最新土壤的基本组成PPT课件.ppt

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1、第一节第一节 土壤的形成土壤的形成 母质母质土壤土壤岩石岩石风化作用风化作用成土作用成土作用黑云母深褐色或黑色，其他性质同白云母。黑云母较白云母易于风化，风化物为碎片状。是土壤中K和粘粒的主要来源黑云母黑云母KHKH2 2（MgMg，FeFe）3 3AlSiAlSi3 3O O1212白云母：片状、鳞片状；无色透明或浅色（浅黄、浅绿）透明。薄片具有弹性，珍珠光 泽 ， 硬 度 2 0 30。白云母较难风化，风化产物为细小的鳞片状，强烈风化后能形成高岭石等粘土矿物。是土壤中K和粘粒的主要来源。白云母白云母KHKH2 2AlAl3 3SiSi3 3O O1212角闪石呈细长柱状，深绿至黑色，玻璃光

2、泽，硬度5.06.0。，角闪石易风化，风化产物为含水氧化铁、含水氧化硅和粘土矿物。并释放出少量的Ca和Mg 角闪石角闪石 CaCa（MgMg，FeFe）3 3SiSi4 4O O1212呈短柱状、致密块状，棕至暗黑色，条痕灰色，中等解理，硬度55。较角闪石难风化，风化物基本同角闪石，但富含Fe。辉石辉石 CaCa（MgMg，FeFe）SiSi2 2O O6 6普通辉石普通辉石橄榄石呈粒状集合体出现，橄榄绿色，玻璃光泽或油脂光泽。风化产物有蛇纹石、滑石、褐铁矿、二氧化硅等。橄揽石（橄揽石（MgMg，FeFe）2 2SiOSiO4 4 方解石为次生矿物，呈菱形，半透明，乳白色，含杂质时呈灰色、黄色

3、、红色等，玻璃光泽。与稀盐酸反应生成CO2气泡。方解石的风化主要是受含CO2的水的溶解作用，形成重碳酸盐随水流失，石灰岩地区的溶洞就是这样形成的。方解石方解石 CaCOCaCO3 3 白云石是由方解石、菱美矿结白云石是由方解石、菱美矿结合而成，呈弯曲的马鞍状、粒合而成，呈弯曲的马鞍状、粒状、致密块状等，灰白色，有状、致密块状等，灰白色，有时带微黄色，玻璃光泽，性质时带微黄色，玻璃光泽，性质与方解石相似。与方解石相似。但较稳定，与冷盐酸反应微弱，但较稳定，与冷盐酸反应微弱，只能与热盐酸反应，粉末遇稀只能与热盐酸反应，粉末遇稀盐酸起反应，这是与方解石的盐酸起反应，这是与方解石的主要区别。主要区别。

4、白云石是组成白云岩的主要矿白云石是组成白云岩的主要矿物，也存在于石灰岩中。风化物，也存在于石灰岩中。风化物是土壤物是土壤CaCa、MgMg养分的主要来养分的主要来源。源。白云石白云石 CaCOCaCO3 3MgCOMgCO3 3磷灰石呈致密块状、磷灰石呈致密块状、土状等。灰白、黄绿、土状等。灰白、黄绿、黄褐等色，硬度黄褐等色，硬度5.05.0。在矿物上加钼酸铵，在矿物上加钼酸铵，再加一滴硝酸即有黄再加一滴硝酸即有黄色沉淀生成，这是鉴色沉淀生成，这是鉴别磷灰石的主要方法。别磷灰石的主要方法。磷灰石以次要矿物存磷灰石以次要矿物存在于岩浆岩和变质岩在于岩浆岩和变质岩中。中。较难风化，风化产物较难风化

5、，风化产物是土壤磷养分的重要是土壤磷养分的重要来源。来源。磷灰石磷灰石 CaCa5 5（POPO4 4）3 3（F F，ClCl）石膏呈板状、块状、石膏呈板状、块状、无色或白色。玻璃光无色或白色。玻璃光泽或丝绢光泽。硬度泽或丝绢光泽。硬度2 20 0，是干旱炎热气，是干旱炎热气候条件下的盐湖沉积。候条件下的盐湖沉积。常作土壤改良剂。常作土壤改良剂。 石膏石膏 CaSOCaSO4 42H2H2 2O O8 8三：主要的成土岩石三：主要的成土岩石 岩石：一种或多种矿物的集合体称为岩石。前者为单质岩后者为复 成岩。不同的岩石具有不同的矿物组成和结构形态。 又称火成岩，指地球内部岩浆侵入地壳或喷出地面

6、冷凝结晶而形成的岩石，前者称侵入岩，后者称喷出岩。侵入性岩浆岩侵入性岩浆岩喷出性岩浆岩喷出性岩浆岩玄武岩玄武岩花岗岩花岗岩。：有层次，常可见化石。有层次，常可见化石。 指砂粒、粉粒、粘粒等物质机械堆积而成的岩石。 指原先为水溶性物质，后因外界条件改变结晶析出 而形成的岩石，如石膏岩、部分石灰岩。 指水中生物的介壳及微生物遗体堆积成岩，如大部 分石灰岩、白云岩、珊瑚岩、硅藻岩等。沉积岩沉积岩 指各类岩石受高温作用或受岩浆侵入发生接触变质，使原来岩石中的矿物重新排列，重新结晶而成的岩石。常见的有大理岩、片麻岩、片岩、板岩、石英岩等。：构造上具有定向排列，致密坚硬，片状组织，不 易风化四：岩石的风化

