第三章土壤有机质
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。
第三章土壤质地和结构
（3）各粒级的主要特征
①石块：主要是残留的母岩碎块，山区的土 壤中常见，土壤中含石块多，对耕作和作物 生长是不利的，一般可发展林业与果树，如 农业利用时要设法除去。 ②石砾：多为岩石碎块，山区土壤与河漫滩 土壤中常见，含量多时，孔隙过大，易漏水 漏肥，损坏农具，应进行改良。
③砂粒：常以单粒存在。主要为石英颗粒。 通透性好、保水肥能力差。比表面积小，无 粘着性、可塑性和胀缩性等性质。矿质养分 含量低。
细粒部分则根据颗粒半径与颗粒在静水中沉 降速率的关系（斯托克斯定律），计算不同 粒级土粒在静水中的沉降速度，把土粒看作 光滑的实心圆球，取与此粒级沉降速率相同 的圆球直径，作为该土粒的直径，这样所得 到的土粒直径，就叫做当量粒径。
土粒和水的 密度差
重力加速度
土粒半 径
水的粘滞系数
至于如何把土粒按大 小分级，分成多少个 粒级（粒组），各粒 级间的分界点定在哪 里，至今尚缺乏公认 的标准，不同国家和 部门所采用的土粒分 级制都是不同的。
63
＜0.005 10
长石
14
12
15
8
10
云母
——
——
7
21
67
角闪石 ——
4
2
5
7
其它矿 物
——
3
4
3
6
总计
100
100
100
100
100
从表中数据可以看出：
由于石英的抗风化能力最强，所以它的分 布规律是粒径越大者含量越多；
云母的抗风化能力较弱，在越细的粒级中 分布越多；
角闪石极易风化，甚至彻底分解而消失， 只在较细粒级中有所残留。
砂粒 粉粒 粘粒
土壤生物与土壤有机质
7、菌根
真菌的菌丝侵入植物根部 后，和植物根组织生活在一起， 称为菌根。
其真菌称为菌根真菌。
8、原生动物（protozoon） 数量有68000多种。一般在每平米15厘米深
的土壤里有10-100亿个(1-10万个/克土)原生动物， 它们的活重在耕层达150-200磅/每英亩。
原生动物是动物中最低级的。 典型种类有: 变形虫
4、放线菌（actinomycetes） • 放线菌是原核微生物，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 部分均属好氧腐生菌。
• 产生抗生素，对其他有害菌能起拮抗作用。
真 菌 菌 落
3、霉菌
• 对土壤通气性非常敏感； • 霉菌在酸性土壤中能生活，在酸性土壤中具有明显的
优势; • 霉菌多数分布在有机质丰富，通气好的表层土壤中; • 较常见的有青霉、毛霉、链霉和曲霉四个属的许种; • 霉菌的数量在正常情况下，每克土壤中有0.1-1百万
个，相当于每平方米100-1000亿个，其生物量可达每英 亩500- 5000磅; • 霉菌是土壤中异养型微生物的重要部分。
腐殖质与矿物质土粒紧密结合，不能用机械方法 分离。
有机质总量的85%-90% 对土壤物理、化学、生物学性质都有良好作用。 土壤肥力水平主要标志。
二、土壤有机质的组成和性质
1、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。
2、有机质的组成（腐殖质）
化合物组成可分为: 腐殖物质（Humic Substance) 非腐殖物质（Non-Humic Substance)
土壤肥料学基础知识
持续农业的概念包括土地利用的连续性、环境质量的保持与提高、经济价值的增加、生产力的稳定增长、代传土地质量的提高以及抗风险的能力增强等方面。实际上是土壤肥力的永续维持。
肥料是粮食的“粮食”，是重要的农业生产物资，在农业生产中起着重要的作用。肥料的科学施用可以提高产量、增加收益、改善农产品品质、提高土壤肥力、保护环境。但是，如果用得不合理，则不仅浪费资源，还可能引起相反的效果。我国人民有几千年施用有机肥的经验，在传统农业生产中，劳动人民靠施用有机肥维持农业系统内部的物质能量循环，使农业生产得以稳定发展。但是这种封闭的农业物质循环生产水平是不高的，难以满足现代社会日益增长的要求。因此，20世纪50年代以来，化肥的使用逐渐增加，化肥在农业生产中发挥着越来越大的作用。
