1、)存在于土壤中的所有含碳的有机化合物存在于土壤中的所有含碳的有机化合物主要包括土壤中各种动物、植物残体，微生物主要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有机化合物。体及其分解和合成的各种有机化合物。土壤有机质土壤有机质其中进入土壤的植物残体是最主要的来源其中进入土壤的植物残体是最主要的来源植物残体植物残体动物残体动物残体 动物、植物、微生物的排泄物和分泌物动物、植物、微生物的排泄物和分泌物 人为施入土壤中的各种有机肥料人为施入土壤中的各种有机肥料 微生物残体微生物残体 原始土壤原始土壤自然土壤自然土壤耕作土壤耕作土壤植物残体含水量一般在植物残体含水量一般在60-90%干物质
2、中：干物质中：C，H，O，N元素占元素占90%-95%以上，以上，（其中（其中C占占50%左右）；左右）；其余为营养元素约占其余为营养元素约占8%。碳水化合物碳水化合物木木 质质 素素含氮化合物含氮化合物树脂、蜡质、脂肪、单宁树脂、蜡质、脂肪、单宁占有机质总量的占有机质总量的15-27%,包括糖类、纤维包括糖类、纤维素、半纤维素、果胶质、甲壳质等素、半纤维素、果胶质、甲壳质等。木质部的主要组成部分，是一种芳香木质部的主要组成部分，是一种芳香族的聚合物。族的聚合物。主要是蛋白质。主要是蛋白质。不同类型土壤中有机质含量差异很大，可小于不同类型土壤中有机质含量差异很大，可小于1%或大于或大于20%一
3、般一般含量在含量在0-5%0-5%之间之间。泥炭土可高达泥炭土可高达20%20%或或30%30%以上以上 漠境土和砂质土壤不足漠境土和砂质土壤不足0.5%0.5%根据耕作层中有机质含量根据耕作层中有机质含量,可将土壤分为可将土壤分为:有机质土壤有机质土壤20%矿矿 质土质土 壤壤半纤维素半纤维素纤维素、木质素、脂肪、腊质纤维素、木质素、脂肪、腊质l土壤质地在局部范围内影响土壤有机质的含量土壤质地在局部范围内影响土壤有机质的含量 土壤有机质的含量与其粘粒含量具有极显著的正相关。土壤有机质的含量与其粘粒含量具有极显著的正相关。腐殖质与粘粒胶体结合形成的粘粒一腐殖质复合体，可防止有机腐殖质与粘粒胶体
4、结合形成的粘粒一腐殖质复合体，可防止有机质遭受分解，免受微生物的破坏。质遭受分解，免受微生物的破坏。l土壤土壤pH也也通过影响微生物的活性而影响有机质的降解通过影响微生物的活性而影响有机质的降解 各种微生物都有其最适宜于活动的各种微生物都有其最适宜于活动的pH范围，范围，pH过低过低(8.5)对一般的微生物都不大适宜对一般的微生物都不大适宜4.土壤特性土壤特性-土壤溶液盐分浓度高于土壤溶液盐分浓度高于0.2%时，有机质分解受阻；时，有机质分解受阻；-有毒重金属和有机污染物也会阻碍有机质的分解。有毒重金属和有机污染物也会阻碍有机质的分解。5 其他因素其他因素在土壤中，通常以腐殖酸盐的形态存在，并
5、与矿物粘在土壤中，通常以腐殖酸盐的形态存在，并与矿物粘粒结合形成复合物。粒结合形成复合物。通过土壤微生物的作用，在土壤中新合成的一类分子通过土壤微生物的作用，在土壤中新合成的一类分子量很大的、结构复杂的有机化合物，称为量很大的、结构复杂的有机化合物，称为腐殖质腐殖质。褐色或暗褐色的，芳香族结构的，具有多官能团的含褐色或暗褐色的，芳香族结构的，具有多官能团的含氮的、复杂的氮的、复杂的高分子有机化合物高分子有机化合物。腐殖质的主体是腐殖酸，约占腐殖质的腐殖质的主体是腐殖酸，约占腐殖质的85%-90%。土壤腐殖质组分及其分离过程图式土壤腐殖质组分及其分离过程图式 一一 土壤腐殖质的分组土壤腐殖质的分
