第二章土壤有机质.pptx

植物残体的组成分化学组成和各组分含量因植物种类、器官、年龄等化学组成和各组分含量因植物种类、器官、年龄等的不同而有很大的差异。的不同而有很大的差异。有机化合物种类有机化合物种类:碳水化合物，含氮化合物碳水化合物，含氮化合物纤维素，半纤维素纤维素，半纤维素木质素、此外木质素、此外,还有一些脂溶性物质还有一些脂溶性物质元素组成元素组成:C C、H H、OO、NN、P P、S S，K K、CaCa、MgMg、Si Si、FeFe、ZnZn、CuCu、B B、MoMo、MnMn，AlAl等。等。动物残体：不含木质素和树脂等物质动物残体：不含木质素和树脂等物质,而脂肪和含而脂肪和含氮化合物等含量则较丰富。氮化合物等含量则较丰富。植物残体：与动物残体相反。植物残体：与动物残体相反。二、土壤有机质的含量及组成二、土壤有机质的含量及组成1、含量、含量(content)一般把耕层含有机质一般把耕层含有机质20%以上的土壤以上的土壤，称为有机质土壤，称为有机质土壤，在在20%以下的土壤，称为矿质土壤以下的土壤，称为矿质土壤(mineral soil)。土壤有机质含量与土壤有机质含量与气候气候、植被植被、地形地形、土壤类型土壤类型、农农耕措施耕措施密切相关。密切相关。目前，我国土壤有机质含量普遍偏低。一般低于目前，我国土壤有机质含量普遍偏低。一般低于5%,5%,但东北地区高于该值的很多但东北地区高于该值的很多.华北华北1-2%,1-2%,西北不足西北不足1%,1%,华南水华南水田田1.5-3.5%(1.5-3.5%(为什么为什么)自然土壤与耕地的区别自然土壤与耕地的区别水田与旱地的区别水田与旱地的区别2 土壤有机质的组成土壤有机质的组成(1)、元素组成、元素组成(elementary composition)(水水%75，干物质干物质%25)干物质干物质CHO N%52-583.3-4.834-393.7-4.1 C/N大约为大约为1012左右左右校正系数校正系数1.724的来源的来源?土壤有机质分为普通化合物与特殊化合物土壤有机质分为普通化合物与特殊化合物化学组成化学组成(普通化合物普通化合物)成分纤维素半纤维素木质素蛋白质脂肪、树脂等成分纤维素半纤维素木质素蛋白质脂肪、树脂等土壤有机质土壤有机质:%210023050283518植物残体植物残体:25-50 10-30 10-30 1-15 1-8还有少量的有机酸还有少量的有机酸、醛醛、醇醇、酮等酮等土壤中有机质的主要部分是腐殖物质土壤中有机质的主要部分是腐殖物质,占土壤有机质的占土壤有机质的60-80%腐殖物质腐殖物质,早期称早期称腐殖质，腐殖质，它是经微生物作用后它是经微生物作用后,在土壤中形在土壤中形成的一种特殊的高分子化合物成的一种特殊的高分子化合物,是土壤中特有的是土壤中特有的.由多酚类和多由多酚类和多醌类聚合而成的含芳香环的化合物醌类聚合而成的含芳香环的化合物,非常稳定非常稳定n4、土壤腐殖质（、土壤腐殖质（soil humus）n 土壤腐殖质：是除未分解和半分解动、植物残土壤腐殖质：是除未分解和半分解动、植物残体及微生物体以外的有机物质的总称。体及微生物体以外的有机物质的总称。n 由非腐殖物质（由非腐殖物质（Non-humic substances）（）（2030%）和腐殖物质（）和腐殖物质（Humic substances）组成（）组成（7080），），n土壤腐殖质通常占土壤有机质的土壤腐殖质通常占土壤有机质的90%以上。以上。n定义是操作是的概念定义是操作是的概念n 第二节土壤有机质的分解和转化第二节土壤有机质的分解和转化一、一、普通有机化合物的分解和转化普通有机化合物的分解和转化 矿质化过程矿质化过程：指复杂的有机质在微生物的作用下，转化指复杂的有机质在微生物的作用下，转化为简单的无机物的过程。为简单的无机物的过程。(一一)碳水化合物碳水化合物(carbohydrate)的矿质化的矿质化 好气条件下分解迅速彻底好气条件下分解迅速彻底,最终产物是最终产物是 CO2H2O,没没有中间产物的积累有中间产物的积累.在低温、嫌气条件下在低温、嫌气条件下,有机酸变为有机酸变为CO2和和H2O的过程受到的过程受到阻碍阻碍,产生有机酸等中间产物的累积。