第二章-土壤有機質(zhì)總結(jié)課件

第二章土壤有機質(zhì)

Soilorganicmatter第二章土壤有機質(zhì)

Soilor1主要內(nèi)容第一節(jié)土壤有機質(zhì)的來源、含量及組成第二節(jié)土壤有機質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化第三節(jié)土壤腐殖質(zhì)的形成和性質(zhì)第四節(jié)土壤有機質(zhì)的作用及管理主要內(nèi)容第一節(jié)土壤有機質(zhì)的來源、含量及組成2土壤有機質(zhì)(soilorganicmatter)

它主要包括土壤中各種動物、植物殘體，微生物體及其分解和合成的各種有機化合物。

土壤有機質(zhì)是指存在于土壤中的所有含碳的有機化合物。mineral45%water25%organic5%air25%土壤有機質(zhì)(soilorganicmatter)3第一節(jié)土壤有機質(zhì)的來源、含量及其組成一、土壤有機質(zhì)的來源植物殘體由于各地區(qū)的氣候條件、植被類型及耕作管理不同，進入土壤中的植物殘體數(shù)量和化學組成有很大的差異。植物殘體性質(zhì)是否存在差異？包括各類植物的凋落物、死亡的植物體及根系。第一節(jié)土壤有機質(zhì)的來源、含量及其組成一、土壤有機質(zhì)的來源植4熱帶雨林凋落物干物質(zhì)量:16700Kg/公頃?年荒漠植物群落凋落物干物質(zhì)量:530Kg/公頃?年植物殘體量：我國森林土壤每年歸還土壤的凋落物干物質(zhì)量按氣候植被帶劃分，依次為：熱帶雨林，亞熱帶常綠闊葉林和落葉闊葉林，曖溫帶落葉闊葉林，溫帶針闊混交林，寒溫帶針葉林、荒漠。熱帶雨林凋落物干物質(zhì)量:16700Kg/公頃?年植物殘體5森林植被下有機殘體主要來自地上部凋落物；草本植物的有機殘體主要來自根系；耕作土壤，植物殘體主要來源根茬。不同生態(tài)系統(tǒng)間植物殘體來源形式：作物根茬植物凋落物森林植被下有機殘體主要來自地上部凋落物；草本植物的有機殘體主6動物、微生物殘體動植物、微生物的排泄物和分泌物包括土壤動物和非土壤動物的殘體，及各種微生物的殘體。這部分來源相對較少，但對原始土壤來說，微生物是土壤有機質(zhì)的最早來源。對土壤有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化起著非常重要的作用。死亡微生物動物糞便動物、微生物殘體動植物、微生物的排泄物和分泌物包括土7人為施入土壤中的各種有機物人為施入土壤中的各種有機肥料（綠肥、堆肥、漚肥等），工農(nóng)業(yè)和生活的廢水、廢渣等，還有各種微生物制品，有機農(nóng)藥等。引發(fā)嚴重生態(tài)環(huán)境問題例如：植物種類退化注意：其中進入土壤的植物殘體是最主要的來源。人為施入土壤中的各種有機物人為施入土壤中的各種有機肥8二、土壤有機質(zhì)的含量及組成（1）土壤有機質(zhì)含量的差異較大漠境土和砂質(zhì)土壤不足5g/kg泥炭土可高達200g/kg以上1、土壤有機質(zhì)的含量二、土壤有機質(zhì)的含量及組成（1）土壤有機質(zhì)含量的差異較大9第二章-土壤有機質(zhì)總結(jié)ppt課件100.5%7%（2）有機質(zhì)土壤和礦質(zhì)土壤

