土壤的基本组成-有机质.ppt
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1、环境土壤学环境土壤学 第一章第一章 土壤的组成、形成和分类土壤的组成、形成和分类土壤的组成土壤的组成土壤是由固相、液相和气相三相物质组成土壤是由固相、液相和气相三相物质组成的疏松层的疏松层 固相物质的体积约占50%,其中包括38%的矿物质和12的有机质。液相物质的体积约占1535%,其中主要是土壤水和溶与水中的物质,气相物质的体积约占1535%,其个包括氧、二氧化碳、氮及其它气体。土壤液相与气相共同存在了固相物质之间,形成一个整体。土壤包括土壤矿物质、有机质、土壤空气土壤包括土壤矿物质、有机质、土壤空气和土壤水分和土壤水分土壤有机质的概念土壤有机质的概念土壤有机质的构成和来源土壤有机质的构成和
2、来源土壤有机物的组成土壤有机物的组成土壤有机质的分解和转化土壤有机质的分解和转化土壤有机质的腐殖化作用土壤有机质的腐殖化作用影响土壤有机质的分解和转化的因素影响土壤有机质的分解和转化的因素土壤有机质在生态环境中的作用土壤有机质在生态环境中的作用土壤有机质的管理与调节土壤有机质的管理与调节土壤有机质土壤有机质 土壤有机质土壤有机质:指存在于土壤中的所有含碳的有机物质,:指存在于土壤中的所有含碳的有机物质,它包括土壤中各种动、植物残体、微生物及其分解和它包括土壤中各种动、植物残体、微生物及其分解和合成的各种有机物质。合成的各种有机物质。F广义广义的土壤有机质指一定含水量的原状土,未经风干的土壤有机
3、质指一定含水量的原状土,未经风干磨碎,在一定压力下通过一定筛孔后(磨碎,在一定压力下通过一定筛孔后(2 2厘米)测定土厘米)测定土壤有机质含量壤有机质含量F狭义狭义的土壤有机质(腐殖质)指土壤经人为或机械挑的土壤有机质(腐殖质)指土壤经人为或机械挑出异源有机物质、生命体形式和非生命体形式中未腐出异源有机物质、生命体形式和非生命体形式中未腐烂或半腐烂的动植物残体后,风干磨碎,通过一定的烂或半腐烂的动植物残体后,风干磨碎,通过一定的筛孔(筛孔(2 2mmmm),),测定的土壤有机物质总量。一般将其分测定的土壤有机物质总量。一般将其分为非腐殖物质和腐殖物质,腐殖物质又分为胡敏酸为非腐殖物质和腐殖物质
4、,腐殖物质又分为胡敏酸(HAHA)、)、富里酸(富里酸(FAFA)和胡敏素(和胡敏素(HuHu)1 1 土壤有机质概念土壤有机质概念统计的标本数统计的标本数 有机质含量()有机质含量()土土 类类 32 32 2.07 2.077.05 7.05 黄棕壤、黄褐土黄棕壤、黄褐土 10 10 1.381.386.66 6.66 高山草原土、亚高山草原土高山草原土、亚高山草原土 26 26 4 814 8121.96 21.96 高山草甸土、亚高山草甸土高山草甸土、亚高山草甸土 24 24 2.322.322.98 2.98 砖红壤、赤红壤砖红壤、赤红壤 29 29 2.142.1416.4 16.
