第二章-3-土壤有机质
《土壤学》参考复习题
《土壤学》复习题第一章绪论一、填空1.德国化学家李比希创立了（矿质营养）学说和归还学说，为植物营养和施肥奠定了理论基础。
2.土壤形成的五大自然因素是（母质）、（气候）、（生物）、（地形）和时间。
3.发育完全的自然土壤剖面至少有（表土层）、（淀积层）和（母质层）三个层次。
4.土壤圈处于（岩石圈）、（大气圈）、（生物圈）、（水圈）的中心部位，是它们相互间进行物质，能量交换和转换的枢纽。
5.土壤四大肥力因素是指（水分）、（养分）、（空气）和（热量）。
6.土壤肥力按成因可分为（自然肥力）、（人工肥力）；按有效性可分为（有效肥力）、（潜在肥力）。
二、判断题1.（√）没有生物，土壤就不能形成。
2.（×）土壤三相物质组成，以固相的矿物质最重要。
3.（×）土壤在地球表面是连续分布的。
4.（×）土壤的四大肥力因素中，以养分含量多少最重要。
5.（×）一般说来，砂性土壤的肥力比粘性土壤要高，所以农民比较喜欢砂性土壤。
6.（√）在已开垦的土壤上自然肥力和人工肥力紧密结合在一起，分不出哪是自然肥力，哪是人工能力。
三、名词解释1. 土壤：是具有肥力特性因而能生产植物收获物的地球陆地疏松表层。
2. 土壤肥力：土壤能适时地供给并协调植物生长所需的水、肥、气、热、固着条件和无毒害物质的能力。
3. 土壤剖面：在野外观察和研究土壤时，从地面垂直向下直到母质挖一断面。
四、简答题1. 土壤在农业生产和自然环境中有那些重要作用？（1）土壤是植物生长繁育和生物生产的基地，是农业的基本生产资料。
（2）土壤耕作是农业生产中的重要环节。
（3）土壤是农业生产中各项技术措施的基础。
（4）土壤是农业生态系统的重要组成部分。
2. 土壤是由哪些物质组成的？土壤和土壤肥力的概念是什么？土壤是由固体、液体和气体三相物质组成的疏松多孔体。
五、论述题1. 论述土壤在农业生产和自然环境中的作用。
（1）概念：土壤：是具有肥力特性因而能生产植物收获物的地球陆地疏松表层。
土壤地理学 第二章第三章
土壤地理学第二章/第三章第二章：影响土壤形成的环境因素：俄国道库恰耶夫成土学说：主要观点：土壤成土因素主要有五个气候、生物、母质、地形。
时间影响土壤发育的五个主要因素：1、母质因素（不同岩石风化壳）2、生物因素（不同植被类型：草地与森林）3、气候因素（影响风化，控制植被生长）4、地形因素（影响物质与能量的分配）5、时间因素（控制土壤发育进程）地质大循环和生物小循环的关系：1.大循环是小循环的基础，也是土壤形成的基础（矿质养分）；2.小循环是土壤形成的核心（腐殖质）；3.大循环大于小循环，自然界会发生水土流失现象；4.大循环小于或者等于小循环，自然界水土保持。
总之，土壤的形成过程是物质的地质大循环与生物小循环过程矛盾与统一。
形成土壤的两个基本作用：◆风化作用：致密的岩石被破坏，营养元素得以释放，并形成疏松的风化层；◆生物作用：有机质加入，营养元素积聚。
1）土壤胶体及结构①土壤胶体：通常所说的土壤胶体实际上是指直径在1—100 mµm之间的土壤颗粒。
②土壤胶体的种类土壤矿物质胶体（无机胶体）：次生铝硅酸盐、铁铝化合物有机胶体：腐殖质、有机酸、蛋白质等有机-无机复合胶体③土壤胶体结构微粒核：胶核双电层：内外吸附层、扩散层2）土壤胶体的性质①巨大的比表面积和表面能②带电性带电的原因是什么？电性如何？③土壤胶体离子交换作用④分散和凝聚作用第一：粘土矿物胶体带电土壤中粘土矿物胶体一般都带负电荷，其电荷来源有以下几个方面：同晶置换作用粘土矿物晶质中的一种离子被另一种离子取代的过程。
在这个过程中，只改变了矿物质的化学成分，而矿物的结晶构造不变，故叫做同晶置换作用。
晶格破碎边缘带电矿物质风化破碎过程中，晶格边缘离子一部分电荷未被中和而产生剩余电荷，使晶体边缘带电。
第二：腐殖质胶体带电意义？由于腐殖质分子量大、功能团多，解离后带电量大，对土壤保肥供肥性有重要影响。
第三：两性胶体带电，什么是两性胶体？表面既带负电荷，亦带正电荷的土壤胶体称两性胶体。
（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。
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》章节笔记
《土壤学》章节笔记第一章土壤概述一、土壤的定义与功能1. 土壤的定义：土壤是地球陆地表面的一层复杂自然体，它是由矿物质、有机质、水分、空气和生物等多个组成部分相互作用形成的。
土壤不仅是植物生长的介质，也是地球生态系统的重要组成部分。
2. 土壤的功能：（1）生产功能：- 提供植物生长所需的水分和养分。
