第二章 土壤有机质
第2章 土壤有机质
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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 土壤的基本物质组成
母质
土壤的形成
土壤的形成是风化作用和成土作用共同 作用的结果。
只有在生物特别是高等绿色植物出现 后，不仅大大加速了风化作用，而且能累积 养分，促进肥力的发展，生物的出现标志着 成土过程的开始。
土壤的形成是多种因素综合作用的结果。
19世纪俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫，总结
认为成土因素主要有五个： 母质、气候、
物理风化
岩石风化
（2）化学风化
岩石在水、水溶液和空气中氧、CO2等作 用下由于溶解、水化、水解、碳酸化以及氧 化等作用下发生成分和性质变化的风化作用， 称为化学风化。
主要包括：溶解作用、水解作用、水化作用、 氧化作用等。 其中水解作用能使岩石中的矿物发生彻底分解， 引起岩石内部矿物组成和性质的彻底改变，所以水 解作用被认为是化学风化中最主要的作用。
动物：土壤中的动物从微小的原生动物到高 等脊椎动物在土壤中都有独特的生活方式， 它们参与了一些有机残体的分解破碎作用以 及搬运、疏松土壤和母质的作用，某些动物 还参与土壤结构的形成，有的脊椎动物能够 翻动土壤，改变土壤的剖面层次。
微生物：土壤中的微生物种类多、数量大， 在土壤形成中一方面能促进有机体分解；另 一方面又合成腐殖质，其后再进行分解，这 样就形成了土壤物质的循环。 另外，固氮菌能固定空气中的氮素，有的细 菌能促进矿物的分解、增加养分的有效性。
土壤矿物质是地壳中的化学元素在各种地质
作用下形成的自然产物，是岩石的组成单位 ，约 3000多种。
按照矿物的起源可分为：
原生矿物：在风化过程中没有改变化学组 成而遗留在土壤中的一类矿物。 次生矿物：原生矿物在风化和成土作用下， 新形成的矿物。
成土矿物
第二章 土壤的形成、分类与分布
3．母质透水性对成土作用有显著影响
总而言之，土壤母质与土壤矿物质的矿物组成和化学组成、土壤 机械组成有着先天的关系，同时也影响到土壤成土作用。
土壤的形成过程
(1)岩石风化过程 形成疏松的成土母质 形成原始土壤 形成成熟土壤 高等植物
(2)低等植物着生过程
(3)高等植物生长过程 微生物、低等植物 风化作用 岩石 成土母质
盐化、脱盐过程
盐化过程是指土体中各种易溶性盐类在土壤表层积 聚的过程。发生在滨海区、干旱区、半干旱区，形成具 盐化层的盐渍土。
脱盐化过程是指盐 渍土中可溶性盐在 降水、人为因素等 作用下降低或排出 土体或迁移到下层 的过程。
碱化、脱碱化过程
碱化过程是指土壤胶体上吸持较多交换性钠，使土壤呈碱 性反应，并引起土壤物理性质恶化的过程。结果在土壤底层形 成具碱化层的碱化土，pH值大于9.0。 脱碱化过程是指通过淋洗和化学改良，从土壤吸收性复合 体上除去钠离子的过程。 盐化与碱化相伴随进行。先盐化，发生脱盐化过程，土壤 胶体发生交换性钠吸附，从而产生碱化，即碱化土是盐化、脱 盐化相互交替的结果。
“岩漆”阶段：自养型微生
物
“地衣”阶段：异养型微 生物－原始微生物群落 “苔藓”阶段：生物风化 与成土过程速度升高
有机质聚积过程 是指在各种植物和水、 热等成土因素的综合作用下, 在土体中特别是土层上部大 量积累有机物的过程。
黏化过程
土体中粘土矿物的生成和聚集过 程。可分为残积黏化过程和淀积 黏化过程。 残积黏化：原生矿物进行土内风 化形成黏粒，未经迁移。 淀积黏化：风化作用形成的黏粒 受水份的机械淋洗，迁移到一定 深度的土层聚集，是该层黏粒含 量增加，质地变黏。
处于A层的下面，是物质淀积作用造成的。淀积的 物质可以来自土体的上部，也可来自下部地下水 的上升，可以是粘粒也可以是钙铁锰铝等，淀积 的部位可以是土体的中部也可以是土体的下部。 一个发育完全的土壤剖面必须具备这一个重要的 土层。
