1、第二章 土壤有机质,Soil Organic Matter,如果矿物质看成土壤的骨架，那么有机质就像是构成这个有机体的肌肉。,概 念(Definition),土壤中含有机碳的化合物。,相关概念： SCP：Soil Carbon Pool; DOM: Dissolved Organic Matter; SOC: Suspending Organic Carbon; Humus: Humin, Humic acid and Fulvic acid,土 壤 生 物 -土壤有机质的主要来源,动物： 原生动物、线形动物、环节动物、节肢动物、昆虫、脊椎动物 微生物： 细菌、真菌、放线菌,土壤是微生物的大本
2、营！,一、土壤生物多样性,二、土壤生物的作用 1、以食物链为纽带，分解有机物料，形成土壤腐殖质。 2、促进形成良好土壤结构。 3、根瘤菌固氮、菌根的养分吸收等。 4、使动植物感染病虫害。,Next,土壤生物的食物链,植物残落物 动物尸体、粪便 垃圾,以植物残体为食料的微动物,以微生物为食料的动物、原生动物 以土壤动物为食料的动物,食肉动物,细菌 放线菌 真菌,蚯蚓、螨类 甲虫、蜗牛,螨类 白蚁,蜈蚣、蜘蛛 线虫、蜗牛,蚂蚁 蜈蚣 甲虫,尸体粪便,形成腐殖质，释放养料,返回,三、土壤微生物,种群：原核-古菌、细菌、放线菌；真核-真菌、藻类、地衣；非细胞性生物（病毒） 营养类型：化能有机营养（化能
3、异养型）、化能无机营养（化能自养）、光能有机、光能无机 呼吸类型：好氧型、厌氧型、兼氧型,影响微生物活性的环境因素,温度(Temperature) 水分(Moist) 酸碱性(Acidity) 氧化还原(Oxidation Potential) 生物(Biology) 耕作管理(Tillage and Management),四、 根际*酶*有机酸,根际(Rhizosphere)：近根的微区 酶(Enzyme)生化反应催化剂氧化还原酶类、水解酶类、转移酶类、裂解酶类 有机酸(Organic acid)种类、浓度、来源、作用,第一节 土壤有机质概述 -来源、含量及其组成,Source, Cont
4、ent and Composition of Soil Organic Matter,1. Sources:微生物(Microorganisms)动植物残体(Residues of Animals and Plants) Go工业废弃物和生活垃圾(Wastes from Industrial Production and Humans Living)有机制剂(Organic Chemicals),Next,植物组织和土壤有机质的部分组成,2、土壤有机质含量 一般20%称有机质土壤，20%称矿质土壤,元素组成(Elements):C(52%-58%), O(34%-39%), H(3.3%-4.
5、8%), N(3.7%-4.1%), P, S. C/N10; C/OM0.58* 化合物组成(Compounds):Humus Humic acid, Fulvic acid and HuminNon Humus多肽(Peptides),Proteins, Nucleic acids,多糖(Polysaccharides),木质素(Lignin),测定有机碳计算有机质含量,第2节. 有机质的分解与转化 Decomposition and Transformation of Soil Organic Matter,简单有机物矿化 Mineralization 消耗氧，产生CO2。腐殖化 Hum
6、ification,矿质化 有机物质在微生物的作用下，分解为简单的化合物，同时释放矿质养料的过程 复杂简单，有机物无机物 1）糖类 多糖单糖,2）脂肪、树脂等：分解缓慢且不彻底 H2O + CO2 + 热能 产生有机酸和多酚类 3）木质素：分解最慢 4）含N有机化合物 蛋白质、核酸等：土壤N素主要来源 蛋白质氨基酸氨+硝酸 5）含P有机化合物 核蛋白核酸磷酸,2、腐殖化 土壤中动植物残体或施入的有机肥料在微生物作用下形成复杂的腐殖质的过程。 两阶段 产生酚、醌类、芳核、氨基酸等原始材料 重新合成 有机物质相对简单的有机化合物腐殖质,3. 影响有机质转化的因素(1) 温度: Microbes a
