第一章第二节土壤有机质.ppt

第二节 土壤有机质 一、土壤有机质的来源与组成二、土壤有机质的转化三、土壤腐殖质四、土壤有机质在肥力上的作用五、土壤有机质的调节 土壤有机质是土壤固相的组成成分之土壤有机质是土壤固相的组成成分之一它在土壤的形成过程中，特别是在土一它在土壤的形成过程中，特别是在土壤肥力的开展过程中，起着极其重要的作壤肥力的开展过程中，起着极其重要的作用概念n土壤有机质泛指土壤中以各种形态存在的一切含碳有机物质的总称包括：土壤动植物、土壤微生物残体、土壤生物的分泌物与排泄物，以及这些有机物质分解和转化后的物质n土壤有机质在自然土壤中差异很大，高的可超过20%，称为有机质土壤，低于20%以下的土壤称为矿质土壤，矿质土壤占绝大多数，有些低的缺乏0.5，主要为一些漠境或沙漠土壤n我国大部分农田土壤有机质含量变动为1040g/kgn气候条件、植物类型、农业利用方式、土壤质地、母质类型等因素都影响土壤有机质含量我国土壤除了某些草甸土、东北黑土和某些自然土壤外，有机质含量一般占土壤固相重量的5%以下.n水田高于旱田，同种类型的土壤，黏粒含量越高，那么有机质含量也越高我国部分土壤有机质含量如下表：我国部分土壤有机质含量如下表：我国部分自然土壤有机质含量如下表。

我国部分自然土壤有机质含量如下表统计的标本数统计的标本数 有机质含量（有机质含量（） 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、亚高山草原土高山草原土、亚高山草原土 26 26 4.814.8121.96 21.96 高山草甸土、亚高山草甸土高山草甸土、亚高山草甸土 24 24 2.322.322.98 2.98 砖红壤、赤红壤砖红壤、赤红壤 29 29 2.142.1416.4 16.4 黑土、黑钙土黑土、黑钙土 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 一土壤有机质的来源 1、来源于死亡的动植物、微生物残体 2、施入的农家肥 3、工业及城市垃圾废水废渣 原始土壤有机质的主要来源: 微生物为最早来源动植物残体是是其根本来源 自然土壤有机质的主要来源: 是死亡的动、植物，微生物残体及植物的枯枝落叶，但根本来源 是土壤中生长的绿色植物。

耕地土壤有机质的来源可概括为两个方面： 1栽培作物的残留物 2施用的有机肥其中后者其主导作用一、 土壤有机质的来源、形态和组成二土壤有机质的存在形态 1新颖有机质未分解有机质 2半分解有机质 3腐殖质 ： 土壤有机质最主要的一种形态，与矿物质颗粒严密结合，占有机质总量 的8590% 三土壤有机质的组成n1.元素组成n n土壤有机质组成复杂，元素组成为：含土壤有机质组成复杂，元素组成为：含C C、 O O、 H H、NN, , 还有一些灰分元素，如：还有一些灰分元素，如：CaCa、MgMg、K K、NaNa、SiSi、P P、S S、FeFe、AlAl、MnMn及少量的及少量的I I、ZnZn、B B、F F等土壤中的含氮量与土壤有机土壤中的含氮量与土壤有机质含量具有相关性，即土壤中的含氮量为土壤质含量具有相关性，即土壤中的含氮量为土壤有机质含量的有机质含量的5%5%1 1、非腐殖物质非特异性物质指土壤中动植物微生、非腐殖物质非特异性物质指土壤中动植物微生物残体和它们不同阶段的分解产物主要有五类有机化物残体和它们不同阶段的分解产物主要有五类有机化合物和灰分物质，包括：合物和灰分物质，包括： 1 1糖类化合物：糖类化合物：单糖双糖和多糖类单糖双糖和多糖类 好气条件好气条件 CO2+H2O CO2+H2O 单糖双糖和多糖类单糖双糖和多糖类 厌气条件厌气条件 有机酸有机酸H2H2、CH4CH42 2纤维素、半纤维素纤维素、半纤维素3 3木质素木质素4 4含含N N化合物蛋白质、氨基酸化合物蛋白质、氨基酸5 5脂肪、树脂、蜡质和单宁脂肪、树脂、蜡质和单宁6 6灰分物质：灰分物质：CaCa、MgMg、KK、NaNa、SiSi、P P、S S、FeFe、AlAl、MnMn等。