＞20%

有機質(zhì)土壤

＜20%

礦質(zhì)土壤（3）不同區(qū)域不同土壤有機質(zhì)含量差異很大

50-100g/kg暗棕壤黑土

30-60g/kg20g/kg左右黑鈣土栗鈣土10g/kg左右灰漠土3~5g/kg

0.5%7%（2）有機質(zhì)土壤和礦質(zhì)土壤（3）不同區(qū)域不同土壤11中國地帶性土壤表層SOM含量RegionsNum.算術(shù)平均值A(chǔ)rithmeticmean(gkg-1)Min.(gkg-1)Median(gkg-1)Max.(gkg-1)幾何平均值Geometricmean*(gkg-1)全國Wholecountry88632.31.321.8241.022.9bd東北地區(qū)NortheasternChina19932.54.924.5127.825.7cd華東地區(qū)EasternChina8626.35.119.0115.220.0ab華南地區(qū)SouthernChina11329.03.123.1144.323.9bc華北地區(qū)NorthernChina17526.04.019.2182.318.4a西北地區(qū)NorthwesternChina21631.81.316.1241.019.5a西南地區(qū)SouthwesternChina9753.67.439.6184.740.4e中國地帶性土壤表層SOM含量Num.算術(shù)平均值Min.Me12第二章-土壤有機質(zhì)總結(jié)ppt課件132、土壤有機質(zhì)的組成（1）化學元素組成土壤有機質(zhì)的基本元素組成是C、H、O、N，其次是P和S。干物質(zhì)C

O

H

N%

52~58

34~39

3.3~4.8

3.7~4.1其C/N

比大約在10～12之間。2、土壤有機質(zhì)的組成（1）化學元素組成土壤有機質(zhì)的基本元14普通有機化合物：

碳水化合物（糖、醛、酸等）

含氮化合物（氨基酸、蛋白質(zhì)等）

纖維素、半纖維素（在強酸或強堿下水解）

木質(zhì)素（難于分解轉(zhuǎn)化，相對穩(wěn)定存在）特殊有機化合物：

腐殖物質(zhì)（胡敏素、胡敏酸、富啡酸）等（2）化合物組成普通有機化合物：（2）化合物組成15

3、土壤有機質(zhì)的存在形態(tài)動、植物殘體

半分解的動、植物殘體腐殖物質(zhì)

3、土壤有機質(zhì)的存在形態(tài)動、植物殘體16新鮮的有機物，指那些剛進入土壤不久，仍保持原來生物體解剖學上特征的那些動、植物殘體，基本上未受到微生物的分解作用。

（1）動、植物殘體經(jīng)微生物的分解，已使進入土壤中的動、植物殘體失去了原有的形態(tài)等特征。有機質(zhì)已部分分解，并且相互纏結(jié)，多為暗褐色的碎屑和小塊。包括有機質(zhì)分解產(chǎn)物和新合成的簡單有機化合物。（2）半分解的動、植物殘體新鮮的有機物，指那些剛進入土壤不久，仍保持原來生物體解17（3）腐殖質(zhì)經(jīng)土壤微生物作用后，由多酚和多醌類物質(zhì)聚合而成的含芳香環(huán)結(jié)構(gòu)的、新形成的黃色至棕黑色的非晶形高分子有機化合物。與土壤礦物質(zhì)土粒緊密結(jié)合，是土壤有機質(zhì)存在的主要形態(tài)類型。非腐殖物質(zhì)（non-humicsubstance)

(20~30%)腐殖物質(zhì)（humicsubstance）(60~80%)除未分解和半分解動、植物殘體及微生物體以外的有機物質(zhì)的總稱。通常占土壤有機質(zhì)的90%以上。（3）腐殖質(zhì)經(jīng)土壤微生物作用后，由多酚和多醌類物質(zhì)聚18humushuminFulvicacidHumicacidNon-humusSoilhumushumushuminFulvicacidHumicaci19腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)20第二節(jié)土壤有機質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化有機殘體礦化作用mineralization腐殖化作用humification第二節(jié)土壤有機質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化有機殘體礦化作用腐殖化作用21有機質(zhì)的分解與合成示意圖有機質(zhì)的分解與合成示意圖22礦化作用（mineralization）

土壤有機質(zhì)在土壤微生物及其酶的作用下，分解成二氧化碳和水，并釋放出其中的礦質(zhì)養(yǎng)分的過程。R—（C，4H）+2O2CO2+2H2O+能量+養(yǎng)分

