产资料。
土壤是地球的皮肤，在植物生长中起到营养库的作用、养分转化和循环作用、雨水涵养作用、生物的支撑作用以及稳定和缓冲环境变化的作用；(2)土壤是陆地生态系统的重要组成部分。
保持生物活性，多样性和生产性；对水体和溶质流动起调节作用；对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解和解毒作用；具有贮存并循环生物圈及地表养分和其它元素的功能。
(3)土壤是最珍贵的自然资源。
土壤资源具有再生性，质量具有可变性，资源数量具有有限性；(4)土壤资源是可持续农业的基础。
可持续发展的条件之一就是资源破坏的零或负增长。
1-2什么是土壤、土壤圈？土壤有什么功能？何谓土壤肥力？土壤是在地球表面生物、气候、母质、地形、时间等因素综合作用下所形成能够生长植物的、处于永恒变化中的疏松矿物质与有机质的混合物。
1-3土壤与地球各圈层之间有何关系？2-1 常见的成土母质有那些？什么叫残积母质、洪积母质、冲积母质、风积母质？(1)残积母质：岩石风化后,基本上未经动力搬运而残留原地的风化物；(2)洪积母质：山洪搬运的碎屑物质在山前平原的沉积物。
(3)冲击母质：风化的碎屑物质，经河流常年性流水的侵蚀、搬运、沉积在河流两岸的沉积物。
沉积物具有成层性。
(4)风积母质：风积母质是风力搬运的堆积物，也是风蚀作用的产物，没有风蚀作用也就没有风积作用。
2-2岩石风化作用分那几个阶段？各阶段有何特点？(1)碎屑阶段:1) 岩石风化的最初阶段，以机械破碎为主的物理风化占优势，只有最易淋失的Cl、S发生移动；2) 风化壳中主要是粗大碎屑，产生碎屑风化壳，释放易溶于水的简单盐类，粘土矿物以水化度低的水云母为主；3)土壤类型为石质幼年土。
(2)钙沉积或饱和硅铝阶段:1) Cl、S已流失，Ca、Mg、K、Na等仍大部分保留，部分Ca游离出来，以CaCO3的形式，淀积在岩石碎屑孔隙中；2)产生碳酸盐风化壳，粘土矿物以蒙脱石最多，还含有水云母、绿泥石等;3)土壤类型为各类型钙积土。
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。
来源：土壤有机质是指土壤中含碳的有机化合物。
土壤中有机质的来源十分广泛。
土壤有机质可分成腐殖质和非腐殖质。
微生物是土壤有机质的最早来源。
植物残体：包括各类植物的凋落物、死亡的植物体及根系。
这是自然状态下土壤有机质的主要来源。
对森林土壤尤为重要。
森林土壤相对农业土壤而言具有大量的凋落物和庞大的树木根系等特点。
中国林业土壤每年归还土壤的凋落物干物质量按气候植被带划分，依次为:热带雨林，亚热带常绿阔叶林和落叶阔叶林，暧温带落叶阔时林，温带针阔混交林，寒温带针叶林。
热带雨林凋落物干物质量可达16700Kg/(km2·a)，而荒漠植物群落凋落物干物质量仅为530kg/(nm2·a).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。
.这部分来源相对较少。
但对原始土壤来说，微生物是土壤有机质的最早来源。
转化反应：土壤有机质的矿质化过程: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。
土壤有机质的矿质化过程分为化学的转化过程、活动物的转化过程和微生物的转化过程。
这一过程使土壤有机质转化为二氧化碳、水、氨和矿质养分(磷、硫、钾、钙、镁等简单化合物或离子)，同时释放出能量。
这一过程为植物和土壤微生物提供了养分和活动能量，并直接或间接地影响着土壤性质，同时也为合成腐殖质提供了物质基础。
有机碳矿化
4 结果分析
土壤有机碳日均矿化量
4 结果分析
4 结果分析Leabharlann 土壤有机碳矿化模拟4 结果分析
土壤类型和土层深度对有机碳矿化累积量的影响
4 结果分析
土壤有机碳矿化与土壤理化性状关系
5 讨论
土壤有机碳矿化是土壤中重要的生物化学过程， 直接关系到土壤养分元素的释放与供应、CO2气体的 排放以及土壤质量的维持。土壤类型的差异会造成 土壤物理化学性质，尤其是土壤有机碳含量的改变， 加之其它生物要素和非生物要素的差异，从而对土 壤有机碳的矿化过程和矿化速率产生不同程度的影 响。在控制温度和湿度条件的实验室培养下，土壤 有机碳矿化量反映了不同类型土壤中易被利用的有 机碳有效性及土壤环境因素的差异。
