第四章土壤有机质(习题答案) 1 名词解释 土壤有机质：是指存在于土壤 ...

第四章土壤有机质（习题答案）

1 名词解释

土壤有机质：是指存在于土壤中的所有含碳的有机化合物。它主要包括土壤中各种动物、植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机化合物。

腐殖质：指有机质经过微生物分解后并再合成的一种褐色或暗褐色的大分子胶体物质。

有机质的矿化：土壤有机质在微生物作用下，分解为简单的无机化合物的过程。

氨化作用：蛋白质水解生成的氨基酸在多种微生物及其分泌酶的作用下，产生氨的过程。硝化作用：在通气良好的情况下，氨化作用产生的氨在土壤微生物的作用下，可经过亚硝酸的中间阶段，进一步氧化成硝酸，这个由氨经微生物作用氧化成硝酸的作用叫做硝化作用。反硝化作用：硝态氮在土壤通气不良情况下，还原成气态氮（N2O和N2），这种生化反应称为反硝化作用。

有机质的腐殖化：土壤有机质在微生物作用下，把有机质分解产生的简单有机化合物及中间产物转化成更复杂的、稳定的、特殊的高分子有机化合物—腐殖质的过程。

腐殖化系数：通常把单位质量有机物质的有机碳在土壤中分解一年后的残留碳量称为有机物质的腐殖化系数。

有机质矿化率：每年因矿质化过程而消耗的有机质量占土壤有机质总量的百分数，称为土壤有机质的矿化率。

2 问答题

1）简述土壤有机质的来源、组成。

答：土壤中有机质的来源十分广泛。包括以下几方面：①植物残体：包括各类植物的凋落物、死亡的植物体及根系；②动物、微生物残体：包括土壤动物和非土壤动物的残体，及各种微生物的残体；③动物、植物、微生物的排泄物和分泌物；④人为施入土壤中的各种有机肥料（绿肥、堆肥、沤肥等），工农业和生活废水，废渣等，还有各种微生物制品，有机农药等。进入土壤中的有机质一般以三种类型状态存在：①新鲜的有机物：指那些进入土壤中尚未被微生物分解的动、植物残体。它们仍保留着原有的形态等特征，对森林土壤而言，一般指凋落物的L层（Litter）；②半分解的有机物：经微生物的分解，已进入土壤中的动、植物残体失去了原有的形态等特征。有机质已部分分解，并且相互缠结，呈褐色。包括有机质分解产

物和新合成的简单有机化合物，对森林土壤而言，一般指凋落物层中的F层（Fermentation）；

③腐殖质：指有机质经过微生物分解后并再合成的一种褐色或暗褐色的大分子胶体物质。与土壤矿物质土粒紧密结合，是土壤有机质存在的主要形态类型，占土壤有机质总量的85％—90％。对森林土壤而言，一般指凋落物层中H层（Humus）。

2）试述土壤有机质的矿质化过程和腐殖质化过程及其影响因素。

答：土壤有机质的矿质化过程分为化学的转化过程、活动物的转化过程和微生物的转化过程。这一过程使土壤有机质转化为二氧化碳、水、氨和矿质养分（磷、硫、钾、钙、镁等简单化合物或离子），同时释放出能量。这一过程为植物和土壤微生物提供了养分和活动能量，并直接或间接地影响着土壤性质，同时也为合成腐殖质提供了物质基础。

腐殖化过程是一系列极端复杂过程的总称。其中主要的是由微生物为主导的生物和生物化学过程，同是还有一些纯化学反应。目前，对腐殖化过程一般分为两个阶段：第一阶段是产生构成腐殖质基本组成的原始材料，即土壤有机质分解为简单的有机化合物。如芳香族化合物，（多元酚）和含氮的化合物（氨基酸或肽），还有一部分转化为矿质化作用的最终产物如CO2、H2S、NH3等；第二阶段是合成阶段。即由芳香族物质（多元酚）、含氮有机化合物（氨基酸或肽）缩合为腐殖质分子。在这个过程中微生物起着重要作用，首先，在碱性条件下，多元酚类在微生物（细菌、霉菌等）分泌的多酚氧化酶的作用下，氧化成醌，然后醌类在微生物的多种酶促反应作用下，再与氨基酸类含N化合物缩合成腐殖质的单体分子。