酶氧化土壤有機質(zhì)因礦質(zhì)化作用每年損失的量占土壤有機質(zhì)總量的百分數(shù)稱有機質(zhì)的礦化率(mineralizationpercent)。我國土壤的年礦化率一般在1%～3%。一、簡單有機化合物的分解和轉(zhuǎn)化礦化作用（mineralization）土壤有機質(zhì)在土壤23糖類有機物質(zhì)礦化多糖單糖CO2+H2O+heat(多）好氣條件下有機酸+heat（少）半嫌氣條件CH4、H2S+heat（極少）嫌氣水解酶作用己糖>淀粉>半纖維素>纖維素如纖維素、半纖維素、淀粉等糖類。糖類有機物質(zhì)礦化多糖單糖CO2+H2O+heat(多）24含氮物質(zhì)的礦化蛋白質(zhì)多肽氨基酸氨NH3硝酸根NO3-蛋白酶肽酶氨化細菌硝化細菌水解作用（hydrolyzation)氨化作用（ammonification)硝化作用（nitrification)任何條件下好氣條件下反硝化作用：反硝化細菌在嫌氣條件下將硝酸鹽還原過程。含氮物質(zhì)的礦化蛋白質(zhì)多肽氨基酸氨NH3硝酸根NO3-蛋白酶肽25這類有機物的礦質(zhì)化過程與碳水化合物基本相同，不同之點是在嫌氣條件下產(chǎn)生多酚化合物，這是形成腐殖質(zhì)的基本材料。

CO2的釋放速率通常是衡量土壤有機質(zhì)分解率和微生物活性的重要指標。

脂肪、樹脂、蠟質(zhì)、單寧等木質(zhì)素木質(zhì)素是芳香性聚合物，含碳量高，在土壤中被真菌和放線菌作用下緩慢的轉(zhuǎn)化，最終產(chǎn)物是CO2和H2O，但往往只有50%可形成最終產(chǎn)物，其余僅為降解產(chǎn)物，作為形成腐殖質(zhì)的原始材料。這類有機物的礦質(zhì)化過程與碳水化合物基本相同，26單糖、淀粉和簡單蛋白質(zhì)粗蛋白質(zhì)半纖維素纖維素脂肪、蠟質(zhì)等木質(zhì)素、酚類化合物容易難土壤中簡單有機化合物分解的難易順序單糖、27好氧條件下的分解

微生物活動旺盛，分解作用快，分解最終產(chǎn)物位CO2和H2O，釋放出礦質(zhì)鹽類（NH4+、NO3-、HPO42-、H2PO4-、SO42-等）。嫌氧條件下的分解

好氧微生物活動受到限制，分解作用慢又不徹底，土壤中積累有機酸、乙醇等中間產(chǎn)物。極厭氧條件下會產(chǎn)生CH4、H2、H2S等還原性氣體。注意好氧條件下的分解極厭氧條件下注意28

植物殘體主要包括植物根、莖、葉的死亡組織。其中各類有機化合物的含量范圍是：

可溶性有機化合物纖維素半纖維素蛋白質(zhì)木質(zhì)素（糖分、氨基酸等）

5~10%15~60%10~30%2~15%5~30%二、植物殘體的分解和轉(zhuǎn)化第一階段：可溶性有機化合物以及部分類似有機物進入土壤后的頭幾個月很快礦化。

第二階段：殘留在土壤中的木質(zhì)素、蠟質(zhì)以及第一階段未被礦化的植物殘體碳相對緩慢分解。植物殘體在土壤中的分解和轉(zhuǎn)化過程：植物殘體主要包括植物根、莖、葉的死亡組織。其29據(jù)統(tǒng)計，有機殘體進入土壤經(jīng)1年降解后，有機質(zhì)的2/3以CO2的形式釋放而損失，殘留在土壤中的不足1/3。易分解組分

植物殘體碳難分解組分土壤微生物生物量：3～8%

多糖、多糖醛酸苷、有機酸等非腐殖物質(zhì)：3～8%腐殖物質(zhì)：10～30%據(jù)統(tǒng)計，有機殘體進入土壤經(jīng)1年降解后，有機質(zhì)的2/3以30

