3 土壤有机质
土壤有机质
土壤有机质土壤有机质含量代表土壤肥力水平。
它可以促进土壤团聚体结构的形成，改善土壤物理，化学和生物过程的条件，并改善土壤的吸收和缓冲性能。
如果土壤有机质过低，土壤免疫力就会降低，容易硬化和酸化，农作物容易生病。
增加土壤有机质可以使根系更多、更健康。
土壤有机质具体指什么呢？土壤有机物（SOM）是指源自土壤中生命的物质。
它主要来自植物，动物和微生物残留，其中高等植物是主要来源。
从狭义上讲，土壤有机质通常是指通过微生物作用形成的一种特殊，复杂和稳定的高分子有机化合物。
土壤有机质不仅是一种具有生命功能的稳定长期物质。
它几乎包含了农作物和微生物所需的所有营养。
土壤有机质可以丰富土壤中的养分并改善土壤物理性质。
在有机物分解过程中会产生二氧化碳，这会导致土壤pH值暂时下降，从而可以提高磷酸盐和某些微量元素的利用率。
有机物分解过程的中间产物，微生物代谢和自溶物质可以在土壤中与多价金属离子形成稳定的络合物，从而增强不溶性物质在土壤中的溶解度，在有机物分解过程中合成的腐殖质和其他有机胶体可以与土壤中的粘土矿物混合形成胶体，从而可以改善土壤结构和理化性质，增加水稳性团聚体和孔隙率，降低堆积密度，改善土壤水肥保持性能，增加土壤缓冲能力，加速盐碱土壤的脱盐，减少红壤中活性铝和游离铁的危害。
有机质包含植物生长发育所需的各种营养元素，尤其是土壤中的氮。
土壤中有机态氮含量超过95％。
除了施用氮肥外，土壤氮的主要来源还来自有机物的分解。
土壤有机物分解产生的二氧化碳可以为绿色植物提供光合作用。
此外，有机物还是土壤中磷，硫，钙，镁和微量元素的重要来源。
因此，有机质含量较高的土壤中的养分含量较高，可以减少化肥的施用。
有机质中的腐殖酸可以增强植物的呼吸作用，提高细胞膜的通透性，并增强养分的吸收。
同时，有机物中的维生素和一些激素可以促进植物的生长发育。
土壤有机质中的有机胶体，带大量负电荷，吸附能力强，能吸附大量的阳离子和水，其阳离子交换能力和吸水率是几十倍甚至几十倍比粘土颗粒大两倍，因此它可以提高土壤保留肥料和水的能力，还可以提高土壤对酸和碱的缓冲能力。
土壤有机质分类
土壤有机质分类土壤有机质是指土壤中由植物、动物等有机物质的残留物以及它们经过生物降解形成的有机物质。
土壤有机质的分类可以从不同的角度进行，本文将从来源和化学性质两个方面进行分类。
一、从来源上分类1. 植物来源：植物残体是土壤有机质的主要来源之一。
植物在生长过程中，会产生大量的有机物质，如根系、茎、叶片、果实等。
这些植物残体通过分解和降解，最终形成土壤有机质。
2. 动物来源：动物的排泄物、尸体和分泌物也是土壤有机质的重要来源。
例如，动物的粪便中含有丰富的有机物质，经过微生物的作用，可以转化为土壤有机质。
此外，动物的尸体和分泌物中也含有一定的有机物质。
二、从化学性质上分类1. 腐植质：腐植质是土壤中的主要有机质之一，它是由植物和动物的残体经过分解、降解和转化形成的一类复杂的有机物质。
腐植质具有黑色或棕色，有很强的吸附能力和团聚性，对土壤肥力和保水能力有重要影响。
2. 游离态有机物：游离态有机物是指土壤中溶解在水中的有机物质。
它们通常具有较低的分子量和较高的活性，对土壤中的微生物生长和代谢有一定的影响。
游离态有机物包括有机酸、氨基酸、糖类等。
3. 微生物体：微生物体是指土壤中的微生物生物体，包括细菌、真菌、放线菌等。
微生物体是土壤中的活性有机质，它们通过降解有机物质，释放出一些有机酸、酶和其他代谢产物，对土壤的养分供应和转化起着重要作用。
土壤有机质的分类有助于我们更好地理解和研究土壤的性质和功能。
不同来源和化学性质的有机质在土壤中的分布和转化过程也不尽相同。
通过对土壤有机质进行分类，可以更好地指导土壤改良和养分管理，提高土壤的肥力和农作物的产量。
中国土壤 技术指标
中国土壤技术指标
中国土壤的技术指标主要包括以下几个方面：
1. 土壤质地：包括沙土、壤土和黏土等，可以通过观察土壤的外观和手感等方法进行初步判断。
2. 土壤结构：包括团粒结构、片状结构和柱状结构等，可以通过观察土壤的外观和用放大镜观察等方法进行初步判断。
3. 土壤有机质：指土壤中含有的有机物质，包括腐殖质、动植物残体等，可以通过观察土壤的颜色和用化学方法测定等方法进行判断。
