土壤腐殖质的形成58页PPT

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第三节 土壤热性质
一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ土壤热容量
• 土壤热容量是指单位质量（重量）或 容积的土壤每升高（或降低）1℃所需 要（或放出的）热量。
可分为：容积热容量； 质量热容量。
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三、土壤的热扩散率
第三节
• 土壤热扩散率 (土壤导温率）是指 在标准状况下，在土层垂直方向上 每厘米距离内，1℃的温度梯度下， 每秒流入1cm2土壤断面面积的热量， 使单位体积（1cm3）土壤所发生的 温度变化。其大小等于土壤导热率 /容积热容量之比值。
W1 – W2 —————— ×100
W2
W1 ：湿土质量 W2 ：干土质量
×100
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2.土壤水的再分布
概念：土壤水 入渗过 程结束后，水在重力 和吸力梯度影响下在 土壤中向下移动重新 分布的过程。
土壤水的再分布是 土壤水的不饱和流。
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土中水 的运动
重力作用下土中水的渗流
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A、有益影响 （f）根际微生物产生二氧化碳，使钙增加 可溶性，有利于植物吸收。 （g）根际中自生固氮菌可以固定大量的N2， 给植物提供有机和无机氮。
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B、不利影响
（a）微生物与植物竞争矿质营养，在一定时间内减 少了对植物养分的供应，造成对植物生长的不利。 反消化细菌使含氮物质变成N2，养分损失。
脱落物
死亡根系和脱落的根毛、根冠、根表皮细胞等。
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B. 根系的呼吸作用影响根际土壤的气体组分、 pH值、Eh等；
离根越近，CO2的含量越高，O2的含量越低； O2含量少影响根际范围的Eh，一般偏低； 由于根系分泌有机酸影响根际的pH值，一般偏酸。

砂土
壤土
A
B
C
砂粒
强
差
弱
良好
强
黏粒
差
强
好
不易耕作
【合作探究二】影响土壤形成的主要因素
1.读图分析：根据下图分析土壤形成的快慢与气候有什么关系？
（1）温暖、湿润地区：岩石风化速度快，微生物活动旺盛，土壤形成速度快。（2）干燥、寒冷地区：岩石风化速度慢，微生物活动不活跃，土壤形成速度慢。
森林土壤的有机质含量一般低于草地，这是因为草类根系茂密且集中在地表，草类生命周期短，死亡的地上根茎和地下根系提供大量腐殖化的有机质，树木生长周期长，大量的有机质储存在活的生物组织内，残落物归还量不大。
分布南方丘陵，雨水淋溶作用强，含铁氧化物，呈酸性，网纹层发育明显，肥力低，但利于茶树、柑桔种植
南方红壤Southern Red Soil
东北黑土Black soil in Northeast China
黑土是世界最肥沃的土壤，非常适合植物生长，中国东北地区黑土地处世界主要黑土带之一
黑龙江东北平原黑土地
【知识小结】土壤的分类与特点
腐殖质
东北平原北部
高温多雨
长江以南的低山丘陵地区
风力
垂直
黄土高原
四川盆地
序号
类型
组成
特点
耕作状况
A
______占优势
大孔隙多、毛细管孔隙少，通气、透水性_____，保水、蓄水性能___，有机质易分解，保肥性能___
易耕作
B
砂粒、粉粒、黏粒比例适中
通气、透水性能_______，蓄水、保肥性能_____
【凸显能力】
【凸显能力】
土壤有机质含量在不同土壤和不同深度上差异显著，下图是“我国某省区土壤有机质含量随深度的变化示意图”。完成4-5题。4.该省区最有可能是( )A．浙江 B．海南 C．河北 D．黑龙江5.该省黄壤中有机质主要集中在表层的原因是( )A．成土母质较薄，有机质集中在表层 B．主要植被为森林，枯枝落叶集中在表层C．降水丰富，表层土壤以下淋溶作用强 D．气候湿热，表层土壤以下分解作用强