生态农业是以生态学基本原理为指导根据生态系统内部物质能量转化的生物学规律建立起来的一个综合型农业生产结构该系统中的生产物质多半是再生资源可以循环地发挥作用从而创造一个结构有序互相依存彼此促进动态平衡的人工与自然相结合的最优复合生态系统把向自然索取与改善环境资源开发与保护结合起来寓养于用使土壤肥力得以维持与提高
土壤自净能力的强弱取决于土壤组成及性质的综合作用。其影响因素很多，主要受土壤孔隙状况、土壤胶体体系、化学平衡体系、酸碱物质体系及生物体系的影响。
由于土壤具有同化和代谢环境进入土体物质的能力，使许多有毒、有害的污染物变成无毒物质，甚至化害为利。因此从环境科学的角度看，土壤是保护环境的重要净化体。
3、土壤自动调节能力（广义的土壤缓冲性能）
二、土壤的重要功能
土壤有三个重要的综合功能，即土壤肥力、土壤净化力和土壤自动调节能力。
l、土壤肥力
土壤肥力是土壤本质的属性，是土壤具有的能同时和不断地供应和调节植物生长发育所需的水、肥、气、热生活因素的能力。肥沃的土壤能够充足、全面、持续地供给植物所需的各种生活因素，能调节和抗拒各种不良自然条件的影响，能调节各肥力因素之间存在的矛盾，以达到适应和满足植物生长的要求。
大学土壤有机质教案课件
1. 理解土壤有机质的定义、组成和分类。
2. 掌握土壤有机质在土壤肥力、土壤结构、土壤环境中的作用。
3. 了解土壤有机质的研究方法和技术。
4. 能够分析土壤有机质与农业生产、环境保护的关系。
二、教学内容1. 引言- 土壤有机质的定义和重要性- 土壤有机质的来源和转化过程2. 土壤有机质的组成与分类- 土壤有机质的化学组成- 土壤有机质的分类（如腐殖质、微生物体、植物残体等）3. 土壤有机质的作用- 土壤肥力：土壤有机质是植物养分的重要来源，影响土壤肥力。
- 土壤结构：土壤有机质对土壤结构有重要影响，提高土壤的持水能力和透气性。
- 土壤环境：土壤有机质影响土壤微生物的生存和活动，影响土壤生态系统。
4. 土壤有机质的研究方法与技术- 实验室分析方法：如化学分析、光谱分析、分子生物学技术等。
- 现场调查方法：如土壤采样、土壤剖面描述等。
5. 土壤有机质与农业生产、环境保护的关系- 生态农业：土壤有机质在生态农业中的应用。
- 土壤污染修复：土壤有机质在土壤污染修复中的作用。
- 土壤保护：土壤有机质在土壤保护中的作用。
1. 引言（5分钟）- 介绍土壤有机质的定义和重要性，引起学生的兴趣。
2. 土壤有机质的组成与分类（15分钟）- 讲解土壤有机质的化学组成和分类，结合图片和实例进行分析。
3. 土壤有机质的作用（20分钟）- 分析土壤有机质在土壤肥力、土壤结构、土壤环境中的作用，举例说明。
4. 土壤有机质的研究方法与技术（15分钟）- 介绍土壤有机质的研究方法和技术，包括实验室分析和现场调查。
5. 土壤有机质与农业生产、环境保护的关系（10分钟）- 讲解土壤有机质在生态农业、土壤污染修复和土壤保护中的应用。
6. 课堂讨论（10分钟）- 提出与土壤有机质相关的问题，引导学生进行讨论。
7. 总结与作业（5分钟）- 总结本节课的主要内容，布置课后作业。
四、教学评价1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的参与程度。
2. 作业完成情况：检查学生的课后作业，了解学生对知识的掌握程度。
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ppt课件
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
第三章：土壤有机质的测定
质的含量是一个必不可少的项目。 质的含量是一个必不可少的项目。
1
第三章
土 壤 植 物 营 养 分 析
土壤有机质的测定 3.1 概 述
3.1.2
土壤有机质含量
不同肥力的土壤有机质含量不同，一般 不同肥力的土壤有机质含量不同， 含量为10 50mg/kg。 10—50mg/kg 含量为10 50mg/kg。 水稻土>旱地土壤，山地土壤>平原土壤， 水稻土>旱地土壤，山地土壤>平原土壤， 植被茂密地区的土壤> 植被茂密地区的土壤>植被稀蔬地区的 土壤，质地粘的土壤>砂质土。 土壤，质地粘的土壤>砂质土。
