土壤有机质
土壤有机质是指存在于土壤中的含碳有机质
土壤有机质是指存在于土壤中的含碳有机质，是土壤固相部分的重要组成成分。
它包括各种动植物的遗骸、微生物及其对各种有机物的分解和合成。
下面我们将详细解释土壤有机质的组成、性质和作用。
一、土壤有机质的组成土壤有机质主要由腐殖质、木质素、纤维素等有机化合物组成。
其中，腐殖质是指有机质在微生物的作用下分解形成的具有粘结性和团聚性的有机化合物，是土壤中最重要的有机质之一。
木质素是一种天然的高分子化合物，是植物细胞壁的主要成分之一，它在土壤中可以促进有机质的分解和转化。
纤维素也是一种重要的有机化合物，是植物细胞壁的主要成分之一，它在土壤中可以增加土壤的透气性和保水性。
二、土壤有机质的性质土壤有机质具有多种性质，其中最重要的是碳氮比。
碳氮比是指土壤有机质中碳元素与氮元素的比例，它对土壤有机质的分解和转化具有重要影响。
一般来说，碳氮比越高，有机质的分解速度越慢，反之亦然。
此外，土壤有机质的酸碱度也对它的分解和转化具有重要影响。
三、土壤有机质的作用土壤有机质是植物营养的主要来源之一，它不仅可以提供植物所需的碳、氢、氧等元素，还可以提供植物所需的氮、磷、钾等营养元素。
此外，土壤有机质还可以促进土壤中微生物的活动和繁殖，提高土壤的保肥性和缓冲性。
同时，土壤有机质还可以改善土壤的物理性质，增加土壤的透气性和保水性，促进植物的生长和发育。
四、影响土壤有机质的因素影响土壤有机质的因素很多，主要包括气候条件、土壤类型、土地利用方式、农业管理措施等。
例如，温暖湿润的气候条件有利于微生物的活动和繁殖，从而促进土壤有机质的分解和转化。
砂质土壤由于其良好的透气性和保水性，有利于有机质的积累。
长期施用化肥会导致土壤酸化，从而影响有机质的分解和转化。
综上所述，土壤有机质是土壤的重要组成部分，对植物的生长和发育具有重要影响。
因此，在农业生产中应该注重保护和增加土壤有机质，通过合理的农业管理措施和土地利用方式来促进土壤有机质的积累和转化。
土壤的基本组成有机质
腐 殖质的 形成过 程
基础土壤学
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基础土壤学
腐殖质的种类
土壤腐殖质由腐殖物质和非腐殖物质组成，通常占土壤 有机质的90%以上。 非腐殖物质为有特定物理化学性质、结构已知的有机化合物， 其中一些是经过微生物改变的植物有机化合物，而另一些则是 微生物合成的有机化合物。主要有包括碳水化合物、含氮物质 等。非腐殖物质约占土壤腐殖质的20%-30%，其中碳水化合物 占5-25%。 腐殖物质是经过土壤微生物作用后，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。是土壤有机质的主体，也是土壤有机质中最难 降解的组分，一般占有机质的60-80%。
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反 硝化作 用
细菌在无氧或微氧条件下以NO3－或NO2－作为呼吸 作用的最终电子受体生成N2O和N2的硝酸盐还原过 程，称反硝化作用。其反应如下： C6H12O6＋24KNO3反硝化细菌24KHCO3＋6CO2＋12N2↑＋18H2O
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土壤、生物和大气之间的N素循环
化作用。其反应如下：
2H2S＋O2
2H2O＋2S
2S＋3O2＋2H2O
2H2SO4
硫化作用产生的硫酸与土壤中的盐基物质作用，形成硫酸
盐，硫酸盐是植物可吸收的养分
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自 然界中S 的转化
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5 土壤有 机质的 腐殖化 作用
