土壤有机质分解和转化

土壤有机质的分解转化过程及其影响因素土壤有机质的分解转化过程及其影响因素
土壤有机质(SOM)是土壤的一个重要组成部分，其分解转化是土壤有机质和养分循环的一部分，也是控制土壤活性有机物含量变化的关键过程。

对土壤有机质的分解转化过程和影响因素的研究，有助于深入了解土壤有机物的含量和质量及其变化趋势，有助于管理和改良土壤。

1 高保真有机质分解转化过程
高保真有机质是完整而强烈的芳香族有机物，其分解过程可分为三个主要阶段：在第一阶段，高保真有机质被微生物氧化，并生成水溶性的有机酸，如乙酸、丙酸、二乙酸和苯甲酸等;在第二阶段，细菌将有机酸转化为氨基酸类物质；在第三阶段，这些氨基酸被微生物氧化，形成硝酸盐和磷酸盐。

除此之外，高保真有机质还可以直接被微生物分解，产生一系列有机物，包括烃类物质、羧酸类物质和醇类物质等。

2 低保真有机质分解转化过程
低保真有机质主要是植物分泌的、由蛋白质的二聚体、糖蛋白和几种多糖组成的有机物，其分解主要有两种过程：一种是由微生物直接氧化分解，产生有机酸；另一种是通过微生物的多酶系统来催化蛋白质、多糖和糖蛋白的分解，并形成氨基酸类物质，这些氨基酸最终会被氧化形成硝酸盐和磷酸盐。

3 土壤有机质分解转化过程的影响因素
土壤有机质分解的速率受到多种因素的影响，主要有以下几类：（1）土壤物理因素，如温度、湿度和水质；（2）土壤化学因素，如有机质的种类、组分和比例；（3）土壤生物因素，如微生物的数量、分布、种类和活性；和（4）植物因素，如植物的生长特性、植物废弃物的含量、生物碱抑制物质的含量等。

第二章土壤有机质 (Soil Organic Matter)第一节土壤有机质的来源、含量及其组成第二节土壤有机质的分解和转化第三节土壤腐殖物质的形成和性质第四节土壤有机质的作用及管理第一节土壤有机质的来源、含量及其组成一、定义是指土壤中所有含碳的有机化合物。

二、来源动、植物残体和微生物(落叶、死亡茎杆、根系、动物的排泄物、代谢产物等)人工施入土中的有机肥料三、含量耕层含有机质20%以上的土壤—有机质土壤而含有机质20%以下的土壤—矿质土壤但耕作土壤中表层有机质的含量通常在5%以下，一般在1%——3%之间。

四、组成1、元素组成C——52%-58%O——34%-39%H——3.3%-4.8%N——3.7%-4.1%其次为P、S等，C/N比大约在10左右2、化合物组成类木质素蛋白质纤维素半纤维素乙醚和乙醇可溶性化合物第二节土壤有机质的分解和转化一、分解和转化过程 (Decomposition of Organic)（一）矿质化过程1、定义：指在微生物酶的作用下发生氧化反应，彻底分解而最终释放出二氧化碳、水和能量，所含氮、磷、硫等营养元素在一系列特定反应后，释放成为植物可利用的矿质养料，这一过程称为有机质的矿化过程。

2、各种化合物矿质化过程1）碳水化合物好气条件下分解—速度快，中间产物有机酸不易积累，最终产物是CO2和水，并释放出大量的热量。

嫌气条件下分解—速度很慢，并有大量中间产物——有机酸积累，最终产物中除有CO2外，还有大量还原性物质CH4、H2等出现，同时释放的热能也低些。

2) 脂肪、树脂、蜡质、单宁等在好气条件下—除生成CO2和水，并放出能量外，还常产生有机酸在嫌气条件下—则可产生多酚类化合物,氧化可转化为酮类化合物，也可通过聚合、缩合等作用，形成土壤沥青。