- 为植物根系提供支持和固定。
- 作为农业生产的基础，直接影响作物产量和品质。
（2）生态环境功能：- 维持生物多样性，为微生物、动物和植物提供栖息地。
- 参与地球上的水循环，影响地表水和地下水的质量和数量。
- 吸收、转化和降解环境中的污染物，具有自净能力。
- 固定碳素，对全球气候变化有重要影响。
（3）水文功能：- 调节降水径流，减少水土流失。
- 储存水分，缓解干旱对植物生长的影响。
- 过滤和净化水分，影响水质。
（4）社会功能：- 提供建筑和工程用地的基础。
- 作为文化和历史遗产的一部分，反映人类活动的历史。
- 为人类提供休闲娱乐的场所。
二、土壤的形成与分类1. 土壤的形成：土壤的形成是一个长期的地质过程，主要包括以下几个阶段：（1）成土过程：母质经过物理、化学和生物作用形成土壤的过程。
（2）土壤风化：母质在气候因素作用下发生物理和化学变化。
（3）土壤侵蚀：水流、风力等自然因素和人类活动导致土壤流失。
（4）土壤沉积：侵蚀后的土壤物质在低洼地带沉积。
土壤形成的主要因素：（1）气候：温度和降水影响土壤的风化和生物活动。
（2）母质：提供土壤的矿物质和部分养分。
（3）生物：植物、动物和微生物通过其生命活动影响土壤的形成。
（4）地形：影响土壤的水分、温度和侵蚀程度。
2. 土壤的分类：土壤分类系统多样，以下是一些常见的分类方法：（1）按土壤质地分类：- 砂土：颗粒粗糙，通透性好，但保水保肥能力差。
- 壤土：颗粒适中，通透性和保水保肥能力较好。
- 粘土：颗粒细小，保水保肥能力强，但通透性差。
（2）按土壤酸碱度分类：- 酸性土壤：pH值小于7，常见于湿润气候区。
土壤有机质
对土壤肥力具有极其重要的意义。
第一节 有机质的来源、类型及组成
（一）主要来源
（二）存在形态
（三）组成及性质
（一）主要来源
一般土壤：
生长在土壤中的高等绿色植物残体；
土壤中的动物和微生物。
农业土壤：
施入的有机肥料； 作物的残体及根系分泌物。
其中进入土壤的植物残体是最主要的来源。
己糖>淀粉>半纤维素>纤维素；糖类物质的分解是土壤中 生物物活动的主要能源（生物热）。（4~5千卡热/克有机物）
一.有机质的矿化作用 mineralization
2.含氮物质的分解 蛋白质 多肽
蛋白酶 肽酶
氨基酸
氨NH3
氨化细菌
硝酸根NO3硝化细菌
硝化作用 （nitrification)
水解作用 （hydrolyzation)
Stabilized organic matter acts like a sponge and can absorb six times its weight in water
HUMUS
Newly-formed humus a) combination of resistant materials from the original plant tissue, b) compounds synthesized as part of the microorganisms' tissue which remain as the organisms die. (Fluvic and Humic Acid) humus is resistant to further microbial attackN and P are protected from ready solubility.
土壤有机质的概念
土壤有机质的概念土壤有机质是土壤中的重要组成部分，对于土壤的肥力和可持续性起着重要的作用。
本文将介绍土壤有机质的概念、形成过程以及对土壤质量的影响。
一、土壤有机质的定义土壤有机质是由植物和动物的残体及其分解产物形成的具有碳为主要化学元素的有机物质。
它包括三大部分：生物体的残体和分泌物、土壤微生物的生物量和残体、以及土壤胶体和氧化态有机物。
这些有机物质在土壤中发挥着多种重要功能。
二、土壤有机质的形成过程土壤有机质的形成是一个长期的过程。
它可以分为输入、积累和降解三个阶段。
1. 输入阶段输入阶段是指植物和动物的残体进入土壤的过程。
植物通过死亡和腐殖作用，将部分有机物质输入到土壤中。
动物的粪便和尸体也是有机质输入的重要来源。
2. 积累阶段积累阶段是指有机质在土壤中的逐渐积累过程。
在这个过程中，土壤微生物通过分解植物和动物的残体，将有机物质转化为更稳定的有机质，如腐殖酸和腐殖质。
这些稳定的有机质较难被分解，可以在土壤中长期存在。
3. 降解阶段降解阶段是指土壤有机质逐渐分解和降解的过程。
在土壤中存在着各种微生物和酶，它们能够分解土壤有机质，释放出营养物质供植物吸收利用。
这个过程通常较为缓慢，需要一定的时间。
