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土壤学课件:5第五章 土壤有机质

土壤学课件:5第五章 土壤有机质

机械的转化
动物将植物或残体碎解,或将植物残体进 行机械的搬进及与土粒混合,均可促进有 机物被微生物分解。
化学的转化
经过动物吞食的有机物(植物残体)未被动 物吸收部分,经过肠道,以排泄物或粪便的 形式排到体外,已经经过动物体内分解或半 分解。
土壤有机质的转化
3. 微生物的转化过程 是土壤有机质转化最重要的最积极的过程,有多种酶参 与了催化。
酶 R—(C,4H,养分)+ 2O2 CO2 + 2H2O + 能量+养分
氧化
2、矿化过程 ★水的淋溶过程 ★动物转化过程 ★微生物的转化过程***
土壤有机质的转化
1. 化学的转化过程 水的淋溶作用
降水可将土壤有机质中可溶性的 物质洗出。这些物质包括简单的 糖、有机酸及其盐类、氨基酸、 蛋白质及无机盐等。
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%
一般把耕层含有机质20%以上的土壤,称为有机质土壤, 在20%以下的土壤,称为矿质土壤(mineral soil)。
目前,我国土壤有机质含量普遍偏低。总体而言,北方 土壤有机质含量高于南方土壤。
2.含氮化合物 动、植物残体中主要的含氮化合物是蛋白质,少量比较简单的
可溶性氨基酸。植物残体中的叶绿素等。 3.单宁、树脂、脂肪、蜡质等
这是一类复杂的有机化合物,除单宁外,其余都不溶于水而溶 于有机溶剂如酒精、苯等物质中,在土壤中分解缓慢而不彻底。 4.本质素
木质素是植物木质部的主要组成成分,是复杂的有机化合物。 5.灰分元素
植物经燃烧后,残留在灰分中的元素称灰分元素。构成灰分的 主要元素为Ca、Mg、K、Na、S、P、S、Fe、AL、Mn,以及微 量元素I、Zn、Mo、B等。其中以Si、Ca、K、Al为最多。

【2024版】土壤生物与土壤有机质(共66张PPT)

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• 应施腐熟肥料(well-rotted farmyard manure, decomposed dung), 经常落干晒田,改善通气条件 ,绿肥应适时翻压。

• 2、含氮有机质的矿化
• 以蛋白质为例
• (1)水解过程(hydrolysis):蛋白质在酶的作用下,水解成为氨基酸的过程 。

蛋白酶 (proteinase)
对烟草,可以促进K 吸收,抑制Cl 、SO 的吸收,提高烟草品 嫌气条件下,丁酸发酵,放出大量温室效应气体(green house effect gases), 沼气(meth4ane, or marsh gas)。
好气细菌、厌气细菌 蓝细菌
土壤生物的主要类群示 意图
土壤生物
土壤微生物种群的多样性
(一)原核微生物
1、古细菌
古细菌包括甲烷产生菌、极端嗜酸热菌和
极端嗜盐菌
现已探明生物适应特殊环境因子的遗传基因 普遍存在于质粒上。因此,有可能把这类生活在极 端环境的古细菌作为特殊基因库,用以构建有益的 新种。
土壤生物
• 硫化细菌
• 氨化细菌
在土壤碳、氮、磷、硫循环中担当重要
的角色。
细 菌 菌 落
根瘤
3、放线菌
☆ 放线菌也是原核微生物,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


矿质化过程

腐殖化过程
• 矿物质 • 及热能
分解 微生物
进入土壤的 分解后合成 腐殖质
有机质
微生物
图4-1 有机质的分解与合成示意图

土壤学课程土壤有机质

土壤学课程土壤有机质

微生物的转化过程
1. 化学的转化过程
水的淋溶作用
降水可将土壤有机质中可溶性 的物质洗出。这些物质包括简 单的糖、有机酸及其盐类、氨 基酸、蛋白质及无机盐等。
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。
酶 的 作 用
2. 动物的转化过程
动物将植物或残体碎解,或将植物 残体进行机械的搬进及与土粒混合, 均可促进有机物被微生物分解。 经过动物吞食的有机物(植物残体) 未被动物吸收部分,经过肠道,以排 泄物或粪便的形式排到体外,已经经 过动物体内分解或半分解。
根据耕作层中有机质含量,可将土壤分为:
有机质土壤 >20% 矿 质土 壤 <20%
三 土壤有机质的类型
新鲜的有机物
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。
半分解的有机物
经微生物的分解, 失去动、植物残 体了原有的形态 等特征。包括有 机质分解产物和 新合成的简单有 机化合物。
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。
形成有机酸类中间产物,最后产 生甲烷、氢气等还原性物质。
通气不良条件下
(2)含氮ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机物的转化
土壤中含氮有机物可分为两种类型:一是蛋白质类型,如各种类型 的蛋白质;二是非蛋白质型,如几丁质、尿素和叶绿素等。土壤中 含氮的有机物在多种土壤微生物作用下,最终分解为无机态氮 (NH4+—N和NO3-—N)。
1 产生构成腐殖质基本组成的原始材料(简单有机物)
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

