第二章土壤有機質(zhì)演示文稿

第二章土壤有機質(zhì)演示文稿本文檔共73頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期三\11點31分優(yōu)選第二章土壤有機質(zhì)本文檔共73頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期三\11點31分概念：土壤有機質(zhì)(soilorganicmatter)

指存在于土壤中的所有含碳的有機物質(zhì)，包括各種動植物殘體、微生物體及其分解和合成的各種有機物質(zhì)。本文檔共73頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期三\11點31分第一節(jié)土壤有機質(zhì)的來源、含量及其組成

微生物植物來源動物來源工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品一、土壤有機質(zhì)的來源本文檔共73頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期三\11點31分二、土壤有機質(zhì)的含量及組成1、有機質(zhì)含量

一般含量在0-5%之間。泥炭土可高達(dá)20%或30%以上漠境土和砂質(zhì)土壤不足0.5%耕層土壤有機質(zhì)含量>20%的，有機質(zhì)土壤；耕層土壤有機質(zhì)含量<20%的，礦質(zhì)土壤。本文檔共73頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期三\11點31分土壤有機質(zhì)0.5%5%0.5-2.0%7%本文檔共73頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期三\11點31分本文檔共73頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期三\11點31分2、有機質(zhì)的組成(1)

化學(xué)元素組成土壤有機質(zhì)的主要元素組成是C、O、H、N，分別占52％-58％、34％-9％、3.3％-4.8％，3.7%-4.1%。其次是P和S。C/N比大約在10左右。本文檔共73頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期三\11點31分(2)化合物組成土壤有機質(zhì)中主要的化合物組成是類木質(zhì)素和蛋白質(zhì)，其次是半纖維素、纖維素以及乙醚和乙醇可溶性化合物。本文檔共73頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期三\11點31分1）非腐殖質(zhì)：

新鮮動植物殘體-未分解的生物遺體

半分解有機殘體-經(jīng)微生物部分分解作用，已破壞原始形態(tài)和結(jié)構(gòu)?？蓹C械分離，占10-15%，基本組成部分，作物養(yǎng)分重要來源，形成腐殖質(zhì)的原料(3)存在形態(tài)：本文檔共73頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期三\11點31分2）腐殖質(zhì)（humus）：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)的總稱不可機械分離，占85-90%，主要成分，作物營養(yǎng)主要物質(zhì)，改良土壤性質(zhì),肥力水平主要標(biāo)志.本文檔共73頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期三\11點31分腐殖質(zhì)可分為:非腐殖物質(zhì)（Non-HumicSubstance)：有特定物理化學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)已知的有機化合物。占腐殖質(zhì)的20-30%。來自微生物改變的植物化合物/微生物合成的有機物質(zhì)。腐殖物質(zhì)（HumicSubstance)：經(jīng)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型高分子有機化合物。占土壤有機質(zhì)60-80%。本文檔共73頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期三\11點31分第二節(jié)土壤有機質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化本文檔共73頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期三\11點31分圖4-1有機質(zhì)的分解與合成示意圖本文檔共73頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期三\11點31分礦化作用(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，養(yǎng)分)+2O2CO2+2H2O+能量+養(yǎng)分酶氧化礦化過程與腐殖化過程本文檔共73頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期三\11點31分腐殖化過程:(Humification)***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(fù)雜的新的有機化合物，這一過程稱為腐殖化過程。本文檔共73頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期三\11點31分根據(jù)分解的難易程度活性庫（activepool）：微生物生物量有機質(zhì)、微粒有機質(zhì)、部分易分解富啡酸、多糖等非腐殖物質(zhì)；緩效庫（slowpool）：木質(zhì)素等不易分解化合物含量較高的微粒有機質(zhì)；惰性庫（passivepool）：長期穩(wěn)定存在，粘土礦物-腐殖質(zhì)復(fù)合體中的腐殖質(zhì)、大部分胡敏酸和胡敏素。本文檔共73頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期三\11點31分一、簡單有機化合物的分解和轉(zhuǎn)化

