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关于“土壤有机质”这回讲的最清楚!

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关于“土壤有机质”这回讲的最清楚!

发布日期:2018-05-19 作者:网络部 点击:

什么是土壤有机质?



广义的讲土壤有机质是指各种形态存在于土壤中的所有含碳的有机物质。


包括土壤中各种动、植物残体,微生物体及其分解和合成的各种有机物质


狭义的讲土壤有机质一般主要是指有机残体经微生物作用形成的一类特殊的、复杂的、性质比较稳定的高分子有机化合物。(腐殖质)有机质本身就是养分的储藏库,同时深刻地影响土壤的物理、化学和生物学性质。假设某一土壤表土有机质含量4%,有机质氮含量5%,一季作物中有机质分解率2%,则土壤有机质供应之氮可达80kg/公顷,此供应量几乎可满足大部分作物之需求量,据估算,1%的土壤有机质相当于含有18公斤养分/亩。


同时有研究表明,土壤中的有机质从2%降低到1.5%,土壤的保肥能力将下降14%。


此外,土壤有机质深刻影响水分的存储。一英亩大、一英寸厚、含2%有机质的土壤储水量可达12.1万升,含量5%和8%的土壤分别可储水30.3万和48.5万升。研究表明,土壤有机质从1%升到3%,土壤的保水能力增加6倍


当然,土壤有机质也深刻影响着土壤的质地和结构。丰富的有机质下,土壤可以形成稳定的大量的有机无机复合体,具有良好的土壤结构,不仅抗土壤侵蚀,也为根系提供理想的水分和空气条件


最主要的是,土壤有机质是土壤中各种大大小小生物的碳源和能源。丰富的有机质下,土壤中自然形成庞大的食物网,构建健康的生态系统,这个庞大的生态系统是土壤活力的来源,从养分转化直到病虫害控制,都起着极为重要的作用。

一、土壤有机质的来源

1、微生物

2、动物来源

3、植物来源

4、人为施入的有机质

QQ截图20180510170226.jpg

自然土壤

地面植被残落物和根系是土壤有机质的主要来源,如树木、灌木、草类及其残落物,每年都向土壤提供大量有机残体。

不同自然植被下进入土壤的植物残体量变异很大

热带雨林下仅凋落物干物质量即达16700Kg/公顷*年

荒漠植物群落的凋落物干物质量仅为530Kg/公顷*年

土壤的有机质来源

1、作物的根茎、还田的秸秆和翻压绿肥

2、人畜粪尿

3、城市生活垃圾、污水

4、土壤微生物、动物的遗体及分泌物(如蚯蚓、昆虫等)

二、有机质的含量及组成

(一)有机质含量

一般含量在0—5%之间,泥炭土可高达20%或30%以上,壤土和沙壤土不足0.5%

有机土壤:有机质含量>20%

矿质土壤:有机质含量<20%

(二)有机质的组成

(1)存在形态

1、动植物残体(新鲜)