各種有機化合物通過微生物的合成或在原植物組織中的聚合轉(zhuǎn)變?yōu)榻M成和結(jié)構(gòu)比原來有機化合物更為復雜的新的有機化合物，這一過程稱為腐殖化過程。腐殖化系數(shù)：單位重量的有機物質(zhì)碳在土壤中分解一年后的殘留碳量。腐殖化過程（humification）三、土壤腐殖物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化各種有機化合物通過微生物的合成或在原植物組織中的聚合轉(zhuǎn)變31

第一階段：腐殖質(zhì)經(jīng)過物理、化學作用和生物降解，使其芳香結(jié)構(gòu)核心與其復合的簡單有機物分離，或是整個復合體解體。

第二階段：釋放的簡單有機物質(zhì)被分解（礦化）和轉(zhuǎn)化，酚類聚合物被氧化。

第三階段：脂肪酸(fattyacid)被分解，被釋放的芳香族化合物（如酚類）參與新腐殖質(zhì)的形成。

腐殖質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化經(jīng)歷三個階段：腐殖質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化經(jīng)歷三個階段：32它是一類以芳香化合物或其聚合物為核心，復合了其他類型有機物質(zhì)的有機復合體。它與土壤中黏土礦物緊密結(jié)合，以有機—無機復合體方式存在。能存在與蒙脫石、蛭石等膨脹型礦物的層間，不與微生物接觸。腐殖物質(zhì)在土壤中很穩(wěn)定，抗微生物分解能力很強，主要與其本身的化學結(jié)構(gòu)及其與金屬離子和黏土礦物之間的相互作用、團聚體內(nèi)部的夾雜有關(guān)。土壤腐殖質(zhì)的年周轉(zhuǎn)量為1.1%。腐殖物質(zhì)在土壤中很穩(wěn)定，抗微生物分解能力很強，主要與其33四、影響土壤有機質(zhì)分解和轉(zhuǎn)化的因素（一）土壤生物的組成與活性（二）土壤特性（三）植物殘體的特性四、影響土壤有機質(zhì)分解和轉(zhuǎn)化的因素（一）土壤生物的組成與活性34土壤動物促進植物殘體的破碎和運輸真菌可促進木質(zhì)素的分解細菌和放線菌可促進碳水化合物的分解（一）土壤生物的組成與活性土壤動物促進植物殘體的破碎和運輸（一）土壤生物的組成與活性35（二）土壤特性

SOM分解轉(zhuǎn)化主要是在微生物作用下完成的，影響微生物活性的因素都影響有機質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化。南方土壤有機質(zhì)含量為什么低于北方土壤？0℃以下，微生物活性很低，

SOM分解速率很??；0～35℃范圍內(nèi)，每升高10℃，SOM最大分解速率提高2～3倍；25～35℃下，微生物活動最旺盛，利于SOM礦化分解。1、溫度（二）土壤特性SOM分解轉(zhuǎn)化主要是在微生物作用下完成的362、水分和通氣狀況

好氣：水少氣多，氧氣充足，好氧微生物活動旺盛，SOM礦化分解，釋放養(yǎng)分；嫌氣：水多氣少，氧氣不足，好氧微生物活動受抑制，氧化分解很慢；SOM腐殖化合成腐殖質(zhì)。水田不宜提倡秸稈還田，不能以犧牲環(huán)境為代價換取增產(chǎn)。低洼、積水有利于有機質(zhì)的積累?。ǘ┩寥捞匦?、水分和通氣狀況好氣：水少氣多，氧氣充足，好氧微生物活動373、pH值通過影響微生物的活性而影響有機質(zhì)的分解，各種微生物都有其最適pH范圍：由于細菌數(shù)目最多，所以pH

6.5～7.5較適宜！多數(shù)細菌的最適pH為6.5～7.5真菌為3～6放線菌為略偏向堿性在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，改良過酸或過堿土壤，對促進有機質(zhì)的礦化有顯著效果。（二）土壤特性3、pH值通過影響微生物的活性而影響有機質(zhì)的分解，各種384、質(zhì)地黏粒含量越高，質(zhì)地愈黏重，SOM愈難分解，有機質(zhì)含量也越高。（二）土壤特性5、其他影響因素某些重金屬的毒害作用都會限制有機質(zhì)轉(zhuǎn)化。4、質(zhì)地黏粒含量越高，質(zhì)地愈黏重，SOM愈難分解，有機質(zhì)39（三）植物殘體的特性1、物理狀態(tài)新鮮程度破碎程度緊實程度新鮮多汁、幼嫩綠肥易于分解，磨細粉碎、疏松的有機質(zhì)易于分解！

