第二章-1-土壤有机质
第2章 土壤有机质
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5%
0.5%
0.5-2.0%
7%
College of plant science
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表 5-1 不同地区旱地和水田耕层土壤有机质含量 地 东北平原 黄淮海平原 长江中下游平原 南方红壤丘陵
珠江三角区冲积平原 珠江三角源程序平原
区 旱地 4.45 0.99 1.74 1.65 2.01
有机 残体
mineralization 腐殖化作用
humification
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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
第二章 土壤有机质
(soil organic matter)
第二章 §2-1 土壤组成、质地及其卫生学意义
㈠土壤矿物质
约占土壤固体重量的95%，是构成土壤的基本物质。 约占土壤固体重量的95%，是构成土壤的基本物质。 1.来源： 1.来源 来源：
2.卫生学意义： 2.卫生学意义 卫生学意义： 土壤矿物质对土壤的化学组成、物理性质产生多方 面的影响，是土壤肥力和自净能力的重要组成部分。
㈡土壤有机质
墒：土壤里的湿度
1.砂土类 1.砂土类
土壤颗粒大，粒间隙大。 土壤颗粒大，粒间隙大。 ⑴ 透气、透水性强，容水量、吸湿性小； 毛细管作用弱，所以保湿性差； 透气性好，氧含量高而有利于有机物的分解。 ⑵ 热容量小，导热性强，温度不稳定，昼夜温差大。
2.粘土类 2.粘土类
土壤的颗粒小，颗粒间空隙小。 ⑴透气性差好气性微生物活动受抑制，有机质分解 慢，因而自净能力较差。 ⑵透水性弱，容水量、吸湿性强，易变潮湿、泥泞。 因而这类土壤在多雨地区或多雨季节，易使畜牧场 和畜舍内空气湿度过高。 ⑶具有湿胀干缩的现象，易导致建筑物基础损坏。
四、土壤中的微生物
土壤具有微生物生长、繁殖所需的养料、水分、 酸碱度、需氧和厌氧环境、温度条件，它是自然 界多种微生物居住和生活的最好场所。
㈠土壤中微生物的种类： 土壤中微生物的种类： 土壤中微生物的分布： ㈡土壤中微生物的分布： 土壤中微生物的作用： ㈢土壤中微生物的作用： 土壤微生物污染的原因： ㈣土壤微生物污染的原因：
㈠土壤中微Байду номын сангаас物的种类
1.按性质分： 1.按性质分： 按性质分 土壤中微生物的种类很多，主要以细菌为主，放线菌、霉 菌次之。 土壤中除了许多天然存在的微生物以外，还有大量来自人 畜排泄物的微生物，人畜粪便中的微生物主要是细菌，其 次有放线菌、真菌和寄生虫卵。 2.按功能分 2.按功能分： 按功能分： ⑴有使蛋白质变为蛋白胨的微生物； ⑵有产生硫化氢及氨的微生物； ⑶有能使碳水化合物发酵及氧化脂肪和有机酸的细菌； ⑷有能分解纤维素的细菌。绝大多数细菌是有芽胞的，且 大部分是好气性的。
（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。
《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。
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( ) )
土壤学课件第二章PPT教案可编辑全文
多肽
氨基酸
氨NH3
硝酸根NO3-
蛋白酶
肽酶
氨化细菌
硝化细菌
水解作用（hydrolyzation)
氨化作用（ammonification)
硝化作用（nitrification)
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？
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一.有机质的矿化作用
mineralization
（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
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（三）元素组成 C(52~58%)、O(34~39%)、H(3.3~4.8%)、N(3.7~4.1)、P、K、Ca、Mg、Fe、Si、Zn、Cu、B、Mo、Mn等.其中： C、H、O、N的和占有机质90~95%
