土壤有机质
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第五章 土壤有机质
概念：土壤有机质(soil organic matter)
土壤有机质是土壤固相的组成成分之一。是土壤 中形成的和外部加入的所有动、植物残体不同分解阶 段的各种产物和合成产物的总称。
土壤有机质
第一节 土壤有机质的来源、类型和组成
一、土壤有机质的来源
1、植物残体（枯枝、落叶、落果、根系等）及分 泌物； 2、动物、微生物残体及分泌物和排泄物； 3、人为施用的有机肥料。
CH2NH2COOH嫌＋气H2分解
NH3
水解
HCOOH＋CO2＋ CH3COOH＋
CH2NH2COOH＋H2O
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。分为两个阶段：第一阶 段，氨被亚硝酸细菌氧化成亚硝酸；第二阶段，亚 硝酸被硝化细菌氧化成硝酸。其反应如下：
2NH2＋3O2 2HNO2＋2H2O＋热量 2HNO2＋O2 2HNO3＋热量
腐殖化系数***：单位重量的有机物质碳在土
壤中分解一年后的残留碳量。
2、土壤腐殖质的形成
第一阶段：有机残体在微生物分解 作用下，其中一部分彻底矿化，最终生 成CO2、H2O、NH3、H2S等无机化合 物。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。
有机质含量（％）
2.64～19.3 1.03～10.69 2.71～20.5 0.52～1.95 2.14～16.4 2.32～2.98 4 81～21.96 1.38～6.66 2.07～7.05
统计的标本数 74 22 32 47 29 24 26 10 32
土壤有机质 5%
0.5%
0.5-2.0% 7%
也称氧化作用。其反应如下：
nC6H12O6＋6O2 ＋热量
6CO2＋6H20
通气不良的条件下
单糖
还原性气体、有机酸
也称发酵作用。其反应为：
C6H12O6 2H2＋2CO2
4H2＋CO2
CH3CH2CH2COOH ＋ ＋热量
CH4＋2H2O
含氮有机质的分解
水解作用
蛋白质
蛋白氨质基酸
水解酶
氨化作用 NHC3H2NH2COOH＋好O氧还气2 化原分解
第二阶段：上述土壤腐殖质的组成 部分，在微生物的作用下经缩合形成 腐殖质的基本单元。先是多元酚在微 生物的作用下氧化为醌，然后醌再与 含氮化合物缩合成原始腐殖质。
5-1 土壤腐殖质形成过程中的转化途径
有机质的分解与合成示意图
注意
在好氧条件下，微生物活动旺盛，分解作用可进
行较快而彻底，有机物质---->CO2和H2O，而N、P、S等
酶 R—（C，4H，养分）+ 2O2 CO2 + 2H2O + 能量+养分
氧化
2、矿化过程 ★水的淋溶过程 ★动物转化过程 ★微生物的转化过程***
★微生物的转化过程***
碳水化合物的分解
nC6H12O6＋6O2
6CO2＋6H20＋热量
★微生物的转化过程*** 碳水化合物的分解
Baidu Nhomakorabea单糖
好气条件
水和二氧化碳
反硝化作用 硝态氮在通气不良的条件下通过反硝化细菌
的作用还原成气态氮（N2O和N2）的过程。其反 应如下：
C6H12O6＋24KNO3反硝化细菌 24KHCO3＋6CO2＋12N2↑＋18H2O
含硫有机物的分解
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：
2H2S＋O2 2H2O＋2S
2S＋3O2＋2H2O
2H2SO4
硫化作用产生的硫酸与土壤中的盐基物质作用，
形成硫酸盐，硫酸盐是植物可吸收的养分。
二、土壤有机质的腐殖化过程
1、概念：腐殖化过程:(Humification)*** 各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组
织中的聚合转变为组成和结构比原来有机化合物更为 复杂的新的有机化合物，这一过程称为腐殖化过程。
常见的化合物有纤维素、半纤维素、蛋白质、木质素及脂类。
决定土壤有机质含量的因素： 进入土壤的有机物质数量 土壤有机质的损失量 土壤有机碳的平衡
第二节 土壤有机质的分解和转化
