《土壤有機質(zhì)》課件

土壤有機質(zhì)土壤有機質(zhì)1土壤有機質(zhì)教學(xué)目標(biāo)：〔1〕掌握土壤有機質(zhì)與土壤腐殖質(zhì)概念,二者有何異同；〔2〕熟悉土壤有機質(zhì)的基本組成,包括化學(xué)組成、化合物組成和形態(tài)特征；〔3〕了解碳水化合物、含N、P、S化合物的轉(zhuǎn)化過程及產(chǎn)物,重點掌握影響轉(zhuǎn)化因素中的C/N的詳細內(nèi)容和基本原理；〔4〕了解腐殖質(zhì)形成過程的兩個階段的內(nèi)容,掌握土壤腐殖質(zhì)的組分；〔5〕明確土壤有機質(zhì)對土壤肥力、環(huán)境保護所產(chǎn)生的影響,了解調(diào)控土壤有機質(zhì)的途徑；土壤有機質(zhì)教學(xué)目標(biāo)：2第一節(jié)土壤有機質(zhì)的概況及轉(zhuǎn)化1、土壤有機質(zhì)概況2、土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的承擔(dān)者——土壤微生物3、土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的基本過程

第二節(jié)土壤有機質(zhì)在肥力上的作用及其動態(tài)平衡1、土壤有機質(zhì)在林木營養(yǎng)和土壤肥力上的作用2、影響土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素3、土壤有機質(zhì)的動態(tài)平衡目錄第一節(jié)土壤有機質(zhì)的概況及轉(zhuǎn)化目錄3狹義地說：土壤有機質(zhì)一般主要是指有機殘體經(jīng)微生物作用形成的一類特殊的、復(fù)雜的、性質(zhì)比較穩(wěn)定的高分子有機化合物〔腐殖質(zhì)〕概念什么是土壤有機質(zhì)<soilorganicmatter>？廣義地說：土壤有機質(zhì)是指以各種形態(tài)存在于土壤中的所有含碳的有機物質(zhì)包括土壤中各種動、植物殘體,微生物體及其分解和合成的各種有機物質(zhì)狹義地說：土壤有機質(zhì)一般主要是指有機殘體經(jīng)微生物作用形成的4土壤有機質(zhì)非特異性土壤有機質(zhì)——化學(xué)上已知的普通有機化合物,包括動植物殘體、微生物體和生物殘體不同分解階段的產(chǎn)物.特異性土壤有機質(zhì)——腐殖質(zhì),由分解產(chǎn)物合成的,是土壤中特有的、結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜的高分子有機化合物.土壤中各種含碳有機化合物的總稱土壤有機質(zhì)是土壤重要的組成物質(zhì).含量少、作用重要：——直接或間接地供應(yīng)植物生長發(fā)育所需的N、P、S等養(yǎng)分元素；——影響土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)等性質(zhì).土壤有機質(zhì)非特異性土壤有機質(zhì)——化學(xué)上已知的普通有機化合物,5第一節(jié)土壤有機質(zhì)的概況及轉(zhuǎn)化一、土壤有機質(zhì)的來源

微生物動物來源植物來源人為施入的有機物質(zhì)地面植被殘落物和根系是土壤有機質(zhì)的主要來源，如樹木、灌叢、草類及其殘落物，每年都向土壤提供大量有機殘體。自然土壤第一節(jié)土壤有機質(zhì)的概況及轉(zhuǎn)化微生物地面植被殘落物和根6森林植被下的枯枝落葉

荒漠景觀熱帶雨林下僅凋落物干物質(zhì)量即達16700千克/公頃年荒漠植物群落的凋落物干物質(zhì)量僅為530千克/公頃年不同自然植被下進入土壤的植物殘體量變異很大森林植被下的枯枝落葉荒漠景觀熱帶雨林下僅凋落物干7土壤有機質(zhì)的來源（1）作物的根茬、還田的秸桿和翻壓綠肥；（2）人畜糞尿；（3）城市生活垃圾、污水；（4）土壤微生物、動物的遺體及分泌物(如蚯蚓、昆蟲等)（5）施用的各種有機肥料（廄肥、堆漚肥、腐殖酸肥料、污泥以及土雜肥等）

耕作土壤土壤有機質(zhì)的來源（1）作物的根茬、還田的秸桿和翻壓綠肥；耕作8二、有機質(zhì)的含量及組成一般含量在0-5%之間.泥炭土可高達20%或30%以上,壤土和砂質(zhì)土壤不足0.5%有機土壤：

有機質(zhì)含量%>20%礦質(zhì)土壤：

有機質(zhì)含量%<20%

有機質(zhì)含量（%） 肥力水平

<0.5 低

0.5~1.0 較低

1.0~1.2 中等

1.2~1.5 較高

>1.5 高〔一〕有機質(zhì)含量二、有機質(zhì)的含量及組成一般含量在0-5%之間.有機土壤9土壤有機質(zhì)0.5%5%0.5-2.0%7%1.5-3.5%1.22%3.29%土壤有機質(zhì)0.5%5%0.5-2.0%7%1.5-3.5%110〔二〕有機質(zhì)的組成<1>存在形態(tài)：動、植物殘體〔新鮮〕半分解的動、植物殘體腐殖質(zhì)在微生物作用下,有機物質(zhì)經(jīng)分解再合成形成的一種褐色或暗褐色的高分子膠體物質(zhì)〔二〕有機質(zhì)的組成<1>存在形態(tài)：在微生物作用下,有11土壤有機質(zhì)的基本元素組成是C、H、O、N,C/N比大約在10~12之間.〔二〕有機質(zhì)的組成<2>化學(xué)元素組成

