土壤肥料学：第一章第二节 土壤有机质.ppt

华中农业大学上节回顾I.土壤母质II. 土壤质地III. 砂土、粘土和壤土的肥力特点华中农业大学母质坡积母质洪积母质冲积母质湖积母质海积母质运积母质残积母质风积母质： 黄土母质 沙丘冰积母质重积母质水风冰川重力是否被搬运搬运力I. 土壤母质华中农业大学.土壤质地 土壤质地：土壤中各粒级土粒占土壤重量的百分数，也称土壤机械组成分类标准粘粒粉粒砂粒国际制0.002mm0.02-0.002mm2-0.02mm美国制0.002mm0.05-0.002mm2-0.05mm中国制0.001mm0.05-0.01mm(粗粉粒)1-0.05mm华中农业大学图 美国农部制土壤质地三角图查询举例：砂粒35%，粘粒25%，粉粒40% 黏土华中农业大学. 砂土、黏土、壤土的土壤肥力特性*砂土(Sand)砂粒大于50%，大孔隙，通气好，保水差，抗旱能力差，可表土覆盖，宜种植抗旱品种；养分少，分解快，肥效猛，保肥差，发小苗不发老苗，需增施有机肥，并适时追肥；土温昼夜变幅大（热性土），有利于块茎作物生长；松散易耕，宜耕期长，但泡水后易板结，不宜种水稻分布：平原河谷，丘陵山地也有华中农业大学 粘土类(Clay)粘粒高于30%，大孔隙少，通透性差，排水不良，上层易滞水，需注意排水（深沟、高畦、窄垄）；养分多，分解慢，肥效平稳，保肥能力强；难升温，土温昼夜变幅小（冷性土）；湿胀干缩剧烈，耕作困难，难出苗，发老苗不发小苗，通过增施有机肥改良土壤结构。

适合于禾谷类作物（小麦、玉米、水稻等）华中农业大学壤土类(Silt)粉粒高于30%，大孔隙较少，通透性好；排水适中，持水量较强；养分多，分解较慢，肥效较强，保肥能力较强;土温变幅适中；比较容易耕作；华中农业大学第一章第一章 土壤的物质组成土壤的物质组成第二节 土壤有机质华中农业大学第二节 土壤有机质一、土壤有机质的来源与转化二、土壤腐殖质三、土壤有机质的作用与管理华中农业大学第二节 土壤有机质本节重点1. 土壤有机质的分解和转化2. 土壤有机质的作用和管理华中农业大学一、土壤有机质的来源与转化1、概念：土壤有机质（soil organic matter）土壤有机质指土壤中的各种含碳有机化合物，包括动物、植物及微生物的残体和这些生物残体的不同分解阶段的产物，以及由分解产物合成的腐殖质等华中农业大学植物残体各类植物的凋落物、死亡的植物体及根系 动物、微生物残体 土壤动物及各种微生物的残体动物、植物、微生物的排泄物和分泌物 人为施入土壤中的各种有机肥料和作物残茬等 自然土壤农业土壤一、土壤有机质的来源与转化2、土壤有机质的来源与形态华中农业大学一、土壤有机质的来源与转化2、土壤有机质的来源与形态新鲜的有机物凋落物的L层(litter)半分解的有机物凋落物的F层(fermentation)腐殖质凋落物的H层 (Humus)华中农业大学3、有机质的含量 n 耕作土壤中，表层有机质的含量通常在5%以下n 不同土壤中差异很大，高的可达20%或30%以上（如 泥炭土、一些森林土壤等），低的不足0.5%（如一些漠境土和砂质土壤）。