土壤腐殖质的形成：是一个复杂的过程，大致可分 为两个阶段 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 第二阶段，合成阶段：上述土壤腐殖质的组成部分， 在微生物的作用下经缩合形成腐殖质的基本单元。先是多 元酚在微生物的作用下氧化为醌，然后醌再与含氮化合物 缩合成原始腐殖质
土壤有机质
第二章土壤有机质一、土壤有机质的来源、含量及其组成1土壤有机质的概念指存在于土壤中所有含碳的有机质。
由生命体和非生命体两大部分组成。
2来源（1）土壤微生物是土壤有机质的最早来源（2）动、植物残体是自然土壤有机质的主要来源（3）作物根茬、有机肥料、工农业和生活废水、废渣、微生物制品、有机农药等有机质3土壤有机质的含量不同土壤有机质含量差异很大，其含量与气候、植被、地形、土壤类型、耕作措施等因素密切相关。
耕层含有机质20%以上的土壤称为有机土壤；20%以下的称为矿质土壤。
4有机质的组成元素组成：主要为C、H、O、N，其次是P和S。
化合物组成：主要是类木质素和蛋白质，其次是半纤维素以及乙醚和乙醇可溶性化合物。
5土壤腐殖质：除未分解和半分解、植物残体及微生物残体以外的有机物质总称。
由非腐殖质物质和腐殖物质组成，占土壤有机质的90%。
（1）非腐殖物质：有特定的物理化学性质、结构已知的有机化合物，包括一些经微生物改变的植物有机化合物，和微生物合成的有机化合物。
如碳水化合物、氨基酸、蛋白质、氨基酸、脂肪、蜡质、木质素、树脂、核酸、有机酸等。
在土壤中存在时间短、易被降解和作为基质被微生物利用，占土壤腐殖质的60%~80%。
（2）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。
是土壤有机质的主体，也是土壤有机质中最难降解的组分，占土壤有机质的60%~80%二、土壤有机质的分解和转化（一）矿质化过程土壤有机质在土壤微生物及其酶的作用下，分解成二氧化碳和水，并释放出其中的矿质养分和能量的过程。
1单糖的分解：在有氧条件下彻底分解，形成二氧化碳和水，在缺氧条件下，形成有机酸类的中间产物，并产生还原性的甲烷及氢气。
2纤维素的分解：首先分解为单糖，然后进一步分解。
3含氮有机质的分解主要是蛋白质的分解，是土壤氮素循环的主要过程。
包括4个过程：（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。
土壤有机质
壤中分解一年后的残留碳量。
2、土壤腐殖质的形成
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。
4、工农业副产品及生活污水废物等
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%
表5－1 中国某些自然土壤中有机质含量
土类 棕色森林土 褐土 黄壤 红壤 黑土、黑钙土 砖红壤、赤红壤 高山草甸土、亚高山草甸土 高山草原土、亚高山草原土 黄棕壤、黄褐土
（二）土壤特性
1、质地 粘粒含量越高，有机质含量也越高。
2、pH值 中性、钙质丰富较好，pH6.5-7.5。
3. 水分 最适湿度：土壤持水量的50-80% 低洼、积水有利于有机质的积累
4. 通气性 通气不良易有机质累积 5. 温度 最适宜温度大约为25-35
（三）植物残体的特性
1、物理状态
2、C/N比***
则以矿质盐类释放出来。
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，同时往往还产生有机酸、乙 醇等中间产物。
在极端嫌气的情况下，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。
三、影响有机物质的分解和转化的因素：
（一）土壤生物的组成与活性 土壤动物促进植物残体的破碎和运输 真菌可促进木质素的分解 细菌和放线菌可促进碳水化合物的分解
常见的化合物有纤维素、半纤维素、蛋白质、木质素及脂类。
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。
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.