碳52%~58%

氧34%~39%

氫3.3%~4.8%

氮3.7%~4.1%

尚有P和S土壤有機質(zhì)的基本元素組成是C、H、O、N,〔二〕有機質(zhì)的組成12腐殖物質(zhì)〔HumicSubstance>60%~80%非腐殖物質(zhì)〔Non-HumicSubstance>20%~40%〔二〕有機質(zhì)的組成<3>化合物組成常見的化合物有：糖類、有機酸、醛、醇、酮纖維素、半纖維素木質(zhì)素脂類〔脂肪、蠟脂、單寧、樹脂〕蛋白質(zhì)〔含氮化合物〕腐殖物質(zhì)〔HumicSubstance>60%~13土壤中微生物

分布廣數(shù)量大種類多最活躍1公斤土壤可含：

5億個微小動物。

5億個細菌，近10億個真菌

100億個放線菌它們參與土壤有機質(zhì)分解,腐殖質(zhì)合成,養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和推動土壤的發(fā)育和形成.二、

土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的承擔(dān)者——土壤微生物土壤中微生物1公斤土壤可含：它們參與土壤有機質(zhì)分14二、土壤有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化

真菌——呈菌絲狀,適于酸性和好氣環(huán)境.能將有機質(zhì)徹底分解,并能參加腐殖質(zhì)的形成.菌絲體有助于土壤結(jié)構(gòu)體的形成.包括在微生物作用下的礦質(zhì)化和腐殖化兩種過程.土壤微生物細菌——土壤微生物中最大的類群,適于中性至微堿性環(huán)境.好氣條件下,強烈分解有機質(zhì),形成CO2、NH3、H2O和各種無機鹽類.嫌氣條件下,有機質(zhì)分解速度緩慢,形成分解不徹底的產(chǎn)物.藻類——常見藻類有藍綠藻、綠藻、硅藻等.放線菌——呈菌絲狀,適于有機質(zhì)豐富、堿性、較干旱環(huán)境.對木質(zhì)素等難分解的物質(zhì)有很大作用.二、土壤有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化真菌——呈菌絲狀,適于酸性和好氣環(huán)境.15有機質(zhì)的分解與合成示意圖化學(xué)過程：溶解、水解、氧化等生物化學(xué)過程機械粉碎分解、合成作用礦質(zhì)化過程腐質(zhì)化過程有機質(zhì)的分解與合成示意圖化學(xué)過程：礦質(zhì)化過程16<一>土壤有機物質(zhì)的礦質(zhì)化土壤動植物殘體及土壤腐殖質(zhì),在微生物的作用下,分解成簡單有機化合物,以至最終被分解為無機化合物的過程.碳水化合物〔好氣〕碳水化合物→有機酸→CO2↑＋H2O〔嫌氣〕碳水化合物→有機酸→CH4↑＋H2O含氮有機物

核蛋白→核素→核酸→H3PO4→H2PO4-或HPO42-<有效態(tài)磷>卵磷脂→甘油磷酸脂→H3PO4→H2PO4-或HPO42-〔有效態(tài)磷〕含磷有機物〔氨化〕蛋白質(zhì)→氨基酸→NH3↑＋H2O→NH4＋〔氨態(tài)氮〕〔硝化〕NH3→HNO2→HNO3→NO3-〔硝態(tài)氮〕〔反硝化〕C6H12O6+24KNO3→24KHCO3+6CO2+12NO2↑+18H2O含硫蛋白質(zhì)→含硫氨基酸→H2S→H2SO4→SO42-〔有效態(tài)硫〕含硫有機物脂肪→甘油和脂肪酸→CO2和H2O

脂肪類有機物<一>土壤有機物質(zhì)的礦質(zhì)化碳水化合物〔好氣〕碳水化合物→有17<二>土壤有機物質(zhì)的腐殖化土壤中的動植物殘體的部分分解產(chǎn)物,在微生物作用下,合成腐殖質(zhì)的過程.植物物質(zhì)形成學(xué)說

腐殖質(zhì)并不是特殊的有機化合物,而是由植物組織中不為微生物分解的組分在稍經(jīng)改變后形成的.生物化學(xué)聚合學(xué)說

腐殖質(zhì)的生物合成過程是在微生物體內(nèi)進行的,微生物死亡后,細胞自溶的物質(zhì)如糖、氨基酸、酚,以及其他芳香族化合物經(jīng)縮合和聚合形成腐殖質(zhì).細胞自溶學(xué)說

生物殘體中的復(fù)雜有機物首先被微生物分泌的胞外酶降解成簡單有機物,而后被微生物吸收,在體內(nèi)合成為酚和氨基酸,分泌進入土壤,經(jīng)氧化和聚合形成腐殖質(zhì).<二>土壤有機物質(zhì)的腐殖化植物物質(zhì)形成學(xué)說腐殖質(zhì)并不是特18<三>礦質(zhì)化過程與腐殖質(zhì)化過程的關(guān)系礦質(zhì)化作用與腐殖質(zhì)化作用是同時發(fā)生的兩種矛盾過程,礦質(zhì)化過程是腐殖質(zhì)化過程的前提,腐殖質(zhì)化過程是礦質(zhì)化過程的部分結(jié)果..微生物以生物殘體為原料在細胞內(nèi)合成各種類似于腐殖質(zhì)的高分子化合物.當(dāng)微生物死亡以后,進入土壤成為土壤腐殖質(zhì).微生物合成學(xué)說