三.土壤腐殖质性质
种类 羧基 酚羟基 醇羟基 醌基 酮基 甲氧基 总酸度
HA 15-57 21-57 2-49 1-26 1-5 3-8 67
三.土壤腐殖质性质
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HA的3D优化结构模型
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三.土壤腐殖质性质
(二）腐殖酸的理化性质1、颜色：腐殖酸不分组时，整体呈现黑色，但不同组分其颜色不同，胡敏酸颜色较深，呈棕褐色，富里酸颜色较浅，称淡黄色。腐殖质颜色主要由缩合度的大小和发色团的比例不同而引起。A4/A6比值（ A4/A6 ratio of humic acids) (E4/E6): 腐殖质在波长为465nm和665nm（或400nm和600nm)处的吸光值的比。是腐殖化程度的指标。 2、溶解性：腐殖质是一种弱酸，可溶于碱溶液而生成腐殖酸盐。 富里酸溶于水、酸、碱； 胡敏酸不溶于水和酸，但溶于碱； 富里酸的一价、二价盐溶于水，三价盐几乎不溶于水； 胡敏酸的一价盐溶于水，但二价、三价盐几乎不溶于水。3、吸水性 是一种亲水胶体， 最大吸水量可以超过500%
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
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；
《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。
土壤基础理 第二章
第一篇 土壤基础理论
• 第二章 土壤的组成
第二章 土壤的组成
•
土壤，作为农业生产的基本资料和作物生长
的重要环境条件，是一种疏松多孔的物体，它是
由大小不等的微细土粒 (固体颗粒) 堆集而成，在
固体颗粒之间是各种大小和形状的孔隙，土壤空
气和水分经常充满着这些孔隙。所以，土壤是由
固、液、气三相物质组成的，在这三相物质中，
体积约占土壤总体积的 2--45％，它是土壤的
“血液”部分。气相物质即土壤空气，其体积约
占土壤总体积的5--48％ 。
第二章 土壤的组成
土壤的三相物质，是土壤各种性质产生 和变化的物质基础，也就是肥力的基础。在 基本农田的建设工作中，改造土壤，首先就 是改造土壤的固相组成，调节三相比，使之 适合于作物丰产的要求。
§2-1 土壤矿物质
• 土粒的形状都是不规则的，特别是薄 片状和棍棒状的细土粒，在长、宽、高三 个方向上相差很大，因此人们把不同形状 的土粒假定为理想的球形土粒，把这个理 想球体的直径叫做“当量直径”或“有效 直径”，以这个“当量直径”作为划分土 粒的标准。所以在土壤学中所说的土粒直 径(粒径)往往是指其“当量直径”。
§2-1 土壤矿物质 • 二、土壤矿物质的化学组成
• 土壤矿物质的化学组成很复杂，几乎包括地壳中 所有的元素。其中氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾、 钛、碳等10种元素占土壤矿物质总重的99％以上， 其它元素不过1％。这些元素中，以氧、硅、铝、铁 四种元素含量最多。如以氧化物的形态来表示， SiO2、Al2O3和Fe2O3三者之和通常约占土壤矿物 质部分总重量的75％以上。因此，人们常把它们看成 为土壤的骨干成分。从我国主要土壤的化学组成分析 中也可得到证明(表1-2-1)。
-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
45
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
46
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。
8
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。
第二章土壤基本组成、性质和分类
第一节 土壤生态系统的基本组成
2．土壤有机质的含量及其组成 土壤有机质的主要元素组成是C、O、H、
N，其次是P和S，C/N比大约在10左右。 土壤有机质中主要的化合物组成是类木质
素和蛋白质，其次是半纤维素、纤维素以 及乙醚和乙醇等可溶性化合物。
第一节 土壤生态系统的基本组成
2．土壤有机质的含量及其组成