3 土壤有机质
有机肥施用很重要
第一节 土壤有机质来源及其组成特点
二.土壤有机物质基本组成特点
（一）土壤有机质的物质 组成 依据有机物质的分解阶段 和存在物理形态分为： 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 3.腐殖质：特殊性有机物 质。
（二）土壤有机质化学组成 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 4.脂溶性物质：如树脂、腊质、 单宁等
一.土壤腐殖质组成
土壤腐殖质 Soil humus
非腐殖物质
腐殖物质（humic substances)
（一）非腐殖物质：微生物的代谢产物 1.碳水化合物：多糖、糖醛酸、和氨基糖组成。主要来源于植 物残体和根系分泌物。含量占有机质总量15~27%。其中多糖 是主体。含量约为有机质总量的9~22%。多糖多土壤结果影响 研究被受到关注
3.pH：各类微生物最适条件：细菌—中性；放线菌—偏微碱性； 真菌—酸性 （3~6）；土壤pH高于8.5和低于5.5，都不适宜微生物活动。绝大多数微生最适 pH条件为中性。 4.有机物的物理状态和组成：新鲜程度、细碎程度，织物组织的C/N比
C/N比( carbon nitrogen ratio )
褐色沉淀 褐腐酸 胡敏酸 humic acid，HA
碱溶后加电 解质NaCL
溶解 吉玛多 美朗酸
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，尤其是褐腐酸（HA）和黄腐酸（FA）
聚合度
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。
土壤有机质含量标准表
一、土壤一般概述土壤养分是指存在于土壤中的植物所必需的营养元素。
包括碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、锰(Mn)、钼(Mo)、锌(Zn)、铜(Cu)、硼(B)、氯(Cl)等16种。
在自然土壤中，除前三种碳(C)、氢(H)、氧(O)三种元素外，其他土壤养分主要来源于土壤矿物质和土壤有机质、其次是大气降水、坡渗水和地下水等。
土壤养分分级标准主要针对有机质、全氮、速效氮、速效磷和速效钾的含量进行分级，每种级别对应不同成分的含量不同。
而在实际工作中，我们可以对照或参考这个标准，对要进行施肥的土地进行测试分析，以了解土壤的真实肥力状况。
一般情况下，耕作层土壤有机质含量通常在5%以上；褐土在自然植被下，有机质含量为1-3%，但由于褐土适于耕作，大部分已辟为农地，致使土壤中的有机质含量减少到了1%左右。
有机质是土壤肥力的标志性物质，其含有丰富的植物所需要的养分，调节土壤的理化性状，是衡量土壤养分的重要指标。
它主要来源于有机肥和植物的根、茎、枝、叶的腐化变质及各种微生物等，基本成分主要为纤维素、木质素、淀粉、糖类、油脂和蛋白质等，为植物提供丰富的C、H、O、S及微量元素，可以直接被植物所吸收利用。
其中有机质的分级可作为土壤养分分级，土壤养分分级标准共六级，且六级为最低，一级为最高。
二、常见土壤分类1.棕壤：棕壤又称棕色森林土，主要分布于半湿润半干旱地区的山地垂直带谱中，如秦岭北坡、吕梁山、中条山、六盘山等高山及洮河流域的密茂针叶林或针阔混交林的林下。
在褐土分布区之上。
具有深达1.5-2m发育良好的剖面，有枯枝落叶层、腐殖质聚积层，粘化过渡层，疏松的母质层等。
表土层厚约15-20cm，质地多为中壤。
其下则为粘化紧实的心土层，粘粒聚集作用明显，厚约30-40，富含胶体物质和粘粒，有明显的核状或棱块状结构，在结构体表面有明显的铁锰胶膜复被。
再下逐渐过渡至轻度粘化的底土层。
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。
土壤有机质
1）水解脱氨： RCH(NH2)COOH + H2O → RCHOHCOOH+NH3 2）还 RCH(NH2)COOH + H2 → RC H2 COOH+NH3 3）氧化脱氨： RCH(NH2)COOH + O2 → RCOOH+NH3
