05 土壤有机质.ppt

第1页：土壤有机质的概念

§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。

有机物质可进一步区分为有机质与腐殖质两部分。

第2页：土壤有机质的来源及形态

§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。

第3页：高等植物残体的输入量

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
• 各地区的气候条件、植被类型及耕作管理不同，进入土壤的残体数量和化学组成差异很大

第4页：土壤动物按躯体大小分类

2）土壤动物（按躯体大小区分）

• 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

第5页：土壤动物按滞留时间分类

2）土壤动物（按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

第6页：土壤动物按栖息层次分类

2）土壤动物（按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

第7页：土壤动物按食性分类

2）土壤动物（按食性区分）

• 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

第8页：大型土壤动物：蚯蚓

本页为大型土壤动物——蚯蚓的形态图片，蚯蚓通过掘穴与吞食土壤促进有机质分解和土壤结构改善。

第9页：中型土壤动物：螨类

本页为中型土壤动物——螨类的形态图片，螨类体长0.2—2mm，是土壤中小型节肢动物的代表类群。

第10页：中型土壤动物：弹尾虫

本页为中型土壤动物——弹尾虫的形态图片，弹尾虫与螨类同属体长0.2—2mm的中型土壤动物。

第11页：小型土壤动物：线虫

本页为小型土壤动物——线虫的形态图片，线虫与原生动物同属体长＜0.2mm的小型土壤动物。

第12页：土壤微生物的类群与营养型

3）微生物

微生物类群

细菌、放线菌和真菌。

微生物营养型

有机营养型（异养型）：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。

第13页：土壤有机质的化合物组成

§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，好气条件下分解为 CO₂ + H₂O，厌气条件下生成有机酸、H₂、CH₄

第14页：有机质的其他化合物与灰分

• 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、Mn

第15页：有机质的矿化与腐殖化作用

§4 土壤有机质的转化

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。

腐殖化作用

有机质在分解的同时，形成腐殖质的过程。

腐殖化系数

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。

第16页：有机质转化过程示意图

本页以示意图形式展示土壤有机质的转化过程，包括矿化作用与腐殖化作用两条途径及其产物，具体流程见图中标注。

第17页：腐殖质形成机理（早期学说）

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：木质素不直接参与腐殖质形成，而是通过降解产生酚、醌型化合物，再与氨基酸缩合而成

第18页：腐殖质形成机理（现代学说）

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，在细胞内合成腐殖质的高分子化合物，死亡后释放到土壤中并在细胞外降解为腐殖质。

第19页：土壤腐殖质的组成

§5 土壤腐殖质的组成和特性

1）腐殖质的组成（分离流程）：

• 土壤经 NaOH 处理：不溶解部分为胡敏素（黑腐素）
• 溶解部分再经 HCl 或 H₂SO₄ 处理：褐色沉淀为胡敏酸（褐腐酸）
• 浅黄色溶解部分为富里酸（黄腐酸）

第20页：腐殖质在土壤中的存在形态

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（腐殖酸钙镁）
• 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）

第21页：腐殖质的分子结构与官能团

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
• 由此具有：离子吸附性、对金属离子的络合性、氧化还原性及生理活性

第22页：腐殖质的带电性

4）腐殖质具有带电性（可变电荷）：腐殖质所带电荷的数量和性质随介质 pH 而改变，属土壤可变电荷的重要来源。

第23页：腐殖质的溶解性与吸水性

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；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（富里酸）：一价盐溶于水、二价盐不溶于水；分子量小，分散性和活动性大，酸性和溶解性强，能强烈破坏矿物质
• 腐殖质是亲水胶体，吸水能力强，最大吸水量可达500%以上

第24页：腐殖质的稳定性

6）腐殖质的稳定性

腐殖质具有抵抗微生物分解的能力，不同组分的平均存留时间：

第25页：有机质转化的影响因素

§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。

第26页：有机质对土壤肥力的作用

§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

第27页：土壤有机质的积累和调控

§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