<三>礦質(zhì)化過程與腐殖質(zhì)化過程的關(guān)系微生物以生物殘體為原料19<四>影響有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素1.有機質(zhì)的類型糖和蛋白質(zhì)——易分解；木質(zhì)素和脂肪、蠟質(zhì)、樹脂——難分解；纖維素和半纖維素——居于兩者之間.2.土壤有機質(zhì)的C/N生物殘體的C/N與微生物的C/N相當(dāng)時〔25∶1或30∶1〕,利于分解.C/N過大,微生物因氮素不足,分解速度減緩或停頓,并與植物爭氮.3.土壤環(huán)境條件溫度——影響微生物活動——決定礦質(zhì)化速率；水分——影響土壤通氣狀況——決定微生物類群和分解產(chǎn)物；酸堿度——影響微生物的活動——決定腐殖質(zhì)類型.<四>影響有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素1.有機質(zhì)的類型2.土壤有機質(zhì)的20<五>土壤有機質(zhì)含量與組成的地理分異土壤有機質(zhì)含量最高,并以胡敏酸為主〔H/F2.5〕；中溫帶半濕潤草甸草原地區(qū)土壤有機質(zhì)含量逐漸降低,富里酸逐漸取代胡敏酸占據(jù)主導(dǎo)地位〔H/F0.6〕溫帶干旱荒漠地區(qū)高溫多雨熱帶雨林地區(qū)土壤有機質(zhì)含量逐漸降低,H/F0.5以下寒溫帶針葉林地區(qū)土壤有機質(zhì)含量變化不明顯,H/F0.5以下<五>土壤有機質(zhì)含量與組成的地理分異土壤有機質(zhì)含量最高,并以21第二節(jié)土壤有機質(zhì)在肥力上的作用及其動態(tài)平衡

第二節(jié)土壤有機質(zhì)在肥力上的作用及其動態(tài)平衡221、提供植物需要的養(yǎng)分直接提供：土壤有機質(zhì)是作物所需的氮、磷、硫、微量元素等各種養(yǎng)分的主要來源.一、有機質(zhì)的作用間接作用：多種有機酸和腐殖酸對土壤礦質(zhì)部分有一定的溶解能力,可以促進礦物風(fēng)化,有利于某些養(yǎng)料的有效化.一些與有機酸和富里酸絡(luò)合的金屬離子可以保留于土壤溶液中不致沉淀而增加有效性.〔一〕有機質(zhì)在土壤肥力上的作用1、提供植物需要的養(yǎng)分一、有機質(zhì)的作用間接作用：多種有機酸23物理性質(zhì)土壤團聚體的形成過程和穩(wěn)定性方面起著重要作用.改善土壤結(jié)構(gòu),使土壤的透水性、蓄水性、通氣性以及根系的生長環(huán)境有所改善.腐殖物質(zhì)具有巨大的比表面積和親水基團,吸水量是粘土礦物的5倍,能改善土壤有效持水量,使得更多的水能為作物所利用.顏色與熱性質(zhì)：由于腐殖質(zhì)是一種深色的物質(zhì),深色土壤吸熱快,在同樣日照條件下,其土溫相對較高.2、改善土壤理化性質(zhì)物理性質(zhì)2、改善土壤理化性質(zhì)24土壤中養(yǎng)料含量與保肥能力在酸性土壤中,有機質(zhì)通過與單體鋁的復(fù)合,降低土壤交換性鋁的含量,從而減輕鋁的毒害.養(yǎng)分的有效性：如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.提高土壤腐殖物質(zhì)含量,就增強土壤對酸堿度變化的緩沖性能.化學(xué)性質(zhì)土壤中養(yǎng)料含量與保肥能力化學(xué)性質(zhì)253、生物性質(zhì)土壤微生物生命活動所需養(yǎng)分和能量的主要來源,沒有土壤有機質(zhì)則不會有土壤中的所有生物化學(xué)過程.蚯蚓通過掘洞、消化有機質(zhì)、排泄糞便等直接改變土壤微生物和植物的生存環(huán)境.通過刺激微生物和動物的活動還能增加土壤酶的活性,從而直接影響土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過程.腐殖酸被證明是一類生理活性物質(zhì),它能加速種子發(fā)芽,增強根系活力,促進作物生長.對土壤微生物而言,腐殖酸也是一種促進其生長發(fā)育的生理活性物質(zhì).3、生物性質(zhì)261、有機質(zhì)與重金屬離子的作用土壤腐殖物質(zhì)含有多種功能基,這些功能基對重金屬離子有較強絡(luò)合和富集能力.〔二〕、有機質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用1、有機質(zhì)與重金屬離子的作用〔二〕、有機質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用272、有機物質(zhì)對農(nóng)藥等有機污染物的固定作用土壤有機質(zhì)對農(nóng)藥等有機污染物有強烈的親和力對有機污染物在土壤中的生物活性、殘留、生物降解、遷移和蒸發(fā)等過程有重要的影響.可溶性腐殖物質(zhì)能增加農(nóng)藥從土壤向地下水的遷移能更有效地遷移農(nóng)藥和其它有機物質(zhì)腐殖物質(zhì)還能作為還原劑而改變農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)、活性降低毒性2、有機物質(zhì)對農(nóng)藥等有機污染物的固定作用28二、影響土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素〔一〕有機殘體的特性〔植物〕可溶性有機物﹥蛋白質(zhì)﹥纖維素﹥木質(zhì)素〔類型〕新鮮多汁的有機物質(zhì)比干枯稿稈易于分解有機物質(zhì)的細碎程度影響其與外界因素的接觸面,而影響其礦化速率.有機物質(zhì)組成的碳氮比〔C/N〕對其分解速度影響很大.〔重要因子〕二、影響土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素〔一〕有機殘體的特性〔植物〕可29有機物質(zhì)組成的碳氮比〔C/N〕對其分解速度影響微生物體C/N：5：1植物殘體20C作為能源消耗分解有機質(zhì)時滿足合適的C/N比值一般為25:1自身細胞需1N、5C有機物質(zhì)組成的碳氮比〔C/N〕微生物體C/N：5：1植物殘體30土壤中微生物的活動需要合適的土壤含水量,但過多的水分導(dǎo)致進入土壤的氧氣減少,從而改變土壤有機物質(zhì)的分解過程和產(chǎn)物1、土壤水分和通氣狀況適宜水分含量為田間持水量的50-70%〔二〕影響微生物活動的土壤條件土壤中微生物的活動需要合適的土壤含水量,但過多的水分31在0℃以下,土壤有機質(zhì)的分解速率很小.在0-35℃〔5-30℃〕溫度范圍內(nèi),提高溫度能促進有機物質(zhì)的分解,加速土壤微生物的生物周轉(zhuǎn).一般土壤微生物活動的最適宜溫度大約為25-35℃,超出這個范圍,微生物的活動就會受到明顯的抑制2、土壤溫度狀況在0℃以下,土壤有機質(zhì)的分解速率很小.2、土壤溫度狀況32〔三〕土壤特性土壤質(zhì)地:與粘粒含量具有極顯著的正相關(guān)粘重的土壤通常比砂質(zhì)土壤含有更多的有機質(zhì)〔通常52-98%的土壤有機質(zhì)集中在粘粒部分〕土壤pH：通過影響微生物的活性而影響有機質(zhì)的降解〔三〕土壤特性土壤質(zhì)地:與粘粒含量具有極顯著的正相關(guān)33土壤微生物活動的pH范圍