不论是在好气或厌气条件下，氨基酸
第二章 土壤有机质
土壤有机质（soil organic matter，SOM， O.M）是土壤固相的重要组成部分。不同土壤的有 机质含量有很大的差别。
一般来说，土壤有机质的含量与矿质部分相 比都不多，但对土壤的物理性质、化学性质、生
物学性质以及肥力状况都有重要的影响。
有机质的存在形态： • 动植物残体 • 半分解的动植物残体 • 腐殖物质
草本植物则将根系和茎叶同时留给土壤，地上 部为2—6吨/公顷，而地下部可达3～11吨/公顷。
一般草本植物 > 木本植物。
当人类有意识地干预土壤肥力的过程开始以 后，动物的粪便成为土壤中有机质的重要来源。
随着社会的不断进步、变化，工业废水中的 有机质加入了土壤，城市废弃物进入了土壤，草 炭、风化煤制品也加盟进来。近年来，甚至有 “洋垃圾”进口，其中也含有五花八门的有机成 分。
不溶于水而溶于酒精及苯等有机溶剂 中，性质比较稳定，不易遭受化学分解和 生物分解。
4、 丹宁 ( tannin )
主要是多元酚的衍生物，易溶于水，氧 化后呈棕色。与蛋白质结合成不溶性的、不 易分解的稳定化合物。
5、木质素 ( lignin ) 是化学构造上更复杂的一类高分子化合
物，抵抗化学作用和微生物分解的能力更强。
2、气候 潮湿、寒冷有利于积累；干燥炎热有利 于分解。
土壤有机质
土壤有机质因矿质化作用每年损失的量占土壤有机质总 量的百分数称有机质的矿化率(percent mineralization)
矿化率一般在1%～3%。由于土壤有机质的矿化率与有机氮的矿
化率同步，因而可通过测定土壤有机氮的矿化率来代表有机质的矿化率。
二、植物残体(dead plant part)的分解和转化
3、干湿交替(wetting and drying cycle)
一方面增加土壤呼吸作用，破坏土壤结构体，利于OM矿质化分解，
另一方面干燥时引起M死亡，又不利于OM分解。
4、有机残体特性(specificity of organic relict)
（1）物理状态(physical state)： 多汁、幼嫩绿肥易于分解， 磨细粉碎易于分解。
1、可溶性有机化合物以及部分类似有机物入土壤后的头几个月很快 矿化 。
2、残留在土壤中的木质素、蜡质以及第一阶段未被矿化的植物残体
碳相对缓慢分解。
三、土壤腐殖物质(humic substances)的分解和转化
1、腐殖质经过物理化学作用和生物降解，使其芳香结构核心与其复 合的简单有机物分离，或是整个复合体解体。 2、释放的简单有机物质被分解（矿化）和转化，酚类聚合物被氧化。 3、脂肪酸(fatty acid)被分解，被释放的芳香族化合物（如酚类）参 与新腐殖质的形成。
第三节 土壤腐殖质(humus)的 形成和性质
一、土壤腐殖质形成 1、腐殖化作用
腐殖质(humus) ：土壤腐殖质是土壤中一类性质稳定，成 分、结构极其复杂的高分子化合物。 腐殖化作用(humification)：进入土壤中的有机质转化形成 腐殖质的过程。
2、腐殖质的形成过程
（1）植物残体分解产生简单的有机碳化合物；
土壤有机质的概念
土壤有机质的概念土壤有机质的概念与增加措施土壤有机质是指土壤中以各种形式存在的含碳有机化合物，是土壤中来源于生命的物质。
它是土壤中最活跃的部分，对土壤肥力起着重要的作用，被认为是衡量土壤肥力的重要指标之一。
没有足够的土壤有机质，土壤将缺乏活性，从而影响植物的生长。
土壤有机质对土壤肥力的作用1. 养分来源土壤有机质是土壤养分的主要来源之一。
其中包含作物所需的氮、磷、钾、钙、镁、硫和各种微量元素。
特别是土壤中的氮，大部分以有机形式存在。
有机质分解后释放的二氧化碳可供植物进行光合作用，同时有机质中的有机酸和腐植酸能促进矿物质风化，增加养料的有效性。
2. 促进生长发育土壤有机质中的胡敏酸、维生素和激素能增强植物呼吸、提高细胞膜的渗透性，促进养分吸收。
此外，有机质的存在提高了土壤中磷的有效性，对促进微量元素吸收也有良好效果。
