土壤肥料学第一章第二节-土壤有机质课件.ppt
华中农业大学I.I.土壤母质土壤母质II.II.土壤质地土壤质地III.III.砂土、粘土和壤土的肥力特点砂土、粘土和壤土的肥力特点华中农业大学母质母质坡积母质坡积母质洪积母质洪积母质冲积母质冲积母质湖积母质湖积母质海积母质海积母质运积母质运积母质残积母质残积母质风积母质：风积母质：黄土母质黄土母质 沙丘沙丘冰积母质冰积母质重积母质重积母质水水风风冰川冰川重力重力是否被搬运搬运力搬运力I.土壤母质土壤母质华中农业大学.土壤质地土壤质地土壤质地：土壤质地：土壤中各粒级土粒占土壤重量的百分数，也称土壤机械组成。分类标准分类标准粘粒粘粒粉粒粉粒砂粒砂粒国际制国际制0.002mm0.02-0.002mm2-0.02mm美国制美国制0.002mm0.05-0.002mm2-0.05mm中国制中国制木本木本 草甸草甸草原草原阔叶阔叶针叶针叶 常绿常绿落叶落叶潮湿、寒冷有利于积累潮湿、寒冷有利于积累干燥、炎热有利于分解干燥、炎热有利于分解低洼处高低洼处高海拔高处，有机质含量高海拔高处，有机质含量高质地粘，有利于有机质的积累质地粘，有利于有机质的积累少耕、免耕有利于有机质的积累少耕、免耕有利于有机质的积累华中农业大学一、土壤有机质的来源与转化一、土壤有机质的来源与转化 4、有机质组成、有机质组成元素组成元素组成元素组成元素组成 土土壤壤有有机机质质的的主主要要元元素素组组成成是是C、O、H、N，分分别别占占52-58%、34-39%、3.3-4.8%和和3.7-4.1%，其次是其次是P 和和 S，C/N比大约在比大约在1012之间。之间。华中农业大学一、土壤有机质的来源与转化一、土壤有机质的来源与转化 4、有机质组成、有机质组成化合物组成化合物组成化合物组成化合物组成 可分为：可分为：腐殖物质腐殖物质（Humic Substance）非腐殖物质非腐殖物质（Non-Humic Substance）6080%6080%2040%2040%华中农业大学一、土壤有机质的来源与转化一、土壤有机质的来源与转化 4、有机质组成、有机质组成非腐殖物质非腐殖物质（Non-Humic Substance）糖类、有机酸、和一些含氮的氨基酸、氨基糖糖类、有机酸、和一些含氮的氨基酸、氨基糖等。等。易被微生物分解易被微生物分解，具有一定物理化学性质。，具有一定物理化学性质。华中农业大学一、土壤有机质的来源与转化一、土壤有机质的来源与转化 4、有机质组成、有机质组成腐殖物质腐殖物质（Humic Substance）非腐殖物质非腐殖物质经微生物作用经微生物作用酚类和醌类酚类和醌类含氮化合物含氮化合物碳水化合物碳水化合物芳环状结构芳环状结构复杂多聚体复杂多聚体（性质稳定、暗棕色）（性质稳定、暗棕色）其主体是不同分子量和结构的腐殖酸和它的盐类。其主体是不同分子量和结构的腐殖酸和它的盐类。华中农业大学华中农业大学一、土壤有机质的来源与转化一、土壤有机质的来源与转化决定有机质含量的因素决定有机质含量的因素 进入土壤的有机物质数量进入土壤的有机物质数量 土壤有机质的损失量土壤有机质的损失量 土壤有机碳的平衡土壤有机碳的平衡5、土壤有机质的分解与转化、土壤有机质的分解与转化华中农业大学5、土壤有机质的分解与转化、土壤有机质的分解与转化矿质化过程矿质化过程(mineralization)*：土土壤壤有有机机质质在在微微生生物物作作用用下下，分分解解为为简简单单的的无无机机化化合合物物的的过过程程。其其最最终终产产物物为为CO2、H2O，而而N、P、S则则以以矿矿质质盐盐类释放出来，同时放出热量的过程类释放出来，同时放出热量的过程。矿化率矿化率*：每年因矿化作用而消耗掉的有机质数量占每年因矿化作用而消耗掉的有机质数量占土壤有机质总量的百分数。