《上海交大周丕生土壤学第3章 土壤有机质》由会员分享，可在线阅读，更多相关《上海交大周丕生土壤学第3章 土壤有机质（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、主讲：周丕生主讲：周丕生9/16/2024农业与生物学院专业基础课程农业与生物学院专业基础课程农业与生物学院专业基础课程农业与生物学院专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学土壤与植物营养学土壤与植物营养学Soil Science and Plant Nutrition 6:38 PM专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质v有机质的来源和组成v土壤有机物质的分解和转化 v土壤腐殖物质的形成和性质v土壤有机质的作用及管理9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质v
2、土壤有机质的来源动、植物残体和微生物遗体动、植物残体和微生物遗体是土壤有机质的基本来源是土壤有机质的基本来源 我国不同自然植被下进入我国不同自然植被下进入土壤的植物残体量变异很大土壤的植物残体量变异很大9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质糖和淀粉糖和淀粉15%半纤维素半纤维素10 30%纤纤 维维 素素20 50%水溶性和水溶性和粗蛋白质粗蛋白质115%脂肪、蜡、鞣酸脂肪、蜡、鞣酸1 8%5%代表性植物体成分组成9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土
3、壤有机质v土壤有机质的含量及其组成有机质的含量在不同土壤中差异很大，有机质的含量在不同土壤中差异很大，高的可达高的可达200gkg-1或或300gkg-1以上以上(如如泥炭土、一些森林土壤等泥炭土、一些森林土壤等)， 低低 的的 不不 足足 0.5 gkg-1 (如一些漠境土和砂质土如一些漠境土和砂质土壤壤) 。在。在 土土 壤壤 学中，一般把耕层含学中，一般把耕层含 有有 机机 质质 200gkg-1以上的土壤，称以上的土壤，称 为为 有机质土壤，有机质在有机质土壤，有机质在200gkg-1以下以下的土壤，称为矿质土壤。的土壤，称为矿质土壤。9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植
4、物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质5258%3439% 土壤有机质的土壤有机质的 主要元素组成主要元素组成 植物残体的植物残体的 元素平均组成元素平均组成3.34.8%3.74.1%5258%3439%9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质土土壤壤有有机机质质的的组组成成元素组成元素组成主要是主要是C、O、H、N，分别占分别占52-58、34-39、3.3-4.8、3.7-4.1，其次是其次是P和和S，C/N10左右。左右。化合组成化合组成主要是类木质主要是类木质素和蛋白质，素和蛋白质，其
5、次是半纤维其次是半纤维素、纤维素以素、纤维素以及乙醚和乙醇及乙醚和乙醇 可溶性化合物。可溶性化合物。 多数水不溶性，多数水不溶性， 但可溶于强碱。但可溶于强碱。土壤有机质土壤有机质的组成的组成9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质土纲土纲面积面积/103km20-100cm 土层中有机碳土层中有机碳0-15cm 土层中有机碳土层中有机碳含量含量/Mg hm2总量总量/1015g占全球占全球/%范围范围/g kg-1代表值代表值/g kg-1 新成土新成土149219914890.6-60-始成土始成土215801633
6、52220.6-60-有机土有机土1745204535723120-570470暗色土暗色土255230678512-10060变性土变性土3287581915-189旱成土旱成土317433511071-106软土软土54801317359-4024灰化土灰化土487814671515-5020淋溶土淋溶土182836912785-3814老成土老成土113309310579-3314氧化土氧化土1177210111989-3020其它其它764424181-总计总计1352151576100全球土壤0-100cm和0-15cm土层中有机碳含量9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与