产生有机酸等中间产物的累积。有机酸可能对根系生长不利有机酸可能对根系生长不利有机酸对重金属有机酸对重金属,阴离子的有效性有深刻的影响阴离子的有效性有深刻的影响,除有机酸除有机酸,还还会有会有CH4等产生等产生糖类n n单糖、淀粉、纤维素和半纤维素等多糖类化合物。单糖、淀粉、纤维素和半纤维素等多糖类化合物。n n多糖类首先通过酶的作用多糖类首先通过酶的作用,水解成为单糖水解成为单糖n n好气好气:n n嫌气嫌气:n n各各种种糖糖类类中中,以以单单糖糖分分解解为为最最快快,淀淀粉粉次次之之,半半纤纤维维素素再再次之次之,纤维素最慢。纤维素最慢。(二二二二)含氮化合物含氮化合物含氮化合物含氮化合物(nitrogen compound)(nitrogen compound)的矿质化的矿质化的矿质化的矿质化蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质 氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 NHNH4 4 NO NO3 3-N N素同化素同化素同化素同化 N N素生物固定与有效化过程与有机物素生物固定与有效化过程与有机物素生物固定与有效化过程与有机物素生物固定与有效化过程与有机物C/NC/N比密切相关。比密切相关。比密切相关。比密切相关。C/NC/N2525时，产生时，产生时，产生时，产生NN素生物固定素生物固定素生物固定素生物固定 C/NC/N2525时，产生时，产生时，产生时，产生NN素有效化。素有效化。素有效化。素有效化。豆科绿肥（三叶草等）豆科绿肥（三叶草等）豆科绿肥（三叶草等）豆科绿肥（三叶草等）C/NC/N小，施入土壤后能提供小，施入土壤后能提供小，施入土壤后能提供小，施入土壤后能提供NN素（素（素（素（NN素素素素有效化）。禾本科作物秸秆有效化）。禾本科作物秸秆有效化）。禾本科作物秸秆有效化）。禾本科作物秸秆C/NC/N大，直接还田易造成微生物与作物大，直接还田易造成微生物与作物大，直接还田易造成微生物与作物大，直接还田易造成微生物与作物争夺争夺争夺争夺NN素，造成素，造成素，造成素，造成NN素的生物固定。素的生物固定。素的生物固定。素的生物固定。秸秆还田应配施化学秸秆还田应配施化学秸秆还田应配施化学秸秆还田应配施化学NN肥：肥：肥：肥：一般亩施秸秆一般亩施秸秆一般亩施秸秆一般亩施秸秆300300400400kgkg，需要配施化学纯需要配施化学纯需要配施化学纯需要配施化学纯N 3N 34kg4kg。微生物的微生物的微生物的微生物的C/NC/N并不是绝对的并不是绝对的并不是绝对的并不是绝对的 (三三)脂肪脂肪(fattiness)、树脂、树脂(pitch)、蜡质、蜡质(waxiness)、单宁、单宁(tannin)的矿质化的矿质化 这类有机物的矿质化过程与碳水化合物基本相同，不同之点是在这类有机物的矿质化过程与碳水化合物基本相同，不同之点是在嫌气条件下产生多酚化合物，这是形成腐殖质的基本材料。它们很难嫌气条件下产生多酚化合物，这是形成腐殖质的基本材料。它们很难分解分解 （四）木质素（四）木质素(xylogen)的矿质化的矿质化 木质素是芳香环聚合物，含碳量高，在土壤中真菌和放线菌作用下木质素是芳香环聚合物，含碳量高，在土壤中真菌和放线菌作用下缓慢的转化缓慢的转化,而且转化不完全。而且转化不完全。普通化合物分解难易顺序普通化合物分解难易顺序:1单糖单糖,淀粉淀粉,简单蛋白质简单蛋白质2粗粗蛋白质蛋白质3半纤维半纤维素素4纤维素纤维素5脂肪腊质脂肪腊质6木质素木质素矿化率：土壤有机质因矿质化作用每年损失的量占土壤有机矿化率：土壤有机质因矿质化作用每年损失的量占土壤有机质总量的百分数称有机质的矿化率。质总量的百分数称有机质的矿化率。矿化率一般在矿化率一般在1%3%。4.含含S、P等有机化合物的分解等有机化合物的分解含P的化合物：含S的化合物：矿化结果不仅为微生物提供了能量和营养物质矿化结果不仅为微生物提供了能量和营养物质,而且还释放出而且还释放出有机化合物中含的有机化合物中含的N N、P P、S S等矿质营养元素等矿质营养元素,并可能同时改变并可能同时改变了有些有机物的结构特征和组成了有些有机物的结构特征和组成总结有机质的分解与土壤条件关系密切,首先是通气条件,好气条件下,微生物活动旺盛,分解作用快而彻底,不利于有机质的积累.