纖維素、木質(zhì)素和蠟質(zhì)含量高的植物殘體難分解，含氮有機物多的植物殘體分解容易。2、植物殘體的化學組成（三）植物殘體的特性1、物理狀態(tài)新鮮程度新鮮多汁、幼40（三）植物殘體的特性3、C/N

Ｃ／Ｎ不僅影響有機殘體分解速度，還影響土壤有效氮的供應(yīng)，通常以25:1或30:1較為合適。Ｃ／Ｎ＜25:1時，微生物活動最旺盛，分解有機質(zhì)速度較快，釋放出大量Ｎ素；Ｃ／Ｎ＞25:1

時，Ｎ相對不足，會出現(xiàn)微生物與植物共同爭奪土壤中的有效Ｎ。秸桿直接還田時，常加入適量的速效氮肥，為什么？（三）植物殘體的特性3、C/NＣ／Ｎ不僅影響有機41第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)土壤腐殖物質(zhì)的形成土壤腐殖物質(zhì)—黏土礦物復合體土壤腐殖酸的分組土壤腐殖酸的性質(zhì)第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)土壤腐殖物質(zhì)的形成42humus：一類以芳香化合物或其聚合物為核心，是土壤中一類性質(zhì)穩(wěn)定、組成和結(jié)構(gòu)都很復雜的天然高分子聚合物。humification：進入土壤中的有機質(zhì)轉(zhuǎn)化形成腐殖質(zhì)的過程，是一系列極端復雜過程的總稱，主要是由微生物為主導的生物和生物化學過程，也有一些純化學的過程。一、土壤腐殖物質(zhì)的形成humus：一類以芳香化合物或其聚合物為核心，是土壤43土壤腐殖物質(zhì)形成過程中的轉(zhuǎn)化途徑還原糖形成途徑多元酚理論

SelmanWaksman木質(zhì)素—蛋白質(zhì)理論土壤腐殖物質(zhì)形成過程中的轉(zhuǎn)化途徑還原糖形成途徑多元酚理論S44

Humification腐殖化作用Humification腐殖化作用45腐殖化作用

Humification腐殖化作用Humification46二、土壤腐殖物質(zhì)—黏土礦物復合體

土壤腐殖物質(zhì)按存在狀態(tài)分為：游離態(tài)腐殖物質(zhì)：很少結(jié)合態(tài)腐殖物質(zhì)：主要與黏土礦物和陽離子緊密結(jié)合以有機—無機復合體的方式在。通常52%～98%的土壤有機質(zhì)集中在黏粒部分。土壤有機—無機復合體主要鍵合機理：

范德華力、陽離子鍵橋、氫鍵、靜電吸附等。二、土壤腐殖物質(zhì)—黏土礦物復合體土壤腐殖物47土壤腐殖質(zhì)-黏土礦物復合體示意圖土壤腐殖質(zhì)-黏土礦物復合體示意圖48三、土壤腐殖酸的分組