三、土壤有机质对土壤质量的影响土壤有机质对土壤质量有着重要的影响。
它可以改善土壤的物理、化学和生物学特性，提高土壤的肥力和保水能力。
1. 改善土壤物理性质土壤有机质通过增加土壤的胶粒稳定性和结构稳定性，改善土壤的结构，提高土壤的通气性和保水能力。
有机质与土壤胶粒结合形成胶体团聚体，增加土壤的胶体结构稳定性，有利于土壤的根系渗透和水分的保持。
2. 调节土壤化学性质土壤有机质在土壤中能够吸附和释放无机养分，调节土壤的养分供应。
它能够吸附土壤中的钙、镁、钾等离子，防止这些养分流失；同时，当植物需要这些养分时，有机质也能够释放出来供植物吸收。
3. 提供营养物质土壤有机质经过分解和降解可以释放出丰富的有机氮、有机磷、有机硫等营养物质，供植物吸收利用。
第二章 土壤有机质
1.合理耕作制度（退化或熟化） 2. 施用有机肥 3. 发展畜牧业 4. 秸秆还田
施用有机肥
秸秆还田
(一)基本概念
1. 土壤有机质 2.土壤腐殖质 3. 矿化作用 4. 腐殖化作 用 7. 腐殖化系数 8. 矿化率 9. C/N 10. 腐殖酸 11. 激 发效应
( 二）问答题
1.土壤生物的组成与活性 2.土壤特性（土壤的水、气、热、质地、pH等） 3.植物残体的特性
3. 植物残体的特性
新鲜程度
1) 物理状态
破碎程度
紧实程度
2) C/N比
有机物质组成的碳氮比（C/N）对其分解速
度影响很大。 以25或30：1较为合适。
表 2-2 有机物质 云杉锯屑 硬木锯屑 小麦秸秆 玉米禾茎 甘蔗渣 黑麦草（开花期） 草坪禾草 黑麦草（营养期） 成熟苜蓿干草 腐烂畜肥 堆肥 嫩苜蓿干草 毛叶苕子 城市淤泥 土壤微生物 细菌 放线菌 真菌 土壤有机质 软土 Ap 层 老成土 A1 平均 B 层
第二章 土壤有机质
第二节 土壤有机质的转化过程
一、矿化作用
1.不含氮的碳水化合物的转化 2.含氮有机物质的转化
氨化作用 ：有机物质在微生物的作用下，生成氨 （铵）的过程，称为氨化作用。 硝化作用：铵在硝化细菌的作用下氧化为硝酸的 过程，称为硝化作用。
第二章 土壤有机质
第二节 土壤有机质的转化过程
课堂测试
1、土壤有机质是化学中已有的有机化合物( ） )
2、土壤有机质的转化是受微生物控制的一系列生化反应(
3、一般南方土壤有机质的ＨＡ/ＦＡ＜１，而北方大与１ (
4、一般随着土壤熟化度的提高，ＨＡ/ＦＡ也提高( )
)
5、土壤施用的有机肥越多，土壤有机质含量提高的也越高( 6、土壤微生物主要分解碳水化合物，不分解腐殖质( 7、土壤有机质在土壤中是完全独立存在的( ) )
第二章土壤有机质
（二）土壤有机质的腐殖化过程
腐殖化过程：有机质经过微生物的改造后， 形成另一类特殊的、较稳定的高分子的复杂有 机化合物，使有机质及其养分保蓄起来的过程。 土壤有机质的腐殖化过程是一个相当复杂 的过程，早在 150年前就开始了研究，虽然取 得了重大的成就，但至今尚未完全搞清楚，不 少问题尚待进一步研究。
2NH3＋3O2 亚硝酸细菌 2HNO2＋2H20＋热 硝酸细菌 2HNO2＋O2 2HNO3＋热 硝酸与土壤中的盐基结合成硝酸盐，也是植 物和微生物可以直接利用的氮素养料。
（ 4 ）反硝化过程 硝酸盐还原为 N20 和 N2 的过 程称为反硝化过程。 其反应式如下， 2HNO3
-2[O]
2HNO2
近代研究结果表明，有机质的分解主 要靠水解酶，合成腐殖质则主要是氧化酶 的作用。一般认为腐殖质的形成要经过两 个阶段： 第一阶段 是微生物将动植物残体转 化为腐殖质的组成成分（结构单元），如 芳香族化合物（多元酚）和含氮化合物 （氨基酸）等。(矿化过程) 第二阶段 是在微生物的作用下，各 组成成分合成（缩合作用）腐殖质。在这 一阶段中
（2）氨化过程。 蛋白质水解生成的氨基酸，在多种微生物 及其所分泌的酶的作用下，进一步分解成氨 （在土中成为铵盐），这种氨从氨基酸中分离 出来的作用，称为氨化作用。氨化作用在好气 或嫌气条件下均可进行。
↗RCHOHCOOH＋NH3 RCHNH2COOH＋H2O （有机酸） ↘RCH2OH＋CO2＋NH3
第三节
一、 二、
土壤有机质的作用及其调节
3 土壤有机质
(一)基本概念
1. 土壤有机质 2.土壤腐殖质 3. 矿化作用 4. 腐殖化作 用 7. 腐殖化系数 8. C/N 9. 腐殖酸 10. 褐腐酸 11. 黄 腐酸 12. 激发效应
多元酚理论（较为盛行）
（2）支链化合物：一些含氮的有机化合物，如氨基酸、肽类等。 第二阶段：合成阶段：将分解转化的基本材料在微生物作用下经过缩合和聚合
合成结果复杂的腐殖质。
图4-1 有机质的分解与合成示意图