等2.2.土壤有机质的化合物组成土壤有机质的化合物组成n n2 2、腐殖质特异性物质是指有机生物残、腐殖质特异性物质是指有机生物残体经土壤微生物分解和再合成作用重新形成体经土壤微生物分解和再合成作用重新形成的一类特殊的深色高分子有机化合物的一类特殊的深色高分子有机化合物n n占土壤有机质总量的占土壤有机质总量的8590%8590%，有资料说，有资料说每公顷土壤每天可以产生每公顷土壤每天可以产生500500千克的这种物千克的这种物质，它对植物的生长极为重要质，它对植物的生长极为重要二、 土壤有机质的分解与转化一矿质化作用(矿质化过程土壤有机质在微生物的作用下，最终分解为简单化合物，同时释放出矿质养料的过程，称为有机质的矿质化作用 矿化分两个阶段： 有机物质在微生物分泌出的体外酶的作用下将较复杂的有机物先分解成构成该物质的根底有机化合物高分子 小分子有机化合物 )微生物吸收第一阶段的降解产物，一部分作为建造自身的原料，一部分那么被彻底转化为最终分解产物，如CO2、H2O并释放出无机盐如NH4+、SO42、HPO42等 二腐殖质化作用n n 土壤微生物将生物残体矿化的过程中产生的中间土壤微生物将生物残体矿化的过程中产生的中间产物合成更为复杂的腐殖质的过程，称为有机质的腐产物合成更为复杂的腐殖质的过程，称为有机质的腐殖化作用。

殖化作用n 对于腐殖质形成的研究已有二三百年的历史，但整个作用机制并不清楚，各国土壤学家提出了多种腐殖质形成假说，有植物物质形成说、化学聚合说、细胞自溶说、微生物合成说，以原苏联Kononove的化学聚合说较普遍获得公认，腐殖质的形成过程可分为两个阶段：第一阶段 : 产生构成腐殖质主要成分的原始材料，如多元酚、氨基酸、多肽、氧化物醌和糖类物质第二阶段: 是合成阶段，微生物将上述原始材料通过某种化合机制包括缩合等多种酶促反响和可能的纯化学反响，进一步合成为高分子多聚体化合物，即腐殖质5-1 5-1 土壤腐殖质形成过程中的转化途径土壤腐殖质形成过程中的转化途径三、土壤腐殖质 本身不是一种本身不是一种单一的化合物，而是一类单一的化合物，而是一类没有固定分子式或固定相对分子质量的物质没有固定分子式或固定相对分子质量的物质的总称其主体为各种腐殖酸及其盐类，与其主体为各种腐殖酸及其盐类，与矿物质结合形成的有机无机复合体矿物质结合形成的有机无机复合体 一土壤腐殖质的组成土壤有机质加稀NaOH液处理 沉淀物胡敏素 黑腐素可溶性腐殖物质浅黄色溶液富里酸黄腐酸褐色沉淀胡敏酸褐腐酸加酸至pH 1 胡敏酸和富里酸是土壤腐殖质的主要部胡敏酸和富里酸是土壤腐殖质的主要部分，一般在分，一般在60%60%左右，胡敏素是与土壤矿物左右，胡敏素是与土壤矿物颗粒严密结合而不能被稀碱液所提取的腐殖颗粒严密结合而不能被稀碱液所提取的腐殖酸，由于与土壤颗粒结合结实，对土壤性质酸，由于与土壤颗粒结合结实，对土壤性质和土壤肥力影响不大。