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通常根据其性质与结构可分为三类：简单盐类、三氧 化物类和次生铝硅酸盐类。 ①简单盐类：
次生矿方物解中石的(C简aC单O盐3)类、属白水云溶石性［盐Ca，、易M淋g 溶流失，一 般土壤中（较CO少3），2多］存、在石于膏盐(C渍aS土O中4·2。H它2O们)、都泻是原生矿物 经化学风盐化(M后gS的O最4·7终H产2O物)、，岩结盐晶(N构a造Cl也)、较芒简硝单，常见于 干旱和半干旱(N地a2区SO的4·土10壤H2中O)。、水氯镁石
10.-00.2.25-0.05 93.6
0.2-0.00.405-0.01 94.0
0.04-00..0011-0.00589.4
0.01-0.0＜020.005 74.2
＜0.002
53.2
石英 A8l26O3
18.16 27.40 56.30 1130.2
21.5
长石 Fe2O143
1.212 1.215
Soil solution is defined as the soil interstitial water,its solutes and
dissolved gases.
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孔隙中充满空气 porous media
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第一节 土壤的组成与性质
1.1土壤组成
土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系， 它们的相对含量因时因地而异。
➢水解： 2(Mg、 Fe)SiO4(s) 4H2O 2Mg 2 (aq) OH- (aq)
Fe2SiO4(s) H4SiO4(aq)
➢酸性水解：(Mg、 Fe)SiO4(s) 4H (aq) 2Mg 2 (aq) Fe2 (aq)
H4SiO4(aq)

2.64～19.3 1.03～10.69 2.71～20.5 0.52～1.95 2.14～16.4 2.32～2.98 4 81～21.96 1.38～6.66 2.07～7.05
统计的标本数 74 22 32 47 29 24 26 10 32
土壤有机质 5%
0.5%
0.5-2.0% 7%
三、土壤有机质的类型
第二阶段：上述土壤腐殖质的组成 部分，在微生物的作用下经缩合形成 腐殖质的基本单元。先是多元酚在微 生物的作用下氧化为醌，然后醌再与 含氮化合物缩合成原始腐殖质。
土壤腐殖质的形 成.swf
5-1 土壤腐殖质形成过程中的转化途径
有机质的分解与合成示意图
注意
在好氧条件下，微生物活动旺盛，分解作用可进
（2）化学的转化：经过动物吞食的有机物 （植物残体）未被动物吸收部分，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。
★微生物的转化过程***
碳水化合物的分解
单糖
好气条件
水和二氧化碳
也称氧化作用。其反应如下：
nC6H12O6＋6O2 ＋热量
6CO2＋6H20
通气不良的条件下
单糖
还原性气体、有机酸
也称发酵作用。其反应为：
C6H12O6 2H2＋2CO2
4H2＋CO2
CH3CH2CH2COOH ＋ ＋热量
CH4＋2H2O
含氮有机质的分解
水解作用
蛋白质Leabharlann 蛋白氨质基酸水解酶
氨化作用 NHC3H2NH2COOH＋好O氧还气2 化原分解
CH2NH2COOH嫌＋气H2分解
NH3
水解
决定土壤有机质含量的因素： 进入土壤的有机物质数量 土壤有机质的损失量 土壤有机碳的平衡