7、与土壤母质的形成四：岩石的风化与土壤母质的形成 （一）岩石的风化作用（一）岩石的风化作用： 岩石的风化作用：地壳表面坚硬而巨大的岩石，在外界因素的作用下逐渐发生崩解破碎和分解作用，岩石由大块小块细粒，同时岩石的矿物组成和化学组成发生改变的过程。 1.1.物理风化物理风化 岩石在物理因素的作用下发生疏松、崩解等机械破坏过程，只造成岩石结构、构造等物理形状的改变，一般不引起化学成分的变化的过程称为物理风化。物理风化的因素物理风化的因素：温度、冰冻、风、流水、冰川、动物、人类 生产活动。物理风化的结果物理风化的结果：使岩石由大块小块细粒，使岩石有了对水分和空气的通透性，为岩石的进一步风化，尤其是化学

8、风化创造条件，但没有改变岩石的矿物组成和化学组成。 岩石和矿物在大气，水及生物的相互作用下发生的化学成岩石和矿物在大气，水及生物的相互作用下发生的化学成分和矿物组成的变化，并释放盐基、磷、铁、硫等养分分和矿物组成的变化，并释放盐基、磷、铁、硫等养分, ,同时生同时生成新的次生矿物成新的次生矿物2.2.化学风化作用化学风化作用A.A. ： 水是自然界分布最广泛的溶剂，组成岩石的矿物都是无机盐，在自然界绝对不溶解以水的无机盐是不存在的，或多或少都能溶解一些，1份滑石可溶于110000份水中。再加上自然界中纯水极少，广泛分布有CO2，溶解H2O后形成H2CO3，这就大大加强了水的溶解能力。CaSOC

9、aSO4 4+2H+2H2 2O OCaSOCaSO4 4 2H2H2 2O O结果结果：体积膨大，硬度降低，处在容易崩解破碎的状态，为进：体积膨大，硬度降低，处在容易崩解破碎的状态，为进 一步风化创造条件。一步风化创造条件。C.C. 水部分解离后产生的H+能与矿物中碱金属因素（K、Na）碱土金属因素（Ca、Mg）产生交换，从而使矿物破坏。 纯水的解离度很小，不能对岩石产生深刻的化学反应，但自然界广泛分布有CO2，溶解H2O后形成H2CO3，这就大大促进了水的解离，促进水解作用。 水解作用能引起岩石矿物的彻底改变所以它被认为是化学风化中最主要的作用和基本环节。正长石的正长石的2KAlSi2KA

10、lSi3 3O O8 8+H+H2 2COCO3 3KHAlKHAl2 2SiSi6 6O O1616+KHCO+KHCO3 3KHAlKHAl2 2SiSi6 6O O1616+H+H2 2COCO3 3H H2 2AlAl2 2SiSi6 6O O1616+ KHCO+ KHCO3 3游离的游离的H H2 2AlAl2 2SiSi6 6O O1616+H+H2 2COCO3 3H H2 2AlAl2 2SiSi2 2O O8 8 H H2 2O+4SiOO+4SiO2 2+CO+CO2 2高岭石高岭石脱盐基脱盐基脱硅质脱硅质 高岭石是比较稳定的黏土矿物，一般不会向下风化，但是在热带、亚热带

11、等高温多雨地区，在高温高湿条件下，高岭石还能分解成更加简单的矿物。H H2 2AlAl2 2SiSi2 2O O8 8 H H2 2O OAlAl2 2O O3 3 H H2 2O + SiO + Si2 2O HO H2 2O O2FeS2FeS2 2+2H+2H2 2O+7OO+7O2 2 2FeSO 2FeSO4 4+2H+2H2 2SOSO4 42FeSO2FeSO4 4+2H+2H2 2SOSO4 4+O+O2 22Fe2Fe2 2(SO(SO4 4) )3 3+2H+2H2 2O OFeFe2 2(SO(SO4 4) )3 3+6H+6H2 2O O2Fe(OH)2Fe(OH)3

12、3+3H+3H2 2SOSO4 4Fe(OH)3脱水可形成褐铁矿：4Fe(OH)4Fe(OH)3 32Fe2Fe2 2O O3 33H3H2 2O+3HO+3H2 2O O结果：低价铁转变成高价铁，体积增大而疏松为进一步风化创造条件，产生的酸也能促进矿物的腐蚀。化学风化的结果化学风化的结果 使岩石进一步分解，彻底改变了原来岩石的矿物组成和性质，使岩石进一步分解，彻底改变了原来岩石的矿物组成和性质，产生了一批新的次生粘土矿物，它们的颗粒很细，一般均产生了一批新的次生粘土矿物，它们的颗粒很细，一般均0.001，呈胶体分散状态，使母质开始具有吸附能力、粘性和可塑性，呈胶体分散状态，使母质开始具有吸附

