第二章 土壤有机质说课材料.ppt

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*1第二章第二章 土壤有机质土壤有机质l土壤有机质只占土壤质量的1%5%，但对土壤的保肥供肥性、土壤结构的形成和稳定性、土壤物理化学过程及重金属与农药等污染物的降解等生态过程起十分重要的作用2土壤有机质的类型2单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*4表表2 21 1 中国某些自然土壤中有机中国某些自然土壤中有机质质质质含量含量统计统计 的的标标本本数数 有机有机质质含量（含量（） 土土 类类 32 32 2.07 2.077.05 7.05 黄棕壤、黄褐土黄棕壤、黄褐土 10 10 1.381.386.66 6.66 高山草原土、高山草原土、亚亚高山草原土高山草原土 26 26 4 4. .818121.96 21.96 高山草甸土、高山草甸土、亚亚高山草甸土高山草甸土 24 24 2.322.322.98 2.98 砖红砖红 壤、赤壤、赤红红壤壤 29 29 2.142.1416.4 16.4 黑土、黑黑土、黑钙钙土土 47 47 0.520.521.95 1.95 红红 壤壤 32 32 2.712.7120.5 20.5 黄黄 壤壤 22 22 1.031.0310.69 10.69 褐褐 土土 74 74 2.642.6419.3 19.3 棕色森林土棕色森林土 单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*6第一节第一节 土壤有机质的来源、类型和组成土壤有机质的来源、类型和组成 土壤有机土壤有机质质是指土壤中形成的和外部加入的是指土壤中形成的和外部加入的所有所有动动、植物残体不同分解、植物残体不同分解阶阶段的各种段的各种产产物和合物和合成成产产物的物的总总称。

称一、土壤有机一、土壤有机质质质质的来源的来源 土壤有机土壤有机质质主要来源于高等主要来源于高等绿绿色植物的枯枝、落叶、落色植物的枯枝、落叶、落果、根系等；其次是土壤中果、根系等；其次是土壤中动动物、微生物的物、微生物的遗遗体；及人体；及人为为施施用的有机肥料用的有机肥料二、有机质的类型二、有机质的类型土壤中的有机质大致可分为两大类：土壤中的有机质大致可分为两大类：（一）新鲜有机质、有机残余物和简单有机化合物（一）新鲜有机质、有机残余物和简单有机化合物 新鲜有机质指那些仍保持原来形态，没被分解的动物植物新鲜有机质指那些仍保持原来形态，没被分解的动物植物及微生物遗体有机残余物指那些半分解状态的有机物质及微生物遗体有机残余物指那些半分解状态的有机物质简单有机物包括糖类有机残余氨基酸、脂肪等有机化合物简单有机物包括糖类有机残余氨基酸、脂肪等有机化合物 （二）土壤腐殖质（二）土壤腐殖质 土壤腐殖质是除未分解的动、植物组织和土壤生命体等以土壤腐殖质是除未分解的动、植物组织和土壤生命体等以外的土壤中有机化合物的总称外的土壤中有机化合物的总称 2单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*7三、土壤有机三、土壤有机质质质质的的组组组组成成（一）碳水化合物（一）碳水化合物 碳水化合物主要有淀粉、碳水化合物主要有淀粉、纤维纤维 素、半素、半纤维纤维 素等多糖素等多糖类类物物质质。

（二）含氮化合物（二）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的可溶性氨基酸植物残体中的叶绿素等 （三）单宁、树脂、脂肪、蜡质等（三）单宁、树脂、脂肪、蜡质等 这是一类复杂的有机化合物，除单宁外，其余都不溶于水而这是一类复杂的有机化合物，除单宁外，其余都不溶于水而溶于有机溶剂如酒精、苯等物质中，在土壤中分解缓慢而不彻溶于有机溶剂如酒精、苯等物质中，在土壤中分解缓慢而不彻底四）本质素（四）本质素 木质素是植物木质部的主要组成成分，是复杂的有机化合物木质素是植物木质部的主要组成成分，是复杂的有机化合物 （五）灰分元素（五）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的主要元素为CaCa、MgMg、K K、NaNa、S S、P P、S S、FeFe、ALAL、MnMn，以及，以及微量元素微量元素I I、ZnZn、MoMo、B B等其中以等其中以SiSi、CaCa、K K、AlAl为最多2第二节：土壤有机质的分解和转化l1.简单有机质的分解转化；l2.植物残体的分解转化；l3.土壤腐殖质的分解转化；l影响有机质转化的因素l1.温度；l2.土壤水分和通气性；l3.植物残体的特性，主要是C/N；l4.土壤特性。