6、组胡敏酸胡敏酸富啡酸富啡酸胡敏素胡敏素 腐殖物质腐殖物质（85-90%）多糖类多糖类氨基酸氨基酸多糖醛酸苷多糖醛酸苷 简单化合物简单化合物（10-15%）腐殖质腐殖质失去水溶性和碱溶性失去水溶性和碱溶性不溶于酸不溶于酸溶于酸溶于酸腐殖酸腐殖酸占腐殖酸总量的占腐殖酸总量的60%60%二二 土壤腐殖质的存在状态土壤腐殖质的存在状态游离态腐殖质游离态腐殖质结合态腐殖质结合态腐殖质与矿物成分中的强盐基化合成稳与矿物成分中的强盐基化合成稳定的盐类，主要为腐殖酸钙和镁定的盐类，主要为腐殖酸钙和镁与含水三氧化物与含水三氧化物如如Al2O3XH2OFe2O3yH2O化合化合成凝胶体成凝胶体与土壤黏粒结合成有机
7、无机复合体与土壤黏粒结合成有机无机复合体三三 土壤腐殖酸的性质土壤腐殖酸的性质1.颜色颜色整体呈黑色或黑褐色，富啡酸呈淡黄色，胡敏酸整体呈黑色或黑褐色，富啡酸呈淡黄色，胡敏酸为褐色。为褐色。2.溶解性溶解性富啡酸溶于水、酸、碱富啡酸溶于水、酸、碱 胡敏酸不溶于水和酸，但溶于碱胡敏酸不溶于水和酸，但溶于碱 3.元素组成元素组成C、H、N、O、P、S，其次其次Fe、Ca、Mg、Si。C H O+S N 胡敏酸胡敏酸 50-62 2.8-6.6 31-40 2.0-6.0 富里酸富里酸 45-48 5-6 43-48 1.5一般腐殖质平均含碳为一般腐殖质平均含碳为58%，氮，氮5.6%，C/N比为比
8、为10：1-12：1。我国主要土壤表土中腐殖物质的元素组成（无灰干基）我国主要土壤表土中腐殖物质的元素组成（无灰干基）腐殖物质腐殖物质胡敏酸胡敏酸HA（）（）富里酸富里酸FA（）（）范范 围围平平 均均范范 围围平平 均均C43.959.654.743.452.646.5H3.17.04.84.05.84.8O31.341.836.140.149.845.9N2.85.94.21.64.32.8C/H7.219.211.68.012.69.8分子量分子量4.分子结构特性分子结构特性腐殖质分子中心是一个稠环或类似稠环的芳腐殖质分子中心是一个稠环或类似稠环的芳香核，可借共价键、离子键或氢键，与下述
9、香核，可借共价键、离子键或氢键，与下述分子中的数种结合：分子中的数种结合：(1)多糖、多糖、(2)多肽、多肽、(3)酚类醌酚类醌、(4)金属离子、金属离子、(5)有机酚类有机酚类是一种高分子聚合物是一种高分子聚合物.球形或棒状，非晶质球形或棒状，非晶质,比表面积大比表面积大H：n10000 F：n100-n1000 分子外形分子外形分子结构分子结构5.电性电性腐殖质是两性胶体，但以负电荷为主腐殖质是两性胶体，但以负电荷为主 。l负电荷来源于负电荷来源于 COOH =C=O -OCHCOOH =C=O -OCH3 3 OH OHl其中羧基是最重要的功能基团；腐殖质的总酸度通常其中羧基是最重要的功
