第二章-土壤有機(jī)質(zhì)總結(jié)課件

第二章土壤有機(jī)質(zhì)

Soilorganicmatter第二章土壤有機(jī)質(zhì)

Soilor1主要內(nèi)容第一節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的來(lái)源、含量及組成第二節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化第三節(jié)土壤腐殖質(zhì)的形成和性質(zhì)第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理主要內(nèi)容第一節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的來(lái)源、含量及組成2土壤有機(jī)質(zhì)(soilorganicmatter)

它主要包括土壤中各種動(dòng)物、植物殘?bào)w，微生物體及其分解和合成的各種有機(jī)化合物。

土壤有機(jī)質(zhì)是指存在于土壤中的所有含碳的有機(jī)化合物。mineral45%water25%organic5%air25%土壤有機(jī)質(zhì)(soilorganicmatter)3第一節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的來(lái)源、含量及其組成一、土壤有機(jī)質(zhì)的來(lái)源植物殘?bào)w由于各地區(qū)的氣候條件、植被類型及耕作管理不同，進(jìn)入土壤中的植物殘?bào)w數(shù)量和化學(xué)組成有很大的差異。植物殘?bào)w性質(zhì)是否存在差異？包括各類植物的凋落物、死亡的植物體及根系。第一節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的來(lái)源、含量及其組成一、土壤有機(jī)質(zhì)的來(lái)源植4熱帶雨林凋落物干物質(zhì)量:16700Kg/公頃?年荒漠植物群落凋落物干物質(zhì)量:530Kg/公頃?年植物殘?bào)w量：我國(guó)森林土壤每年歸還土壤的凋落物干物質(zhì)量按氣候植被帶劃分，依次為：熱帶雨林，亞熱帶常綠闊葉林和落葉闊葉林，曖溫帶落葉闊葉林，溫帶針闊混交林，寒溫帶針葉林、荒漠。熱帶雨林凋落物干物質(zhì)量:16700Kg/公頃?年植物殘?bào)w5森林植被下有機(jī)殘?bào)w主要來(lái)自地上部凋落物；草本植物的有機(jī)殘?bào)w主要來(lái)自根系；耕作土壤，植物殘?bào)w主要來(lái)源根茬。不同生態(tài)系統(tǒng)間植物殘?bào)w來(lái)源形式：作物根茬植物凋落物森林植被下有機(jī)殘?bào)w主要來(lái)自地上部凋落物；草本植物的有機(jī)殘?bào)w主6動(dòng)物、微生物殘?bào)w動(dòng)植物、微生物的排泄物和分泌物包括土壤動(dòng)物和非土壤動(dòng)物的殘?bào)w，及各種微生物的殘?bào)w。這部分來(lái)源相對(duì)較少，但對(duì)原始土壤來(lái)說(shuō)，微生物是土壤有機(jī)質(zhì)的最早來(lái)源。對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化起著非常重要的作用。死亡微生物動(dòng)物糞便動(dòng)物、微生物殘?bào)w動(dòng)植物、微生物的排泄物和分泌物包括土7人為施入土壤中的各種有機(jī)物人為施入土壤中的各種有機(jī)肥料（綠肥、堆肥、漚肥等），工農(nóng)業(yè)和生活的廢水、廢渣等，還有各種微生物制品，有機(jī)農(nóng)藥等。引發(fā)嚴(yán)重生態(tài)環(huán)境問(wèn)題例如：植物種類退化注意：其中進(jìn)入土壤的植物殘?bào)w是最主要的來(lái)源。人為施入土壤中的各種有機(jī)物人為施入土壤中的各種有機(jī)肥8二、土壤有機(jī)質(zhì)的含量及組成（1）土壤有機(jī)質(zhì)含量的差異較大漠境土和砂質(zhì)土壤不足5g/kg泥炭土可高達(dá)200g/kg以上1、土壤有機(jī)質(zhì)的含量二、土壤有機(jī)質(zhì)的含量及組成（1）土壤有機(jī)質(zhì)含量的差異較大9第二章-土壤有機(jī)質(zhì)總結(jié)ppt課件100.5%7%（2）有機(jī)質(zhì)土壤和礦質(zhì)土壤