第二章 土壤的基本组成、 性质和分类
第一节 土壤生态系统的基本组成
土壤是由固体、液体和气体三相物 质组成的疏松多孔体。
固相物质包括岩石风化后的产物，即土壤 矿物质；土壤中植物和动物残体的分解产 物和再合成的物质；以及生活在土壤中的 微生物。前者构成土壤的无机体，后二者 构成土壤的有机体。
在土壤固相物质之间，为形状和大小不同 的孔隙。
第一节 土壤生态系统的基本组成
(二）土壤腐殖酸 1．土壤腐殖酸的分组
腐殖物质是一类组成和结构都很复杂 的天然高分子聚合物，其主体是各种腐殖 酸及其与金属离子相结合的盐类，它与土 壤矿物质部分密切结合形成有机无机复合 体，因而难溶于水。
溴仿-乙醇混合物
第一节 土壤生态系统的基本组成
2．土壤腐殖酸的性质 (1)土壤腐殖酸的物理性质
在孔隙中，充满水分和空气。
第一节 土壤生态系统的基本组成
一、土壤矿物质 土壤矿物是土壤固相的主体物质，构成了土 壤的“骨骼”，占土壤固相总质量的90％以 上。而土壤矿质胶体是土壤矿物质中最活跃 的组分，其主体是黏粒矿物。土壤黏粒矿物 胶体表面在大多数情况下带负电荷，比表面 大，能与土壤固、液、气相中的离子、质子、 电子和分子相互作用，影响着土壤中的物理、 化学、生物学过程与性质。分析土壤矿物及 其组成对鉴定土壤类型、识别土壤形成过程 具有重大的意义。
土壤有机质概要
• 腐殖物质
决定土壤有机质含量的因素： 进入土壤的有机物质数量 土壤有机质的损失量 土壤有机碳的平衡
§2 土壤有机质的分解和转化
一、矿化过程与腐殖化过程 1、矿化作用(Mineralization)*** 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的过程。
5CH4
H2
2CH3CH2CH2COOH + 2H2O （2）含N有机物的分解
+ 2CO2
土壤中含N的有机物比如蛋白质、核酸、氨基酸、酰胺等也比 较容易分解转化，我们以土壤中主要的含N化合物——蛋白质为 例来介绍含N有机物的分解。
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a：水解作用：
蛋白质 b：氨化作用： 氨基酸
氨化微生物 氧化、还原、水解等 氧化 好气分解
非腐殖物质 （Non-Humic Substance)20～30%
常见的化合物有纤维素、半纤维素、蛋白质、木质素及脂类。
化合物组成
组别
糖类物质
含量（%）
10～20
含N组分（氨基糖、氨基酸）
脂族脂肪酸、链烷
20
10~20
芳香化合物
注：资料引自：Stevenson,1982
40~60
2、有机质的组成 (3) 存在形态： •动、植物残体பைடு நூலகம்• 半分解的动、植物残体
2HNO2 + O2
硝化细菌
2HNO3 + 42大卡
（3）含磷有机物的分解 蛋白质 水解酶 核蛋白 核酸
磷酸脂酶
核酸酶
核苷酸
核苷酸酶
核苷 H3PO4
甘油
磷酸甘油
水解
卵磷脂
H3PO4
20
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对农药的有机污染物的固定作用：
对全球碳平衡的影响
三、土壤有机质管理的目标
保持O.M平衡和维持O.M 在适当水平 平衡 ： 矿化←→腐殖质化
1、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
矿化消耗掉的有机质 矿化率 = 土壤原来有机质总量 ×100%
自然土壤的有机质含量可达：50-200g·Kg-1 一些森林土壤有机质：300g·Kg-1
有机质土壤：耕层土壤含量高于200g·Kg-1的土壤 矿质土壤：耕层土壤含量低于200g·Kg-1的土壤
第一节 土壤有机质的来源与转化
二、土壤有机质的分解与转化
1、矿质化
定义：有机→无机；复杂→简单
1）糖类
解：
年消耗有机质=150 000 kg× (1-15%)×20×2%=51 kg
紫云英×(1-90%)×0.20 = 51 kg
紫云英 = 2550 kg
四、土壤有机质管理措施 开源： 节流：
1、增加外来有机质数量 2、有机无机肥配合施用 3、少耕或免耕 4、旱地改水田 5、调节有机质转化条件
土壤腐殖质的分离提取和分组
多糖→单糖→CO2 + H2O +热能多 (好气条件)
→有机酸 + CH4 + H2 + CO2 + H2O + 热能少 (厌氧)
分解速度：己糖﹥淀粉﹥半纤维素﹥纤维素
2）脂肪、树脂等分解缓慢，不彻底