7、植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质土土壤壤有有机机物物质质有有机机残残体体有有 机机 质质动植物残体动植物残体微生物遗体微生物遗体腐殖质腐殖质部分分解的有机残体部分分解的有机残体胡敏素胡敏素腐殖物质腐殖物质非腐殖物质非腐殖物质腐殖酸腐殖酸胡胡敏敏酸酸富富啡啡酸酸D有机物质有机物质有机物质是指存在于土壤中的所有含碳的有机物质，它包括土壤中各种动、植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机物质。有机残体是指进入有机残体是指进入土壤中尚未分解的土壤中尚未分解的各类植物残体、动各类植物残体、动物和微生物遗体。物和微生物遗体。有机质是指土壤中部分分有机质是指土壤中部分分解
8、的有机残体以及在微生解的有机残体以及在微生物的作用下降解、代谢、物的作用下降解、代谢、合成、聚合形成的新的有合成、聚合形成的新的有机化合物。机化合物。土壤腐殖质土壤腐殖质(humus)是除未分解是除未分解和半分解动和半分解动植物残体及植物残体及微生物体以微生物体以外的有机物外的有机物质的总称。质的总称。腐殖物质是经土腐殖物质是经土壤微生物作用后，壤微生物作用后，由多酚和多醌类由多酚和多醌类物质聚合而成的物质聚合而成的含芳香环结构的、含芳香环结构的、新形成的黄色至新形成的黄色至棕黑色的非晶形棕黑色的非晶形高分子有机化合高分子有机化合物。它是土壤有物。它是土壤有机质的主体，也机质的主体，也是土壤有
9、机质中是土壤有机质中最难降解的组分，最难降解的组分，一般占土壤有机一般占土壤有机质的质的60-80。非腐殖物质是指经非腐殖物质是指经微生物改变的有机微生物改变的有机残体，微生物降解、残体，微生物降解、代谢、合成的有机代谢、合成的有机化合物。一般占土化合物。一般占土壤有机质的壤有机质的5-25，平均为，平均为10。9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质土土壤壤有有机机物物质质有有机机残残体体有有 机机 质质动植物残体动植物残体微生物遗体微生物遗体腐殖质腐殖质部分分解的有机残体部分分解的有机残体胡敏素胡敏素腐殖物质腐殖物质
10、非腐殖物质非腐殖物质腐殖酸腐殖酸胡胡敏敏酸酸富富啡啡酸酸D有机物质有机物质9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质土土壤壤有有机机物物质质有有机机残残体体有有 机机 质质动植物残体动植物残体微生物遗体微生物遗体腐殖质腐殖质部分分解的有机残体部分分解的有机残体胡敏素胡敏素腐殖物质腐殖物质非腐殖物质非腐殖物质腐殖酸腐殖酸胡胡敏敏酸酸富富啡啡酸酸有机物质有机物质9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质有机物质是指存在于土壤中的所有含碳的有机物质，它包括土
11、壤中各种动、植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机物质。有机残体是指进入土有机残体是指进入土壤中尚未分解的各类壤中尚未分解的各类植物残体、动物和微植物残体、动物和微生物遗体。生物遗体。有机质是指土壤中部有机质是指土壤中部分分解的有机残体以分分解的有机残体以及在微生物的作用下及在微生物的作用下降解、代谢、合成、降解、代谢、合成、聚合形成的新的有机聚合形成的新的有机化合物。化合物。9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质土壤腐殖质土壤腐殖质(humus)是除未分解是除未分解和半分解动和半分解动植物残体及植物残体及微生物体
12、以微生物体以外的有机物外的有机物质的总称。质的总称。腐殖物质（腐殖物质（ Humic substances ）是经土壤微生物作用后，由多酚和多醌类物是经土壤微生物作用后，由多酚和多醌类物质聚合而成的含芳香环结构的、新形成的黄质聚合而成的含芳香环结构的、新形成的黄色至棕黑色的非晶形高分子有机化合物。它色至棕黑色的非晶形高分子有机化合物。它是土壤有机质的主体，也是土壤有机质中最是土壤有机质的主体，也是土壤有机质中最难降解的组分，一般占土壤有机质的难降解的组分，一般占土壤有机质的60-80。非腐殖物质（非腐殖物质（Non-humic substances）是指经微生物改变的有机残体，微生物降解、是指