13、能力、粘性和可塑性，并出现了毛管现象，有一定的蓄水性，同时也释放了一些可溶性并出现了毛管现象，有一定的蓄水性，同时也释放了一些可溶性盐，是植物养分的最初来源。盐，是植物养分的最初来源。3 3、生物风化：、生物风化： 矿物在生物影响下所引起的破坏作用；主要表现为植物根系的穿插作用，动物的穴居习性对岩石引起的机械破碎作用，以及生物生命活动产生的CO2、O2以及分泌的各种有机酸、无机酸能加速化学风化的进程。 生物风化的结果：一方面加速岩石的风化，更重要的能使风化产物中的植物营养元素能在母质表层累积和集中，同时累积了OM，发展了肥力，所以生物参与风化作用，也就意味着成土作用的开始。 五：母质特性的发育

14、 岩石风化产生了母质，母质与岩石相比产生了一些新的特性 ：a：物理风化：使岩石由大块小块碎屑，由致密坚硬态疏松态，这种物理状态的改变，使母质产生了通气、透水性通气、透水性，为进一步风化创造条件。b：化学风化：产生了许多细微的粘粒，粘粒之间有毛管孔隙，产生了保蓄水分的能力，即蓄水性蓄水性。同时粘粒的产生，增加了颗粒的表面积，产生了一些胶体性能，比如：吸附性能吸附性能，可以保存风化释放的可溶性养分，为肥力的发展创造条件。另外化学风化释放出一些可溶性盐基物质，这是植物矿质养分植物矿质养分的最初来源。 c：由于母质的疏松多孔性，使气体能流通和交换，有利于根系的根系的呼吸作用和营养物质的分解作用呼吸作用

15、和营养物质的分解作用。同时由于母质能吸附一定的水分，增加了导热率和热容量，使母质初步具备了调节温度调节温度的能力，而不是象岩石那样激烈的升温和降温，这有利于植物的生长。 总体上讲，母质初步具备了肥力要素中的水肥气热条件，但它还不是土壤，它还不具备完整的肥力。 a：作为土壤肥力要素之一的养分还不能得到充分保障，尤其是植物最需要的氮作为土壤肥力要素之一的养分还不能得到充分保障，尤其是植物最需要的氮素素。因为风化所释放出来的养分处于分散状态，会随水流失，母质微弱的吸附力，还不能将它们保存下来，更不能累积和集中。 母质还不是土壤：母质还不是土壤：b：母质虽然初步产生了透气性、透水性、蓄水性，但它们还没

16、母质虽然初步产生了透气性、透水性、蓄水性，但它们还没有完整的统一起来有完整的统一起来，尤其是水分和空气在母质孔隙中是对立的，水多则空气少，两者还不能很好地协调，这远远不能满足植物生长的需要。 所以母质与岩石相比，初步具备了水肥气热条件，但与土壤相比，水肥气热还不能很好地统一，它只是为肥力的进一步发展打下基础，为成土作用创造条件。 （一）母质的概念（二）母质的形成与类型由于母质在形成时所受的地质动力不同，沉积部位不同，因而类型有区别，分由于母质在形成时所受的地质动力不同，沉积部位不同，因而类型有区别，分为几种类型：为几种类型：母质残积母质（残积物）指岩石经风化后的碎屑就地堆积而成。运积母质 指风

17、化的碎屑经过地质动力作用的搬运，在它处重新沉积而成。 崩积和坡积母质洪积母质冲积母质湖积母质海积母质风积母质黄土及黄土性母质冰碛母质 土壤的形成是多种因素综合作用的结果。19世纪俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫，总结认为成土因素主要有五个：母质、气候、生物、地形、时间。土壤是在这五大成土因素综合作用下形成的。 首先：母质的矿物组成、理化性状、在其它因素的制约下， 直接影响着成土过程的速度、性质和方向。七：土壤的形成七：土壤的形成 （一）母质（一）母质其次：母质对土壤理化性质有较大影响。（二）气候（二）气候b：控制植物的生长和微生物的活动，影响有机质的累积、分 解，决定养分物质循环的速度。a：直接

18、参与母质的风化。水热状况直接影响到矿物质的分解 与合成以及物质的累积和淋失（三）地形（三）地形 其次，能影响到母质的重新分配。 首先，能影响地表热量和水分的重新分配。（三）生物 A、植物能选择性吸收养分，从而调整母质中养分的比例使其更加适宜植物的生长。B、植物具有集中养分的能力。C、植物具有保蓄养分的能力。D、植物根系的穿插对土壤结构的形成有重要作用 。E、根系分泌物能引起一系列的生物化学作用和物理化学作用。F、微生物固氮。G、微生物能促进有机质的分解，从而使有机质的合成与分解能循环进行，使养分能循环被利用。H、在微生物的作用下合成的腐殖质参与了土壤结构的形成。I、动物参与了一些有机残体的分解

19、破碎作用以及搬运、疏松土壤和母质的作用。J、某些动物还参与土壤结构的形成，有的脊椎动物能够翻动土壤，改变土壤的剖面层次。 时间是一切事物运动变化的必要条件。土壤的形成和发展也不例外，土壤是在上述母质、气候、生物、地形等成土因素的作用下，随时间的进展而不断运动变化的产物，时间越长土壤的性质及肥力的变化越大。 （五）时间 母质是形成土壤的物质基础；气候中的热量是能量的最基本来源；生物通过自己的生命活动将无机物有机物，将太阳能生物化学能，并以无限循环的方式将它们保存下来；地形影响着地表物质和能量的再分配，间接地对土壤形成过程起着不同的作用；时间是土壤形成过程中的一个必要条件。任何一个空间因素或它们综