第三节 土壤腐殖物质的形成和性质
一、土壤腐殖质的形成
二、土壤腐殖质-粘土矿物复合体
游离态
第一节 土壤有机质来源、含量及其组成特点
一.土壤有机质来源
（一）来源于数目众多微生物 1.微生物是最早出现在母质中的有机体。成为最早的土壤有机物 质来源 2.微生物数目繁多，生活代谢周期短。1g肥沃的表土含有细菌可 在10亿以上。最多细菌为杆菌，每英亩细菌活质可超过2000磅， 每公顷2000公斤。 3.微生物的代谢产物是土壤有机质来源之一 （二）来源于各种动植物残体及其它们的代谢物 树木、灌丛、草类、和其它植物残体。植物生长量成为土壤有 机质含量的主要依据 土壤动物：蚯蚓、蚂蚁、鼠类、昆虫等的残体及分泌物 （三）来源于施入的各种有机肥。
$$如何提高土壤有机质含量？
（一）、坚持两个原则
平衡原则
经济原则
（二）.提高有机质含量的措施
1、施用有机肥
主要的有机肥源包括： 绿肥、粪肥、厩肥、堆肥、沤肥、饼肥、蚕 沙、鱼肥、河泥、塘泥、 有机、无机肥料配合施用
2.种植绿肥 田菁 紫云英 紫花苜蓿等
休闲绿肥、套作绿肥
养用结合：因地制宜、充分用地、积极养地、养用结合
第二章 土壤有机质 soil organic
《土壤肥料学》第二章 土壤有机质 思考题解析
《土壤肥料学》第二章土壤有机质课后思考题解析1、什么是矿质土壤和有机质土壤？矿质土壤简称矿质土,主要是由矿物质组成的、其特性主要由矿物质所决定的土壤.通常含有不到20％的有机质,具有30厘米厚的有机质表土层.有机质土壤是指在土壤学中，一般把耕层含有机质20%以上的土壤。
2、不同土壤中的有机质的来源途径有哪些？对于原始土壤来说，微生物是土壤有机质的最早来源；自然植被条件下，土壤有机质主要来源于地面植物残落物、根系残体和根系分泌物，其次来源于生活在土内的动物和微生物。
农业土壤的有机质主要来源于施入土壤的各种有机肥料，植物遗留的根茬、还田的秸秆以及翻压的绿肥等有机物质。
3、什么是土壤有机质的矿质化过程和腐殖化过程？土壤有机质的矿化过程是指在微生物作用下，复杂的有机物质分解成为简单无机化合物的过程。
土壤腐殖化过程是指土壤有机质在微生物作用下，不仅可以分解成为简单的无机物，同时经过生物化学作用，又可以重新合成更为复杂而且比较稳定的特殊的高分子有机物，即腐殖质。
4、含氮有机物的矿质化过程分为哪几个阶段？具体阶段的条件、过程、结果如何？含氮有机物的矿质化过程可分为4个阶段，水解过程、氨化过程、硝化过程和反硝化过程。
水解过程是，蛋白质在微生物所分泌的蛋白质水解酶的作用下，分解成为简单的氨基酸类含氮化合物。
氨化过程是经水解生成的氨基酸在多种微生物的作用下，产生氨气的过程，条件是在好气、厌氧条件下均可进行，只是不同种类微生物的作用不同。
硝化过程是在通气良好的条件下，氨化作用产生的氨气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。
反硝化过程是硝态氮在土壤通气条件不良的情况下，受反硝化细菌作用还原成气态氮（N2,N2O)的过程.5、土壤腐殖质的形成经历哪几个阶段?土壤腐殖质的形成经历两个阶段，为动植物残体分解阶段和新高分子有机物合成阶段。
6、土壤腐殖质酸的组分和性质如何？腐殖酸的主要组成是胡敏酸和富里酸，通常占腐殖酸总量的60%左右。
【2024版】土壤学课程土壤有机质
腐殖质
酶
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
（氨基酸、肽等），提供了形成腐殖质的材料。
氧化
+氨基酸或肽
2 合成阶段 多元酚
2. 动物的转化过程
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。
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 酶参与催化。
腐殖酸
占腐殖酸总量的60%
胡敏素失去水溶性和碱溶性
腐殖质
多糖类 简单化合物 氨基酸 （10-15%） 多糖醛酸苷
二 土壤腐殖质的存在状态
游离态腐殖质 结合态腐殖质
与矿物成分中的强盐基化合成稳 定的盐类，主要为腐殖酸钙和镁
与含水三氧化物 如Al2O3·XH2O·Fe2O3·yH2O化合 成凝胶体
与土壤黏粒结合成有机无机复合体
一般我国北方的土壤，特别干旱区与半干旱区的 土壤腐殖质以胡敏酸为主：
HA/FA比大于1.0 而在温暖潮湿的南方的酸性土壤中，土壤中以富
啡酸为主： HA/FA比一般小于1 在同一地区，水稻土的腐殖质的HA/FA 比大于旱地。
在同一地区，熟化程度高的土壤的HA/FA比较高。
