土壤有机*质
第三章 土壤有机质
第一节 土壤有机质的来源、含量及组成
一、土壤有机质来源
森林土壤：枯枝落叶
草原土壤：草、根系
耕作土壤：作物残茬 ( 一般占籽实产量的 35 － 40) 、施用的有机肥。
作为土壤有机质最主要来源的各种植物残体，其化学组成和各种成分的含量，因植物种类、器官、年龄等的不同而有
很大差异。从而导致土壤有机质的差异。
森林土壤：酸性有机质
草原土壤：中性有机质
二、土壤有机质的含量及组成
1 含量
土壤学中，一般把耕层含有机质 20 以上的土壤 , 称为有机质土壤，在 20 以下的土壤，称为矿质土壤 , 但耕作
土壤中，表层有机质的含量通常在 5 以下。
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。不同土壤中含量差异很大。
目前，我国土壤有机质含量普遍偏低。总体而言 , 北方土壤有机质含量高于南方土壤。
四川土壤有机质含量（ ）
om ＞ 400 301 － 400 201 － 300 101 － 200 061 － 100 ＜ 060
水田 129 619 399 5199 063 0004
旱地 314 552 1872 4626 2466 110
2 元素组成（水 ＝ 75 ，干物质 ＝ 25 ）
干物质 c h o n ＋灰分元素
44 8 40 8
c/n 大约为 10 左右。
3 化学组成
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
4 土壤腐殖质（ humus ）
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，由非腐殖物质（ non-humic
substances ）和腐殖物质（ humic substances ）组成，通常占土壤有机质的 90 以上。
第二节 土壤有机质的分解和转化
一、简单有机化合物的分解和转化
矿质化：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。
( 一 ) 碳水化合物的矿质化
在低温、嫌气条件下 , 有机酸变为 co 2 和 h 2 o 的过程受到阻碍 , 产生有机酸的累积 , 从而造成植物根系萎缩、
腐烂。如：甲酸 32 x 10 -3 m 、乙酸 46 x 10 -3 m 、 正丁酸 7 x 10 -4 m ，就会对植物根系产生较严重的危害。
解决办法：排水晒田、施草木灰（中和酸、补充 k 素）有机肥施用前进行堆沤。
（二）含 n 化合物的矿质化
n 素生物固定与有效化过程与有机物 c/n 比密切相关。 c/n ＞ 25 时，产生 n 素生物固定； c/n ＜ 25 时，产
生 n 素有效化。
豆科绿肥（三叶草等） c/n 小，施入土壤后能提供 n 素（ n 素有效化）。禾本科作物秸秆 c/n 大，直接还田易造
成 m 与作物争夺 n 素，造成 n 素的生物固定。
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 n3 － 4kg 。
( 三 ) 脂肪、树脂、蜡质、单宁的矿质化
这类有机物的矿质化过程与碳水化合物基本相同，不同之点是在嫌气条件下产生多酚化合物，这是形成腐殖质的基本
材料。
（四）木质素的矿质化
木质素是芳香性聚合物，含碳量高，在土壤中真菌和放线菌作用下缓慢的转化，最终产物是 co 2 和 h 2 o ，但往往
只有 50 可形成最终产物，其余仅为降解产物，作为形成腐殖质的原始材料。
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为有机质的矿化率，一般在 1 ～ 3 。由于土
壤有机质的矿化率与有机氮的矿化率同步，因而可通过测定土壤有机氮的矿化率来代表有机质的矿化率。
二、植物残体的分解和转化
1 可溶性有机化合物以及部分类似有机物入土壤后的头几个月很快矿化 。
2 残留在土壤中的木质素、蜡质以及第一阶段未被矿化的植物残体碳相对缓慢分解。
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，酚类聚合物被氧化。
3 脂肪酸被分解，被释放的芳香族化合物（如酚类）参与新腐殖质的形成。
四、影响土壤有机质分解和转化的因素
1 温度
25 － 35 °c条件下， m 活动最为旺盛，利于 om 矿质化分解，提供作物所需养分。
2 土壤湿度和通气状况
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
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。
4 有机残体特性
(1) 物理状态：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 小，易于分解
一般耕作土壤表层有机质的 c/n 在 8:1 到 15:1 ，平均在 10:1 到 12:1 之间，处于植物残体和微生物 c/n 之间。
(3) 硫、磷等元素缺乏也会抑制土壤有机质分解。
激发效应 ( 作用 ) ：土壤中加入新鲜有机物质会促进土壤原有有机质的降解，可以是正、也可以是负。
5 土壤特性
（ 1 ） ph 中性条件下利于 om 分解
（ 2 ）质地 质地愈粘重，腐殖化系数愈高，愈难分解
第三节 土壤腐殖质的形成和性质
一、土壤腐殖质形成
1 腐殖化作用
腐殖质：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。
腐殖化作用：进入土壤中的有机质转化形成腐殖质的过程。
2 腐殖质的形成过程
（ 1 ）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，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，聚合形成腐殖物质。
3 腐殖质的形成途径
二、土壤腐殖质 - 粘土矿物复合
三、土壤有机质的分组
四、土壤腐殖酸性质
（一）物理性质
1 分子量、形状、颜色
1分子量
很大。分子量大小与单体和聚合度有关；
2形状
球形结构，疏松多孔，似海棉；
3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）
2 溶解性与吸收性
1溶解性
fa 、 ha 都溶解于碱， ha 不溶于酸，而 fa 溶解于酸。
2吸收性
亲水胶体，吸水能力强，吸水量可达其重量的 500 。
（二）化学性质
1 元素组成
c 、 h 、 o 、 n 、 p 、 s 为主
c ： n ： p ： s ＝ 100 ： 10 ： 1 ： 1 ～ 120 ： 10 ： 1 ： 1
含 c 量为 55 ～ 60 ，平均 58 ， 100/58 ＝ 1724
实验测定土壤有机质时，测出含 c 量后x 1724 即得土壤有机质含量 om ＝ c x 1724
2 功能团：含有－ cooh 、－ oh 及酚羟基等多种功能团，能团的解离导致腐殖酸带电
（三）分子结构特征
分子结构极其复杂的有机高分子化合物。单体中有芳核结构物质，芳核上有多种取代基
第四节 土壤有机质的作用及管理
一、在土壤肥力上的作用
1 养分较完全
含有植物生长所需各种养分。
n ： 80 ～ 97 ，平均 95 ； p ： 20 ～ 76 ； s ： 38 ～ 94 为有机态，由有机质提供。
2 促进养分有效化
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。
3 提高土壤保肥性
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 ～ 100
4 提高土壤緩冲性
1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 ;
2遇 h ＋时则由于带负电荷而吸附 h ＋对酸緩冲 ;
3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。
5 促进团粒结构的形成，改善土壤物理性质
粘结力：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。
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，如 ddt 易溶于 ha ；
3 全球 c 平衡的重要 c 库（含 c 平均为 58 ）。
三、其它方面作用
1 为 m 提供 c 源和 n 源；
2om 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。
四、土壤有机质的管理
我国土壤有机质含量普遍偏低
腐殖化系数：单位重量的有机碳在土壤中分解一年后残留的碳量，常作为有机物质转化为有机质的换算系数。
1 大量施用有机肥；
2 大力提倡秸秆还田（沃土计划）
目前四川还田秸秆不到 20 ，川中丘陵区不到 10 。
(1) 直接还田
秸秆直接还田时注意配施速效性化学氮肥。
(2) 过腹还田
适应农业产业结构调整，发展蓄牧业。