土壤有机质

null复习回顾复习回顾风化作用；成土母质；土壤质地；粒级; 土宜 岩石风化作用的类型有（ ）、（ ）和（ ）三大类　　 一般将土粒分为 、 、 和 四个基本粒级. 现代科学将土壤分为 、 和 三种质地类别. 土壤物理性粘粒和物理性沙粒的分界点是 mm。 近代气候下形成的母质按其搬运方式和堆积特点， 可分为 母质和 母质。null第二章 土壤有机质复习回顾复习回顾复习回顾土样采集包括哪些环节？多余的土样量如何处理？ 为什么不能直接在通过1.00mm筛的土壤样品中筛出一部分作为0.25mm土样？ 土样制备包括哪些环节？ 土壤样品的采集遵循原则是（ ）（ ）（ ）. 土壤样点设置方式有（ ）（ ）（ ）三种 耕层混合样品采集深度一般为（ ）㎝. 混合样品采集的布点数一般为（ ）点.耕层混合土样 （非独立实验）耕层混合土样 （非独立实验）土样的采集 样区划分 采样要求 样点设置 采样方法 采样深度和时间 采样数量 采样信息（标签） 返回四分法分样四分法分样返回土壤样品的处理步骤一般为：土壤样品的处理步骤一般为： ①取样编号. ②风干去杂 ③磨细过筛（18目和60目） ④装瓶贮存 贴上标签制备图解筛目与孔径关系筛目与孔径关系 筛孔直径（mm）=16/（1英寸孔数） 1英寸=25.4mm， 16mm=25.4mm-9.4mm （网线宽度） 15---18返回以上操作程序可用下述图解表示：以上操作程序可用下述图解表示：田间采集的样品 ↓ 风干捡出杂质 ↓ 均匀取500克碾碎 ↓ 过1毫米筛 ↓ 大于1毫米石砾称重求百分数 ↓ ↓ ↓ 取细土50克 余下的装入250毫米广口瓶或塑 ↓ 料袋中（供Ph值及质地用） 捡出杂质研细 ↓ 全部过0.25毫米筛 ↓ 装瓶供测有机质等测定用 木棍研钵返回复习回顾复习回顾土壤具有生命力的主要成分是指___。 耕地土壤的微生物以___为主，而林地土壤的微生物以___为主。 土壤三大生物类群是指___、__、___。 菌根是林木根与 共生联合体。 根瘤的作用主要是 。 有机残体进入土壤后一般向两个方向转化，一是___，一是___。 土壤腐殖质由三大部分组成，即__、__和__。 基本概念：土壤有机质和腐殖质；矿化作用；腐殖化作用；腐殖化系数；矿化率； [教学要点][教学要点]1.土壤有机质的矿质化与腐殖化 2.有机质的矿化率与腐殖化系数 3.土壤有机质的组成性质 4.有机质在土壤肥力和生态建设中的作用 5.农业生产上增加有机质的途径P42教学内容教学内容2.1 土壤生物的多样性极其功能 2.2 土壤有机质 2.3　腐殖质 2.4 土壤有机质的作用和调节 复习思考题参考目小结2.1土壤生物的多样性极其功能2.1土壤生物的多样性极其功能 土壤生物的组成及重要性 —微生物(micro-organism) 土壤中微生物分布广、数量大、种类多，是土壤生物中最活跃的部分。它们参与土壤有机质分解，腐殖质合成，养分转化和推动土壤的发育和形成。一.根际与根际效应一.根际与根际效应 ①根际： 植物根与土壤的交界面，一般是距根面1—4毫米范围的内土壤。 ②根际效应：根际土壤的微生物大量繁殖的现象。微生物比根际外高几倍到几十倍，菜园地比大田高1.5到2倍。 不同土壤微生物种类、数量差别很大二.生物固氮二.生物固氮概念：生物固氮是在常温、常压下，通过固氮生物体内固氮酶的作用，将游离氮素转变成氨的过程。 固氮微生物：70多个属。主要为细菌、放线菌和蓝、绿藻类。 生物固氮的形式：自生固氮和共生固氮(效率高)。 豆科植物（三叶草、草木樨、紫花苜蓿）300—600千克/公顷.年。 非豆科（赤杨属、杨梅属、仙人掌属）的固氮为：50—400千克/公顷.年。二.生物固氮二.生物固氮生产应用：在绿地建植中，要适当培植一些共生固氮植物，适当进行根瘤菌接种。 根瘤菌要求土壤为中性，磷、镁、钼、锰含量较高的土壤。三.菌根三.菌根真菌与林木根系形成[内生菌根中最重要的是泡囊—分枝状菌根(VA菌根)]，是目前微生物肥料中研究的热点。 