当前课程知识点：土壤地理学 > 第二章 土壤固相组成及其诊断特性 > 2.5 土壤有机质（二） > 2.5 土壤有机质（二）
同学们好
在学习了土壤有机质的来源
类型
基本组分的基础上
我们今天来了解土壤有机质的转化
土壤有机质的转化
各种有机残体进入土壤后
进行着多种多样的复杂的转化过程
这些过程可以归结为两个对立的过程
有机质的矿化过程和腐殖质化过程
一
矿化过程
是指土壤中的各种动植物残体及腐殖质
在微生物作用下
分解成简单有机化合物
最终被彻底分解为无机化合物的过程
首先我们学习了解碳水化合物的矿化
土壤中的碳水化合物包括葡萄糖及其他单糖
淀粉
纤维素与半纤维素木质素等
单糖易分解
而多糖则较难分解
尤其是与粘粒矿物结合的多糖
往往是抗分解的
纤维素等大分子的碳水化合物的分解比较慢
而木质素分解最慢
如下图所示
碳水化合物首先水解为单糖
单糖在通气良好的情况下
由好气性微生物进行生物化学氧化
最终分解为二氧化碳
水和其他矿质养分
分解速度快
彻底
并释放大量热能
不产生有毒物质
单糖在厌氧环境中
如淹水条件下
分解为二氧化碳
甲烷
水和热能
厌氧分解速度慢
不彻底
不彻底
释放热量少
除产生植物养分外
还产生还原性有毒物质
如甲烷
硫化氢等
我们再来看一下含氮有机物的矿化
土壤中含氮有机物主要有蛋白质
腐殖质
生物碱等
土壤中含氮有机物的转化
主要有三个相连而又各异的过程
氨化
硝化和反硝化过程
氨化过程中
首先
蛋白质水解为氨基酸
氨基酸在通过水解
氧化或还原作用脱氨基
这种把氨从氨基酸中分离出来的作用叫做氨化作用
氨化在好气
嫌气条件下均可进行
氨化过程中生成的氨或者铵盐
可被微生物利用以组成其体细胞
也可被高等植物利用作为氮素养分的来源
硝化过程和反硝化
土壤中产生的氨在硝化细菌作用下
氧化成亚硝酸或者硝酸
成为植物可以吸收利用的氮素养分
如果土壤通气不良
如淹水
紧实时
或者土壤 的pH较高
碳比氮比大
则易于进行反硝化过程
反硝化过程会造成氮气的逸出
造成土壤氮素损失
二
影响土壤有机质矿化分解的主要因素
微生物是土壤有机质分解和周转的主要驱动力
因此
凡是能影响微生物活动及其
生理作用的因素都会影响
有机物质的分解和转化
这些因素包括
一、土壤生物组成及活性
例如不同类型微生物的细胞物质碳比氮不同
周转速度不同
对土壤有机质效率也不同
二、有机残体的组成与状态
不同有机残体化学组成如木质素
如木质素、纤维素等含量的差异性
如木质素、纤维素等含量的差异性
其分解矿化速率也不同
三、有机残体的碳比氮或碳比磷不同
对微生物数量和活性的影响不同
以细菌为例
细菌在每同化1份碳素以组成其自身的体细胞时
还需要消耗4份碳素
作为其自身活动的能源消耗
这样
要完成细菌的生命过程
就要求有机物的碳比氮为二十五比一左右
即其中5份碳和1份氮构成体细胞
另外20份碳作为同化过程中的能源消耗
一般认为有机残体的碳比氮为 20到25比1时
微生物活动最为旺盛
有机残体分解速度最快
四、有机残体的物理性状
有机残体的物理性状如破碎程度
新鲜程度等
直接关系到它与外界的接触面
进而影响到分解速率
五、土壤水
热
气
pH条件不同
土壤有机质的分解速率也不同
以上我们介绍了土壤有机质的矿化过程
现在我们来看一下土壤有机质的腐殖质化过程
土壤有机质矿化的同时
其部分分解产物又在微生物作用下
聚合为组成和结构比原来有机化合物
更为复杂的新的有机化合物
这一非常复杂的生物化学过程称为腐殖化过程