＞20%

有機(jī)質(zhì)土壤

＜20%

礦質(zhì)土壤（3）不同區(qū)域不同土壤有機(jī)質(zhì)含量差異很大

50-100g/kg暗棕壤黑土

30-60g/kg20g/kg左右黑鈣土栗鈣土10g/kg左右灰漠土3~5g/kg

0.5%7%（2）有機(jī)質(zhì)土壤和礦質(zhì)土壤（3）不同區(qū)域不同土壤11中國(guó)地帶性土壤表層SOM含量RegionsNum.算術(shù)平均值A(chǔ)rithmeticmean(gkg-1)Min.(gkg-1)Median(gkg-1)Max.(gkg-1)幾何平均值Geometricmean*(gkg-1)全國(guó)Wholecountry88632.31.321.8241.022.9bd東北地區(qū)NortheasternChina19932.54.924.5127.825.7cd華東地區(qū)EasternChina8626.35.119.0115.220.0ab華南地區(qū)SouthernChina11329.03.123.1144.323.9bc華北地區(qū)NorthernChina17526.04.019.2182.318.4a西北地區(qū)NorthwesternChina21631.81.316.1241.019.5a西南地區(qū)SouthwesternChina9753.67.439.6184.740.4e中國(guó)地帶性土壤表層SOM含量Num.算術(shù)平均值Min.Me12第二章-土壤有機(jī)質(zhì)總結(jié)ppt課件132、土壤有機(jī)質(zhì)的組成（1）化學(xué)元素組成土壤有機(jī)質(zhì)的基本元素組成是C、H、O、N，其次是P和S。干物質(zhì)C

O

H

N%

52~58

34~39

3.3~4.8

3.7~4.1其C/N

比大約在10～12之間。2、土壤有機(jī)質(zhì)的組成（1）化學(xué)元素組成土壤有機(jī)質(zhì)的基本元14普通有機(jī)化合物：

碳水化合物（糖、醛、酸等）

含氮化合物（氨基酸、蛋白質(zhì)等）

纖維素、半纖維素（在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿下水解）

木質(zhì)素（難于分解轉(zhuǎn)化，相對(duì)穩(wěn)定存在）特殊有機(jī)化合物：

腐殖物質(zhì)（胡敏素、胡敏酸、富啡酸）等（2）化合物組成普通有機(jī)化合物：（2）化合物組成15

3、土壤有機(jī)質(zhì)的存在形態(tài)動(dòng)、植物殘?bào)w

半分解的動(dòng)、植物殘?bào)w腐殖物質(zhì)

3、土壤有機(jī)質(zhì)的存在形態(tài)動(dòng)、植物殘?bào)w16新鮮的有機(jī)物，指那些剛進(jìn)入土壤不久，仍保持原來(lái)生物體解剖學(xué)上特征的那些動(dòng)、植物殘?bào)w，基本上未受到微生物的分解作用。

（1）動(dòng)、植物殘?bào)w經(jīng)微生物的分解，已使進(jìn)入土壤中的動(dòng)、植物殘?bào)w失去了原有的形態(tài)等特征。有機(jī)質(zhì)已部分分解，并且相互纏結(jié)，多為暗褐色的碎屑和小塊。包括有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)物和新合成的簡(jiǎn)單有機(jī)化合物。（2）半分解的動(dòng)、植物殘?bào)w新鮮的有機(jī)物，指那些剛進(jìn)入土壤不久，仍保持原來(lái)生物體解17（3）腐殖質(zhì)經(jīng)土壤微生物作用后，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形高分子有機(jī)化合物。與土壤礦物質(zhì)土粒緊密結(jié)合，是土壤有機(jī)質(zhì)存在的主要形態(tài)類型。非腐殖物質(zhì)（non-humicsubstance)

(20~30%)腐殖物質(zhì)（humicsubstance）(60~80%)除未分解和半分解動(dòng)、植物殘?bào)w及微生物體以外的有機(jī)物質(zhì)的總稱。通常占土壤有機(jī)質(zhì)的90%以上。（3）腐殖質(zhì)經(jīng)土壤微生物作用后，由多酚和多醌類物質(zhì)聚18humushuminFulvicacidHumicacidNon-humusSoilhumushumushuminFulvicacidHumicaci19腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)20第二節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化有機(jī)殘?bào)w礦化作用mineralization腐殖化作用humification第二節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化有機(jī)殘?bào)w礦化作用腐殖化作用21有機(jī)質(zhì)的分解與合成示意圖有機(jī)質(zhì)的分解與合成示意圖22礦化作用（mineralization）

土壤有機(jī)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(guò)程。R—（C，4H）+2O2CO2+2H2O+能量+養(yǎng)分

