二、土壤腐殖质-粘土矿物复合体
游离态
很少
腐殖质
结合态
52%-98%
土壤有机无机复合体示意图
三、土壤腐殖酸的分组
目前常用的提取剂
（1）0.1M NaOH溶液 （2）0.1M NaOH + 0.1M 焦磷酸钠混合提取液
腐殖质分组方法
四、土壤腐殖酸的性质
（一）物理性质
1、颜色与光学性质 黑褐色，富里酸呈淡黄色，胡敏酸呈褐色
最大吸水量可以超过500%
腐植酸是强吸水胶体，弱酸。 溶于碱性溶液，酸性溶液中溶解度低
有机化合物(organic compounds)
• 大量存在于自然界，主要从天然生命体中获取； • 随着科学技术的飞速发展，人工合成有机物的种类和 数量将成数倍成长； • 有机化合物的种类和数量繁多，将越来越多，且与人 类生活（衣、食、住、行）密切相关；以农业生产为 例，农产品和人类生存环境中普遍存在各类有机化合 物，如油脂、蛋白质、糖三大营养物质，木材、煤、 天然气和石油等能源物质，橡胶、棉花、羊毛、蚕丝 和动物皮、肉等主要农产品，以及许多人工合成的农 业生产资料农药、农膜、动植物添加剂等…… • 主要含有碳元素、氢元素、氧、氮、硫、卤素等元素。 碳元素为主
植物残体的特性
在细菌的生命过程中，分解有机质时满足其合适的C/N比值一般 为25：1。〈25：1时，有充足的氮素，分解速率较快，也能提供 农作物所需氮素。反之，氮素不足，与作物争氮的局面。
土壤pH值
中性（6.5-7.5）
灰分营养元素
S、P、Ca、Mg等
二、影响有机物质的分解和转化的因素：
（一）土壤生物的组成与活性
在嫌气条件下，好氧微生物的活动受到抑制，分解
作用进行得既慢又不彻底，同时往往还产生有机酸、乙 醇等中间产物。
在极端嫌气的情况下 ，还产生CH4、H2等还原物
质，其中的养料和能量释放很少，对植物生长不利。
土壤有机质的转化
不含氮的碳水化合物的转化
碳水化合物中，简单的糖类容易分解，而多糖则较难分解。纤维 素、半纤维素、脂肪，蜡质分解缓慢，最难分解的是木质素，在 其专性细菌作用下，也能缓慢分解。
第一节 土壤有机质的来源、含量及其组成
概念：土壤有机质(soil organic matter,SOM)
土壤有机质是土壤中的各种动植物残体，在土壤生 物的作用下形成的一类特殊的高分子化合物。
7% (soil organic matter)
0.5%
土壤有机质
0.5-2.0%
5%
土壤有机质的含量
我国耕地土壤表层有机质的平均含量为2.0%，华北 地区土壤大多在1.0%左右，西北地区<1.0%,南方水 田土壤为1.5%-3.5%，东北的黑土可高达8%-10%。
• 土壤有机质形成的过程即土壤形成过程!! • 六大成土因子—地形、母质、植被、气候、 生 产措施和时间
• 源--流分析(投入—产出分析)
• 土壤有机质的来源 • 土壤有机质的分解和转化
土壤有机质的来源
微生物 动物来源 植物来源 工农业副产品
农业土壤中，土壤有机质的来源，主要有：
作物的根茬、还田的秸杆和翻压绿肥。 人畜奋尿，工农副产品的下脚料。 城市生活垃圾、污水。 土壤微生物、动物的遗体及其分泌物。 人为使用各种有机肥料。
含氮有机物质的转化
氨化作用 有机态氮的氨化包括蛋白质物质水解转化为简单的氨基酸和氨基 酸脱氨基过程。

硝化作用
土壤中的氨在亚硝酸细菌的作用下氧化成亚硝酸，再经硝化细菌 作用氧化成硝酸。

反硝化作用
土壤有机质的转化
影响土壤有机质转化的因素 土壤的水、气、热条件
通气良好，氧气充足，温度适宜，田间持水量60%-80%，微生物 活动旺盛，有利于有机质矿化作用。
第二章
土壤有机质
【教学目标】
第一节 土壤有机质的来源、含量及其组成 1. 土壤有机质概述 第二节 土壤有机质的分解和转化 2.土壤有机质的转化
第三节 土壤腐殖物质的形成和性质的影响 5.提高土壤有机质的原则和途径
第四节 土壤有机质的作用及管理
有机化合物认识的发展演变
土壤腐殖质形成的四种途径

