1.2.3土壤有机质及其环境生态意义在线视频

同学们大家好

现在我们来学习

土壤有机质及其环境生态意义

首先我们来看土壤有机质及其来源

土壤有机质是土壤的重要组成部分

是土壤发育过程的标志

对土壤性质具有非常重大的影响

我们来看土壤有机质的定义

它分成两个方面

即广义的定义和狭义的定义

广义上来说

土壤有机质是指各种形态

存在于土壤中的所有含碳有机物的总和

包括土壤中的各种动植物残体、微生物

及其分解和合成的各种有机物质

而狭义上的土壤有机质则一般是指

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

高分子有机化合物即腐殖酸

我们来看土壤有机质的来源

主要包括土壤微生物

土壤植物残落物及其根系

土壤动物残体及分泌物

另外对于人工扰动的土层

人工施入的各种有机肥料

也是土壤有机质的重要来源

另外特别需要大家注意的是

对于有机污染土壤而言

像石油烃也可能成为其特殊的有机质来源

总体来说

人工施入的各种有机肥料和作物根茬

以及根系分泌物是土壤有机质来源的重要组份

其次是土壤生物

下面我们来看土壤有机质的含量及组成

土壤有机质的含量一般分布在

0.5%-35%相对比较广泛的范围内

而我们可以根据有机质含量的多少

把土壤分成两大类，即有机质土壤和矿质土壤

对于耕层土壤含有机质20%以上的

黏土有机质超过5%

以及砂土有机质超过3%的

我们可以称其为有机质土壤

未达到此有机质含量的自然就是矿质土壤了

我们再来看土壤有机质的组成

土壤有机质主要元素构成

包括碳、氢、氧、氮、硫、磷等

其中碳/氮的比值大概在10：1左右

土壤有机质的主要化合物组成

是类木质素和蛋白质

其次是半纤维素、纤维素以及乙醚、乙醇等

可以溶解的化合物

大多数土壤的有机质组分是非水溶性的

刚才我们提到

狭义的土壤有机质是土壤腐殖质

那么下面我们就来看土壤腐殖质

腐殖质是除未分解和半分解动植物残体

及微生物体以外的所有有机质的组成

土壤腐殖质分成两部分

即非腐殖物质和腐殖物质

通常可占到土壤有机质的90%以上

下面我们分别来看

首先是非腐殖物质

非腐殖物质是有特定物理化学性质

结构已知的有机化合物

其中一些是经微生物改变的植物有机化合物

另一些则为微生物合成的有机化合物

非腐殖物质

约占土壤腐殖质的20%-30%

另一部分则是腐殖类物质

腐殖类物质是经土壤微生物作用后

由多酚或者多醌类物质聚合而形成的

含芳香环结构，新形成的黄色至棕黑色的

非晶型高分子有机化合物

腐殖物质是土壤有机质的主体

是土壤有机质中最难降解的组分

一般占到60%-80%

腐殖类物质的主体

是各种腐殖酸及其与金属离子相结合的盐类

土壤腐殖酸的提取至关重要

我们要特别注意土壤腐殖酸提取剂

应满足以下几个方面的要求

首先对腐殖酸的性质没有影响或影响很小

可以获得腐殖酸的均匀组分

具有较高的腐殖酸提取能力

或者能将腐殖酸几乎完全分离和提取出来

土壤的腐殖酸可以分成三个组份

胡敏酸、富啡酸和胡敏素

大家要注意

这三种组份不是特定化学组成上的划分

而是操作定义上的划分

特别重要的土壤污染物

重金属

就有在土壤环境中操作定义上的划分

我们到时也会做重点讲解

土壤腐殖酸的性质主要分成两个方面

首先是物理性质

同一种土壤中富啡酸平均分子量最小

胡敏素平均分子量最大

而胡敏酸则处于富啡酸和胡敏素之间

腐殖酸是一种亲水胶体

具有非常强大的吸水能力

从化学组成上来说

腐殖酸中存在的各种官能团

使其表现出多种活性

如离子交换能力

对重金属离子的配位能力

氧化还原特性以及一些其它的生理活性等等

下面我们来看土壤有机质的转化及影响因素

有机残体进入土壤后

在以土壤微生物为主导的各种作用综合影响下

会向着两个方向转化

