土壤有机质矿质化与作用机理

土壤有机质矿质化与作用机理

简介

土壤中有机质在单位时间内的矿化量占初始量的百分比。土壤有机质的矿化率决定于生物气候条件、耕作、轮作和施肥制度以及有机质的含量和组成、性质等因素。一般温度较低的地区，有机质的矿化率也较低;耕作频繁的土壤，其矿化率则较高。通常采用田间长期试验或14C断代法测定，也可用较为简便的氮素矿化换算法求得。后一种方法认为，有机质中碳和氮的矿化率在一年的时间内可看作是成比例的。因此，根据无氮肥区作物吸收的氮量，扣除土壤中来自生物固氮、降水、灌溉水和空气中输入的氮，加上淋失、径流、反硝化和挥发等途径而损失的氮，求得全年来自土壤有机质所矿化的氮，经过换算得有机质矿化率的近似值。

土壤中的有机质在土壤酶和微生物的作用下，一个氧化还原过程。因为在土壤有机质分解过程中伴随着土壤有机质中养分释放和有效化的过程，所以又称做有机质的矿化。

土壤有机质通过分解变为简单无机化合物并放出二氧化碳的过程,是在微生物作用下进行的。有机质的矿质化过程除产生各种可供作物吸收的养分外,也为进一步合成腐殖质提供原料。碳水化合物可彻底分解成二氧化碳和水。含氮化合物经水解和氧化，可产生氨并溶解于土壤溶液形成铵盐；氨或铵盐可经硝化作用成硝酸盐，铵盐和硝酸盐均可直接被作物吸收。含磷有机物经水解生成磷酸，在土壤中形成磷酸盐，被作物吸收利用。

土壤有机质的来源：

动物、植物以及微生物的残体和有机肥料是土壤有机质的基本来源。

进入土壤中的有机质一般呈现三种状态：1、新鲜的有机物质；2、半腐解的有机物质；3、腐殖质。

新鲜的有机物质：是指刚进入土壤，仍然保持原来生物体解剖学上特征的那些动、植物残体，基本上未收到微生物的分解。

半腐解的有机质：指多少受到微生物分解的动植物残体，已失去解剖学上的特征，多为暗褐色的碎屑或小块。

腐殖质：是经过微生物分解，并再合成的有机物质，主要是腐殖酸类物质。

严格地讲，前二者不是土壤有机质，只有腐殖质才是土壤有机质。但是由于不可能将它们完全分开，一般把部分半腐解的有机质和全部的腐殖质称为土壤有机质。

土壤有机质分解合成示意图：

土壤有机质的作用：

1、提供作物需要的各种养分：土壤有机质不仅是一种长效氮源物质，它还几乎包含作物和微生物所需的各种营养物质。同时，土壤有机质的矿化分解也是大气中二氧化碳的重要来源。

2、增强土壤保水保肥能力和缓冲性：腐殖质疏松多空，又是亲水胶体，能吸持大量水分，大大提高土壤的保水能力。对于保肥能力很弱的砂土，施用有机肥不仅增加了土壤中养分，还改良了砂土的物理性质，提高肥能力。同时腐殖质是含有多酸性功能团的弱酸，有很强的缓冲酸碱变化的能力。

3、改善土壤的物理性质：腐殖质可以促进土壤团粒结构的形成，使土壤疏松透气，改善土壤耕性，改善土壤热状况，利于保温和春播作物的萌发生长。

4、促进土壤微生物活动：土壤微生物活动所需的能物质和营养物质都直接和间接来自土壤有机质，并且腐殖质能调节土壤酸碱反应，促进土壤结构等物理性质的改变，使其有利于微生物的活动。

5、促进植物的生理活性：一定浓度的腐殖质可以促进作物的生理活性。腐殖酸盐可以调节作物体内糖代谢过程，促进还原糖的积累，提高细胞渗透压，从而增强了作物的抗旱能力；提高过氧化氢酶的活性，加速种子发育和养分的吸收；加强作物的呼吸作用，增加细胞膜的透性，从而提高其对养分的吸收能力，并加速细胞分裂，增强根系的发育。

6、减少农药和重金属的污染：腐殖质有助于消除土壤中的农药残毒和重金属污染以及酸性介质中铝、锰、铁的的毒性；褐腐酸能使残留在土壤中的某些农药溶解度增大，加速其淋出土体；腐殖酸还可和某些金属离子络合，从而使有毒的金属离子有可能随水排除土体。

增强土壤有机质的措施：

1、种植绿肥

2、增施有机肥

3、秸秆还田

4、用地养地相结合，实行轮作、间作等耕作制度。