5、4 黑土、黑钙土黑土、黑钙土 47 47 0.520.521.95 1.95 红红 壤壤 32 32 2.712.7120.5 20.5 黄黄 壤壤 22 22 1.031.0310.69 10.69 褐褐 土土 74 74 2.642.6419.3 19.3 棕色森林土棕色森林土 中国某些自然土壤中有机质含量中国某些自然土壤中有机质含量土壤有机质含量土壤有机质含量新鲜的有机物质新鲜的有机物质:指那些刚进入土壤,仍保持原来生物体:指那些刚进入土壤,仍保持原来生物体解剖学特征的那些动、植物残体,基本上未受到微生物的解剖学特征的那些动、植物残体,基本上未受到微生物的分解分解半腐解的有机物质半腐解的
6、有机物质:指多少受到微生物分解的动植物残休:指多少受到微生物分解的动植物残休己失去解剖学特征,多为暗褐色碎屑或小块己失去解剖学特征,多为暗褐色碎屑或小块腐殖质腐殖质:经过微生物改造而成的有机物,是一类特殊的有:经过微生物改造而成的有机物,是一类特殊的有机化合物,通常已与矿质土粒牢固结合,性质比较稳定机化合物,通常已与矿质土粒牢固结合,性质比较稳定2 2 土壤有机质构成土壤有机质构成基础土壤学基础土壤学基础土壤学基础土壤学,熊顺贵熊顺贵熊顺贵熊顺贵,中国农业科技出版社中国农业科技出版社中国农业科技出版社中国农业科技出版社,1996,1996植物残体植物残体:包括各类植物的凋落物、死亡的植物体及根
7、系。:包括各类植物的凋落物、死亡的植物体及根系。这是自然状态下土壤有机质的主要来源。这是自然状态下土壤有机质的主要来源。动物、微生物残体动物、微生物残体:包括土壤动物和非土壤动物的残体,:包括土壤动物和非土壤动物的残体,及各种微生物的残体。及各种微生物的残体。.这部分来源相对较少。但对原始这部分来源相对较少。但对原始土壤来说,微生物是土壤有机质的最早来源。土壤来说,微生物是土壤有机质的最早来源。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:土壤有机质的这:土壤有机质的这部分来源虽然量很少,但对土壤有机质的转化起着非常重部分来源虽然量很少,但对土壤有机质的转化起着非常重要
8、的作用。要的作用。人为施入:人为施入:土壤中的各种有机肥料(绿肥、堆肥、沤肥等)土壤中的各种有机肥料(绿肥、堆肥、沤肥等),工农业和生活废水,废渣等,还有各种微生物制品,有,工农业和生活废水,废渣等,还有各种微生物制品,有机农药等。机农药等。土壤有机质来源土壤有机质来源碳碳水水化化合合物物:碳碳水水化化合合物物主主要要有有淀淀粉粉、纤纤维维素素、半纤维素等多糖类物质半纤维素等多糖类物质含含氮氮化化合合物物:动动、植植物物残残体体中中主主要要的的含含氮氮化化合合物物是是蛋蛋白白质质,少少量量比比较较简简单单的的可可溶溶性性氨氨基基酸酸。植植物残体中的叶绿素等物残体中的叶绿素等其它其它 (包括树脂
9、、脂肪、蜡质、木质素、灰分(包括树脂、脂肪、蜡质、木质素、灰分等等)3 3 土壤有机质组成土壤有机质组成碳水化合物构成了土壤有机质的碳水化合物构成了土壤有机质的5-25%5-25%,土壤碳,土壤碳水化合物水化合物主要源主要源于植物残体、少量源于微生物和于植物残体、少量源于微生物和动物残骸动物残骸土壤碳水化合物的土壤碳水化合物的种类种类主要有单糖、二糖、低聚主要有单糖、二糖、低聚糖、多糖、氨基糖、糖醇、糖酸、甲基化糖糖、多糖、氨基糖、糖醇、糖酸、甲基化糖土壤碳水化合物的土壤碳水化合物的作用作用:为微生物提供碳源和能:为微生物提供碳源和能源,影响土壤的生物学和生物化学性质源,影响土壤的生物学和生物
10、化学性质碳水化合物碳水化合物土壤表层中土壤表层中90%90%的氮素为有机态的氮素为有机态,1 1米深土米深土层中的有机氮为层中的有机氮为100-3000100-3000g/mg/m2 2(N N)。)。土壤有机氮土壤有机氮包括包括结合态氨基酸、游离氨基结合态氨基酸、游离氨基酸、氨基糖和未知态有机氮。酸、氨基糖和未知态有机氮。土壤中土壤中可识别可识别的含氮化合物是的含氮化合物是氨基酸氨基酸、氨氨基糖和核苷类物质基糖和核苷类物质含氮物质含氮物质简单有机化合物的分解和转化简单有机化合物的分解和转化植物残体的分解和转化植物残体的分解和转化土壤腐殖物质的分解和转化土壤腐殖物质的分解和转化影响土壤有机质分
11、解和转化的因素影响土壤有机质分解和转化的因素4 4 土壤有机质的分解和转化土壤有机质的分解和转化 动植物残体在土壤中有两种去向;一方面是被微生物动植物残体在土壤中有两种去向;一方面是被微生物分解成筒单的有机化合物,井且有一部分被彻底分解分解成筒单的有机化合物,井且有一部分被彻底分解成为简单矿物质和成为简单矿物质和COCO2 2、NONO2 2、N N2 2、NHNH3 3、CHCH4 4、H H2 2O O等,等,这个过程称这个过程称矿质化过程矿质化过程;另一方面是分解的中间产物;另一方面是分解的中间产物再经过微生物作用,合成高分子有机化合物再经过微生物作用,合成高分子有机化合物腐殖腐殖质,这