4. 土壤酸碱度：指土壤的酸碱程度，可以通过用试纸或pH计进行测定。
5. 土壤盐分：指土壤中含有的盐分，包括氯离子、硫酸根离子、碳酸根离子等，可以通过用化学方法进行测定。
6. 土壤微生物：指土壤中存在的微生物种类和数量，可以通过用显微镜进行观察等方法进行测定。
7. 土壤养分：指土壤中含有的营养元素，如氮、磷、钾、钙、镁等，可以通过用化学方法进行测定。
8. 土壤污染：指土壤中含有的有害物质，如重金属、农药残留等，可以通过用化学和物理方法进行测定。
以上是中国土壤的技术指标，了解这些指标可以更好地了解土壤的质量和状况，为农业生产提供更好的保障。
上海交大周丕生土壤学第3章土壤有机质
富
质
啡
部分分解的有机残体
酸
专业基础课程
2019年8月13日星期二12时54分11秒
土壤与植物营养学/ 第三章 土壤有机质
有机物质是指存在 于土壤中的所有含 碳的有机物质，它 包括土壤中各种动、 植物残体，微生物 体及其分解和合成 的各种有机物质。
有机残体是指进入土 壤中尚未分解的各类 植物残体、动物和微 生物遗体。
土
有 于残体机 土物 壤各物质 中微类和是 的生植 微指所物生物存有残物遗在含体遗体、体动。
腐殖物质是经土 壤微生物作用后， 由多酚和多醌类
物胡质敏聚素合而成的 含芳香环结构的胡、
壤 碳的有机物质，它
新形成的黄色至敏
有 包括土壤中各种动、腐土殖壤腐物殖质质 棕黑色的非晶形酸
机 物 质
植物残体，微生物
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土壤与植物营养学/ 第三章 土壤有机质
N 灰分 8%
O 40%
C 44%
H 8%
3.7~4.1%
N
O
3344~~3399%%
C
5522~~5588%%
H
专业基础课程3.3~4.8%2019年8月13日星期二12时54分11秒
土壤与植物营养学/ 第三章 土壤有机质
土
元素组成
壤
主要是C、O、
有
H、N，分别占
机
52％-58％、
质
34％-39％、
的
3.3％-4.8％、
组
3.7％-4.1％，
成
其次是P和S，
C/N10左右。
化合组成 主要是类木质 素和蛋白质， 其次是半纤维 素、纤维素以 及乙醚和乙醇 可溶性化合物。 多数水不溶性， 但可溶于强碱。
土壤有机质分类
土壤有机质分类
土壤有机质是土壤中的一种重要成分，它对土壤的肥力、结构和水分
保持等方面都有着重要的影响。
根据其来源和性质的不同，土壤有机
质可以分为不同的分类。
一、植物残体类有机质
植物残体类有机质是指由植物残体和根系等形成的有机质。
这种有机
质的来源主要是植物的生长和死亡，包括落叶、枯枝、根系等。
这种
有机质的分解速度较慢，能够长期保持土壤的肥力和结构。
二、动物残体类有机质
动物残体类有机质是指由动物尸体、粪便等形成的有机质。
这种有机
质的来源主要是动物的死亡和排泄物。
这种有机质的分解速度较快，
能够迅速提供养分，但不易长期保持土壤的肥力和结构。
三、微生物类有机质
微生物类有机质是指由微生物体和其代谢产物形成的有机质。
这种有
机质的来源主要是微生物的生长和代谢。
这种有机质的分解速度较快，
能够迅速提供养分，但不易长期保持土壤的肥力和结构。
四、人工有机质
人工有机质是指由人工合成或加工形成的有机质。
这种有机质的来源
主要是人工合成的有机肥料、有机废弃物等。
这种有机质的分解速度
和肥效因来源和处理方式的不同而有所差异。
总的来说，土壤有机质的分类主要是根据其来源和性质的不同进行的。
不同类型的有机质对土壤的肥力、结构和水分保持等方面都有着不同
的影响，因此在土壤管理中需要根据具体情况选择合适的有机质进行
施用。
同时，合理利用各种有机质，能够有效地提高土壤的肥力和结构，促进植物生长，保护生态环境。
3 土壤有机质
(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. C/N 9. 腐殖酸 10. 褐腐酸 11. 黄 腐酸 12. 激发效应
多元酚理论（较为盛行）
（2）支链化合物：一些含氮的有机化合物，如氨基酸、肽类等。 第二阶段：合成阶段：将分解转化的基本材料在微生物作用下经过缩合和聚合