13、经微生物改变的有机残体，微生物降解、代谢、合成的有机化合物。一般占土壤有机代谢、合成的有机化合物。一般占土壤有机质的质的5-25，平均为，平均为10。9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质3.2 3.2 有机物质的分解和转化有机物质的分解和转化一、简单有机化合物的分解和转化二、有机残体的分解和转化三、土壤腐殖质的分解和转化四、影响土壤有机物质分解和转化的因素因素9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质v有机物质的分解和转化简单有机化合物的分解和转
14、化简单有机化合物的分解和转化有机残体的分解和转化有机残体的分解和转化土壤腐殖质的分解和转化土壤腐殖质的分解和转化影响土壤有机物质分解和转化影响土壤有机物质分解和转化的因素因素的因素因素9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质有机物质进入土壤后，一方面在微生物酶的作用有机物质进入土壤后，一方面在微生物酶的作用下发生氧化反应，彻底分解而最终释放出二氧化下发生氧化反应，彻底分解而最终释放出二氧化碳、水和能量，所含氮、磷、硫等营养元素在一碳、水和能量，所含氮、磷、硫等营养元素在一系列特定反应后，释放成为植物可利用的矿质养系列特定
15、反应后，释放成为植物可利用的矿质养料，这一过程称为有机物质的矿质化过程。料，这一过程称为有机物质的矿质化过程。 R-(C,4H)+2O2CO2+2H2O+能量各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组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，这一过程称为腐殖更为复杂的新的有机化合物，这一过程称为腐殖化过程。化过程。9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质 在碳水化合物中，糖和淀粉容易降解，终在碳水化合物中，糖和淀
16、粉容易降解，终端产物是二氧化碳和水，而纤维素和半纤维端产物是二氧化碳和水，而纤维素和半纤维素不容易降解。蛋白质比较容易降解，降解素不容易降解。蛋白质比较容易降解，降解产物除二氧化碳和水以外，还有甘氨酸产物除二氧化碳和水以外，还有甘氨酸(CH2NH2COOH)、半光氨酸半光氨酸(CH2HSCHNH2COOH)等氨基酸，这些含氮等氨基酸，这些含氮和硫的化合物进一步降解最后还产生和硫的化合物进一步降解最后还产生NH4+、NO3-、S042-等简单无机子，木质素是一类复等简单无机子，木质素是一类复杂的酚类聚合物，比碳水化合物要稳定得多，杂的酚类聚合物，比碳水化合物要稳定得多，容易在土壤中积累。容易在土
17、壤中积累。9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质单糖、淀粉和简单蛋白质单糖、淀粉和简单蛋白质粗蛋白质粗蛋白质半纤维素半纤维素纤维素纤维素脂肪、蜡质等脂肪、蜡质等木质素木质素有机化合物的分解从易到难的排列次序为9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质 在好氧条件下，微生物活动旺盛，分解作用进行在好氧条件下，微生物活动旺盛，分解作用进行得较快，最后大部分有机物质变成得较快，最后大部分有机物质变成CO2和和H20，而，而N、P、S等则以等则以NH4+、
18、NO3-、HP042-、H2P04-、S042-等矿等矿质盐类释放出来。但在嫌气条件下，好氧微生物的活质盐类释放出来。但在嫌气条件下，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，这样有动受到抑制，分解作用进行得既慢又不彻底，这样有机质消失得较慢而在土壤中大量积累，同时往往还产机质消失得较慢而在土壤中大量积累，同时往往还产生有机酸、乙醇等中间产物。在极嫌气的情况下，还生有机酸、乙醇等中间产物。在极嫌气的情况下，还产生产生CH4、H2等还原物质，其中的养料和能量释放很等还原物质，其中的养料和能量释放很少，对植物生长不利。少，对植物生长不利。9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与