（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。
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3 腐殖质的性质 生物排泄物/分泌物 高等植物根系分泌物，土壤动物排泄物，土壤微生物分泌物；
不溶解的腐殖物质 胡敏素 ★促进土壤微生物活动
1）胡敏酸和富里酸的共性 (据Brady N C)
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。 高山草原土、亚高山草原土 ★改善土壤结构，增强土壤蓄水通气性
NaOH或NH4OH
土壤 稀溶液处理
不溶解的腐殖物质 胡敏素
HCl或
溶解的暗褐色溶液
H2SO4处 理
沉淀物质 胡敏酸
黄白色溶液 富里酸 （见下图）
土壤腐殖质组分及其分离过程图式
在3类腐殖物质中，胡敏素为与矿物质紧密结合的腐殖质，
其性质不活泼，不能作为独立的腐殖物质存在，所以一般
把土壤腐殖质概括为胡敏酸和富里酸两大组。
③★自促然 进界土碳壤循微环生化必物要活合环动节。物是蛋白质，少量比较简单的可溶性氨基酸，
高山草原土、亚高山草原土
植物残体中的叶绿素等。含硫化合物如硫蛋白， 另外，C/N(25), C/P 重要指标。
腐殖质不是一种单一的化合物，而是一类高分子聚缩物，其主体为腐殖酸及其盐，占腐殖质的85％～90％，称为腐殖物质。
2 腐殖质的种类（分组）
腐殖质不是一种单一的化合物，而是一类高分子聚 缩物，其主体为腐殖酸及其盐，占腐殖质的85％～90 ％，称为腐殖物质。其余为微生物代谢所产生的较简 单的化合物，因与腐殖酸紧密结合难以分离，故与腐 殖酸合称为腐殖质。
根据腐殖质在不同溶剂中的溶解度和颜色可分 离出胡敏素、胡敏酸和富里酸3种性质不同的腐殖 物质。
胡敏酸和富里酸同属于高分子有机化合物； ★促进土壤养分的有效化 P及金属元素
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( ) )
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。
第二章土壤有机质
主要内容 (重点)：
1.土壤有机质的来源、含量及其组成 2.土壤有机质的分解和转化 （重点） 3.土壤腐殖物质的形成和性质（重点） 4.土壤有机质的作用及管理 （重点）
教学目标与要求：
要求了解土壤有机质的基本组成，重点掌握土 壤腐殖质的组成与性质，深刻认识土壤有机质 在土壤肥力上的作用，掌握土壤有机质管理的 原则与提高土壤有机质含量的方法。
H3PO4
H3PO3
H3PO2
PH3
4.含硫有机物质的转化
植物残体中的硫，主要存在于蛋白 质中，能分解含硫有机物的土壤微生物 很多，一般能分解含氮有机物的氨化细 菌，都能分解有机硫化物，产生硫化氢， 其反应如下：
蛋白质 硫氨基酸 H2S
还原型的无机硫化物被硫化细菌氧 化成硫酸的过程，称硫化作用。其反应 如下：
二 土壤有机质的转化过程
矿质化过程(Mineralization)：就是有机质被 分解成简单的无机化合物（CO2、 H2O、NH3)，释放出矿质营养的过程。
腐殖化过程(Humification)：使简单的有 机化合物形成新的、较稳定的有机化 合物，使有机质及其养分保蓄起来的 过程。
（一）土壤有机质的矿质化过程
含氮有机物是土壤中氮素的主要贮藏 状态，包括蛋白质、氨基酸、腐殖质等。 (1)水解作用
蛋白质在微生物分泌的蛋白质水解酶 作用下，分解成氨基酸的作用称水解作用。 蛋白质
蛋白质 水解酶
氨基酸
(2)氨化作用 分解含氮有机物产生氨的生物学过程 称氨化作用。
氧化 CH2NH2COOH＋O2 好气分解
HCOOH＋CO2＋NH3 CH3COOH＋NH3
课时安排与进度：
《土壤学》第二章 土壤有机质
• 3、腐殖酸是一种亲水胶体，最大吸水量可以超 过其本身重量的五倍。
➢ 4、腐殖物质整体呈黑色，富里酸颜色较淡，黄色至棕红色， 而胡敏酸的颜色较深，棕黑色至黑色。
➢ 5、腐殖酸的元素组成多：有C、H、O、D、S、Ca、Mg、 Fe、Si等灰分元素。