合成结果复杂的腐殖质。
图4-1 有机质的分解与合成示意图
第三节 土壤腐殖物质的形成和性质
一、土壤腐殖质的形成
二、土壤腐殖质-粘土矿物复合体
游离态
第一节 土壤有机质来源、含量及其组成特点
一.土壤有机质来源
（一）来源于数目众多微生物 1.微生物是最早出现在母质中的有机体。成为最早的土壤有机物 质来源 2.微生物数目繁多，生活代谢周期短。1g肥沃的表土含有细菌可 在10亿以上。最多细菌为杆菌，每英亩细菌活质可超过2000磅， 每公顷2000公斤。 3.微生物的代谢产物是土壤有机质来源之一 （二）来源于各种动植物残体及其它们的代谢物 树木、灌丛、草类、和其它植物残体。植物生长量成为土壤有 机质含量的主要依据 土壤动物：蚯蚓、蚂蚁、鼠类、昆虫等的残体及分泌物 （三）来源于施入的各种有机肥。
$$如何提高土壤有机质含量？
（一）、坚持两个原则
平衡原则
经济原则
（二）.提高有机质含量的措施
1、施用有机肥
主要的有机肥源包括： 绿肥、粪肥、厩肥、堆肥、沤肥、饼肥、蚕 沙、鱼肥、河泥、塘泥、 有机、无机肥料配合施用
2.种植绿肥 田菁 紫云英 紫花苜蓿等
休闲绿肥、套作绿肥
养用结合：因地制宜、充分用地、积极养地、养用结合
第二章 土壤有机质 soil organic
土壤有机质
土壤有机质土壤有机质是指存在于土壤中的所含碳的有机物质，包括各种动植物的残体、微生物体及其会分解和合成的各种有机质。
土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分，尽管土壤有机质的含量只占土壤总量的很小一部分，但它对土壤形成、土壤肥力、环境保护及农林业可持续发展等方面都有着极其重要作用的意义。
土壤有机质的组成决定于进入土壤的有机物质的组成，进入土壤的有机物质的组成相当复杂。
各种动、植物残体的化学成分和含量因动、植物种类、器官、年龄等不同而有很大的差异。
一般情况下，动植物残体主要的有机化合物有碳水化合物、木素、蛋白质、树脂、蜡质等。
土壤有机质的主要元素组成是C、O、H、N，分别占52%-58%、34%-9%、3.3%-4.8%，3.7%-4.1%。
其次是P和S，C/N比在10左右。
(1)碳水化合物碳水化合物是土壤有机质中最主要的有机化合物，碳水化合物的含量大约占有机质总量的15%-27%。
包括糖类、纤维素、半纤维素、果胶质、甲壳质等。
糖类有葡萄糖、半乳糖、六碳糖、木糖、阿拉伯糖、氨基半乳糖等。
虽然各主要自然土类间植被、气候条件等差异悬殊，但上述各糖的相对含量都很相近，在剖面分布上，无论其绝对含量或相对含量均随深度而降低。
纤维素和半纤维素为植物细胞壁的主要成分，木本植物残体含量较高，两者均不溶于水，也不易化学分解和微生物分解。
果胶质在化学组成和构造上和半纤维素相似，常与半纤维素伴存。
甲壳质属多糖类，和纤维素相似，但含有氮，在真菌的细胞膜、甲壳类和昆虫类的介壳中大量存在，甲壳质的元素组成或为(C8H13O5N4)n(2)木素木素是木质部的主要组成部分，是一种芳香性的聚合物。
木素在林木中的含量约占30%，木素的化学构造尚未完全清楚，关于木素中是否含氮的问题目前尚未阐明，木素很难被微生物分解。
但在土壤中可不断被真菌、放线菌所分解。
由C14研究指出，有机物质的分解顺序为:葡萄糖>半纤维素>纤维素>木素(3)含氮化合物动植物残体中主要含氮物质是蛋白质，它是构成原生质和细胞核的主要成分，在各植物器官中的含量变化很大。
【2024版】第三章：土壤有机质的测定
物 含C6r、2量O7注2不-。意同可称颜以量色通不变过同化长：时。<间样2%风品干0消.土50煮壤00液使; 2应之- 氧该化为为橙Fe黄3+
营 养 分 析
42从C1、4浓酸液色 足 C.、%rl01而硫的,，，2-4→MCO:C。0导酸方两nr7l必稍A.12423-+O而-的致的法者g消不07须带C2不0影正混。混-除l加足↓0减绿是响误合通合;这入4。，少色1：-差溶常后种.5：但1也称,。C。液采会0干有若是l.必1因1可的用量产-扰的0一计太为0须以方第生，。存次算0绿A加法二大减如在;性结g或>入，种量2少会加果果S8OA也方蓝的%消入称时Vg4有法热催2色<耗0氧S量.1<O分量，4化，/一化0。4m3别分,有o消.部系说V1l加-0加别0机1除份(，数0速明1入加0碳/，K应6有说C2入K的AKrC2该2机C明Cg2rr两氧rO2+2为2质OOO＋7和种化72)氧7-和，硫不溶作