通过提高土壤的酸碱性，有机质还为植物提供了良好的生长环境。
3. 改善土壤结构有机质中的腐植质是土壤团聚体的主要胶结剂，对土壤的结构形成和维持起着关键作用。
通过增加土壤有机质含量，可以改善土壤的物理性质，提高土壤的透水性、蓄水性和通气性，创造适宜的土壤松紧度。
这对于植物根系的生长环境至关重要。
4. 保肥和缓冲有机质中的有机胶体能吸附大量的阳离子和水分，提高土壤的保肥蓄水能力。
此外，有机质对土壤酸碱度有缓冲作用，降低了酸性土壤中的交换铝含量，减轻了铝毒的危害。
这有助于提高土壤的肥力和稳定性。
5. 促进微生物活动土壤有机质是微生物的主要能量和养分来源，促进了微生物的活动。
微生物的存在有助于有机质的分解，释放出更多的养分供植物利用，同时影响土壤中的生物化学过程，直接影响土壤养分的转化。
6. 调节土壤温度和生态环境有机质的颜色较暗，能吸热，提高土壤温度，有助于作物根系对抗寒冷气候。
此外，有机质对农药等有机污染物有亲和力，对土壤中的生物活性、残留、迁移过程等有重要影响。
增加土壤有机质的措施1. 秸秆还田将农田收获的秸秆直接还田，有助于增加土壤有机质含量。
土壤有机质
土壤有机质土壤有机质泛指土壤中以各种形式存在的含碳有机化合物，指土壤中来源于生命的物质，是土壤中除土壤矿物质以外的物质，它是土壤中最活跃的部分，是土壤肥力的基础，是衡量土壤肥力的重要指标之一。
可以说没有土壤有机质就没有土壤肥力。
土壤有机质对土壤肥力的七大作用。
一、土壤有机质对土壤肥力的作用1、是土壤养分的主要来源有机质中含有作物生长所需的各种养分，可以直接或简接地为作物生长提供氮、磷、钾、钙、镁、硫和各种微量元素。
特别是土壤中的氮，有95%以上氮素是以有机状态存在于土壤中的。
因为土壤矿物质一般不含氮素，除施入的氮肥外，土壤氮素的主要来源就是有机质分解后提供的。
土壤有机质分解所产生的二氧化碳，可以供给绿色植物进行光合作用的需要。
此外，有机质也是土壤中磷、硫、钙、镁以及微量元素的重要来源。
土壤有机质富含多种有机酸和腐殖酸，对土壤矿物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保留于土壤溶液中不致沉淀而增加有效性。
2、促进作物的生长发育有机质中的胡敏酸，可以增强植物呼吸，提高细胞膜的渗透性，增强对营养物质的吸收，同时有机质中的维生素和一些激素能促进植物的生长发育。
有机质的存在，能够增加土壤中磷的有效性和提高磷肥的利用率，增加土壤微量元素的有效性，对于促进磷和微量元素的吸收有很好的作用，全面的营养吸收对作物生长至关重要。
另外有机质的存在还能提高土壤腐殖酸的含量，腐殖酸含量的增加增强了土壤对酸碱度变化的缓冲性能，一定范围内稳定酸碱度对于作物生长也是良好的环境。
3、促进土壤结构形成，改善土壤物理性质，改良土壤结构有机质中的腐殖质是土壤团聚体的主要胶结剂，土壤有机胶体是形成水稳性团粒结构不可缺少的胶结物质，所以有助于黏性土壤形成良好的结构，从而改变了土壤孔隙状况和水、气比例，创造适宜的土壤松紧度。
土壤有机质的黏性远远小于黏粒的黏性，只是黏粒的几分之一。
一方面，它能降低黏性土壤的黏性，减少耕作阻力，提高耕作质量，另一方面它可以提高砂土的团聚性，改善其过分松散的状态，使土壤的透水性、蓄水性、通气性以及根系的生长环境都得到有效的改善。
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
土壤有机质
腐殖化过程
进入土壤的动植物残体，在土壤 微生物的作用下，将矿化过程中产
生的中间产物合成更为复杂的腐殖
质的过程。
腐殖化过程
第一阶段：微生物分解碳水化合物、蛋 白质、和木质素等高分子化合物----单体 第二阶段：多元酚和含氮化合物-----微 生物作用---腐殖质单体分子-------暗棕色 腐殖质
同于普通有机化合物的那部分暗色无定 型的高分子有机化合物，它是一系列结 构基本相似，元素组成和性质不同的一 类高分子有机物的总称
（二）土壤有机质的来源：
1、 植物的枯枝落叶 根系 2、 施入的有机肥