7、ctivity(25-35C)(2) Moist（湿度） and Air (3) 植物残体特性 : Chemical components, C/N, age, water contents(4) 土壤性质: pH, 质地(texture), 盐分(salt), 有毒物质(toxicity),（1）有机物料的组成与状态 易分解成分：糖、淀粉、蛋白质木质素、蜡质、单宁 幼嫩成分 含水量 粉碎度,（2）有机物料的C/N比率 C/N比：有机物中含C总量与含N总量之比。 C：能源和躯体材料 N：躯体蛋白质 C/N=2030:1分解快； 有机、无机肥配合施用,Back,（3）土壤环境条件 湿度与通气 适
8、当：分解快、完全、释放养料多，无毒害，利于植物生长；但不利累积； 土温：适宜2535C 025 温度越高分解越快； 45 温度越高分解越慢, 质地：粘重难分解 pH值： 细菌适宜pH 6.57.5 放线菌稍偏碱 真菌pH 36 含盐量： 盐0.2%微生物活动减弱分解慢 污染物,第3节 腐殖质的形成与性质,1. 腐殖质的形成,Residues of Plant,Transfer under microbes activities,Sugar,Phenolic,Amino compounds,Lignins decomposition,Lignin like substances,Quinones
9、,Quinones,Humic substances,(1),(2),(3),(4),土样,磨碎过筛后的土样,黑色残余物 （胡敏素Humin）,溶液,褐色沉淀 （胡敏酸Humic Acid）,黄色溶液 （富里酸Fulvic Acid）,除去动植物残体碎屑,用NaOH稀液浸提过滤,酸化过滤,分子量大、芳化度高、不溶于水、C、N多、稳定性高,分子量小、芳化度低、可溶于水、O、S多、活性强,所占比 例很小,土壤腐殖质的分组,腐殖酸的性质,Physical properties Chemical propertiesC: 55%60% with average 58%; N：36% with aver
10、age 5.6%; C:N:P:S=100120 : 10 : 1 : 1.羧基 carboxyl、酚羟基 phenolic hydroxyl、醇羟基 alcohol hydroxyl、甲氧基 methoxyl、氨基 amino.Acidity and ion exchange,形状、颜色、吸水性 疏松球形、黑褐色、吸水力强（亲水胶体）。 稳定性 矿化率1%，开垦后 24%。腐殖质组成和性质随生物气候条件而变,第4节. 土壤有机质的作用与管理 Role and management of soil OM,土壤肥力(Soil Fertility)NutrientsSoil fertility:
11、physical, chemical and biologicalOthers 2. 生态环境(Ecological Environment)Heavy metals, pesticides, C equilibrium 3. Management of SOM,土壤有机质的调节,(1) 矿化率(Rate of Mineralization)：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。,一般13% 高温、多湿、耕作、常施O.M使矿化率提高,(2) 腐殖化系数 (Coefficient of humification)： 有机物料投入土壤一年后形成的腐殖质的量与施入有机物料总量
12、的比值。,一般0.20.3,(3) 起爆效应（激发效应）(Priming effect)：当向土壤中添加新鲜有机物料后，土壤有机组分间原有的平衡被打破，矿化率或腐殖化系数发生急剧变化的现象。分正激发和负激发。土壤中施用有机肥后，有机质含量难以显著增加。,例：某土壤有机质含量2%，矿化率为3%，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0.25,含水86%)才能使土壤有机质含量保持平衡(不下降)?,解：每年消耗的有机质=15万kg2%3%=90 kg紫云英(1-86%)0.25 = 90 kg紫云英 = 2250 kg,1. 土壤有机质 2.土壤腐殖质 3. 矿化作用 4. 腐殖化作用 5. 腐殖化系数 6. C/N 7. 腐殖酸 8. 胡敏酸 9. 富啡酸 10. 激发效应,(一)基本概念,( 二）问答题,【小结】,