(很高) （高） (中上) (中下) (低) (很低)
营
养
有机质 >40 40~30 30~20 20~10 10~6 <6
分
(g/kg)
析
10
第三章 土壤有机质的测定
3.2 土壤有机质的测定
土 3.2.1 重铬酸钾容量法（外加热）
壤 五、注意事项
植 135、、、此还严测原格定物掌方质握法的消适干用煮扰于：时有还间机原和质性温含Fe度量2+、小M于n25+会%消的耗土壤。
用化。.
11
第三章 土壤有机质的测定
3.2 土壤有机质的测定
土 3.2.2 重铬酸钾容量法（水合热法）
壤 植
物 略……
3土壤科学原理与实践土壤有机质2019
The researchers say the findings show that organic crop production rates change little over time, and that soil fertility increases. They say the findings suggest（暗示着） that organic farmers can help the environment by increasing soil fertility.
The study found that the organic fields produced about twenty percent fewer （ 少 20% ） crops than the other fields. However, the farmers used less fertilizer7 and energy on the organic fields. They found the organic fields were healthier.
非腐殖物质：
●特定物理化学性质、结构已知的有机化合物，
●分微生物改变的植物有机化合物和微生物合成的有
机化合物；
●约占20%～30%；
●其中碳水化合物（包括糠醛酸）占土壤有机质的5%
做正确的事（目标） 正确地做事（方法）
2019年秋季学期:
没学过土壤学的研究生： 第1次：每人扩展一个讲座的内容，必须增加一些实践内容。
1 绪论
————
2 土壤矿物质
————
3 土壤有机质
————
4 土壤生物
————
5 土壤质地和结构
————
6 土壤水
土壤有机质的组成
土壤有机质的组成
土壤有机质是指土壤中有机物的总量，是土壤的重要组成部分。
它来源于植物、动物、微生物等有机物的分解和转化过程，包括有机质、腐殖质和生物质等。
有机质是土壤中最活性的组分之一，对土壤性质的形成和改善具有重要的作用。
1. 有机质
有机质是指土壤中的有机物质，包括植物、动物和微生物的残体和代谢物等。
它的来源主要是植物残体和根系分泌物，动物粪便和尸体以及微生物的生物量和代谢物等。
有机质的含量是衡量土壤肥力的重要指标之一，对土壤的结构、通气性、保水性、保肥能力等都有重要影响。
2. 腐殖质
腐殖质是指有机质在土壤中分解后形成的一种类似胶体的物质，是土壤中最稳定的有机质组分。
它的形成需要经过微生物的分解和转化，主要包括颗粒腐殖质和胶体腐殖质两种形态。
腐殖质的含量越高，土壤的肥力越好，土壤的保水能力和通气性也会得到提高。
3. 生物质
生物质是指土壤中活体或死体的有机物质，主要包括植物根、茎、
叶、树皮、果壳等，以及动物尸体和微生物的生物体等。
生物质是土壤中一种活跃的组分，可以促进土壤微生物的生长繁殖，对土壤的肥力和生物多样性都有重要作用。
土壤有机质的组成主要包括有机质、腐殖质和生物质三个方面。
它们在土壤中的含量和比例对土壤肥力、结构和生态系统的稳定性都有着重要的影响。
因此，在进行土壤肥力调控和土壤保护与修复工作时，需要注重土壤有机质的管理和维护，以促进土壤质量的提高和可持续利用。
土壤有机质的4个特点
土壤有机质的4个特点
土壤有机质的四个特点是：
1.土壤有机质含有丰富的植物所需营养元素和微量元素，不断供应植物吸收利用。