一、土壤有机质的矿化过程
1、矿化作用(Mineralization)*** 土壤有机质在土壤微生物及其酶的作用下，
分解成二氧化碳和水，并释放出其中的矿质养分 的过程。
（二）土壤特性
1、质地 粘粒含量越高，有机质含量也越高。
2、pH值 中性、钙质丰富较好，pH6.5-7.5。
3. 水分 最适湿度：土壤持水量的50-80% 低洼、积水有利于有机质的积累
4. 通气性 通气不良易有机质累积 5. 温度 最适宜温度大约为25-35
（三）植物残体的特性
1、物理状态
2、C/N比***
三、土壤有机质的类型
•动、植物残体 •半分解的动、植物残体 •腐殖物质
四、有机质的组成
(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) 化合物组成 可分为:
腐殖物质 （Humic Substance) 非腐殖物质 （Non-Humic Substance)
则以矿质盐类释放出来。
在嫌气条件下，好氧微生物的活动受到抑制，分解
作用进行得既慢又不彻底，同时往往还产生有机酸、乙 醇等中间产物。
在极端嫌气的情况下，还产生CH4、H2等还原物
质，其中的养料和能量释放很少，对植物生长不利。
三、影响有机物质的分解和转化的因素：
（一）土壤生物的组成与活性 土壤动物促进植物残体的破碎和运输 真菌可促进木质素的分解 细菌和放线菌可促进碳水化合物的分解
新鲜程度 破碎程度 紧实程度
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。
C/N降至大约25：1以下，微生物不再利用土壤 中 的有效氮，相反由于有机质较完全的分解而释放 矿质态氮，
第三节 土壤腐殖物质的形成和性质
一、土壤腐殖质的分组及存在形态
4、工农业副产品及生活污水废物等
二、土壤有机质含量
1、有机质含量
一般含量在0-5%之间。
泥炭土可高达20%或30%以上 漠境土和砂质土壤不足0.5%
表5－1 中国某些自然土壤中有机质含量
土类 棕色森林土 褐土 黄壤 红壤 黑土、黑钙土 砖红壤、赤红壤 高山草甸土、亚高山草甸土 高山草原土、亚高山草原土 黄棕壤、黄褐土
概念：土壤有机质(soil organic matter)
土壤有机质是土壤固相的组成成分之一。是土壤 中形成的和外部加入的所有动、植物残体不同分解阶 段的各种产物和合成产物的总称。
土壤有机质
第一节 土壤有机质的来源、类型和组成
一、土壤有机质的来源
1、植物残体（枯枝、落叶、落果、根系等）及分 泌物； 2、动物、微生物残体及分泌物和排泄物； 3、人为施用的有机肥料。
CH2NH2COOH嫌＋气H2分解
NH3
水解
HCOOH＋CO2＋ CH3COOH＋
CH2NH2COOH＋H2O
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。分为两个阶段：第一阶 段，氨被亚硝酸细菌氧化成亚硝酸；第二阶段，亚 硝酸被硝化细菌氧化成硝酸。其反应如下：
2NH2＋3O2 2HNO2＋2H2O＋热量 2HNO2＋O2 2HNO3＋热量
腐殖化系数***：单位重量的有机物质碳在土
壤中分解一年后的残留碳量。
2、土壤腐殖质的形成
第一阶段：有机残体在微生物分解 作用下，其中一部分彻底矿化，最终生 成CO2、H2O、NH3、H2S等无机化合 物。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。
有机质含量（％）
2.64～19.3 1.03～10.69 2.71～20.5 0.52～1.95 2.14～16.4 2.32～2.98 4 81～21.96 1.38～6.66 2.07～7.05
统计的标本数 74 22 32 47 29 24 26 10 32
土壤有机质 5%
0.5%
0.5-2.0% 7%
也称氧化作用。其反应如下：
nC6H12O6＋6O2 ＋热量
6CO2＋6H20
通气不良的条件下
单糖
还原性气体、有机酸
也称发酵作用。其反应为：
C6H12O6 2H2＋2CO2
4H2＋CO2
CH3CH2CH2COOH ＋ ＋热量
CH4＋2H2O
含氮有机质的分解
水解作用
蛋白质