5. 影响土壤有机质转化的条件是什么?其中最主要的条 件是哪一种?为什么?
【教学目标】 1. 土壤有机质概述 2.土壤有机质的转化 3.土壤腐殖质的形成 4.土壤有机质对土壤肥力的影响
5.提高土壤有机质的原则和途径
单糖
还原性气体、有机酸
也称发酵作用。其反应为：
C6H12O6 ＋热量
CH3CH2CH2COOH＋2H2＋2CO2
4H2＋CO2
CH4＋2H2O
含氮有机质的分解
水解作用
蛋白质
蛋白质 水解酶
氨基酸
氨化作用
CH2NH2COOH＋O2
氧化 好气分解
HCOOH＋CO2＋NH3
CH2NH2COOH＋H2 还原 CH3COOH＋NH3
决定土壤有机质含量的因素： 进入土壤的有机物质数量 土壤有机质的损失量 土壤有机碳的平衡
第二节 土壤有机质的分解和转化
一、土壤有机质的矿化过程
1、矿化作用(Mineralization)*** 土壤有机质在土壤微生物及其酶的作用下，
分解成二氧化碳和水，并释放出其中的矿质养分 的过程。
酶 R—（C，4H，养分）+ 2O2 CO2 + 2H2O + 能量+养分
第三节 土壤腐殖物质的形成和性质
一、土壤腐殖质的分组及存在形态
二、土壤腐殖质的存在形态
腐殖质
游离态 结合态
很少
52%-98%
土壤有机无机复合体示意图
三、土壤腐殖酸的性质
（一）物理性质 1、颜色
黑褐色，富里酸呈淡黄色，胡敏酸呈褐色
2、溶解性
富里酸溶于水、酸、碱； 胡敏酸不溶于水和酸，但溶于碱； 富里酸的一价、二价盐溶于水，三价盐几乎不溶于水； 胡敏酸的一价盐溶于水，但二价、三价盐几乎不溶于水。

腐殖质形成的机理：
（1）30年代：木质素和微生物原生质中的蛋白质相互 作用形成木质素-蛋白质复合体。
（2）60年代：木质素不能参与腐殖质的形成，而是通 过降解产生酚、醌型化合物，再与氨基酸缩合而成。
（3）80年代及以后：
● 细胞自溶假说：死亡细胞释放自溶酶，使细胞成分 （糖、氨基酸、酚和其他芳香族化合物）形成自由基而 迅速缩合成腐殖质。
第五章 环境腐殖质 及腐殖化过程
1
第一节 环境腐殖质的来源与特性
有机物质的腐殖化，是在微生物的直接参与下， 重新合成一类新的物质，这种新物质称为腐殖质。
即：腐殖化过程就是使简单的有机化合物形成新 的、较稳定的有机化合物，使有机质及其养分保蓄起 来的过程。
一、环境腐殖质的来源：
土壤85－90％) 2
●微生物合成学说：微生物利用植物物质作碳源和能源，
在细胞内合成各种腐殖质的高分子化合物，微生物死亡
后再释放到土壤中，在细胞外降解为腐殖质。
3
eg：土壤腐殖质的形成是一个复杂的过程，大致
可分为两个阶段。
第一阶段：有机残体在微生物分解作用下，其 中一部分被彻底矿化，最终生成CO2、H2O、NH3、H2S 等无机化合物。另一部分转化为较简单的有机化合物 （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。
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第二节 腐殖质与金属离子的反应
腐殖质与金属离子之间的反应主要有：离子交 换、表面吸附、螯合作用、凝结和胶溶作用等。
络合作用和螯合作用可用下式表示:
M－金属离子 A－络合剂 A－A螯合剂
金属络合物和金属螯合物的主要区别是，在螯合物 中给予体原子不但结合金属原子，而且互相结合。 16
按照与金属离子亲合力降低的顺序，将最重要的螯 合基团排列如下:

活动二：探究土壤形成
资料一：在温度变化、水、大气及生物的影响下，地表或接近地表的岩石原地发生的破坏作用，称为风化作用。风化作用使岩石破碎，形 成结构疏松的风化物。这些风化物逐步发育成土壤，故称风化物为成土母质。成土母质是土壤的初始状态，在气候与生物的长期作用下，成土母质逐渐转变成可生长植物的土壤。成土母质在很大程度上决定着土壤的物理和化学性质。
请你谈一谈这些因素与土壤的形成具有怎么的相互作用
人类活动直接或间接的改变土壤发育的方向
活动二：探究土壤形成
基础
主导
厚度
成熟
改变方向
直接参与
影响土壤形成因素关系图
活动二：探究土壤形成
请你描述土壤的形成过程
气候
生物
时间
人为
成熟土壤
基岩
风化
侵蚀
搬运
堆积
活动二：土壤的 分布规律
.
看一看、找一找：我国的主要土壤类型有哪些？主要分布在那些地区？
土地，孕育生命......
为什么我的眼里常含泪水？因为我对这片土地爱得深沉……——艾青
5.2土壤的形成
活动一：土壤放大镜——观察土壤的组成和性状
活动二：土壤显微镜——探究土壤的形成和分布
活动三：土壤望远镜——我们如何行动
是指陆地表面具有一定肥力，能够生长植物的疏松表层。
土壤
活动一：观察土壤
猜想:生物？水？空气？有机质？矿物质？
请你谈一谈这些因素与土壤的形成具有怎么的相互作用
地形决定土壤厚度
时间促使土壤成熟
Hale Waihona Puke 活动二：探究土壤形成资料五：人类活动对土壤的影响，分为积极的和消极的两大方面。积极的影响如培育出 一些肥沃、高产的耕作土壤，以水稻土为代表。水稻土是在长期栽培水稻，灌溉浸淹条件下发育而成的土壤。人们年复一年地在土壤上进行泡水耕耘，排水晒田，精整田面，轮作施肥，使土壤耕作层具有一种特殊的软糊度，有利于水稻须根的发展。不合理的人类活动可对土壤造成消极的影响，导致土壤退化，如肥力下降、水土流失、盐渍化、荒漠化、土壤污染等。

如紫色土的紫色、石灰土的碳酸 盐、潮土的质地层次等都是母质 带来的。
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1.2母质的特点
（1）母质是疏松的，具有一定通 透性
（2）母质有一定的细颗粒，能产 生毛管孔隙，从而具有一定的蓄 水性
（3）母质具有粘粒和胶粒，具有 一定的保肥供肥性能
（4）母质中含有可溶盐类，具有 一定的矿质养分。
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1.3 土壤母质的类型
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1.4.5 母质影响成土过程的进度和 方向
抗风化力强的母质发育程度慢， 富含碳酸盐的母质由于其丰富 的盐基不断地补充于土体中， 可使土壤长久地处在盐基淋溶 阶段，从而延缓土壤发育。
由玄武岩发育的红壤，其富铝化 程度、铁铝富积作用均比由花 岗岩发育的红壤强。
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1.4.6 母质的化学组成影响土壤腐 殖质
而土壤矿物质均来自母质。 1.4.2 是土壤矿质元素的最初来源。 腐殖质是出现于地球上有了生物之
后，因此植物的原始养分来源于 土壤矿质养分而不是腐殖质。
植物生长中的大部分矿质养分由土 壤提供，而土壤矿质养分均来源 于母质。
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1.4.3 母质影响土壤的化学和矿物 组成
如紫色岩发育土壤钾较丰富，石 灰岩发育的土壤富含钙、镁，湖 积母质发育土壤的富含有机质。
将土体和母岩或母质加以对比， 可以说明成土过程的特征。值 增大，有脱铁铝，减小则有富 铝化或脱硅作用。
如果Kaf值增大，说明土壤矿物风 化有脱铝铁过程；反之说明有 脱硅富铝化过程。
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பைடு நூலகம்
对 照 剖 面 上 下 层 的 Kaf 值 ， 可 说 明剖面中矿物质的分解和淋溶 状况。
粘 粒 部 分 的 Kaf 值 ， 可 用 来 推 论 粘土矿物类型，说明土壤保肥 能力。