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第三章
土 壤 植 物 营 养 分 析
土壤有机质的测定
3.2 土壤有机质的测定
3.2.1 重铬酸钾容量法（外加热） 重铬酸钾容量法（外加热）
三、结果计算：
土壤有机碳(g/kg)= (V0-V)C×3.0×1.1/M V)C×3.0× 土壤有机质(g/kg)= 有机碳(mg/kg) ×1.724
滴定空白所消耗的FeSO4ml V0 —滴定空白所消耗的FeSO4ml 滴定空白所消耗的 滴定样品所消耗的FeSO4ml V —滴定样品所消耗的FeSO4ml 滴定样品所消耗的 c—1/2F2SO4摩尔浓度 1/2F 3.0—1/4碳原子的摩尔质量 3.0 1/4碳原子的摩尔质量 1/4 换算为L 10-3—将ml换算为L 将ml换算为 1.1—有机碳氧化系数 1.1 有机碳氧化系数 烘干土重g M—烘干土重g 烘干土重 1.724—有机质换算系数 1.724 有机质换算系数
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第三章
土 壤 植 物 营 养 分 析
土壤有机质的测定
3.2 土壤有机质的测定
第三章土壤有机质的测定
化剂的消耗量或其它物质的生成量。
其它方法：
反射吸收光谱法——Al-Abbas(1972)证明在0.72μm和 0.80 μm处 的相对反射率和OM含量成正相关；Page(1974)用色差反射计测量的反 射比和OM成曲线关系。
近红外散射光谱法——1744nm,1870nm,2052nm处近红外散射 光谱和OM含量成正相关。（Dald,1986)
有机质测定方法ii磷酸铬酸湿烧法方法原理加热条件下在磷酸铬酸中有机质被氧化生成的二氧化碳被定量标准碱吸收加入氯化钡使其生成碳酸钡沉淀多余的碱用标准酸滴定计算有机质的含操作要点方法评述end
第三章土壤有机质的测定
2021/5/13
CSZ
1
3.1 概述 3.2 土壤有机质测定方法
3.1 概述
1、土壤有机质（OM）的形态。 2、OM的含量与分布。 3、OM与土壤肥力的关系。 4、OM测定方法的比较与选用。
当的吸收剂吸收后用重量法、容量法等进行测定。
优点：结果与干烧法相近，长期被当作测定全碳的 标准方法，仪器可在常规实验室组装。
缺点：受无机碳干扰，操作技术要求高，费时。
1.湿烧法测定CO2的装置
湿 2. 烧法测定CO2流程图 Nhomakorabea有机质测定方法I—— 外加热重铬酸钾容量法
2K2CrO7 + 8H2SO4 + 3C → 2K2SO4 + 2Cr(SO4)3 + 3CO2 + 8H2O 2K2CrO7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 → K2SO4 + 3Cr(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + 7H2O
装
土壤有机质组成
土壤有机质组成土壤有机质的组成土壤有机质的主要来源包括植物残体、动物残体、微生物和它们的分解产物。
其中，植物残体是土壤有机质的主要来源之一。
当植物死亡后，其残体在土壤中会逐渐分解，释放出有机物质和营养物质，这些物质就成为土壤有机质的一部分。
动物残体也是土壤有机质的重要来源，动物的粪便和腐蚀物在土壤中分解后，也能够为土壤有机质提供养分。
此外，土壤中的微生物也是土壤有机质的重要组成部分，它们通过分解植物残体和动物残体，将有机物质转化为土壤有机质的一部分。
土壤有机质的主要成分包括碳、氢、氧、氮、磷和硫等元素。
其中，碳元素是土壤有机质的主要成分，其占有机质总质量的50%～60%。
氮元素是土壤有机质中第二大的元素，其含量一般在1%～6%之间。
磷和硫元素的含量相对较少，但它们对土壤的生物活性和植物生长也有重要影响。
此外，土壤有机质中还含有大量的有机物质，如腐殖质、蛋白质、多糖类物质等。