蛋白氨质基酸
水解酶
氨化作用 NHC3H2NH2COOH＋好O氧还气2 化原分解
第二阶段：上述土壤腐殖质的组成 部分，在微生物的作用下经缩合形成 腐殖质的基本单元。先是多元酚在微 生物的作用下氧化为醌，然后醌再与 含氮化合物缩合成原始腐殖质。
5-1 土壤腐殖质形成过程中的转化途径
有机质的分解与合成示意图
注意
在好氧条件下，微生物活动旺盛，分解作用可进
行较快而彻底，有机物质---->CO2和H2O，而N、P、S等
酶 R—（C，4H，养分）+ 2O2 CO2 + 2H2O + 能量+养分
氧化
2、矿化过程 ★水的淋溶过程 ★动物转化过程 ★微生物的转化过程***
★微生物的转化过程***
碳水化合物的分解
nC6H12O6＋6O2
6CO2＋6H20＋热量
★微生物的转化过程*** 碳水化合物的分解
Baidu Nhomakorabea单糖
好气条件
水和二氧化碳
反硝化作用 硝态氮在通气不良的条件下通过反硝化细菌
的作用还原成气态氮（N2O和N2）的过程。其反 应如下：
C6H12O6＋24KNO3反硝化细菌 24KHCO3＋6CO2＋12N2↑＋18H2O
含硫有机物的分解
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：
2H2S＋O2 2H2O＋2S
2S＋3O2＋2H2O
2H2SO4
硫化作用产生的硫酸与土壤中的盐基物质作用，
形成硫酸盐，硫酸盐是植物可吸收的养分。
二、土壤有机质的腐殖化过程
1、概念：腐殖化过程:(Humification)*** 各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组
织中的聚合转变为组成和结构比原来有机化合物更为 复杂的新的有机化合物，这一过程称为腐殖化过程。
常见的化合物有纤维素、半纤维素、蛋白质、木质素及脂类。
决定土壤有机质含量的因素： 进入土壤的有机物质数量 土壤有机质的损失量 土壤有机碳的平衡
第二节 土壤有机质的分解和转化
一、土壤有机质的矿化过程
1、矿化作用(Mineralization)*** 土壤有机质在土壤微生物及其酶的作用下，
分解成二氧化碳和水，并释放出其中的矿质养分 的过程。
（二）土壤特性
1、质地 粘粒含量越高，有机质含量也越高。
2、pH值 中性、钙质丰富较好，pH6.5-7.5。
3. 水分 最适湿度：土壤持水量的50-80% 低洼、积水有利于有机质的积累
4. 通气性 通气不良易有机质累积 5. 温度 最适宜温度大约为25-35
（三）植物残体的特性
1、物理状态
2、C/N比***
三、土壤有机质的类型
•动、植物残体 •半分解的动、植物残体 •腐殖物质
四、有机质的组成
(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) 化合物组成 可分为:
腐殖物质 （Humic Substance) 非腐殖物质 （Non-Humic Substance)
则以矿质盐类释放出来。
在嫌气条件下，好氧微生物的活动受到抑制，分解
作用进行得既慢又不彻底，同时往往还产生有机酸、乙 醇等中间产物。
在极端嫌气的情况下，还产生CH4、H2等还原物
质，其中的养料和能量释放很少，对植物生长不利。
三、影响有机物质的分解和转化的因素：
（一）土壤生物的组成与活性 土壤动物促进植物残体的破碎和运输 真菌可促进木质素的分解 细菌和放线菌可促进碳水化合物的分解
新鲜程度 破碎程度 紧实程度
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。
C/N降至大约25：1以下，微生物不再利用土壤 中 的有效氮，相反由于有机质较完全的分解而释放 矿质态氮，
第三节 土壤腐殖物质的形成和性质
一、土壤腐殖质的分组及存在形态
4、工农业副产品及生活污水废物等
二、土壤有机质含量
1、有机质含量
一般含量在0-5%之间。
泥炭土可高达20%或30%以上 漠境土和砂质土壤不足0.5%
表5－1 中国某些自然土壤中有机质含量
土类 棕色森林土 褐土 黄壤 红壤 黑土、黑钙土 砖红壤、赤红壤 高山草甸土、亚高山草甸土 高山草原土、亚高山草原土 黄棕壤、黄褐土