（1）0.1MNaOH溶液（2）0.1MNaOH+0.1M

焦磷酸鈉混合提取液目前常用的提取劑：三、土壤腐殖酸的分組（1）0.1MNa49第二章-土壤有機質(zhì)總結(jié)ppt課件50四、土壤腐殖酸的性質(zhì)（一）物理性質(zhì)1、分子結(jié)構(gòu)腐殖酸在土壤中的功能與其分子形狀和分子大小有著密切的關(guān)系。（1）腐殖酸的分子量有較大的差異：幾至幾百萬之間（2）腐殖質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)目前還沒有完全確定，只明確以芳香核為主體，附以各種功能團。四、土壤腐殖酸的性質(zhì)（一）物理性質(zhì)1、分子結(jié)構(gòu)512、顏色腐殖物質(zhì)整體呈黑色；富啡酸的顏色較淡，呈黃色至棕紅色；胡敏酸的顏色較深，為棕黑色至黑色。腐殖酸的光密度與其分子量大小和分子的芳構(gòu)化程度大體呈正相關(guān)。（一）物理性質(zhì)2、顏色腐殖物質(zhì)整體呈黑色；腐殖酸的光密度與其分子量52（一）物理性質(zhì)3、溶解性富啡酸溶于水、酸、堿；胡敏酸不溶于水和酸，但溶于堿；富啡酸的一價、二價鹽溶于水，三價鹽幾乎不溶于水；胡敏酸的一價鹽（K+、Na+）溶于水，但二價鹽（Mg

2+）、三價鹽（Al3+）幾乎不溶于水；胡敏素水、酸、堿都不溶。（一）物理性質(zhì)3、溶解性富啡酸溶于水、酸、堿；53（一）物理性質(zhì)5、吸水性

腐殖酸是一種親水膠體，有強大的吸水能力，單位重量腐殖質(zhì)的持水量是硅酸鹽黏土礦物的

4～5

倍，最大吸收量可以超過其自身重量的

500

％。4、膠體特性土壤腐殖酸呈非晶質(zhì)特征，具有較大的比表面積，高達2000m2/g，遠大于黏土礦物和金屬氧化物的比表面積。是土壤有機膠體的主要組成部分。（一）物理性質(zhì)5、吸水性腐殖酸是一種親水膠體，有強大的吸54（二）化學性質(zhì)1、元素組成腐殖酸主要由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成。腐殖酸C（%）H（%）O+S（%）N（%）胡敏酸50-603.1-5.331-413.0-6.0富啡酸45-534.0-4.840-482.5-4.3習慣上以58%為其平均值，故計算土壤有機質(zhì)的含量時，一般以1.724（100/58）為折算系數(shù)。我國主要土壤腐殖酸元素組成（南京土壤研究所）（二）化學性質(zhì)1、元素組成腐殖酸主要由碳、氫、氧、氮、硫等元55（二）化學性質(zhì)2、含氧官能團羧基、酚羥基、羰基、醌基、醇羥基、甲氧基等。種類羧基酚羥基醇羥基醌基酮基甲氧基HA

275-481

221-347224-42690-18132-20632-95FA

639-845

143-257515-58154-58143-25439我國主要土壤表土中腐殖物質(zhì)的含氧功能基[cmol（＋）/kg]腐殖物質(zhì)的總酸度通常是指羧基和酚羥基的總和。（二）化學性質(zhì)2、含氧官能團羧基、酚羥基、羰基、醌基、醇羥基56（二）化學性質(zhì)3、腐殖酸的陽離子交換量和絡(luò)合性絡(luò)合物的穩(wěn)定性隨pH值的升高而增大。在pH4.8時能與Fe、Al、Ca等離子形成可溶性絡(luò)合物，但在中性或堿性條件下會產(chǎn)生沉淀。

總酸度數(shù)值的大小與腐殖物質(zhì)的活性有關(guān)，一般較高的總酸度意味著有較高的陽離子交換量和絡(luò)合容量。（二）化學性質(zhì)3、腐殖酸的陽離子交換量和絡(luò)合性絡(luò)合物的穩(wěn)定性57（二）化學性質(zhì)4、腐殖酸的電性功能團的解離導致腐殖酸帶電，一般帶負電。如：R－COOH

R－COO－＋H＋腐殖酸是一種兩性膠體。即可以帶負電荷，也可以帶正電荷。而通常以帶負電荷為主。腐殖質(zhì)的負電荷數(shù)量隨pH

值的升高而升高。

R－OH

R－O－＋H＋（二）化學性質(zhì)4、腐殖酸的電性功能團的解離導致腐殖酸帶電，58（三）腐殖酸的分子結(jié)構(gòu)特征分子結(jié)構(gòu)極其復雜的有機高分子化合物。單體中有芳核結(jié)構(gòu)物質(zhì)，芳核上有多種取代基。Fulvicacid