3) 木质素类不同植物的木质素，都含芳香核，是一类成分和结构都极复杂的有机化合物，是最不易分解的有机成分。

在好气条件下—主要通过真菌和放线菌的作用，先进行氧化和脱水，再缓慢分解，其芳香核变为醌型化合物在嫌气条件下—分解极漫，在沼泽泥炭地木质素大量累积。

影响土壤有机质分解转化的因素有哪些?转化过程可以分为哪几步有机残体的状态：水分含量更多，体积更小的有机残体转化速度更快。

有机残体的碳氮比：有机残体的碳氮比小于25：1，分解速度较快；小于25：1，分解速度较慢。

温度：土壤中的微生物的适宜温度为25-35°C，在0-35°C之间时，随着温度升高，能够加速有机残体的分解速度。

一、影响土壤有机质分解转化的因素有哪些？1、有机残体的状态：一般来说，水分含量更多的动植物残体比干枯的动植物残体分解的更快；体积更小的残体比体积大的残体分解速度更快。

2、有机残体的碳氮比：微生物在生命活动过程中，有机质的碳氮比为25：1比较合适。

如果有机残体的碳氮比小于25：1，由于氮的含量较高，此时不仅分解速度快，还能使多余的有机态氮转化为无机态氮留在土壤中为植物利用。

如果有机残体的碳氮比大于25：1，由于碳多氮少，微生物所需要的的氮不足，导致活力降低，所以分解速度会有所下降。

3、有机质灰分元素含量：灰分元素含量高，说明营养元素丰富，也易于中和有机质分解时所产生的酸类，从而更有利于有机质的转化。

4、温度：一般情况下，对于土壤中的微生物，其适宜的生活温度为25-35°C。

温度高于45°C，微生物会受到抑制；温度在0-35°C之间时，随着温度升高，能够加速有机残体的分解速度。

5、湿度和透气性：一般情况下，土壤透气性良好，土壤含水量为土壤田间持水量的60-80%时适合微生物分解有机残体。

如果土壤湿度过大，会堵塞土壤间的孔隙，导致氧气不足，此时分解速度慢，分解不完全，并且容易产生乙酸、丙酸和丁酸等有机酸。

6、酸碱度：适宜ph值取决于土壤里的微生物种类。

大多数细菌的适宜ph值为6.5-7.5；放线菌的适宜ph值偏碱性；真菌的适宜ph 值偏酸性（适宜ph在3-6之间）。

二、土壤有机质转化过程可以分为哪几步土壤有机质转化过程可以分为矿质化过程和腐殖化过程。

1.影响土壤阳离子交换量大小的因素：①胶体的类型，不同类型的土壤胶体，所带负电荷差异很大，因此阳离子代换量也明显不同②土壤质地，土壤粘粒的含量越高，即土壤质地越粘重，土壤负电荷数量越多，土壤阳离子交换量越高③土壤pH值，随着pH值的升高，土壤可变负电荷增加，土壤阳离子交换量增大2.N、P、K三种营养元素有效性最高的土壤酸碱性范围：N养分在6~8时有效性较高；P养分6.5~7.5时有效性最高；K养分在pH在6～7条件下有效性最高。

3.粒结构对土壤肥力的调节作用（意义，影响）：①团粒结构土壤的大小孔隙兼备，土壤的透水、通气可同时进行，土壤的孔隙状况较为理想；②团粒结构土壤中水、气矛盾的解决；③团粒结构土壤的保肥与供肥协调；④团粒结构土壤宜于耕作；⑤团粒结构土壤具有良好的耕层构造。

4.地质大循环和生物小循环矛盾统一是自然土壤形成的本质：（物质的地质大循环是指地面岩石的风化、风化产物的淋溶与搬运、堆积，进而产生成岩作用，这是地球表面恒定的周而复始的大循环。

生物小循环是指营养元素在生物体与土壤之间的循环，植物从土壤中吸收养分，形成植物体，后者供动物生长，而动物残体回到土壤中，在微生物的作用下转化为植物需要的养分，促进土壤肥力的形成和发展。