20、合作用的效果都随时间的增加而加强。 综上所述，每一个成土因素在土壤的形成过程中都有自己的特点。第二节第二节 土壤矿物质土壤矿物质 一、土壤的机械组成一、土壤的机械组成 （一）土壤粒级 1、土粒大小的级别遵守原则：同一粒级的土粒在成分和性质上要基本一致， 不同粒级的土粒在成分和性质上要有明显差别。 粒级：土粒的大小级别。土粒大小的级别是以单粒为基础进行划 分的 土壤的固体颗粒简称为土粒。在自然状况下，这些大小不一的土壤的固体颗粒简称为土粒。在自然状况下，这些大小不一的土粒有的单个地存在于土壤中，称为单粒；有的则相互黏结成为集土粒有的单个地存在于土壤中，称为单粒；有的则相互黏结成为集合体，称为复粒

21、。合体，称为复粒。表表22 国际制土壤粒级分级标准国际制土壤粒级分级标准 粒级名称粒级名称 单粒直（单粒直（mmmm） 石砾石砾 22 砂粒砂粒 粗砂粒粗砂粒 20.220.2 细砂粒细砂粒 0.20.020.20.02 粉砂粒粉砂粒 0.020.0020.020.002 粘粒粘粒 0.0020.002a：国际制： b b：卡庆斯基制（前苏联制）：卡庆斯基制（前苏联制）： 简制简制 1 石砾 10.01 物理性砂粒 0.01 物理性粘粒祥制 表表2323卡庆斯基土壤粒组分类表卡庆斯基土壤粒组分类表 粒组 粒径（mm） 石砾石砾 3-1 砂粒 粗 中 细 1-0.5 0.5-0. 25 0.25

22、-0.05 物理性物理性砂粒砂粒 粉砂粒 粗 中 细 0.05-0.01 0.01-0.005 0.005-0.001 物理性物理性粘粒粘粒 粘粒 粗 中 胶粒 O.OO1-0.0005 0.0005-0.0001 3.0 32 2-1 1-0.5 0.5-0.25 0.25-0.1 0.1-0.05 0.05-0.002 0.002 石砾石砾1.01.0砂粒砂粒粗砂粒粗砂粒1 10.250.25细砂粒细砂粒0.250.250.050.05粉粒粉粒粗粉粒粗粉粒0.050.050.010.01中粉粒中粉粒0.010.0050.010.005细粉粒细粉粒0.0050.0050.0020.002黏粒

23、黏粒粗黏粒粗黏粒0.0020.0020.0010.001黏粒黏粒0.00185 40-25 25-15 15 中国暂拟土壤石砾含量分类（中国暂拟土壤石砾含量分类（19781978）石砾（石砾（10101mm1mm）含量（）含量（）分类分类 1 10 10多砾质多砾质3、中国的质地分类制（二）土壤质地与土壤肥力的关系（二）土壤质地与土壤肥力的关系 粘质土粘质土：保水、保肥性好，养分含量丰富，土温比较稳定，但通 气性、透水性差，耕作比较困难。砂质土砂质土：蓄水力弱、养分含量少，保肥能力差、土温变化快，但 通气性、透水性好，易耕作。壤质土壤质土：介于砂质土和粘质土之间的土壤类别，在性质上兼有砂 质土

24、和粘质土的优点，是比较理想的土壤类别，许多肥 力性质都介于砂质土和粘质土之间。 总体上讲土壤质地对土壤肥力和性质有着重要的影响，但它不是决定土壤肥力的唯一因素，一种土壤在质地上的缺点，可以通过改良土壤结构和调节土壤颗粒组成而得到改善。 （三）土壤质地的改良（三）土壤质地的改良 搬运别的土壤（客土）掺在过砂或过粘的土壤搬运别的土壤（客土）掺在过砂或过粘的土壤中（本土），使之相互混合，以改良土壤质地的方法，称为中（本土），使之相互混合，以改良土壤质地的方法，称为客土法。客土法。 在有条件的大河中下游地区，可利用不同在有条件的大河中下游地区，可利用不同河流不同季节所携带泥沙的粗细不同，分别将河水引入

25、过砂河流不同季节所携带泥沙的粗细不同，分别将河水引入过砂或过粘的土壤上，使之沉积下来，对本土进行改良的方法。或过粘的土壤上，使之沉积下来，对本土进行改良的方法。 过砂过粘的土壤结构不良，有机肥中含过砂过粘的土壤结构不良，有机肥中含有大量的腐殖质，腐殖质的粘结力和粘着力比砂土强而比粘有大量的腐殖质，腐殖质的粘结力和粘着力比砂土强而比粘土弱，可以改良砂土或粘土的不良物理性状，使土壤松紧度、土弱，可以改良砂土或粘土的不良物理性状，使土壤松紧度、孔隙状况、吸收性能得到改善，从而提高土壤肥力。孔隙状况、吸收性能得到改善，从而提高土壤肥力。 有的土壤耕层质地过砂或过粘，有的土壤耕层质地过砂或过粘，但其底层