中国自然植被下森林土壤的腐殖质组成
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
（三）土壤腐殖酸的性质
氨化作用 (ammonification)
任何条件下
好气条件下
（一）土壤有机质的矿化作用
（3）含磷和硫化合物的分解
正磷酸盐H2PO4-、HPO4=、PO43－、 正硫酸盐 HSO4-、SO4=
好气条件
含磷和硫化合物 的分解
偏磷酸盐和次磷酸盐H3PO3、 H3PO2 、H3P 气体 H2S (黑根、毒害）
（1）未分解的动植物残体 （原材料） （2）半分解的有机质：成 为暗褐色小片
（1）碳水化合物：单糖、多糖、 淀粉、纤维素、果胶物质等
（2）木质素：比较稳定，是形 成腐殖质中心核的原始材料 （3）含氮化合物：蛋白质、多 肽、氨基酸
（3）腐殖质：特殊性有机 物质
（4）脂溶性物质：如树脂、单 宁、腊质等
（二）土壤有机物质组成特点及存在形态
碱溶后加电解质 NaCL
水浮选、手挑、静 电吸附或采用比重 1.8或2.0重液浮选 （轻组）
沉淀 灰色腐殖酸
溶液 棕色腐殖酸
以上是依据腐殖酸类物质溶解性进行分类与提取 请注意三大类腐殖组分，尤其是胡敏酸（HA）和富啡酸（FA）
（二）土壤腐殖质分离与提取
一般将土壤腐殖物质划分为三个组，但这些组分只 是操作上的划分，而不是特定化学组分的划分。 1.胡敏酸（褐腐酸、HA）：碱可溶，水和酸不溶， 颜色和分子量中等； 2.富啡酸（黄腐酸、富里酸、FA）：水、酸、碱都
第二章 土壤有机质的分析教案
《农化分析技术》理论（实验）教学授课教案授课人：雷恩春工程（系）2006年级农产品质量检测专业工程4班200 年月星期教学类型：理论教学，2学时单元名称：第二章土壤有机质测定课时名称：第一节概述第二节土壤有机质的测定教学目的：通过本次课的学习，目的是使学生掌握土壤有机质的相关信息，掌握土壤有机质的测定方法。
知识能力培养的要点：1、一般掌握土壤有机质的来源及组成2、重点掌握土壤有机质的测定方法3、难点重铬酸钾容量法——外加热法教学方法与教具：课堂讲授、学生互动、多媒体理论教学、白板第二章土壤有机质的测定第一节概述复习提问上课内容……………………………………………………5分钟一、土壤有机质的来源：……………………………………………5分钟微生物、动物来源、植物来源、工农业副产品二、土壤有机质组成及含量…………………………………………5分钟1、土壤有机的组成2、土壤有机质的含量三、有机质在土壤肥力上的作用……………………………………15分钟（一）提供植物需要的养分：碳素营养（二）改善土壤肥力特性1、物理性质2、化学性质3、生理性质（三）有机质在生态环境上的作用1、有机质对重金属污染的影响2、有机物质对农药污染的影响3、土壤有机质对全球碳平衡的影响四、土壤有机碳不同测定方法的比较和选用………………………15分钟1、干烧法（高温电炉灼烧）2、湿烧法（重铬酸钾氧化）3、自动分析仪测定C4、容量法（铬酸氧还滴定法）5、比色法6、直接灼烧法第二节土壤有机质的测定一、重铬酸钾容量法——外加热法………………………………………20分钟1、原理2、反应条件：1）试剂浓度、（2）加热温度及加热时间3、干扰与消除二、重铬酸钾容量法——稀释热法………………………………………10分钟1、方法原理2、优点3、缺点三、铬酸、磷酸湿烧法——测定二氧化碳法……………………………10分钟1、方法原理2仪器装置课堂讨论、思考题：……………………………………………………5分钟1、试评述测定土壤有机质常用的几种方法。
-土壤有机质优秀PPT
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。
土壤农化分析各章复习要点
第一章土壤农化分析基本知识1、名词解释：空白试验回收率有效数字精密度准确度绝对误差对照试验相对偏差平行性重复性2、应掌握内容：1）、误差来源问题土壤农化分析的误差来源于三个方面，即采样误差、称量误差和分析误差，误差主要来源于采样误差，其次是分析误差；其中分析误差包括系统误差和偶然误差；分析结果的准确度由系统误差决定，分析结果的精密度由偶然误差决定。
系统误差和偶然误差产生的原因。
2）偶然误差和系统误差的检验和校正方法3）有效数字的保留问题4）我国试剂的规格：第二章土壤样品采集与制备1、名词解释：风干土烘干土土壤质量含水量2、土壤样品采集中应注意的问题每一点采取的土样厚度、深浅、宽狭应大体一致。
各点都是随机决定的，在田间观察了解情况后，随机定点可以避免主观误差，提高样品的代表性，一般按S形线路采样。