）地质大循环和生物小循环的共同作用是土壤发生的基础，无地质大循环，生物小循环就不能进行，无生物小循环，仅地质大循环，土壤就难以形成。

在土壤形成过程中，两种循环过程相互渗透和不可分割的同时进行着。

他们之间通过土壤相互连接在一起。

5.土壤母质对成土过程及土壤性质的影响：①不同母质因矿物组成、理化性质不同,在其他成土因素的制约下，直接影响成土过程的速度、性质和方向。

②母质对土壤理化性质有很大影响。

不同的成土母质所形成的土壤，其养分情况有所不同。

③不同成土母质发育的土壤的矿物组成有较大差别。

④母质层次的不均一性也会影响土壤的发育和形态特征。

6.土壤生物对土壤肥力的有利影响：①分解有机质、腐殖质为矿物质，供给植物养分。

微生物对土壤有机质分解的影响微生物是地球上最小的生物体，它们在土壤中起着至关重要的作用。

本文将探讨微生物对土壤有机质分解的影响。

一、微生物概述微生物是一类极小的生物体，包括细菌、真菌和原生动物。

它们在土壤中广泛存在，并以其巨大的多样性和功能而闻名。

二、微生物对土壤有机质分解的作用1. 微生物对有机物降解的能力微生物通过分泌特定的酶，能够降解复杂的有机物质，将其转化为更简单的化合物。

这项能力使得土壤中的有机质得以分解。

2. 微生物对土壤有机质分解的速率微生物通过其快速的生长和繁殖能力，加速了有机质的分解过程。

它们通过吸收有机质的碳和能量，促进了土壤有机质的分解速率。

3. 微生物对土壤有机质分解产物的转化微生物不仅能够分解有机物质，还能够将其转化为二氧化碳和水，并释放出能量。

这一过程有助于提供土壤中其他生物的生存需求。

4. 微生物对土壤质地的影响微生物通过其代谢产物，改善了土壤的理化性质。

例如，微生物在分解有机物时产生的酸性物质可以中和土壤的酸性，提高土壤的 pH 值。

5. 微生物对土壤肥力的贡献微生物分解有机物质产生的营养物质，如氮、磷和钾等，为植物提供了必要的养分。

这些养分的有效性会随着微生物的分解作用而增加。

三、微生物对土壤有机质分解的影响机制1. 酶的分泌微生物通过酶的分泌，将有机质分解为可被利用的物质。

这些酶能够针对不同类型的有机物质展现出高度的选择性。

2. 共生关系微生物可以与植物建立共生关系，通过与植物的根系结合，分泌酶来分解有机质，同时从植物中获取碳源和能量。

3. 土壤环境因素微生物的活动和功能受到土壤环境因素的影响。

如土壤水分、温度、氧气含量等都会对微生物的分解活性产生一定的影响。

四、微生物对土壤有机质分解的意义1. 促进土壤健康微生物分解有机质可以释放出养分，促进土壤养分循环。

这有助于提高土壤的肥力和作物的生长。

2. 保护环境微生物通过分解有机质贡献了土壤的可持续发展。

它们降解了有毒物质，减少了土壤和水体的污染。

微生物对土壤中有机质的分解与转化微生物是土壤生态系统中不可或缺的组成部分，它们在土壤中对有机质的分解与转化发挥着重要作用。

本文将探讨微生物对土壤中有机质的分解过程以及转化成为养分的机制。

一、微生物的分类及功能微生物主要包括细菌、真菌和放线菌等。

它们在土壤中分解有机质的过程中发挥着不同的功能和作用。

首先，细菌是土壤中最主要的微生物群体，它们能够分解有机质中的碳、氮、磷等元素，并将其释放到土壤中，从而促进植物的生长。

其次，真菌是土壤分解有机质的重要组成部分，它们通过产生酶类来分解有机质，将其转化为可被植物利用的养分。

最后，放线菌在土壤中有机质的分解过程中也发挥着重要作用，它们能够分解难降解的有机物，并将其转化为可供微生物利用的简单物质。

二、微生物对土壤有机质的分解机制微生物对土壤中有机质的分解是一个复杂的过程，它主要包括物理、化学和生物三个方面的作用。

首先，物理因素如温度、湿度、通气等对微生物有机质分解活性起到重要影响。

适宜的温度、湿度和通气条件能够促进微生物的生长和活动，从而加速有机质的分解过程。

其次，化学因素如土壤pH值、氧化还原电位等也对微生物有机质分解起到一定调节作用。

不同微生物对pH值和氧化还原电位的要求不同，因此土壤中的化学环境对微生物的分解活性有直接影响。

最后，生物因素指的是微生物群体的结构和多样性对有机质分解的影响。

不同种类的微生物通过分解特定的有机质，从而形成食物链和能量流动，进一步促进土壤养分的释放。

三、有机质的转化与土壤养分的释放微生物分解有机质的过程是一个有机质分子逐步被降解的过程。

首先，微生物通过分泌各种酶类，将有机质降解成较小的有机物分子。

这些有机物分子可以是碳水化合物、蛋白质、脂肪等。

接下来，微生物通过代谢作用将有机物分子进一步分解成二氧化碳、水、无机盐等简单物质。

最后，这些简单物质可以被微生物利用，也可以被植物吸收利用。

在这个过程中，有机质转化为养分的速度和效率取决于土壤中微生物的种类和数量，以及土壤环境条件的适宜与否。

土壤学复习重点第一章绪论1、土壤的物质组成 : 土壤由矿物质、有机质 ( 土壤固相 ) 、土壤水分 ( 土壤液相 ) 、和土壤空气 ( 土壤气相 ) 三相四类物质组成。