• → H2O + CO2 + 热能 • →有机酸 • →多酚类
3）木质素最不易分解，分解最慢
含有芳香环，以多聚体形态存在 植物残体中木质素含量高，还会使蛋
四、分子结构及化学特征 分子量几千~几万 许多取代基，多种官能团 电性、吸附性
第二节 土壤腐殖质的组成与性质
五、形状、颜色、吸水性、稳定性 疏松球形、黑褐色、吸水力强
六、随生物气候条件而变化
– 在我国，由东向西，土壤腐殖质含量逐渐减少
胡敏酸与富里酸的比值(HA/FA)，能说明腐殖质的 形成条件和分子质量的复杂程度
白质、多糖类不易分解
4）含N有机化合物 水解作用：蛋白质→多肽→氨基酸 氨化作用：氨基酸→氨 硝化作用：氨→ 硝态氮 反硝化作用：硝态氮→NO2、NO、N2
5）含P有机化合物 核蛋白→核酸→磷酸
二、土壤有机质的分解与转化
2、腐殖化
定义：中间产物→复杂 两阶段 ：
产生原始材料 重新合成 有机物质→相对简单的有机化合物→ 腐殖质
土样 除去动植物残体碎屑
磨碎过筛后的土样 用NaOH稀液浸提过滤
黑色残余物 （胡敏素）
溶液 酸化过滤
改善土壤的物理性质：粘结性、塑性适中；持水能 力增加；结构性变好；耕性好；通透性适中； 增温…
改善土壤化学性质：保肥力、供肥性、缓冲性等方 面得到提高。
生理活性。
讨论：土壤有机质在土壤中的含量是 否越高越好？
CO2和O2的矛盾 发热（发酵） 有毒物质的积累（脂肪酸、H2S…） 支撑性降低
二、有机质在生态环境上的作用
2、来源与形态 新鲜的动植物残体 半分解的有机物质 腐殖物质 非常复杂
第一节 土壤有机质的来源与转化
3、组成
C、H、及
相近的化合物 纤维素和半纤维素 木质素脂肪、蜡脂、树脂和单宁
4、土壤中的含量
一般耕层土壤有机质含量不超过 50 g·Kg-1 华北、西北地区：10 g·Kg-1 南方水田：15-35 g·Kg-1 东北黑土：80-100 g·Kg-1 菜园土：20-30g·Kg-1
第二章 土壤有机质与土壤生物
第一节 土壤有机质的来源与转化 第二节 土壤腐殖质 第三节 土壤有机质的作用与管理 第四节 土壤生物与土壤酶
第一节 土壤有机质的来源与转化
一、土壤有机质（soil organic matter）的概念
1、定义 广义：指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：主要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（humus)
5、植物残体的C/N比率
C/N比： ➢ C：能源和躯体材料 ➢ N：蛋白质
C/N ≈25 : 1时分解快
生产中：有机、无机肥配合施用
第二节 土壤腐殖质的组成与性质
一、概述 特殊的高分子化合物，结构复杂，性质稳定 是混合物，一种有机无机复合体 • 主体是腐殖酸及其与金属离子相结合的盐类 • 吸附其它简单化合物
二、可分离出不同组分 胡敏素：黑色，不溶 胡敏酸（HA）：分子量大，改善土壤结构 富里酸（FA）：酸性强，促进养分有效化
第二节 土壤腐殖质的组成与性质
三、元素组成 C、H、O、N、P、S C：55~60%（平均58%） N：3~6%（平均5.6%） C/N=10~12 : 1 C:N:P:S=100~120 : 10 : 1 : 1 少量的Ca、Mg、Fe、Si
HA/FA比值越大，腐殖酸的结构越复杂；反之，则 结构越简单
– 北方大多数土壤， HA/FA﹥1，以胡敏酸为主 – 南方土壤， HA/FA﹤1，富里酸占优势
第三节 土壤有机质的作用与管理
一、土壤有机质在土壤肥力上的作用
提供和活化植物和微生物所需的养分和能源（持久、 平衡；活化矿物中的元素、P等）
三、影响土壤有机质转化的条件
1、水、气、热条件
适宜温度：25~35 ℃ 含水量：接近最大持水量的60% - 80% 通气状况 通气良好：利于养分的释放 过湿，通气不良：累积中间产物，利于 有机质的合成和积累
2、土壤质地 越粘重越难分解 粘粒-腐殖质复合体
3、土壤酸碱性 适宜pH 6.5~7.5
4、植物残体特性 易分解成分 鲜嫩程度 紧实程度 粉碎程度
2、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
例：某土壤有机质含量20 g/kg，矿化率为2%，每亩 耕层土壤重量为150 000kg，重量含水量为 15％。 问每年每亩要消耗多少有机质？每年要施多少紫 云英（腐殖化系数为0.20，含水量90%)才能使土 壤有机质含量保持平衡（不下降）?