耕地与自耕地与自然土壤相比然土壤相比嫌气条件下嫌气条件下,好气性微生物的活动受到抑制好气性微生物的活动受到抑制,嫌气微嫌气微生物为主生物为主,分解慢而不彻底分解慢而不彻底,有中间产物的积累有中间产物的积累.养分养分释放慢释放慢,但有利于有机质的积累但有利于有机质的积累.二、植物残体的分解和转化二、植物残体的分解和转化 1、进入土壤的有机化合物开始分解很快进入土壤的有机化合物开始分解很快。2、剩余难分解有机质缓慢分解。、剩余难分解有机质缓慢分解。一年降解后一年降解后,三分之二以上被分解三分之二以上被分解,残留中微生物占残留中微生物占3-8%非腐殖质非腐殖质3-8%,腐殖物质腐殖物质10-30%三、土壤腐殖物质的分解和转化三、土壤腐殖物质的分解和转化 1、腐殖质经过物理化学作用和生物降解，使其芳香结构核心、腐殖质经过物理化学作用和生物降解，使其芳香结构核心与其复合的简单有机物分离，或是整个复合体解体。与其复合的简单有机物分离，或是整个复合体解体。2、释放的简单有机物质被分解（矿化）和转化，酚类聚合物、释放的简单有机物质被分解（矿化）和转化，酚类聚合物被氧化。被氧化。3、脂肪酸、脂肪酸(fatty acid)被分解，被释放的芳香族化合物（如酚类）被分解，被释放的芳香族化合物（如酚类）参与新腐殖质的形成。参与新腐殖质的形成。n n腐植酸不同于土壤中动植物残体的有机组分腐植酸不同于土壤中动植物残体的有机组分,它的化学稳它的化学稳定性很强定性很强,对微生物分解的抵抗力较大对微生物分解的抵抗力较大,因此分解周转需时因此分解周转需时较长。较长。n n 在温带条件下在温带条件下,一般植物残体的半分解期不少于三个月一般植物残体的半分解期不少于三个月,植物残体新形成的土壤有机质的半分解期为植物残体新形成的土壤有机质的半分解期为4.7-94.7-9年年,而胡而胡敏酸的平均年龄为敏酸的平均年龄为1000-25001000-2500年年,富啡酸为富啡酸为0-5000-500年年,土壤中活土壤中活性的腐殖质或新形成不久的腐殖质性的腐殖质或新形成不久的腐殖质,分解释放养分的能力分解释放养分的能力较强。平均年周转率较强。平均年周转率1.1%1.1%n n一是本身难分解一是本身难分解,二是与无机胶体形成复合胶体二是与无机胶体形成复合胶体,甚至有些甚至有些处于处于2:12:1型矿物的层间型矿物的层间四、影响土壤有机质分解和转化的因素四、影响土壤有机质分解和转化的因素四、影响土壤有机质分解和转化的因素四、影响土壤有机质分解和转化的因素分解转化主要是在微生物作用下完成的分解转化主要是在微生物作用下完成的分解转化主要是在微生物作用下完成的分解转化主要是在微生物作用下完成的,影响微生物活性的因影响微生物活性的因影响微生物活性的因影响微生物活性的因素都影响有机质的转化素都影响有机质的转化素都影响有机质的转化素都影响有机质的转化1 1、温度、温度、温度、温度 25253535条件下，微生物活动最为旺盛，利于有机质矿质化分解，条件下，微生物活动最为旺盛，利于有机质矿质化分解，条件下，微生物活动最为旺盛，利于有机质矿质化分解，条件下，微生物活动最为旺盛，利于有机质矿质化分解，提供作物所需养分。升高提供作物所需养分。升高提供作物所需养分。升高提供作物所需养分。升高10 10,分解速度增加分解速度增加分解速度增加分解速度增加2 23 3倍倍倍倍2 2、土壤湿度和通气状况、土壤湿度和通气状况、土壤湿度和通气状况、土壤湿度和通气状况 好气：水少气多好气：水少气多好气：水少气多好气：水少气多,微生物活动旺盛微生物活动旺盛微生物活动旺盛微生物活动旺盛,有机质矿质化分解有机质矿质化分解有机质矿质化分解有机质矿质化分解,释放养分释放养分释放养分释放养分 嫌气：水多气少嫌气：水多气少嫌气：水多气少嫌气：水多气少,微生物活动受抑制微生物活动受抑制微生物活动受抑制微生物活动受抑制,有机质腐殖化合成腐殖质有机质腐殖化合成腐殖质有机质腐殖化合成腐殖质有机质腐殖化合成腐殖质好气并不是很干旱好气并不是很干旱好气并不是很干旱好气并不是很干旱3 3、干湿交替、干湿交替、干湿交替、干湿交替 一方面增加土壤呼吸作用，破坏土壤结构体，利于有机质的矿质化一方面增加土壤呼吸作用，破坏土壤结构体，利于有机质的矿质化一方面增加土壤呼吸作用，破坏土壤结构体，利于有机质的矿质化一方面增加土壤呼吸作用，破坏土壤结构体，利于有机质的矿质化分解，另一方面干燥时引起分解，另一方面干燥时引起分解，另一方面干燥时引起分解，另一方面干燥时引起MM死亡，又不利于有机质分解。