（四）、改善生物性质
（1）提高微生物活性和数量。 （2）增加土壤养分转化。 （3）促进植物和生物生长发育。
（五）、改善土壤生态环境
（1）减少重金属污染：吸附、包被、络合、 螯合、溶解排出等。
（2）加速对农药等有机污染物的降解。 （3）对全球碳平衡产生影响 ：
土壤碳
大气碳
二、提高土壤有机质的措施
►土壤有机质的组成
1.元素组成是C、O、H、N、P、S、K、Na、Ca、Mg等 有机质的含碳量平均为58％，故土壤有机质的含量大致是
有机含碳量的1.724倍。
2.化合物组成
碳水化合物（糖、淀粉、纤维素和半纤维素）、 含氮化合物（主要为蛋白质）、木质素、脂肪、 树脂、蜡质、单宁。
三、土壤有机质的存在状态
31/1 20/1 16/1 13/1 11/1 7/1
• 讨论：秸秆还田或堆肥时为何经常要加 入适量的速效氮肥？
(6)温度 ：土壤微生物活动的最适宜的温度大 约范围为25－35摄氏度
（7）土壤水分和通气状况：土壤相对含水量 为60－100％时，水、气都较合适。
（8）土壤酸碱度： 中性土壤转化快
微量元素等各种养分的主要来源。
（二）改善物理性质
（1）促进团粒结构的形成：通过功能团 以胶膜形式包被在矿质土粒的外表 。
（2）改善土壤通气、透水及持水性。 （3）改善耕性，延长适耕期，提高耕作
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)。
(土壤学教学课件)第二章-土壤有机质
（一）土壤腐殖质的分组
腐殖酸
溶 富里酸
稀HCl 液 Fulvic acids
溶
除去动植 稀NaOH 液
沉
淀 胡敏酸
腐
Humic acids
殖 质
物残体的
细土样
沉淀
胡敏素
Humin
Flaig的胡敏酸(HA)分子结构模型
阳离 子交 换量 大
小
HA/FA比值越大，说明胡敏酸的含量越高， 腐殖酸的结构愈复杂。
我国北方大多数土壤，以胡敏酸为主， HA/FA > 1
南方土壤中，富里酸占优势， HA/FA < 1
四、影响土壤有机质转化的因素
–微生物是土壤有机质分解和周转的驱动力，凡是影 响微生物活动及其生理作用的因素均会影响有机质 的分解和转化。
-提高土壤温度的作用 有机质为暗色物质，一般是棕色到黑褐色，
吸热能力强，可改善土壤热状况。
• 有机质在生态环境上的作用
– 与重金属离子的作用
各种功能团对金属离子的亲和力：
烯醇基 > 胺基 > 偶氮化合物 > 环氮 > 羧基 > 酰基> 羰基
螯合物：两个以上的功能团与金属离子形成 的环状络合物。
腐殖质与金属离子络合的稳定常数：
对农药等有机污染物有很强的亲和力，对有 机污染物在土壤中的生物活性、残留、生物 降解、迁移和蒸发等过程有重要的影响。
– 全球碳平衡 土壤有机质是地球上非常重要的碳库：
全球土壤有机质总C量： 陆地生物总C量：
1415×1017g 5.6×1017g
土壤有机质分解释放到大气的总C量: 68×1015g/年 燃料焚烧释放到大气的总C量： 6×1015g/年
-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
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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
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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。
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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。
专升本练习题第二章有机质部分