19、植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质 有机化合物在嫌气条件下的分解过程可以丙酸为有机化合物在嫌气条件下的分解过程可以丙酸为例用下列式子来表示：例用下列式子来表示： 4C2H5COOH+2H2O 4CH3COOH+CO2+CH4 CH3COOH CO2+CH4 CO2+4H2 2H2O+CH4 但无论是在好氧条件还是在嫌氧条件下，但无论是在好氧条件还是在嫌氧条件下， 有机物质降解的终端产物主要是二氧化碳，有机物质降解的终端产物主要是二氧化碳， 二氧化碳的释放速率通常是衡量土壤有机质二氧化碳的释放速率通常是衡量土壤有机质分解率和微生物活性的重要指标。分解率和微生物活性
20、的重要指标。细菌细菌细菌细菌细菌细菌9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质有有机机物物质质腐殖化过程腐殖化过程矿质化过程矿质化过程微生物酶作用微生物酶作用氧化反应氧化反应分解分解简简单单的的无无机机物物质质更更复复杂杂的的有有机机物物微生物作用微生物作用生化、化学反应生化、化学反应合成合成腐殖质腐殖质H2O 、NH3CO2 、 矿物质矿物质土壤有机物质的分解和转化土壤有机物质的分解和转化9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质 温度影响到植物的生
21、长和有机质的微生物降解。温度影响到植物的生长和有机质的微生物降解。一般说来，在一般说来，在0 C以下，土壤有机质的分解速率很小。以下，土壤有机质的分解速率很小。在在0-35温度范围内，提高温度能促进有机物质的分温度范围内，提高温度能促进有机物质的分解，加速土壤微生物的生物周转。温度每升高解，加速土壤微生物的生物周转。温度每升高10 C，土壤有机质的最大分解速率提高土壤有机质的最大分解速率提高23倍。一般土壤倍。一般土壤微生物活动的最适宜温度范围约为微生物活动的最适宜温度范围约为25-35 C，超出这超出这个范围，微生物的活动就受到明显的抑制。个范围，微生物的活动就受到明显的抑制。影响土壤有机物
22、质分解和转化的因素（一）温度（一）温度凡是能影响微生凡是能影响微生物活动及其生理物活动及其生理作用的因素都会作用的因素都会影响有机物质的影响有机物质的分解和转化。分解和转化。土壤水分对有机质分解和转化的影响是复杂的。土壤土壤水分对有机质分解和转化的影响是复杂的。土壤中微生物的活动需要适宜的土壤含水量，但过多的水中微生物的活动需要适宜的土壤含水量，但过多的水分导致进入土壤的氧气减少，从而改变土壤有机物质分导致进入土壤的氧气减少，从而改变土壤有机物质的分解过程和产物。当土壤处于嫌气状态时，大多数的分解过程和产物。当土壤处于嫌气状态时，大多数分解有机质的好氧微生物停止活动，从而导致未分解分解有机质的
23、好氧微生物停止活动，从而导致未分解有机质的积累。植物残体分解的最适水势在有机质的积累。植物残体分解的最适水势在-0.03-0.1MPa之之间，当水势降到间，当水势降到-0.3MPa以下，细菌呼吸作以下，细菌呼吸作用迅速降低，而真菌一直到用迅速降低，而真菌一直到-4-5MPa时可能还有活性。时可能还有活性。（二）土壤水分（二）土壤水分 土壤有机质的分解和转化也受土壤干湿交替作用的影响。土壤有机质的分解和转化也受土壤干湿交替作用的影响。干湿交替作用使土壤呼吸强度在很短时间内大幅度地提高，并干湿交替作用使土壤呼吸强度在很短时间内大幅度地提高，并使其在几天内保持稳定的土壤呼吸强度，从而增加土壤有机质使
24、其在几天内保持稳定的土壤呼吸强度，从而增加土壤有机质的矿化作用。的矿化作用。（三）通气状况（三）通气状况 新鲜多汁的有机物质比干枯秸秆易于分解，有机物质的细碎程度影响新鲜多汁的有机物质比干枯秸秆易于分解，有机物质的细碎程度影响其与外界因素的接触面，而影响其矿化速率。有机物质组成的碳氮比其与外界因素的接触面，而影响其矿化速率。有机物质组成的碳氮比(C/N)对其分解速度影响很大。植物体的对其分解速度影响很大。植物体的C/N变异很大，豆科植物和幼叶的变异很大，豆科植物和幼叶的C/N在在10：1到到30:1，而一些植物锯屑的，而一些植物锯屑的C/N可高达可高达600:1。这与植物种类、生长时。这与植物