酶氧化土壤有機(jī)質(zhì)因礦質(zhì)化作用每年損失的量占土壤有機(jī)質(zhì)總量的百分?jǐn)?shù)稱有機(jī)質(zhì)的礦化率(mineralizationpercent)。我國(guó)土壤的年礦化率一般在1%～3%。一、簡(jiǎn)單有機(jī)化合物的分解和轉(zhuǎn)化礦化作用（mineralization）土壤有機(jī)質(zhì)在土壤23糖類有機(jī)物質(zhì)礦化多糖單糖CO2+H2O+heat(多）好氣條件下有機(jī)酸+heat（少）半嫌氣條件CH4、H2S+heat（極少）嫌氣水解酶作用己糖>淀粉>半纖維素>纖維素如纖維素、半纖維素、淀粉等糖類。糖類有機(jī)物質(zhì)礦化多糖單糖CO2+H2O+heat(多）24含氮物質(zhì)的礦化蛋白質(zhì)多肽氨基酸氨NH3硝酸根NO3-蛋白酶肽酶氨化細(xì)菌硝化細(xì)菌水解作用（hydrolyzation)氨化作用（ammonification)硝化作用（nitrification)任何條件下好氣條件下反硝化作用：反硝化細(xì)菌在嫌氣條件下將硝酸鹽還原過(guò)程。含氮物質(zhì)的礦化蛋白質(zhì)多肽氨基酸氨NH3硝酸根NO3-蛋白酶肽25這類有機(jī)物的礦質(zhì)化過(guò)程與碳水化合物基本相同，不同之點(diǎn)是在嫌氣條件下產(chǎn)生多酚化合物，這是形成腐殖質(zhì)的基本材料。

CO2的釋放速率通常是衡量土壤有機(jī)質(zhì)分解率和微生物活性的重要指標(biāo)。

脂肪、樹脂、蠟質(zhì)、單寧等木質(zhì)素木質(zhì)素是芳香性聚合物，含碳量高，在土壤中被真菌和放線菌作用下緩慢的轉(zhuǎn)化，最終產(chǎn)物是CO2和H2O，但往往只有50%可形成最終產(chǎn)物，其余僅為降解產(chǎn)物，作為形成腐殖質(zhì)的原始材料。這類有機(jī)物的礦質(zhì)化過(guò)程與碳水化合物基本相同，26單糖、淀粉和簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)粗蛋白質(zhì)半纖維素纖維素脂肪、蠟質(zhì)等木質(zhì)素、酚類化合物容易難土壤中簡(jiǎn)單有機(jī)化合物分解的難易順序單糖、27好氧條件下的分解

微生物活動(dòng)旺盛，分解作用快，分解最終產(chǎn)物位CO2和H2O，釋放出礦質(zhì)鹽類（NH4+、NO3-、HPO42-、H2PO4-、SO42-等）。嫌氧條件下的分解

好氧微生物活動(dòng)受到限制，分解作用慢又不徹底，土壤中積累有機(jī)酸、乙醇等中間產(chǎn)物。極厭氧條件下會(huì)產(chǎn)生CH4、H2、H2S等還原性氣體。注意好氧條件下的分解極厭氧條件下注意28

植物殘?bào)w主要包括植物根、莖、葉的死亡組織。其中各類有機(jī)化合物的含量范圍是：

可溶性有機(jī)化合物纖維素半纖維素蛋白質(zhì)木質(zhì)素（糖分、氨基酸等）

5~10%15~60%10~30%2~15%5~30%二、植物殘?bào)w的分解和轉(zhuǎn)化第一階段：可溶性有機(jī)化合物以及部分類似有機(jī)物進(jìn)入土壤后的頭幾個(gè)月很快礦化。

第二階段：殘留在土壤中的木質(zhì)素、蠟質(zhì)以及第一階段未被礦化的植物殘?bào)w碳相對(duì)緩慢分解。植物殘?bào)w在土壤中的分解和轉(zhuǎn)化過(guò)程：植物殘?bào)w主要包括植物根、莖、葉的死亡組織。其29據(jù)統(tǒng)計(jì)，有機(jī)殘?bào)w進(jìn)入土壤經(jīng)1年降解后，有機(jī)質(zhì)的2/3以CO2的形式釋放而損失，殘留在土壤中的不足1/3。易分解組分

植物殘?bào)w碳難分解組分土壤微生物生物量：3～8%

多糖、多糖醛酸苷、有機(jī)酸等非腐殖物質(zhì)：3～8%腐殖物質(zhì)：10～30%據(jù)統(tǒng)計(jì)，有機(jī)殘?bào)w進(jìn)入土壤經(jīng)1年降解后，有機(jī)質(zhì)的2/3以30