第二章土壤有机质一、名词解释1、有机质2、土壤腐殖质3、土壤腐殖物质4、矿化率5、腐殖化系数6、氨化作用7、硝化作用8、有机质的矿化矿化过程9、有机质的腐殖腐殖化过程10、C/N（碳氮比）11、有机质的周转12、有机质的周转时间13、激发作用：14、腐殖化作用二、填空题1、有机质由____________和____________组成，其中以_____________为主。
2、在土壤学中，一般把有机质含量20％以上的土壤称为___________土壤；把有机质含量20％以下的土壤称为__________土壤。
3、通常把土壤腐殖物质（腐殖酸）分为_____________、_____________ 、_____________三个组分。
4、土壤腐殖质由__________和___________组成。
5、土壤腐殖物质按存在状态可分为___________、___________两种，其中绝大多数是___________。
6、土壤有机质转化是在微生物作用下的______________和________________两个过程。
7、有机质组成的碳氮比对其分解速率影响很大，当碳氮比大约在___________以下，微生物不再利用土壤中的有效氮。
8、影响有机质分解和转化的因素有__________________、___________________、__________________和__________________。
9、土壤有机——无机复合体键合的主要机理是______________、_____________、___________和______________。
10、阳离子键桥在土壤有机——无机复合体形成过程中起着重要作用，我国北部的中性和石灰性土壤主要以__________键结合腐殖质为主，而南方酸性土壤中则主要是_______键结合腐殖质。
11、腐殖物质的总酸度通常是指_______和_______的总和。
第二章土壤有机质
3.硝化作用
氨态氮被微生物氧化成亚硝酸，并进一步氧化成 硝酸的过程，称硝化作用。
第一阶段，氨被亚硝酸细菌氧化成亚硝酸； NH2＋3O2 → → 2HNO2＋2H2O＋热量 第二阶段，亚硝酸被硝化细菌氧化成硝酸。 2HNO2 ＋O2 → → 2HNO3＋热量
第二章土壤有机质
叶和半分解的有机残体等可用机械方法把它们 从土壤中分离出，占土壤有机质的10---15%；
腐殖物质 （Humic Substance)而腐殖质与土粒
紧密结合，不能用机械方法把它们从土壤中分 离出，只能用化学方法从土壤中提取，占土壤 有机质的8０％以上，是土壤有机质的主体。
第二章土壤有机质
（二）.土壤有机质的化合物组成
土壤有机质含量高于南方土壤。
第二章土壤有机质
表 中国某些自然土壤中有机质含量
土类 棕色森林土
有机质含量 （g/kg） 26.4～193
统计的标本数 74
褐土
10.3～106.9
22
黄壤
27.1～205
32
红壤
5.2～19.5
47
黑土、黑钙土
21.4～164
29
砖红壤、赤红壤
23.2～29.8
24
高山草甸土、亚高山草甸土 48.1～219.6
26
高山草原土、亚高山草原土 13.8～66.6
10
黄棕壤、黄褐土
20.7～70.5
32
第二章土壤有机质
第二章土壤有机质
土壤有机质 5%
0.5%
1.0-2.0%
1.5-3.0%
第二章土壤有机质
耕层土壤有机质含量分级指标
1级：高于4%； 2级：3—4% ； 3级：2—3%， 4级：1—2% 5级：0.6—1.0% 6级：低于0.6%
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动旺盛，有机质由厌气微生物分解。
分解速度慢，不彻底，并且产生一些中间
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。
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 可相当稳定地存在。
（四）影响土壤有机质含量的因素
1、植被
草本 > 木本；草甸 > 草原
阔叶 > 针叶；常绿 > 落叶