土壤微生物活動的pH范圍34腐殖化系數(shù)：是指土壤中單位有機物質(zhì)經(jīng)過一年后形成的腐殖質(zhì)的數(shù)量

礦化率：每年因礦質(zhì)化而消失的有機質(zhì)占土壤有機質(zhì)總量的百分?jǐn)?shù)〔1-4%〕基本概念腐殖化系數(shù)：是指土壤中單位有機物質(zhì)經(jīng)過一年后形成的腐殖質(zhì)的35HA/FA值***：表示胡敏酸與富里酸含量的比值。是表示土壤腐殖質(zhì)成份變異的指標(biāo)之一一般我國北方的土壤,特別干旱區(qū)與半干旱區(qū)的土壤腐殖質(zhì)以胡敏酸為主,HA/FA比大于1.0而在溫暖潮濕的南方的酸性土壤中,土壤中以富里酸為主,HA/FA比一般小于1.在同一地區(qū),熟化程度高的土壤的HA/FA比較高.2、腐殖質(zhì)的變異性HA/FA值***：表示胡敏酸與富里酸含量的比值。是表示土壤363、土壤有機質(zhì)對全球碳平衡的影響土壤有機質(zhì)也是全球碳平衡過程中非常重要的碳庫.土壤有機質(zhì)的損失對地球自然環(huán)境具有重大影響.據(jù)估計全球土壤有機質(zhì)的總碳量在14-15×1017g,大約是陸地生物總碳量〔5.6×1017g〕的2.5-3倍,每年因土壤有機物質(zhì)生物分解釋放到大氣的總碳量為68×1015g,全球每年因焚燒燃料釋放到大氣的碳遠低得多,僅為6×1015g,是土壤呼吸作用釋放碳的8-9%.土壤碳庫的較小變化可對大氣碳庫產(chǎn)生較大影響.3、土壤有機質(zhì)對全球碳平衡的影響據(jù)估計全球土壤有機質(zhì)的總37三、土壤有機質(zhì)的動態(tài)平衡與調(diào)控〔一〕問題礦質(zhì)化過程與腐殖化過程的協(xié)調(diào)對于原有機質(zhì)含量高的土壤,隨著耕種年數(shù)的遞增,土壤有機質(zhì)含量降低,土壤有機質(zhì)含量可以損失20-30%我國##省的土壤調(diào)查資料表明：開墾后20年土壤有機質(zhì)含量減少1/4-1/3,開墾后20-40年土壤有機質(zhì)含量又減少1/4-1/3,在開墾60年后土壤有機質(zhì)減少到原來含量的1/2以上.三、土壤有機質(zhì)的動態(tài)平衡與調(diào)控〔一〕問題礦質(zhì)化過38全國土壤有機質(zhì)分布圖〔農(nóng)業(yè)部土壤處〕農(nóng)業(yè)部20##近萬農(nóng)戶監(jiān)測結(jié)果全國土壤有機質(zhì)分布圖〔農(nóng)業(yè)部土壤處〕39監(jiān)測區(qū)土壤有機質(zhì)含量從高到低的順序為：華南>東北>西南>華東>華北>西北監(jiān)測區(qū)土壤有機質(zhì)含量從高到低的順序為：40〔二〕調(diào)控土壤機質(zhì)的措施1、調(diào)節(jié)土壤的水、氣、熱狀況P62調(diào)節(jié)土壤溫度、濕度、通氣狀況,達到調(diào)節(jié)土壤有機質(zhì)分解速率的目的.〔通過澆水、翻土措施.調(diào)節(jié)土壤的溫度、濕度、通氣等,調(diào)節(jié)有機質(zhì)的積累和分解〕2、通過營林措施調(diào)節(jié)林地土壤有機質(zhì)的分解和累積過程P63影響林地有機質(zhì)分解的因素：具體措施疏伐調(diào)整林分組成進行必要的土壤改良〔二〕調(diào)控土壤機質(zhì)的措施1、調(diào)節(jié)土壤的水、氣、熱狀況P41〔1〕施用有機肥施用有機肥以提高土壤有機質(zhì)水平是我國勞動人民在長期的生產(chǎn)實踐中總結(jié)出來的寶貴經(jīng)驗.主要的有機肥源包括：作物秸桿、綠肥、糞肥、廄肥、堆肥、漚肥、餅肥、蠶沙、魚肥、河泥、塘泥等適當(dāng)施用一些氮肥也是將土壤有機質(zhì)保持在合適水平的一項措施〔調(diào)整C/N〕有機、無機肥料配合施用不僅能增產(chǎn),提高肥料利用率,還能提高土壤有機質(zhì)的含量.3、增加土壤有機質(zhì)的途徑〔二〕調(diào)控土壤機質(zhì)的措施〔1〕施用有機肥施用有機肥以提高土壤有機質(zhì)水平是我國勞42〔2〕種植綠肥綠肥是指把還在生長著的豆科綠色植物體翻入土壤的肥料.種植綠肥是一個培肥土壤、提高產(chǎn)量的有效措施.華北主要有以下兩種方式：1.休閑綠肥田菁、檉麻、草木樨和越冬毛葉苕子等2.糧肥間套〔林肥間作、果肥間作〕毛葉苔子、草木樨或夏季田菁等南方種植綠肥較為普遍：如水稻—紫云英輪作制種植綠肥應(yīng)依據(jù)"因地制宜、充分用地、積極養(yǎng)地、養(yǎng)用結(jié)合"的原則,同時也要考慮經(jīng)濟效益.〔2〕種植綠肥綠肥是指把還在生長著的豆科綠色植物體翻入土壤43（3）秸稈還田

