第三章土壤有机质Soilorganicmatter
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（1）亚硝酸分解反应
3HNO2 HNO3 + 2NO + H2O 条件：酸性愈强，分解愈快。
（2）氨态氮的挥发 在碱性条件下， NH4+ + OH- NH3 + H2O 土壤中的铵态氮在碱性条件下，很容易以NH3的形式直接 从土壤表面损失掉。
二、腐殖化过程－－简称腐化作用
含N有机物的矿化在土壤中一般较易进行，如：
蛋白酶 水解
氨化酶氨化
硝化作用
蛋白质－－－－－－氨基酸－－－－－－NH4+－－－－－NO3－
微生物酶
微生物
几丁质－－－－－－氨基葡萄糖－－－－－NH4+＋葡萄糖
（1）水解过程
水解 水解
蛋白质 多肽
氨基酸、酰胺等
朊酶
肽酶
条件：① 好气或嫌气； ② 真菌、细菌、放线菌等；
成土年龄，植被及气候影响为主；地形、粘粒含量。
有机质土壤：含有机质20%以上 矿质土壤：含有机质20%以下
农业土壤--人为培肥影响。
作用：多数在1-5%之间，集中在表土25cm以内，但在肥力上所起 的 作用却很大，含各种营养元素，微生物生命活动能源，对土壤 物理性质，水、气、热调节，结构，耕性重要影响。
*土壤有机质含量作为土壤肥力高低的指标，许多方面是 化学肥料所代替不了的，农民施用有机肥已有几千年的重 要经验。 *土壤有机质的一个重要特点是不断变化着，消耗着，必 须不断补给，以维持土壤的生产力。
第一节 土壤有机质的来源及其组成
高等植物（地上部和地下部）
土壤中的动物
来 源
土壤中的微生物
施用的有机肥
K+、H2PO4-
（最终产物阶段）
不含N有机质的矿化
碳水化合物中，简单的糖类容易分解，而多糖则较难分解。尤 其是与黏粒矿物结合的多糖，抗分解力较强。纤维素、半纤维 素、脂肪、蜡质分解缓慢，最难分解的是木质素，但在其专性 细菌作用下，也能缓慢分解。
多糖分解过程可用下式表示： (C6H10O5)n+nH2O 水解 (纤维素、淀粉） 酶
③ 在通气良好； ④ 温度较高；
⑤ 水分60~70%； ⑥ pH值适中；
⑦ C/N比适当的条件下，矿化作用最强烈，最彻底。
（2）氨化过程
氨化微生物
RCHNH2COOH + O2
RCH2COOH + NH3 + E
酶
条件：
① 好气或嫌气； ② 真菌、细菌、放线菌等；
③ 在通气良好； ④ 温度较高且特别敏感；
⑤ 水分60~70%； ⑥ pH值要求在4.8~5.2
⑦ C/N比适当的条件下，矿化作用最强烈，最彻底。
2．硝化过程
氨、胺、酰胺 （1）亚硝化作用
硝态氮化合物
亚硝化微生物
2NH4 + 3O2
2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡
以(Nitrosonas为主)
条件：亚硝化细菌（专性自养型微生物）
糖类化合物
土 壤
木质素
有 脂肪、树脂、蜡质和单宁
机
质
纤维素、半纤维素
的
组
含氮化合物（蛋白质 氨基酸）
成 灰分物质：Ca、Mg、K、Na、Si、P、S、Fe、Al、Mn
土壤有机质元素组成
以C、H、O、N为主，含有灰分元素。C、H、O、 N占90%以上，多种灰分元素共占8%，Ca, Mg, K Na, Si, P, S等，以Ca, K, Si含量最丰富，还含Fe, Zn, Cu, B, Mo, Mn等微量元素。
第二节 动植物残体在土壤中的转化
以化学的观点来看，自然界物质的转化有两种方式： 复杂的物质－－简单 分解方式 矿质化（方式）过程 简单的物质－－复杂 合成方式 腐殖化（方式）过程
一、矿质化过程－－简称矿化作用 概念：土壤有机质在微生物的作用下，被分解为CO2和H2O， 并释放矿质养料（NH4+、H2PO4－、SO42-、K+）的过程 。
通气：良好 O2< 5% pH 5.5 - 10 (7-9), < 4.5 受抑制！
水分：50~60%
温度：35℃ ＜ 2℃ STOP!
