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1、1河北省现代农艺专业专业带头人培训教案土壤有机质海兴县职教中心 杨寿甫二一年八月2土壤有机质海兴县职教中心 杨寿甫一、学时安排：4 学时 二、教学要求： 1、了解土壤有机质的来源、含量及其组成 2、掌握土壤有机质的分解和转化 3、理解土壤腐殖物质的形成和性质 4、掌握土壤有机质的作用及管理 三、教学重点：土壤有机质的分解和转化，土壤腐殖物质的性质，土壤有机质的作用及调节 四、教学难点：土壤有机质的分解和转化，土壤有机质的调节 土壤有机质是土壤的重要组成部分，对土壤肥力、生态环境有重要的作用。土壤有机质是指存在于土壤中所有含碳的有机物质，包括土壤中各种动物、植物残体、微生物体及其分解和合成的各种
2、有机物质，即由生命体和非生命体两部分有机物质组成。该章主要介绍非生命体有机质以及与之有关的生物过程和影响因素。 第一节 土壤有机质的来源、含量及其组成一、土壤有机质的来源、存在形态 （一）来源 原始土壤中微生物是土壤有机质的最早来源。随着生物的进化和成土过程的发展，动物、植物残体称为土壤有机质的基本来源。自然土壤经人为影响后，还包括有机肥料、工农业和生活废水、废渣、微生物制品、有机农药等有机物质。 （二）存在状态： 1、新鲜有机质； 2、半分解有机质； 3、腐殖质。 新鲜有机质和半分解有机质，约占有机质总量的，易机械分开，是土壤有机质的基本组成部分和养分来源，也是形成腐殖质的原料。腐殖质约占
3、85%，常形成有机无机复合体，难以用机械方法分开，是改良土壤、供给养分的重要物质，也是土壤肥力水平的重要标志之一。 二、土壤有机质的含量 土壤有机质的含量差异很大，高的达 20%或 30%（泥炭土） ，低的不足 0.5%（漠境土） 。耕作土壤表层的有机质含量通常20% 有机质土壤； 耕作层有机质含量CO2 和H2O，而 N、P 、S 等则以矿质盐类释放出来。 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。 （三）温度 ：在 035 范围内，
4、有机质的分解随温度升高而加快。土壤微生物活动的最适宜温度大约为 25-35。 （四）土壤特性 1、质地 粘粒含量越高，有机质含量也越高。有机质与粘粒结合免受微生物破坏。 62、pH 值 通过影响微生物的活性而影响有机质的分解。各种微生物都有其最适 pH 范围，多数细菌的最适 pH 为 6.57.5，真菌为 36、 ，放线菌为略偏向碱性。由于细菌数目最多，所以pH6.5 7.5 较适宜，过酸过碱对一般的微生物均不大适宜 第三节 土壤腐殖物质的形成和性质腐殖质是一类以芳香化合物或其聚合物为核心，复合其他有机物的有机复合体，是组成和结构都很复杂的天然高分子聚合物，非常稳定难溶于水。腐殖质非常稳定对维
5、持土壤有机质水平，减少氮素等其他养分移动、损失是十分重要的。 一、土壤腐殖质的形成 土壤腐殖化作用是一系列极端复杂过程的总称，是由微生物为主导的生物和生物化学过程，还有一些纯化学的反应。目前，对土壤腐殖化作用的看法一般分为三个阶段：第一阶段：植物残体分解产生简单的有机碳化合物；第二阶段：通过微生物对这些有机化合物的代谢作用及反复的循环，增殖微生物细胞；第三阶段：通过微生物合成的多酚和醌或来自植物的类木质素，聚合形成高分子多聚化合物，即腐殖质。 二、土壤腐殖酸的分组 腐殖酸是腐殖质的主要成分，腐殖质主体是腐殖酸与金属离子相结合的盐类，要想研究腐殖酸，就必须将之从土壤中提取出来，但较为困难，目前常
6、用的方法是：先将土壤中未分解或部分分解的动植物残体分离，然后用不同的溶剂来浸提土壤。 其中胡敏酸和富里酸为主要成分。三、土壤腐殖质的存在形态 游离状态的腐殖质，土壤中极少； 与盐基化合成稳定的盐类(腐质酸钙镁) ； 与含水三氧化物化合成复杂的凝胶体； 与粘粒结合成胶质复合体（有机无机复合体） 。52%98%的有机质集中在粘粒部分。 四、土壤腐殖质的性质 （一）物理性质 1、颜色 黑褐色，富里酸呈淡黄色，胡敏酸呈褐色 2、溶解性与凝聚性 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； 7胡敏酸的一价盐溶于水，但二价、三价盐几乎不溶于水。
7、腐殖酸可与铁、铝、铜、锌等形成络合物，其稳定性随 pH 升高而增大，降低而降低。在水中为溶胶，增加电解质浓度或高价离子形成凝胶。 3、吸水性 亲水胶体，最大吸水量可以超过 500%，粘粒仅为 15%20%。 、分子结构和分子量 目前还没有完全确定，只明确以芳香核为主体，附以各种功能团。分子量因土壤和组分的不同而不同，胡敏酸平均为 25002000，富里酸平均为 6801450。 我国主要土壤腐殖酸的元素组成元素（%） C H O+S N HA 50-60 3.1-5.3 31-41 3.0-5.6 FA 45-53 4.0-4.8 40-48 2.5-4.3 （二）化学性质 、元素组成 C 、