在好氧條件下，微生物活動旺盛，分解作用可進(jìn)行較快而徹底，有機物質(zhì)---->CO2和H2O，而N、P、S等則以礦質(zhì)鹽類釋放出來。

在嫌氣條件下，好氧微生物的活動受到抑制，分解作用進(jìn)行得既慢又不徹底，同時往往還產(chǎn)生有機酸、乙醇等中間產(chǎn)物。

在極端嫌氣的情況下，還產(chǎn)生CH4、H2等還原物質(zhì)，其中的養(yǎng)料和能量釋放很少，對植物生長不利。本文檔共73頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期三\11點31分有機化合物分解的差異單糖、淀粉和簡單蛋白質(zhì)粗蛋白質(zhì)纖維素脂肪、蠟質(zhì)木質(zhì)素、酚類化合物有機質(zhì)分解由易而難的遞進(jìn)半纖維素本文檔共73頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期三\11點31分二、植物殘體的分解和轉(zhuǎn)化植物殘體在土壤中的分解過程可分為兩個階段：

第一階段：快速礦化，易分解組分；第二階段：緩慢分解，難分解組分。

據(jù)估計，有機殘體經(jīng)一年降解后，2/3以上的有機質(zhì)以CO2形式釋放而損失，殘留的有機質(zhì)不到1/3，其中土壤微生物量占3-8%；多糖、多糖醛酸苷、有機酸等非腐殖物質(zhì)占3-8%；腐殖物質(zhì)占10-30%。根系年殘留量比地上部分稍高。本文檔共73頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期三\11點31分三、土壤腐殖物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化腐殖物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化經(jīng)歷3個階段：

第一階段：腐殖物質(zhì)經(jīng)物理、化學(xué)和生物降解，使芳香結(jié)構(gòu)核心與其復(fù)合的簡單有機物分離或使整個復(fù)合體解體；第二階段：釋放的簡單有機物質(zhì)被分解轉(zhuǎn)化，酚類聚合物被氧化；第三階段：脂肪酸被分解，被釋放的芳香族化合物參與新腐殖質(zhì)的形成。本文檔共73頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期三\11點31分四、影響土壤有機質(zhì)分解和轉(zhuǎn)化的因素（一）溫度（二）土壤的水分和通氣狀況（三）有機殘體的特性（四）土壤特性本文檔共73頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期三\11點31分（一）溫度

微生物活動響應(yīng)于溫度變化無分解：≤0℃

；分解隨溫度而加強：0-35℃

；升溫10℃

，分解速率提高2~3倍；最適分解溫度：25~35℃本文檔共73頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期三\11點31分

微生物適宜的含水量

<-0.03Mpa,厭氣分解；

-0.03~-0.1Mpa,適宜分解；

>0.3MPa,分解迅速降低；

>4MPa,onlyfungi

頻繁的干濕交替，強烈促進(jìn)分解。（二）土壤的水分和通氣狀況本文檔共73頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期三\11點31分通氣良好：好氣微生物活躍，好氣分解，速度快，分解完全，礦化率高，中間產(chǎn)物累積少，利于植物吸收利用，不利于土壤有機質(zhì)的累積和保存。通氣不良：嫌氣微生物活動旺盛，分解慢，不完全，礦化率低，中間產(chǎn)物容易積累，產(chǎn)生有毒還原氣體，利于有機質(zhì)積累和保存。

通氣過盛和過差，都對土壤肥力不利。必須好氣和嫌氣分解配合，既保持適當(dāng)?shù)挠袡C質(zhì)水平，又有足夠的有效養(yǎng)分。調(diào)節(jié)土壤通氣狀況，是提高土壤肥力的方法之一。本文檔共73頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期三\11點31分1、有機殘體的物理狀態(tài)：

（三）有機殘體的特性

新鮮程度

破碎程度

緊實程度一般情況下，多汁幼嫩新鮮的綠肥易分解。本文檔共73頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期三\11點31分3、有機殘體的碳氮比：用C/N表示。微生物吸收1份氮，就要吸收5份碳用于構(gòu)成自身細(xì)胞，同時要消耗20份碳作為生命活動的能量。微生物分解需有機質(zhì)的C/N為25：1。2、有機殘體的化學(xué)成分：一般情況下，闊葉比針葉快；葉片比殘根快，豆科比禾本科快。C/N降至大約25：1以下，微生物不再利用土壤中的有效氮，相反由于有機質(zhì)較完全的分解而釋放礦質(zhì)態(tài)氮，本文檔共73頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期三\11點31分本文檔共73頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期三\11點31分（四）土壤特性