2.土壤有机质具有较强的代换能力，可大量吸收保存植物养分，以免淋溶流失。
3.土壤有机酸和氨基酸等是络合剂，与钙、镁、铁、铝形成稳定性络合物，能提高无机磷盐溶解性。
4.土壤有机质具有胶体的性质和电化学性质，例如腐殖质是胶结剂，能使土粒形成良好的团粒结构，改善土壤耕性。
腐殖质色暗，可增加土壤吸热能力，同时导热性小，有利于保温。
综上所述，土壤有机质的四个特点是能够提供丰富的营养物质、具有很强的养分吸收和保存能力、能够提高无机磷盐的溶解性，并且具有改善土壤结构和保温的作用。
土壤有机质
土壤有机质土壤有机质泛指土壤中以各种形式存在的含碳有机化合物，指土壤中来源于生命的物质，是土壤中除土壤矿物质以外的物质，它是土壤中最活跃的部分，是土壤肥力的基础，是衡量土壤肥力的重要指标之一。
可以说没有土壤有机质就没有土壤肥力。
土壤有机质对土壤肥力的七大作用。
一、土壤有机质对土壤肥力的作用1、是土壤养分的主要来源有机质中含有作物生长所需的各种养分，可以直接或简接地为作物生长提供氮、磷、钾、钙、镁、硫和各种微量元素。
特别是土壤中的氮，有95%以上氮素是以有机状态存在于土壤中的。
因为土壤矿物质一般不含氮素，除施入的氮肥外，土壤氮素的主要来源就是有机质分解后提供的。
土壤有机质分解所产生的二氧化碳，可以供给绿色植物进行光合作用的需要。
此外，有机质也是土壤中磷、硫、钙、镁以及微量元素的重要来源。
土壤有机质富含多种有机酸和腐殖酸，对土壤矿物质部分有一定的溶解能力，可以促进矿物风化，有利于某些养料的有效化，一些与有机酸和富里酸络合的金属离子保留于土壤溶液中不致沉淀而增加有效性。
2、促进作物的生长发育有机质中的胡敏酸，可以增强植物呼吸，提高细胞膜的渗透性，增强对营养物质的吸收，同时有机质中的维生素和一些激素能促进植物的生长发育。
有机质的存在，能够增加土壤中磷的有效性和提高磷肥的利用率，增加土壤微量元素的有效性，对于促进磷和微量元素的吸收有很好的作用，全面的营养吸收对作物生长至关重要。
另外有机质的存在还能提高土壤腐殖酸的含量，腐殖酸含量的增加增强了土壤对酸碱度变化的缓冲性能，一定范围内稳定酸碱度对于作物生长也是良好的环境。
3、促进土壤结构形成，改善土壤物理性质，改良土壤结构有机质中的腐殖质是土壤团聚体的主要胶结剂，土壤有机胶体是形成水稳性团粒结构不可缺少的胶结物质，所以有助于黏性土壤形成良好的结构，从而改变了土壤孔隙状况和水、气比例，创造适宜的土壤松紧度。
土壤有机质的黏性远远小于黏粒的黏性，只是黏粒的几分之一。
一方面，它能降低黏性土壤的黏性，减少耕作阻力，提高耕作质量，另一方面它可以提高砂土的团聚性，改善其过分松散的状态，使土壤的透水性、蓄水性、通气性以及根系的生长环境都得到有效的改善。
第一章-土壤的基本组成-有机质ppt课件
植物残体的特性：新鲜的易分解；C/N 土壤特征：粘粒含量（正相关）；pH
植物组织与土壤有机质的组分比较
一些有机质的C、N含量及C/N
适宜土壤微生物活动的pH值
7 有机质在生态环境上的作用
有机质与重金属离子的作用：各种功能基对 金属离子的亲和力：-NH2 （胺基）>-N=N（偶 氮化合物）>N(环氮）>COO-（羧基）>-O（醚基）>-C=O（羰基）
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。
这一作用可分为两个阶段：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：
2NH3＋3O2 2HNO2＋O2
2HNO2＋2H2O＋热量 2HNO3＋热量
反硝化作用
细菌在无氧或微氧条件下以NO3－或NO2－作为呼吸 作用的最终电子受体生成N2O和N2的硝酸盐还原过 程，称反硝化作用。其反应如下：
土壤对酸碱度变化的缓冲性能。
促进微生物的生命活动 土壤有机质能为微生物生活提供能量和养分，同时又能调节
土壤水、气热及酸碱状况。 促进植物的生长发育
胡敏酸具有芳香族的多元酚官能团，可以加强植物的呼吸过 程，提高细胞膜的透性，促进养分进入植物体，还能促进新陈代 谢，细胞分裂，加速根系和地上部分的生长。 其他方面的作用
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