一般是指將作物收獲后將秸稈切碎，不經(jīng)堆腐直接翻入土壤。秸稈還田不僅節(jié)省勞力和運輸，對促進土壤結(jié)構(gòu)的形成、固定和保存氮素以及促使土壤難溶性養(yǎng)分的釋放比施用腐熟的有機肥效果更好。

旱地改成水田后，土壤有機質(zhì)含量明顯增高。免耕可以顯著增加土壤微生物生物量和微生物碳與有機碳的比率，并使土壤有機質(zhì)水平表現(xiàn)出提高的趨勢。（4）其他途徑

（3）秸稈還田一般是指將作物收獲后將秸稈切碎，不經(jīng)堆腐直接44《土壤有機質(zhì)》課件45免耕常耕免耕常耕46土壤有機質(zhì)土壤有機質(zhì)47土壤有機質(zhì)教學(xué)目標(biāo)：〔1〕掌握土壤有機質(zhì)與土壤腐殖質(zhì)概念,二者有何異同；〔2〕熟悉土壤有機質(zhì)的基本組成,包括化學(xué)組成、化合物組成和形態(tài)特征；〔3〕了解碳水化合物、含N、P、S化合物的轉(zhuǎn)化過程及產(chǎn)物,重點掌握影響轉(zhuǎn)化因素中的C/N的詳細內(nèi)容和基本原理；〔4〕了解腐殖質(zhì)形成過程的兩個階段的內(nèi)容,掌握土壤腐殖質(zhì)的組分；〔5〕明確土壤有機質(zhì)對土壤肥力、環(huán)境保護所產(chǎn)生的影響,了解調(diào)控土壤有機質(zhì)的途徑；土壤有機質(zhì)教學(xué)目標(biāo)：48第一節(jié)土壤有機質(zhì)的概況及轉(zhuǎn)化1、土壤有機質(zhì)概況2、土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的承擔(dān)者——土壤微生物3、土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的基本過程

第二節(jié)土壤有機質(zhì)在肥力上的作用及其動態(tài)平衡1、土壤有機質(zhì)在林木營養(yǎng)和土壤肥力上的作用2、影響土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素3、土壤有機質(zhì)的動態(tài)平衡目錄第一節(jié)土壤有機質(zhì)的概況及轉(zhuǎn)化目錄49狹義地說：土壤有機質(zhì)一般主要是指有機殘體經(jīng)微生物作用形成的一類特殊的、復(fù)雜的、性質(zhì)比較穩(wěn)定的高分子有機化合物〔腐殖質(zhì)〕概念什么是土壤有機質(zhì)<soilorganicmatter>？廣義地說：土壤有機質(zhì)是指以各種形態(tài)存在于土壤中的所有含碳的有機物質(zhì)包括土壤中各種動、植物殘體,微生物體及其分解和合成的各種有機物質(zhì)狹義地說：土壤有機質(zhì)一般主要是指有機殘體經(jīng)微生物作用形成的50土壤有機質(zhì)非特異性土壤有機質(zhì)——化學(xué)上已知的普通有機化合物,包括動植物殘體、微生物體和生物殘體不同分解階段的產(chǎn)物.特異性土壤有機質(zhì)——腐殖質(zhì),由分解產(chǎn)物合成的,是土壤中特有的、結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜的高分子有機化合物.土壤中各種含碳有機化合物的總稱土壤有機質(zhì)是土壤重要的組成物質(zhì).含量少、作用重要：——直接或間接地供應(yīng)植物生長發(fā)育所需的N、P、S等養(yǎng)分元素；——影響土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)等性質(zhì).土壤有機質(zhì)非特異性土壤有機質(zhì)——化學(xué)上已知的普通有機化合物,51第一節(jié)土壤有機質(zhì)的概況及轉(zhuǎn)化一、土壤有機質(zhì)的來源

