文档介绍：第二章土壤有机质
土壤有机质只占土壤质量的1%—5%,但对土壤的保肥供肥性、土壤结构的形成和稳定性、土壤物理化学过程及重金属与农药等污染物的降解等生态过程起十分重要的作用。
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土壤有机质的类型
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土壤有机质是土壤固相的组成成分之一。它在土壤的形成过程中,特别是在土壤肥力的发展过程中,起着极其重要的作用。
我国部分土壤有机质含量如下表。
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表2-1 中国某些自然土壤中有机质含量
统计的标本数
有机质含量(%)
土类
32
~
黄棕壤、黄褐土
10
~
高山草原土、亚高山草原土
26
4 81~
高山草甸土、亚高山草甸土
24
~
砖红壤、赤红壤
29
~
黑土、黑钙土
47
~
红壤
32
~
黄壤
22
~
褐土
74
~
棕色森林土
第一节土壤有机质的来源、类型和组成
土壤有机质是指土壤中形成的和外部加入的所有动、植物残体不同分解阶段的各种产物和合成产物的总称。
一、土壤有机质的来源
土壤有机质主要来源于高等绿色植物的枯枝、落叶、落果、根系等;其次是土壤中动物、微生物的遗体;及人为施用的有机肥料。
二、有机质的类型
土壤中的有机质大致可分为两大类:
(一)新鲜有机质、有机残余物和简单有机化合物
新鲜有机质指那些仍保持原来形态,没被分解的动物植物及微生物遗体。有机残余物指那些半分解状态的有机物质。简单有机物包括糖类有机残余氨基酸、脂肪等有机化合物。
(二)土壤腐殖质
土壤腐殖质是除未分解的动、植物组织和土壤生命体等以外的土壤中有机化合物的总称。
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三、土壤有机质的组成
(一)碳水化合物
碳水化合物主要有淀粉、纤维素、半纤维素等多糖类物质。
(二)含氮化合物
动、植物残体中主要的含氮化合物是蛋白质,少量比较简单的可溶性氨基酸。植物残体中的叶绿素等。
(三)单宁、树脂、脂肪、蜡质等
这是一类复杂的有机化合物,除单宁外,其余都不溶于水而溶于有机溶剂如酒精、苯等物质中,在土壤中分解缓慢而不彻底。
(四)本质素
木质素是植物木质部的主要组成成分,是复杂的有机化合物。
(五)灰分元素
植物经燃烧后,残留在灰分中的元素称灰分元素。构成灰分的主要元素为Ca、Mg、K、Na、S、P、S、Fe、AL、Mn,以及微量元素I、Zn、Mo、B等。其中以Si、Ca、K、Al为最多。
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第二节:土壤有机质的分解和转化
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影响有机质转化的因素
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,主要是C/N;
。
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土壤有机质的矿化作用
一、碳水化合物的分解
土壤有机质中的碳水化合物如纤维素、半纤维素、淀粉等糖类,在微生物分泌的糖类水解酶的作用下,首先水解为单糖: (C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6
生成的单糖由于环境条件和微生物种类不同,又可通过不同的途径分解,其最终产物也不同。如果在好气条件下,有好气性微生物分解,最终产物为水和二氧化碳,放出的热量多,称氧化作用。其反应如下:
nC6H12O6+6O2 6CO2+6H20+热量
如果在通气不良的条件下,则在嫌气性微生物作用下缓慢分解,并形成一些还原性气体、有机酸,产生的热量少,称发酵作用。其反应为:
C6H12O6 CH3CH2CH2COOH+2H2+2CO2+热量
4H2+CO2 CH4+2H2O
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二、含氮有机质的分解
含氮有机物是土壤中氮素的主要贮藏状态,包括蛋白质、氨基酸、腐殖质等。
(一)水解作用
蛋白质在微生物分泌的蛋白质水解酶作用下,分解成氨基酸的作用称水解作用。蛋白质氨基酸
(二)氨化作用
分解含氮有机物产生氨的生物学过程称氨化作用。
CH2NH2COOH+O2 HCOOH+CO2+NH3
CH2NH2COOH+H2 CH3COOH+NH3
CH2NH2COOH+H2O CH2(OH)COOH+NH3
(三)硝化作用
氨态氮被微生物氧化成亚硝酸,并进一步氧化成硝酸的过程,称硝化作用。这一作用可分为两个阶段:第一阶段,氨被亚硝酸细菌氧化成亚硝酸;第二阶段,亚硝酸被硝化细菌氧化成硝酸。其反应如下:
2NH2+3O2 2HNO2+2H2O+热量
2HNO2+O2 2HNO3+热量
蛋白质
水解酶
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氧化
好气分解
还原
嫌气分解
水解