26、有淤泥层或砂土层，可以通过深翻，把下层的砂土但其底层有淤泥层或砂土层，可以通过深翻，把下层的砂土或粘土翻上来，与表土掺混，以达到改良土壤质地的目的。或粘土翻上来，与表土掺混，以达到改良土壤质地的目的。 种植田菁、绿豆、沙打旺、苜蓿、紫云英、草种植田菁、绿豆、沙打旺、苜蓿、紫云英、草木樨等增加有机质，创造良好的土壤结构。木樨等增加有机质，创造良好的土壤结构。第三节第三节 土壤有机质和土壤微生物土壤有机质和土壤微生物 一、土壤有机质一、土壤有机质 广义：存在于土壤中的各种含碳的有机物的总称。它包括各种动 植物残体，微生物体及其分解合成的有机物质。狭义：专指土壤中的腐殖质，但在测定过程中无法把未分解

27、、半 分解的动植物残体剔除掉，所以测定结果实际上还包括未 分解、半分解的动植物残体在内。有机质的定义有机质的定义（一）土壤有机质的来源（一）土壤有机质的来源 1 1、死亡的动植物、微生物残体。、死亡的动植物、微生物残体。2 2、施入的农家肥。、施入的农家肥。3 3、工业及城、工业及城市垃圾废水、废渣。市垃圾废水、废渣。原始土壤原始土壤：微生物体是土壤OM的最早来源。是死亡的动、植物，微生物残体及植物的枯枝落叶，但是死亡的动、植物，微生物残体及植物的枯枝落叶，但基本来源是它上面生长的绿色植物。基本来源是它上面生长的绿色植物。（二）土壤（二）土壤OMOM的含量、组成及性质的含量、组成及性质 1.1

28、.含量含量：土壤有机质在自然土壤中差异很大，高的可超过20%，称为有机质土壤比如某些泥炭土，低于20%以下的土壤称为矿质土壤，矿质土壤占绝大多数，有些低的不足0.5，主要为一些漠境或沙漠土壤。 土壤有机质对土壤肥力和植物生长起到良好的作用，在农业上常把保持土壤有机质平衡和逐步提高有机质含量作为土壤培肥的中心环节。 我国土壤除了某些草甸土、东北黑土和某些自然土壤外，有机质含量一般占土壤固相重量的5%以下，由南至北由西至东呈递增趋势，水田高于旱田，我省有机质含量较低，平均在1%左右，土壤培肥任务艰巨。A A：元素组成：元素组成：主要是C（52-58%）、H（3.3-4.8%）、O（34-39%）、

29、N（3.7-4.1%）其次是P、S。2.2.组成组成（三）土壤中有机质的转化（三）土壤中有机质的转化 矿质化：有机质在微生物的作用下分解为简单化合物同时释放出矿质养分的过程。腐殖化：有机质在微生物的作用下合成为复杂稳定的腐殖质的过程。1 1、土壤有机质的矿质化过程、土壤有机质的矿质化过程 矿化分两个阶段：有机物质在微生物分泌出的体外酶的作用下将较复杂的有机物先分解成构成该物质的基础有机化合物。微生物吸收第一阶段的降解产物，一部分作为建造自身的原料，一部分则被彻底转化为最终分解产物，如CO2、H2O并释放出无机盐（如NH4+、SO42、HPO42等）。 土壤有机质的分解程度常用矿化率来表示：土壤

30、有机质的矿化率土壤每年因矿质化作用所消耗的有机质数量占土壤有机质总量的百分数。一般农业土壤有机质矿化率在25%之间，自然土壤1%。可计算土壤有机质的消耗，例：一亩地表土重150000公斤，土壤有机质含量为1%，土壤有机质矿化率为3%，则矿化量为1500001%3%45公斤。（1 1）碳水化合物的分解）碳水化合物的分解 多糖（淀粉、纤维素、半纤维素）首先在微生物分泌的水解酶的作用下水解为单糖。(C6H12O5)n + nH2OnC6H12O6单糖进一步分解为更简单的物质C6H12O6C2H5OH + 2OCH3COOH + 2O22C2H5OH + 2CO2CH3COOH + H2O2CO2 +

31、 2H2O通气良好的条件下通气良好的条件下，单糖迅速分解，最终产生CO2 和H2O，同时释放出大量热量。 嫌气条件下分解缓慢，并有大量的中间产物有机酸的累积，最终产物除了CO2外，还有大量的还原性物质CH4等产生，同时释放出少量热量。 C C6 6H H1212O O6 6CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2COOH + 2COCOOH + 2CO2 2 + H+ H2 22CH2CH3 3CHCH2 2CHCH2 2COOH + 2HCOOH + 2H2 2O O5CH5CH4 4 + 2CO+ 2CO2 2（2 2）含）含N N有机物的分解有机物的分解 土壤中含N的有机物比如蛋白质、

32、核酸、氨基酸、酰胺等也比较容易分解转化，我们以土壤中主要的含N化合物蛋白质为例来介绍含N有机物的分解。 a a：水解作用：水解作用：蛋白质水解蛋白质消化蛋白质多缩氨基酸（多肽）氨基酸b b：氨化作用：氨化作用： 氨基酸氨化微生物氧化、还原、水解等NH3+有机酸c c：硝化作用：硝化作用：在通气良好的条件下，通过亚硝化细菌和硝化细菌的作用将NH4+N氧化为NO3-N的过程。2NH3 + 3O2亚硝化细菌2HNO2 + 2H2O + 158大卡2HNO2 + O2硝化细菌2HNO3 + 42大卡（3 3）含磷有机物的分解）含磷有机物的分解核蛋白水解酶蛋白质核酸核酸酶核苷酸核苷酸酶核苷 H3PO4卵