2、气候
潮湿、寒冷有利于积累；干燥炎热有利
于分解。
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。
四、土壤有机质的组成
1、碳水化合物和有机酸
( carbon hydrate and organic acids )
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。
6、含氮化合物 ( nitrogenous substances )
主要是蛋白质及其衍生物，蛋白质含氮
平均为16%，含硫0.3～2.4%，含磷0.8%。
大部分蛋白质不溶于水，在碱液中形成
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 是土壤有效氮的形态之一。
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。
亚硝酸细菌
NH3+ O2
HNO2 + H2O + 能量
有芳香核。
木质素是各类有机化合物中最难分解的，
不仅自身不易分解，而且会影响蛋白质、多
糖类的分解。
在好气条件下，它主要通过真菌和放线菌的
作用，先氧化和脱水，再缓慢地降解。
在厌气条件下分解缓慢。
五、含氮化合物的分解
土壤中含氮物质主要是蛋白质和缩氨酸， 属于容易分解的有机化合物，分解过程如下： 1、水解过程（hydrolysis, hydrolytic decomposition）： 蛋白质→分解蛋白质→消化蛋白质→多胺酸→ 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
这两个概念，有时不加区别地混用，有时含 义不尽相同。 当人们说土壤有机质含量时，通常指的是前 一种，即各种有机物的总量，但在分析有机质含 量时，处理土样的过程中，往往要尽可能除去看 得见的植物残体。
当人们提到有机质对土壤肥力的作用时，指 的是其中的腐殖质。
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。
一、土壤水分和通气状况
1、土壤水分适宜，通气状况良好 此时土壤中好气微生物活动十分活跃， 有机质进行好气性分解，其特点是分解速度快， 分解完全彻底，中间产物很少积累，释放的矿 质养料多，呈氧化状态。
这种土壤条件有利于植物营养，无毒害影 响，但不利于土壤有机质的保存和积累。
2、土壤水分过多，通气状况不良 好气性微生物活动受阻，而厌气微生物活
在浓酸、浓碱作用下, 会变成葡萄糖，在微 生物作用下比较容易分解。
3、脂肪、蜡质和树脂 ( fat, wax and resin ) 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。
2HNO2 + O2
硝酸细菌
2HNO3 + 能量
生成的硝酸与土壤中的盐基作用，形成
硝酸盐。NO3-—N是作物可利用氮素的另一种
形态，是旱地中有效氮的主要存在方式。
有的蛋白质除含氮外，还含有S、P等植物营
养元素。在通气良好的条件下，通过微生物的作
用，可分别氧化成SO4=和H2PO4-、HPO4=，这两种形
胶体溶液。各种蛋白质均易被微生物分解成
各种氨基酸。
7、土壤腐殖质 ( humus )
主要包括胡敏酸类和富里酸类。一般土壤有
机质中，腐殖质占85～90%以上，而普通有机化
合物只占10～15%，尽管这一比例有时会更大一
些，但腐殖质总是土壤有机质的主要部分。
第二节 土壤中有机物 料的分解
进入土壤中的各种有机物料，无论是
态是对植物有效的形态。 在厌气条件下，能形成一些有毒或有害的物 质。
第三节 影响土壤中有机质 转化的因素
土壤中的有机物料在分解过程中，有一部 分彻底分解，变为最简单的化合物，同时释放 出能量，其余的部分则通过腐殖化过程，转变 为腐殖酸。
加入土壤中的有机物料，经过微生物的分 解，在一定条件下，在数量上和质量上，大体 上可以达到相对稳定的状态，不再随时间的推 移而产生较大的变动，这种稳定状态是有机质 大体完成了腐殖化过程的标志。