①腐殖质是由木质素衍生而成的。微生物对 木质素进行不完全分解，其残余物构成了腐殖质的一部分。 ②木质素分解生成酚醛和酸，在微生物酶的作用下转化为醌， 醌与氨基化合物聚合，形成类腐植酸的大分子物质。
③认为多元酚是由微生物从木质素碳源(如纤维素)合成的，
多元酚再经酶的作用氧化为醌，并转化为腐植酸类物质。 ④微生物的代谢产生糖和氨基酸，再经非酶性的聚合作用形 成棕色的含氮聚合物。
腐殖质不分组时，整体溶液呈黑色。 胡敏酸色深，呈棕褐色；富里酸色浅，呈淡黄色。 多数腐植酸都有荧光效应，不同组分荧光效应不 同
2、溶解性 富里酸溶于水、酸、碱； 胡敏酸不溶于水和酸，但溶于碱； 富里酸的一价、二价盐溶于水，三价盐几乎不溶于水； 胡敏酸的一价盐溶于水，但二价、三价盐几乎不溶于水。
3、吸水性
表 2-2 有机物质 云杉锯屑 硬木锯屑 小麦秸秆 玉米禾茎 甘蔗渣 黑麦草（开花期） 草坪禾草 黑麦草（营养期） 成熟苜蓿干草 腐烂畜肥 堆肥 嫩苜蓿干草 毛叶苕子 城市淤泥 土壤微生物 细菌 放线菌 真菌 土壤有机质 软土 Ap 层 老成土 A1 平均 B 层
一些有机物质的碳、氮含量及其 C/N 比 C% 50 46 38 40 40 40 40 40 40 41 40 40 40 31 50 50 50 56 52 46 N% 0.05 0.1 0.5 0.7 0.8 1.1 1.3 1.5 1.8 2.1 2.5 3.0 3.5 4.5 10.0 8.5 5.0 4.9 2.3 5.1 C/N 600/1 400/1 80/1 57/1 50/1 37/1 31/1 26/1 25/1 20/1 16/1 13/1 11/1 7/1 5/1 6/1 10/1 11/1 23/1 9/1
图4-1 有机质的分解与合成示意图
激发作用**（ Priming effect)：土壤中加入新鲜 有机物质会促进土壤原有有机质的降解，这种 矿化作用称之激发作用。 激发效应可以是正、也可以是负。
注 意
在好氧条件下 ， 微生物活动旺盛，分解作用可进
行较快而彻底，有机物质---->CO2和H2O，而N、P、S等 则以矿质盐类释放出来。
非腐殖物质 （Non-Humic Substance) 20%-30%
常见的化合物有纤维素、半纤维素、蛋白质、木质素及脂类。
2、有机质的组成 (3) 存在形态： •新鲜的动、植物残体 • 半分解的动、植物残体
• 腐殖物质
土壤中的有机物质=土壤有机质?
影响土壤有机质含量的因素?
• 影响因子分析—六大成土因子
有机化合物的特性
• 主要组分碳原子具有特殊性：碳原子与碳原子之间或 碳原子与其他原子之间能够形成稳定的共价键，并通 过单键、双键、三键连接成链状或环状化合物 • 结构上特殊性：同素异构现象普遍，如石墨、金刚石 和 C60(人工合成，足球烯) • 性质上特殊性：
有机化 一般可燃烧 合物 无机化 绝大多数不 合物 易燃烧 例外 CCl4不易燃 烧，可用做 灭火剂 熔点较低， 大多难溶于水， 反应速率较小，常 一般不超过 易溶于有机溶剂 需要加热或加催化 400 ° C 剂，且副反应较多 难熔化、熔 大多易溶于水， 反应多数可在瞬间 点高 难溶于有机溶剂 完成 糖和酒精极易溶 三硝基甲苯(TNT)反 于水 应速率很快，能以 爆炸方式进行
土壤动物促进植物残体的破碎和运输 真菌可促进木质素的分解
细菌和放线菌可促进碳水化合物的分解
（二）土壤特性
1、质地 粘粒含量越高，有机质含量也越高。
2、pH值 中性、钙质丰富较好，pH6.5-7.5。 3. 水分 最适湿度：土壤持水量的50-80% 低洼、积水有利于有机质的积累 4. 通气性 通气不良易有机质累积 5. 温度
土壤有机质分解与合成示意图
一、矿化过程与腐殖化过程
1、矿化作用(Mineralization)*** 土壤有机质在土壤微生物及其酶的作用下，分解成 二氧化碳和水，并释放出其中的矿质养分的过程。
酶 R—（C，4H，养分）+ 2O2 CO2 + 2H2O + 能量+养分 氧化
腐殖化过程:(Humification)*** 各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组织中 的聚合转变为组成和结构比原来有机化合物更为复杂 的新的有机化合物，这一过程称为腐殖化过程。
表 2-5 中国不同地区耕地土壤中有机物质的腐殖化系数 东北地区 作物秸杆 范围 平均 作物根 范围 平均 绿肥 范围 平均 厩肥 范围 平均 0.26-0.65 0.42 (9) 0.30-0.96 0.60 (5) 0.16-0.43 0.28(14) 0.28-0.72 0.46(11) 华北地区 0.17-0.37 0.26(33) 0.19-0.58 0.40(14) 0.13-0.37 0.21(46) 0.28-0.53 0.40(21) 江南地区 0.15-0.28 0.21(53) 0.31-0.51 0.40(54) 0.16-0.37 0.24(33) 0.30-0.63 0.40(38) 华南地区 0.19-0.43 0.34(18) 0.32-0.51 0.38(14) 0.16-0.33 0.23(31) 0.20-0.52 0.31(8)
最适宜温度大约为25-35
（三）植物残体的特性
新鲜程度
1、物理状态
破碎程度
紧实程度
2、C/N比***
有机物质组成的碳氮比（C/N）对其分解速 度影响很大。 以25或30：1较为合适。
动画演示
C/N降至大约25：1以下，微生物不再利用土壤 中 的有效氮，相反由于有机质较完全的分解而释放 矿质态氮，