死亡，又不利于有机质分解。死亡，又不利于有机质分解。死亡，又不利于有机质分解。4、有机残体特性、有机残体特性 （1）物理状态）物理状态 多汁、幼嫩绿肥易于分解，磨细粉碎易于分解。多汁、幼嫩绿肥易于分解，磨细粉碎易于分解。（2）C/N大，不易分解大，不易分解 小，易于分解小，易于分解微生物最适微生物最适C/N约为约为25:1.（约（约8份构成自身，另外供能量）份构成自身，另外供能量）有机质经微生物的反复作用有机质经微生物的反复作用,C/N最终会稳定到一定数值最终会稳定到一定数值815:1,平均平均1012:1,不同地区不同地区,不同土壤有区别不同土壤有区别 （3）硫、磷等元素缺乏也会抑制土壤有机质分解硫、磷等元素缺乏也会抑制土壤有机质分解 表：不同有机物的表：不同有机物的CNn激发效应激发效应：土壤中加入新鲜有机物质会促：土壤中加入新鲜有机物质会促进土壤原有有机质的降解。进土壤原有有机质的降解。n 激发效应可以是正、也可以是负。激发效应可以是正、也可以是负。n5、土壤特性、土壤特性n（1）pH 中性中性(pH6.5-7.5)条件下利于有条件下利于有机质分解机质分解n放线菌偏碱，真菌偏酸放线菌偏碱，真菌偏酸pH3-6n（2）质地）质地 质地愈粘重，质地愈粘重，腐殖化系数腐殖化系数愈愈高，愈难高，愈难第三节第三节 土壤腐殖质土壤腐殖质(humus)的的形成和性质形成和性质一、土壤腐殖质形成一、土壤腐殖质形成1 1、腐殖化作用、腐殖化作用(humification)2、腐殖质的形成过程、腐殖质的形成过程 腐殖质腐殖质(humus)：土壤腐殖质是土壤中一类性质稳定，土壤腐殖质是土壤中一类性质稳定，成分、结构极其复杂的高分子化合物。成分、结构极其复杂的高分子化合物。腐殖化作用腐殖化作用(humification)：进入土壤中的有机质转进入土壤中的有机质转化形成腐殖质的过程。主导为生物过程化形成腐殖质的过程。主导为生物过程（1）植物残体分解产生简单的有机碳化合物）植物残体分解产生简单的有机碳化合物 （2）通过微生物对这些有机化合物的代谢作用及反复的循环，）通过微生物对这些有机化合物的代谢作用及反复的循环，增殖微生物细胞增殖微生物细胞（3）通过微生物合成的多酚和醌或来自植物的类木质素，聚）通过微生物合成的多酚和醌或来自植物的类木质素，聚合形成腐殖物质合形成腐殖物质 3 3、腐殖质的形成途径、腐殖质的形成途径土壤腐殖质形成途径土壤腐殖质形成途径 二、土壤腐殖质-粘土矿物复合n n土壤腐殖质分游离态与结合态，以结合态为主n n结合作用力：分子引力，氢键，静电引力n n阳离子键桥Ca2 Fe3 Al3 粘土矿物粘土矿物-腐殖质复合体腐殖质复合体 三、土壤有机 质的分组土土壤壤有有机机质质分分组组HA:humic acidFA:fulvic acidhuminSoil Organic Matersoil humusHumic substancesNon-humic substances）转自Brady et al 1996腐殖物质的分离提取和组分n n(一一).分离提取分离提取n n 腐殖物质分为三部分:不溶部分:胡敏素,溶于碱而不溶于酸:胡敏酸溶于碱且溶于酸:富啡酸n n腐殖质的分离提取是很困难的:n n 1.1.腐腐腐腐殖殖殖殖酸酸酸酸和和和和土土土土壤壤壤壤矿矿矿矿物物物物质质质质部部部部分分分分结结结结合合合合密密密密切切切切,成成成成为为为为复复复复合合合合体体体体,不易分离不易分离不易分离不易分离;n n 2.2.腐腐腐腐殖殖殖殖酸酸酸酸与与与与非非非非腐腐腐腐殖殖殖殖物物物物质质质质很很很很难难难难用用用用溶溶溶溶剂剂剂剂来来来来进进进进行行行行区区区区分分分分,也不能用通常的物理方法来进行截然的分离也不能用通常的物理方法来进行截然的分离也不能用通常的物理方法来进行截然的分离也不能用通常的物理方法来进行截然的分离;n n 3.3.