第二章之土壤有机质.ppt

第二章之土壤有机质
第一节 土壤生物多样性及其功能
一、土壤微生物的多样性及其功能
(一)土壤微生物的多样性及其功能
土壤微生物是土壤中最原始的活有机体。它们的作用是：分解有机质，合成腐殖质，转化土壤中难溶性的矿存在于蛋白质中，能分解含硫有机物的土壤微生物很多，一般能分解含氮有机物的氨化细菌，都能分解有机硫化物，产生硫化氢，其反应如下：
　　蛋白质 硫氨基酸 　H2S
还原型的无机硫化物被硫化细菌氧化成硫酸的过程，称硫化作用。其反应如下：
　　2H2S＋O2 2H2O＋2S
　　2S＋3O2＋2H2O 2H2SO4
硫化作用产生的硫酸与土壤中的盐基物质作用，形成硫酸盐，硫酸盐是植物可吸收的养分。
(二)土壤有机质的腐殖化过程
土壤腐殖质的形成是一个复杂的过程，大致可分为两个阶段。
第一阶段：有机残体在微生物分解作用下，其中一部分彻底矿化，最终生成CO2、H2O、NH3、H2S等无机化合物。另一部分转化为较简单的有机化合物（多元酚）和含氮化合物（氨基酸、肽等），提供了形成腐殖质的材料。
第二阶段：上述土壤腐殖质的组成部分，在微生物的作用下经缩合形成腐殖质的基本单元。先是多元酚在微生物的作用下氧化为醌，然后醌再与含氮化合物缩合成原始腐殖质。
土壤腐殖质形成过程中的转化途径
三、影响土壤有机质转化的因素
有机残
体 的特性
土壤水分
和通气状况
温 度
土壤特性
C/N比值
最适水势－～
－
0 ～35℃
OM、pH、　　Eh值等
第三节　腐殖质
腐殖质本身不是一种单一的化合物，而是由多种化合物形成的聚缩物，其主体为腐殖酸及其盐，占腐殖质的85％～90％，称为腐殖物质。其余为微生物代谢所产生的较简单的化合物，因与腐殖酸紧密结合难以分离，故与腐殖酸合称为腐殖质。
根据腐殖质在不同溶剂中的溶解度和颜色可分离出胡敏素、胡敏酸和富啡酸3种性质不同的腐殖质。
NaOH或NH4OH 稀溶液处理
不溶解的腐殖质 胡敏素
溶解的暗褐色溶液
HCl或 H2SO4处理
沉淀物质 胡敏酸
黄白色溶液 富啡酸
土壤
一、腐殖质的分离与组成
腐殖酸是土壤和沉积物等物质中溶于稀碱呈暗褐色、无定型和酸性的非均质天然有机高分子化合物。它的性质不活泼，不能作为独立的腐殖物质存在，所以一般把土壤腐殖质概括为胡敏酸和富里酸两大类。
二、土壤腐殖质在土壤中存在形态
（１）游离态的腐殖质，在一般土壤中占极少部分。
（２）与矿物中强盐基化合成稳定的盐类，主要为腐　　　　　　殖酸钙镁。
（３）与含水三氧化物化合成复杂的凝胶体。
（４）与粘粒结合成有机无机复合体。
在上述四种形态中，以第四种最为重要，它常占土壤腐殖质中的大部分。其结合方式可能是：
第一：通过钙离子结合。农业重要，与团粒结构形成有关。
第二：通过铁、锰、铝离子结合。结合紧密，不具水稳性。
（二）腐殖质的性质
1．腐殖质不是一种纯的化合物，而是代表一类有着特殊化学和生物本性的，构造复杂的高分子有机化合物。
2．腐殖质的元素成分，主要是C、H、O、N、P、S、Ca等。腐殖质含碳量约为56—60％，平均为58％。含氮量约为3—6％(平均为5．6％)，其碳氮比例大致为10：1—12：1，灰分占0．6％。
3．腐殖质是一种黑色或棕色的有机胶体。它的化学构造式虽然还没有确定，但它们有若干共同点是可以肯定的，即分子巨大，以芳香族核为主体，附以各种功能团。其中主要的功能团为酚羟基（一OH）、羧基（一COOH）、甲氧基（一OCH3），并有含氮的环状化合物等。
4. 腐殖质带有电荷，并且是***胶体，在通常情况下，它所带的电荷是负的．
5．腐殖质的凝聚，腐殖质是带负电荷的有机胶体，根据电荷同性相斥的原理，所以新形成的腐殖质胶粒在水中呈分散的镕胶液，但增加电解质浓度或高价离子，则电性中和而相互凝聚，形成凝胶。腐殖质在凝聚过程中可使土粒胶结在一起，形成结构体。另外，腐殖质是一种亲水胶体，可以通过于燥冰冻脱水变性，形成凝胶。腐殖质这种变性是不可逆的，所以能成水稳性团粒结构。
腐殖质是一种亲水胶体，有强大的吸水能力，单位质量腐殖质的持水量是硅酸盐粘土矿物的4～5倍，最大吸水量可以超过500%。最大吸湿水量可达本身一倍以上。
稳定性很强，年矿化率平均1% ～2%之间。
第四节 土壤有机质的作用和调节
一、土壤有机质对提高土壤肥力的作用
　　土壤有机质，特别是腐殖质，对土壤肥力的影响是多方面的，主