10、能基团；腐殖质的总酸度通常 是指羧基和酚羟基的总和。是指羧基和酚羟基的总和。l总酸度以胡敏素、胡敏酸和富里酸的次序增加。总酸度以胡敏素、胡敏酸和富里酸的次序增加。6.吸水性吸水性腐殖质是一种亲水胶体，有强大的吸水能力，最腐殖质是一种亲水胶体，有强大的吸水能力，最大吸水度最大吸水度达大吸水度最大吸水度达500，在湿度饱和的空气，在湿度饱和的空气中，其湿度为中，其湿度为200。强大的吸水性使土壤具有较。强大的吸水性使土壤具有较强的持水供水能力。强的持水供水能力。7.稳定性稳定性l抵抗微生物分解能力很强，分解周转所需时间短的抵抗微生物分解能力很强，分解周转所需时间短的1010年，长的几百年。刚形成的
11、腐殖质半衰期年，长的几百年。刚形成的腐殖质半衰期4.7-94.7-9年。年。其稳定性与团粒结构的稳定性有关。其稳定性与团粒结构的稳定性有关。l不同土壤的腐殖质其稳定性差异很大不同土壤的腐殖质其稳定性差异很大,一般自然土壤一般自然土壤大于耕地土壤。大于耕地土壤。HA/FAHA/FAHA/FA的比值可作为的比值可作为衡量土壤腐殖质品质衡量土壤腐殖质品质的重要指标的重要指标胡敏酸及其盐类在环境条件发生变化时，其化学性质不胡敏酸及其盐类在环境条件发生变化时，其化学性质不变，成为不溶于水的，较稳定的黑色物质；变，成为不溶于水的，较稳定的黑色物质；富里酸在水中溶解度很大，其水溶液呈酸性反应，它的富里酸在水
12、中溶解度很大，其水溶液呈酸性反应，它的一切盐类都溶与水，易造成养分流失。一切盐类都溶与水，易造成养分流失。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。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。l一般我国北方的土壤，特别一般我国北方的土壤，特别干旱区与半干旱区干旱区与半干旱区的的土壤腐殖质以胡敏酸为主：土壤腐殖质以胡敏酸为主：HA/FAHA/FA比大于比大于1.01.0 l而在温暖潮湿的南方的而在温暖潮湿的南方的酸性土壤酸性土壤中，土壤中以富中，土壤中以富 啡酸为主：啡酸为主：HA/FA比一般小于比一般小于1l在同一地区，在同一地区，水稻土水稻土的腐殖质的的
13、腐殖质的HA/FA HA/FA 比比大于旱地大于旱地。l在同一地区，在同一地区，熟化程度高熟化程度高的土壤的的土壤的HA/FA比较高比较高。土类名称土类名称有机碳有机碳（）（）占全碳（）占全碳（）胡敏酸胡敏酸/富啡酸富啡酸活性胡敏活性胡敏酸（占胡酸（占胡敏酸总量敏酸总量）胡敏酸胡敏酸富啡酸富啡酸棕色针叶林土棕色针叶林土5.285.2819.6019.6033.2033.200.590.599.189.18暗暗 棕棕 壤壤5.245.2425.7225.7229.6729.670.810.8171.0571.05白浆化暗棕壤白浆化暗棕壤（森林黑灰土）（森林黑灰土）6.106.1028.328.3
14、26.426.41.071.07中国自然植被下森林土壤的腐殖质组成中国自然植被下森林土壤的腐殖质组成1.在土壤肥力上的作用在土壤肥力上的作用（1）提供植物需要的养分）提供植物需要的养分 l 碳素营养碳素营养：碳素循环是地球生态平衡的基础。全球土壤有：碳素循环是地球生态平衡的基础。全球土壤有机质的总碳量为机质的总碳量为14-151017g，是陆地生物总碳的，是陆地生物总碳的2.5-3倍。倍。土壤每年释放的土壤每年释放的CO2达达1.351011吨，相当于陆地植物的需吨，相当于陆地植物的需要量。要量。l 氮素营养氮素营养：土壤有机质中的氮素占全氮的：土壤有机质中的氮素占全氮的92-98%l磷素营养
