第二章 土壤有机质
第2章 土壤有机质
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5%
0.5%
0.5-2.0%
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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
土壤地理学 第二章第三章
土壤地理学第二章/第三章第二章：影响土壤形成的环境因素：俄国道库恰耶夫成土学说：主要观点：土壤成土因素主要有五个气候、生物、母质、地形。
时间影响土壤发育的五个主要因素：1、母质因素（不同岩石风化壳）2、生物因素（不同植被类型：草地与森林）3、气候因素（影响风化，控制植被生长）4、地形因素（影响物质与能量的分配）5、时间因素（控制土壤发育进程）地质大循环和生物小循环的关系：1.大循环是小循环的基础，也是土壤形成的基础（矿质养分）；2.小循环是土壤形成的核心（腐殖质）；3.大循环大于小循环，自然界会发生水土流失现象；4.大循环小于或者等于小循环，自然界水土保持。
总之，土壤的形成过程是物质的地质大循环与生物小循环过程矛盾与统一。
形成土壤的两个基本作用：◆风化作用：致密的岩石被破坏，营养元素得以释放，并形成疏松的风化层；◆生物作用：有机质加入，营养元素积聚。
1）土壤胶体及结构①土壤胶体：通常所说的土壤胶体实际上是指直径在1—100 mµm之间的土壤颗粒。
②土壤胶体的种类土壤矿物质胶体（无机胶体）：次生铝硅酸盐、铁铝化合物有机胶体：腐殖质、有机酸、蛋白质等有机-无机复合胶体③土壤胶体结构微粒核：胶核双电层：内外吸附层、扩散层2）土壤胶体的性质①巨大的比表面积和表面能②带电性带电的原因是什么？电性如何？③土壤胶体离子交换作用④分散和凝聚作用第一：粘土矿物胶体带电土壤中粘土矿物胶体一般都带负电荷，其电荷来源有以下几个方面：同晶置换作用粘土矿物晶质中的一种离子被另一种离子取代的过程。
在这个过程中，只改变了矿物质的化学成分，而矿物的结晶构造不变，故叫做同晶置换作用。
晶格破碎边缘带电矿物质风化破碎过程中，晶格边缘离子一部分电荷未被中和而产生剩余电荷，使晶体边缘带电。
第二：腐殖质胶体带电意义？由于腐殖质分子量大、功能团多，解离后带电量大，对土壤保肥供肥性有重要影响。
第三：两性胶体带电，什么是两性胶体？表面既带负电荷，亦带正电荷的土壤胶体称两性胶体。
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。
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)。
土壤的基本组成
易风化
四：岩石的风化与土壤母质的形成
（一）岩石的风化作用：
岩石的风化作用：地壳表面坚硬而巨大的岩石，在外界因素的 作用下逐渐发生崩解破碎和分解作用，岩石由大块→小块→细 粒，同时岩石的矿物组成和化学组成发生改变的过程。
1.物理风化
岩石在物理因素的作用下发生疏松、崩解等机械破坏过程， 只造成岩石结构、构造等物理形状的改变，一般不引起化学成 分的变化的过程称为物理风化。
磷灰石 Ca5（PO4）3·（F，Cl）
磷灰石呈致密块状、 土状等。灰白、黄绿、 黄褐等色，，硬度5.0。 在矿物上加钼酸铵， 再加一滴硝酸即有黄 色沉淀生成，这是鉴 别磷灰石的主要方法。 磷灰石以次要矿物存 在于岩浆岩和变质岩 中。 较难风化，风化产物 是土壤磷养分的重要 来源。
石膏 CaSO4·2H2O8
生物风化的结果：一方面加速岩石的风化，更重要的能使风化产 物中的植物营养元素能在母质表层累积和集中，同时累积了OM， 发展了肥力，所以生物参与风化作用，也就意味着成土作用的开 始。
五：母质特性的发育
岩石风化产生了母质，母质与岩石相比产生了一些新的特性 ：
a：物理风化：使岩石由大块→小块→碎屑，由致密坚硬态→疏 松态，这种物理状态的改变，使母质产生了通气、透水性，为进 一步风化创造条件。 b：化学风化：产生了许多细微的粘粒，粘粒之间有毛管孔隙，产 生了保蓄水分的能力，即蓄水性。同时粘粒的产生，增加了颗粒 的表面积，产生了一些胶体性能，比如：吸附性能，可以保存风 化释放的可溶性养分，为肥力的发展创造条件。另外化学风化释 放出一些可溶性盐基物质，这是植物矿质养分的最初来源。
b：某些植物生长的必需营养元素：比如：Mn、Zn、 Cu、B、Mo等不仅含量少，而且都以难溶性的化合物封闭 在坚硬的岩石中，处于极分散的状态，植物难于吸收利 用。