采样地点应避免田边、路边、沟边和特殊地形的部位以及堆过肥料的地方。
一个混合样品是由均匀一致的许多点组成的，各点的差异不能太大，不然就要根据土壤差异情况分别采集几个混合土样，使分析结果更能说明问题。
一个混合样品重在1kg左右。
3、土壤样品的保存时样品瓶上的标签应包含的内容4、耕层混合样品采集的原则5、样品采集与制备的方法6、掌握烘干法测定土壤含水量的方法与条件7、风干样品处理时，测定项目与土壤过筛粒径之间的关系。
第三章土壤有机质测定1、土壤有机质的概念2、土壤有机质测定的常用方法有哪些？（干烧法、湿烧法、容量法、比色法、直接灼烧法）3、干烧法和湿烧法的优缺点4、重铬酸钾容量法可分为几种？重铬酸钾外加热法与的稀释热法比较优缺点。
5、两种容量法原理，测定条件（反应温度、时间、指示剂的选择及颜色变化、校正系数、注意事项等）第四章土壤氮素分析1、名词：土壤有效氮土壤无机氮、土壤碱解氮开氏法2、开氏法原理及优点3、开氏法测定土壤全氮消煮时的条件1）加速剂的主要成分及各成分所起作用，成分选择，用量等。
2）温度、时间，溶液清亮后为什么要后煮30分钟等4、消煮液中铵的测定有哪些方法？5、蒸馏法测定消煮液中铵的原理、吸收液的选择（硼酸、硫酸）、指示剂6、土壤有效氮测定方法有哪些（生物方法（好奇培养、厌气培养）、化学方法（酸水解、碱水解））7、碱解蒸馏法测定土壤有效氮的方法、原理、及注意事项8、土壤中无机氮的测定方法有哪些？1）铵态氮的测定方法2）硝态氮的测定方法8、蒸馏法测定无机氮时，包括硝态氮时可用那些还原剂9、开氏法测定的全氮中是否包含硝态氮？如要包括该如何处理？第五章土壤磷素分析1、土壤中有效磷含量、土壤中磷的有效性2、土壤全磷的测定分为两步：样品的分解；待测液中P的定量3、样品分解的方法1）样品分解可分为碱熔法和酸溶法，碱熔法有哪些，优缺点；酸溶法有哪些，优缺点，常用的酸溶法是什么？2）硫酸-高氯酸法测定土壤全磷的原理4、待测液中磷的测定1）磷的测定方法有哪些，各方法的使用范围如何？土壤待测液中磷的测定选用哪种方法？2）钼锑抗比色法测定P的原理、工作范围，优点（表5-1）5、如何选择合适的土壤有效磷提取剂？讨论影响有效磷浸提的因素？6、0.5 mol L-1 NaHCO3溶液法（又称Olsen 法）测定石灰性土壤有效磷的原理及测定条件。
土壤有机质专题知识
酶 R－(C，4H，养分)+ 2O2 CO2 + 2H2O + 能量+养分
氧化
腐殖化过程:(Humification)*** 多种有机化合物经过微生物旳合成或在原植物组织中 旳聚合转变为构成和构造比原来有机化合物更为复杂 旳新旳有机化合物，这一过程称为腐殖化过程。
其中旳养料和能量释放极少，对植物生长不利。
有机化合物分解旳差别
单糖、淀粉和 简朴蛋白质
粗蛋白质 半纤维素 纤维素 脂肪、蜡质
木质素、酚类化合物
二、植物残体旳分解和转化
植物残体在土壤中旳分解过程 可分为两个阶段：
第一阶段：迅速矿化，易分解组分； 第二阶段：缓慢分解，难分解组分。
据估计，有机残体经一年降解后，2/3以上旳有机质以CO2形式 释放而损失，残留旳有机质不到1/3，其中土壤微生物量占38%；多糖、多糖醛酸苷、有机酸等非腐殖物质占3-8%；腐殖
0.5%
0.5-2.0% 7%
表 5-1 不同地区旱地和水田耕层土壤有机质含量
地区
有机质含量（%）
旱地
水田
东北平原
4.45
4.96
黄淮海平原
0.99
1.27
长江中下游平原
1.74
2.74
南方红壤丘陵
1.65
2.52
珠江三角源程序平原
2.01
2.73
2、有机质旳构成
(1) 化学元素构成
土壤有机质旳主要元素构成是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比大约在10左右。
4条途径：
途径1：经过还原糖形 成，糖和氨基酸经聚合 作用形成棕色旳含氮聚 合物；
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本章重点
• 土壤有机质在肥力上的意义 • 土壤有机质转化的主要过程与影响条件
• 土壤有机质的调节
什么是土壤有机质？
泛指以各种形态存在于土壤中的各种含碳 有机化合物。 广义地讲：包括土壤中各种动、植物残体 及微生物分解和合成的有机化合物。 狭义地讲：主要是指有机质残体经微生物 作用形成的一类特殊的、复杂的、性质比 较稳定的高分子有机化合物，即土壤腐殖 质（humic substance）。
矿质化过程