5 讨论
不同土层有机碳矿化也不相同。土壤表层有机 碳累积矿化量比下层高，矿化率随土层加深呈递减 趋势。不同土层土壤碳矿化的差异可能由土壤有机 碳含量不同而造成。土壤表层有机碳含量较高，活 性有机碳所占比例随之变大，其生物有效性较高， 土壤有机碳矿化速率较快，累积矿化量较大。下层 土壤中有机碳含量相对较低，活性有机碳含量也较 低，生物有效性较小，矿化作用较弱。
1 研究背景
黄土高原地区是我国西北部重要的生态屏障, 在我国生态环境建设和全球变化研究中具有重要的 地位。
黄土高原地处我国内陆腹地,是黄河流域的第 二阶梯,西起日月山,东至太行山,南靠秦岭,北抵阴 山,位于东经100°54′—114°33′,北纬 33°43′—41°16′之间,总面积64.27万km2,约占 全国国土面积的6.69%。年均气温2.5—14.3℃ ,年 均降水量为200—650mm。冬季寒冷干燥多风沙,夏 季炎热多暴雨。
5 讨论
矿化培养初期，易分解组分快速分解，释放大 量养分，土壤微生物与有机碳充分接触，代谢所需 营养物供应充足，营养源不是限制微生物活动的主 要因素。随着可供微生物利用的易分解有机碳的矿 化，营养源不断减少，营养物的供应则逐渐成为限 制微生物活动的关键因素，因而随着培养时间的延 长，土壤类型对有机碳矿化的影响越来越小，有机 碳的矿化速率也处于相对稳定的较低水平。
土壤有机碳的概念
土壤有机碳的概念介绍土壤有机碳是指土壤中的有机物质中的碳元素的含量。
土壤有机碳是土壤中的重要组分，对于土壤的肥力、水分保持、碳循环等有着重要的影响。
本文将对土壤有机碳的概念进行探讨，并深入探讨土壤有机碳对土壤环境的影响和调控方法。
形成土壤有机碳的过程土壤有机碳的形成主要经历了以下几个过程：1. 植物残体的分解植物残体通过微生物的分解作用逐渐降解为有机质，释放出大量的二氧化碳。
2. 微生物的代谢作用土壤中的微生物通过代谢作用将有机物质转化为有机酸、醇和酶等物质，进一步增加土壤有机碳含量。
3. 土壤动物的作用土壤动物通过摄食、排泄和矿化作用，将有机物质转化为可溶性的有机碳，并释放出二氧化碳。
4. 矿化作用土壤中的有机物质通过微生物的分解作用逐渐矿化为无机物质，如氨、硝酸盐等。
这个过程中也会释放出二氧化碳。
土壤有机碳的意义和功能土壤有机碳对土壤环境有着重要的影响和功能：1. 肥力功能土壤有机碳是土壤中的重要营养源，它提供了植物生长所需的氮、磷、钾等营养元素。
土壤有机碳的丰富程度决定了土壤的肥力水平。
2. 水分保持功能土壤有机碳可以增加土壤的持水能力，提高土壤的保水性能。
土壤有机碳可以吸附、存储和释放水分，对于维持土壤水分平衡起着重要作用。
3. 碳循环功能土壤有机碳在碳循环中扮演着重要的角色。
它可以通过生物作用和地理化学作用，将大气中的二氧化碳通过光合作用转化为有机碳，并通过微生物的分解和矿化作用释放出二氧化碳。
调控土壤有机碳的方法为了保护土壤环境和提高土壤质量，可以采取以下措施来调控土壤有机碳的含量：1. 增加有机质的输入适量添加有机肥料和各类有机废弃物，增加土壤中有机质的输入量，提高土壤有机碳含量。
2. 合理耕作措施采用合理的耕作方式，如利用秸秆还田、绿肥种植、轮作休闲等，减少土壤的侵蚀和脱碳，提高土壤有机碳的保持能力。
3. 调整施肥措施合理调整施肥措施，控制氮肥的使用量，避免过量施用氮肥导致土壤有机碳的矿化。
土壤生物和土壤有机质性质及作用
土壤生物与土壤有 机质性质和作用
2.2.1 土壤生物
1、土壤生物多样性
• A、原生动物：单细胞真核生物，104-105 个/g土。鞭毛虫、变形虫
• B、后生动物：多细胞动物。线虫、蠕虫、 蚯蚓、蚂蚁 疏松土壤，破碎植物残体
土壤生物与土壤有 机质性质和作用
C、微生物
细菌 （bacteria）
放线菌 （actinomyces ）
真菌 （fungi）
藻类
(algae) 原生动物 （protozoon）
土壤生物与土壤有 机质性质和作用
2、微生物营养类型
• 1）化能有机营养型：异养型，需要有机化合
物作为碳源，并从氧化有机化合物的过程中获得 能量。大多数细菌、几乎全部真菌和原生动物。