和土壤肥力影响不大三土壤腐殖酸的性质1 1、腐殖酸的元素组成、腐殖酸的元素组成 主要是由主要是由C C、H H、O O、N N、P P、S S等元素组成平均含等元素组成平均含碳为碳为58%,58%,含氮平均含氮平均5.6%5.6%其中胡敏酸与富里酸比较，其中胡敏酸与富里酸比较，前者含碳、氮高而富里酸含氧、硫高，富里酸酸性较前者含碳、氮高而富里酸含氧、硫高，富里酸酸性较强 2 2、 腐殖酸含有多种含氧功能团并带有电荷腐殖酸含有多种含氧功能团并带有电荷 含有多种含氧功能团如羧基、酚羟基、羰基、甲含有多种含氧功能团如羧基、酚羟基、羰基、甲氧基、醌基和醇羟基、胺基、硫醇基等，使腐殖酸具氧基、醌基和醇羟基、胺基、硫醇基等，使腐殖酸具有生理活性，能发生许多生化反响如离子交换、络合有生理活性，能发生许多生化反响如离子交换、络合、氧化复原等；、氧化复原等； 另外腐殖酸还是两性胶体，在不同酸碱度的介质另外腐殖酸还是两性胶体，在不同酸碱度的介质中电性不同，可以解离使腐殖质分子外表带有电荷中电性不同，可以解离使腐殖质分子外表带有电荷如如COOCOO、NH3NH33 3、腐殖酸的分子构造特征与分子量、腐殖酸的分子构造特征与分子量 腐殖酸分子构造复杂，分子构造以芳核为主体，芳腐殖酸分子构造复杂，分子构造以芳核为主体，芳核上连接多肽、酚酸、金属离子、糖和许多功能团和核上连接多肽、酚酸、金属离子、糖和许多功能团和杂环氮，分子内部有许多非晶体的交联构造，形状为杂环氮，分子内部有许多非晶体的交联构造，形状为棒状或球形，分子量宏大，从几十到数百万，胡敏酸棒状或球形，分子量宏大，从几十到数百万，胡敏酸分子量一般分子量一般890-2550890-2550，富里酸分子量为，富里酸分子量为675-1450675-1450。

胡敏酸的构造形式2富啡酸的构造形式24 4、腐殖酸的颜色、腐殖酸的颜色 整体呈黑色，不同腐殖酸颜色有差异，与分子量整体呈黑色，不同腐殖酸颜色有差异，与分子量和发色基团组成比例有关，胡敏酸颜色深，富里酸颜色黄和发色基团组成比例有关，胡敏酸颜色深，富里酸颜色黄 5 5、腐殖酸的溶解度、腐殖酸的溶解度 胡敏酸微溶于水，其一价盐溶于水，多价盐不容于胡敏酸微溶于水，其一价盐溶于水，多价盐不容于水富里酸溶于水，其一、二价盐均溶于水水富里酸溶于水，其一、二价盐均溶于水 6 6、腐殖酸的络合才能、腐殖酸的络合才能 能与铁、铝、铜锌等高价金属离子形成络合物，其能与铁、铝、铜锌等高价金属离子形成络合物，其中羧基与酚羟基是主要参与络合金属离子的功能团，络合中羧基与酚羟基是主要参与络合金属离子的功能团，络合物的稳定程度随物的稳定程度随pHpH升高而增大升高而增大7 7、腐殖酸的吸水性、腐殖酸的吸水性 是亲水胶体，吸水才能强，最大吸水量超过是亲水胶体，吸水才能强，最大吸水量超过本身重量的本身重量的500%500%，干腐殖质从饱和大气中吸水可达本身，干腐殖质从饱和大气中吸水可达本身重量的重量的100%100%而黏粒仅仅为。

而黏粒仅仅为1520%1520% 8 8、腐殖酸的稳定性、腐殖酸的稳定性 其化学稳定性强，抗微生物分解才能强，因此其化学稳定性强，抗微生物分解才能强，因此分解周期长，在温带植物残体的半分解期为分解周期长，在温带植物残体的半分解期为3 3个月，而个月，而新形成的土壤有机物质的半分解期为新形成的土壤有机物质的半分解期为4-94-9年，胡敏酸在年，胡敏酸在土壤中平均停留时间土壤中平均停留时间780-3000780-3000年，富里酸为年，富里酸为200-630200-630年年四.土壤有机质的作用一在土壤肥力上的作用二在生态环境上的作用2一、土壤有机质对进步土壤肥力的作用一、土壤有机质对进步土壤肥力的作用土壤有机质，特别是腐殖质，对土壤肥土壤有机质，特别是腐殖质，对土壤肥力的影响是多方面的，主要可归纳如下几点力的影响是多方面的，主要可归纳如下几点： 1. 1.植物养分的重要来源植物养分的重要来源 土壤有机质含有大量而全面的植物土壤有机质含有大量而全面的植物养分，特别是氮素，土壤中的氮素养分，特别是氮素，土壤中的氮素8080以上以上是有机态的，经微生物分解后，转化为植物是有机态的，经微生物分解后，转化为植物可直接吸收利用的速效氮。

可直接吸收利用的速效氮 2. 2.进步士壤的蓄水保肥和缓冲才能进步士壤的蓄水保肥和缓冲才能 腐殖质本身疏松多孔，具有很强的腐殖质本身疏松多孔，具有很强的蓄水才能土壤中的粘粒吸水力一般为蓄水才能土壤中的粘粒吸水力一般为50506060，而腐殖质可高达，而腐殖质可高达400400。