碳水化合物 1）多糖在真菌和细菌所分泌的糖类水解酶的作用 下，水解成葡萄糖。 2）葡萄糖在好气条件下，可经酵母菌和醋酸细菌 等微生物的作用，生成简单有机酸（醋酸、草酸 等）、醇类和酮类。这些中间物质在空气流通的 土壤环境中继续氧化，最后完全分解成CO2和 H2O，同时放出热量。 3）在通气不良的土壤条件下，由厌氧细菌和嫌气 性细菌对葡萄糖进行厌氧性分解，形成有机酸类 中间产物，最后产生H2及CH4等还原性气体。
– 提高土壤生物和酶活性，促进养分转化 提高土壤生物和酶活性， 土壤有机质是土壤微生物生命活动所需养 分和能量的来源。 土壤微生物的生物量与有机质含量呈极显 著的正相关。 有机质可通过刺激微生物和动物的活动增 加土壤酶的活性。
- 刺激根系的生长 腐殖质物质以很稀的浓度（10-6—10-3）以 分子态进入到植物体，可刺激根系的发育，促进 植物对营养物质的吸收。 -提高土壤温度的作用 有机质为暗色物质，一般是棕色到黑褐色， 吸热能力强，可改善土壤热状况。
土壤有机ห้องสมุดไป่ตู้含量
• • • • • • 一般耕作土壤： <50 华北、西北地区：10 南方水田： 15-35 菜园田： 20-30 东北黑土： 80-100 森林土壤： 300 g kg-1
在其他条件相似的情况下，有机质含量的多少，可反映 土壤肥力水平的高低
一、土壤有机质的 来源、形态及组成
• 土壤有机质的来源
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
纤维素 半纤维素 木质素 粗蛋白质 油脂等 植物组织 土壤有机质
不同有机成分的分解状况
有机成分 糖类 蛋白质 半纤维素 纤维素 好气产物
CO2、H2O NO3- H2PO4SO42CO2、H2O CO2、H2O
嫌气产物
CH4 H2 有机酸 NH3 H2S CH4 H2 有机酸 CH4 H2 有机酸 酚、醌
含氮有机化合物 1. 蛋白质类型 水解酶作用下 蛋白质——水解蛋白质——消化蛋白质—— 多肽——氨基酸——NH3 2. 非蛋白质类型：尿素和叶绿素等。
3. 含氮有机质分解的重要过程： （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。
腐殖质各组分性质的比较
浅 低 45% 48%
颜色 聚合度 C含量 O含量
深 高 62% 30%
不同腐殖酸性质的比较
腐殖质 分子质 功能团 溶解度 带电量 酸性 量 胡敏酸 5000- 酚羟基 一价盐 负电荷 100000 多 可溶 多 大 富里酸 3000羧基 一、二、 少 6000 多 三价盐 小 类均可 溶 弱 阳离 子交 换量 大
腐殖质的阳离子交换量: 1500~4500 cmol/kg
吸水性及溶解度 腐殖质是亲水性胶体，吸水能力强，吸水量可 超过自身质量的500%（粘粒—15-20%）。 具有较强的膨胀性和收缩性。 粘结性、粘着性和可塑性低于粘土矿物。 胡敏酸与一价离子形成盐类可溶于水，而与二 价阳离子形成的盐类，溶解度较低； 富里酸与一价、二价盐类均溶于水，三价盐类 在中性以上的碱性环境中溶解度较低。 稳定性 化学稳定性高，抗分解能力强，分解周期长。
腐殖化过程
两个阶段： 第一阶段是分解阶段：在微生物的作用下， 动植物残体分解转化为腐殖质的组成部分， 如芳香族化合物（多元酚）和含氮化合物 （氨基酸或肽）等。它们是形成腐殖质的 基础，是腐殖质基本组成的原始材料。 第二阶段是合成阶段：在微生物作用下，芳 香族化合物和含氮化合物等经缩合作用合 成腐殖质。
当腐殖质覆盖在砂粒表面，增强了砂粒间 的粘结力，提高了砂土的团聚性，降低了 砂粒的分散性。 腐殖质的吸水率为500-600%，砂土增加有 机质后，可减缓砂土通透性过强的缺点， 增强保蓄水分的能力。
– 增强土壤的保肥性和缓冲性 属于胶体物质，具有巨大比表面和表面 能，同时带有大量负电荷，所以能提高土 壤的吸附性能，增强其保肥能力。 腐殖酸是一种弱酸，腐殖酸和腐殖酸盐类 可组成缓冲体系。
有机质 细菌 真菌 腐殖质 苜蓿 青嫩草木犀 成熟草木犀 禾本科草 燕麦秸秆 玉米秸秆
C/N比 C/N比 4-5:1 9-10:1 11:1 13:1 16:1 23:1 25:1 80:1 90:1
2 土壤条件 1）土壤通气状况 2）土壤水分和温度状况 土壤含水量为田间持水量的60-80%为宜 土壤微生物活动的土温以25-35℃为宜 3）土壤酸碱反应 土壤pH一般在6-8之间比较合适，土壤过酸（pH<4.5） 或过碱（pH>8.5），微生物活动受到抑制。 大多数细菌在pH 6.5-7.5之间活性最强 真菌适宜于酸性环境（pH 3-6） 放线菌一般适合于在中性或微碱性条件下生存。