n 在土壤学中，一般把耕层含有机质20%以上的土壤称为有机质土壤，含有机质在20%以下的土壤称为矿质土壤 一、土壤有机质的来源与转化华中农业大学土壤有机质0.5%5%0.5-2.0%7%华中农业大学中国部分自然土壤中有机质含量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 2.072.077.057.05 黄棕壤、黄褐土黄棕壤、黄褐土 1010 1.381.386.666.66 高山草原土、亚高山草原土高山草原土、亚高山草原土 2626 4.814.8121.9621.96 高山草甸土、亚高山草甸土高山草甸土、亚高山草甸土 2424 2.322.322.982.98 砖红壤、赤红壤砖红壤、赤红壤 2929 2.142.1416.416.4 黑土、黑钙土黑土、黑钙土 4747 0.520.521.951.95 红红 壤壤 3232 2.712.7120.520.5 黄黄 壤壤 22 22 1.031.0310.6910.69 褐褐 土土 74 74 2.642.6419.319.3 棕色森林土棕色森林土 华中农业大学一、土壤有机质的来源与转化3、有机质的含量有机质含量（%）肥力水平1.5高华中农业大学一、土壤有机质的来源与转化影响土壤有机质含量的因素 植被 气候 地形 母质 生产措施草本木本 草甸草原阔叶针叶 常绿落叶潮湿、寒冷有利于积累干燥、炎热有利于分解低洼处高海拔高处，有机质含量高质地粘，有利于有机质的积累少耕、免耕有利于有机质的积累华中农业大学一、土壤有机质的来源与转化 4 4、有机质组成、有机质组成元素组成元素组成 土壤有机质的主要元素组成是C、O、H、N，分别占52-58 %、34-39 %、3.3-4.8 %和3.7-4.1%，其次是P 和 S，C/N比大约在1012之间。

华中农业大学一、土壤有机质的来源与转化 4 4、有机质组成、有机质组成化合物组成化合物组成 可分为： 腐殖物质 （Humic Substance） 非腐殖物质（Non-Humic Substance）6080%6080%2040%2040%华中农业大学一、土壤有机质的来源与转化 4 4、有机质组成、有机质组成非腐殖物质 （Non-Humic Substance） 糖类、有机酸、和一些含氮的氨基酸、氨基糖等易被微生物分解，具有一定物理化学性质华中农业大学一、土壤有机质的来源与转化 4 4、有机质组成、有机质组成腐殖物质 （Humic Substance） 非腐殖物质经微生物作用酚类和醌类含氮化合物碳水化合物芳环状结构复杂多聚体（性质稳定、暗棕色）其主体是不同分子量和结构的腐殖酸和它的盐类华中农业大学一、土壤有机质的来源与转化5、土壤有机质的分解与转化华中农业大学一、土壤有机质的来源与转化决定有机质含量的因素 进入土壤的有机物质数量 土壤有机质的损失量 土壤有机碳的平衡5、土壤有机质的分解与转化华中农业大学5、土壤有机质的分解与转化矿质化过程 (mineralization)*： 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。

其最终产物为CO2、H2O，而N、P、S则以矿质盐类释放出来，同时放出热量的过程 矿化率*：每年因矿化作用而消耗掉的有机质数量占土壤有机质总量的百分数矿化率一般在1%3%华中农业大学1）不含氮的简单有机化合物的分解和转化多糖 (C6H10O5)n 分解过程多糖多糖单糖单糖COCO2 2+H+H2 2O+O+热量热量HH2 2+CH+CH4 4+CO+CO2 2+ +有机酸有机酸好氧厌氧水解酶矿质化过程 (mineralization)华中农业大学2）含氮有机物质的分解和转化矿质化过程 (mineralization)含氮有机物：蛋白质、腐殖质、生物碱、络合态氨基酸和氨基糖等水解: 蛋白质多肽氨基酸氨化: 氨基酸氨硝化: 氨 硝态氮反硝化: 硝态氮NO2、NO、N2通气良好通气不良华中农业大学矿质化过程 (mineralization)常见的有机物料的养分含量华中农业大学腐殖化过程 (Humification)* 5、土壤有机质的分解与转化 各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组织中的聚合转变为组成和结构比原来有机化合物更为复杂的新的有机化合物，这一过程称为腐殖化过程腐殖化系数*：有机物料投入土壤一年后形成的腐殖质的量与原来有机物料总量的比值一般0.20.3华中农业大学 Humification腐殖化作用华中农业大学阶段 1：有机物料分解产生原材料OHOHOO土壤有机质腐殖化的两个阶段多元酚、醌类化合物以及由木质素降解产生的芳核结构单元腐殖化过程 (Humification) 华中农业大学阶段2：重新合成 O O+ 2RCH(NH2)COOH OHOHNHRCOOHNHRCOOH含多种功能团：羟基(COOH),酚羟基(OH),醇羟基(OH),甲氧基(OCH3),氨基(NH2),酮基(C=O)土壤有机质腐殖化的两个阶段腐殖化过程 (Humification) 华中农业大学土壤腐殖质的形成途径还原糖形成途径多元酚理论Selman Waksman 木质素蛋白质理论华中农业大学5、土壤有机质的分解与转化 影响因素：植物残体特性 物理状态： 新鲜程度破碎程度紧实程度化学组成（C:N）*有机物质组成的碳氮比(C:N)对其分解速度的影响很大，一般以25或者30:1较为合适。