土壤有机质的定义
土壤有机质的定义
土壤有机质是指土壤中由植物和动物残体、粪便、微生物等有机物质在一定条件下发生分解、转化形成的有机物质。
它是土壤的重要组成部分，对土壤的肥力、结构和水分保持具有重要影响。
有机质可以来源于植物残体的分解，包括根、茎、叶、果实等。
土壤中的动物尸体、排泄物以及微生物的代谢产物也是有机质的重要来源。
这些有机物质经过土壤中的生物、物理、化学作用，逐渐分解、转化为更稳定的有机质。
土壤有机质含量高低是评价土壤肥力的重要指标之一。
有机质能够提供植物所需的养分，尤其是氮、磷、钾等主要营养元素。
同时，有机质还能够改善土壤的结构，增强土壤的保水保肥能力，提高土壤的通透性和保持性，有利于植物的生长发育。
此外，土壤有机质还能够提供适宜的生境条件，促进土壤微生物的活动，进而影响各种土壤生态过程。
土壤有机质含量的增加可以通过施用有机肥料、改良土壤质地、加强植被覆盖等方法来实现。
然而，过量的化肥使用、不合理的土地利用方式以及土壤侵蚀等因素都会导致土壤有机质流失，进而影响土壤的肥力和生态环境。
总之，了解土壤有机质的定义对于理解土壤肥力、生态环境质量和农业可持续发展具有重要意义。
土壤有机质作为土壤的重要组成部分，对于保持土壤的肥力、结构稳定、水分利用和环境可持续性起着不可忽视的作用。
(最新整理)高师：土壤地理学_第三章
2021/7/26
9
第二节 土壤有机质的转化过程
三 影响土壤有机质转化的因素
土壤有机质的分解和合成受多种因素的影响，但主要的驱动
力是土壤微生物和酶，因此，凡是影响微生物活动的因素都会影
响土壤有机质的转化。
（一）有机残体的特性
有机物中碳素和氮素总量的摩尔数之比称为碳氮比（C/N）。
微生物的生命活动需要碳素和氮素，一般来说，微生物同化 1 份氮和 5 份碳来构成身体，同 时还需要 20 份碳作为能源，即微生物生命活动过程中，需要有机质的 C/N 比约为 25/1。当 有机残体的 C/N 比为 25/1 左右时，微生物活动最旺盛，有机质分解速度最快；如果 C/N 比 ＜25/1，有利于微生物的活动，有机质分解快，分解释放出的无机氮素除供微生物利用外， 还有多余留存于土壤中，可被植物吸收利用；如果 C/N 比＞25/1，微生物会因缺乏氮素营养 生长发育受到限制，有机物分解速率缓慢，微生物不仅会消耗掉分解释放出的全部氮素，而 且会吸收土壤氮素，用来组成自身。
2021/7/26
17
土壤有机—无机复合体其意义可概括为如下几点：①复合体具有 较高的团聚能力，所形成的土壤结构比较稳定。肥沃土壤的表层，通 常拥有由团聚度高的复合胶体经逐级结合而形成的团粒结构。②团粒 结构的产生，改善了土壤结构，从而使土壤容重降低，孔隙状况优化， 进而使土壤的一系列理化性质发生重要的变化。③复合体具有集中和 保蓄土壤水分和养分的作用，可增强土壤保水、保肥、供肥能力。④ 复合体还具有多种功能团，表现出两性胶体的特点，有着明显的缓冲 作用，其对土壤微生物活动和土壤养分转化等方面均具有重要的意义。
腐殖酸和其他有机化合物一样，由碳、氢、氧、氮、硫、磷等 元素组成，此外还含有钙、镁、铁、硅等灰分元素。但不同的土壤 类型和腐殖酸的组分不同，其元素组成会表现出某些差异。
土壤一般特征
土壤的主要特征：
1.土壤质地：土壤的泥砂比例称为土壤质地。
根据土壤质地不同将
土壤分为砂质土、粘质土和壤质土。
2.土壤结构：土壤颗粒（如沙粒、黏粒和粉粒）的排列和组合方式
形成了土壤的结构。
土壤结构对土壤的通气性、保水性、养分供应、根系发育等都有重要影响。
3.土壤有机质：土壤有机质是土壤中含碳的有机化合物，主要包括
动植物残体、微生物及其分解产物等。
有机质对于改善土壤理化性质、增强土壤肥力、提高土壤保水能力等方面具有重要作用。
4.土壤pH值：土壤酸碱度是影响土壤肥力、微生物活动和植物生长
的重要因素。
不同植物对土壤酸碱度的适应性不同，因此了解土壤的酸碱度是合理选择作物和施肥方式的重要依据。
5.土壤水分：土壤水分是植物吸收水分的主要来源，也是土壤中养
分迁移、转化和吸收的重要条件。
了解土壤的水分状况对于合理灌溉、提高植物抗旱性和产量具有重要意义。
6.土壤矿物质：土壤矿物质是构成土壤的主要成分，其含量和比例
