4土壤有机质.ppt

土壤有机质(Soil Organic Matter),2,土壤有机质土壤的肌肉 土壤有机质是矿质颗粒的一小部分，它在土壤的形成过程中，特别是在土壤肥力的发展过程中，起着极其重要的作用，它是土壤肥力的重要标志之一。,3,虽然土壤有机质含量很少，但它在土壤肥力、环境保护、农业可持续发展等方面都有着很重要的作用和意义。一方面它含有植物生长所需要的各种营养元素，是土壤微生物生命活动的能源，对土壤物理、化学和生物学性质都有着深刻的影响。另一方面，土壤有机质对重金属、农药等各种有机、无机污染物的行为都有显著的影响，而且土壤有机质对全球碳平衡起着重要作用，被认为是影响全球“温室效应”的主要因素。,4,土壤有机质的定义：土壤有机质是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，微生物体及其分解和合成的各种有机物质。显然，土壤有机质由生命体和非生命体两大部分有机物质组成。,5,一、土壤有机质的来源各种生命有机体的残留物秸秆还田土壤生物体的分泌物作物、动物分泌各种有机物料的施入有机肥等,中国某些自然土壤中有机质含量,7,二、土壤有机质的含量1、自然土壤：0.520%2、耕作土壤：耕层 0.55%华北地区土壤 0.51.5%；东北地区土壤 35%；南方地区土壤 12%；水田土壤较旱地土壤中高；菜园土壤较一般大田土壤中高。土壤有机质含量与气候、植被、地形、土壤类型、农耕措施密切相关。,8,土壤有机质,0.5%,5%,0.5-2.0%,7%,东北北大荒的黑土景观与剖面,近年来，生产上过分依赖于化肥，忽视有机肥，导致土壤养分失调，肥力下降,随着作物高产新品种、新技术的应用，作物从土壤中吸收的养分大幅度增加，土壤养分耗竭速率在加大。因为作物吸收的钾素和微量元素绝大多数存在于秸秆中，近一半的氮磷元素也存在于秸秆，所以，秸秆移出土壤系统没有归还土壤，使得土壤养分库处于入不敷出的局面。同时，单纯依靠大量投入氮磷化肥，土壤氮磷富集，使得其与没有施用的那些养分更显得不足，打破了土壤中有机营养与矿质营养之间、氮磷钾与微量元素营养之间的平衡供应关系，土壤有机质（碳素有机营养）、钾素、微量元素（锌、硼、钼等）逐渐成为新的限制因子，不仅影响作物生长，而且报酬递减，肥效下降。,从土壤物理学角度看，有机质的减少，使得土壤发生退化，耕层变浅；土壤结构的水稳性、力稳性丧失，容易发生破碎、板结，孔隙性发生劣变，表现在孔隙数量（容积）和质量（孔隙粗细及其相对比例）不协调，不利于土壤水、肥、气、热的协调，土壤的蓄墒、抗灾、缓冲能力下降，从而影响林木根系发育和水肥吸收。,12,影响土壤有机质转化的因素,有机物料进入土壤后，一方面，外来有机物质不断地输入土壤，并经微生物的分解和转化形成新的腐殖质；另一方面，土壤原有有机质不断地被分解和矿化，离开土壤。进入土壤的有机物质主要由每年加入土壤中动植物残体的数量和类型决定，而土壤有机质的损失则主要取决于土壤有机质的氧化及土壤侵蚀的程度。进入土壤的有机物质与有机碳从土壤中损失之间的平衡决定了土壤有机质的含量。,13,由于微生物是土壤有机物质分解和周转的主要驱动力，因此，凡是能影作用的因素都会影响有机物质的分解和转化。,14,1、有机残体特性(specificity of organic relict)（1）物理状态(physical state)：含水多的、嫩的、多汁的、粉碎的有机物料比含水少的、老的、未粉碎的物料易分解。（2）物质组成：含淀粉、纤维素、蛋白质多的物料较易分解，而木质化的含木质素、单宁、树脂多的物料较难分解。（3）C/N：大，不易分解 小，易于分解C、N 都是微生物生命活动所必需的营养，微生物正常活动要求有机物C/N为25:1，因为微生物本身C/N组成是5:1；生命活动又需20份 的C作能源。,15,A、若C/N 比大，如禾本科作物秸秆可达80-100:1，N少，难以满足微生物需要。若未经腐熟就施入土壤，会导致当季作物发生临时饥饿现象（N hunger,temporary N deficiency）。因此，生产上常须采取一些技术措施：如在进行秸秆还田时，注意防止作物苗期脱肥，应适当增施速效性氮肥；在堆制肥料时，注意调节C/N，可添加一些人粪尿及动物粪便，以利快速腐熟。B、若C/N比低，如豆科作物秸秆等在15-30:1，适宜土壤微生物的需求，分解快。因此生产上可以利用作为肥料，即绿肥（green manure）。,17,2、土壤湿度和通气状况(soil humidity and aeration status)好气：水少气多，M活动旺盛，OM矿质化分解，释放养分 嫌气：水多气少，M活动受抑制，OM腐殖化合成腐殖质3、干湿交替(wetting and drying cycle)一方面增加土壤呼吸作用，破坏土壤结构体，利于OM的矿质化分解，另一方面干燥时引起M死亡，又不利于OM分解。使土壤呼吸强度在很短时间内大幅度地提高，并使其在几天内保持稳定的土壤呼吸强度，从而增加土壤有机质的矿化作用。