土壤有机质的作用土壤有机质对土壤的性质和功能有着重要影响。
首先，土壤有机质能够增加土壤的肥力。
土壤有机质中含有大量的有机养分，如碳、氮、磷等元素，这些养分对植物生长具有重要作用。
土壤有机质中的蛋白质、多糖类物质等也能够为植物提供营养，促进植物的根系生长和养分吸收。
其次，土壤有机质能够改善土壤的结构。
土壤有机质中的腐殖质具有很强的胶结作用，能够促进土壤颗粒的结聚和形成团聚体，有机质还能够增加土壤的孔隙度，提高土壤的透气性和透水性，有助于改善土壤的通气性和保水性。
其次，土壤有机质能够促进土壤中微生物的生长和活动。
土壤中的微生物对土壤有机质的分解和转化起着至关重要的作用，它们能够将有机物质分解为简单的无机盐，进而为植物提供养分。
有机质中的蛋白质、多糖类物质等还能够为土壤中的微生物提供能量，促进微生物的生长和繁殖。
最后，土壤有机质还对土壤的保肥性和保水性有着重要的影响。
土壤有机质能够增加土壤的肥力，提高土壤的养分供给能力，有机质还具有很强的保水性，能够吸附水分，提高土壤的抗旱能力。
《土壤有机质》PPT课件
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
土壤有机质的测定
本章要点
• 1、了解土壤有机质的概念、含量范围及 了解土壤有机质的概念、 测定意义。 测定意义。 • 2、熟悉土壤有机质测定的各种方法的优 缺点。 缺点。 • 3、掌握重铬酸钾氧还滴定法测定土壤有 机质的原理。 机质的原理。 • 4、掌握外热源法和稀释热法测定土壤有 机质的反应条件及注意事项。 机质的反应条件及注意事项。
2. 我国土壤有机质含量 我国土壤耕层的有机质含量一般在50 50g.kg 我国土壤耕层的有机质含量一般在50g.kg-1 以下，其中 以下， • 东北较高，南方水田次之，华北、西北含量较 东北较高，南方水田次之，华北、 低。 • 东北黑土 40 – 50 g.kg-1 • 西北 6 – 20 g.kg-1 • 南方红、 南方红、黄壤 20 – 30 g.kg-1 • 华北 5 – 15 g.kg-1
2Cr2O72-（过量）+ 3C + 16H+ = 过量） 3Cr3+ + 3CO2↑+ 8H2O + K2Cr2O7（余） Cr2O72-（余）+ Fe2+ → Cr3+ + 3Fe3+
重铬酸钾容量法——外加热法 一、重铬酸钾容量法——外加热法
1. 原理： 原理： 常用氧化还原指示剂 滴定过程常用氧化还原指示剂： 滴定过程常用氧化还原指示剂： 邻啡罗啉： 邻啡罗啉： 邻啡罗啉－ 邻啡罗啉－Fe3+：淡蓝色 邻啡罗啉－ 邻啡罗啉－Fe2+：红色 滴定过程颜色变化： 灰绿－淡绿－ 滴定过程颜色变化：橙－灰绿－淡绿－砖红 缺点：易被悬浮土粒吸附，使终点颜色变化不明显。 缺点：易被悬浮土粒吸附，使终点颜色变化不明显。
• • • •
国家标准方法 电砂浴 ml三角瓶 上加简易空气冷凝管） 三角瓶（ 150 ml三角瓶（上加简易空气冷凝管） 200-230° 200-230°C。 注意：结果计算时无氧化校正系数1.1 1.1。 注意：结果计算时无氧化校正系数1.1。
《土壤有机质》PPT课件
〔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〕
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。
第三章土壤生物和土壤有机质
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。
第三节 土壤有机质的矿质化
（3）硝化作用：氨在微生物作用下，经过 亚硝酸的中间阶段，进一步氧化为硝酸。 需在有氧条件下进行。
温度低、湿度大、通气不良，以嫌气性微 生物活动为主，养分释放少，腐殖质过 程快。
二、土壤有机质的矿质化过程
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 等。
2、纤维素的分解： 首先分解为单糖，然后进一步分解。
二、土壤有机质的矿质化过程
能是什么？ 四、土壤有机质有哪些作用？