微生物動物來源植物來源人為施入的有機物質(zhì)地面植被殘落物和根系是土壤有機質(zhì)的主要來源，如樹木、灌叢、草類及其殘落物，每年都向土壤提供大量有機殘體。自然土壤第一節(jié)土壤有機質(zhì)的概況及轉(zhuǎn)化微生物地面植被殘落物和根52森林植被下的枯枝落葉

荒漠景觀熱帶雨林下僅凋落物干物質(zhì)量即達16700千克/公頃年荒漠植物群落的凋落物干物質(zhì)量僅為530千克/公頃年不同自然植被下進入土壤的植物殘體量變異很大森林植被下的枯枝落葉荒漠景觀熱帶雨林下僅凋落物干53土壤有機質(zhì)的來源（1）作物的根茬、還田的秸桿和翻壓綠肥；（2）人畜糞尿；（3）城市生活垃圾、污水；（4）土壤微生物、動物的遺體及分泌物(如蚯蚓、昆蟲等)（5）施用的各種有機肥料（廄肥、堆漚肥、腐殖酸肥料、污泥以及土雜肥等）

耕作土壤土壤有機質(zhì)的來源（1）作物的根茬、還田的秸桿和翻壓綠肥；耕作54二、有機質(zhì)的含量及組成一般含量在0-5%之間.泥炭土可高達20%或30%以上,壤土和砂質(zhì)土壤不足0.5%有機土壤：

有機質(zhì)含量%>20%礦質(zhì)土壤：

有機質(zhì)含量%<20%

有機質(zhì)含量（%） 肥力水平

<0.5 低

0.5~1.0 較低

1.0~1.2 中等

1.2~1.5 較高

>1.5 高〔一〕有機質(zhì)含量二、有機質(zhì)的含量及組成一般含量在0-5%之間.有機土壤55土壤有機質(zhì)0.5%5%0.5-2.0%7%1.5-3.5%1.22%3.29%土壤有機質(zhì)0.5%5%0.5-2.0%7%1.5-3.5%156〔二〕有機質(zhì)的組成<1>存在形態(tài)：動、植物殘體〔新鮮〕半分解的動、植物殘體腐殖質(zhì)在微生物作用下,有機物質(zhì)經(jīng)分解再合成形成的一種褐色或暗褐色的高分子膠體物質(zhì)〔二〕有機質(zhì)的組成<1>存在形態(tài)：在微生物作用下,有57土壤有機質(zhì)的基本元素組成是C、H、O、N,C/N比大約在10~12之間.〔二〕有機質(zhì)的組成<2>化學(xué)元素組成

碳52%~58%

氧34%~39%

氫3.3%~4.8%

氮3.7%~4.1%

尚有P和S土壤有機質(zhì)的基本元素組成是C、H、O、N,〔二〕有機質(zhì)的組成58腐殖物質(zhì)〔HumicSubstance>60%~80%非腐殖物質(zhì)〔Non-HumicSubstance>20%~40%〔二〕有機質(zhì)的組成<3>化合物組成常見的化合物有：糖類、有機酸、醛、醇、酮纖維素、半纖維素木質(zhì)素脂類〔脂肪、蠟脂、單寧、樹脂〕蛋白質(zhì)〔含氮化合物〕腐殖物質(zhì)〔HumicSubstance>60%~59土壤中微生物

分布廣數(shù)量大種類多最活躍1公斤土壤可含：

5億個微小動物。

5億個細菌，近10億個真菌

100億個放線菌它們參與土壤有機質(zhì)分解,腐殖質(zhì)合成,養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和推動土壤的發(fā)育和形成.二、

土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的承擔(dān)者——土壤微生物土壤中微生物1公斤土壤可含：它們參與土壤有機質(zhì)分60二、土壤有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化

真菌——呈菌絲狀,適于酸性和好氣環(huán)境.能將有機質(zhì)徹底分解,并能參加腐殖質(zhì)的形成.菌絲體有助于土壤結(jié)構(gòu)體的形成.包括在微生物作用下的礦質(zhì)化和腐殖化兩種過程.土壤微生物細菌——土壤微生物中最大的類群,適于中性至微堿性環(huán)境.好氣條件下,強烈分解有機質(zhì),形成CO2、NH3、H2O和各種無機鹽類.嫌氣條件下,有機質(zhì)分解速度緩慢,形成分解不徹底的產(chǎn)物.藻類——常見藻類有藍綠藻、綠藻、硅藻等.放線菌——呈菌絲狀,適于有機質(zhì)豐富、堿性、較干旱環(huán)境.對木質(zhì)素等難分解的物質(zhì)有很大作用.二、土壤有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化真菌——呈菌絲狀,適于酸性和好氣環(huán)境.61有機質(zhì)的分解與合成示意圖化學(xué)過程：溶解、水解、氧化等生物化學(xué)過程機械粉碎分解、合成作用礦質(zhì)化過程腐質(zhì)化過程有機質(zhì)的分解與合成示意圖化學(xué)過程：礦質(zhì)化過程62<一>土壤有機物質(zhì)的礦質(zhì)化土壤動植物殘體及土壤腐殖質(zhì),在微生物的作用下,分解成簡單有機化合物,以至最終被分解為無機化合物的過程.碳水化合物〔好氣〕碳水化合物→有機酸→CO2↑＋H2O〔嫌氣〕碳水化合物→有機酸→CH4↑＋H2O含氮有機物