菌根现象十分普遍，且没有严格的专一性，同时使用菌剂方便。园林生产中可通过客土或施用微生物肥料，改良土壤性状，促进对水分、矿质养分的吸收。★四.园林土壤生物学性质的改良★四.园林土壤生物学性质的改良对于园林土壤来讲，不良的生物学性质，包括: 生物活性低下 有害生物过高 ★简述园林土壤不良的生物学性质及改良利用1、生物活性低的原因及改良1、生物活性低的原因及改良生物活性低的原因 主要是有机质和矿质营养缺乏，另外还与土壤物理性质不良有关。 改良的关键： 增加有机质含量 疏松土壤－－良好水气热状况也是必要的 另外，接种有益的微生物或施用微生物肥料2、土壤有害生物多，可引起严重病虫害2、土壤有害生物多，可引起严重病虫害方法：进行土壤消毒： 对于绿地，在播种或移栽前要对土壤进行消毒，可杀灭有害的病原微生物、害虫和杂草种子。 对于温室大棚。需年年消毒。 如何消毒：高温消毒和药物消毒。 在土壤中埋设导管，将土壤密封好，通如热的蒸汽，温度在80—100度时。10分钟可完成消毒。 药物：福尔马林、溴甲烷、硫酰氟、硫酸亚铁等五.土壤微生物主要作用五.土壤微生物主要作用促进物质转化 积累有机质 酶及其代谢产物的作用 固定氮素和消除土壤中有害物质。§2.2 土壤有机质§2.2 土壤有机质一、土壤有机质的来源及组成 二、土壤有机质的转化 三、影响土壤有机质转化的因素 一、土壤有机质的来源及组成一、土壤有机质的来源及组成（一）有机质来源及类型 1.土壤有机质来源 有机质含义？p41（二）土壤有机质的组成及性质（二）土壤有机质的组成及性质土壤有机质可以分为两大类： 非腐殖质（Non-Humic Substance) （10%-15%） 腐殖质（Humic Substance)（85%-90%） —有机质主体p42null 成分　纤维素　半纤维素　木质素　蛋白质　脂肪、树脂等 %　 2－10　　0－2　 30－50　28－35　　1－8土壤腐殖质：棕色含氮高分子有机物质干物质　　C　　　H　　　O　　　N＋灰分元素 %　　　 44　　 8　　 40　　　　　81、元素组成(elementary composition) (水%＝75，干物质%＝25) C/N大约为10-12左右2、化合物组成(chemical composition)3、土壤腐殖质（soil humus） 返回★二、土壤有机质的转化★二、土壤有机质的转化有机质在土壤中的转化，可以归纳为两个方向： 矿质化过程（分解过程） 腐殖化过程（合成过程）返回p42矿化作用的意义?（一）土壤有机质的矿质化过程（一）土壤有机质的矿质化过程★1.矿质化过程 复杂有机物分解为简单的物质，最后形成CO2，H2O和无机盐； ★ 2.矿化率：土壤年消耗的有机质占有机质总量的百分数。一般耕地为2%-3%。 p43矿化作用的意义?3.土壤有机质的矿质分解3.土壤有机质的矿质分解（1）含碳有机物质的转化 如纤维素、半纤维素、淀粉等糖类 （C6H10O5）n + nH2O－→nC6H12O6 －→ CO2+H2O +Q C6H12O6 CH3CH2CH2COOH＋2H2＋2CO2＋热量 4H2＋CO2 CH4＋2H2O p43(2)含氮有机物质的转化(2)含氮有机物质的转化蛋白质多肽氨基酸氨NH3蛋白酶肽酶氨化细菌硝化细菌水解作用 （hydrolyzation)氨化作用（ammonification)硝化作用（nitrification)任何条件下好气条件下思考题：旱地和水地含氮化合物的转化结果会有何差异？★②氨化作用★②氨化作用 CH2NH2COOH＋O2 　 HCOOH＋CO2＋NH3 CH2NH2COOH＋H2 　　　　　CH3COOH＋NH3 CH2NH2COOH＋H2O 　　 CH2(OH)COOH＋NH3 　　　　　　　　　　　p44★③硝化作用★③硝化作用铵态氮被微生物氧化成硝酸的过程，称硝化作用。 