33、磷脂 磷酸脂酶磷酸甘油水解甘油 H3PO4卵磷脂 磷酸脂酶磷酸甘油水解甘油 H3PO42 2、土壤中有机质的腐殖化过程、土壤中有机质的腐殖化过程 腐殖化过程是土壤OM在微生物的作用下，合成复杂稳定的腐殖质的过程，在其中主要是微生物主导的生物化学过程，当然也可能有一些纯化学过程。 关于腐殖化过程，目前还不是十分清楚，只是了解了它的一般轮廓，对于其中很多过程还有待于进一步研究,各国土壤学家提出了多种腐殖质形成假说，有植物物质形成说、化学聚合说、细胞自溶说、微生物合成说，以原苏联Kononove的化学聚合说较普遍获得公认，腐殖质的形成过程可分为两个阶段：第一个阶段：产生构成腐殖质分子原始材料第一个阶

34、段：产生构成腐殖质分子原始材料 木质素降解产物中保留了原来的芳核结构单位.有些微生物分解有机质时会产生多元酚类化合物微生物分泌的酚氧化酶氧化多元醌类化合物蛋白质降解 肽类、氨基酸、氨第二阶段：上述原始材料通过缩合等酶促反应和纯化学反应合成腐第二阶段：上述原始材料通过缩合等酶促反应和纯化学反应合成腐殖质单体分子。比如醌能与氨基酸缩合成腐殖质单体分子：殖质单体分子。比如醌能与氨基酸缩合成腐殖质单体分子： ONHRCOOH ONHRCOOH O O 2NH2RCOOH + OH OH + 【O】 醌氧化酶 进入土壤的有机物究竟有多少能够转化为腐殖质可用进入土壤的有机物究竟有多少能够转化为腐殖质可用腐

35、殖化系数腐殖化系数来表示来表示：单位质量的有机物料在土壤中分解一年单位质量的有机物料在土壤中分解一年后，残留下来的量占施入量的百分数。后，残留下来的量占施入量的百分数。不同有机物料的腐解不同有机物料的腐解残留率是不同的，同一有机物料在不同土壤上的腐解残留率残留率是不同的，同一有机物料在不同土壤上的腐解残留率也不相同，耕地土壤一般为也不相同，耕地土壤一般为0.20.40.20.4之间。之间。3 3、腐殖质的分离、提取、组成和性质、腐殖质的分离、提取、组成和性质 A A：腐殖质的分离、提取：腐殖质的分离、提取a：腐殖质与土壤矿物质部分紧密结合在一起，形成复合体，不易分离。c：用一般的溶剂提取不完全

36、，用剧烈的方法，有可能会引起有机分子的变性（包括：成分、性质、结构特征的改变）。b：腐殖质与非腐殖质很难用溶剂来区分，也不可能用通常的物理方法来分离。腐殖质的性质分离提取面临困难：磨细过筛后磨细过筛后的土样的土样水浮选、手挑、静电吸附法水浮选、手挑、静电吸附法或用比重为或用比重为1.8-2.01.8-2.0的比重液的比重液未分解、半分解未分解、半分解的动植物残体的动植物残体含腐殖质含腐殖质的土样的土样稀稀NaOHNaOH浸提过滤浸提过滤黑色残余物（胡敏酸）黑色残余物（胡敏酸）溶液溶液HClHCl或或H H2 2SOSO4 4酸化酸化 过滤过滤褐色沉淀褐色沉淀黄色溶液黄色溶液（褐腐酸）（褐腐酸）

37、富里酸（黄腐酸）富里酸（黄腐酸）腐殖质的性质分离提取一般方法：腐殖质的性质分离提取一般方法： 化学组成化学组成：腐殖质的化学组成中主要是C、H、O、N、P、S，还有少量的Ca、Mg、Fe、Si等灰分元素。 功能团组成功能团组成：腐殖质组分中有许多的功能团，其中最主要的是含氧功能团，比如：羧基RCOOH、酚式羟基（OH）、醇羟基（ROH）、甲氧基OCH3，醌基，正是由于这些功能团的存在，使腐殖质表现出多种活性，比如离子交换，对金属络合作用，氧化还原性及生理活性等。B B、腐殖质的组成、腐殖质的组成C C：腐殖质在土壤中存在形态：腐殖质在土壤中存在形态a：游离态的腐殖质，只占极少部分b：有的与盐基

38、化合形成盐类，主要腐殖酸钙、镁盐c：有的与含水三氧化物，比如Al2O3xH2O、Fe2O3yH2O化合形成复杂的凝胶体。d：与粘粒结合形成胶质复合体。 腐殖质分子的结构非常复杂，属于高分子聚合物。一般认为含有芳核结构，芳核上有多种取代基，并连接着多肽和脂肪族侧链，此外还可能连接着氨基酸和糖，有时还存在着含N的杂环结构。D D：腐殖质分子的结构特征：腐殖质分子的结构特征分子量分子量：腐殖质的分子量在不同的土壤上有很大的差异，不同的组分也有很大差异，即使同一样品因测定方法不同也有很大差异，根据不同方法测定的平均值。胡敏酸的分子量要比富里酸大HAFA。形状形状：有关腐殖质分子的形状，研究结果也不尽一