土壤学课件(第五章)

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土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
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(二)土壤氮素含量 1. 土壤氮素含量 耕作土壤:耕作层(0.05%-0.5%) 心土层、底土层(0.02%) 草地、林地:0.5%-0.6%。
表5-1 我国不同地区耕层土壤氮素含量状况
地区 东北黑土地区
蒙新地区 青藏地区 黄土高原地区 黄淮海地区
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2.防止土壤氮的损失 “南铵北硝”。水田土壤不施硝态化肥和避
免频繁的干湿交替。氮肥深施覆土,碱性土少施 碳铵。
三、土壤中氮素的转化
1.有机氮的矿化(氨化) 氨基化——复杂的含氮有机化合物降解为简单的
氨基化合物。
氨化——简单的氨基化合物分解成氨(NH3/NH4+)
2.铵的硝化
NH4+→NO3-分两步
亚硝酸微生物
2NH4++3O2
2NO2-+2H2O+4H+
硝酸微生物
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2NO2-+ O2
2NO3 -
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第五章 土壤养分
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其它养 化肥养 分资源 分资源
沉降、灌溉 生物 固氮
植物需求
养分供应 土壤养分资源
废 生态 弃 环境 物 质量
有机肥
养分资源


淋 洗
地下水
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土壤养分:主要由土壤供给,植物必需的 营养元素。
土壤养分循环是“土壤圈”物质循环的重 要组成部分,也是陆地生态系统中维持生物生 命周期的必要条件。

土壤有机质ppt课件

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2、有机物组成 糖、淀粉、蛋白质>半纤维素>纤维素、 木质素、脂肪、腊质
不同有机成分在土壤中的分解速率
有机残体的C/N比 C/N~25:1时,最有利于有机残体的分解 C/N<25:1时,分解过程会释放部分N供
植物吸收;
C/N>25:1时,微生物会与植物争夺有效N
(二)土壤环境条件
二、土壤有机质的存在形态
土壤有机质可以分为两大类: ---未分解或半分解的植物残体组织,严格
地说,这些只能算土壤有机质的原料; ---土壤腐植质
第二节、有机物质在土壤中的 转化
有机质在土壤中经历各种复杂的转化, 可以归纳为两个方向:
---分解过程(矿质化过程):复杂有机物 分解为简单的物质,最后形成CO2,H2O 和无机盐;
(一)土壤有机N的矿化作用
包括氨基化、氨化和硝化等三个步骤。 以蛋白质为例:
(1)氨基化作用:蛋白质水解成为肽,最 后变为氨基酸的过程。
(2)氨化作用:氨基酸进一步分解成为 NH3的过程。
(3)硝化作用:氨在亚硝酸细菌和硝酸细 菌的作用下,氧化成为硝酸的过程。
(二)土壤的脱N作用
指土壤氮素从土壤中损失的过程,包括 反硝化作用、硝酸盐的淋失、氨的挥发 等过程。
---促进团粒结构的形成,从而改善通透性; ---加深土色,提高土壤吸热能力,增温。
四、促进土壤养分有效化
---有机质分解产生有机酸,有机酸通过络 合作用和溶解作用而提高土壤养分的有 效性。
第五节、 土壤有机质的平衡及管 理
一、土壤有机质的平衡 土壤有机质的平衡取决于有机质的添加 量和有机质的矿化量。
土壤氮素 土壤磷素 土壤钾素
高等植物所必需的营养元素,除C,H, O主要来自大气之外,其余元素主要靠土 壤供应,包括: 大量元素:N,P,K,Ca,Mg,S 微量元素:Fe,Mn,Cu,Zn,Mo,B