土壤有机质的矿质化过程和腐殖化过程是既相对立，又相联系，既相独立，又相渗透的两个过程。它们之间没有严格的界限，又随条件的改变而互相转化。矿质化过程是有机质释放养分的过程，又是为有腐殖质合成提供原料的过程，没有矿质化过程就没有腐殖化过程，同时腐殖化过程的产物—腐殖质并不是一成不变的，它可以再经矿质化过程而释放养分以供植物吸收利用。对农业土壤而言，矿质化过程，虽然为植物生长提供了充足的养分，但因有机质分解过快而造成养分浪费，难以形成腐殖质，破坏土壤物理性质，土壤肥力水平下降，甚至使土壤退化。对林业土壤而言，往往矿质化过程较弱，腐殖化过程则较强，必须加以调节来释放养分。因此，要辩证地认识土壤有机质转化过程中的矿质化过程和腐殖化过程的相互关系。

3）试述土壤腐殖质的组成及性质。

答：土壤腐殖质是一类组成和结构都十分复杂的天然高分子化合物（聚合物），各类腐殖质分子大小虽不相同，但其性质相似。目前一般所用的方法就是先把土壤中分解或部分分解的动植物残体分离掉，通常用水浮选、手挑和静电吸附法移去，然后用不同溶液来浸提土壤，

把腐殖质分为三个组分：富里酸组（黄腐酸）、胡敏酸组（褐腐酸）和胡敏素（黑腐素）。腐殖酸的主要组成是胡敏酸和富里酸，通常占腐殖酸总量的60％左右。富里酸包括克连酸和阿波克连酸。胡敏素是胡敏酸的同素异构体，它的分子量较小，并因其与矿质部分紧密结合，以致失去水溶性和碱溶性，胡敏素在腐殖酸中所占的比例不大，所以不是腐殖酸的主要部分。

腐殖酸的性质：①分子量：同一土壤，富里酸的平均分子量最小，胡敏素的平均分子量最大，胡敏酸介于二者之间；②颜色：腐殖质整体呈黑褐色，而其不同组分腐殖酸的颜色则略有深浅之别。富里酸的颜色较淡，呈黄色至棕红色，而胡敏酸的颜色较深，为棕黑色至黑色，腐殖酸的光密度与其分子量大小和分子的结构化程度大体呈正相关；③酸度：腐殖质的总酸度通常是指羧基和酚羟基的总和。总酸度以胡敏素、胡敏酸和富里酸的次序增加。总酸度数值的大小与腐殖质的活性有关，一般较高的总酸度意味着有较高的阳离子交换量。

4）试述土壤有机质的作用。

答：土壤有机质在土壤圈及植物圈中发挥着巨大的作用。

（一）有机质在土壤肥力上的作用。土壤有机质的含量与土壤肥力水平是密切相关的。虽然有机质仅占土壤总量的很小一部分，但它在土壤肥力上起着多方面的作用却是显著的。通常在其他条件相同或相近的情况下，在一定含量范围内，有机质的含量与土壤肥力水平呈正相关。①有机质是植物营养的主要来源；②促进植物生长发育；③改善土壤的物理性质；④促进微生物和土壤动物的活动；⑤提高土壤的保肥性和缓冲性；⑥有机质具有活化磷的作用。（二）有机质在生态环境上的作用。①有机质可降低或延缓重金属污染；②有机质对农药等有机污染物具有固定作用；③有机质是全球碳平衡的重要碳库，其动态影响着全球气候变化。5）如何调节土壤中的有机质含量和状态。

答：土壤有机质的调节原则一般为在增加有机质的前提下，使土壤既有较强的矿质化过程，又有较强的腐殖化过程。土壤有机质的调节措施一般有以下几种：①增施有机肥料：自然土壤中，土壤有机质的含量反映了植物枯枝落叶、根系等有机质的加入量与有机质分解而产生损失量之间的动态平衡。自然土壤一旦被耕作等利用后，就破坏了这种动态平衡关系。一方面有相当的生物量被作为收获物而取走；另一方面由于人为的耕作措施使土壤结构疏松，通透性能提高加速土壤有机质矿质化过程而损失有机质；此外，由于人为耕作等措施影响，使土壤易于发生水土流失等而损失有机质。增加土壤有机质的措施有增施有机肥料、种植绿肥、秸杆还田等；②调节土壤有机质的分解速率：土壤有机质的含量决定于年生成量和年矿化量的相对大小。一般来讲，同一物质的腐殖化系数，因不同的生物、气候条件、土壤条件和耕作条件等而有差别，水田较旱地腐殖化系数高。土壤有机质的转化，是通过微生物活动进行