葡萄糖、淀粉、酒石酸、柠檬酸、草酸、各 种氨基酸，其中部分是植物根系分泌到土壤中的， 有的是植物残体的分解产物。
其特点是，不稳定，不断加入，不断转化， 分解消失。
2、纤维素和半纤维素
( cellulose and hemicellulose )
这是有机残余物中含量最多的一种，其化 学成分相当复杂，分子式可用(C6H10O5)n表示， n的数目大约为5～10,000。
（二）土壤有机质含量的变化范围
有机质的含量在不同土壤中差异很大， 高的可达30%以上，低的不足0.5%。 表层含有机质20%以上的土壤，称为有 机质土壤，含有机质20%以下的土壤，称为 矿质土壤。
全国土壤有机质含量大致范围
5%
0.5% 0.5-2.0%
7%
2-1 表 5-1 不同地区旱地和水田耕层土壤有机质含量
表 2-5 表2-2 中国不同地区耕地土壤中有机物质的腐殖化系数 东北地区 作物秸杆 范围 平均 作物根 范围 平均 绿肥 范围 平均 厩肥 范围 平均 0.26-0.65 0.42 (9) 0.30-0.96 0.60 (5) 0.16-0.43 0.28(14) 0.28-0.72 0.46(11) 华北地区 0.17-0.37 0.26(33) 0.19-0.58 0.40(14) 0.13-0.37 0.21(46) 0.28-0.53 0.40(21) 江南地区 0.15-0.28 0.21(53) 0.31-0.51 0.40(54) 0.16-0.37 0.24(33) 0.30-0.63 0.40(38) 华南地区 0.19-0.43 0.34(18) 0.32-0.51 0.38(14) 0.16-0.33 0.23(31) 0.20-0.52 0.31(8)
• 腐殖物质
第一节 土壤有机质的来源 含量及组成
一、土壤有机质的概念
土壤有机质的概念有广义和狭义之分。 广义的土壤有机质概念，指的是土壤中除矿
质部分以外所有的有机部分，如各种动植物残体，
各种微生物及其代谢产物，植物根系的分泌物， 以及这些物料分解以后，形成的腐殖质。
狭义的土壤有机质，主要指的是土壤中的腐 殖质。从这个意义上说，有机质的定义是： 土壤中的各种动植物残体，在土壤微生物的 作用下，形成的一类特殊的高分子化合物。
地 东北平原 黄淮海平原
区 旱地 4.45 0.99 1.74 1.65 2.01
有机质含量（%） 水田 4.96 1.27 2.74 2.52 2.73
长江中下游平原 南方红壤丘陵
珠江三角洲平原 珠江三角源程序平原
（三）决定土壤有机质含量的因素 进入土壤的有机物质数量
土壤有机质损失的数量
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。
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
“洋垃圾”进口，其中也含有五花八门的有机成
分。
三、土壤有机质的含量
（一）土壤有机质的含量表示方法 有机质的含量通常用“%”来表示，近年 来，有人开始用“g/kg” 表示。
三、土壤有机质的含量
（一）土壤有机质的含量表示方法 国外往往习惯用土壤有机C%表示。有机 质平均含碳58%，有机C%乘以1.724，即为土 壤有机质% 。
淀粉、纤维素及半纤维素，在淀粉分解酶
和纤维素分解酶的作用下，先形成单糖，然后
再进一步分解。
二、树脂、蜡质、丹宁的分解
这些化合物很难分解，分解的速度慢
且不彻底。
三、脂肪的分解
在脂肪水解酶的作用下水解，再进一
步分解。
四、木质素的分解
不同种类植物的木质素，其化学组成和
结构并不完全相同，但共同的特点是，都含
动植物残体，还是施入的有机肥料，在土
壤中，都要产生一系列的变化。
这些变化可以归纳为两个方面，即分
解作用和合成作用。
参与有机物料分解的因素有： 1、土壤动物的作用，使有机物料变得更细 碎，与微生物掺混更充分。 2、微生物及其分泌的酶的作用，这是有机 物料分解的主要因素。 3、各种人为活动，耕作、施肥、灌水和其 他栽培管理措施等。