2NH2＋3O2 2HNO2＋2H2O＋热量 2HNO2＋O2 2HNO3＋热量p44★④反硝化作用★④反硝化作用反硝化细菌在嫌气条件下将硝酸盐还原过程，称反硝化作用。其反应如下：p44(3)含磷有机物质的转化(3)含磷有机物质的转化　 土壤中含磷有机物主要有核蛋白、卵磷脂、核酸、核素等： H3PO4 H3PO3 H3PO2 PH3 p45(4)含硫有机物质的转化(4)含硫有机物质的转化蛋白质 硫氨基酸 　 H2S 还原型的无机硫化物被硫化细菌氧化成硫酸的过程，称硫化作用。其反应如下： 　　2H2S＋O2 2H2O＋2S 　　2S＋3O2＋2H2O 2H2SO4 p45返回(二)土壤有机质的腐殖化过程 (二)土壤有机质的腐殖化过程 1. ★概念 使简单的有机化合物形成新、较稳定的有机化合物过程. 2. ★腐殖化系数—指单位质量的有机物料在土中分解1年后，转化为腐殖质的克数。一般为0.2-0.4． 表不同有机物料在不同土壤上的腐解残留率(％)p45null3.土壤腐殖质的形成过程3.土壤腐殖质的形成过程腐殖质的形成过程很复杂,一般分为两个阶段: 第一阶段 合成腐殖质的组成材料; 如多元酚和含氮化合物（氨基酸、肽等），提供了形成腐殖质的材料。 第二阶段是合成阶段 .各组成材料缩合成腐殖质分子(见附图）null 土壤腐殖物质的形成 土壤腐殖物质形成过程中的转化途径（见下图）土壤腐殖物质形成过程中的转化途径（见下图）返回null★三.影响土壤有机质转化的因素 有机残 体的特性 土壤水分 和通气状况 温 度土壤特性C/N比值 最适水势－0.1～ －0.03Mpa 0 ～35℃pH、Eh值等p46返回1.有机残体的特性1.有机残体的特性①物理状态： 一般情况下，多汁幼嫩新鲜的绿肥易分解。 ②有机残体化学成分 一般阔叶﹥针叶； 叶片﹥残根, 豆科﹥禾本科。 新鲜程度 破碎程度 紧实程度p461.有机残体的的特性1.有机残体的的特性★秸杆直接还田时，常加入适量的速效氮肥，为什么？C/N：﹥25：1，产生N素生物固定 C/N：﹤25：1，产生N素有效化③C/N比***有机物质组成的碳氮比（C/N）对其分解速度影响很大。 以25或30：1较为合适。秸秆还田应配施化学N肥： 一般亩施秸秆300－400kg，需要配施化学纯N 3－4kg。p47null2.外界条件2.外界条件外界条件通过制约微生物的活动，而影响有机质的转化 ①最适温度：25—35℃ ②水分 最适湿度：土壤持水量的50-80% ③土壤pH： 中性、钙质丰富较好，pH6.5-7.5 ④质地 粘粒含量越高，有机质含量也越高 ⑤通气性 通气不良利于有机质累积返回p47南方土壤有机质含量为什么低于北方土壤?§2-3　腐殖质§2-3　腐殖质腐殖质的分离与组成 土壤腐殖质在土壤中存在形态 腐殖质的性质 我国主要土壤腐殖质特征 p48★一.腐殖质的分离与组成★一.腐殖质的分离与组成p49腐殖酸（胡敏酸和富里酸）腐殖酸（胡敏酸和富里酸）腐殖酸是腐殖质的主体，性质不活泼，不能作为独立的腐殖物质存在，可与金属离子的结合成盐类，所以一般把土壤腐殖质概括为胡敏酸和富里酸两大类。 返回二.土壤腐殖质在土壤中存在形态二.土壤腐殖质在土壤中存在形态土壤腐殖质-粘土矿物复合体 常占腐殖质的大部分。其结合方式可能是 第一：通过钙离子结合。农业重要，与团粒结构形成有关。 第二：通过铁、锰、铝离子结合。结合紧密，不具水稳性。P49返回null三.土壤腐殖酸(humic acid)性质（理解） （一）物理性质 1、分子结构、颜色 2、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； B、形状　　球形结构，疏松多孔，似海棉； C、颜色　　分子量愈大，颜色愈深 （HA分子量大， 褐色；FA 分子量小，呈淡黄色）A、溶解性(dissolution) FA、HA都溶解于碱，HA不溶于酸， 而FA溶解于酸。 B、吸收性(absorbency) 亲水胶体，吸水能力强，吸水量可达 其重量的500%。