对土壤的理化性质和肥力水平有重要影响。
了解土壤矿物质的组成和比例是合理施肥和提高土壤肥力的基础。
7.土壤生物：土壤中存在着大量的微生物（细菌、真菌、放线菌等）
和动植物（蚯蚓、蚂蚁等），它们对土壤的形成、肥力演变和生态平衡等方面具有重要作用。
了解和保护土壤生物多样性是实现可持续农业发展的必要条件。
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有机肥施用很重要
第一节 土壤有机质来源及其组成特点
二.土壤有机物质基本组成特点
（一）土壤有机质的物质 组成 依据有机物质的分解阶段 和存在物理形态分为： 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 3.腐殖质：特殊性有机物 质。
（二）土壤有机质化学组成 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 4.脂溶性物质：如树脂、腊质、 单宁等
一.土壤腐殖质组成
土壤腐殖质 Soil humus
非腐殖物质
腐殖物质（humic substances)
（一）非腐殖物质：微生物的代谢产物 1.碳水化合物：多糖、糖醛酸、和氨基糖组成。主要来源于植 物残体和根系分泌物。含量占有机质总量15~27%。其中多糖 是主体。含量约为有机质总量的9~22%。多糖多土壤结果影响 研究被受到关注
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 )
褐色沉淀 褐腐酸 胡敏酸 humic acid，HA
碱溶后加电 解质NaCL
溶解 吉玛多 美朗酸
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，尤其是褐腐酸（HA）和黄腐酸（FA）
聚合度
黄腐酸（富啡酸、富里酸）既能溶解 于碱，又能有解于酸。曾经成为可连 酸、阿波可连酸。分子量相对较小
+
=60%
褐腐酸（胡敏酸）：指能溶解于碱 而不溶解于酸。分子量相对较大
三.土壤腐殖质性质
（一）腐殖酸的组成
1.腐殖酸的元素组成 腐殖酸主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成。一般以腐殖质 分子的平均含碳量为58%为有机碳和腐殖质的换算系数 （1.724=100/58）。C/N=10:1~12:1,褐腐酸大于黄腐酸 我国土壤腐殖酸的元素组成（南京土壤研究所） 腐殖酸 胡敏酸 富里酸 C （%） 50~60 45~53 H （%） 3.1~5.3 4.0~4.8 N （O+S） 分子量 （%） （%） 31~40 2.8~5.9 890~2550 40~50 1.6~4.3 675~1450
一.有机质的矿化作用 mineralization
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/g有机物）
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)
2. 含氮化合物：主要来源于生物残体中含氮化合物，其中主要 形式为蛋白质、缩氨酸。易于分解成氨基酸。占的量不高。
（二）腐殖物质
一.土壤腐殖质组成
腐殖物质概念：有机物质在微生物作用下分解转化成一种特殊的、 高分子、暗色的有机物质。
腐殖物质是在土壤中形成的一类特殊的化合物，远不同于动植 物体内的其它有机化合物，结构复杂，性质稳定、存留时间长、和 无机矿物颗粒密切结合在一起。是土壤有机质质体成分，占有机质 总量的50~90%。基本上与盐基离子形成各种腐殖酸盐。
尽管如此，土壤有机质对土壤性质影响却很大。 是土壤肥力主要指标
目前土壤有机质含量标准计量单位为g/kg
土壤有机质与土壤肥力关系
肥力水平
OM（%）
低
<0.5%
较低
0.5~1.0
中等
1.0~1.2
较高
Hale Waihona Puke 1.2~1.5高>1.5
第一节 土壤有机质来源及其组成特点
一.土壤有机质来源