2、土壤肥力 : 指土壤在某种程度上能同时不断地供给和调节植物正常生长发育所需要的水分、养分、空气、热量的能力。

3、土壤生产力 : 土壤生长植物并提供产品的能力, 由土壤本身的肥力属性和发挥肥力作用的外界条件所决定。

4、成土因素 : 气候、生物、地形、母质和时间。

第二章土壤的矿物组成1、矿物 : 矿物是天然产生与地壳中具有一定化学组成、物理性质和内在结构的化合物或单质。

土壤矿物按矿物来源, 可分为原生矿物和次生矿物; 按矿物的结晶状态 , 可分为结晶质和非晶质。

2、岩石 : 岩石是指由一种或数种矿物组成的自然集合体。

3、风化作用 : 风化作用是指地壳最表层的岩石在空气、水、温度和生物活动的影响下 , 发生机械破碎和化学变化的过程。

包括物理风化、化学风化、生物风化三种类型。

4、物理风化 : 指岩石因受物理因素作用而逐渐崩解破碎的过程。

特点: 只能引起岩石形状大小的改变 , 而不改变其矿物组成和化学成分。

5、化学风化 : 指岩石在化学因素作用下, 其组成矿物的化学成分发生分解和改变 , 直至形成在地表环境中稳定的新矿物。

特点: 不仅使已破碎的岩石进一步变细,更重要的是岩石发生矿物组成和化学成分的改变, 产生新的物质。

6、生物风化 : 指动物、植物、微生物的生命活动及其分解产物对岩石矿物的风化作用。

7、构成层状硅酸盐粘土矿物的基本结构单位是硅氧四面体和铝氧八面体。

8、同晶替代 : 是指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子替代而晶格构造保持不变的现象。

9、高岭组 :1:1型粘土矿物,晶层由一层硅片和一层铝片重叠而成。

两个晶层的层面间产生了键能很强的氢键 , 不易膨胀。

基层内没有或极少同晶替代现象 , 其电荷数量少。

颗粒较粗、总表面积相对较小 , 可塑性、粘结性、粘着性和吸湿性都较弱。

有机肥料施入土壤后是怎样转化的有机肥料施入土壤后向两个方向转化。

一是把复杂的有机质分解为简单的化合物，最终变成无机化合物，即矿质化过程；二是把有机质矿化过程形成的中间产物合成为比较复杂的化合物，即腐殖化过程。

矿质化过程进入土壤的有机肥料在微生物分泌的酶作用下，使有机物分解为最简单的化合物，最终变成二氧化碳、水和矿质养分，同时释放出能量。

这种过程为植物和微生物提供养分和活动能量，有一部分最后产物或中间产物直接或间接地影响土壤性质，并提供合成腐殖质的物质来源。

这些有机质包括糖类化合物、含氮有机化合物、含磷有机化合物、核蛋白、磷脂、含硫有机化合物、含硫蛋白质、脂肪、单宁、树脂等。

土壤有机质的矿化过程，一般在好气条件下进行速度快，分解彻底，放出大量的热能，不产生有毒物质；在嫌气条件下，进行速度慢，分解不彻底，放出能量少，其分解产物除二氧化碳、水和矿质养分外，还会产生还原性的有毒物质，如甲烷、硫化氢等。

旱地土壤中有机质一般以好气性分解为主，水稻田则以嫌气性分解为主，只有在排水晒田，冬种旱作时，才转为以好气性为主的分解过程。

腐殖化过程该过程是在土壤微生物所分泌的酶作用下，将有机质分解所形成的简单化合物和微生物生命活动产物合成为腐殖质。

土壤腐殖质的形成一般分为两个阶段：第一阶段，微生物将有机残体分解并转化为较简单的有机化合物，一部分在转化为矿化作用最终产物时，微生物本身的生命活动又产生再合成产物和代谢产物。