土壤質(zhì)地：粘質(zhì)和粉砂質(zhì)土壤通常比砂質(zhì)土壤含有更多的有機質(zhì)。砂質(zhì)土壤較利于有機質(zhì)分解，粘粒對有機質(zhì)有保護(hù)作用，粘粒-腐殖質(zhì)復(fù)合體可保護(hù)有機質(zhì)免受分解。

土壤pH值：各種微生物具有其最適宜的pH值范圍，中性土壤有利于有機質(zhì)礦化，酸性土壤補鈣-施石灰等于施肥。改良過酸過堿的土壤，對促進(jìn)有機質(zhì)的礦化有顯著效果。本文檔共73頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期三\11點31分有機質(zhì)的粘粒保護(hù)作用本文檔共73頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期三\11點31分第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)本文檔共73頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期三\11點31分一、土壤腐殖物質(zhì)的形成土壤腐殖物質(zhì)的形成過程稱為“腐殖化作用”。對其一般可分為3個階段：第一階段：植物殘體分解產(chǎn)生簡單的有機碳化合物；第二階段：通過微生物對這些有機化合物的代謝作用和反復(fù)循環(huán)，增殖微生物細(xì)胞；第三階段：通過微生物合成的多酚和醌或來自植物的類木質(zhì)素，聚合形成高分子多聚化合物，即腐殖物質(zhì)。本文檔共73頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期三\11點31分4條途徑：途徑1：通過還原糖形成，糖和氨基酸經(jīng)聚合作用形成棕色的含氮聚合物；途徑2和3：多元酚理論途徑4：Selmanwaksman的經(jīng)典理論，即木質(zhì)素-蛋白質(zhì)理論。本文檔共73頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期三\11點31分（一）土壤腐殖質(zhì)-粘土礦物復(fù)合體游離態(tài)很少結(jié)合態(tài)52%-98%腐殖物質(zhì)二、土壤腐殖物質(zhì)-粘土礦物-微生物的相互作用本文檔共73頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期三\11點31分土壤有機無機復(fù)合體示意圖本文檔共73頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期三\11點31分（二）微生物與土壤有機質(zhì)和粘土礦物之間的相互作用

土壤中80-90%的微生物粘附在各種礦物、有機質(zhì)或礦物-有機物復(fù)合體表面，形成單個的微菌落或生物膜。微生物體吸附于礦物、有機物表面后，其細(xì)胞代謝將會發(fā)生明顯的變化，從而影響到土壤中與生物相關(guān)的一系列土壤環(huán)境過程。（a）本文檔共73頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期三\11點31分三、土壤腐殖酸的分組目前常用的提取劑（1）0.1MNaOH溶液（2）0.1MNaOH+0.1M

焦磷酸鈉混合提取液水浮選、挑揀和靜電吸附或重液（相對密度1.8或2.0）除去未分解和半分解的殘體，這部分有機質(zhì)稱為輕組；留下的土壤中的稱為重組。本文檔共73頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期三\11點31分腐殖質(zhì)分組方法吉馬多美朗酸乙醇溶解本文檔共73頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期三\11點31分腐殖物質(zhì)的分組胡敏素胡敏酸富里酸腐殖物質(zhì)本文檔共73頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期三\11點31分四、土壤腐殖酸的性質(zhì)

（一）物理性質(zhì)1、顏色

黑褐色，富里酸呈淡黃色，胡敏酸呈褐色2、溶解性富里酸溶于水、酸、堿；胡敏酸不溶于水和酸，但溶于堿；富里酸的一價、二價鹽溶于水，三價鹽幾乎不溶于水；胡敏酸的一價鹽溶于水，但二價、三價鹽幾乎不溶于水。3、吸水性最大吸水量可以超過500%4、膠體特性