的生态平衡
土壤有机质与腐殖质对作物生长
的影响
促进作物生长
• 土壤有机质和腐殖质可以提供作物生长
所需的养分
• 改善土壤结构，提高土壤的通气性和渗
透性，有利于作物根系的生长
பைடு நூலகம்
提高作物产量
• 土壤有机质和腐殖质可以提高作物的抗
性，如抗旱、抗病、抗虫等
• 有利于作物光合作用，提高作物的产量
和品质
04
提高土壤有机质与腐殖质含量的方法
土壤有机质与腐殖质：形成与作用解析
01
土壤有机质与腐殖质的基本概念
土壤有机质的定义与来源
土壤有机质的来源主要有以下几个方面
• 植物残体：包括根系、叶片、果实等
• 动物粪便：包括家畜、家禽、昆虫等
• 微生物及其分泌物：包括细菌、真菌、放线菌等
• 人为输入：如施肥、农药等
土壤有机质是指土壤中有机物质的总和
• 如石灰、石膏、沸石等，可以改善土
• 可以采用混合施、表层施、深施等方
壤酸碱度，有利于有机质和腐殖质的形
式，提高改良剂的利用率
成
• 改良剂的施用要根据土壤类型、气候
• 如秸秆、木炭等，可以提高土壤的通
条件、作物需求等因素综合考虑
气性和渗透性，有利于有机质和腐殖质
的形成
05
土壤有机质与腐殖质的研究进展与展望
• 有机质可以改善土壤结构，
旱性
提高土壤的通气性和渗透性
腐殖质对土壤肥力的影响
提高土壤肥力
• 腐殖质中含有丰富的养分，如氮、磷、
钾等
• 腐殖质可以改善土壤结构，提高土壤的
通气性和渗透性
保持土壤水分
• 腐殖质具有保水作用，可以保持土壤水

〔三〕土壤特性
土壤质地: 与粘粒含量具有极显著的正相关 粘重的土壤通常比砂质土壤含有更多的有机质 〔 通常 52-98% 的土壤有机质集中在粘粒部分〕
土壤pH：通过影响微生物的活性而影响有机质的降解
土壤微生物活动的pH范围
微生物种类
细菌
真菌 放线菌 原生动物
腐败细菌 根瘤菌 自生固 N 菌 硝化细菌 硫细菌 霉菌
二、 土壤有机质转化的承担者——土壤微生物
土壤中微生物 分布广 数量大 种类多 最活跃
1公斤土壤可含： 5亿个微小动物。 5亿个细菌， 近10亿个真菌
100亿个放线菌
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.
二、土壤有机质的转化
包括在微生物作用下的矿质化和腐殖化两种过程.
第二节 土壤有机质在肥力上的 作用及其动态平衡
一 、有机质的作用 〔一〕有机质在土壤肥力上的作用
1、提供植物需要的养分 直接提供：土壤有机质是作物所需的氮、磷、硫、微 量元素等各种养分的主要来源.
间接作用：多种有机酸和腐殖酸对土壤矿质部分有一 定的溶解能力,可以促进矿物风化,有利于某些养料 的有效化.一些与有机酸和富里酸络合 的金属离子可以保留于土壤溶液中 不致沉淀而增加有效性.
碳水化合物
含氮有机物 含磷有机物 含硫有机物
〔好气〕碳水化合物→有机酸→ CO2↑ ＋H2O 〔嫌气〕碳水化合物→有机酸→ CH4 ↑ ＋H2O
〔氨化〕蛋白质→氨基酸→ NH3 ↑ ＋H2O → NH4 ＋ 〔氨态氮〕 〔硝化〕 NH3 → HNO2 → HNO3 → NO3 -〔硝态氮〕 〔反硝化〕 核蛋C白6→H1核2O素6→+2核4K酸N→O3H→3P2O44KH→COH23P+O64C-O或2H+P1O24N2O-<2有↑+效18态H2磷O> 卵磷脂→甘油磷酸脂→H3PO4 → H2PO4-或HPO42-〔有效态磷〕