25、种类、生长时期、土壤养分状况等有关用。期、土壤养分状况等有关用。（四）植物残体的特性（四）植物残体的特性 土壤有机质的含量与其粘粒含量具有极显著的正相关，粘质和粉砂质土壤通常土壤有机质的含量与其粘粒含量具有极显著的正相关，粘质和粉砂质土壤通常比砂质土壤含有更多的有机质。土壤比砂质土壤含有更多的有机质。土壤pH也通过影响微生物的活性而影响有机质的降也通过影响微生物的活性而影响有机质的降解。大多数细菌活动的最适解。大多数细菌活动的最适pH在在pH6.5-7.5，放线菌的最适放线菌的最适pH略偏碱性，真菌则最略偏碱性，真菌则最适于适于 pH36,pH8.5对一般的微生物都不大适宜。对一般的微生物都不
26、大适宜。（五）土壤特性（五）土壤特性9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质水水分分状状况况通通气气状状况况干干好好差差湿湿中中润润矿矿质质化化腐腐殖殖化化均均慢慢矿矿质质化化腐腐殖殖化化均均慢慢矿矿质质化化腐腐殖殖化化较较快快矿矿质质化化为为主主 速速度度快快腐腐殖殖化化为为主主 速速度度较较慢慢矿矿质质化化为为主主 速速度度较较慢慢 有机有机酸酸CH4H2SH2腐腐殖殖化化为为主主 速速度度快快 易形成中易形成中间产物和间产物和还原物质还原物质形成形成腐殖腐殖质最质最适宜适宜条件条件9/16/2024专业基础课程专业
27、基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质微生物分解有机微生物分解有机残体时需要吸收残体时需要吸收1份份N和和5份份C组成它的体细胞组成它的体细胞20C作为活动能源作为活动能源微生物生命活动微生物生命活动需要有机物质的需要有机物质的C/N25:19/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质常见有机物质的常见有机物质的C、N含量及其含量及其C/N比比有机物质有机物质C/ g kg-1 N/ g kg-1 C/N云杉锯屑云杉锯屑5000.8600 1硬木锯屑硬木锯屑4601.0460 1小麦
28、秸杆小麦秸杆3805.076 1黑麦草（开花期）黑麦草（开花期）4001136 1黑麦草（营养期）黑麦草（营养期）4001527 1成熟苜蓿干草成熟苜蓿干草4001625 1嫩苜蓿干草嫩苜蓿干草4003013 1毛叶苕子毛叶苕子4003511 1表土层有机质表土层有机质5805111 1心土层有机质（平均）心土层有机质（平均）460519 1城市污泥城市污泥310457 1细菌细菌5001005 19/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质植植物物种种类类碳碳氮氮比比禾本科禾本科75:112.5:1豆科豆科25:1一般植物
29、一般植物碳碳多多氮氮少少碳碳少少氮氮多多碳碳氮氮比比适适宜宜25C - 1N50C 2N1N - 25C1N 25C9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质3.3 土壤腐殖物质的形成和性质 一、土壤腐殖物质的形成 二、土壤腐殖物质的分组 三、土壤腐殖酸的性质9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质v土壤腐殖物质的形成和性质土壤腐殖物质的形成和性质土壤腐殖物质的形成土壤腐殖物质的形成土壤腐殖物质的分组土壤腐殖物质的分组土壤腐殖酸的性质土壤腐殖酸的性质
30、9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质多次缩合（聚合）形成腐殖质多次缩合（聚合）形成腐殖质纤维素纤维素 碳水化合物碳水化合物蛋蛋 白白 质质木质素木质素 单宁单宁氨基酸氨基酸 肽类肽类（降解和再合成产物）（降解和再合成产物）酚类化合物酚类化合物（代谢产物）（代谢产物） 酚类化合物酚类化合物（降解产物）（降解产物） 缩合缩合微生物利用微生物利用微生物分解微生物分解形成土壤腐殖物质的基本途径形成土壤腐殖物质的基本途径有有 机机 残残 体体9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章