关于土壤腐殖质的形成可以归结为三种学说
一、 木质素-蛋白质聚合学说
认为腐殖质由木质素、蛋白质
及其 分解的中间产物
在微生物作用下
聚合而成
二、 生物化学合成学说
认为土壤有机质分解的中间产物如多元酚
氨基酸等缩合聚合而成
三、化学催化聚合学说
认为土壤有机质分解的中间产物
与黏土矿物表面吸附的铁
铝等的催化作用下合成腐殖质
前苏联的波诺马廖娃
在《腐殖质和土壤形成》一书中提出的观点为
虽然通常均将植物和动物残体
同等地看作是腐殖质的来源
但动物
特别是高等动物的残体可能并不生成腐殖质
而是完全矿化为最终产物
二氧化碳
水和矿物盐
因为在埋葬动物尸体的地方
甚至没有痕量的腐殖质
这可能是因为
动物体主要由蛋白质和脂肪组成
在它们的组分中缺少
一些必须的形成腐殖质的原料
如木质素
纤维素
半纤维素
丹宁
果胶及其他植物物质
波诺马廖娃认为
对于高等动物生命来说
它们是异养型生物
可自由移动
腐殖质的形成是不必要的
而植物固定在一定的土地上
具有自养性特征
从土壤中汲取灰分元素
但又不能听凭土地变得贫瘠
和其他土壤性质恶化
因此腐殖质的形成
是植物的一种适应性生存对策或手段
由此可见
植物是很聪明的
土壤腐殖物质的形成如下图
包括微生物的生物
生物化学过程和纯化学过程
第一阶段
植物残体分解产生简单的有机碳化合物
第二阶段
通过微生物对这些有机化合物的代谢作用
和反复的循环
增殖微生物细胞
第三阶段
通过微生物合成的多酚和醌
或来自植物的类木质素
聚合形成高分多聚化合物
即腐殖物质
今天的内容就讲到这里
课后同学们请完成以下作业
一、简述土壤有机质矿化过程及其意义
二、影响土壤有机质分解转化的主要因素有哪些
我们下次课再见
-1.1 土壤、土壤圈的相关基本概念
--1.1 土壤、土壤圈的相关基本概念
-1.2 土壤圈的地位与作用
--1.2 土壤圈的地位与作用
-1.3 土壤地理学发展简史
--1.3 土壤地理学发展简史
-2.1 土壤矿物（一）
--2.1 土壤矿物（一）
-2.2 土壤矿物（二）
--2.2 土壤矿物（二）
-2.3 土壤矿物（三）
--2.3 土壤矿物（三）
-2.4 土壤有机质（一）
--2.4 土壤有机质（一）
-2.5 土壤有机质（二）
--2.5土壤有机质（二）
-2.6 土壤圈的物质循环（一）
--2.6 土壤圈的物质循环（一）
-2.7 土壤圈的物质循环（二）
--2.7 土壤圈的物质循环（二）
-2.8 土壤固相的物理诊断特性（一）
--2.8 土壤固相的物理诊断特性（一）
-2.9 土壤固相的物理诊断特性（二）
--2.9 土壤固相的物理诊断特性（二）
-3.1 土壤空气及其运动
--3.1 土壤空气及其运动
-3.2 土壤热量状况
--3.2 土壤热量状况
-3.3 土壤水分形态
--3.3 土壤水分形态
-3.4 土壤水势
--3.4 土壤水势
--3.4 土壤水势
--3.4 土壤水势
-3.5 土壤胶体
--3.5 土壤胶体
--3.5 土壤胶体
--3.5 土壤胶体
-3.6 土壤溶液
--3.6 土壤溶液
--3.6 土壤溶液
--3.6 土壤溶液
-4.1 道库恰耶夫成土因素学说
--4.1 道库恰耶夫成土因素学说
-4.2 土壤形成的气候因素
--4.2 土壤形成的气候因素
-4.3 土壤形成的生物因素
--4.3 土壤形成的生物因素
-4.4 土壤形成的岩石圈（母质）和地形因素