2、半分解的动植物残体

3、腐殖质

(2)化学元素组成

土壤有机质的基本组成是C、H、O、N

C:52%—58%

H:3.3%—4.8%

O:34%—39%

N:3.7%—4.1%

(3)化合物组成

腐殖物质:60%—80%

非腐殖物质:20%—40%

常见的化合物:糖类、有机酸 、醛、醇、酮、纤维素、半纤维素、木质素、脂类、蛋白质

三、土壤有机质的转化

(一)有机质的土壤肥力上的作用

1、提供植物需要的养分

直接提供:土壤有机质是植物所需的氮、磷、硫、微量元素等各种养分的主要来源。

间接作用:多种有机酸和腐植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。

2、改善土壤性质

物理性质

土壤团聚体的形成过程和稳定性方面起着重要作用。

改善土壤结构,使土壤的透水性、蓄水性、通气性以及根系的生长环境有所改变。

腐殖物质具有巨大的比表面积和亲水基团,吸水量是黏土物质的5倍,能改善土壤有效持水量,使得更多的水能为作物所利用。

颜色与热性质:由于腐殖质是一种深色的物质,深色土壤吸热快,同样日照条件下,其土温相对较高。

化学性质

土壤中养料含量与保肥能力

在酸性土壤中,有机质通过与单体铝的复合,降低土壤交换性铝的含量,总而减轻铝的毒害。

养分的有效性:如增加土壤中磷的有效性和提高磷肥的利用率、增加土壤微量元素的有效性。

提高土壤腐殖物质含量,就增强土壤对酸碱度变化的缓冲性能。

生物性质

土壤微生物生命活动所需养分和能量的主要来源,没有土壤有机质则不会有土壤中所有生物化学过程。

蚯蚓通过掘洞、消化有机质、排泄粪便等直接改变土壤微生物和植物的生存环境

通过刺激微生物和动物的活动还能增加土壤酶的活性,从而直接影响土壤养分转化的生物化学过程。

腐植酸被证明是一类生理活性物质,它能加速种子发芽,增强根系活力,促进作物生长。对土壤微生物而言,腐植酸也是一种促进其生长发育的生理活性物质。

(二)有机质在生态环境上的作用

1、有机质与重金属离子的作用

土壤腐殖物质含有多种功能基,这些功能基对重金属离子有较强的络合和富集能力。

2、有机物质对农药等有机污染物的固定作用

土壤有机质对农药等有机污染物有强烈的亲和力,对有机污染物在土壤中的生物活性、残留、生物降解、迁移和蒸发等过程有重要的影响。

可溶性腐殖物质能增加农药从土壤向地下水的迁移,能更有效地迁移农药和其他有机物质。

腐殖物质还能作为还原剂而改变农药的结构、活性、降低毒性。

(三)增加土壤有机质的途径

1、施用有机肥

施用有机肥以提高土壤有机质水平是我国劳动人民在长期的生产实践中总结出来的宝贵经验。

主要的有机肥源包括:作物秸秆、绿肥、粪肥、厩肥、堆肥、沤肥、饼肥、蚕沙、鱼肥、河泥、塘泥等。

适当使用一些氮肥也是将土壤有机质保持在合适水平的一些措施(调整C/N)

有机、无机肥料配合施用不仅能增产,提高肥料利用率,还能提高土壤有机质含量。

2、种植绿肥

绿肥是指把还在生长的豆科绿色植物体翻入土壤的肥料。种植绿肥是一个培养土壤、提高产量的有效措施。

华北主要有以下两种方式:

(1)休息绿肥

田菁、柽麻、草木樨和越冬毛叶苔子等

(2)粮肥间作(林肥间作、果肥间作)

毛叶苔子、草木樨或夏季田菁等

南方种植绿肥普遍为水稻、紫云英轮作制

种植绿肥应依据“因地制宜、充分用地、积极养地、养用结合”的原则,同时也要考虑经济效益。

3、秸秆还田

一般是指将作物收获后将秸秆切碎,不经堆腐直接翻入土壤。秸秆还田不仅节省劳力和运输,对促进土壤结构的形成、固定和保存氮素以及促使土壤难溶性养分的释放比施用腐熟的有机肥效果还好。

4、其他途径

旱地改为水田后,土壤有机质含量明显增高。

免耕可以显著增加土壤微生物生物量和微生物碳与有机碳的比率,并使土壤有机质水平表现出提高的趋势。


四、总结

1,有机质含量决定土壤类型

土壤有机质的含量在不同土壤中差异很大,含量高的可达20%或30%以上(如泥炭土,东北黑土地等),含量低的不足1%或0.5%(如荒漠土和风沙土等)。在土壤学中,一般把耕作层中含有机质20%以上的土壤称为有机质土壤,含有机质在20%以下的土壤称为矿质土壤。一般情况下,耕作层土壤有机质含量通常在5%以上。


2.土壤有机质的存在状态

进入土壤中的有机质一般以三种类型状态存在。

(1)新鲜的有机物:指那些进入土壤中尚未被微生物分解的动、植物残体。它们仍保留着原有的形态等特征。

(2)分解的有机物:经微生物的分解,已使进入土壤中的动、植物残体失去了原有的形态等特征。有机质已部分分解,并且相互缠结,呈褐色。包括有机质分解产物和新合成的简单有机化合物。

(3)腐殖质:指有机质经过微生物分解后并再合成的一种褐色或暗褐色的大分子胶体物质。与土壤矿物质土粒紧密结合,是土壤有机质存在的主要形态类型,占土壤有机质总量的85-90%。


3.土壤有机质需要微生物转化

土壤有机质的微生物的转化过程是土壤有机质转化的最重要的,最积极的进程。

1.微生物对含氮的有机物转化

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。

①水解过程

蛋白质在微生物所分泌的蛋白质水解酶的作用下,分解成为简单的氨基酸类含氮化合物。


②氨化过程

蛋白质水解生成的氨基酸在多种微生物及其分泌酶的作用下,产生氨的过程。


③硝化过程

在通气良好的情况下,氨化作用产生的氨在土壤微生物的作用下,可经过亚硝酸的中间阶段,进一步氧化成硝酸,这个由氨经微生物作用氧化成硝酸的作用叫做硝化作用。将硝酸盐转化成亚硝酸盐的作用称为亚硝化作用。

④反硝化过程

硝态氮在土壤通气不良情况下,还原成气态氮(N2O和N2),这种生化反应称为反硝化作用。

2、微生物对含磷有机物的转化

土壤中有机态的磷经微生物作用,分解为无机态可溶性物质后,才能被植物吸收利用。土壤中表层有20%-50%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。

3.微生物对含硫有机物的转化

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。硫化氢在通气良好的条件下,在硫细菌的作用下氧化成硫酸,并和土壤中的盐基离子生成硫酸盐,不仅消除硫化氢的毒害作用,而且能成为植物易吸收的硫素养分。

据估计,进入土壤的有机残体经过一年降解后,2/3以上的有机质的二氧化碳的形式释放而损失,残留在土壤中的有机质不到1/3,其中土壤微生物量占3%-8%,多糖、多糖醛酸苷、有机酸等非腐殖质物质占3%-8%,腐殖质占10%-30%。植物根系在土壤中的年残留量比其他地上部分稍高一些。


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