土壤碳库的形成与转化.ppt
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1、1,第五讲 土壤碳库的形成与转化,第一部分 土壤有机质的来源、含量及其组成第二部分 土壤生态系统中有机物质的生成与分解累积第三部分 影响土壤库中有机质分解与累积的因素第四部分 有机质对土壤库的影响第五部分 土壤腐殖物质的形成和性质第六部分 土壤有机质的作用及管理,2,3,第一部分 土壤有机质的来源、含量及其组成,土壤有机质:是指土壤中形成的和外部加入的所有动、植物残体不同分解阶段的各种产物和合成产物的总称。包括:1、土壤中各种动/植物残体 2、微生物体 3、土壤生物分解/合成的各种有机物质,4,5,6,(2)物质组成:(i)微生物体,动、植物残体;(ii)简单有机化合物(主要有木质素、蛋白质,
2、半纤维素,纤维素及其他小分子化合物等)非腐殖物质(占土壤有机质的20-30%以上);(iii)腐殖物质。,7,8,第二部分 土壤生态系统中有机物质的生成与分解累积,9,10,2、腐殖化过程(Humification)各种有机化合物通过微生物合成或在原植物组织中聚合转变为组成和结构比原来更为复杂的新的有机化合物的过程。,11,12,腐殖化系数:单位质量有机物质的有机碳在土壤中分解一年后的残留碳量称为有机物质的腐殖化系数。,13,有机质的分解与合成示意图,14,在好氧条件下,微生物活动旺盛,分解作用快而彻底,有机物质彻底分解为CO2和H2O,而N、P、S等则以矿质盐类释放出来。在嫌气条件下,好氧微
3、生物的活动受到抑制,分解作用慢且不彻底,同时往往还产生有机酸、乙醇等中间产物。在极端嫌气的情况下,除了产生中间产物外,还产生CH4、H2等还原性物质,其中的养料和能量释放很少,对植物生长不利。,15,二、生物物质循环在土壤形成中的作用,(1)固定营养元素 生物摄取从岩石、矿物中释放出来的养分元素,通过一系列的生物化学过程将易溶性、无机态转化为有机态化合物而固定在生物体内。死亡的生物或其残体被微生物分解后,被固定的养分元素又被下一代或别的生物再吸收利用,这种循环过程保证了土壤生态系统的发展。由有机物质生成的土壤腐殖质决定着土壤潜在肥力及其有效性。,16,表52 陆地生态系统光合作用形成的干物质及
4、固定的能量,17,(2)保存和富集植物养分,表53 能被植物进行生物学吸附的元素,18,土壤条件的好坏在很大程度上影响生物产量,从而影响养分循环的强度;进入土壤的有机质,在土壤生物的作用下分解、转化是养分循环与能量传递的重要环节。在农田生态系统中,作物被移出后带走了大量植物营养元素,从而导致土壤养分枯竭,系统生产力下降。施用各种矿质肥料可以归还植物营养元素,但却不能弥补由此减少的土壤能量。因此,在农田生态系统中归还有机残渣是改善土壤生态功能、提高经济效益的一个有效途径。,19,三、土壤生态系统中有机物质的分解积累,20,第三部分 影响土壤库中有机质分解、积累和转化的因素,一、影响有机质的分解和
5、积累的因素,21,(一)有机肥的化学组成对分解积累的影响,1、有机质的化学组成影响有机肥最初阶段的分解速率;有研究报道,黑麦草地上部分的分解速率开始时快于地下部分,约6个月后差异消失;大麦的地上和地下部分在土壤中分解5年后残留率仍有很大差异,前者为12,后者为16。2、有机质的C/N比也影响分解速率;C/N比对分解速率的影响只表现在分解的开始阶段(含N量高则分解速度就快),而且可以被土壤中的N素所补偿。3、木质素含量是影响有机肥残留率的主要因素。草根的分解量与(C/N 木质素%)/(糖%)呈反相关;有机肥的腐殖化系数与(木质素%)/(苯醇溶性物水溶性物碳水化合物)呈正相关;有机肥的C/N比越大
6、,N素的残留率就越大。,22,(二)有机肥施用量对分解速率的影响,在有机肥分解的初期,施用量明显影响分解速率;当有机质的分解时间足够长(36个月以上)时,有机质分解速率不受施用量的影响。,23,(三)土壤对有机肥分解积累的影响,土壤中的矿物质部分对土壤有机质的彻底分解有阻滞作用。(其作用实际上不是在分解上,而是通过将中间产物固定来阻滞彻底分解。)(1)较细颗粒对有机物质分解的阻滞作用较大;(2)不同类型黏土矿物对有机质分解的阻滞作用不同,蒙脱石高岭石;(3)土壤中的某些成分在有机质的分解和积累中起重要作用,如:石灰和代谢性Ca2+促进新鲜植物残体的分解,但阻碍腐殖质的分解(与胡敏酸等形成不易被
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