第2章 土壤有机质 《土壤肥料学》课件_500

慢分解，并形成一些还原性气体、有机酸，产生的热量
少，称发酵作用。其反应为：
C6H12O6 量
CH3CH2CH2COOH＋2H2＋2CO2＋热
4H2＋CO2 CH4＋2H2O
2.含氮有机物质的转化 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。但植物利用的氮 主要是无机态的氮，如NO3-、NH4+等。 (1)水解作用
（一）土壤有机质的来源及类型
土壤有机质主要来源于高等绿色植物的枯枝、落 叶、落果、根系等；其次是土壤中动物、微生物的 遗体；及人为施用的有机肥料。
土壤中有机质存在的三种状态：新鲜的有机质、 半分解的有机残余物、腐殖质。
（二）土壤有机质的组成及性质
1.糖类、有机酸、醛、醇、酮类以及相近的化合物。
2.纤维素和半纤维素
3.木质素
4.脂肪、蜡脂、树脂和单宁 5.含氮化合物 动、植物残体中主要的含氮化合物是 蛋白质，少量比较简单的可溶性氨基酸。植物残体中的 叶绿素等。 6.灰分元素 植物经燃烧后，残留在灰分中的元素称 灰分元素。构成灰分的主要元素为Ca、Mg、K、Na、 P、S、Fe、AL、Mn，以及微量元素I、Zn、Mo、B等。 其中以Si、Ca、K、Al为最多。
(C6H10O5)n＋nH2O→nC6H12O6
生成的单糖由于环境条件和微生物种类不同，又可通 过不同的途径分解，其最终产物也不同。
在好气条件下，有好气性微生物分解，最终产物为 水和二氧化碳，放出的热量多，称氧化作用。其反应如
下：nC6H12O6＋6O2
6CO2＋6H20＋热量
在通气不良的条件下，则在嫌气性微生物作用下缓
土壤腐殖质形成过程中的转化途径
三、影响土壤有机质转化的因素
有机残 体 的特性
土壤水分 和通气状况
温度
土壤特性
C/N比值
最适水势－0.1～ －0.03Mpa
0 ～35℃
OM、pH、 Eh值等
（一）有机残体的特性
主要指残体的水分含量、细碎程度以及这些残体的 组成成分，尤其是其组成的C/N比。
CH2NH2COOH＋H2O
HCOOH＋CO2 CH3COOH ＋
CH2(OH)COOH
（3）硝化作用
氨化作用生成的氨或铵盐中，部分的氨态氮可以被 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：
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
一、土壤有机质的来源及组成
土壤有机质是指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。
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 蛋白质水氨解酶基酸
Байду номын сангаас
(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。（蛋白质水解生成的氨基酸在酶的作用下分 解成氨或铵盐）
CH2NH2COOH好＋氧气化分O解2
＋NH3
还原
嫌气分解
NH3 CH2NH2COOH ＋水解H2
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。
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。
2NH3＋3亚O硝2酸细菌 2HNO2＋2H2O＋热量 2HNO2＋硝酸O细2菌 2HNO3＋热量
（4）反硝化作用 无氧或微氧条件下，硝酸盐可以在反硝化
细菌的作用下以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：
C6H12O6＋24KNO反3 硝化细菌 24KHCO3＋6CO2＋12N2↑＋ 18H2O
3.含磷有机物质的转化
土壤中含磷有机物主要有核蛋白、卵磷脂、核酸、
核素等，它们在有机磷细菌的作用下进行分解：
磷细菌
核蛋白质水解
磷酸 K＋＋Na＋＋Ca磷2＋酸盐
产生的磷酸盐是植物可吸收的磷素养分，但在酸 性或石灰性土壤中易与Fe、Al、Ca、Mg等生成难 溶性的磷酸盐，降低其有效性。在缺氧条件下磷酸 又被还原为磷化氢，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。
在通气不良的情况下，硫化氢易积累，即发生反硫化作 用，使硫酸转变为硫化氢散失，对植物和微生物产生毒害。
(二)土壤有机质的腐殖化过程
土壤腐殖质的形成是一个复杂的过程， 大致可分为两个阶段。
第二章 土壤有机质
第二节 土壤有机质
土壤有机质是土壤固相的组成成分之一。它 在土壤的形成过程中，特别是在土壤肥力的发 展过程中，起着极其重要的作用。
我国部分土壤有机质含量如下表。
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
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：就是有机质被分解成 简单的无机化合物，释放出矿质营养的 过程。
腐殖化过程：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
1.含氮、碳有机物质的转化 土壤有机质中的碳水化合物如纤维素、
半纤维素、淀粉等糖类，在微生物分泌的 糖类水解酶的作用下，首先水解为单糖：