P50-51null1、元素组成 我国主要土壤腐殖酸的元素组成习惯上C以58%为其平均值，故计算有机质的含量时，一般以1.724为折算系数。 （OM%＝C% ×1.724）（二）化学性质(chemical property)p50null2、带有大量的功能团和电荷。羧基、酚羟基、羰基、醌基、醇羟基、甲氧基等多种功能团 功能团的解离导致腐殖酸带电 。一般带负电p50null3、腐殖酸的络合性（凝聚性）络合物的稳定性随pH值的升高而增大。 在Ph4.8时能与Fe、Al、Ca等离子形成可溶性络合物，但在中性或碱性条件下会产生沉淀。p51null（三）腐殖质的稳定性与变异性1.稳定性 在温带条件下，一般植物残体的半分解周期少于3个月，植物残体形成的新的有机质的半分解期为4.7-9年，而胡敏酸的平均停留时间为780-3000年，富里酸的平均停留为200-630年。 p51null2.腐殖质的变异性 HA/FA值***：表示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。 一般我国北方的土壤，特别干旱区与半干旱区的土壤腐殖质以胡敏酸为主，HA/FA比大于1.0 而在温暖潮湿的南方的酸性土壤中，土壤中以富里酸为主，HA/FA比一般小于1. 在同一地区，水稻土的腐殖质的HA/FA 比大于旱地。 在同一地区，熟化程度高的土壤的HA/FA比较高p52返回四.我国主要土壤腐殖质特征四.我国主要土壤腐殖质特征 表：胡敏酸与富里酸的性质HA/FA是土壤腐殖质的组成和性质的指标之一，可作为土壤肥力与熟化程度的标志。 P51-52胡敏酸与富里酸性质比较胡敏酸与富里酸性质比较胡敏酸（又称褐腐酸） 缩合程度高，分子量大，颜色深，含C、N多，结构复杂，酸性弱，凝聚性强，与1价盐溶于水，与2、3价盐为凝胶，能促进团粒结构形成。 富里酸（又称黄腐酸） 分子量小，颜色浅，含S、O多，酸性强，凝聚力差，与各价离子形成的盐均可溶于水（溶胶），在土壤中易于迁移和淋失。返回★§2-4土壤有机质的作用及调节★§2-4土壤有机质的作用及调节土壤有机质对土壤肥力的作用 有机质在生态环境上的作用 土壤有机质的管理（增加土壤有机质的措施）p52一.土壤有机质对土壤肥力(soil fertility)有哪些作用？一.土壤有机质对土壤肥力(soil fertility)有哪些作用？　深刻理解土壤有机质在土壤肥力、环境保护、农业可持续发展等方面的重要作用和意义。 土壤有机质，特别是腐殖质，对土壤肥力的影响是多方面的，主要可归纳如下几点： 1.提供植物养分1.提供植物养分 提供植物生长所需养分 氮素营养：土壤有机质中的氮素占全氮的90-98% 磷素营养：土壤有机质中的磷素占全磷的20-50% S素营养：38 ～94% 其他营养：K、Na、Ca、Mg、Fe、Si等营养元素 为有机态，由有机质矿化提供。p522、促进养分有效化(effectuation)2、促进养分有效化(effectuation)OM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，减少金属离子对P的固定，提高P的有效性。（即活化和保护养分）3.改善土壤的物理性质3.改善土壤的物理性质促进良好结构体形成，降低土壤粘性和沙性 粘结力(binding force)： 砂粒＜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。 p534.提高士壤的蓄水保肥性4.提高士壤的蓄水保肥性土壤腐殖质是有机胶体，有巨大的表面积，吸附能力强，从而大大提高土壤保肥性。 胶体对阳离子吸附能力比较（cmol/kg） 胶体类型　 有机胶体　高岭石　 蒙脱石 吸附力　　150 －450 3 －5　 　 80 －100 粘粒吸水力一般为50％—60％，而腐殖质可高达400％—600％。 p535.提高土壤缓冲性（impact absorption)5.