31、第三章 土壤有机质土壤有机质土壤腐殖物质土壤腐殖物质不溶部分不溶部分 ( (胡敏素胡敏素) ) 溶解部分溶解部分( (腐殖酸腐殖酸) )稀稀NaOH或或NH3H2O沉淀部分沉淀部分( (褐色褐色) )( (胡敏酸胡敏酸) )溶解部分溶解部分( (黄黄色色) )( (富啡酸富啡酸) )HCl或或H2SO4土壤腐殖物质的分组9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质腐殖酸不同组分的性质差异比较项项 目目内容内容胡敏酸（胡敏酸（HA）富啡酸（富啡酸（FA）颜色及颜色及对溶剂对溶剂的关系的关系水和酸水和酸碱碱颜色颜色不溶于水和酸不
32、溶于水和酸溶于碱溶于碱遇酸呈褐色或黑色遇酸呈褐色或黑色絮凝状絮凝状 溶于水和酸溶于水和酸溶于碱溶于碱黄色或淡棕色溶液黄色或淡棕色溶液元素组成元素组成C、NO、SC、O 90%C:5460%,N:3.15.1%3136比比FA多多10%C、少少10%OC:4453% N:2.54.3%4047 比比HA多多10%O、少少10%C含氧功能团含氧功能团cmol/kgR-COOH OHR-OH360390260860300610分子结构分子结构分子量大分子量大,结构较复杂结构较复杂芳香核结构比较大芳香核结构比较大芳构化程度高芳构化程度高分子量小分子量小,结构较简单结构较简单脂肪族侧链比较大脂肪族侧链比
33、较大芳构化程度低芳构化程度低 阳离子交换量阳离子交换量CECcmol/kg300500离子养分保蓄力大离子养分保蓄力大700离子养分保蓄力小离子养分保蓄力小对电解质的絮凝作用对电解质的絮凝作用腐殖酸盐类的溶解性腐殖酸盐类的溶解性稳定性小，分散性弱稳定性小，分散性弱一价可溶、二价不溶一价可溶、二价不溶稳定性大稳定性大，分散性强分散性强一、二价均可溶一、二价均可溶稳定性稳定性7003000年年, 大大200600, 小小750 酸度小酸度小1160 酸度大酸度大9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质腐殖酸是一种亲水胶体，有
34、强大的腐殖酸是一种亲水胶体，有强大的吸水能力，单位重量腐殖物质的持吸水能力，单位重量腐殖物质的持水量是硅酸盐粘土矿物的水量是硅酸盐粘土矿物的4-5倍，最倍，最大吸水量可以超过其本身重量的大吸水量可以超过其本身重量的5009/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质3.4 土壤有机质的作用及管理一、有机质在土壤肥力上的作用一、有机质在土壤肥力上的作用二、有机质在生态环境上的作用二、有机质在生态环境上的作用三、土壤有机质的管理三、土壤有机质的管理9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三
35、章第三章 土壤有机质土壤有机质v土壤有机质的作用及管理有机质在土壤肥力上的作用有机质在土壤肥力上的作用有机质在生态环境上的作用有机质在生态环境上的作用土壤有机质的管理土壤有机质的管理9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质一方面它含有植物生长所需要的一方面它含有植物生长所需要的各种营养元素，是土壤微生物生各种营养元素，是土壤微生物生命活动的能源，对土壤物理、化命活动的能源，对土壤物理、化学和生物学性质都有深刻的影响学和生物学性质都有深刻的影响土壤有机质对重金属、农药等各种土壤有机质对重金属、农药等各种有机、无机污染物的行
36、为都有显著有机、无机污染物的行为都有显著的影响，而且土壤有机质对全球碳的影响，而且土壤有机质对全球碳平衡起着重要作用，被认为是影响平衡起着重要作用，被认为是影响全球全球“温室效应温室效应” 的主要因素的主要因素有有机机质质是是土土壤壤的的重重要要组组成成部部分分在土壤肥在土壤肥力、环境力、环境保护、农保护、农业可持续业可持续发展等方发展等方面都有着面都有着很重要作很重要作用和意义用和意义9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质v有机质在土壤肥力上的作用有机质在土壤肥有机质在土壤肥力上的作用是多力上的作用是多方面的，它的含