《土壤有机质》PPT课件

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核蛋白质磷细菌 磷酸 K++Na++C磷a2+酸盐 水解
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:
H3PO4 → H3PO3 → H3PO2 → PH3
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20
4.含硫有机物质的转化
精选ppt
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土壤有机质(碳)的转化
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。
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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
精选ppt
30
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 为腐殖酸及其盐,占腐殖质的85%~90 %,称为腐殖物质。其余为微生物代谢所 产生的较简单的化合物,因与腐殖酸紧密 结合难以分离,故与腐殖酸合称为腐殖质。
分解成氨基酸的作用称水解作用。 蛋白质 → → 氨基酸
精选ppt
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(2)氨化作用
分解含氮有机物产生氨的生物学过程称氨化作用。
CH2NH2COOH+O2 → → HCOOH+CO2+NH3(氧化) CH2NH2COOH+H2 → → CH3COOH+NH3 (还原) CH2NH2COOH+H2O → CH2(OH)COOH+NH3(水解)
1.糖类、有机酸、醛、醇、酮类以及相近的化合物。 2.纤维素和半纤维素 3.木质素 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。

《土壤有机质》PPT课件

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〔三〕土壤特性
土壤质地: 与粘粒含量具有极显著的正相关 粘重的土壤通常比砂质土壤含有更多的有机质 〔 通常 52-98% 的土壤有机质集中在粘粒部分〕
土壤pH:通过影响微生物的活性而影响有机质的降解
土壤微生物活动的pH范围
微生物种类
细菌
真菌 放线菌 原生动物
腐败细菌 根瘤菌 自生固 N 菌 硝化细菌 硫细菌 霉菌
二、 土壤有机质转化的承担者——土壤微生物
土壤中微生物 分布广 数量大 种类多 最活跃
1公斤土壤可含: 5亿个微小动物。 5亿个细菌, 近10亿个真菌
100亿个放线菌
它们参与土壤有机质分解,腐殖质合成,养分 转化和推动土壤的发育和形成.
二、土壤有机质的转化
包括在微生物作用下的矿质化和腐殖化两种过程.
第二节 土壤有机质在肥力上的 作用及其动态平衡
一 、有机质的作用 〔一〕有机质在土壤肥力上的作用
1、提供植物需要的养分 直接提供:土壤有机质是作物所需的氮、磷、硫、微 量元素等各种养分的主要来源.
间接作用:多种有机酸和腐殖酸对土壤矿质部分有一 定的溶解能力,可以促进矿物风化,有利于某些养料 的有效化.一些与有机酸和富里酸络合 的金属离子可以保留于土壤溶液中 不致沉淀而增加有效性.
碳水化合物
含氮有机物 含磷有机物 含硫有机物
〔好气〕碳水化合物→有机酸→ CO2↑ +H2O 〔嫌气〕碳水化合物→有机酸→ CH4 ↑ +H2O
〔氨化〕蛋白质→氨基酸→ NH3 ↑ +H2O → NH4 + 〔氨态氮〕 〔硝化〕 NH3 → HNO2 → HNO3 → NO3 -〔硝态氮〕 〔反硝化〕 核蛋C白6→H1核2O素6→+2核4K酸N→O3H→3P2O44KH→COH23P+O64C-O或2H+P1O24N2O-<2有↑+效18态H2磷O> 卵磷脂→甘油磷酸脂→H3PO4 → H2PO4-或HPO42-〔有效态磷〕

[正式版]土壤有机质ppt资料

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29
2.32~2.98
24
4 81~21.96
26
1.38~6.66
10
2.07~7.05
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一、土壤有机质的来源、类型和组成
1 土壤有机质的来源
生物残体/凋落物 高等植物的枯枝、落叶、落果、 根系等;其次是土壤中动物、微生物的遗体;
生物排泄物/分泌物 高等植物根系分泌物,土壤 动物排泄物,土壤微生物分泌物;
人为施用的有机肥料。
2 土壤有机质的类型
生物有机质(普通有机质)
新鲜有机质 指那些仍保持原来形态,没被分 解的动物植物及微生物遗体或排泄物。
有机残余物和简单有机化合物 有机残余物指 半分解状态的有机物质。简单有机物包括糖类 有机残余、氨基酸、脂肪等有机化合物。
土壤腐殖质 土壤腐殖质是生物有机质在微生物 和酶作用下,经分解再合成作用形成的高分子有 机化合物的总称。由于较难继续分解而易于积累, 所以腐殖质往往构成土壤有机质的主体。
3 有机质的化学组成(生物有机质)
碳水化合物 碳水化合物主要有简单糖类、淀粉、 纤维素、半纤维素等多糖类物质。易分解。
含氮硫磷化合物 动、植物残体中主要的含氮 化合物是蛋白质,少量比较简单的可溶性氨基酸, 植物残体中的叶绿素等。含硫化合物如硫蛋白, 含磷化合物有磷脂、核酸等。易分解。
树脂、脂肪、蜡质 这是一类复杂的有机化合 物,不溶于水而溶于有机溶剂如酒精、苯等物质 中,在土壤中一般分解缓慢。
土壤腐殖质形成过程示意图
2 腐殖质的种类(分组)
腐殖质不是一种单一的化合物,而是一类高分子聚 缩物,其主体为腐殖酸及其盐,占腐殖质的85%~90 %,称为腐殖物质。其余为微生物代谢所产生的较简 单的化合物,因与腐殖酸紧密结合难以分离,故与腐 殖酸合称为腐殖质。