土壤有機膠體的主要組成部分本文檔共73頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期三\11點31分（二）腐殖酸的化學(xué)性質(zhì)1、腐殖酸的元素組成由C、H、O、N、S等組成，還有Ca、Mg、Fe、Si等灰分元素；含C55-60%含N3-6%C/N平均為10:1-12:1本文檔共73頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期三\11點31分

我國主要土壤腐殖酸的元素組成元素（%）CHO+SNHA50-603.1-5.331-413.0-5.6FA45-534.0-4.840-482.5-4.3習(xí)慣上以58%為其平均值，故計算有機質(zhì)的含量時，一般以1.724為折算系數(shù)。本文檔共73頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期三\11點31分2、含氧官能團(tuán)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HA275-481221-347224-42690-18132-20632-95FA639-845143-257515-58154-58143-25439表2-4我國主要土壤表土中腐殖物質(zhì)的含氧功能基[cmol(+).kg-1]本文檔共73頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期三\11點31分3、腐殖酸的絡(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。本文檔共73頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期三\11點31分4、腐殖酸的電性腐殖酸是一種兩性膠體。即可以帶負(fù)電荷，也可以帶正電荷。而通常以帶負(fù)電荷為主。腐殖質(zhì)的負(fù)電荷數(shù)量隨pH質(zhì)的升高而升高。本文檔共73頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期三\11點31分（1）腐殖酸是高分子聚合物，分子量有較大的差異。（2）腐殖酸的分子形狀

pH2-3纖維、纖維束狀

4-7網(wǎng)狀、海綿狀

8-9頁狀

>10粒狀（三）腐殖酸的分子結(jié)構(gòu)特征本文檔共73頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期三\11點31分本文檔共73頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期三\11點31分HA的3D優(yōu)化結(jié)構(gòu)模型

本文檔共73頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期三\11點31分（四）腐殖質(zhì)的穩(wěn)定性與變異性1、穩(wěn)定性在溫帶條件下，一般植物殘體的半分解周期少于3個月，植物殘體形成的新的有機質(zhì)的半分解期為4.7-9年，而胡敏酸的平均停留時間為780-3000年，富里酸的平均停留為200-630年。本文檔共73頁；當(dāng)前第49頁；編輯于星期三\11點31分2、腐殖質(zhì)的變異性

HA/FA值***：表示胡敏酸與富里酸含量的比值。是表示土壤腐殖質(zhì)成份變異的指標(biāo)之一。一般我國北方的土壤，特別干旱區(qū)與半干旱區(qū)的土壤腐殖質(zhì)以胡敏酸為主，HA/FA比大于1.0

而在溫暖潮濕的南方的酸性土壤中，土壤中以富里酸為主，HA/FA比一般小于1.

在同一地區(qū)，水稻土的腐殖質(zhì)的HA/FA比大于旱地。在同一地區(qū)，熟化程度高的土壤的HA/FA比較高。本文檔共73頁；當(dāng)前第50頁；編輯于星期三\11點31分第四節(jié)土壤有機質(zhì)的作用及管理本文檔共73頁；當(dāng)前第51頁；編輯于星期三\11點31分（一）提供植物需要的養(yǎng)分

碳素營養(yǎng)：碳素循環(huán)是地球生態(tài)平衡的基礎(chǔ)。土壤每年釋放的CO2達(dá)1.35×1011噸，相當(dāng)于陸地植物的需要量；氮素營養(yǎng)：土壤有機質(zhì)中的氮素占全氮的90-98%；磷素營養(yǎng)：土壤有機質(zhì)中的磷素占全磷的20-50%；

