土壤肥料学国家精品课件第二章 土壤有机质

100 million to 1 billion
6-9 ft fungal strands put end to end Several thousand flagellates & amoeba One to several hundred ciliates 10 to 20 bacterial feeders and a few fungal feeders Up to 100 5 or more

Decomposing Organic Matter

Plant material is transformed from one organic compound to another mainly by organisms in the soil Organisms create byproducts, wastes, and cell tissue
* Labile = Constantly or readily undergoing chemical, physical, or biological change or breakdown; unstable.

Stable Organic Matter -Humus

Thus, soil organic compounds become stabilized and resistant to further changes by microorganisms
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
C/N比( carbon nitrogen ratio )
environment changes and renewable -it can be replenished by inputs of organic material to the soil.

Adequate levels of SOM can be maintained with proper fertilization, crop rotations, and tillage practices if crop residues are returned to the soil.
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+heat（极少）嫌气
as organic chemicals produced by humans.
土壤有机质来源物的组成成分

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%；

Residue（残体） of life



Living Roots Earthworms and insects Microorganisms Dead Fresh plant residues Recently deceased（死亡的） soil organisms Active organic matter Very Dead Well decomposed（腐解的） organic materials Humus（腐殖质）
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，释放还原性
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 ℃微生物的活

Leaf Humus
（三）组成及性质

SOM consists of a broad spectrum of chemical
classes,

including amino acids（氨基酸）, lignin（木质素）, polysaccharides （ 多 聚 糖 ） , proteins （ 蛋 白 质 ） , cutins（角质）, chitins（壳质）, melanins（黑色素）, suberins（ 软 木 脂 ） , and macromolecules, as well
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
Nematodes Arthropods Earthworms
Travis & Gugino - PSU
Fresh Residues
Up to 15% of organic matter is fresh residue Comprised mainly of litter fall Much can be recognized as plant residue

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.
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）
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；


Compounds released as waste by one organisms can often be used as food by another
Soil Organic Matter =SOM

SOM
is labile* -it can decline rapidly if the soil
Sources of Soil OrganFra Baidu bibliotekc Matter

Live microbes Decomposed microbes Decomposed plant material

Other organic amendments
（二）存在形态 Categories of Soil Organic Matter
SOM
Rapid
• Plants, manure
Humus
• Stable
• Energy for microbes
• Cements crumbs
• Holds water
In 1 teaspoon of soil there are…
Bacteria
Fungi Protozoa

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。 干土效应（ effect of soil drying）：土壤经过干燥后，在加水湿润的最 初1~2周内，二氧化碳和氨释放量增加的现象。
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
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)
Soil Organic Matter=SOM

Organic matter encompasses all of a soil:

organic components
Fresh residues Decomposing organic matter Stable organic matter Living organisms
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 微生物：4:1~9:1


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。
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 )