37、方面的，它的含量是土壤肥力的量是土壤肥力的一项重要的指标一项重要的指标1 1、提供植物需要的养分、提供植物需要的养分土壤有机质是植物所需土壤有机质是植物所需的氮、磷、硫、微量元的氮、磷、硫、微量元素等养分的主要来源。素等养分的主要来源。9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质物理性质物理性质土壤团聚体的土壤团聚体的形成过程和稳形成过程和稳定性、通气透定性、通气透水性、土壤有水性、土壤有效水、耕性等效水、耕性等化学性质化学性质土壤吸附性土壤吸附性保肥供肥性保肥供肥性土壤酸碱性土壤酸碱性氧化还原性氧化还原性养分有效性养分有效
38、性生物性质生物性质土壤微生物生土壤微生物生命活动所需养命活动所需养分和能量的主分和能量的主要来源。酶活要来源。酶活性、生理活性性、生理活性2、改善土壤肥力特性、改善土壤肥力特性影响土壤物理、化学和生物影响土壤物理、化学和生物学性质而改善土壤肥力特性学性质而改善土壤肥力特性9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质二、有机质在生态环境上的作用二、有机质在生态环境上的作用重金属离子的存在形态也受重金属离子的存在形态也受腐殖物质的络合作用和氧化腐殖物质的络合作用和氧化还原作用的影响。腐殖酸对还原作用的影响。腐殖酸对无机矿物也有一
39、定溶解作用无机矿物也有一定溶解作用1 1、有机质与重金属离子的作用、有机质与重金属离子的作用 土壤腐殖物质含有多种功能基，这些功能基对重金属土壤腐殖物质含有多种功能基，这些功能基对重金属离子有较强络合和富集能力。土壤有机质与重金属离子的离子有较强络合和富集能力。土壤有机质与重金属离子的络合作用对土壤和水体中重金属离子的固定和迁移有极其络合作用对土壤和水体中重金属离子的固定和迁移有极其重要的影响。各种功能基对金属离子的亲和力为重要的影响。各种功能基对金属离子的亲和力为: : O- -NH O- -NH2 2 一一N=N N COO- -O- -C=ON=N N COO- -O- -C=O 烯醇基
40、烯醇基 胺基胺基 偶氮化合物偶氮化合物 环氮环氮 羧基羧基 醚基醚基 羰基羰基2 2、有机质对农药等有、有机质对农药等有 机污染物固定作用机污染物固定作用土壤有机质对农药等有机污染物有土壤有机质对农药等有机污染物有强烈的亲和力，对有机污染物在土强烈的亲和力，对有机污染物在土壤中的生物活性、残留、生物降解、壤中的生物活性、残留、生物降解、迁移和蒸发等过程有重要的影响。迁移和蒸发等过程有重要的影响。9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质v有机质在生态环境上的作用重金属离子的存在形态也受重金属离子的存在形态也受腐殖物质的络合
41、作用和氧化腐殖物质的络合作用和氧化还原作用的影响。腐殖酸对还原作用的影响。腐殖酸对无机矿物也有一定溶解作用无机矿物也有一定溶解作用1、有机质与重金属离子的作用、有机质与重金属离子的作用 土壤腐殖物质含有多种功能基，这些功能基对重金属土壤腐殖物质含有多种功能基，这些功能基对重金属离子有较强络合和富集能力。土壤有机质与重金属离子的离子有较强络合和富集能力。土壤有机质与重金属离子的络合作用对土壤和水体中重金属离子的固定和迁移有极其络合作用对土壤和水体中重金属离子的固定和迁移有极其重要的影响。各种功能基对金属离子的亲和力为重要的影响。各种功能基对金属离子的亲和力为: O- -NH2 一一N=N N C
42、OO- -O- -C=O 烯醇基烯醇基 胺基胺基 偶氮化合物偶氮化合物 环氮环氮 羧基羧基 醚基醚基 羰基羰基2、有机质对农药等有有机质对农药等有 机污染物固定作用机污染物固定作用土壤有机质对农药等有机污染物有土壤有机质对农药等有机污染物有强烈的亲和力，对有机污染物在土强烈的亲和力，对有机污染物在土壤中的生物活性、残留、生物降解、壤中的生物活性、残留、生物降解、迁移和蒸发等过程有重要的影响迁移和蒸发等过程有重要的影响。9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质v3. 土壤有机质对全球碳平衡的影响土壤有机质也是全球碳平衡过程
43、中非常重要的碳土壤有机质也是全球碳平衡过程中非常重要的碳库。据估计全球土壤有机质的总碳量在库。据估计全球土壤有机质的总碳量在 14 101715 1017 g，大约是陆地生物总碳量大约是陆地生物总碳量 5.6 1017g的的 2.53倍。倍。而每年因土壤有机物质的生物而分解释放到大气而每年因土壤有机物质的生物而分解释放到大气的总碳量为的总碳量为 68 1015g，全球每年因焚烧燃料释放全球每年因焚烧燃料释放到大气的碳远低得多，仅为到大气的碳远低得多，仅为6 1015g，是土壤呼吸是土壤呼吸作用释放碳的作用释放碳的 89。可见土壤有机质的损失。可见土壤有机质的损失对地球自然环境具有重大影响。对地