富啡酸分子量500~5000（三）腐殖酸的分子結(jié)構(gòu)特征分子結(jié)構(gòu)極其復雜的有機高分子59（三）腐殖酸的分子結(jié)構(gòu)特征Humicacid

胡敏酸分子量3000~1000000（三）腐殖酸的分子結(jié)構(gòu)特征Humicacid胡敏酸60Humin

胡敏素（三）腐殖酸的分子結(jié)構(gòu)特征Humin胡敏素（三）腐殖酸的分子結(jié)構(gòu)特征61第四節(jié)土壤有機質(zhì)的作用及管理有機質(zhì)在土壤肥力上的作用有機質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用土壤有機質(zhì)的管理第四節(jié)土壤有機質(zhì)的作用及管理有機質(zhì)在土壤肥力上的作用62一、有機質(zhì)在土壤肥力上的作用（一）提供植物需要的養(yǎng)分（二）改善土壤肥力特性（三）生物性質(zhì)一、有機質(zhì)在土壤肥力上的作用（一）提供植物需要的養(yǎng)分（二63（一）提供植物需要的養(yǎng)分植物生長所需養(yǎng)分N：80～97%，平均95%；P：20～76%；S：38～94%為有機態(tài)，由有機質(zhì)提供。養(yǎng)分較完全提高養(yǎng)分有效性SOM礦質(zhì)化過程中產(chǎn)生的有機酸，腐殖化過程中產(chǎn)生的腐殖酸，一方面促進土壤礦質(zhì)養(yǎng)分溶解釋放養(yǎng)分；另一方面可以絡(luò)合金屬離子，減少金屬離子對P的固定，提高P的有效性。（一）提供植物需要的養(yǎng)分養(yǎng)分較完全提高養(yǎng)分有效性S64（二）改善土壤肥力特性膠體類型有機膠體高嶺石蒙脫石吸附力

150～4503～1580～120土壤腐殖物質(zhì)是一種有機膠體，有巨大的表面積和表面能，具有較強的吸附能力，吸附能力大于礦質(zhì)膠體，從而大大提高土壤保肥性。

膠體對陽離子吸附能力比較[cmol(+)/kg]1、提高土壤保肥性（二）改善土壤肥力特性膠體類型有機膠體高嶺石65（二）改善土壤肥力特性2、提高土壤的緩沖性腐殖質(zhì)含有多種功能團，遇OH－時電離出H＋與之作用生成水對堿緩沖；遇H＋時則由于帶負電荷而吸附H＋對酸緩沖。腐殖質(zhì)膠體帶負電荷，可吸附土壤溶液中鹽基離子，對肥料起緩沖作用。（二）改善土壤肥力特性2、提高土壤的緩沖性腐殖質(zhì)含有多種66（二）改善土壤肥力特性3、改善土壤的物理性質(zhì)改良土壤結(jié)構(gòu)，促進團粒結(jié)構(gòu)的形成，增加土壤的疏松性，改善土壤的通氣性和透水性。土壤腐殖質(zhì)是親水膠體，具有巨大的比表面積和親水基團，能提高土壤的有效持水量。腐殖質(zhì)為棕色至褐色或黑色物質(zhì)，增加了土壤吸熱的能力，提高土壤溫度。（二）改善土壤肥力特性3、改善土壤的物理性質(zhì)改良土壤結(jié)構(gòu)，促67（三）生物性質(zhì)土壤有機質(zhì)是土壤微生物生命活動所需養(yǎng)分和能量的主要來源；

SOM通過刺激生物活動而增加土壤酶活性，直接影響土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的生物化學過程；腐殖酸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。（三）生物性質(zhì)土壤有機質(zhì)是土壤微生物生命活動所需養(yǎng)分和能量S68二、有機質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用（一）有機質(zhì)對重金屬污染的影響（二）有機質(zhì)對農(nóng)藥等有機污染物的固定作用（三）有機質(zhì)對全球碳平衡的影響二、有機質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用（一）有機質(zhì)對重金屬污染的影響（69（一）有機質(zhì)對重金屬污染的影響絡(luò)合重金屬離子，減輕重金屬污染。土壤有機質(zhì)與重金屬離子的絡(luò)合作用對土壤和水體中重金屬離子的固定和遷移有重要影響。有機質(zhì)功能團對金屬離子的親和力：