3、 动物残体 微生物残体
土壤有机质的存在形态
机械混合态 7-36% 生命体 1.5-3.7% 游离态 1% 有机无机复合态
2.增施有机肥，提高土壤质量。有机肥中含大量元素 和微量元素，还含有丰富的有机养分，是最全面的肥 料。有机肥含有大量的腐殖质，能调节土壤的酸碱度
，提高土壤的保肥性能，改善土壤的水、肥、气、热
状况，增加土壤有益微生物的数量。
增施有机肥，不仅当季作物增产，
几年后仍可见效，肥效缓慢持久。
秸秆还田
一般是指将作物收获的秸秆切碎，不经堆 腐直接翻入土壤。
三 土壤有机质的作用和调节
（一）土壤有机质与土壤肥力及作物生 长的关系
（二）耕地土壤有机质的调节
（一）土壤有机质与土壤肥力及 作物生长的关系
１.植物的营养来源 2. 土壤物理性质的作用 ３.对土壤保蓄性、缓冲性的作用
４.土壤有机质在其他方面的作用
土壤有机质是植物营养的重要来 源
作物吸收利用。
1、土壤有机质中含有全面的植物营养元素，
应注意的问题：
1.秸秆还田的数量。如果秸秆数目过多，不利 于秸秆的腐烂和矿化，甚至影响出苗或幼苗生 长，导致作物减产。过少达不到应有的目的。
土壤有机质
一、土壤有机质概念：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，土壤有机质在土壤肥力和植物营养中具有多方面的重要作用，在农业生产上一定要适量增加有机质的投入，减少化肥的投入量，以微生物菌肥——奥农乐、有机肥为主，增加土壤中有机质的含量，改良土壤团粒结构，为作物生长提供一个良好的土壤环境条件，形成良性循环。
土壤有机质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。
二、来源和组成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)。
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。
土壤有机质的定义
土壤有机质的定义
土壤有机质是指土壤中由植物和动物残体、粪便、微生物等有机物质在一定条件下发生分解、转化形成的有机物质。
它是土壤的重要组成部分，对土壤的肥力、结构和水分保持具有重要影响。
有机质可以来源于植物残体的分解，包括根、茎、叶、果实等。
土壤中的动物尸体、排泄物以及微生物的代谢产物也是有机质的重要来源。
这些有机物质经过土壤中的生物、物理、化学作用，逐渐分解、转化为更稳定的有机质。
土壤有机质含量高低是评价土壤肥力的重要指标之一。
有机质能够提供植物所需的养分，尤其是氮、磷、钾等主要营养元素。
同时，有机质还能够改善土壤的结构，增强土壤的保水保肥能力，提高土壤的通透性和保持性，有利于植物的生长发育。
此外，土壤有机质还能够提供适宜的生境条件，促进土壤微生物的活动，进而影响各种土壤生态过程。
土壤有机质含量的增加可以通过施用有机肥料、改良土壤质地、加强植被覆盖等方法来实现。
然而，过量的化肥使用、不合理的土地利用方式以及土壤侵蚀等因素都会导致土壤有机质流失，进而影响土壤的肥力和生态环境。
总之，了解土壤有机质的定义对于理解土壤肥力、生态环境质量和农业可持续发展具有重要意义。
土壤有机质作为土壤的重要组成部分，对于保持土壤的肥力、结构稳定、水分利用和环境可持续性起着不可忽视的作用。
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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作用合成结果复杂的 腐殖质。
第三节 土壤腐殖质 soil humus
一.土壤腐殖质组成
土壤腐殖质 Soil humus 非腐殖物质 腐殖物质（humic substances)
（一）非腐殖物质：微生物的代谢产物
1.碳水化合物：多糖、糖醛酸、和氨基糖组成。主要来源于植物残体和 根系分泌物。含量占有机质总量15~27%。其中多糖是主体。含量约为 有机质总量的9~22%。多糖多土壤结果影响研究被受到关注。 2. 含氮化合物：主要来源于生物残体中含氮化合物，其中主要形式为蛋 白质、缩氨酸。易于分解成氨基酸。占的量不高。