39、致，过去认为是网状多孔结构，近年来通过电子显微镜拍照和通过粘性特征的推断，有人认为腐殖酸分子是球形的，有人认为是棒状的，也有人认为二者都有。E E：腐殖质分子的性质：腐殖质分子的性质 腐殖质是两性胶体，既带负电荷又带正电荷，通常以带负电荷为主，电性来源主要是分子表面羧基、酚羟基的解离以及胺基的质子化。 带电性带电性OH腐殖质分子结构核心COOHNH2解离或质子化腐殖质分子结构核心COONH3O由于羧基、酚羟基的解离，胺基的质子化的程度，都会随周围pH值的变化而变化，所以腐殖质所带电荷属可变电荷。 ： 整体呈黑色，不同腐殖酸颜色有差别，与分子量和发色基团组成比例有关，胡敏酸颜色深富里酸颜色黄 胡

40、敏酸微溶于水，其一价盐溶于水，多价盐不容于水富里酸溶于水，其一、二三价盐均溶于水。 能与铁、铝、铜锌等高价金属离子形成络合物，其中羧基与酚羟基是主要参与络合金属离子的功能团，络合物的稳定程度随pH升高而增大。 是亲水胶体，吸水能力强，最大吸水量超过本身重量的5倍，干腐殖质从饱和大气中吸水可达本身重量的1倍。 其化学稳定性强，抗微生物分解能力强，因此分解周期长，在温带植物残体的半分解期为3个月，而新形成的土壤有机物质的半分解期为4.7-9年，胡敏酸在土壤中平均停留时间780-3000年，富里酸为200-630年。（四）影响土壤有机质转化的因素（四）影响土壤有机质转化的因素 1 1、土壤的湿度和通

41、气状况：、土壤的湿度和通气状况： 适当的湿度而且通气良好的土壤适当的湿度而且通气良好的土壤：好气性微生物活动旺盛，有机质进行好气分解，分解速度快，而且比较完全，矿化率高，释放出矿质养分多，而且呈氧化态，有利于植物对养分的吸收，但是中间产物累积少，不利于土壤OM的累积和保存。 土壤湿度大通气不良的土壤：土壤湿度大通气不良的土壤：嫌气性微生物活动旺盛，有机质进行嫌气分解，分解慢，而且不完全，矿化率低，释放出矿质养分少，而且呈还原态，不利于植物对养分的吸收利用，同时在还原条件下会产生一些有机酸（比如乙酸、丙酸、丁酸）和一些还原性气体H2S、H2等对作物生长有毒害作用，但是在嫌气条件下中间产物累积多，

42、有利于土壤OM的累积和保存。 2 2、温度、温度 035：增高温度能促进OM分解2535：适宜土壤中大多数微生物活动45：微生物的活动就会受到抑制50：有机物可能会发生纯化学的氧化分解而导致挥发。 3 3、土壤酸碱反应、土壤酸碱反应 细菌最适宜酸碱度：PH6.57.5的中性环境放线菌最适宜的酸碱度可能要偏碱一些真菌最适宜酸碱度PH36的酸性条件下活动。pH5.5或pH8：大多数的微生物都不太适宜。 4 4、有机物本身的物理状态和组成、有机物本身的物理状态和组成 a：物理状态：新鲜、多汁干枯老化 磨细、粉碎未磨细粉碎b：化学组成：单糖、淀粉、水溶性蛋白质半纤维素、果胶 纤维素、木质素、脂肪、腊质

43、c c：有机物的：有机物的C/NC/N比：比：指有机物中C总量与N总量的比。 N是组成微生物体细胞的要素，有机质中的C既是微生物生命活动的能源，又是构成体细胞的要素，所以微生物对C和N这两种元素的需要有一定的比例，才能满足微生物的生命活动和构成体细胞的需要。 不同的微生物在不同的条件下对C/N的要求不一样，一般认为微生物每分解2530份的C，大约需要1份的N，也就是说微生物对C/N的要求是2530/12530/1。有机物的有机物的C/NC/N252530/1：有机物中的N素供应不足，微生物就可能从土壤中吸收有效N用于构成微生物体细胞，从而产生微生物与植物竞争土壤有效N的现象，也有可能抑制微生物

44、的繁殖和生长，从而使有机物的分解受到抑制。有机物的有机物的C/NC/N2530/12530/1：有机物中的N素供应充足，微生物的繁殖和生长要快得多，有利于矿质化作用的进行。 实际上大多数有机残体的C/N远远大于2530/1，比如禾本科作物的秸秆，其C/N80100：1远远大于2530/1，为了促进它的分解，并防止植物缺N，应该补施一定的化学N肥。 （五）有机质在土壤肥力上的作用（五）有机质在土壤肥力上的作用 1 1、能提供给作物需要的养分、能提供给作物需要的养分 a：OM能提供给植物有机态养分：OM在降解过程中能产生一些水溶性的有机分子，比如氨基酸、酰胺、易水解蛋白质、己糖磷酸脂、蔗糖磷酸脂等