养分：Cu，Mo等促进硝化作用的进行。缺钙，不利。
（2）硝化作用
硝化微生物
2NO2- + O2
2NO3- + 40千卡
以(Nitrobacter为主)
条件：硝化细菌（以Nitrobacter为主）其它同上
3）厌氧条件，与田间持水量大小密切相关；
嫌气状态 O2 < 5%或土壤溶液中Eh < 344mv (pH = 5时) 4）有硝态氮存在
5）pH 7 - 8.2 pH < 5.2 - 5.8 或 pH > 8.2 - 9时，反硝化 作用减弱。
2．化学脱氮过程
主要是指在一些特殊的情况下，如强酸反应，温度较 高和水分含量很低等，亚硝酸协与一些其他化合物（包 括有机化合物）进行化学反应而生成分子态氮或氧化亚 氮的过程
特点：矿化作用是分阶段进行
成为
进入 自然因素 人为因素
生物死亡后－－生物残体－－土壤－－－－－－－－破碎残体＋土壤充分混合－
风霜雨雪 耕作栽培 比表面增大
微生物分泌胞外酶
微生物吸入体内部分建造机体部分氧化
土壤有机质－－－－－－－－中间产物－－－－－－－－－－－－－ CO2、H2O、NH4、
第一阶段 （简单的糖类、有机酸类） 第二阶段
第三章 土壤有机质 Soil organic matter
土壤有机质的概念
泛指以各种形态存在于土壤中的各种含碳有机化合物。 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。
新鲜的有机质 分
10%~15%
解 已经发生变化的半分解有机残余物
程
度 腐殖质 85%~90%
含量：我国一般5%以下。东北最高，不少超过此数。华北、西北 <1%
nC6H12O6 （葡萄糖）
好气： C6H12O6
微生物 O2
CO2+H2O+W
厌气：பைடு நூலகம்
C6H12O6 H2+CO2
丁酸细菌
CH3CH2CH2COOH+2H2+CO2+W
缺氧 甲烷细菌
CH4+2H2O
缺氧
含N有机物的矿化
1．有机态氮的矿化过程 含氮的有机合化物，在多种微生物的作用下降解为简单的氨
态氮的过程。
在通气良好的条件下，硝化作用的速率＞亚硝化 作用＞铵化作用，因此，在正常土壤中，很少有亚硝 态氮和铵态氮及氨的积累。
**
反硝化作用的条件是
1）具反硝化能力的细菌，反硝化细菌现已知有33个属，多数 是异养型，也有几种是化学自养型，但在多数农田都不重要； 2）合适的电子供体，如有机C化合物、还原性硫化合物或分 子态氢；有效态碳的影响最大;
3HNO2 HNO3 + 2NO + H2O 条件：酸性愈强，分解愈快。
（2）氨态氮的挥发 在碱性条件下， NH4+ + OH- NH3 + H2O 土壤中的铵态氮在碱性条件下，很容易以NH3的形式直接 从土壤表面损失掉。
二、腐殖化过程－－简称腐化作用
含N有机物的矿化在土壤中一般较易进行，如：
蛋白酶 水解
氨化酶氨化
硝化作用
蛋白质－－－－－－氨基酸－－－－－－NH4+－－－－－NO3－
微生物酶
微生物
几丁质－－－－－－氨基葡萄糖－－－－－NH4+＋葡萄糖
（1）水解过程
水解 水解
蛋白质 多肽
氨基酸、酰胺等
朊酶
肽酶
条件：① 好气或嫌气； ② 真菌、细菌、放线菌等；
成土年龄，植被及气候影响为主；地形、粘粒含量。
有机质土壤：含有机质20%以上 矿质土壤：含有机质20%以下
农业土壤--人为培肥影响。
作用：多数在1-5%之间，集中在表土25cm以内，但在肥力上所起 的 作用却很大，含各种营养元素，微生物生命活动能源，对土壤 物理性质，水、气、热调节，结构，耕性重要影响。
*土壤有机质含量作为土壤肥力高低的指标，许多方面是 化学肥料所代替不了的，农民施用有机肥已有几千年的重 要经验。 *土壤有机质的一个重要特点是不断变化着，消耗着，必 须不断补给，以维持土壤的生产力。
第一节 土壤有机质的来源及其组成
高等植物（地上部和地下部）
土壤中的动物
来 源
土壤中的微生物
施用的有机肥
K+、H2PO4-
（最终产物阶段）
不含N有机质的矿化
碳水化合物中，简单的糖类容易分解，而多糖则较难分解。尤 其是与黏粒矿物结合的多糖，抗分解力较强。纤维素、半纤维 素、脂肪、蜡质分解缓慢，最难分解的是木质素，但在其专性 细菌作用下，也能缓慢分解。
多糖分解过程可用下式表示： (C6H10O5)n+nH2O 水解 (纤维素、淀粉） 酶
③ 在通气良好； ④ 温度较高；