第一节 土壤生物
一、树木根系 1、根的种类 根从植物根基发出的根，依据其延伸的方
向，可分为： 水平根、垂直根、斜生根、下垂根、下斜
根。
2、根系类型
水平根型：水平根占优势； 垂直根型：垂直根发达； 斜生根型：主要为斜生根，如刺槐。 复合根型：各类根的发育程度相近。 变态根型：由外界特殊条件如人为的影响
地表藻类能够和土壤 颗粒粘结在一起，增 加土壤表面的强度， 可使土壤侵蚀明显减 轻。
另外蓝绿藻可固定N素。
4、藻类
土壤中的藻类主要是绿藻和硅藻。 土壤藻类是土壤生物的先行者，可通过
光能自养的能力。成为土壤上最先有机 物质制造者之一。荒地和干燥的沙漠土 壤中的腐殖质多来自土壤藻类。 根据藻类的生长状况，可判断出土壤的 肥力状况和性质。
第三节 土壤有机质的矿质化
5、含S有机物的转化
(最新整理)高师：土壤地理学_第三章
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第二节 土壤有机质的转化过程
三 影响土壤有机质转化的因素
土壤有机质的分解和合成受多种因素的影响，但主要的驱动
力是土壤微生物和酶，因此，凡是影响微生物活动的因素都会影
响土壤有机质的转化。
（一）有机残体的特性
有机物中碳素和氮素总量的摩尔数之比称为碳氮比（C/N）。
微生物的生命活动需要碳素和氮素，一般来说，微生物同化 1 份氮和 5 份碳来构成身体，同 时还需要 20 份碳作为能源，即微生物生命活动过程中，需要有机质的 C/N 比约为 25/1。当 有机残体的 C/N 比为 25/1 左右时，微生物活动最旺盛，有机质分解速度最快；如果 C/N 比 ＜25/1，有利于微生物的活动，有机质分解快，分解释放出的无机氮素除供微生物利用外， 还有多余留存于土壤中，可被植物吸收利用；如果 C/N 比＞25/1，微生物会因缺乏氮素营养 生长发育受到限制，有机物分解速率缓慢，微生物不仅会消耗掉分解释放出的全部氮素，而 且会吸收土壤氮素，用来组成自身。
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土壤有机—无机复合体其意义可概括为如下几点：①复合体具有 较高的团聚能力，所形成的土壤结构比较稳定。肥沃土壤的表层，通 常拥有由团聚度高的复合胶体经逐级结合而形成的团粒结构。②团粒 结构的产生，改善了土壤结构，从而使土壤容重降低，孔隙状况优化， 进而使土壤的一系列理化性质发生重要的变化。③复合体具有集中和 保蓄土壤水分和养分的作用，可增强土壤保水、保肥、供肥能力。④ 复合体还具有多种功能团，表现出两性胶体的特点，有着明显的缓冲 作用，其对土壤微生物活动和土壤养分转化等方面均具有重要的意义。
腐殖酸和其他有机化合物一样，由碳、氢、氧、氮、硫、磷等 元素组成，此外还含有钙、镁、铁、硅等灰分元素。但不同的土壤 类型和腐殖酸的组分不同，其元素组成会表现出某些差异。
第三章土壤有机质（soilorganicmatter）精编
第三章土壤有机质（soilorganicmatter）精编第三章土壤有机质（soil organic matter）第一节土壤有机质的来源和组成一、土壤中有机质的来源：1、主要来源于植物残体和动物微生物的遗体2、动物的排泄物及微生物和植物根系分泌物及排泄物3、施入土壤中的有机肥料4、工农业副产品及生活污水废物等二、土壤中有机质存在状态：1、新鲜有机物：基本上保持动植物残体原有状态，其中有机质尚未分解。
2、半分解有机物：动植物残体已被分解，原始状态已不复辨认的腐烂物质，称为半分解有机残余物。
3、腐殖质：在微生物作用下，有机质经过分解再合成，形成一种褐色或暗褐色的高分子胶体物质，称为腐残质，腐残质是有机质的主要成分，可以改良土壤理化性质，是植物营养的主要来源，是土壤肥力水平高低的重要标志。
三、土壤有机质的组成：1、种类：土壤有机质可分为两大类：一类是活的有机体，土壤微生物生物量；一类是狭义的土壤有机质，它又分为两大类，一是未分解或部分分解的动植物残体，二是腐殖质，腐殖质又分为两类，一类是组成有机体的各种有机化合物，称为非腐殖质，约占土壤有机质总量的20-30％，另一类是称为腐殖质的特殊有机化合物，包括胡敏酸、胡敏素、富里酸等，它们普遍存在于土壤、腐熟的有机肥料、各种地面水体的底泥以及煤炭之中。