44、球自然环境具有重大影响。 从全球来看，土壤有机碳水平的不断下降，对全从全球来看，土壤有机碳水平的不断下降，对全球气候变化的影响将不亚于人类活动向大气排放球气候变化的影响将不亚于人类活动向大气排放的影响。的影响。9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质v土壤有机质的管理“腐殖化系数腐殖化系数”作为有机物质转化为土壤有机质作为有机物质转化为土壤有机质的换算系数，它是单位重量的有机碳在土壤中分的换算系数，它是单位重量的有机碳在土壤中分解一年后的残留碳量。解一年后的残留碳量。我国不同地区耕地土壤中有机物质的腐殖化系数，我国不同地
45、区耕地土壤中有机物质的腐殖化系数，由于水热条件和土壤性质不同，同类有机物质在由于水热条件和土壤性质不同，同类有机物质在不同地区的腐殖化系数依次为：不同地区的腐殖化系数依次为：p东北地区东北地区华北、江南地区华北、江南地区华南地区；华南地区；p同一地区不同有机物质的腐殖化系数依次为作物根同一地区不同有机物质的腐殖化系数依次为作物根厩厩肥肥作物秸秆作物秸秆绿肥。绿肥。p旱改水后，土壤有机质含量明显增高旱改水后，土壤有机质含量明显增高9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质v碳氮平衡计算例题为了保护环境，保持养分平衡，拟将园林
46、为了保护环境，保持养分平衡，拟将园林植物冬季修剪后的枝叶堆制有机肥后返施植物冬季修剪后的枝叶堆制有机肥后返施于园林植物。今有于园林植物。今有2吨枝叶的含吨枝叶的含N为为3g/kg，含含C为为450 g/kg，另有另有3吨枝叶含吨枝叶含N为为2g/kg，含含C为为500g/kg。问：将它们混合后问：将它们混合后C/N等于等于多少？如将混合物的多少？如将混合物的C/N调至调至25:1，需含，需含C500 g/kg、含含N40 g/kg的豆科地被植物残的豆科地被植物残体多少吨？体多少吨？9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质
47、C1：450kg/t2t=900 kg N1：3kg/t2t=6 kgC2：500kg/t3t=1500 kg N2：2kg/t3t=6 kgC/N=（900+1500）（6+6）=200设：需豆科地被植物残体设：需豆科地被植物残体x吨吨则：则：（2400+500x）（12+40x）=25 x=4.2t9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质v有机质平衡应用实例计划种植一批郁金香，种植的一田块计划种植一批郁金香，种植的一田块为砂土，另一田块为粘土，现有为砂土，另一田块为粘土，现有C/N较较高的禾木科残体和高的禾木科残体和
48、C/N较低的豆科地被较低的豆科地被植物分别作有机物料。应怎样根据土植物分别作有机物料。应怎样根据土壤特点合理分配上述有机物料，使两壤特点合理分配上述有机物料，使两田块的土壤既有有机质积累又不影响田块的土壤既有有机质积累又不影响郁金香的正常生长。郁金香的正常生长。9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质v碳氮平衡计算为了保护环境，保持养分平衡，拟将园林为了保护环境，保持养分平衡，拟将园林植物冬季修剪后的枝叶堆制有机肥后返施植物冬季修剪后的枝叶堆制有机肥后返施于园林植物。今有于园林植物。今有2吨枝叶的含吨枝叶的含N为为5g/kg，含含C为为450 g/kg，另有另有3吨枝叶含吨枝叶含N为为2g/kg，含含C为为500g/kg。问：将它们混合后问：将它们混合后C/N等于等于多少？如将混合物的多少？如将混合物的C/N调至调至25:1，需含，需含C500 g/kg、含含N40 g/kg的豆科地被植物残的豆科地被植物残体多少吨？体多少吨？9/16/2024专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/ /第三章第三章 土壤有机质土壤有机质ENDTHE END9/16/2024