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。
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壤中积累有机酸、乙醇等中间产物；极厌氧条件下会产生 CH4、H2等还原性气体。
4C2H5COOH 2H2O 细菌4CH3COOH CO2 CH4 CH3COOH 细菌CO2 CH4 CO2 4H2 细菌 2H2O CH4
简单碳水化合物
第二章 土壤有机质
Soil Organic Matter （SOM）
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 土壤有机质的作用和管理
第一节 土壤有机质的来源、含量及其组成
一、土壤有机质的来源
Soil organic matter is derived from a number of sources (Fig.), of which the most important is plant litter. This consists of a variety of plant debris including leaves, stems, flowers, twigs, bark, and the large branches and trunks of trees.
东北地区
Northeastern China
华东地区
Eastern China
华南地区
Southern China
华北地区
Northern China
西北地区
Northwestern China
西南地区
Southwestern China
Num.
886
算术平均值
Arithmetic mean (g kg-1)
第二节 土壤有机质的分解和转化
一、简单有机化合物的分解和转化
Mineralization（矿质化)：指复杂的有机质在微生物的作 用下，转化为简单的无机物的过程。
R (C,4H ) 2O2 酶、氧化CO2 2H2O 能量
含碳碳和氢的化合
土壤有机质因矿质化作用每年损失的量占土壤有机质总 量的百分数称有机质的矿化率(mineralization percent)。
嫌气：水多气少,氧气不足，微生物活动受抑制,氧化分解 很慢;SOM腐殖化合成腐殖质
微生物活动最适湿度 田间持水量的60-80%。
wetting and drying cycle (干湿交替) 一方面增加土壤呼吸作用，破坏土壤结构体，利于SOM
的矿质化分解； 另一方面干燥时引起微生物死亡，又不利于SOM分解。
Carbohydrate
Organic acid
CO2＋H2O
在低温、嫌气条件下,有机酸变为CO2和H2O的过程受到 阻碍,产生有机酸的累积,从而造成植物根系萎缩、腐烂。
含氮化合物
Protein
蛋白质
Amino acid
氨基酸
NH4＋
NO3-
N素同化
N素生物固定与有效化过程与有机物C/N比密切相关。
C/N＞25时，产生N素生物固定 C/N＜25时，产生N素有效化。
脂肪、树脂、蜡质、单宁等
这类有机物的矿质化过程与碳水化合物基本相同，不同之点 是在嫌气条件下产生多酚化合物，这是形成腐殖质的基本材料。
木质素
木质素是芳香性聚合物，含碳量高，在土壤中真菌和放线菌 作用下缓慢的转化，最终产物是CO2和H2O，但往往只有50% 可形成最终产物，其余仅为降解产物，作为形成腐殖质的原始 材料。
一、土壤有机质的来源
土壤有机质主要来源是各种植物残体 (redidue: dead plant part)，其化学组成和各种成分的含量，因植物种类、 器官、年龄等的不同而有很大差异，从而导致土壤有机质 的差异。
Forest soil（森林土壤)：枯枝落叶(lither) Steppe soil（草原土壤)：草、根系(grass and root system) Cultivated soil（耕作土壤)：作物残茬(crop residue)、
Other soil organic components include soil organic matter, plant roots, root exudates, soil organisms together with their faecal remains and metabolites, and organic substances washed into the soil from vegetation.