12、个过程称为质,这个过程称为腐殖质化过程腐殖质化过程、这两个过程是相互、这两个过程是相互对立又相互紧密联系的,为士壤形成过程中最重要的对立又相互紧密联系的,为士壤形成过程中最重要的过程。过程。摘自 南京大学,土壤学基础与土壤地理学单糖单糖 在在在在好好好好气气气气条条条条件件件件下下下下,有有有有好好好好气气气气性性性性微微微微生生生生物物物物分分分分解解解解,最最最最终终终终产产产产物物物物为为为为水水水水和和和和二氧化碳,放出的热量多,称氧化作用。其反应如下:二氧化碳,放出的热量多,称氧化作用。其反应如下:二氧化碳,放出的热量多,称氧化作用。其反应如下:二氧化碳,放出的热量多,称氧化作用。其
13、反应如下:C C C C6 6 6 6H H H H12121212O O O O6 6 6 66O6O6O6O2 2 2 26CO6CO6CO6CO2 2 2 26H6H6H6H2 2 2 20 0 0 0热量热量热量热量 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,称发解,并形成一些还原性气体、有机酸,产生的热量少,称发解,并形成一些还原性气体、有机酸,产生的热量少,称发解,并形成
14、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:酵作用。其反应为:酵作用。其反应为:酵作用。其反应为:C C C C6 6 6 6H H H H12121212O O O O6 6 6 6 有机酸有机酸有机酸有机酸+甲烷甲烷甲烷甲烷+氢气氢气氢气氢气+热量热量热量热量碳水化合物的分解碳水化合物的分解南京大学等,1980,土壤学基础与土壤地理学细菌氧化单糖类物质的主要途径细菌氧化单糖类物质的主要途径土壤有机质中的多糖如纤维素、半纤维素、淀粉土壤有机质中的多糖如纤维素、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,等糖类,在微生物分泌的糖类水解酶的作用下,首先水解为单糖首先水
15、解为单糖 :(C C6 6H H1010O O5 5)n nnHnH2 2O OnnC C6 6H H1212O O6 6单糖重复单糖的有氧和无氧分解步骤单糖重复单糖的有氧和无氧分解步骤多糖的分解多糖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、腐殖质等基酸、腐殖质等蛋白质在土壤中的转化作用主要有蛋白质在土壤中的转化作用主要有氨化作用氨化作用、硝化作用硝化作用和和反反硝化作用硝化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。的作用称水解作用。蛋白
16、质蛋白质 氨基酸氨基酸 氨化作用:氨基酸经过微生物的作用,放出氨的过程。氨化作用:氨基酸经过微生物的作用,放出氨的过程。含氮有机质的分解含氮有机质的分解几种氨化作用几种氨化作用氨氨态态氮氮被被微微生生物物氧氧化化成成亚亚硝硝酸酸,并并进进一一步步氧氧化化成成硝硝酸酸的过程,称硝化作用。的过程,称硝化作用。这这一一作作用用可可分分为为两两个个阶阶段段:第第一一阶阶段段,氨氨被被亚亚硝硝酸酸细细菌菌氧氧化化成成亚亚硝硝酸酸;第第二二阶阶段段,亚亚硝硝酸酸被被硝硝化化细细菌菌氧氧化化成硝酸。其反应如下:成硝酸。其反应如下:2NH2NH3 33O3O2 2 2HNO2HNO2 22H2H2 2O O热
17、量热量2HNO2HNO2 2O O2 2 2HNO2HNO3 3热量热量 硝化作用硝化作用细细菌菌在在无无氧氧或或微微氧氧条条件件下下以以NONO3 3或或NONO2 2作作为为呼呼吸吸作作用用的的最最终终电电子子受受体体生生成成N N2 2O O和和N N2 2的的硝硝酸酸盐盐还还原原过过程程,称反硝化作用。其反应如下:称反硝化作用。其反应如下:反硝化细菌反硝化细菌C C6 6H H1212O O6 624KNO24KNO3 324KHCO24KHCO3 36CO6CO2 212N12N2 218H18H2 2O O反硝化作用反硝化作用土壤、生物和大气之间的土壤、生物和大气之间的N N素循环
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- 土壤 基本 组成 有机质
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