用用用用一一一一般般般般的的的的提提提提取取取取剂剂剂剂提提提提取取取取不不不不完完完完全全全全,用用用用剧剧剧剧烈烈烈烈的的的的方方方方法法法法分分分分离离离离时时时时有有有有可可可可能能能能引引引引起起起起有有有有机机机机分分分分子子子子某某某某种种种种程程程程度度度度的的的的变变变变化化化化(包包包包括括括括成成成成分、结构和性质的改变分、结构和性质的改变分、结构和性质的改变分、结构和性质的改变)n n 由由由由于于于于浸浸浸浸提提提提、分分分分离离离离不不不不可可可可能能能能完完完完全全全全,所所所所以以以以各各各各种种种种组组组组分分分分中中中中都都都都混有许多杂物。混有许多杂物。混有许多杂物。混有许多杂物。四、土壤腐殖酸四、土壤腐殖酸(humic acid)性质性质 （一）物理性质（一）物理性质(physical property)1、分子量、形状、颜色、分子量、形状、颜色 2、溶解性与吸收性、溶解性与吸收性 A、分子量很大。分子量大小与单体和聚合度有关；（我国分子量很大。分子量大小与单体和聚合度有关；（我国8902550,6751450）B、形状球形结构或短棒状，疏松多孔，似海棉；比面形状球形结构或短棒状，疏松多孔，似海棉；比面2000m2/gC、颜色分子量愈大，颜色愈深颜色分子量愈大，颜色愈深 （HA分子量大，分子量大，褐色到黑色；褐色到黑色；FA 分子量小，呈淡黄色）分子量小，呈淡黄色）A、溶解性溶解性(dissolution)FA、HA都溶解于碱，都溶解于碱，HA不溶于酸，不溶于酸，而而FA溶解于酸。溶解于酸。B、吸收性吸收性(absorbency)亲水胶体，吸水能力强，吸水量可达亲水胶体，吸水能力强，吸水量可达 其重量的其重量的500%。（二）化学性质（二）化学性质（二）化学性质（二）化学性质(chemical property)(chemical property)1 1、元素组成、元素组成、元素组成、元素组成(elementary composition)(elementary composition)C C、HH、OO、NN、P P、S S为主为主为主为主 含含含含C C量为量为量为量为55 55 60%60%，平均平均平均平均58%58%，100/58100/581.7241.724 C C：NN：P P：S S100100：1010：1 1：1 1120120：1010：1 1：1 1 实验测定土壤有机质时，测出含实验测定土壤有机质时，测出含实验测定土壤有机质时，测出含实验测定土壤有机质时，测出含C C量后量后量后量后1.7241.724即得土壤有机质含量（有机质即得土壤有机质含量（有机质即得土壤有机质含量（有机质即得土壤有机质含量（有机质%C%C%1.7241.724）2 2、功能团功能团功能团功能团(functional group)(functional group)含有含有含有含有COOHCOOH、OHOH及酚羟基等多种功能团。总酸度？及酚羟基等多种功能团。总酸度？及酚羟基等多种功能团。总酸度？及酚羟基等多种功能团。总酸度？功能团的解离导致腐殖酸带电功能团的解离导致腐殖酸带电功能团的解离导致腐殖酸带电功能团的解离导致腐殖酸带电 如：如：如：如：碱性基团碱性基团碱性基团碱性基团:胺基胺基胺基胺基,酰胺基酰胺基酰胺基酰胺基,发生质子化发生质子化发生质子化发生质子化,带正电带正电带正电带正电.CECCEC很高很高很高很高-保肥上有重要供献保肥上有重要供献保肥上有重要供献保肥上有重要供献,FA,FA高于高于高于高于HAHA，FAFA有更多的羧基有更多的羧基,总总酸度高于酸度高于HAHA （三）分子结构特征三）分子结构特征三）分子结构特征三）分子结构特征 分子结构极其复杂的有机高分子化合物。分子结构极其复杂的有机高分子化合物。分子结构极其复杂的有机高分子化合物。分子结构极其复杂的有机高分子化合物。