另一方面干湿交替作用会引起土壤胶体，尤其是蒙脱石、蛭石等粘土矿物的收缩和膨胀作用，使土壤团聚体崩溃，其结果一是使原先不能被分解的有机物质因团聚体的分散而能被微生物分解；二是干燥引起部分土壤微生物死亡。,18,4、温度(temperature)温度影响到植物的生长和有机质的微生物降解。在0以下，土壤有机质的分解速率很小。在035温度范围内，提高温度能促进有机物质的分解，加速土壤微生物的生物周转。温度每升高10C，土壤有机质的最大分解速率提高23倍。一般土壤微生物活动的最适宜温度范围大约为2535，超出这个范围，微生物的活动就会受到明显的抑制。,19,5、土壤特性(soil specificity)（1）pH 中性条件下利于OM分解 细菌的最适pH在中性附近（pH6.57.5），放线菌略偏向碱性一侧，而真菌最适于酸性条件下（pH36）活动。pH过低（8.5）对一般的微生物都不大适宜。（2）质地 质地愈粘重，腐殖化系数愈高，愈难分解 土壤有机质的含量与其粘粒含量具有极显著的正相关，粘质土和粉质土壤通常比砂质土壤含有更多的有机质。腐殖质与粘粒胶体结合形成的粘粒-腐殖质复合体，可防止有机质遭受分解，免受微生物的破坏。（3）土壤盐份和污染物（Soluble salts and pollutants in soils）盐份过高，抑制微生物活性，不利于有机质的分解；污染物过高，对微生物有毒性作用，重金属，持久性有机污染物（POPs:persistence organic pollutants),20,第四节土壤有机质的作用及其调节 一、在土壤肥力(soil fertility)上的作用 1、养分较完全 含有植物生长所需的所有养分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。,21,3、提高土壤保肥性(nutrient preserving capability)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。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（平均350）3 5 80 1004、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与之作用生成水对碱緩冲；遇H时则由于带负电荷而吸附H对酸緩冲；同时，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。,22,5、提高土壤的蓄水能力 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。6、促进团粒结构(aggregate structure)的形成，改善土壤物理性质(physical property)粘结力(binding force)：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。新鲜有机质是土壤团聚体主要的胶结剂，在钙离子的作用下，能够形成稳定性团聚体，腐殖质颜色深，能吸收大量的太阳辐射热，同时有机质分解时也能释放热，所以有机质在一定条件下能提高土壤温度。,23,二、改善生态环境（ecological environment）1、络合重金属离子（heavy-metal ion），减轻重金属污染；2、减轻农药残毒（toxicity of pesticide residue）腐殖酸可溶解、吸收农药，如DDT易溶于HA；3、全球C平衡的重要C库（含C平均为58%）。,24,三、其它方面作用1、为M提供C源和N源；2、促进植物的生长发育：OM含有多种生理活性物质，有利于植物生长；3、腐殖酸在一定浓度下能促进M和植物的生理活性。4、腐殖质中含维生素、抗生素和激素，可增强植物抗病免疫能力；5、腐殖质还有利于盐、碱土的改良。,25,土壤有机质的作用,土壤有机质在土壤肥力和植物营养中具有多方面的重要作用。主要包括以下几个方面：（一）提供作物需要的各种养分；（二）增强土壤的保水保肥能力和缓冲性；（三）改善土壤的物理性质；（四）促进土壤微生物的活动；（六）减少农药和重金属的污染；（五）促进植物的生理活性。,26,如何提高土壤有机质含量？1、坚持两个原则 平衡原则 经济原则 2、提高有机质含量的措施（1）合理耕作制度（退化或熟化）合理的耕作制度可促进土壤有机质含量的提高并维持较高的水平。,四、土壤有机质的调节,27,主要的有机肥源包括：绿肥、粪肥、厩肥、堆肥、沤肥、饼肥、蚕沙、鱼肥、河泥、塘泥、有机、无机肥料配合施用,2、施用有机肥,3.种植绿肥 田菁 紫云英 紫花苜蓿等,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,28,常用绿肥作物,三叶草clover,29,田 箐,30,紫花苜蓿,31,3.秸秆还田（沃土计划）,要注意秸秆的C/N比、破碎度、埋压深度以及土壤墒情、播种期远近、化肥施用量等秸秆直接还田时注意配施速效性化学氮肥。过腹还田,32,秸秆直接还田,33,秸秆返“天”,34,观看土壤有机质短片,