首先是矿化或者矿质化过程

主要是在微生物酶的作用下发生氧化反应

最终彻底分解释放出二氧化碳

水和能量的过程

下面我们结合公式来看

碳氢化合物在氧的存在下

通过土壤酶的作用发生氧化

释放二氧化碳和水，同时产生能量

另外一个则是腐殖化过程

土壤的各种有机化合物通过微生物合成

或者是在植物组织中聚合转变为组成和结构

比原来的有机化合物更为复杂的新有机化合物

我们可以以腐殖化系数来进行表示

它指的是植物残体在某时间段后的

残留量占原进入土壤总量的比例

值得大家注意的是

有机残体进入土壤后

其矿化和腐植化是同时存在和发生的过程

矿化是进行腐植化过程的前提

而腐植化过程是有机残体矿化过程的

部分结果

应当注意的是腐殖质仅处于相对稳定的状态

它也在缓慢的进行着矿化

所以矿化和腐殖化在土壤形成过程中

是对立统一的两个过程

下面我们来看影响土壤有机质转化的因素

主要有这样几个部分

首先是土壤特性

土壤特性中气候和植被

在较大范围内影响土壤有机质的分解和积累

而土壤质地则是在

局部范围内影响土壤有机质的含量

接下来是pH值

土壤pH值可以通过微生物活动的

活性大小影响有机质的降解

大多数细菌活动的最适pH值是中性附近

pH值在6.5到7.5之间

而放线菌的最佳pH值略微偏碱

真菌则最适于酸性条件下

如pH值3-6的活动范围

总体上来说pH过低（小于5.5）

或过高（大于8.5）

对一般的微生物均不太适宜

温度：0度以下

有机质分解速率很小

0-35度范围内

提高温度可以促进有机质的分解

温度每升高10度

土壤有机质最大分解速率可以提高2-3倍

一般土壤微生物比较适宜的温度范围

是25-35度

超过这一温度范围

微生物的活动会受到

或多或少甚至很明显的抑制

另外土壤水分和通气状况也会影响

土壤有机质的转化

土壤微生物活动需要适宜的含水量

但是过多的水分

可能会导致进入土壤的氧气减少

从而改变土壤有机质的分解过程及其产物

植物残体的特性

总体来说新鲜多汁的有机质

比干枯的秸秆更易于分解

有机质的细碎程度也会影响

其与外界因素的接触面大小

密实有机质的分解速率

比疏松有机质要缓慢

而有机质的碳/氮比对其分解速率影响很大

营养物如硫、磷缺乏时

也可能会抑制土壤有机质的分解

最后我们来看土壤有机质的环境生态意义

首先是土壤有机质的作用

土壤有机质是植物营养的主要来源

它会刺激植物根系的生长

可以改善土壤的物理状况

可以起到保水保肥等重要的作用

还可以对土壤重金属等产生络合作用

可以通过植物根际区这一

特殊区域来促进微生物活动

还可以提高土壤温度

在基础土壤学中一般着重探讨

土壤有机质在土壤肥力方面的功效

而在环境土壤学或者土壤污染控制中

我们则更关注土壤有机质的生态与

环境效应

下面我们来看两个方面

第一个方面是土壤有机质与重金属离子的作用

土壤的腐殖物质可以与重金属离子产生复合体

重金属离子的存在形态

也会受到腐殖质的配位反应和氧化还原反应等的影响

因此腐殖质对于重金属

具有很重要的络合和影响

腐殖酸对无机矿物也有一定的溶解作用

另外一个方面

有机质对土壤有机污染物的迁移转化

也有重要的影响

如有机质对农药等有机污染物有一定的固定作用

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

残留特性

生物降解、迁移和挥发过程都具有重要影响

极性有机污染物可以通过离子交换

氢键

范德华力、配位体交换

阳离子桥和水桥等各种不同机理和过程

与土壤有机质相结合

对于非极性有机污染物

则可以通过分配机理与之相结合

腐殖质还能作为还原剂

改变农药的结构

另外值得注意的是

一些有毒有机化合物与腐殖质结合后

可能会导致毒性降低

甚至消失

这一部分就到这里

谢谢大家