认识不清楚认识不清楚认识不清楚认识不清楚 是由芳核结构物质和脂肪族物质聚合而志的，芳核上是由芳核结构物质和脂肪族物质聚合而志的，芳核上是由芳核结构物质和脂肪族物质聚合而志的，芳核上是由芳核结构物质和脂肪族物质聚合而志的，芳核上有多种取代基，不同土壤区别很大有多种取代基，不同土壤区别很大有多种取代基，不同土壤区别很大有多种取代基，不同土壤区别很大Examples of some hypothetical structural formula of HAs第四节土壤有机质的作用及管理第四节土壤有机质的作用及管理 一、在土壤肥力一、在土壤肥力(soil fertility)上的作用上的作用 1 1、养分较完全、养分较完全、养分较完全、养分较完全 植物生长所需养分植物生长所需养分植物生长所需养分植物生长所需养分 N N：80 80 97%97%，平均平均平均平均95%95%；P P：20 20 76%76%；S S：38 38 94%94%为有机态，由有机质提供。为有机态，由有机质提供。为有机态，由有机质提供。为有机态，由有机质提供。2 2、促进养分有效化、促进养分有效化、促进养分有效化、促进养分有效化(effectuation)(effectuation)有机质矿质化过程中产生的有机酸，腐殖化过程中产生的腐殖酸，有机质矿质化过程中产生的有机酸，腐殖化过程中产生的腐殖酸，有机质矿质化过程中产生的有机酸，腐殖化过程中产生的腐殖酸，有机质矿质化过程中产生的有机酸，腐殖化过程中产生的腐殖酸，一方面促进土壤矿质养分溶解释放养分；另一方面可以络合金属离子，一方面促进土壤矿质养分溶解释放养分；另一方面可以络合金属离子，一方面促进土壤矿质养分溶解释放养分；另一方面可以络合金属离子，一方面促进土壤矿质养分溶解释放养分；另一方面可以络合金属离子，有效性提高，减少金属离子对有效性提高，减少金属离子对有效性提高，减少金属离子对有效性提高，减少金属离子对P P的固定，提高的固定，提高的固定，提高的固定，提高P P的有效性。的有效性。的有效性。的有效性。3 3、提高土壤保肥性和、提高土壤保肥性和、提高土壤保肥性和、提高土壤保肥性和蓄水能力蓄水能力 土壤腐殖质是一种有机胶体，有巨大的表面积和表面能，吸附能力大于矿土壤腐殖质是一种有机胶体，有巨大的表面积和表面能，吸附能力大于矿土壤腐殖质是一种有机胶体，有巨大的表面积和表面能，吸附能力大于矿土壤腐殖质是一种有机胶体，有巨大的表面积和表面能，吸附能力大于矿质胶体，从而大大提高土壤保肥性。质胶体，从而大大提高土壤保肥性。质胶体，从而大大提高土壤保肥性。质胶体，从而大大提高土壤保肥性。胶体对阳离子吸附能力比较（胶体对阳离子吸附能力比较（胶体对阳离子吸附能力比较（胶体对阳离子吸附能力比较（cmol/kgcmol/kg）胶体类型胶体类型胶体类型胶体类型 有机胶体高岭石有机胶体高岭石有机胶体高岭石有机胶体高岭石 蒙脱石蒙脱石蒙脱石蒙脱石 吸附力吸附力吸附力吸附力150 150 450450（平均平均平均平均350350）3 3 5 5 80 80 100100增加土壤的保水能力增加土壤的保水能力增加土壤的保水能力增加土壤的保水能力腐殖质本身疏松多孔,具有很强的蓄水能力。土壤中的粘粒吸水力一般为5060，而腐殖质可高达400600。4 4、提高土壤缓冲性（、提高土壤缓冲性（、提高土壤缓冲性（、提高土壤缓冲性（impact absorption)impact absorption)腐殖质含有多种功能团，遇腐殖质含有多种功能团，遇腐殖质含有多种功能团，遇腐殖质含有多种功能团，遇OHOH时，电离出时，电离出时，电离出时，电离出HH与之作用生成水对碱緩冲；遇与之作用生成水对碱緩冲；遇与之作用生成水对碱緩冲；遇与之作用生成水对碱緩冲；遇HH时则由于带负电荷而吸附时则由于带负电荷而吸附时则由于带负电荷而吸附时则由于带负电荷而吸附HH对酸緩冲；对酸緩冲；对酸緩冲；对酸緩冲；同时，由于腐殖质胶体带负电荷，可吸附土壤溶液中盐基离子，对肥料起緩同时，由于腐殖质胶体带负电荷，可吸附土壤溶液中盐基离子，对肥料起緩同时，由于腐殖质胶体带负电荷，可吸附土壤溶液中盐基离子，对肥料起緩同时，由于腐殖质胶体带负电荷，可吸附土壤溶液中盐基离子，对肥料起緩冲作用。冲作用。冲作用。冲作用。