各種有機(jī)化合物通過(guò)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(lái)有機(jī)化合物更為復(fù)雜的新的有機(jī)化合物，這一過(guò)程稱為腐殖化過(guò)程。腐殖化系數(shù)：?jiǎn)挝恢亓康挠袡C(jī)物質(zhì)碳在土壤中分解一年后的殘留碳量。腐殖化過(guò)程（humification）三、土壤腐殖物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化各種有機(jī)化合物通過(guò)微生物的合成或在原植物組織中的聚合轉(zhuǎn)變31

第一階段：腐殖質(zhì)經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)作用和生物降解，使其芳香結(jié)構(gòu)核心與其復(fù)合的簡(jiǎn)單有機(jī)物分離，或是整個(gè)復(fù)合體解體。

第二階段：釋放的簡(jiǎn)單有機(jī)物質(zhì)被分解（礦化）和轉(zhuǎn)化，酚類聚合物被氧化。

第三階段：脂肪酸(fattyacid)被分解，被釋放的芳香族化合物（如酚類）參與新腐殖質(zhì)的形成。

腐殖質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化經(jīng)歷三個(gè)階段：腐殖質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化經(jīng)歷三個(gè)階段：32它是一類以芳香化合物或其聚合物為核心，復(fù)合了其他類型有機(jī)物質(zhì)的有機(jī)復(fù)合體。它與土壤中黏土礦物緊密結(jié)合，以有機(jī)—無(wú)機(jī)復(fù)合體方式存在。能存在與蒙脫石、蛭石等膨脹型礦物的層間，不與微生物接觸。腐殖物質(zhì)在土壤中很穩(wěn)定，抗微生物分解能力很強(qiáng)，主要與其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其與金屬離子和黏土礦物之間的相互作用、團(tuán)聚體內(nèi)部的夾雜有關(guān)。土壤腐殖質(zhì)的年周轉(zhuǎn)量為1.1%。腐殖物質(zhì)在土壤中很穩(wěn)定，抗微生物分解能力很強(qiáng)，主要與其33四、影響土壤有機(jī)質(zhì)分解和轉(zhuǎn)化的因素（一）土壤生物的組成與活性（二）土壤特性（三）植物殘?bào)w的特性四、影響土壤有機(jī)質(zhì)分解和轉(zhuǎn)化的因素（一）土壤生物的組成與活性34土壤動(dòng)物促進(jìn)植物殘?bào)w的破碎和運(yùn)輸真菌可促進(jìn)木質(zhì)素的分解細(xì)菌和放線菌可促進(jìn)碳水化合物的分解（一）土壤生物的組成與活性土壤動(dòng)物促進(jìn)植物殘?bào)w的破碎和運(yùn)輸（一）土壤生物的組成與活性35（二）土壤特性

SOM分解轉(zhuǎn)化主要是在微生物作用下完成的，影響微生物活性的因素都影響有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化。南方土壤有機(jī)質(zhì)含量為什么低于北方土壤？0℃以下，微生物活性很低，

SOM分解速率很?。?～35℃范圍內(nèi)，每升高10℃，SOM最大分解速率提高2～3倍；25～35℃下，微生物活動(dòng)最旺盛，利于SOM礦化分解。1、溫度（二）土壤特性SOM分解轉(zhuǎn)化主要是在微生物作用下完成的362、水分和通氣狀況

好氣：水少氣多，氧氣充足，好氧微生物活動(dòng)旺盛，SOM礦化分解，釋放養(yǎng)分；嫌氣：水多氣少，氧氣不足，好氧微生物活動(dòng)受抑制，氧化分解很慢；SOM腐殖化合成腐殖質(zhì)。水田不宜提倡秸稈還田，不能以犧牲環(huán)境為代價(jià)換取增產(chǎn)。低洼、積水有利于有機(jī)質(zhì)的積累！（二）土壤特性2、水分和通氣狀況好氣：水少氣多，氧氣充足，好氧微生物活動(dòng)373、pH值通過(guò)影響微生物的活性而影響有機(jī)質(zhì)的分解，各種微生物都有其最適pH范圍：由于細(xì)菌數(shù)目最多，所以pH