土壤腐殖质约占土壤有机质总量的85-90％。
存在于土壤中的所有含碳的有机化合物。
它主要包括土壤中各种动物、植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机化合物。
2、组成：非腐殖质是生物残体的分解产物，包括以下几个部分：（1）碳水化合物：是有机物的主体，占有机质总量15~27％，占植物残体干重的60％。
有单糖、双糖、多糖、寡糖、氨基糖、糖醇、糖酸、甲基化糖等。
包括：a、水溶性糖类和淀粉：广泛存在，可溶于水，被淋洗流失，在好天气条件下分解成CO2和H2O，在厌气条件下分解产生中间产物H2、CH4等。
B、纤维素和半纤维素：植物细胞壁的主要成分，在植物残体中含量最高，两者均不溶于水，但在土壤微生物作用下缓慢分解。
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4、土壤质地
质地通过影响土壤的通气状况而影响有机质 的分解。 ---砂质土中有机质好气分解旺盛，分解迅速； ---粘质土中有机质分解速度较砂质土慢。
5.其他因素：
---土壤溶液盐分浓度高于0.2%时，有机质分 解受阻；
---有毒重金属和有机污染物也会阻碍有机质的 分解。
土壤分解速率随时间的变化
腐植质是由土壤有机物质（或原有的腐植质）的 有机分解产物重新合成而成的。其形成是一个复 杂的、多途径的过程。
目前关于腐植质形成的主要学说有四：糖-胺缩 合学说、多酚学说、起源于木质素的多酚学说、 木质素学说。这几种途径在土壤中可能都存在， 但在不同条件下的重要性不同。
一般以腐植化系数衡量植物残体对土壤有机 质形成量贡献的大小。
（二）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。
Flaig的胡敏酸模型
Stevenson的胡敏酸模型
Schnitzer和Khan的富里酸模型
Schulten的胡敏酸低(3)聚物分子的 优化3D结构模型
第三节、 土壤腐植质
通过土壤微生物的作用，在土壤中新合成 的一类分子量很大的、结构复杂的有机化 合物，称为腐植质。
腐植质是由多种有机化合物混合而成的混 合物，而不时单一的化合物。
腐植质的主体是腐植酸，约占腐植质的 85%-90%。
腐植质
腐植物质
（85-90%）
胡敏酸 富里酸 胡敏素
简单化合物
Schulten的胡敏酸低(10)聚物分子 的优化3D结构模型
（三）电性及阳离子吸附能力
---腐植酸分子上有许多功能团，主要的有羟 基、酚羟基、醇羟基等。这些基团的解离， 是负（正）电荷的主要来源。 ---腐植质的负电荷属于可变电荷，CEC在 200-500cmol/kg之间，比无机胶体大。
2、温度状况
---有机质在0°C时就开始有微弱分解，从 0°C到35°C，有机质分解作用逐渐增强；
---温度进一步升高，微生物活动受到抑制， 有机质分解也减慢。
---当温度高于35°C，有机质可能发生纯化 学的氧化分解作用。
3、酸碱度
大多数细菌最适合的pH范围是6.5-7.5， 放线菌略高，真菌略低。过酸或过碱 （>8.5, <5.5)都不利于有机质的分解。
单位重量有机碳在土壤中分解一年后残留碳 的分数，称为腐植化系数。
农田土壤中有机物料的腐植化系数
三、影响有机物转化的条件
有机残体的组成与状态 土壤环境条件
（一）有机残体的组成与状态
1、物理状态 多汁、幼嫩的植物残体比干枯、老化的植
物残体容易分解； 粉碎的植物残体比未粉碎的容易分解。
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
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；
不同有机成分在土壤中的分解速率
3. 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
土壤条件通过影响土壤微生物活动而影响有 机质的转化.
