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Chap. 5 土壤有机质 §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 有机物质 有机质 有机质 腐殖质 腐殖质.

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2 Chap. 5 土壤有机质 §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 有机物质 有机质 有机质 腐殖质 腐殖质

3 Chap. 5 土壤有机质 §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 2 )土壤中的动物 3 )土壤中的微生物 3 )土壤中的微生物 4 )施用的有机肥 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 2 )半分解有机质 3 )腐殖质 3 )腐殖质

4 Chap. 5 土壤有机质 1 )高等植物 b 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; b 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); b 耕作土壤,植物残体主要来源根茬,达 2-3 吨 / 公顷 年。 b 由于各地区的气候条件、植被类型及耕 作管理不同,进入土壤中的植物残体数 量和化学组成有很大的差异。

5 Chap. 5 土壤有机质 2 )土壤动物 根据躯体大小区分:小型、中型和大型土壤动物; 大型:(体长 >2mm )蚯蚓、蚂蚁、甲虫、马陆、 蜈蚣等; 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。

6 Chap. 5 土壤有机质 2 )土壤动物 根据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:

7 Chap. 5 土壤有机质 2 )土壤动物 根据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:

8 Chap. 5 土壤有机质 2 )土壤动物 根据食性区分: 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:

9 Chap. 5 土壤有机质 蚯蚓

10 螨类

11 弹尾虫

12 线虫

13 3 )微生物 ( 1 )微生物类群:细菌、放线菌和真菌。 ( 2 )微生物营养型: 有机营养型(异样型) : 腐生性和寄生性 有机营养型(异样型) : 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 无机营养型(自养型)化能自养性和光能自养性

14 Chap. 5 土壤有机质 §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 CO 2 +H 2 O 单糖双糖和多糖类 厌气条件 有机酸 H 2 、 CH 4

15 Chap. 5 土壤有机质 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

16 Chap. 5 土壤有机质 §4 土壤有机质的转化 b 有机质的矿化作用:有机质在生物作用 下分解为简单的无机化合物的过程。 b 有机质的腐殖化作用:有机质在分解的 同时,形成腐殖质的过程。 b 通常把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,称为 腐殖化系数。

17 Chap. 5 土壤有机质

18 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:木质素不能参与腐殖质的形成, 而是通过降解产生酚、醌型化合物,再 与氨基酸缩合而成。

19 Chap. 5 土壤有机质 3 ) 80 年代及以后: b 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。 b 微生物合成学说:微生物利用植物物质 作碳源和能源,在细胞内合成各种腐殖 质的高分子化合物,微生物死亡后再释 放到土壤中,在细胞外降解为腐殖质。

20 Chap. 5 土壤有机质 §5 土壤腐殖质的组成和特性 1 )腐殖质的组成 土壤土壤 NaOH 处理 不溶解部分 溶解部分 HCl 或 H 2 SO 4 处理 褐色沉淀 浅黄色溶 解部分 胡敏酸(褐腐酸) 富里酸(黄腐酸) 胡敏素(黑腐素)

21 Chap. 5 土壤有机质 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 ( 腐质酸钙镁 ) ; 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)。

22 Chap. 5 土壤有机质 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。 b 官能团(功能团):羧基、酚羟基、醇 羟基、甲氧基、甲基、醌基等 b 这些官能团使得腐殖质具有:离子吸附 性、对金属离子的络合性、氧化还原性 及生理活性。

23 Chap. 5 土壤有机质 4 )腐殖质具有带电性(可变电荷)

24 Chap. 5 土壤有机质 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, 胡敏酸一价盐、二价盐溶于水, 富啡酸一价盐溶于水、二价盐不溶于水。 富啡酸一价盐溶于水、二价盐不溶于水。 胡敏酸分子量大,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。 胡敏酸分子量大,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。 富啡酸分子量小,分散性和活动性大,其酸性和 溶解性强,能强烈地破坏矿物质。 富啡酸分子量小,分散性和活动性大,其酸性和 溶解性强,能强烈地破坏矿物质。 腐殖质是亲水胶体,吸水能力强,最大吸水量可 达 500% 以上。

25 Chap. 5 土壤有机质 6 )腐殖质的稳定性 腐殖质具有抵抗微生物分解的能力。 胡敏酸的平均存留时间为 780~3000 年; 富啡酸的平均存留时间为 220~630 年; 新形成土壤的有机质为 4.7~9 年; 残体易分解组分为 0.25 年。

26 Chap. 5 土壤有机质 §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) 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 土壤通气状况 土壤酸碱性 土壤酸碱性

27 Chap. 5 土壤有机质 §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; 发育; 5 )腐殖质具有络合作用,有助于消除土壤 的污染。 的污染。

28 Chap. 5 土壤有机质 §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


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