C:N25 时 与植物竞争土壤N；C:N NH2 N=N N COO O C=O 烯醇基 氨基 偶氮化合物 环氮 羧基 酰基 羰基p土壤有机质与重金属离子的络合作用对土壤和水体中重金属离子的固定和迁移有重要影响三、土壤有机质的作用对生态环境的影响对生态环境的影响华中农业大学 (2) 对农药等有机污染物的固定pSOM对有机污染物在土壤中的生物活性、残留、生物降解、迁移和蒸发等过程有重要影响pSOM对农药的固定与腐殖质功能基的数量、类型和空间排列密切相关，也与农药本身的性质有关p极性有机污染物可以通过离子交换和质子化、氢键、范德华力、配位体交换、阳离子桥和水桥等不同机理与SOM结合；p非极性有机污染物可以通过分隔机理与之结合三、土壤有机质的作用对生态环境的影响对生态环境的影响华中农业大学空气中CO2浓度变化(3)对全球碳循环的影响 三、土壤有机质的作用对生态环境的影响对生态环境的影响华中农业大学 土壤有机质是全球C平衡的重要C库 全球土壤有机质总碳量： 141017151017g 陆地生物总碳量： 5.61017g 全球每年土壤有机质生物分解释放到大气中的总碳量：681015g 全球每年因焚烧燃料释放到大气中的总碳量： 61015g 土壤有机碳水平的不断下降，对全球气候变化的影响不亚于人类活动向大气排放的影响。

华中农业大学四、土壤有机质的管理土壤有机质管理的目标 保持有机质平衡和维持有机质在适当水平平衡 ：矿化腐殖质化华中农业大学有机质管理的措施1、施用有机肥 主要的有机肥源包括：绿肥、粪肥、厩肥、堆肥、沤肥、饼肥、蚕沙、鱼肥、河泥、塘泥、有机、无机肥料配合施用2、种植绿肥 田菁 紫云英 紫花苜蓿等 休闲绿肥、套作绿肥 养用结合：因地制宜、充分用地、积极养地、养用结合华中农业大学华中农业大学华中农业大学有机质管理的措施3、秸秆还田华中农业大学有机质管理的措施4、合理的耕作制度 免耕、少耕华中农业大学1、名词解释：土壤有机质、土壤腐殖质、矿化作用、腐殖化作用、矿化率、腐殖化系数2、影响土壤有机质转化的因素主要有哪些？它们是如何影响的？3、土壤有机质在土壤肥力上有何重要意义？4、土壤有机质主要指土壤中的哪些物质？5、腐殖质包括哪些物质？它们有何差异？本节思考题本节思考题华中农业大学矿化率 =矿化消耗掉的有机质100%土壤原来有机质总量腐殖化系数 =新形成的腐殖质施入的有机物总量有机质的平衡华中农业大学例：某土壤有机质含量20 g/kg，矿化率为2%，每亩耕层土壤质量为150 000kg（土壤质量含水量为20）。

问每年每亩要消耗多少有机质？每年要施多少紫云英（腐殖化系数为0.20，含水量90%)才能使土壤有机质含量保持平衡（不下降）?解： 年消耗有机质=150 000 kg/(1+20%)20g/kg0.0012%=50 kg 紫云英(1-90%)0.20 = 50 kg 紫云英 = 2500 kg有机质平衡的计算*。