-土壤有机质优秀PPT

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1、植被 草本 > 木本;草甸 > 草原 阔叶 > 针叶;常绿 > 落叶
2、气候 潮湿、寒冷有利于积累;干燥炎热有利 于分解。
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3、地形 地势低洼处,土壤有机质含量高。
4、母质 母质质地粘重,有利于有机质积累。
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四、土壤有机质的组成
1、碳水化合物和有机酸 ( carbon hydrate and organic acids ) 葡萄糖、淀粉、酒石酸、柠檬酸、草酸、各
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不论是在好气或厌气条件下,氨基酸 都能进行氨化作用释放出氨,NH3与土壤中 的H+形成NH4+,可被植物吸收利用。NH4+— N
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3、硝化作用( nitrification )
氨在通气良好的条件下,被氧化成硝酸的 过程,叫硝化作用。
NH3+ O2 亚硝酸细菌 HNO2 + H2O + 能量
动旺盛,有机质由厌气微一些中间 产物如CH4、H2S、H2等,还有一部分变成有 机酸,如乙酸、丙酸、丁酸。
这些中间产物对作物有毒害作用,释放的 养料多是还原状态如PH3、H2S。
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这种条件有利于有机质的保存和积累,在 低洼过湿的土壤中,常常有这种情况出现,并
腐殖质一词的含义较窄,通常只有专业人员 才用,而有机质是个通俗的名词。
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二、土壤有机质的来源
在成土过程中,最早出现在母质中的有机质 是微生物及其残体。
随着成土过程的进行,动植物残体加入到土 壤中去,成为土壤有机质最广泛的来源,尤其是 植物残体起到了决定性的作用。
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各种植物的残体对土壤有机质含量的贡献是 不一样的。森林植物主要以枯枝落叶的形式向土 壤中补充有机质,枯死的根系很少,有机质多集 中在表层0~10cm以内,每年加入有机质4~6吨/ 公顷。

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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。
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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+)

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2、土壤湿度和通气状况 (soil humidity and aeration status)
好气:水少气多,M活动旺盛,OM矿质化分解, 释放养分
嫌气:水多气少,M活动受抑制, OM腐殖化合 成腐殖质
3、干湿交替(wetting and drying cycle)
一方面增加土壤呼吸作用,破坏土壤构造体,利 于OM的矿质化分解,另一方面枯燥时引起M死亡, 又不利于OM分解。
由于微生物是土壤有机物质分解和周转的 主要驱动力,因此,但凡能影作用的因素都会 影响有机物质的分解和转化。
1、有机残体特性(specificity of organic relict) 〔1〕物理状态(physical state) :含水多的、嫩的、
多汁的、粉碎的有机物料比含水少的、老的、未粉碎 的物料易分解。
从土壤物理学角度看,有机质的减少,使得土 壤发生退化,耕层变浅;土壤构造的水稳性、力稳性 丧失,容易发生破碎、板结,孔隙性发生劣变,表现 在孔隙数量〔容积〕和质量〔孔隙粗细及其相比照例〕 不协调,不利于土壤水、肥、气、热的协调,土壤的 蓄墒、抗灾、缓冲能力下降,从而影响林木根系发育 和水肥吸收。
影响土壤有机质转化的因素
〔2〕物质组成:含淀粉、纤维素、蛋白质多的物料 较易分解,而木质化的含木质素、单宁、树脂多的物 料较难分解。
〔3〕C/N:大,不易分解 小,易于分解 C、N 都是微生物生命活动所必需的营养,微生物正常
A、假设C/N 比大,如禾本科作物秸秆可达80-100:1,N少, 难以满足微生物需要。假设未经腐熟就施入土壤,会导致当季 作物发生临时饥饿现象〔N hunger, temporary N deficiency〕。
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
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