1、土壤湿度和通气状况： ---在适当湿润而通气良好的条件下，好气微
醋酸 （好气分解）
丁酸
甲烷 + CO2 （嫌气分解）
（二）单宁、脂肪、木质素的分解
脂肪
解ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
甘油 脂肪酸
按碳水化合物分
单宁和木质素的分解比脂肪更慢。
（三）含N有机化合物的分解
包括蛋白质、氨基酸、核酸、酰胺、有机 碱、尿素、腐植质等；
含N有机物在多种微生物的作用下，进行 水解、氨化、硝化等过程，最后转化成无 机N素。
10-15%）
多糖类 氨基酸 多糖醛酸苷
一、土壤腐植质的分离、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
二、土壤腐植质的组成与性质
（一）元素组成 ---腐植质主要由C、H、O、N、S、P等元素 组成，最多的是C和C。还含有少量Ca，Mg， Fe，Si等灰分元素。 ---腐植质的C:N:P:S大致为100120:10:1:1, C/N比大约为10:12:1
---合成过程（腐植化过程）：形成更复杂 的有机物质（腐植质）的过程。
一、土壤有机质的矿质化过程
有机质的矿化过程是在各种微生物的作用 下进行的，不同的有机组分，由不同的微 生物起主要分解作用。在不同的条件下， 分解的速度和产物不同。
（一）糖类的分解
多糖（淀粉和纤维素）
葡萄糖
酒精
CO2+H2O
第一节、土壤有机质的组成与性质
土壤有机质的来源包括： ---植物残体； ---动物残体； ---微生物的残体； ---有机肥料； ---有机废物； 其中进入土壤的植物残体是最主要的来源。
一、土壤有机质来源物的组成分
植物残体含水量一般在60-90%； 干物质中，90%以上为C，H，O三元素，
N和灰分元素约占8%； 植物残体的有机化合物包括： ---碳水化合物，约占干物质的60%； ---脂肪、腊质、鞣酸等，1-8%； ---木质素：10-30%； ---蛋白质：1-15%；
（四）含硫有机物的分解
主要是含硫蛋白质； 含S有机物
含S氨基酸
气条件） H2S
S
H2SO4（好
H2S累积（嫌气条件）
（五）含磷有机物的分解
包括蛋白质、核酸、磷脂、植素、腐植质 等；
分解后可以释放出无机磷。
二、土壤有机质的腐植质化过程
进入土壤的有机质在微生物进行的生化过程和一 些纯化学过程的共同作用下，形成腐植质的过程。
生物活动强烈，有机质进行好气分解，分解 速度快，矿化率高，中间产物累积少，释放 出的矿质养分多，但腐植化系数低，不利于 腐植质的累积。
---当湿度过大，通气条件不良，有机质以嫌 气分解为主，分解速度慢，矿化率低，有 机质分解不完全，容易累积中间产物，对 作物有毒害作用，腐植化系数高，有利于 腐植质的累积。