⑤ 水分60~70%； ⑥ pH值适中；
⑦ C/N比适当的条件下，矿化作用最强烈，最彻底。
（2）氨化过程
氨化微生物
RCHNH2COOH + O2
RCH2COOH + NH3 + E
酶
条件：
① 好气或嫌气； ② 真菌、细菌、放线菌等；
③ 在通气良好； ④ 温度较高且特别敏感；
⑤ 水分60~70%； ⑥ pH值要求在4.8~5.2
⑦ C/N比适当的条件下，矿化作用最强烈，最彻底。
2．硝化过程
氨、胺、酰胺 （1）亚硝化作用
硝态氮化合物
亚硝化微生物
2NH4 + 3O2
2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡
以(Nitrosonas为主)
条件：亚硝化细菌（专性自养型微生物）
糖类化合物
土 壤
木质素
有 脂肪、树脂、蜡质和单宁
机
质
纤维素、半纤维素
的
组
含氮化合物（蛋白质 氨基酸）
成 灰分物质：Ca、Mg、K、Na、Si、P、S、Fe、Al、Mn
土壤有机质元素组成
以C、H、O、N为主，含有灰分元素。C、H、O、 N占90%以上，多种灰分元素共占8%，Ca, Mg, K Na, Si, P, S等，以Ca, K, Si含量最丰富，还含Fe, Zn, Cu, B, Mo, Mn等微量元素。
第二节 动植物残体在土壤中的转化
以化学的观点来看，自然界物质的转化有两种方式： 复杂的物质－－简单 分解方式 矿质化（方式）过程 简单的物质－－复杂 合成方式 腐殖化（方式）过程
一、矿质化过程－－简称矿化作用 概念：土壤有机质在微生物的作用下，被分解为CO2和H2O， 并释放矿质养料（NH4+、H2PO4－、SO42-、K+）的过程 。
通气：良好 O2< 5% pH 5.5 - 10 (7-9), < 4.5 受抑制！
水分：50~60%
温度：35℃ ＜ 2℃ STOP!
养分：Cu，Mo等促进硝化作用的进行。缺钙，不利。
（2）硝化作用
硝化微生物
2NO2- + O2
2NO3- + 40千卡
以(Nitrobacter为主)
条件：硝化细菌（以Nitrobacter为主）其它同上
3）厌氧条件，与田间持水量大小密切相关；
嫌气状态 O2 < 5%或土壤溶液中Eh < 344mv (pH = 5时) 4）有硝态氮存在
5）pH 7 - 8.2 pH < 5.2 - 5.8 或 pH > 8.2 - 9时，反硝化 作用减弱。
2．化学脱氮过程
主要是指在一些特殊的情况下，如强酸反应，温度较 高和水分含量很低等，亚硝酸协与一些其他化合物（包 括有机化合物）进行化学反应而生成分子态氮或氧化亚 氮的过程
特点：矿化作用是分阶段进行
成为
进入 自然因素 人为因素
生物死亡后－－生物残体－－土壤－－－－－－－－破碎残体＋土壤充分混合－
风霜雨雪 耕作栽培 比表面增大
微生物分泌胞外酶
微生物吸入体内部分建造机体部分氧化
土壤有机质－－－－－－－－中间产物－－－－－－－－－－－－－ CO2、H2O、NH4、
第一阶段 （简单的糖类、有机酸类） 第二阶段
第三章 土壤有机质 Soil organic matter
土壤有机质的概念
泛指以各种形态存在于土壤中的各种含碳有机化合物。 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。
新鲜的有机质 分
10%~15%
解 已经发生变化的半分解有机残余物
程
度 腐殖质 85%~90%
含量：我国一般5%以下。东北最高，不少超过此数。华北、西北 <1%
nC6H12O6 （葡萄糖）
好气： C6H12O6
微生物 O2
CO2+H2O+W
厌气：பைடு நூலகம்
C6H12O6 H2+CO2
丁酸细菌
CH3CH2CH2COOH+2H2+CO2+W
缺氧 甲烷细菌
CH4+2H2O
缺氧
含N有机物的矿化
1．有机态氮的矿化过程 含氮的有机合化物，在多种微生物的作用下降解为简单的氨
态氮的过程。
在通气良好的条件下，硝化作用的速率＞亚硝化 作用＞铵化作用，因此，在正常土壤中，很少有亚硝 态氮和铵态氮及氨的积累。
**
反硝化作用的条件是
1）具反硝化能力的细菌，反硝化细菌现已知有33个属，多数 是异养型，也有几种是化学自养型，但在多数农田都不重要； 2）合适的电子供体，如有机C化合物、还原性硫化合物或分 子态氢；有效态碳的影响最大;