45、能够为植物直接吸收利用。 b：OM能提供给植物矿质态养分：在OM的元素组成中，含有各种各样的元素，既有大量元素也有微量元素，既有必需元素，又有有益元素。这些养分元素经过矿质化作用，就能分解释放出来供作物吸收利用。 c：有机质分解、合成过程中产生的有机酸和腐殖酸，能促进矿物质的溶解，促进矿物风化，从而释放出养分供植物吸收利用。d：有机质分解、合成过程中产生的各种有机酸及腐殖酸能与金属离子形成络合物，从而使这些离子保留在土壤中而不致于沉淀下来。 2、有机质能改善土壤的理化、生物、性质，从而改善土壤的肥力、有机质能改善土壤的理化、生物、性质，从而改善土壤的肥力特性特性 。物理性质物理性质 a：有机质

46、能促进土壤团粒结构的形成，增加团粒结构的稳定性。 OM在土壤中主要以胶膜的形式包被在土壤颗粒上表面。粘结性、粘着性：砂粒 腐殖质 粘粒b：腐殖质对土壤的热状况也有一定影响，主要是因为腐殖质是暗褐色物质，包被在土粒的表面使土壤颜色加深，使土壤吸热增温快。 化学性质化学性质 a：腐殖质能吸附离子，增加土壤保肥性b：在酸性土壤上，通过OM与Al3+的结合，降低Al3+对作物的毒害。c：OM分解所产生的有机酸，能减少P的固定，增加土壤中有效P的含量。d：腐殖质中有许多弱酸性功能团，提高土壤对酸碱变化的缓冲性能 生物性质生物性质 a：微生物：OM是微生物生命活动所需要的养分和能量来源。b：动物：OM是它

47、们的食物来源。 a：消除重金属离子的污染。3 3、土壤有机质在生态环境上的作用、土壤有机质在生态环境上的作用b：消除土壤中残留农药的污染。 ，我国历来有施有机肥的习惯，肥源广阔，有厩肥、堆肥、沤肥等对提高土壤的肥力作用极大，吨良田有机质含量不少于1.1%。有机肥工厂化生产是未来发展趋势。主要方式有：（1）与厩肥混合堆腐沤制后还田。（2）秸杆粉碎就地还田；（3）高留茬收割，高度2030cm；（4）将秸杆作饲料，过腹还田。第四节第四节 土壤水分土壤水分 一、土壤水分的类型和性质一、土壤水分的类型和性质 1、吸湿水（紧束缚水）：由于固体土粒表面分子引力和静电引力对空气中的水汽分子产生的吸附力而紧密保

48、持的水分称吸湿水，通常只有23个水分子层。 定向排列，而且排列紧密，水分不能自由移动，也没有溶解能力，属于无效水。土壤吸湿水含量的高低主要取决于土粒的比表面积和大气相对湿度。土壤的吸湿水含量达到最大值时的土壤含水量称为最大吸湿量。 2、膜状水（松束缚水）：吸湿水达到最大量时，土粒残余的吸附力所保持的水分称膜状水。 膜状水厚度可达到几十个水分子层厚度，部分可以被植物吸收利用，但是它仍然受到土粒吸附力的束缚，移动缓慢，仍然不能满足植物的需要。 膜状水达到最大量时的土壤含水量称为最大分子持水量。它包括吸湿水和膜状水。 3 3、毛管水：、毛管水：当土壤水分含量达到最大分子持水量时土壤水分就不再受土粒吸

49、附力的束缚，成为可以移动的自由水，这时靠土壤毛管孔隙的毛管引力而保持的水分称为毛管水。毛管水可分为：毛管悬着水达到最大量时的土壤含水量称田间持水量。 b b、：毛管悬着水、：毛管悬着水：在地下水位很深的地区，降雨或灌水之后，由于毛管引力而保持在土壤上层中的水分，称为毛管悬着水。它与地下水位没有关系，好象悬浮在土层中一样，它是植物水分的重要来源，对植物的生长意义重大。a a、毛管上升水：、毛管上升水：地下水随毛管上升而保持在土壤中的水分称毛管上升水，毛管上升水与地下水位有密切的关系，它的有效性取决地下水位。 毛管上升水达到最大量时土壤含水量称土壤毛管持水量。4 4、重力水：、重力水：土壤含水量超

50、过田间持水量时，多余的水分受到重力的作用而向下渗透，这种水分称重力水。 对于旱地土壤来说重力水，只是暂时停留在根系分布土层，不能被植被持续利用，而且重力水的存在会与土壤空气发生尖锐的矛盾，往往成为多余水或有害水，对于水稻来讲重力水的存在则是必需的。 重力水达到饱和时，土壤所有的孔隙都充满水分，这时的土壤含水量称为饱和持水量或全持水量。二：土壤水分的有效性二：土壤水分的有效性 土壤水分的有效性是指土壤水分能够被植物吸收利用的难易程度，不能被植物吸收利用的称无效水，能被植物吸收利用的称为有效水。 土壤有效水分的下限：萎蔫系数萎蔫系数：植物根系因为无法吸水而产生永久萎蔫时的土壤含水量。通常是把土壤水