-- 4.4土壤形成的岩石圈（母质）和地形因素
-4.5 土壤形成的水圈（水文）因素
--4.5 土壤形成的水圈（水文）因素
-4.6 土壤形成时间因素的作用
--4.6 土壤形成时间因素的作用
-5.1 土壤形成过程的概念
--5.1 土壤形成过程的概念
-5.2 基本土壤形成过程
--5.2 基本土壤形成过程
-5.3 土壤剖面形态特征
--5.3 土壤剖面形态特征
-6.1土壤分类概述
--6.1土壤分类概述
-6.2 中国土壤地理发生分类
--6.2 中国土壤地理发生分类
-6.3 中国土壤系统分类
--6.3 中国土壤系统分类
-6.4美国土壤系统分类（ST）
--6.4美国土壤系统分类（ST）
-6.5 世界土壤资源参比基础-WRB
--6.5 世界土壤资源参比基础-WRB
-6.6 不同土壤分类系统的参比
--6.6 不同土壤分类系统的参比
-7.1 地带性土壤类型1剖析
--7.1 地带性土壤类型1剖析
-7.2 地带性土壤类型2剖析
--7.2 地带性土壤类型2剖析
-7.3 非地带性土壤类型剖析
--7.3 非地带性土壤类型剖析
-7.4 土壤空间分布规律剖析
--7.4 土壤空间分布规律剖析
-7.5 新疆土壤类型及其空间分布
--7.5 新疆土壤类型及其空间分布
-8.1 土壤广域性分布规律
--8.1 土壤广域性分布规律
-8.2 全球各州土壤分布规律
--8.2 全球各州土壤分布规律
-8.3 中国土壤广域分布规律
--8.3 中国土壤广域分布规律
-8.4 土壤的垂直地带性
--8.4 土壤的垂直地带性
-8.5 土壤负向垂直地带性及垂直-水平复合分布规律
--8.5 土壤负向垂直地带性及垂直-水平复合分布规律
-8.6 土壤中域/微域性及耕地土壤的分布规律
--8.6 土壤中域/微域性及耕地土壤的分布规律
-8.7 土被结构的基本类型与空间格局
--8.7 土被结构的基本类型与空间格局
-8.8 土壤流体组成及其诊断特性土壤区划
--8.8 土壤流体组成及其诊断特性土壤区划
-9.1 土壤资源的含义与生态环境功能
--9.1 土壤资源的含义与生态环境功能
-9.2 世界土壤资源概况及其空间特征
--9.2 世界土壤资源概况及其空间特征
-9.3 中国土壤资源特点与土壤质量概念
--9.3 中国土壤资源特点与土壤质量概念
-9.4 土壤质量的指标体系
--9.4 土壤质量的指标体系
-9.5 土壤质量指标功能与土壤质量评价方法
--9.5 土壤质量指标功能与土壤质量评价方法
-9.6 土地开发整理、土壤退化与侵蚀
--9.6 土地开发整理、土壤退化与侵蚀
-9.7 土壤侵蚀方法、影响因素及防治对策
--9.7 土壤侵蚀方法、影响因素及防治对策
-9.8 土壤风蚀沙化
--9.8 土壤风蚀沙化
-9.9 土壤盐渍化和荒漠化
--9.9 土壤盐渍化和荒漠化
-9.10 土壤污染
--9.10 土壤污染
-10.1 土壤地理调查
--10.1 土壤地理调查
-10.2 现代技术在土壤调查中的应用
--10.2 现代技术在土壤调查中的应用
-10.3 土壤信息库
--10.3 土壤信息库
-土壤地理学 试卷一
--土壤地理学 试卷一
-土壤地理学 试卷二
--土壤地理学 试卷二
-土壤地理学 试卷三
--土壤地理学 试卷三
-土壤地理学 试卷四
--土壤地理学 试卷四
-土壤地理学 试卷五
--土壤地理学 试卷五
-土壤地理学 试卷六
--土壤地理学 试卷六