其他營養(yǎng)：K、Na、Ca、Mg、S、Fe、Si等營養(yǎng)元素。一、有機質(zhì)在土壤肥力上的作用本文檔共73頁；當(dāng)前第52頁；編輯于星期三\11點31分（二）改善土壤肥力特性1、物理性質(zhì)：①促進(jìn)良好結(jié)構(gòu)體形成；②降低土壤粘性，改善土壤耕性；③降低土壤砂性，提高保蓄性；④促進(jìn)土壤升溫。2、化學(xué)性質(zhì)：①影響土壤的表面性質(zhì)；②影響土壤的電荷性質(zhì)，③影響土壤保肥性；④影響土壤的絡(luò)合性質(zhì)；⑤影響土壤緩沖性。3、生物性質(zhì)：①影響根系的生長；②影響植物的抗旱性；③影響植物的物質(zhì)合成與運輸；④土壤生物的食源。本文檔共73頁；當(dāng)前第53頁；編輯于星期三\11點31分（一）有機質(zhì)與重金屬離子的作用

腐殖酸是重金屬離子的絡(luò)合劑。以Cr3+為例。（二）有機物質(zhì)對農(nóng)藥等有機污染物的固定作用（三）土壤有機質(zhì)對全球碳平衡的影響二、有機質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用本文檔共73頁；當(dāng)前第54頁；編輯于星期三\11點31分本文檔共73頁；當(dāng)前第55頁；編輯于星期三\11點31分一個碳原子的旅程據(jù)Garrels等（1975)計算：在大氣圈中停留4年；在生物圈中停留11年；在海洋上層水域停留385年；在深海中停留10萬年；在地殼中停留3.42×108本文檔共73頁；當(dāng)前第56頁；編輯于星期三\11點31分本文檔共73頁；當(dāng)前第57頁；編輯于星期三\11點31分本文檔共73頁；當(dāng)前第58頁；編輯于星期三\11點31分碳素轉(zhuǎn)化模型以CENTURY模型為例本文檔共73頁；當(dāng)前第59頁；編輯于星期三\11點31分土壤有機質(zhì)（碳）的動態(tài)平衡土壤有機質(zhì)含量并非可以無限提高，在穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)中最終達(dá)到一個穩(wěn)定值。三、土壤有機質(zhì)的管理$$如何提高土壤有機質(zhì)含量？本文檔共73頁；當(dāng)前第60頁；編輯于星期三\11點31分堅持兩個原則

平衡原則經(jīng)濟(jì)原則土壤有機質(zhì)的含量決定于年生成量和年礦化量的相對大小。兩者相等：有機質(zhì)含量保持不變；生成量>礦化量：有機質(zhì)含量增加；生成量<礦化量：有機質(zhì)含量降低。本文檔共73頁；當(dāng)前第61頁；編輯于星期三\11點31分（1)合理耕作制度（退化或熟化）合理的耕作制度可促進(jìn)土壤有機質(zhì)含量的提高并維持較高的水平。提高有機質(zhì)含量的措施1、堅持補充新的有機質(zhì)本文檔共73頁；當(dāng)前第62頁；編輯于星期三\11點31分本文檔共73頁；當(dāng)前第63頁；編輯于星期三\11點31分

主要的有機肥源包括：

綠肥、糞肥、廄肥、堆肥、漚肥、餅肥、蠶沙、魚肥、河泥、塘泥；

有機、無機肥料配合施用（2）施用有機肥（3）種植綠肥田菁紫云英紫花苜蓿等

休閑綠肥、套作綠肥養(yǎng)用結(jié)合：因地制宜、充分用地、積極養(yǎng)地、養(yǎng)用結(jié)合本文檔共73頁；當(dāng)前第64頁；編輯于星期三\11點31分（4）秸稈還田

迅速提高土壤有機質(zhì)的有效措施；促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)形成，保存氮素，促進(jìn)難溶性養(yǎng)分溶解，比用腐熟的有機肥有更好的效果。要注意秸稈的C/N比、破碎度、埋壓深度以及土壤墑情、播種期遠(yuǎn)近、化肥施用量等本文檔共73頁；當(dāng)前第65頁；編輯于星期三\11點31分2、調(diào)節(jié)土壤有機質(zhì)的積累和分解調(diào)節(jié)土壤水、氣、熱狀況，控制有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化；合理的耕作和輪作；調(diào)節(jié)碳氮比率和土壤酸堿度。本文檔共73頁；當(dāng)前第66頁；編輯于星期三\11點31分本文檔共73頁；當(dāng)前第67頁；編輯于星期