8、 H 、O、 N 和 S 等，其中 C 平均为 58%，N 平均为 5.6% 2、含氧官能团羧基、酚羟基、羰基、醌基、醇羟基、甲氧基等。 腐殖质的含氧官能团含量（m mol M）.kg-1种类 羧基 酚羟基 醇羟基 醌基 酮基 甲氧基 总酸度 HA 15-57 21-57 2-49 1-26 1-5 3-8 67 FA 55-112 3-57 26-95 3-20 12-27 3-12 1033、电性 腐殖酸是一种两性胶体。既可以带负电荷，也可以带正电荷，而通常以带负电荷为主。腐殖质的负电荷数量随 pH 质的升高而升高。 （三）腐殖质的稳定性与变异性 1、稳定性 在温带条件下，一般植物残体的半
9、分解周期少于 3 个月，植物残体形成的新的有机质的半分解期为 4.79 年，而胡敏酸的平均停留时间为 7803000 年，富里酸的平均停留为200630 年。 2、变异性 HA/FA 值：表示胡敏酸与富里酸含量的比值，是表示土壤腐殖质成份变异的指标之一。 一般我国北方的土壤，特别干旱区与半干旱区的土壤腐殖质以胡敏酸为主，HA/FA 比大于1.0； 而在温暖潮湿的南方的酸性土壤中，土壤中以富里酸为主，HA/FA 比一般小于 1.0；在同一地区，水稻土的腐殖质的 HA/FA 比大于旱地； 在同一地区，熟化程度高的土壤的 HA/FA比较高。 第四节 土壤有机质的作用及管理一、有机质在土壤肥力上的作用
10、 （一）提供植物需要的养分 碳素营养：碳素循环是地球生态平衡的基础。土壤每年释放的 CO2 达 1.351011 吨，相当于陆地植物的需要量氮素营养：土壤有机质中的氮素占全氮的 9098%；磷素营养：土壤有机质中的磷素占全磷的 20-50%；其他营养：K、Na 、Ca、Mg、S、Fe 、Si 等营养元素。 （二）改善土壤肥力特性 1、物理性质 粘力居中，促进良好结构体形成；深色吸热，热容量仅小于水促进土壤升温 82、化学性质 增强保水、保肥和缓冲性 3、生物性质 对微生物来讲，OM 是微生物生命活动所需要的养分和能量来源，土壤中微生物的数量与OM 的含量呈正相关； 二、有机质在生态环境上的作用
11、 首先：能改变植物体内糖类的代谢，促进还原糖的累积，提细胞的渗透压，从而提高植物抗旱能力。 其次:能促进过氧化物酶的活性，加速种子萌发和养分的吸收，从而促进植物生长。再次：胡敏酸的稀溶液，能促进植物的呼吸作用，增加质膜的透性，从而提高植物吸收养分的能力，而且能加速细胞分裂，促进根系发育。 （一）有机质对重金属污染的影响 （络合、氧化还原、吸附） （二）有机物质对农药污染的影响（固定、迁移，降低或消失其农药毒性） （三）土壤有机质对全球碳平衡的影响（有机质是全球碳平衡过程中非常重要的碳库） 三、土壤有机质的管理 在一定范围内，土壤肥力以及作物产量随有机质含量提高而增加，但是土壤有机质并不是愈多愈
12、好，当超过一定范围，对作物和土壤肥力均不利，而且土壤有机质含量并非可以无限提高，在稳定的生态系统中最终达到一个稳定值。土壤有机质含量决定于年生成量（腐殖化系数）和年矿化量（矿化率）的大小。如何提高土壤有机质含量，坚持平衡原则和经济原则，调节有机质的积累和分解，使既能提高土壤有机质含量，又能以适当的分解速度向作物提供养分。措施主要包括两个方面：增加有机质的来源；调节有机质的积累和分解过程。 （一）增加有机质的来源具体措施： 1、施用有机肥 主要的有机肥源包括：绿肥、粪肥、厩肥、堆肥、沤肥、饼肥、蚕沙、鱼肥、河泥、塘泥、有机、无机肥料配合施用。 2、种植绿肥 田菁 紫云英 紫花苜蓿等；休闲绿肥、套
13、作绿肥。 养用结合：因地制宜、充分用地、积极养地、养用结合。 3、秸秆还田 要注意秸秆的 C/N 比、破碎度、埋压深度以及土壤墒情、播种期远近、化肥施用量等。 （二）调节土壤有机质的分解速率 土壤有机质的转化是通过微生物活动来进行的。为了充分发挥有机质的有益作用，就必须调节土壤微生物的活动，使有机质能及时分解，即不能太慢，也不能太快。分解太慢，释放出的养分少，不能满足作物的需要；而分解太快，不但会使土壤有机质产生无益消耗，还会造成养分的流失及作物的猛长。此外，土壤有机质过快的消耗会导致土壤结构的破坏，使土壤的理化性质变劣，耕性恶化。因此采用正确的调节措施，以调节土壤有机质的分解速率使之适应于作物生长发育的需要，成为土壤有机质动态平衡中的另一个重要问题。通过控制影响微生物活动的因素，来达到调节土壤有机质分解速率的目的。这些因素包括：调节土壤水、气、热状况，控制有机质的转化；合理的耕作和轮作；调节碳氮比和土壤酸碱度。 思考题： 、什么叫土壤有机质?包括哪些存在形态? 其中哪种最重要? 、试述土壤有机质的转化过程。 、影响土壤有机质转化的因素有哪些? 、简述土壤腐殖质的性质。 9、叙述土壤有机质在土壤肥力上的意义和作用? 、生产实践中采用哪些措施提高土壤的有机质？