15、磷素营养：土壤有机质中的磷素占全磷的：土壤有机质中的磷素占全磷的20-50%l其他营养其他营养：K、Na、Ca、Mg、S、Fe、Si等营养元素等营养元素。（2 2）促进植物生长发育）促进植物生长发育l胡敏酸可以加强植物呼吸过程，提高细胞膜的胡敏酸可以加强植物呼吸过程，提高细胞膜的渗透性，促进养分迅速进入植物体渗透性，促进养分迅速进入植物体。l胡敏酸钠盐对植物根系生长具有促进作用胡敏酸钠盐对植物根系生长具有促进作用 l土壤有机质中还含有维生素土壤有机质中还含有维生素B1B2B1B2、吡醇酸和烟碱酸、吡醇酸和烟碱酸、激素、异生长素（激素、异生长素（吲哚乙酸）、抗生素（链霉素、吲哚乙酸）、抗生素（链
16、霉素、青霉素）等对植物的生长起促进作用，并能增强植物抗青霉素）等对植物的生长起促进作用，并能增强植物抗性。性。（3 3）改善土壤的物理性质）改善土壤的物理性质l腐殖质是土壤团聚体的主要胶结剂，形成团粒状结构，腐殖质是土壤团聚体的主要胶结剂，形成团粒状结构，从而增加土壤的疏松性，改善土壤的通气性和透水性。从而增加土壤的疏松性，改善土壤的通气性和透水性。l土壤腐殖质是亲水胶体，具有巨大的比表面积和亲水基土壤腐殖质是亲水胶体，具有巨大的比表面积和亲水基团，能提高土壤的有效持水量。团，能提高土壤的有效持水量。l腐殖质为棕色至褐色或黑色物质，增加了土壤吸热的能腐殖质为棕色至褐色或黑色物质，增加了土壤吸热
17、的能力，提高土壤温度。力，提高土壤温度。（4 4）促进微生物和动物的活动）促进微生物和动物的活动l土壤有机质是土壤微生物生命活动所需养分和土壤有机质是土壤微生物生命活动所需养分和 能量的主要来源。能量的主要来源。l土壤动物中有的也以有机质为食物和能量来源土壤动物中有的也以有机质为食物和能量来源。（5 5）提高土壤的保肥性和缓冲性）提高土壤的保肥性和缓冲性l 土壤腐殖质有着巨大的比表面和表面能，具有土壤腐殖质有着巨大的比表面和表面能，具有 较强的吸附能力，腐殖质胶体以带负电荷为主，较强的吸附能力，腐殖质胶体以带负电荷为主，从而可吸附土壤溶液中的交换性阳离子，因此，从而可吸附土壤溶液中的交换性阳离
18、子，因此，土壤有机质具有巨大的保肥能力。土壤有机质具有巨大的保肥能力。l腐殖酸本身是一种弱酸，腐殖酸和其盐类可构成腐殖酸本身是一种弱酸，腐殖酸和其盐类可构成缓冲体系，因此，使土壤具有较强的缓冲性能缓冲体系，因此，使土壤具有较强的缓冲性能 。（6 6）有机质具有活化磷的作用）有机质具有活化磷的作用土壤中的磷一般不以速效态存在，常以迟效态和缓效态土壤中的磷一般不以速效态存在，常以迟效态和缓效态存在，因此土壤中磷的有效性低。存在，因此土壤中磷的有效性低。土壤有机质具有与难溶性的磷反应的特性，可增加磷的土壤有机质具有与难溶性的磷反应的特性，可增加磷的溶解度，从而提高土壤中磷的有效性和磷肥的利用率。溶解