第二阶段，再合成组份，主要是芳香族物质和含氮的蛋白质类物质，缩合成腐殖质分子。

腐殖质是黑褐色凝胶状物质，分子量大、具有多种有机酸根离子、不均质的无定型的缩聚产物。

在一定条件下，可与矿物质胶体结合为有机无机复合胶体。

腐殖质在一定的条件下也会矿质化、分解，但其分解比较缓慢，是土壤有机质中最稳定的成分。

土壤肥料学复习重点绪论1、土壤：地球陆地上能够生产植物收获物的疏松表层。

2、土壤肥力：土壤供给和调节植物生长发育所需要的水、肥、气、热等生活因素的能力。

3、土壤肥料：直接或间接供给作物所需养分，改善土壤性状。

以提高作物产量和改善作物品质的物质。

第一章1、土壤矿物质：土壤固相的主要组成物质，构成土壤的骨骼。

由岩石和矿物经过极其复杂的风化过程和成土过程而形成。

2、按照矿物的起源，矿物可分为原生矿物和次生矿物两大类。

3、根据岩石成因，可将岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。

4、风化作用：指地壳最表层的岩石在空气、水、温度和生物活动的影响下，发生物理和化学变化，逐渐破碎成疏松物质的过程。

5、按风化作用因素和风化特点，可分为物理风化、化学风化和生物风化三种类型。

（1）物理风化：指岩石因受物理因素作用而逐渐崩解破碎，但不改变其矿物组成和化学成分的过程。

（2）化学风化：指岩石在化学因素作用下，其组成矿物的化学成分发生分解和改变，直至形成在地表环境中稳定的新矿物。

（3）、生物风化：是指岩石和矿物在生物的影响下发生的物理和化学的变化。

6、按土壤母质搬运动力与沉积特点的不同，可分为：残积物、坡积物、洪积物、河流冲积物、湖积物、海积物、风积物、黄土、红土。

7、按土壤质地的不同，可将土壤粗分为砂土、壤土和黏土三类。

土壤腐殖质：黏土＞腐殖质＞砂质土8、不同质地土壤的肥力特点（1）、砂质土：养分含量少，保肥力弱，肥劲猛，但不持久，易造成作物后期脱肥早衰。

a、水——粒间孔隙大，毛孔作用弱，透水性强而保水力弱，水汽易疏散，易干不易涝。

b、气——大孔隙多，通气性好，一般不会累积还原性物质。

c、热——水少气多，温度容易上升，称为热性土，有利于早春作物播种。

（2）、黏质土：含砂粒少，黏粒多，毛管孔隙特别发达，大孔隙少，土壤通气透水性差，排水不良，不耐涝。

a、水——粒间孔细小，毛管细而折，易产生地表径流，保水抗旱性强，易涝不易干。

b、气——小孔隙多，通气性差，容易累积还原性物质。

土壤有机质的动态平衡及影响因素一、土壤有机质的动态平衡土壤中有机质含量始终处于不断分解的损失量和不断形成、输入的加入量之间的动态平衡中。

一方面主要由于微生物的作用，有机质逐渐被分解；另一方面由于植物残体的输入，如自然土壤中植物凋落物、残根以及根的分泌物和脱落物等的输入，农业土壤中根茬和根分泌物以及有机肥料等的输入，土壤有机质又不断地得到补充；当土壤有机质分解量与加入量相等时，有机质含量将处于稳定状态；当加入量大于分解量时，有机质含量将逐渐提高，反之则逐渐降低。