土壤生物与土壤有 机质性质和作用
不同土壤生态系统的有机质
荒漠，SOM 少,<0.n DT/ha
森林下，SOM丰富
102 DT/ha
土壤生农物业与土土壤壤：有根茬等,n DT/ha 机质性质和作用
农 业
作物根系、残茬 及根系分泌物
土
壤
有
农家肥
机
质
来
源 工业、生活垃圾
三种形态：新鲜土有壤机生质物、与半土分壤有解有机质、腐殖质
• 2）化能无机营养型：自养型，以CO2为碳源，
从氧化无机化合物中取得能量。亚硝酸菌、硝酸 菌等。
土壤生物与土壤有 机质性质和作用
• 3）光能有机营养型：光能异养型，能量来
自于光，需有机化合物作为氢供体以还原CO2， 并合成细胞物质。
• 4）光能无机营养型：自养型，利用光能进
行光合作用，以无机化合物作为氢供体以还原 CO2，并合成细胞物质。
土壤有机质
土壤有机质定义：广义上，土壤有机质是指各种形态存在于土壤中的所有含碳的有机物质，包括土壤中的各种动、植物残体，微生物及其分解和合成的各种有机物质。
狭义上，土壤有机质一般是指有机残体经微生物作用形成的一类特殊、复杂、性质比较稳定的高分子有机化合物（腐殖酸）。
土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分，是植物营养的主要来源之一，能促进植物的生长发育，改善土壤的物理性质，促进微生物和土壤生物的活动，促进土壤中营养元素的分解，提高土壤的保肥性和缓冲性的作用。
它与土壤的结构性、通气性、渗透性和吸附性、缓冲性有密切的关系，通常在其他条件相同或相近的情况下，在一定含量范围内，有机质的含量与土壤肥力水平呈正相关。
土壤有机质来源：土壤有机质主要来源于植物、动物及微生物残体，其中高等植物为主要来源。
原始土壤中最早出现在母质中的有机体是微生物。
随着生物的进化和成土过程的发展，动、植物残体及其分泌物就成为土壤有机质的基本来源。
在自然土壤中，地面植被残落物和根系是土壤有机质的主要来源，如树木、灌丛、草类及其残落物，每年都向土壤提供大量有机残体。
在农业土壤中，土壤有机质的来源较广，主要有作物的根茬、还田的秸秆和翻压绿肥；人畜粪尿、工农副产品的下脚料(如酒糟、亚铵造纸废液等)；城市生活垃圾、污水；土壤微生物、动物(如蚯蚓、昆虫等)的遗体及分泌物；人为施用的各种有机肥料(厩肥、腐殖酸肥料、污泥以及土杂肥等)。
其中，耕地土壤中自然植被已不存在，主要来自作物根的分泌物、根茬、枯枝落叶以及人们每年施入的有机肥料(绿肥、堆肥、沤肥和厩肥等)。
土壤有机质化学成分及组成：进入土壤的有机残体，尽管来源不同，但是从化学角度来看，主要有碳水化合物(包括一些简单的糖类及淀粉、纤维素和半纤维素等多糖类)、含氮化合物(主要为蛋白质)、木质素等物质。
此外，还有一些脂溶性物质(如树脂、蜡质等)。
土壤有机质的基本元素组成是C、O、H、N，其中C占52%～58%、O占34%～39%、H占3.3%～4.8%、N占3.7%～4.1%。
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土壤有机质矿化分解的意义
所以如果土壤中有机质矿质化过快或过慢，说明外界条件变化较大，对土壤的影响，就是土壤肥力、矿物质变化范围较大，波动较为频繁。
可以想象一下，天气忽冷忽热人的反应，对土壤有害。
有机质矿化过程产生腐殖质并释放二氧化碳，腐殖质对于植物和微生物来说是很好的能量来源物质，但凡东西适量才是最好，有机质过多分解，土壤中的C/N会发生变化，影响土壤圈的其它物质循环，破坏生态系统稳定。
土壤有机质矿质化作用是土壤有机质通过分解变为简单无机化合物并放出二氧化碳的过程，是在微生物作用下进行的。
有机质的矿质化过程除产生各种可供作物吸收的养分外，也为进一步合成腐殖质提高原料。
碳水化合物可彻底分解成二氧化碳和水。
含氮化合物经水解和氧化，可产生氨并溶解于土壤溶液形成铵盐；氨或铵盐可经硝化作用成硝酸盐，铵盐和硝酸盐均可直接被作物吸收。
含磷有机物经水解生成磷酸，在土壤中形成磷酸盐，被作物吸收利用。
而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。
土壤有机质的含量与土壤肥力水平是密切相关的。