土壤有机质总量的百分数。矿化率矿化率一般在一般在1%3%。华中农业大学1）不含氮的简单有机化合物的分解和转化）不含氮的简单有机化合物的分解和转化多糖多糖(C6H10O5)n 分解过程分解过程多糖多糖多糖多糖单糖单糖单糖单糖COCO2 2+H+H2 2O+O+热量热量热量热量HH2 2+CH+CH4 4+CO+CO2 2+有机酸有机酸有机酸有机酸好氧好氧厌氧厌氧水解酶水解酶矿质化过程矿质化过程(mineralization)华中农业大学华中农业大学矿质化过程矿质化过程(mineralization)常见的有机物料的养分含量常见的有机物料的养分含量华中农业大学腐殖化过程腐殖化过程(Humification)*5 5、土壤有机质的分解与转化、土壤有机质的分解与转化 各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组织中的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更为复杂的新的有机化合物，这一过程称为有机化合物，这一过程称为腐殖化过程腐殖化过程。腐殖化系数腐殖化系数*：有机物料投入有机物料投入土壤一年后形成的腐殖质的量与土壤一年后形成的腐殖质的量与原来有机物料总量的比值原来有机物料总量的比值一般一般0.20.3华中农业大学华中农业大学阶段 1：有机物料分解产生原材料OHOHOO土壤有机质腐殖化的两个阶段土壤有机质腐殖化的两个阶段多元酚、醌类化合物以及由木质素降解产生的芳核结构单元腐殖化过程腐殖化过程(Humification)华中农业大学阶段2：重新合成 O O+2RCH(NH2)COOH OHOHNHRCOOHNHRCOOH含多种功能团：羟基(COOH),酚羟基(OH),醇羟基(OH),甲氧基(OCH3),氨基(NH2),酮基(C=O)土壤有机质腐殖化的两个阶段土壤有机质腐殖化的两个阶段腐殖化过程腐殖化过程(Humification)华中农业大学土壤腐殖质的形成途径土壤腐殖质的形成途径还原糖形成途径还原糖形成途径多元酚理论多元酚理论Selman Waksman 木质素木质素蛋白质理论蛋白质理论华中农业大学5 5、土壤有机质的分解与转化、土壤有机质的分解与转化 影响因素：影响因素：植物残体特性植物残体特性 物理状态：物理状态：新鲜程度新鲜程度破碎程度破碎程度紧实程度紧实程度化学组成（化学组成（C:N）*有有机机物物质质组组成成的的碳碳氮氮比比(C:N)对对其其分分解解速速度度的的影影响响很很大大，一一般般以以25或者或者30:1较为合适。较为合适。C:N25 时时 与植物竞争土壤与植物竞争土壤N；C:N NH2 N=N N COO O C=O 烯醇基烯醇基 氨基氨基 偶氮化合物偶氮化合物 环氮环氮 羧基羧基 酰基酰基 羰基羰基p土壤有机质与重金属离子的络合作用对土壤和水体中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重要影响。重金属离子的固定和迁移有重要影响。三、土壤有机质的作用三、土壤有机质的作用对生态环境的影响对生态环境的影响华中农业大学(2)对农药等有机污染物的固定对农药等有机污染物的固定pSOM对对有有机机污污染染物物在在土土壤壤中中的的生生物物活活性性、残残留留、生生物物降降解解、迁迁移和蒸发等过程有重要影响移和蒸发等过程有重要影响。pSOM对对农农药药的的固固定定与与腐腐殖殖质质功功能能基基的的数数量量、类类型型和和空空间间排排列列密密切相关，也与农药本身的性质有关切相关，也与农药本身的性质有关。p极极性性有有机机污污染染物物可可以以通通过过离离子子交交换换和和质质子子化化、氢氢键键、范范德德华华力力、配位体交换、阳离子桥和水桥等不同机理与配位体交换、阳离子桥和水桥等不同机理与SOM结合结合；p非非极性有机污染物极性有机污染物可以通过分隔机理与之结合。