5 5、促进团粒结构、促进团粒结构、促进团粒结构、促进团粒结构(aggregate structure)(aggregate structure)的形成，改善的形成，改善的形成，改善的形成，改善土壤物理性质土壤物理性质土壤物理性质土壤物理性质(physical property)(physical property)粘结力粘结力粘结力粘结力(binding force)(binding force)：砂有机胶体粘粒：砂有机胶体粘粒：砂有机胶体粘粒：砂有机胶体粘粒 因此，有机质能改变砂粒的分散无结构状态，又能改善粘粒的粘重因此，有机质能改变砂粒的分散无结构状态，又能改善粘粒的粘重因此，有机质能改变砂粒的分散无结构状态，又能改善粘粒的粘重因此，有机质能改变砂粒的分散无结构状态，又能改善粘粒的粘重大块结构。促进土壤良好结构的形成，从而改善土壤的通透性等物理性大块结构。促进土壤良好结构的形成，从而改善土壤的通透性等物理性大块结构。促进土壤良好结构的形成，从而改善土壤的通透性等物理性大块结构。促进土壤良好结构的形成，从而改善土壤的通透性等物理性质。质。质。质。二、改善生态环境二、改善生态环境二、改善生态环境二、改善生态环境(ecological environment)ecological environment)1 1、络合重金属离子、络合重金属离子、络合重金属离子、络合重金属离子(heavy-metal ion)(heavy-metal ion)，减轻重金属污染；减轻重金属污染；减轻重金属污染；减轻重金属污染；2 2、减轻农药残毒、减轻农药残毒、减轻农药残毒、减轻农药残毒(toxicity of pesticide residue)(toxicity of pesticide residue)腐殖酸可溶解、吸收农药，如腐殖酸可溶解、吸收农药，如腐殖酸可溶解、吸收农药，如腐殖酸可溶解、吸收农药，如DDTDDT易溶于易溶于易溶于易溶于HAHA；3 3、全球全球全球全球C C平衡的重要平衡的重要平衡的重要平衡的重要C C库（含库（含库（含库（含C C平均为平均为平均为平均为58%58%）。）。）。）。n n2 2、减轻农药残毒、减轻农药残毒、减轻农药残毒、减轻农药残毒n n最主要的是吸附作用最主要的是吸附作用,特别是对极性分子的农药特别是对极性分子的农药二、改善生态环境二、改善生态环境二、改善生态环境二、改善生态环境(ecological environment)ecological environment)1 1、络合重金属离子，减轻重金属污染；、络合重金属离子，减轻重金属污染；、络合重金属离子，减轻重金属污染；、络合重金属离子，减轻重金属污染；腐殖酸能与重金属形成复杂的络合物或鳌合物,由于复杂而不能被植物利用,移动性弱,毒性减弱.高pH时作用强可变电荷对Cr6+,V5+,Hg2+等的还原作用 快吸附过程：酸性紫色土快吸附过程：酸性紫色土快吸附过程：酸性紫色土快吸附过程：酸性紫色土HAHAHAHA和和和和紫色潮土紫色潮土紫色潮土紫色潮土HAHAHAHA主要在最初主要在最初主要在最初主要在最初30min30min30min30min内内内内,其余三种样品主要在最初其余三种样品主要在最初其余三种样品主要在最初其余三种样品主要在最初2h2h2h2h内内内内毒死蜱在土壤毒死蜱在土壤HAHA上吸附动力学上吸附动力学 前前前前60min60min60min60min 毒死蜱在土壤毒死蜱在土壤HAHA上的等温解吸特征上的等温解吸特征 R腐殖土HA=0.97，R石灰性黄壤HA=0.98，R紫色潮土HA=0.58，R酸性紫色土HA=0.98，R中性紫色土HA=0.99 26.70不同土壤不同土壤HAHA中毒死蜱的解吸率（中毒死蜱的解吸率（%）HAHA类型类型类型类型腐殖土腐殖土腐殖土腐殖土HAHA石灰性黄壤石灰性黄壤石灰性黄壤石灰性黄壤HAHA紫色潮土紫色潮土紫色潮土紫色潮土HAHA酸性紫色土酸性紫色土酸性紫色土酸性紫色土HAHA中性紫色土中性紫色土中性紫色土中性紫色土HAHA范围范围范围范围3.41-14.663.41-14.668.62-20.468.62-20.462.51-9.722.51-9.727.17-26.707.17-26.707.50-11.607.50-11.60平均值平均值平均值平均值6.886.8812.5212.526.586.5812.5012.508.998.99 