分子结构与分子量： 腐殖酸是非晶体物质，分子结构十分松散，大 致呈无规则线团状。胡敏酸平均分子量在 5000-100000之间，富里酸平均分子量在 3000-6000之间。
表面带电荷： 腐殖质是一种两性胶体。既可带负电， 腐殖质是一种两性胶体。既可带负电，也可带正 两性胶体 电荷。通常以带负电荷为主。 电荷。通常以带负电荷为主。腐殖质的负电荷数 量随pH的升高而增加 的升高而增加。 量随 的升高而增加。
土壤有机质的组成： 土壤有机质的组成： 1. 五类有机化合物 1）糖类、有机酸类、醛类、醇类、酮类以及 相近的化合物 2）半纤维素和纤维素 3）木质素 4）含氮化合物 5）树脂、油脂、蜡质、丹宁等物质 2. 灰分元素：Ca、Mg、K、Na、Si、P、S、 Fe、Al、Mn、I、Zn、B、F
土壤有机质与植物组织化合物组成的差别
抗分解性
作用
弱 提供能量、 营养和功能 团
油脂、蜡质等 CO2、H2O 木质素
很少变化
强
提供结构单 元
二、土壤有机质的 分解和转化
• 简单有机化合物的分解与转化
– 矿质化过程（mineralization）: 有机化合物在 矿质化过程（ ） 微生物酶的作用下发生氧化反应，彻底分解最 终释放出二氧化碳、水和能量的过程。 CO2 + H2O +能量 R + 2O2 – 腐殖化过程 腐殖化过程（humification）：各种有机化合物 通过微生物的合成，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。
腐殖酸
溶 液
稀HCl 沉 淀
胡敏酸
殖 质 Humic acids
彾
稀NaOH
胡敏
Humin
土壤腐殖质存在形态： 1 游离状态的腐殖质 2 与矿物成分中的盐基化合成稳定的盐类， 主要为腐殖酸钙和腐殖酸镁 3 与含水三氧化物形成复杂的凝胶体 4 与层状硅酸盐粘粒矿物结合成有机无机复 合体
二、土壤腐殖质的性质
– 原始土壤—微生物是土壤有机质的最早来源。 – 自然植被条件下，土壤有机质主要来源于地面 植物残落物、根系残体和根系分泌物，其次来 源于生活在土内的动物和微生物。 – 农业土壤的有机质主要来源于施入土壤的各种 有机肥料以及植物遗留的根茬、还田的秸秆和 翻压的绿肥等有机物质。
土壤有机质的形态： 土壤有机质的形态： 1）新鲜有机物。如刚进入土壤中未被微生物 分解的动、植物残体。 2）半分解有机物。经微生物分解的动、植物 残体，失去了原来的形态学特征，呈分散 的暗黑色小块，包括有机质的分解产物和 新合成的简单有机化合物。 3）腐殖质。经微生物分解和再合成的一种褐 色或暗褐色的大分子胶体物质。
– 提供植物需要的养分
有机N：＞ 80% 有机P：20－76% 有机硫：75－95% 金属离子: K、 Na、Ca、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn
—有机质在分解和合成过程中，产生的多种有机 酸和腐殖酸对土壤矿物有一定的溶解作用，可 以促进矿物风化，有利于养分的有效化。
– 改善土壤物理性状 腐殖质可通过功能团、氢键、范德华力等机制以 胶膜形式包被在矿质土粒外表，促进土壤团粒结 构的形成。 土壤有机质，特别是腐殖质的粘结力比粘粒小， 比砂粒大。 当腐殖质覆盖在粘粒表面，减少了粘粒间的直接 接触，降低其粘结力，大大降低了土壤的粘性， 有机质的胶结作用可形成较大的团聚体，使得土 壤的耕性及通透性等得以改善。
矿化率 每年因矿化作用而消耗掉的有机质数量占土 壤有机质总量的百分数
矿化率 =
矿化消耗掉的有机质 土壤原来有机质总量
×100%
腐殖化系数 在机物料投入土壤一年后形成的腐殖质 的量与原来有机物料总量的比值。 腐殖化系数 = 新形成的腐殖质 施入的有机物总量
五、土壤有机质的作用
• 有机质在土壤肥力上的作用
强
小
HA/FA比值越大，说明胡敏酸的含量越高， 腐殖酸的结构愈复杂。 我国北方大多数土壤，以胡敏酸为主， HA/FA > 1 南方土壤中，富里酸占优势， HA/FA < 1
四、影响土壤有机质转化的因素
– 微生物是土壤有机质分解和周转的驱动力，凡是影 响微生物活动及其生理作用的因素均会影响有机质 的分解和转化。 1. 有机质本身的物质组成 糖和蛋白质含量高的有机质如豆科绿肥矿化 速率快，而木质素、脂、蜡等含量高的有机质 如禾本科稻草、玉米等矿化速度较慢。 矿化速度：可溶性有机物>蛋白质>纤维素>木质素
• 有机质在生态环境上的作用
– 与重金属离子的作用 各种功能团对金属离子的亲和力： 烯醇基 > 胺基 > 偶氮化合物 > 环氮 > 羧基 > 酰基> 羰基 螯合物：两个以上的功能团与金属离子形成 的环状络合物。