核蛋白→核素→核酸→H3PO4→H2PO4-或HPO42-<有效態(tài)磷>卵磷脂→甘油磷酸脂→H3PO4→H2PO4-或HPO42-〔有效態(tài)磷〕含磷有機物〔氨化〕蛋白質(zhì)→氨基酸→NH3↑＋H2O→NH4＋〔氨態(tài)氮〕〔硝化〕NH3→HNO2→HNO3→NO3-〔硝態(tài)氮〕〔反硝化〕C6H12O6+24KNO3→24KHCO3+6CO2+12NO2↑+18H2O含硫蛋白質(zhì)→含硫氨基酸→H2S→H2SO4→SO42-〔有效態(tài)硫〕含硫有機物脂肪→甘油和脂肪酸→CO2和H2O

脂肪類有機物<一>土壤有機物質(zhì)的礦質(zhì)化碳水化合物〔好氣〕碳水化合物→有63<二>土壤有機物質(zhì)的腐殖化土壤中的動植物殘體的部分分解產(chǎn)物,在微生物作用下,合成腐殖質(zhì)的過程.植物物質(zhì)形成學(xué)說

腐殖質(zhì)并不是特殊的有機化合物,而是由植物組織中不為微生物分解的組分在稍經(jīng)改變后形成的.生物化學(xué)聚合學(xué)說

腐殖質(zhì)的生物合成過程是在微生物體內(nèi)進行的,微生物死亡后,細胞自溶的物質(zhì)如糖、氨基酸、酚,以及其他芳香族化合物經(jīng)縮合和聚合形成腐殖質(zhì).細胞自溶學(xué)說

生物殘體中的復(fù)雜有機物首先被微生物分泌的胞外酶降解成簡單有機物,而后被微生物吸收,在體內(nèi)合成為酚和氨基酸,分泌進入土壤,經(jīng)氧化和聚合形成腐殖質(zhì).<二>土壤有機物質(zhì)的腐殖化植物物質(zhì)形成學(xué)說腐殖質(zhì)并不是特64<三>礦質(zhì)化過程與腐殖質(zhì)化過程的關(guān)系礦質(zhì)化作用與腐殖質(zhì)化作用是同時發(fā)生的兩種矛盾過程,礦質(zhì)化過程是腐殖質(zhì)化過程的前提,腐殖質(zhì)化過程是礦質(zhì)化過程的部分結(jié)果..微生物以生物殘體為原料在細胞內(nèi)合成各種類似于腐殖質(zhì)的高分子化合物.當(dāng)微生物死亡以后,進入土壤成為土壤腐殖質(zhì).微生物合成學(xué)說

<三>礦質(zhì)化過程與腐殖質(zhì)化過程的關(guān)系微生物以生物殘體為原料65<四>影響有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素1.有機質(zhì)的類型糖和蛋白質(zhì)——易分解；木質(zhì)素和脂肪、蠟質(zhì)、樹脂——難分解；纖維素和半纖維素——居于兩者之間.2.土壤有機質(zhì)的C/N生物殘體的C/N與微生物的C/N相當(dāng)時〔25∶1或30∶1〕,利于分解.C/N過大,微生物因氮素不足,分解速度減緩或停頓,并與植物爭氮.3.土壤環(huán)境條件溫度——影響微生物活動——決定礦質(zhì)化速率；水分——影響土壤通氣狀況——決定微生物類群和分解產(chǎn)物；酸堿度——影響微生物的活動——決定腐殖質(zhì)類型.<四>影響有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素1.有機質(zhì)的類型2.土壤有機質(zhì)的66<五>土壤有機質(zhì)含量與組成的地理分異土壤有機質(zhì)含量最高,并以胡敏酸為主〔H/F2.5〕；中溫帶半濕潤草甸草原地區(qū)土壤有機質(zhì)含量逐漸降低,富里酸逐漸取代胡敏酸占據(jù)主導(dǎo)地位〔H/F0.6〕溫帶干旱荒漠地區(qū)高溫多雨熱帶雨林地區(qū)土壤有機質(zhì)含量逐漸降低,H/F0.5以下寒溫帶針葉林地區(qū)土壤有機質(zhì)含量變化不明顯,H/F0.5以下<五>土壤有機質(zhì)含量與組成的地理分異土壤有機質(zhì)含量最高,并以67第二節(jié)土壤有機質(zhì)在肥力上的作用及其動態(tài)平衡