6.5～7.5較適宜！多數(shù)細(xì)菌的最適pH為6.5～7.5真菌為3～6放線菌為略偏向堿性在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，改良過(guò)酸或過(guò)堿土壤，對(duì)促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的礦化有顯著效果。（二）土壤特性3、pH值通過(guò)影響微生物的活性而影響有機(jī)質(zhì)的分解，各種384、質(zhì)地黏粒含量越高，質(zhì)地愈黏重，SOM愈難分解，有機(jī)質(zhì)含量也越高。（二）土壤特性5、其他影響因素某些重金屬的毒害作用都會(huì)限制有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化。4、質(zhì)地黏粒含量越高，質(zhì)地愈黏重，SOM愈難分解，有機(jī)質(zhì)39（三）植物殘?bào)w的特性1、物理狀態(tài)新鮮程度破碎程度緊實(shí)程度新鮮多汁、幼嫩綠肥易于分解，磨細(xì)粉碎、疏松的有機(jī)質(zhì)易于分解！

纖維素、木質(zhì)素和蠟質(zhì)含量高的植物殘?bào)w難分解，含氮有機(jī)物多的植物殘?bào)w分解容易。2、植物殘?bào)w的化學(xué)組成（三）植物殘?bào)w的特性1、物理狀態(tài)新鮮程度新鮮多汁、幼40（三）植物殘?bào)w的特性3、C/N

Ｃ／Ｎ不僅影響有機(jī)殘?bào)w分解速度，還影響土壤有效氮的供應(yīng)，通常以25:1或30:1較為合適。Ｃ／Ｎ＜25:1時(shí)，微生物活動(dòng)最旺盛，分解有機(jī)質(zhì)速度較快，釋放出大量Ｎ素；Ｃ／Ｎ＞25:1

時(shí)，Ｎ相對(duì)不足，會(huì)出現(xiàn)微生物與植物共同爭(zhēng)奪土壤中的有效Ｎ。秸桿直接還田時(shí)，常加入適量的速效氮肥，為什么？（三）植物殘?bào)w的特性3、C/NＣ／Ｎ不僅影響有機(jī)41第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)土壤腐殖物質(zhì)的形成土壤腐殖物質(zhì)—黏土礦物復(fù)合體土壤腐殖酸的分組土壤腐殖酸的性質(zhì)第三節(jié)土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì)土壤腐殖物質(zhì)的形成42humus：一類以芳香化合物或其聚合物為核心，是土壤中一類性質(zhì)穩(wěn)定、組成和結(jié)構(gòu)都很復(fù)雜的天然高分子聚合物。humification：進(jìn)入土壤中的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化形成腐殖質(zhì)的過(guò)程，是一系列極端復(fù)雜過(guò)程的總稱，主要是由微生物為主導(dǎo)的生物和生物化學(xué)過(guò)程，也有一些純化學(xué)的過(guò)程。一、土壤腐殖物質(zhì)的形成humus：一類以芳香化合物或其聚合物為核心，是土壤43土壤腐殖物質(zhì)形成過(guò)程中的轉(zhuǎn)化途徑還原糖形成途徑多元酚理論

SelmanWaksman木質(zhì)素—蛋白質(zhì)理論土壤腐殖物質(zhì)形成過(guò)程中的轉(zhuǎn)化途徑還原糖形成途徑多元酚理論S44

Humification腐殖化作用Humification腐殖化作用45腐殖化作用

Humification腐殖化作用Humification46二、土壤腐殖物質(zhì)—黏土礦物復(fù)合體

土壤腐殖物質(zhì)按存在狀態(tài)分為：游離態(tài)腐殖物質(zhì)：很少結(jié)合態(tài)腐殖物質(zhì)：主要與黏土礦物和陽(yáng)離子緊密結(jié)合以有機(jī)—無(wú)機(jī)復(fù)合體的方式在。通常52%～98%的土壤有機(jī)質(zhì)集中在黏粒部分。土壤有機(jī)—無(wú)機(jī)復(fù)合體主要鍵合機(jī)理：

范德華力、陽(yáng)離子鍵橋、氫鍵、靜電吸附等。二、土壤腐殖物質(zhì)—黏土礦物復(fù)合體土壤腐殖物47土壤腐殖質(zhì)-黏土礦物復(fù)合體示意圖土壤腐殖質(zhì)-黏土礦物復(fù)合體示意圖48三、土壤腐殖酸的分組