19、度，从而提高土壤中磷的有效性和磷肥的利用率。注意注意:有机质在分解时，也能产生一些不利于植物生长或甚至有害有机质在分解时，也能产生一些不利于植物生长或甚至有害的中间物质，特别是在嫌气条件下，这种情况更易发生的中间物质，特别是在嫌气条件下，这种情况更易发生。2、在生态环境上的作用、在生态环境上的作用（1）有机质可降低或延缓重金属污染）有机质可降低或延缓重金属污染可以通过静电吸附和络合（螯合）、还原作用来实现。可以通过静电吸附和络合（螯合）、还原作用来实现。如胡敏酸将如胡敏酸将Cr6+还原为还原为Cr3+，然后形成稳定的复合体。，然后形成稳定的复合体。（2）有机质对农药等有机污染物具有固定作用）有
20、机质对农药等有机污染物具有固定作用（3）有机质对全球碳平衡的影响）有机质对全球碳平衡的影响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，对有机污染物在土壤中的生物活性、残留、生物降解、迁移和蒸发等过程有重在土壤中的生物活性、残留、生物降解、迁移和蒸发等过程有重要的影响。要的影响。土壤有机质是全球碳平衡过程中非常重要的碳库。土壤有机质是全球碳平衡过程中非常重要的碳库。为什么要对土壤有机质含量进行调节？为什么要对土壤有机质含量进行调节？l 有机质的矿化作用过于强烈有机质的矿化作用过于强烈，分解释放大量的无机养分不能分解释放大量的无机养分不能及时
21、被植物吸收利用，会随水流失。同时也会导致腐殖化形成及时被植物吸收利用，会随水流失。同时也会导致腐殖化形成的腐殖质也发生分解，更多地流失养分，的腐殖质也发生分解，更多地流失养分，土壤肥力下降。土壤肥力下降。l 有机质的矿化作用过于缓慢有机质的矿化作用过于缓慢，而腐殖化过程强烈，而腐殖化过程强烈，则可供植则可供植物生长的速效性养分不足，使植物营养不足，相反却形成大量物生长的速效性养分不足，使植物营养不足，相反却形成大量的腐殖质，进而造成有机物堆积形成大量的泥炭，的腐殖质，进而造成有机物堆积形成大量的泥炭，虽有大量的虽有大量的养分，但不能释放为植物所吸收利用。养分，但不能释放为植物所吸收利用。（1）
22、合理耕作制度（退化或熟化）合理耕作制度（退化或熟化）可促进土壤有机质含量的提高并维持较高的水平。可促进土壤有机质含量的提高并维持较高的水平。（2）施用有机肥）施用有机肥l绿肥、粪肥、厩肥、堆肥、沤肥、饼肥、蚕沙、鱼绿肥、粪肥、厩肥、堆肥、沤肥、饼肥、蚕沙、鱼 肥、河泥、塘泥等。肥、河泥、塘泥等。l有机、无机肥料配合施用。有机、无机肥料配合施用。1.如何提高土壤有机质含量？如何提高土壤有机质含量？（3）种植绿肥）种植绿肥l田菁田菁 紫云英紫云英 紫花苜蓿等紫花苜蓿等l休闲绿肥、套作绿肥休闲绿肥、套作绿肥 l因地制宜、充分用地、积极养地、养用结合因地制宜、充分用地、积极养地、养用结合 （4 4）秸秆还田）秸秆还田要注意秸秆的要注意秸秆的C/N比、破碎度、埋压深度以及比、破碎度、埋压深度以及土壤墒情、土壤墒情、播种期远近、化肥施用量等。播种期远近、化肥施用量等。调节土壤的调节土壤的C/N比比l C/N C/N 25:125:1，分解率适宜，分解率适宜l C/N 25:1C/N 25:1，分解率降低，分解率降低l C/N 25:1C/N 25:1，分解率增大，分解率增大通过耕作和营林通过耕作和营林措施调节措施调节l 水分过多，挖沟排水水分过多，挖沟排水l 气候干冷，轻度火烧气候干冷，轻度火烧l 免耕、少耕技术免耕、少耕技术2.调节土壤有机质的分解速率调节土壤有机质的分解速率