（一）来源于数目众多微生物 1.微生物是最早出现在母质中的有机体。成为最早的土壤有机物 质来源 2.微生物数目繁多，生活代谢周期短。1g肥沃的表土含有细菌可 在10亿以上。最多细菌为杆菌，每英亩细菌活质可超过2000磅， 每公顷2000公斤。 3.微生物的代谢产物是土壤有机质来源之一 （二）来源于各种动植物残体及其它们的代谢物 树木、灌丛、草类、和其它植物残体。植物生长量成为土壤有 机质含量的主要依据 土壤动物：蚯蚓、蚂蚁、鼠类、昆虫等的残体及分泌物 （三）来源于施入的各种有机肥。
三.土壤腐殖质性质
2.腐殖酸的化学结构
分子结构非常复杂。有许多模式，但相对统一的认识是中心为芳 香核（疏水性基团），周围有许多支链化合物（有许多功能团）成 为网状结构特征。功能基团包含有：羧基、酚羟基、羰基、醌基、 醇羟基、甲氧基等。这些基团成为腐殖质分子活性最强的部分、如 带电性、吸附性、亲水性等。 腐殖质的含氧官能团含量（m mol M＋）.kg-1
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）
第一节 土壤有机质来源及其组成特点
（三）元素组成
C(52~58%)、O(34~39%)、 H(3.3~4.8%)、N(3.7~4.1)、 P、K、Ca、Mg、Fe、Si、 Zn、Cu、B、Mo、Mn等. 其中： C、H、O、N的和占有 机质90~95%
（四）土壤有机质组成 基本特点： 1.土壤有机质中木质素和 蛋白质含量比植物组 织中含量增加 2.纤维素和半纤维素含量 减少 3.土壤中形成了腐殖质
（三）腐殖化系数（humification coefficient）：加入单位有机物质 土壤后所产生腐殖质的斤数（一般指一年以后）。 腐殖化系数大小不仅取决于有机物质品种本身，也取决于各种 环境条件：旱地土壤腐殖化系数一般在0.20~0.30，而水田则为 0.25~0.40之间。
第三节 土壤腐殖质 soil humus
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）温度增加10 ℃，有机质增加2~3倍。 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。 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
有机质 （%） 2~10 0~2 30~50 28~35 1~8
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
第一阶段：产生了合成腐殖质原始材料：
（1）芳香核：主要由木质素降解所产生。 酚类氧化成醌所产生。
多元酚理论（较为盛行）
（2）支链化合物：一些含氮的有机化合物，如氨基酸、肽类等。
第二阶段：合成阶段：将分解转化的基本材料在微生物作用下经过缩合和聚合 合成结果复杂的腐殖质。
二.土壤腐殖化作用（ humification）
第一节 土壤有机质来源及其组成特点
植物组织与土壤有机质组成比较
成分
纤维素 (cellulose) 半纤维素 (hemicellulose) 木质素 (lignin) 蛋白质(proteins) 油脂(fat)、腊质(lipids)
植物组织 （%） 20~50 10~30 10~30 1~15 1~8
第三章 土壤有机质 soil organic
土壤有机质
概述 土壤有机质是土壤固相的组成部分，一般占到土 壤总重量的5%左右.土壤学中把耕层土壤有机质含量 在20%（200g/kg）以上土壤叫有机质土，20%以下 土壤叫矿质土壤。我国土壤耕层有机质大多数在5%以 下，东北土壤较多，华北、西北大多在1%左右。各别 漠境土壤不足0.5%。华中、华南水田土壤在 1.5~3.5%,旱地土壤也较少。
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。不用以牺牲环境为代价，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。
二.土壤腐殖化作用（ humification）
（一）腐殖化概念：有机物质在分解转化过程中，又重新合成腐殖质的过程。 腐殖化过程也就是有机碳从一种有机碳形式转化为另一种有机碳形式，也 叫有机碳的周转。它是一种极端复杂的生物过程。