《土壤有机质》PPT课件.ppt
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1、第四章 土壤有机质,土壤有机质的定义、来源和组成 土壤有机质的转化 土壤腐殖质 土壤有机质的作用和调节,内容提要,土壤有机质的定义?,存在于土壤中的所有含碳的有机化合物。它主要包括土壤中各种动物、植物残体,微生物体及其分解和合成的各种有机化合物。,第一节 土壤有机质的来源、组成,一、土壤有机质的来源,植物残体,动物、微生物残体,动物、植物、微生物的排泄物和分泌物,人为施入土壤中的各种有机肥料,土壤有机质的来源和组成,二、土壤有机质的含量,不同类型土壤中含量差异很大,可小于1%或者大于20%。根据耕作层中有机质含量,可将土壤分为:,有机质土壤,20%,矿质土壤,20%,土壤有机质的来源和组成,三
2、、土壤有机质的组成,土壤有机质的来源和组成,碳水化合物,木质素,含氮化合物,树脂、蜡质、脂肪、单宁、灰分物质,占有机质总量的15-27%,包括糖类、纤维素、半纤维素、果胶质、甲壳质等。,木质部的主要组成部分,是一种芳香族的聚合物。,主要是蛋白质。,第二节 土壤有机质的转化,土壤有机质在水分、空气、土壤动物和土壤微生物的作用下,发生极其复杂的转化过程,这些过程综合起来可归结为两个对立的过程,即土壤有机质的矿质化过程和腐殖化过程。,土壤有机质的转化,一、矿质化过程,土壤有机质在微生物作用下,分解为简单的无机化合物二氧化碳、水、氨和矿质养分(磷、硫、钾、钙、镁等简单化合物或离子),同时释放出能量的过
3、程。,化学的转化过程动物的转化过程和微生物的转化过程,土壤有机质的转化,定义,分为,1.化学的转化过程,水的淋溶作用,降水可将土壤有机质中可溶性的物质洗出。这些物质包括简单的糖、有机酸及其盐类、氨基酸、蛋白质及无机盐等。,酶的作用,酶在土壤有机质转化过程中起着巨大作用,几乎大部分的生物转化过程都是在酶的作用下完成的。,土壤有机质的转化,2.动物的转化过程,从原生动物到脊椎动物,大多数以植物及植物残体为食。在森林土壤中,生活着大量的各类动物,如温带针阔混交林下每公顷蚯蚓可达258万条等,可见活动物对有机质的转化起着极为重要的作用。,机械的转化,土壤有机质的转化,经过动物吞食的有机物(植物残体)未
4、被动物吸收部分,经过肠道,以排泄物或粪便的形式排到体外,已经经过动物体内分解或半分解。,动物将植物或残体碎解,或将植物残体进行机械的搬进及与土粒混合,均可促进有机物被微生物分解。,化学的转化,3.微生物的转化过程,是土壤有机质转化最重要的最积极的过程,有多种酶参与了催化。,不含氮的有机物的转化,含氮有机物的转化,含磷有机物的转化,含硫有机物的转化,土壤有机质的转化,(1)不含氮的有机物的转化,主要是碳水化合物,如糖类、纤维类、半纤维类、脂肪和木质素等。,好气条件下,生成简单的有机酸、醇、酮类,最后完全分解成CO2和水,同时释放热量。,通气不良条件下,形成有机酸类中间产物,最后产生甲烷、氢气等还
5、原性物质。,土壤有机质的转化,(2)含氮有机物的转化,土壤中含氮有机物可分为两种类型:一是蛋白质类型,如各种类型的蛋白质;二是非蛋白质型,如几丁质、尿素和叶绿素等。土壤中含氮的有机物在土壤微生物作用下,最终分解为无机态氮(NH4+N和NO3-N)。,水解过程,蛋白质,多肽,氨基酸,氨化过程,氨基酸分解产生NH3,硝化过程,反硝化过程,NH3氧化生成硝酸。,硝态氮还原成气态氨的过程。,土壤有机质的转化,(3)含磷有机物的转化,土壤中表层有2650是以有机磷状态存在,主要有核蛋白、核酸、磷脂、核素等、这些物质在多种腐生性微生物作用下,分解的最终产物为正磷酸及其盐类,可供植物吸收利用。,但在嫌气条件
6、下,很多嫌气性土壤微生物能引起磷酸还原作用,产生亚磷酸,并进一步还原成磷化氢。,土壤有机质的转化,(4)含硫有机物的转化,土壤中含硫的有机化合物如含硫蛋白质、胱氨酸等,经微生物的腐解作用产生硫化氢,通气良好的条件下,进一步氧化成硫酸,和土壤中的盐基离子生成硫酸盐。,土壤有机质的转化,有机残体,降解,CO2,(2/3以上),残留土壤部分,土壤微生物量,多糖类、有机酸类等非腐殖质物质,腐殖质,(3%-8%),(10%-30%),(3%-8%),土壤有机质的转化,二、腐殖化过程,土壤有机质在微生物作用下,把有机质分解产生的简单有机化合物及中间产物转化成更复杂的、稳定的、特殊的高分子有机化合物腐殖质的
7、过程。,分两个阶段1 产生构成腐殖质基本组成的原始材料(简单有机物)2 合成阶段 多元酚,氧化,醌,+氨基酸或肽,酶,腐殖质,定义,土壤有机质的转化,土壤腐殖质形成过程中的转化途径,土壤有机质的转化,土壤有机质的矿质化过程和腐殖化过程是即互相对立,又互相联系,即互相独立,又互相渗透的两个过程。,矿质化过程是有机质释放养分的过程,又是为腐殖质合成提供原料的过程,没有矿质化过程就没有腐殖化过程;同时腐殖化过程的产物腐殖质并不是一成不变的,它可以再经矿质化过程而释放养分以供植物吸收利用。,三、矿质化和腐殖化过程的关系,土壤有机质的转化,四、影响土壤有机质转化的因素,有机质是土壤中最活跃的物质组成。一
8、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。,凡是能影响微生物活动及其生理作用的因素都会影响有机物质的分解和转化。,土壤有机质的转化,1.温度,微生物活动响应于温度变化:0:无分解。0-35:分解随温度而加强,每升温10,分解速 率提高2-3倍。25-35:最适分解温度。,土壤有机质的转化,土壤水分对有机质分解和转化的影响是复杂的:土壤中微生物的活动需要适宜的土壤含水量,但过多的水分导致进入土壤的氧气减少,从而改变土壤有机物质的分解过程和产物
9、。,土壤有机质的分解和转化也受土壤干湿交 替作用的影响,2.土壤水分与通气状况,土壤有机质的转化,新鲜多汁的有机物质比干枯秸秆易于分解有机物质的细碎程度有机物质组成的碳氮比(C/N),对微生物来说,同化1份氮到体内,必须相应需要约24份的碳。,3.植物残体的特性,土壤有机质的转化,土壤质地在局部范围内影响土壤有机质的含量 土壤有机质的含量与其粘粒含量具有极显著的正相关。腐殖质与粘粒胶体结合形成的粘粒一腐殖质复合体,可防 止有机质遭受分解,免受微生物的破坏。,土壤pH也通过影响微生物的活性而影响有机质的降解 各种微生物都有其最适宜于活动的pH范围,pH过低(8.5)对一般的微生物都不大适宜,4.
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