（二）存在形态 Categories of Soil Organic Matter
Residue（残体） of life
Living Roots 根系 Earthworms and insects 蠕虫和昆虫 Microorganisms 微生物 Dead Fresh plant residues 新鲜的植物残体 Recently deceased（死亡的） soil organisms 土壤生 物 Active organic matter Very Dead Well decomposed（腐解的） organic materials Humus（腐殖质）
嫌气条件
（三）矿化率（mineralization rate)： 每年因矿化而消耗的有机物质量占土壤有机质总 量的百分数。 矿化率作为土壤矿化快慢的指标。一般土壤年矿化 率为1%左右。
一.有机质的矿化作用 mineralization
（四）影响土壤有机质分解转化的因素
土壤有机物质分解转化是在微生物的作用下进行的，属于生物化学反应。 1.温度: 在0~35℃范围内，随着温度升高，有机物质分解速率增加。每上升10 ℃，土壤有机质分解速率升高10倍。温度高于45 ℃和低于0 ℃微生物解转化过程中，又重新合成腐殖质的过程。 腐殖化过程也就是有机碳从一种有机碳形式转化为另一种有机碳形式，也叫 有机碳的周转。它是一种极端复杂的生物过程。 （二）土壤腐殖化过程---腐殖质的形成过程 腐殖化过程是以微生物为主导的生物和生化过程，还有一些纯化学过程。 有机质的形成分为两个阶段： 第一阶段（分解过程）产生了合成腐殖质原始材料： （1）芳香核：主要由木质素降解所产生。 酚类氧化成醌所产生。 （2）支链化合物：一些含氮的有机化合物，如氨基酸、肽类等。 多元酚理论（较为盛行）
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)
第二章 土壤有机质
Chapter 2: soil organic matter
第一节 第二节 第三节 有机质的来源、类型及组成（了解） 土壤有机质的转化（掌握） 有机质的作用及调节（掌握）
What is Soil?
Organic Air
Mineral
Water
土壤有机质是土壤固相的重要组成部分； 在一般土壤中，有机质含量在5%以下；
1.为作物生长释放出了营养元素---有效化过程(硝化力测定）
2.为腐殖质形成提供了基本材料，成为腐殖化的前提。
一.有机质的矿化作用 mineralization
（三）各种物质矿化作用 1.糖类有机物质矿化：
多糖
单糖
水解酶作用
CO2+H2O+heat(多） 好气条件下 有机酸+heat（少） 半嫌气条件 CH4、H2、H2S+热量（极少）嫌气
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。
C/N比( carbon nitrogen ratio ) C/N比：有机质中有机碳和有机氮的重量比
土壤的C/N:
8:1~15:1 中间值为10:1~12:1。在同
一气候条件下，C/N变化较小。气温相同时，干 旱气候条件下的C/N比湿润地带低；降雨量相同 时，暖温地带土壤C/N比寒冷地土壤低。底层土
一.土壤腐殖质组成
（二）腐殖物质
概念：有机物质在微生物作用下分解转化成一种特殊的、高分子、暗色的有 机物质。 腐殖物质是在土壤中形成的一类特殊的化合物，远不同于动植物体内的其它 有机化合物，结构复杂，性质稳定、存留时间长、和无机矿物颗粒密切结合在一 起。是土壤有机质质体成分，占有机质总量的50~90%。基本上与盐基离子形成 各种腐殖酸盐。 中心为芳香核、连接了许多支链化合物的复杂结构：
壤C/N比表层土壤低。
植物的C/N比：豆科植物20:1~30:1。作物秸秆为 80:1~100:1
C/N比( carbon nitrogen ratio )
