03章土壤有机质的测定

第三章土壤有机质的测定

主要内容：

◎概述

◎土壤有机质的测定

要求：

✧了解土壤有机质含量在肥力上的意义

✧掌握土壤有机质含量的计算方法

✧了解干烧法、湿烧法测定土壤有机质的方法

✧掌握重铬酸钾容量法（外加热法）测定土壤有机质的原理、操作步骤及注意事项

✧了解比色法测定土壤有机质的方法

✧了解灼烧法测定土壤有机质的方法

§ 3-1 概述

土壤有机质是土壤固相的组成分之一，尽管土壤有机质仅占土壤重量的很小一部分，但在土壤肥力、环境保护和农业可持续发展方面却具有十分重要的作用和意义。

侯光炯教授：土壤是一个活的“有机体”，其中矿物质—骨骼，有机质—肌肉，孔隙—血管，水分—血液。

土壤有机质含量变异性大（<0.5%-->30%)，通常将表层有机质含量>20%的土壤称为有机质土壤，将表层有机质含量<20%的土壤称为矿质土壤。

一、土壤有机质的组成

1. 土壤有机质的元素组成

主要元素组成为C（52-58%）、O（34-39%）、H（3.3-4.8% ）和N（3.7-4.1%），其次为P和S，C/N ≈10。

2. 土壤有机质的化合物组成

主要化合物组成是木质素和蛋白质，其次是半纤维素、纤维素、乙醚和乙醇可溶性化合物（其中木质素和蛋白质高于植物组织，半纤维素和纤维素则明显降低）。

3. 土壤有机质的组成很复杂，包括三类物质：

（1）分解很少，仍保持原来形态学特征的动植物残体；

（2）动植物残体的半分解产物及微生物代谢产物；

（3）有机质的分解和合成而形成的较稳定的高分子化合物——腐殖酸类化合物。

分析测定土壤有机质含量，实际包括了上述全部2、3两类及第1类的一部分有机物质，以此来说明土壤肥力特性是合适的。

二、土壤有机质的转化

1. 矿质化作用

矿质化作用（有机质分解过程）——土壤中的有机物质在微生物作用下分解为简单化合物，并释放出矿质养分和能量的过程。

矿质化系数（有机质分解速率）——土壤中每年因矿化作用而分解的有机质数量占土壤有机质总量的百分数。

矿质化难易：淀粉、单糖、简单蛋白质>粗蛋白质>半纤维素>纤维素>脂肪、蜡质等>木质素。2. 腐殖化作用

腐殖化是一系列极其复杂的过程的总称，主要是由微生物为主导的生物和生物化学过程以及一些

纯化学反应的过程，其整个作用过程目前尚未定论。

腐殖化作用（腐殖质形成过程）——土壤中的有机质在微生物作用下形成具有复杂结构、高分子的腐殖质的过程。

腐殖化系数（腐殖质形成速率）——单位重量新鲜有机质加入土壤后在微生物作用下所能形成腐殖质的重量。

3. 影响土壤有机质转化的因素

（1）内在因素：

残体的物理状态：新鲜多汁残体>干枯残体，幼嫩组织残体>老化组织残体，粉碎残体>未粉碎残体残体的物质组成：残体中易分解化合物成分越多，越易于矿质化，但不利于腐殖化。

残体的C/N比：据研究，微生物每同化1份N 构成微生物机体，约需24份C（C/N=24/1）。当植物残体的C/N<25/1时，微生物降解植物残体过程中释放的C和N不仅能满足微生物同化机体的需要，而且可释放出多余的矿质N素，提高土壤速效N含量。当植物残体的C/N>25/1时，微生物降解植物残体过程中释放的C素充足，而N素不能满足微生物同化机体的需要，则要么出现微生物繁殖和植物残体的分解作用受到抑制，要么出现微生物与植物争夺土壤中的N素而导致土壤速效N的下降。

激发效应：土壤中加入新鲜有机物质会促进土壤原有有机质的降解—正激发效应；

（2）外在（环境）因素：

土壤含水量和通气性：土壤含水量适当，通气良好，微生物活动旺盛，有利于有机质的降解。

土壤温度：土壤微生物活动最适宜的温度为25--30℃，0--30 ℃范围内，有机质的分解随温度的升高而加快。

土壤pH：微生物最适宜的土壤pH：细菌为6.5--7.5, 放线菌偏碱性，真菌为3--6，土壤pH过低（<5.5)或过高（>8.5)均不利于微生物活动和有机质的降解。

土壤质地：砂质土有利于土壤有机质的分解，粘质土则有利于土壤有机质的积累和腐殖质的形成。其它因素：土壤盐分浓度>0.2%、重金属和芳香族化合物含量过高，微生物活动受抑制，有机质分解也必然受影响。

4. 土壤有机质的平衡与调控

（1）土壤有机质平衡

设土壤原有机质含量为A，原有机质矿化率为X%，单位时间（每年）施入土壤的有机质为D，其腐殖化率为Y%，激发效应忽略不计，则土壤有机质平衡式：

土壤有机质量=A+D·Y%-A·X% =A（1-X%）+ D·Y%

土壤有机质量-A=D·Y%-A·X%

OM=D·Y%-A·X%

OM>0，土壤有机质增加，增加型。

OM=0，土壤有机质保持平衡，平衡型。

OM<0，土壤有机质降低，消耗型。

作业1：有耕地2000亩，原有机质含量为1.5%，假设这片耕地只能靠冬种紫云英养地，当前每年冬种紫云英面积仅占耕地总面积的1/3，紫云英亩产量为1500kg，含水量为85%，土壤原有机质矿化率为3%，紫云英的腐殖化率为0.3，每亩土壤干土重为15万kg，激发效应忽略不计。请通过计算：说明该耕地土壤的有机质处于何种平衡状态？若要求土壤有机质维持平衡，应怎么办？若要求土壤有机质含量达2.00%，又该怎么办？

（２）土壤有机质调控

调控土壤有机质的矿化速率

通过调节土壤湿度和通气状况、土壤酸碱度和有机质的C/N比，控制土壤微生物的活动，进而调控土壤有机质的分解速率。

提高土壤有机质含量

粮肥轮作：稻—紫云英、稻—豆科作物等轮作。

广辟肥源，增施有机肥：施用粪肥、厩肥、饼肥、有机固废物、塘泥、氨化稻秆等。