解吸量与解吸前吸附量的关系解吸量与解吸前吸附量的关系 毒死蜱的解吸率毒死蜱的解吸率 n n腐殖酸可溶解农药，如腐殖酸可溶解农药，如腐殖酸可溶解农药，如腐殖酸可溶解农药，如DDTDDT易溶于易溶于易溶于易溶于HA,FAHA,FA的溶解性更强的溶解性更强的溶解性更强的溶解性更强,溶解后容易向地下水迁移溶解后容易向地下水迁移溶解后容易向地下水迁移溶解后容易向地下水迁移,加重地下水的污染加重地下水的污染加重地下水的污染加重地下水的污染全球C平衡的重要C库全球全球C循环示意图循环示意图其中土壤其中土壤C库为库为1500Pg3、全球C平衡的重要C库全球全球C循环示意图循环示意图三、其它方面作用三、其它方面作用三、其它方面作用三、其它方面作用 1 1、为、为、为、为MM提供提供提供提供C C源和源和源和源和NN源；源；源；源；2 2、OMOM含有多种生理活性物质，有利于植物生长；含有多种生理活性物质，有利于植物生长；含有多种生理活性物质，有利于植物生长；含有多种生理活性物质，有利于植物生长；3 3、腐殖酸在一定浓度下能促进、腐殖酸在一定浓度下能促进、腐殖酸在一定浓度下能促进、腐殖酸在一定浓度下能促进MM和植物的生理活性。和植物的生理活性。和植物的生理活性。和植物的生理活性。第四节、土壤有机质的管理第四节、土壤有机质的管理第四节、土壤有机质的管理第四节、土壤有机质的管理自然土壤有机质处于动态平衡自然土壤有机质处于动态平衡自然土壤有机质处于动态平衡自然土壤有机质处于动态平衡,自然土壤开垦后有机质的变化自然土壤开垦后有机质的变化自然土壤开垦后有机质的变化自然土壤开垦后有机质的变化降低原因：残留量减少，通气性增加，降低原因：残留量减少，通气性增加，降低原因：残留量减少，通气性增加，降低原因：残留量减少，通气性增加，MM活性增加。活性增加。活性增加。活性增加。最终达成一个新的平衡（最终达成一个新的平衡（最终达成一个新的平衡（最终达成一个新的平衡（30304040年）年）年）年）黑龙江，开垦黑龙江，开垦黑龙江，开垦黑龙江，开垦6060年，有机质下降近一半年，有机质下降近一半年，有机质下降近一半年，有机质下降近一半有机质特别低的土壤开垦后有机质会上升有机质特别低的土壤开垦后有机质会上升有机质特别低的土壤开垦后有机质会上升有机质特别低的土壤开垦后有机质会上升施用有机肥，可增加土壤有机质，特别是活性有机施用有机肥，可增加土壤有机质，特别是活性有机施用有机肥，可增加土壤有机质，特别是活性有机施用有机肥，可增加土壤有机质，特别是活性有机质达到一个适当的水平质达到一个适当的水平质达到一个适当的水平质达到一个适当的水平 腐殖化系数腐殖化系数腐殖化系数腐殖化系数：单位重量的有机碳在土壤中分解一年后残留单位重量的有机碳在土壤中分解一年后残留单位重量的有机碳在土壤中分解一年后残留单位重量的有机碳在土壤中分解一年后残留的碳量。的碳量。的碳量。的碳量。地区的区别，植物种类的区别地区的区别，植物种类的区别地区的区别，植物种类的区别地区的区别，植物种类的区别 提高有机质的主要措施我国耕地土壤有机质含量普遍偏低。我国耕地土壤有机质含量普遍偏低。1、大量施用有机肥；（激发效应）、大量施用有机肥；（激发效应）2、大力提倡秸秆还田（沃土计划）、大力提倡秸秆还田（沃土计划）翻压还田翻压还田,覆盖还田覆盖还田,过腹还田过腹还田,留高茬还田留高茬还田秸秆直接还田时注意配施速效性化学氮肥。秸秆直接还田时注意配施速效性化学氮肥。3,少耕免耕法少耕免耕法土壤有机质质量土壤有机质质量-活性有机质活性有机质活性有机质的含义。土壤有机质的活性部分，它是指土壤中有效性较高、土壤有机质的活性部分，它是指土壤中有效性较高、易被土壤微易被土壤微生物分解矿化、生物分解矿化、对植物养分供应有最直接作用的那部分有机质。对植物养分供应有最直接作用的那部分有机质。土壤有机碳数量特征不能反映其质量变化土壤有机碳数量特征不能反映其质量变化土壤总有机碳土壤总有机碳活性有机碳组分活性有机碳组分稳定性有机碳稳定性有机碳施肥施肥耕作耕作水分管理水分管理轮作等轮作等易氧化有机碳易氧化有机碳轻组有机碳轻组有机碳颗粒有机碳碳颗粒有机碳碳可溶性有机碳可溶性有机碳微生物生物量碳微生物生物量碳对农业管理措施和环境变化反应不敏感对农业管理措施和环境变化反应不敏感