C/N比意义：
1.具有较高C/N的植物残体进入土壤会引起微生物与植物争
氮现象。C/N比作为秸秆还田的重要技术参数需要考虑。
2.不同土壤有一个相对稳定的C/N比。土壤碳的保持决定于 土壤氮的水平。有机体的含氮量越大，则有机碳累积的可 能性也就越大。所以，C/N不仅与土壤氮的有效性有关， 而且也跟土壤有机质的保持有关。在耕作土壤管理中，两
原性气体，产生环境效应，也影响植物生长。
水田不宜提倡秸秆还田。不能以牺牲环境为代价，换取增产。
一.有机质的矿化作用 mineralization
（四）影响土壤有机质分解转化的因素
3.pH： 各类微生物最适条件：细菌—中性；放线菌—偏微碱性； 真菌— 酸性（3~6）；土壤pH高于8.5和低于5.5，都不适宜微生物活动。绝大多 数微生最适pH条件为中性。 4.有机物的物理状态和组成： 新鲜程度、细碎程度，织物组织的C/N比
Protozoa 原生动物
Nematodes 线虫
Arthropods
Up to 100
节肢动物
5 or more
Travis & Gugino - PSU
Earthworms 蠕虫
HUMUS 腐殖土
Leaf Humus
（三）组成及性质
SOM consists of a broad spectrum of chemical
在温带条件下，一般植物残体的半分解周期少于3个月，植物残体形成 的新的有机质的半分解期为4.7-9年，而胡敏酸的平均停留时间为780-3000 年，富里酸的平均停留为200-630年。
第四节 土壤有机质与肥力关系
第二节 土壤有机物质的分解与转化 Decomposition of organic Matter
矿（质）化作用
mineralization
有机残体
腐殖化作用
humification
一.有机质的矿化作用 mineralization
（一）矿化作用的概念（Mineralization ）：
有 机物 质在微 生物 的作用 下分 解成无 机营 养元素 的过 程 （The conversion of an element from an organic form to an inorganic state as a result of microbial decomposition）。 （二）矿化作用的意义
氨化作用 （ammonification)
任何条件下
好气条件下
思考题：旱地和水地含氮化合物的转化结果会有何差异？
一.有机质的矿化作用 mineralization
3.含磷和硫化合物的分解
正磷酸盐H2PO4-、HPO4=、PO4+3、 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 正硫酸盐 H2S (黑根、毒害）
2.水分（通气性）：
微生物生命活动一切条件都需要一定的湿度条件和通气条件。如果适 度湿润且通气良好，土壤中的好气微生物活动旺盛，有机物质进行着好气分 解，分解速度快。分解完全，矿化率高。中间产物少。养料释放多。不会产 生有毒物质。如果湿度过大，水分堵塞了土壤孔隙，使通气状况受阻，嫌 气微生物活动旺盛，有机物质分解慢，不彻底，有中间产物累积，释放还
性都会降低，有机物质分解速率变慢。高于50 ℃就是纯氧化反应。
（南方土壤有机质含量为什么低于北方土壤？） 冻土效应(effect of soil freezing) 土壤冰冻以后，在其解冻后的最初1~2 周内，二氧化碳和氨释放量增多的现象。
一.有机质的矿化作用 mineralization
（四）影响土壤有机质分解转化的因素
三.土壤腐殖质性质
4.带电性 属于两性胶体。在酸性情况下带负电荷，碱性情况下带正电荷。电荷来 源主要是分殖酸分子羟基解离和胺基质子化。带电量为200~500coml/kg，随 pH升高而升高。
三.土壤腐殖质性质
5、腐殖酸的络合性
络合物的稳定性随pH值的升高而增大。在Ph4.8时能与Fe、Al、Ca等离子 形成可溶性络合物，但在中性或碱性条件下会产生沉淀。
classes,
碳水化合物 单宁，树脂，脂肪，蜡纸 木质素