因此，土壤有机质含量的变化，取决于有机质分解量和加入量的相对大小。

一般的趋势是对于原有机质含量高的土壤，随着耕种年数的递增，土壤有机质含量降低。

据国外报道，由于耕作的影响，土壤有机质含量可以损失20%～30%。

初期土壤有机质损失很快，大约耕作20年后土壤有机质分解速率变慢，30～40年后基本达到平衡，这时土壤有机质稳定在一个较低水平。

我国黑龙江省的土壤调查资料表明，开垦后20年土壤有机质含量减少1/4～1/3，开垦后20～40年，土壤有机质含量又在原来的基础上减少1/4～1/3，开垦60年后土壤有机质减少到原来含量的1/2以上。

二、影响土壤有机质转化的因素土壤有机质的动态平衡在一定程度上也取决于土壤有机质的矿质化过程和腐殖化过程进行的强弱程度，而具体的转化过程又受着多方面因素的影响。

土壤微生物是土壤有机质分解与转化的主要推动力，凡是影响微生物活动及生理作用的因素都会影响有机质分解转化的强度和速度。

（一）有机质本身的物质组成有机质本身的物质组成不同，转化速度也不同，一般说来，糖和蛋白质含量高的有机质（如豆科绿肥）矿化速度快，而木质素、脂、蜡等含量高的有机质（如禾本科稻草、玉米等）矿化速度慢。

有机残体的转化还受本身含氮量和含碳量比值（C/N比值）的影响，矿化速度与其含氮量成正比，与含碳量成反比。

有机质分解离不开土壤微生物，微生物在分解有机质时，需要同化一定数量的碳和氮构成身体的组成成分，同时还要分解一定数量的有机碳化合物作为能量来源。

土壤有机物的转化原理
土壤有机物的转化是指在土壤中有机物质经过一系列的化学、生物、物理等过程，发生分解、转化、合成的过程。

其主要原理包括以下几个方面：
1. 微生物分解：土壤中存在着丰富的微生物群落，包括细菌、真菌和原生动物等。

这些微生物通过分泌酶类，将有机物质降解为简单的有机化合物，如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等。

2. 矿化作用：有机物质在土壤中经过微生物分解后，进一步发生矿化作用。

矿化是指有机物质中的碳、氮、磷等元素被微生物利用，释放为无机形态，如二氧化碳、水、氨、硝酸盐、磷酸盐等。

这些无机物质可被植物吸收利用。

3. 合成作用：土壤中的有机质也可以发生合成反应，生成新的有机物质。

例如，微生物可以通过固氮作用将空气中的氮气转化为氨或氮酸盐，形成符合植物生长需要的有机氮物质。

4. 骨架重排：有机物质在土壤中可能发生骨架重排反应，使某些有机分子结构发生变化，从而改变其性质和功能。

这种骨架重排反应可以是生物或非生物因素引起的。

总的来说，土壤有机物的转化是一个复杂的过程，涉及多种生物、物理、化学因素的相互作用。

微生物分解和矿化作用是其中最为重要的机制，通过这些过程，
土壤中的有机物质能够被分解为可供植物吸收利用的无机养分。