（1）0.1MNaOH溶液（2）0.1MNaOH+0.1M

焦磷酸鈉混合提取液目前常用的提取劑：三、土壤腐殖酸的分組（1）0.1MNa49第二章-土壤有機(jī)質(zhì)總結(jié)ppt課件50四、土壤腐殖酸的性質(zhì)（一）物理性質(zhì)1、分子結(jié)構(gòu)腐殖酸在土壤中的功能與其分子形狀和分子大小有著密切的關(guān)系。（1）腐殖酸的分子量有較大的差異：幾至幾百萬(wàn)之間（2）腐殖質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)目前還沒有完全確定，只明確以芳香核為主體，附以各種功能團(tuán)。四、土壤腐殖酸的性質(zhì)（一）物理性質(zhì)1、分子結(jié)構(gòu)512、顏色腐殖物質(zhì)整體呈黑色；富啡酸的顏色較淡，呈黃色至棕紅色；胡敏酸的顏色較深，為棕黑色至黑色。腐殖酸的光密度與其分子量大小和分子的芳構(gòu)化程度大體呈正相關(guān)。（一）物理性質(zhì)2、顏色腐殖物質(zhì)整體呈黑色；腐殖酸的光密度與其分子量52（一）物理性質(zhì)3、溶解性富啡酸溶于水、酸、堿；胡敏酸不溶于水和酸，但溶于堿；富啡酸的一價(jià)、二價(jià)鹽溶于水，三價(jià)鹽幾乎不溶于水；胡敏酸的一價(jià)鹽（K+、Na+）溶于水，但二價(jià)鹽（Mg

2+）、三價(jià)鹽（Al3+）幾乎不溶于水；胡敏素水、酸、堿都不溶。（一）物理性質(zhì)3、溶解性富啡酸溶于水、酸、堿；53（一）物理性質(zhì)5、吸水性

腐殖酸是一種親水膠體，有強(qiáng)大的吸水能力，單位重量腐殖質(zhì)的持水量是硅酸鹽黏土礦物的

4～5

倍，最大吸收量可以超過(guò)其自身重量的

500

％。4、膠體特性土壤腐殖酸呈非晶質(zhì)特征，具有較大的比表面積，高達(dá)2000m2/g，遠(yuǎn)大于黏土礦物和金屬氧化物的比表面積。是土壤有機(jī)膠體的主要組成部分。（一）物理性質(zhì)5、吸水性腐殖酸是一種親水膠體，有強(qiáng)大的吸54（二）化學(xué)性質(zhì)1、元素組成腐殖酸主要由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成。腐殖酸C（%）H（%）O+S（%）N（%）胡敏酸50-603.1-5.331-413.0-6.0富啡酸45-534.0-4.840-482.5-4.3習(xí)慣上以58%為其平均值，故計(jì)算土壤有機(jī)質(zhì)的含量時(shí)，一般以1.724（100/58）為折算系數(shù)。我國(guó)主要土壤腐殖酸元素組成（南京土壤研究所）（二）化學(xué)性質(zhì)1、元素組成腐殖酸主要由碳、氫、氧、氮、硫等元55（二）化學(xué)性質(zhì)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HA

275-481

221-347224-42690-18132-20632-95FA

639-845

143-257515-58154-58143-25439我國(guó)主要土壤表土中腐殖物質(zhì)的含氧功能基[cmol（＋）/kg]腐殖物質(zhì)的總酸度通常是指羧基和酚羥基的總和。（二）化學(xué)性質(zhì)2、含氧官能團(tuán)羧基、酚羥基、羰基、醌基、醇羥基56（二）化學(xué)性質(zhì)3、腐殖酸的陽(yáng)離子交換量和絡(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(shí)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(huì)產(chǎn)生沉淀。

總酸度數(shù)值的大小與腐殖物質(zhì)的活性有關(guān)，一般較高的總酸度意味著有較高的陽(yáng)離子交換量和絡(luò)合容量。（二）化學(xué)性質(zhì)3、腐殖酸的陽(yáng)離子交換量和絡(luò)合性絡(luò)合物的穩(wěn)定性57（二）化學(xué)性質(zhì)4、腐殖酸的電性功能團(tuán)的解離導(dǎo)致腐殖酸帶電，一般帶負(fù)電。如：R－COOH

R－COO－＋H＋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

值的升高而升高。

R－OH

R－O－＋H＋（二）化學(xué)性質(zhì)4、腐殖酸的電性功能團(tuán)的解離導(dǎo)致腐殖酸帶電，58（三）腐殖酸的分子結(jié)構(gòu)特征分子結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜的有機(jī)高分子化合物。單體中有芳核結(jié)構(gòu)物質(zhì)，芳核上有多種取代基。Fulvicacid

富啡酸分子量500~5000（三）腐殖酸的分子結(jié)構(gòu)特征分子結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜的有機(jī)高分子59（三）腐殖酸的分子結(jié)構(gòu)特征Humicacid