—O—>—NH2>—N=N>N>COO—>—O—>—C=O烯醇基胺基偶氮化合物環(huán)氮羧基醚基羰基（一）有機質(zhì)對重金屬污染的影響絡(luò)合重金屬離子，減輕重金屬污染70

金屬—富啡酸復合體穩(wěn)定常數(shù)的排列次序為：

Fe3+

>Al3+

>Cu2+

>Ni2+

>Co2+

>Pb2+

>Ca2+

>Zn2+

>Mn2+

>Mg2+

腐殖物質(zhì)—金屬離子復合體的穩(wěn)定常數(shù)反映了金屬離子與有機配位體之間的親和力，對重金屬環(huán)境行為的了解有重要價值。穩(wěn)定常數(shù)常受pH值影響，穩(wěn)定常數(shù)在較高pH時稍大。主要是因為羧基等功能基在較高pH條件下有較高的解離度。在低pH時，由于H+與金屬離子一起競爭配位體的吸附位，腐殖酸絡(luò)合的金屬離子較少。（一）有機質(zhì)對重金屬污染的影響金屬—富啡酸復合體穩(wěn)定常數(shù)的排列次序為：腐殖物質(zhì)71重金屬離子的存在形態(tài)受腐殖酸物質(zhì)的絡(luò)合作用和氧化還原作用影響。實際上是其對金屬離子的絡(luò)合、吸附和還原作用的綜合結(jié)果。胡敏酸作為還原劑可將有毒的Cr6+還原為Cr3+，Cr3+能與胡敏酸上的羧基形成穩(wěn)定的復合體，從而限制了動植物對它的吸收。腐殖物質(zhì)能將V5+還原為V4+,

Hg2+還原為Hg，F(xiàn)e3+還原為Fe2+,

U6+還原為U4+。（一）有機質(zhì)對重金屬污染的影響腐殖酸對無機礦物有一定的溶解作用重金屬離子的存在形態(tài)受腐殖酸物質(zhì)的絡(luò)合作用和氧實際上是72（二）有機質(zhì)對農(nóng)藥等有機污染物的固定作用SOM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)等過程有重要影響。SOM對農(nóng)藥的固定與腐殖質(zhì)功能基的數(shù)量、類型和空間排列密切相關(guān)，也與農(nóng)藥本身的性質(zhì)有關(guān)。極性有機污染物可以通過離子交換和質(zhì)子化、氫鍵、

范德華力、配位體交換、陽離子橋和水橋等不同機理與SOM結(jié)合；非極性有機污染物可以通過分隔機理與之結(jié)合。（二）有機質(zhì)對農(nóng)藥等有機污染物的固定作用SOM對73（二）有機質(zhì)對農(nóng)藥等有機污染物的固定作用可溶性腐殖質(zhì)能增加農(nóng)藥從土壤向地下水的遷移。富啡酸有較低的分子量和較高的酸度，比胡敏酸更可溶，能更有效地遷移農(nóng)藥和其它有機物質(zhì)。

總之，農(nóng)藥等有機污染物與土壤有機質(zhì)結(jié)合后，可以降低或消除其毒性。腐殖物質(zhì)還能作為還原劑而改變農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)。（二）有機質(zhì)對農(nóng)藥等有機污染物的固定作用可溶性腐殖質(zhì)74（三）有機質(zhì)對全球碳平衡的影響土壤有機質(zhì)是全球碳平衡過程中非常重要的碳庫。大氣中CO2濃度的變化（三）有機質(zhì)對全球碳平衡的影響土壤有機質(zhì)是全球碳平衡過程中非75（三）有機質(zhì)對全球碳平衡的影響全球土壤有機質(zhì)總碳量：14~15×1017g陸地生物總碳量：

5.6×1017g全球每年土壤有機質(zhì)生物分解釋放到大氣中的總碳量：68×1015g全