第二節(jié)土壤有機質(zhì)在肥力上的作用及其動態(tài)平衡681、提供植物需要的養(yǎng)分直接提供：土壤有機質(zhì)是作物所需的氮、磷、硫、微量元素等各種養(yǎng)分的主要來源.一、有機質(zhì)的作用間接作用：多種有機酸和腐殖酸對土壤礦質(zhì)部分有一定的溶解能力,可以促進礦物風(fēng)化,有利于某些養(yǎng)料的有效化.一些與有機酸和富里酸絡(luò)合的金屬離子可以保留于土壤溶液中不致沉淀而增加有效性.〔一〕有機質(zhì)在土壤肥力上的作用1、提供植物需要的養(yǎng)分一、有機質(zhì)的作用間接作用：多種有機酸69物理性質(zhì)土壤團聚體的形成過程和穩(wěn)定性方面起著重要作用.改善土壤結(jié)構(gòu),使土壤的透水性、蓄水性、通氣性以及根系的生長環(huán)境有所改善.腐殖物質(zhì)具有巨大的比表面積和親水基團,吸水量是粘土礦物的5倍,能改善土壤有效持水量,使得更多的水能為作物所利用.顏色與熱性質(zhì)：由于腐殖質(zhì)是一種深色的物質(zhì),深色土壤吸熱快,在同樣日照條件下,其土溫相對較高.2、改善土壤理化性質(zhì)物理性質(zhì)2、改善土壤理化性質(zhì)70土壤中養(yǎng)料含量與保肥能力在酸性土壤中,有機質(zhì)通過與單體鋁的復(fù)合,降低土壤交換性鋁的含量,從而減輕鋁的毒害.養(yǎng)分的有效性：如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.提高土壤腐殖物質(zhì)含量,就增強土壤對酸堿度變化的緩沖性能.化學(xué)性質(zhì)土壤中養(yǎng)料含量與保肥能力化學(xué)性質(zhì)713、生物性質(zhì)土壤微生物生命活動所需養(yǎng)分和能量的主要來源,沒有土壤有機質(zhì)則不會有土壤中的所有生物化學(xué)過程.蚯蚓通過掘洞、消化有機質(zhì)、排泄糞便等直接改變土壤微生物和植物的生存環(huán)境.通過刺激微生物和動物的活動還能增加土壤酶的活性,從而直接影響土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過程.腐殖酸被證明是一類生理活性物質(zhì),它能加速種子發(fā)芽,增強根系活力,促進作物生長.對土壤微生物而言,腐殖酸也是一種促進其生長發(fā)育的生理活性物質(zhì).3、生物性質(zhì)721、有機質(zhì)與重金屬離子的作用土壤腐殖物質(zhì)含有多種功能基,這些功能基對重金屬離子有較強絡(luò)合和富集能力.〔二〕、有機質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用1、有機質(zhì)與重金屬離子的作用〔二〕、有機質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用732、有機物質(zhì)對農(nóng)藥等有機污染物的固定作用土壤有機質(zhì)對農(nóng)藥等有機污染物有強烈的親和力對有機污染物在土壤中的生物活性、殘留、生物降解、遷移和蒸發(fā)等過程有重要的影響.可溶性腐殖物質(zhì)能增加農(nóng)藥從土壤向地下水的遷移能更有效地遷移農(nóng)藥和其它有機物質(zhì)腐殖物質(zhì)還能作為還原劑而改變農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)、活性降低毒性2、有機物質(zhì)對農(nóng)藥等有機污染物的固定作用74二、影響土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素〔一〕有機殘體的特性〔植物〕可溶性有機物﹥蛋白質(zhì)﹥纖維素﹥木質(zhì)素〔類型〕新鮮多汁的有機物質(zhì)比干枯稿稈易于分解有機物質(zhì)的細碎程度影響其與外界因素的接觸面,而影響其礦化速率.有機物質(zhì)組成的碳氮比〔C/N〕對其分解速度影響很大.〔重要因子〕二、影響土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素〔一〕有機殘體的特性〔植物〕可75有機物質(zhì)組成的碳氮比〔C/N〕對其分解速度影響微生物體C/N：5：1植物殘體20C作為能源消耗分解有機質(zhì)時滿足合適的C/N比值一般為25:1自身細胞需1N、5C有機物質(zhì)組成的碳氮比〔C/N〕微生物體C/N：5：1植物殘體76土壤中微生物的活動需要合適的土壤含水量,但過多的水分導(dǎo)致進入土壤的氧氣減少,從而改變土壤有機物質(zhì)的分解過程和產(chǎn)物1、土壤水分和通氣狀況適宜水分含量為田間持水量的50-70%〔二〕影響微生物活動的土壤條件土壤中微生物的活動需要合適的土壤含水量,但過多的水分77在0℃以下,土壤有機質(zhì)的分解速率很小.在0-35℃〔5-30℃〕溫度范圍內(nèi),提高溫度能促進有機物質(zhì)的分解,加速土壤微生物的生物周轉(zhuǎn).一般土壤微生物活動的最適宜溫度大約為25-35℃,超出這個范圍,微生物的活動就會受到明顯的抑制2、土壤溫度狀況在0℃以下,土壤有機質(zhì)的分解速率很小.2、土壤溫度狀況78〔三〕土壤特性土壤質(zhì)地:與粘粒含量具有極顯著的正相關(guān)粘重的土壤通常比砂質(zhì)土壤含有更多的有機質(zhì)〔通常52-98%的土壤有機質(zhì)集中在粘粒部分〕土壤pH：通過影響微生物的活性而影響有機質(zhì)的降解〔三〕土壤特性土壤質(zhì)地:與粘粒含量具有極顯著的正相關(guān)79土壤微生物活動的pH范圍

土壤微生物活動的pH范圍80腐殖化系數(shù)：是指土壤中單位有機物質(zhì)經(jīng)過一年后形成的腐殖質(zhì)的數(shù)量

礦化率：每年因礦質(zhì)化而消失的有機質(zhì)占土壤有機質(zhì)總量的百分?jǐn)?shù)〔1-4%〕基本概念腐殖化系數(shù)：是指土壤中單位有機物質(zhì)經(jīng)過一年后形成的腐殖質(zhì)的81HA/FA值***：表示胡敏酸與富里酸含量的比值。是表示土壤腐殖質(zhì)成份變異的指標(biāo)之一一般我國北方的土壤,特別干旱區(qū)與半干旱區(qū)的土壤腐殖質(zhì)以胡敏酸為主,HA/FA比大于1.0而在溫暖潮濕的南方的酸性土壤中,土壤中以富里酸為主,HA/FA比一般小于1.在同一地區(qū),熟化程度高的土壤的HA/FA比較高.2、腐殖質(zhì)的變異性HA/FA值***：表示胡敏酸與富里酸含量的比值。是表示土壤823、土壤有機質(zhì)對全球碳平衡的