土壤有机质含量与气候、植被、地形、土壤类型、 农耕措施密切相关。
目前，我国土壤有机质含量普遍偏低。总体而言,中国 东部沿海地区北方土壤有机质含量高于南方土壤，中西 部南方高于北方。东西来看。南方地区西部高于东部， 北方地区东部高于西部。
中国地带性土壤表层SOM 含量
Regions
全国
Whole country
施用的有 机肥
Forest soil（森林土壤)：酸性有机质(acid organic mater) Steppe soil（草原土壤)：中性有机质(neutral organic mater)
二、 土壤有机质的含量和组成
1. 土壤有机质含量
一般把耕层含有机质20%以上的土壤，称为有机质土 壤，在20%以下的土壤，称为矿质土壤(mineral soil)。 耕作土壤中，表层SOM的含量通常在5%以下。
60
800
净 初 植 50
700
级物
600
生 生 40
500
产物 力量
30
400
300 20
200
10 100
0
0
热带雨林 温带森林 热带草原 苔原冻温土带地草带原 岩石沙，漠沙灌漠木 耕作土壤
沼泽
2. 土壤有机质的组成
土壤有机质的主要元素组成
In terms of its chemical composition, organic matter consists predominantly of carbon, nitrogen, oxygen and hydrogen which are arranged in a variety of ways to produce a wide range of compounds, some of which have particularly complex structures.
CO2的释放速率通常是衡量土壤有机质分解率和微生 物活性的重要指标，
二、植物残体的分解和转化
植物残体主要包括植物根、茎、叶的死亡组织。其中 各类有机化合物的含量范围是：
可溶性有机化合物 纤维素 半纤维素 蛋白质 木质素 （糖分、氨基酸等）
5~10%
15~60% 10~30% 2~15% 5~30%
腐殖物质在土壤中很稳定，抗微生物分解能力很强， 主要与其本身的化学结构是一类以芳香化合物或其聚合物为核心，符合 了其他类型有机物质的有机复合体。 它与土壤中粘土矿物紧密结合，以有机—无机复 合体方式存在。 能存在与蒙脱石、蛭石等膨胀型矿物的层间，不 与微生物接触。 土壤腐殖质的年周转量为1.1%。
植物残体碳分为两个组分： 易分解组分；难分解组分
植物残体在土壤中的分解和转化过程：
第一阶段：可溶性有机化合物以及部分类似有机物进 入土壤后的头几个月很快矿化 。 第二阶段：残留在土壤中的木质素、蜡质以及第一阶 段未被矿化的植物残体碳相对缓慢分解。
有机残体进入土壤经1年降解后，有机质的2/3以CO2的 形式释放而损失，残留在土壤中的不足1/3。
经土壤微生物作用后，由多酚和多醌类物质聚合而成 的含芳香环结构的、新形成的黄色至棕黑色的非晶形高分 子有机化合物。
胡敏素(Humin) 胡敏酸(Humic acid) 富啡酸(Fulvic acid)
Soil humus
humin
humus Humic acid
Nonhumus Fulvic acid
干物质 C
O
H
N
% 52~58 34~39 3.3~4.8 3.7~4.1
C/N大约为10~15左右
土壤有机质的化学组成
carbohydrate
Sugar, starches, 糖类·淀粉等 Cellulose, Hemi-cellulose (半)纤维素 Lignin 木质素
proteins and amino acids 含N化合物
成分 纤维素 半纤维素 木质素 蛋白质 脂肪、树脂等 % 2－10 0－2 30－50 28－35 1－8
土壤腐殖质（humus）
除未分解和半分解动、植物残体及微生物体以外的有机 物质的总称。通常占土壤有机质的90%以上。
非腐殖物质(Non-humic substances)(20~30%) 腐殖物质(Humic substances)（60~80%）
Resin 树脂·Tannin 单宁·Wax蜡质·Fat 脂肪
Ash element 灰分元素
The main groups of organic compounds include carbohydrates, proteins and amino acids, lignin and humus, the latter representing the end-product of organic matter decomposition. The proportions of these compounds vary according to the type of organic matter and its stage of decomposition.
四、影响土壤有机质分解和转化的因素
SOM 周转：有机物质进入土壤后由其一系列转化和
矿化过程所构成的物质流通。 Humification 腐殖化过程： 简单→复杂 Mineralization 矿质化过程： 复杂→简单