胡敏酸分子量3000~1000000（三）腐殖酸的分子結(jié)構(gòu)特征Humicacid胡敏酸60Humin

胡敏素（三）腐殖酸的分子結(jié)構(gòu)特征Humin胡敏素（三）腐殖酸的分子結(jié)構(gòu)特征61第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理有機(jī)質(zhì)在土壤肥力上的作用有機(jī)質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用土壤有機(jī)質(zhì)的管理第四節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理有機(jī)質(zhì)在土壤肥力上的作用62一、有機(jī)質(zhì)在土壤肥力上的作用（一）提供植物需要的養(yǎng)分（二）改善土壤肥力特性（三）生物性質(zhì)一、有機(jī)質(zhì)在土壤肥力上的作用（一）提供植物需要的養(yǎng)分（二63（一）提供植物需要的養(yǎng)分植物生長(zhǎng)所需養(yǎng)分N：80～97%，平均95%；P：20～76%；S：38～94%為有機(jī)態(tài)，由有機(jī)質(zhì)提供。養(yǎng)分較完全提高養(yǎng)分有效性SOM礦質(zhì)化過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸，腐殖化過(guò)程中產(chǎn)生的腐殖酸，一方面促進(jìn)土壤礦質(zhì)養(yǎng)分溶解釋放養(yǎng)分；另一方面可以絡(luò)合金屬離子，減少金屬離子對(duì)P的固定，提高P的有效性。（一）提供植物需要的養(yǎng)分養(yǎng)分較完全提高養(yǎng)分有效性S64（二）改善土壤肥力特性膠體類型有機(jī)膠體高嶺石蒙脫石吸附力

150～4503～1580～120土壤腐殖物質(zhì)是一種有機(jī)膠體，有巨大的表面積和表面能，具有較強(qiáng)的吸附能力，吸附能力大于礦質(zhì)膠體，從而大大提高土壤保肥性。

膠體對(duì)陽(yáng)離子吸附能力比較[cmol(+)/kg]1、提高土壤保肥性（二）改善土壤肥力特性膠體類型有機(jī)膠體高嶺石65（二）改善土壤肥力特性2、提高土壤的緩沖性腐殖質(zhì)含有多種功能團(tuán)，遇OH－時(shí)電離出H＋與之作用生成水對(duì)堿緩沖；遇H＋時(shí)則由于帶負(fù)電荷而吸附H＋對(duì)酸緩沖。腐殖質(zhì)膠體帶負(fù)電荷，可吸附土壤溶液中鹽基離子，對(duì)肥料起緩沖作用。（二）改善土壤肥力特性2、提高土壤的緩沖性腐殖質(zhì)含有多種66（二）改善土壤肥力特性3、改善土壤的物理性質(zhì)改良土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，增加土壤的疏松性，改善土壤的通氣性和透水性。土壤腐殖質(zhì)是親水膠體，具有巨大的比表面積和親水基團(tuán)，能提高土壤的有效持水量。腐殖質(zhì)為棕色至褐色或黑色物質(zhì)，增加了土壤吸熱的能力，提高土壤溫度。（二）改善土壤肥力特性3、改善土壤的物理性質(zhì)改良土壤結(jié)構(gòu)，促67（三）生物性質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)是土壤微生物生命活動(dòng)所需養(yǎng)分和能量的主要來(lái)源；

SOM通過(guò)刺激生物活動(dòng)而增加土壤酶活性，直接影響土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過(guò)程；腐殖酸是一類生理活性物質(zhì)，它能加速種子發(fā)芽，增強(qiáng)根系活力，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。（三）生物性質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)是土壤微生物生命活動(dòng)所需養(yǎng)分和能量S68二、有機(jī)質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用（一）有機(jī)質(zhì)對(duì)重金屬污染的影響（二）有機(jī)質(zhì)對(duì)農(nóng)藥等有機(jī)污染物的固定作用（三）有機(jī)質(zhì)對(duì)全球碳平衡的影響二、有機(jī)質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用（一）有機(jī)質(zhì)對(duì)重金屬污染的影響（69（一）有機(jī)質(zhì)對(duì)重金屬污染的影響絡(luò)合重金屬離子，減輕重金屬污染。土壤有機(jī)質(zhì)與重金屬離子的絡(luò)合作用對(duì)土壤和水體中重金屬離子的固定和遷移有重要影響。有機(jī)質(zhì)功能團(tuán)對(duì)金屬離子的親和力：