提高土壤缓冲性（impact absorption) 腐殖质含有多种功能团，遇OH－时，电离出H＋与之生成水对碱緩冲；遇H＋时则由于带负电荷而吸附H＋对酸緩冲； 同时，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。 6.土壤还有净化（减少农药和重金属污染） 、增温等作用。p53土壤有机质与土壤肥力关系土壤有机质与土壤肥力关系返回土壤有机质含量（%） 丰缺程度 ≤1.5 极低 1.5-2.5 低 2.5-3.5 中 3.5-5.0 高 >5 极高★二、有机质在生态环境上的作用★二、有机质在生态环境上的作用1、络合重金属离子，减轻重金属污染； 2、减轻农药残毒 腐殖酸可溶解、吸收农药 3、全球C平衡的重要C库（含C平均为58%）。 碳素循环是地球生态平衡基础。土壤每年释放的CO2达1.35×1011吨，相当于陆地植物的需要量。返回null三、土壤有机质的管理 $$土壤有机质（碳）的动态平衡土壤有机质含量并非可以无限提高，在稳定的生态系统中最终达到一个稳定值。p54（一）坚持两个原则（一）坚持两个原则 平衡原则 经济原则p54null激发作用** 加入新鲜有机物质使土壤有机质矿化速率加快（正激发）或变慢（负激发）的效应。激发比率：加入新鲜有机物质后土壤有机物质矿化量与加入前的矿化量之比。 激发比率> 1，正激发，不仅没有提高土壤有机含量，反而减少了； 激发比率<1,负激发，可以增腐殖质含量 激发比率受一系列因素影响问题：给土壤使入有机肥，就一定能提高土壤腐殖质含量吗？ （二）增加土壤有机质的措施（二）增加土壤有机质的措施★1.增加有机质的途径（大田） ①大量增施有机肥料－粪肥、厩肥、堆肥、沤肥、饼肥、蚕沙、鱼肥、河泥、塘泥等。 ②种植绿肥 田菁 紫云英 紫花苜蓿等 ③秸秆直接还田（沃土）P55-56null秸秆直接还田null 秸秆直接还田时注意配施速效性化学氮肥。 过腹还田 　★ 2.园林土壤有机质的调节★ 2.园林土壤有机质的调节对于园林土壤有机质含量一般低于1%，且土壤的结构性差，应当引起足够的重视。 ①增施有机肥 施用草炭土、腐叶土及经处理的生活垃圾。应注意长期施用有机肥。 据研究，施入的有机质，一般有2／3—3／4被分解，其余则转化为腐殖质积累在土壤中。null②归还园林植物的凋落物 树木凋落物是林地（园林绿化）土壤有机质的主要来源之一，如能采取有效措施，效果是不错的。 ③种可观赏的绿肥 在公园、街道、广场的乔灌木下。种草坪或观赏价值较高的绿肥植物，通过翻耕入土，可提高土壤有机质含量。 ④通过浇水、翻土措施 调节土壤的温度、湿度、通气等，调节有机质的积累和分解。返回null部分绿肥品种部分绿肥品种萝卜青(一年生冬种非豆科)山毛豆(多年生夏种豆科)金光菊(多年生野生)水浮莲(多年生水生)本章小结本章小结土壤有机质的含量虽然不多，但在土壤中是不可缺少的组成部分，对土壤肥力有着深刻的影响，是土壤氮素的主要来源(土壤有机质／土壤全氮＝20／1)。 土壤有机质主要来源于植物残体的归还和人为对有机肥料的施用，进入土壤中的各种有机物料在土中进行着各种不同的转化，转化途径主要由两条：一条是矿化分解；另一条是腐殖质的合成。 返回null思考题简述园林土壤不良的生物学性质及改良利用 试述土壤有机质的转化过程。 C/N对土壤有机质转化有什么影响？（禾本科作物秸秆还田时为什么要配施速效性化学氮肥？） 试述土壤腐殖酸的分离过程。 有机质对土壤肥力有哪些贡献？ 生产实践中采用哪些措施提高土壤的有机质？ 园林土壤有机质的调节措施。 讨论：为什么土壤有机质在土壤中具有不可替代的作用？ null参考书目 黄昌勇主编.土壤学.中国农业出版社.北京，2000 沈其荣主编.土壤肥料学通论. 高等教育出版社. 北京，2001 参考期刊网址： 土壤肥料 中国农科院土肥所 农业部 土壤学报 中国土壤学会 中国科学院 四川农大土壤学精品课程 http://202.115.176.40