可以通过分隔机理与之结合。三、土壤有机质的作用三、土壤有机质的作用对生态环境的影响对生态环境的影响华中农业大学空气中空气中CO2浓度变化浓度变化(3)对全球碳循环的影响对全球碳循环的影响 三、土壤有机质的作用三、土壤有机质的作用对生态环境的影响对生态环境的影响华中农业大学 土壤有机质是全球土壤有机质是全球C平衡的重要平衡的重要C库。库。全球土壤有机质总碳量全球土壤有机质总碳量：141017151017g 陆地生物总碳量陆地生物总碳量：5.61017g 全球每年土壤有机质生物分解释放到大气中的总碳量全球每年土壤有机质生物分解释放到大气中的总碳量：681015g 全球每年因焚烧燃料释放到大气中的总碳量全球每年因焚烧燃料释放到大气中的总碳量：61015g 土壤有机碳水平的不断下降，对全球气候变化的影响不土壤有机碳水平的不断下降，对全球气候变化的影响不亚于人类活动向大气排放的影响。亚于人类活动向大气排放的影响。华中农业大学四、土壤有机质的管理四、土壤有机质的管理土壤有机质管理的目标土壤有机质管理的目标 保持有机质平衡和维持有机质在适当水平保持有机质平衡和维持有机质在适当水平平衡平衡：矿化：矿化腐殖质化腐殖质化华中农业大学有机质管理的措施有机质管理的措施1、施用有机肥、施用有机肥 主要的有机肥源包括：主要的有机肥源包括：绿肥、粪肥、厩肥、堆肥、沤肥、饼肥、绿肥、粪肥、厩肥、堆肥、沤肥、饼肥、蚕沙、鱼肥、河泥、塘泥蚕沙、鱼肥、河泥、塘泥、有机、无机肥料配合施用有机、无机肥料配合施用2、种植绿肥、种植绿肥 田菁田菁 紫云英紫云英 紫花苜蓿等紫花苜蓿等 休闲绿肥、套作绿肥休闲绿肥、套作绿肥 养用结合：因地制宜、充分用地、积极养地、养用结合养用结合：因地制宜、充分用地、积极养地、养用结合华中农业大学华中农业大学华中农业大学有机质管理的措施有机质管理的措施3、秸秆还田、秸秆还田华中农业大学有机质管理的措施有机质管理的措施4、合理的耕作制度、合理的耕作制度 免耕、少耕免耕、少耕华中农业大学1 1、名词解释名词解释：土壤有机质、土壤腐殖质、矿化作用、腐：土壤有机质、土壤腐殖质、矿化作用、腐殖化作用、矿化率、腐殖化系数殖化作用、矿化率、腐殖化系数2 2、影响土壤有机质转化的因素主要有哪些？它们是如何、影响土壤有机质转化的因素主要有哪些？它们是如何影响的？影响的？3 3、土壤有机质在土壤肥力上有何重要意义？、土壤有机质在土壤肥力上有何重要意义？4 4、土壤有机质主要指土壤中的哪些物质？、土壤有机质主要指土壤中的哪些物质？5 5、腐殖质包括哪些物质？它们有何差异？、腐殖质包括哪些物质？它们有何差异？本节思考题本节思考题华中农业大学矿化率矿化率 =矿化消耗掉的有机质矿化消耗掉的有机质100%土壤原来有机质总量土壤原来有机质总量腐殖化系数腐殖化系数=新形成的腐殖质新形成的腐殖质施入的有机物总量施入的有机物总量有机质的平衡有机质的平衡华中农业大学例：某土壤有机质含量例：某土壤有机质含量20 g/kg，矿化率为，矿化率为2%，每亩耕层土壤质量，每亩耕层土壤质量为为150 000kg（土壤质量含水量为（土壤质量含水量为20）。问每年每亩要消耗多）。问每年每亩要消耗多少有机质？每年要施多少紫云英（腐殖化系数为少有机质？每年要施多少紫云英（腐殖化系数为0.20，含水量，含水量90%)才能使土壤有机质含量保持平衡（不下降）才能使土壤有机质含量保持平衡（不下降）?解：解：年消耗有机质年消耗有机质=150 000 kg/(1+20%)20g/kg0.0012%=50 kg 紫云英紫云英(1-90%)0.20=50 kg 紫云英紫云英=2500 kg有机质平衡的计算有机质平衡的计算*