2单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*9土壤有机质的矿化作用土壤有机质的矿化作用 一、碳水化合物的分解一、碳水化合物的分解 土壤有机土壤有机质质中的碳水化合物如中的碳水化合物如纤维纤维 素、半素、半纤维纤维 素、淀素、淀粉等糖粉等糖类类，在微生物分泌的糖，在微生物分泌的糖类类水解水解酶酶的作用下，首先水解的作用下，首先水解为单为单 糖：糖： (C (C6 6H H1010O O5 5) )n nnHnH2 2OnCOnC6 6H H1212O O6 6 生成的单糖由于环境条件和微生物种类不同，又可通过不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，其最终产物也不同如果在好气条件下，有同的途径分解，其最终产物也不同如果在好气条件下，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：多，称氧化作用其反应如下：nCnC6 6H H1212O O6 66O6O2 26CO6CO2 26H6H2 20 0热量热量 如果在通气不良的条件下，则在嫌气性微生物作用下缓慢如果在通气不良的条件下，则在嫌气性微生物作用下缓慢分解，并形成一些还原性气体、有机酸，产生的热量少，称分解，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：发酵作用其反应为：C C6 6H H1212O O6 6 CH CH3 3CHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH2H2H2 22CO2CO2 2热量热量4H4H2 2COCO2 2 CH CH4 42H2H2 2O O2单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*10二、含氮有机二、含氮有机质质质质的分解的分解 含氮有机物是土壤中氮素的主要含氮有机物是土壤中氮素的主要贮贮藏状藏状态态，包括蛋白，包括蛋白质质、氨基酸、氨基酸、腐殖、腐殖质质等 （一）水解作用（一）水解作用蛋白蛋白质质在微生物分泌的蛋白在微生物分泌的蛋白质质水解水解酶酶作用下，分解成氨基酸的作作用下，分解成氨基酸的作用称水解作用蛋白用称水解作用蛋白质质 氨基酸氨基酸 （二）氨化作用（二）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分解含氮有机物产生氨的生物学过程称氨化作用CH2NH2COOHCH2NH2COOHO2 HCOOHO2 HCOOHCO2CO2NH3NH3CH2NH2COOHCH2NH2COOHH2 H2 CH3COOH CH3COOHNH3NH3CH2NH2COOHCH2NH2COOHH2O H2O CH2(OH)COOH CH2(OH)COOHNH3NH3（三）硝化作用（三）硝化作用 氨态氮被微生物氧化成亚硝酸，并进一步氧化成硝酸的过程，称硝化氨态氮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：硝酸；第二阶段，亚硝酸被硝化细菌氧化成硝酸其反应如下：2NH22NH23O2 2HNO23O2 2HNO22H2O2H2O热量热量2HNO22HNO2O2 2HNO3O2 2HNO3热量热量 蛋白蛋白质质 水解水解酶酶2 氧化氧化好气分解好气分解 还还原原嫌气分解嫌气分解水解水解 单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*11 （四）反硝化作用（四）反硝化作用同同细细菌在无氧或微氧条件下以菌在无氧或微氧条件下以NONO3 3或或NONO2 2作作为为呼吸作用呼吸作用的最的最终电终电 子受体生成子受体生成N N2 2O O和和N N2 2的硝酸的硝酸盐还盐还 原原过过程，称反硝化程，称反硝化作用其反作用其反应应如下：如下：三、含磷、硫有机物的分解三、含磷、硫有机物的分解 （一）含磷有机物的分解（一）含磷有机物的分解 土壤中含磷有机物主要有核蛋白、卵磷脂、核酸、核素等，它们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：在有机磷细菌的作用下进行分解： 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FeFe、AlAl、CaCa、MgMg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：氢，其反应如下： H3PO4 H3PO3 H3PO2 PH3 H3PO4 H3PO3 H3PO2 PH3 反硝化反硝化细细菌菌24KHCO24KHCO3 36CO6CO2 212N12N2 218H18H2 2O O2C C6 6H H1212O O6 624KNO24KNO3 3磷细菌 水解 KNaCa2核蛋白核蛋白质质 磷酸磷酸 磷酸磷酸盐盐单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*12（二）含硫有机物的分解（二）含硫有机物的分解 植物残体中的硫，主要存在于蛋白植物残体中的硫，主要存在于蛋白质质中，能分解含硫有机物中，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的土壤微生物很多，一般能分解含氮有机物的氨化细细菌，都能分菌，都能分解有机硫化物，解有机硫化物，产产生硫化生硫化氢氢，其反，其反应应如下：如下：蛋白蛋白质质 硫氨基酸硫氨基酸 H H2 2S S 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：作用其反应如下：2H2S2H2SO2 2H2OO2 2H2O2S2S2S2S3O23O22H2O 2H2SO42H2O 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硫酸盐是植物可吸收的养分2第三节：土壤腐殖质的形成和性质l三阶段理论l.第一阶段：植物残体由复杂到简单；l.第二阶段：微生物增殖；l.第三阶段：聚合为腐殖质l实际包含矿化和腐殖质化这同一过程的两个对立方面l土壤腐殖质的形成机理非常复杂，至今提出了四条途径加以解释：l途径1：糖聚合l途径2：多酚 醌l途径3：木植素醌l途径4：类木植素2单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*14 土壤腐殖土壤腐殖质质的形成是一个复的形成是一个复杂杂的的过过程，大致可分程，大致可分为为两个两个阶阶段 第一第一阶阶段：有机残体在微生物分解作用下，其中一段：有机残体在微生物分解作用下，其中一部分部分彻彻底底矿矿化，最化，最终终生成生成COCO2 2、H H2 2O O、NHNH3 3、H H2 2S S等无机化合物等无机化合物。

另一部分另一部分转转化化为较简单为较简单 的有机化合物（多元酚）和含氮的有机化合物（多元酚）和含氮化合物（氨基酸、化合物（氨基酸、肽肽等），提供了形成腐殖等），提供了形成腐殖质质的材料第二第二阶阶段：上述土壤腐殖段：上述土壤腐殖质质的的组组成部分，在微生物的作成部分，在微生物的作用下用下经缩经缩 合形成腐殖合形成腐殖质质的基本的基本单单元。