—O—>—NH2>—N=N>N>COO—>—O—>—C=O烯醇基胺基偶氮化合物環(huán)氮羧基醚基羰基（一）有機(jī)質(zhì)對(duì)重金屬污染的影響絡(luò)合重金屬離子，減輕重金屬污染70

金屬—富啡酸復(fù)合體穩(wěn)定常數(shù)的排列次序?yàn)椋?/p>

Fe3+

>Al3+

>Cu2+

>Ni2+

>Co2+

>Pb2+

>Ca2+

>Zn2+

>Mn2+

>Mg2+

腐殖物質(zhì)—金屬離子復(fù)合體的穩(wěn)定常數(shù)反映了金屬離子與有機(jī)配位體之間的親和力，對(duì)重金屬環(huán)境行為的了解有重要價(jià)值。穩(wěn)定常數(shù)常受pH值影響，穩(wěn)定常數(shù)在較高pH時(shí)稍大。主要是因?yàn)轸然裙δ芑谳^高pH條件下有較高的解離度。在低pH時(shí)，由于H+與金屬離子一起競(jìng)爭(zhēng)配位體的吸附位，腐殖酸絡(luò)合的金屬離子較少。（一）有機(jī)質(zhì)對(duì)重金屬污染的影響金屬—富啡酸復(fù)合體穩(wěn)定常數(shù)的排列次序?yàn)椋焊澄镔|(zhì)71重金屬離子的存在形態(tài)受腐殖酸物質(zhì)的絡(luò)合作用和氧化還原作用影響。實(shí)際上是其對(duì)金屬離子的絡(luò)合、吸附和還原作用的綜合結(jié)果。胡敏酸作為還原劑可將有毒的Cr6+還原為Cr3+，Cr3+能與胡敏酸上的羧基形成穩(wěn)定的復(fù)合體，從而限制了動(dòng)植物對(duì)它的吸收。腐殖物質(zhì)能將V5+還原為V4+,

Hg2+還原為Hg，F(xiàn)e3+還原為Fe2+,

U6+還原為U4+。（一）有機(jī)質(zhì)對(duì)重金屬污染的影響腐殖酸對(duì)無(wú)機(jī)礦物有一定的溶解作用重金屬離子的存在形態(tài)受腐殖酸物質(zhì)的絡(luò)合作用和氧實(shí)際上是72（二）有機(jī)質(zhì)對(duì)農(nóng)藥等有機(jī)污染物的固定作用SOM對(duì)有機(jī)污染物在土壤中的生物活性、殘留、生物降解、遷移和蒸發(fā)等過(guò)程有重要影響。SOM對(duì)農(nóng)藥的固定與腐殖質(zhì)功能基的數(shù)量、類型和空間排列密切相關(guān)，也與農(nóng)藥本身的性質(zhì)有關(guān)。極性有機(jī)污染物可以通過(guò)離子交換和質(zhì)子化、氫鍵、

范德華力、配位體交換、陽(yáng)離子橋和水橋等不同機(jī)理與SOM結(jié)合；非極性有機(jī)污染物可以通過(guò)分隔機(jī)理與之結(jié)合。（二）有機(jī)質(zhì)對(duì)農(nóng)藥等有機(jī)污染物的固定作用SOM對(duì)73（二）有機(jī)質(zhì)對(duì)農(nóng)藥等有機(jī)污染物的固定作用可溶性腐殖質(zhì)能增加農(nóng)藥從土壤向地下水的遷移。富啡酸有較低的分子量和較高的酸度，比胡敏酸更可溶，能更有效地遷移農(nóng)藥和其它有機(jī)物質(zhì)。

總之，農(nóng)藥等有機(jī)污染物與土壤有機(jī)質(zhì)結(jié)合后，可以降低或消除其毒性。腐殖物質(zhì)還能作為還原劑而改變農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)。（二）有機(jī)質(zhì)對(duì)農(nóng)藥等有機(jī)污染物的固定作用可溶性腐殖質(zhì)74（三）有機(jī)質(zhì)對(duì)全球碳平衡的影響土壤有機(jī)質(zhì)是全球碳平衡過(guò)程中非常重要的碳庫(kù)。大氣中CO2濃度的變化（三）有機(jī)質(zhì)對(duì)全球碳平衡的影響土壤有機(jī)質(zhì)是全球碳平衡過(guò)程中非75（三）有機(jī)質(zhì)對(duì)全球碳平衡的影響全球土壤有機(jī)質(zhì)總碳量：14~15×1017g陸地生物總碳量：

5.6×1017g全球每年土壤有機(jī)質(zhì)生物分解釋放到大氣中的總碳量：68×1015g全