土壤学5(有机质)

Chap.5土壤有机质§1土壤有机质的概念土壤有机质：泛指土壤中来源于生命的物质。包括：土壤微生物和土壤动物及其分泌物以及土体中植物残体和植物分泌物。有机物质有机质腐殖质Chap.5土壤有机质§2土壤有机质的来源及形态来源：1）高等植物（地上部和地下部）2）土壤中的动物3）土壤中的微生物4）施用的有机肥形态：1）新鲜有机质（未分解有机质）2）半分解有机质3）腐殖质Chap.5土壤有机质1）高等植物森林植被下有机残体主要来自地上部凋落物，4-5吨/公顷•年；草本植物的有机残体主要来自根系，黑土地区达9.3吨/公顷•年（风干根重）；耕作土壤，植物残体主要来源根茬，达2-3吨/公顷•年。由于各地区的气候条件、植被类型及耕作管理不同，进入土壤中的植物残体数量和化学组成有很大的差异。Chap.5土壤有机质2）土壤动物根据躯体大小区分：小型、中型和大型土壤动物；大型：（体长2mm）蚯蚓、蚂蚁、甲虫、马陆、蜈蚣等；中型：（体长0.2-2mm）螨类、弹尾虫；小型：（体长0.2mm）原生动物、线虫。Chap.5土壤有机质2）土壤动物根据在土壤中滞留时间区分：①全期土壤动物：②周期土壤动物：③部分土壤动物：④暂时土壤动物：⑤过度土壤动物：⑥交替土壤动物：Chap.5土壤有机质2）土壤动物根据在土壤中栖息层次区分：①真土居动物：②半土居动物：③地表土居动物：④上方土居动物：Chap.5土壤有机质2）土壤动物根据食性区分：①根食者：②枯食者：③尸食者：④粪食者：⑤菌食者：⑥捕食者：⑦杂食者：Chap.5土壤有机质蚯蚓Chap.5土壤有机质螨类Chap.5土壤有机质弹尾虫Chap.5土壤有机质线虫Chap.5土壤有机质3）微生物（1）微生物类群：细菌、放线菌和真菌。（2）微生物营养型：有机营养型（异样型）:腐生性和寄生性无机营养型（自养型）化能自养性和光能自养性Chap.5土壤有机质§3土壤有机质的组成主要有五类有机化合物和灰分物质：1）糖类化合物：单糖双糖和多糖类好气条件CO2+H2O单糖双糖和多糖类厌气条件有机酸H2、CH4Chap.5土壤有机质2）纤维素、半纤维素3）木质素4）含N化合物（蛋白质氨基酸）5）脂肪、树脂、蜡质和单宁6）灰分物质：Ca、Mg、K、Na、Si、P、S、Fe、Al、MnChap.5土壤有机质§4土壤有机质的转化有机质的矿化作用：有机质在生物作用下分解为简单的无机化合物的过程。有机质的腐殖化作用：有机质在分解的同时，形成腐殖质的过程。通常把每克干重的有机质经过一年分解后转化为腐殖质（干重）的克数，称为腐殖化系数。Chap.5土壤有机质Chap.5土壤有机质腐殖质形成的机理：1）30年代：木质素和微生物原生质中的蛋白质相互作用形成木质素-蛋白质复合体。2）60年代：木质素不能参与腐殖质的形成，而是通过降解产生酚、醌型化合物，再与氨基酸缩合而成。Chap.5土壤有机质3）80年代及以后：细胞自溶假说：死亡细胞释放自溶酶，使细胞成分（糖、氨基酸、酚和其他芳香族化合物）形成自由基而迅速缩合成腐殖质。微生物合成学说：微生物利用植物物质作碳源和能源，在细胞内合成各种腐殖质的高分子化合物，微生物死亡后再释放到土壤中，在细胞外降解为腐殖质。Chap.5土壤有机质§5土壤腐殖质的组成和特性1）腐殖质的组成土壤NaOH处理不溶解部分溶解部分HCl或H2SO4处理褐色沉淀浅黄色溶解部分胡敏酸（褐腐酸）富里酸（黄腐酸）胡敏素（黑腐素）Chap.5土壤有机质2）腐殖质在土壤中存在的形态①游离状态的腐殖质；②与盐基化合成稳定的盐类(腐质酸钙镁)；③与含水三氧化物化合成复杂的凝胶体；④与粘粒结合成胶质复合体（有机无机复合体）。Chap.5土壤有机质3）腐殖质分子结构包括芳香族化合物、含氮化合物、和碳水化合物。官能团（功能团）：羧基、酚羟基、醇羟基、甲氧基、甲基、醌基等这些官能团使得腐殖质具有：离子吸附性、对金属离子的络合性、氧化还原性及生理活性。Chap.5土壤有机质4）腐殖质具有带电性（可变电荷）Chap.5土壤有机质5）腐殖质的溶解性、分散性和吸水性胡敏酸一价盐、二价盐溶于水，富啡酸一价盐溶于水、二价盐不溶于水。胡敏酸分子量大，分散性和活动性小，遇少量电解质（如氯化钙）即完全絮凝，絮凝后产生的胡敏酸钙凝胶能胶结土粒形成团粒结构。富啡酸分子量小，分散性和活动性大，其酸性和溶解性强，能强烈地破坏矿物质。腐殖质是亲水胶体，吸水能力强，最大吸水量可达500%以上。Chap.5土壤有机质6）腐殖质的稳定性腐殖质具有抵抗微生物分解的能力。胡敏酸的平均存留时间为780~3000年；富啡酸的平均存留时间为220~630年；新形成土壤的有机质为4.7~9年；残体易分解组分为0.25年。Chap.5土壤有机质§6土壤有机质转化的影响因素内部因素：有机质的碳氮比（C/N=25）物理状态（分散性或致密性）外部因素：土壤水、热状况土壤通气状况土壤酸碱性Chap.5土壤有机质§7土壤有机质对土壤肥力的作用1）是土壤养分的主要来源；2）促进土壤结构形成，改善土壤物理性质；3）提高土壤的保肥能力和缓冲性能；4）腐殖质具有生理活性，能促进作物生长发育；5）腐殖质具有络合作用，有助于消除土壤的污染。Chap.5土壤有机质§8土壤有机质的积累和调控1）种植绿肥，增施有机肥料；2）秸秆还田，3）调节土壤水热状况