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要求：

[1] 了解土壤有机质的来源及其组成

[2] 了解土壤有机质的生物转化过程

[3] 掌握土壤有机质的分组及各组分的性质

[4] 重点掌握土壤有机质的作用及其调节措施

 

第四章  土壤有机质

土壤有机质（soil organic matter）是指存在于土壤中的所有含碳的有机化合物。它主要包括土壤中各种动物、植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机化合物。

土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分，尽管土壤有机质的含量只占土壤总量的很小一部分（一般为1％—20％），但它对土壤形成、土壤肥力、环境保护及农林业可持续发展等方面都有着极其重要作用的意义。一方面，它含有植物生长所需要的各种营养元素，也是土壤微生物活动的能源，对土壤物理、化学和生物学性质有着深刻的影响。另一方面，土壤有机质对重金属、农药等各种有机、无机污染物的行为能有显著的影响。而且土壤有机质对全球碳平衡起着重要的作用，被认为是影响全球“温室效应”的主要因素。

4.1 土壤有机质的来源、组成

4.1.1土壤有机质的来源

1.1 植物残体：包括各类植物的凋落物、死亡的植物体及根系(这是自然状态下土壤有机质的主要来源，对森林土壤尤为重要。)

注:森林土壤每年凋落物归还量 (以干物质量计)主要决定于生物气候带        年生物量。

热带雨林(16700Kg/km2·a)>亚热带常绿阔叶林和落叶阔叶林(9000-12000 km2·a )>暧温带落时阔时林，温带针阔混交林>寒温带针叶林>荒漠植物群落(530kg/(nm2·a)。

(2)动物、微生物残体：包括土壤动物和非土壤动物的残体，及各种微生物的残体.这部分来源相对较少。但对原始土壤来说，微生物是土壤有机质的最早来源。

(3)动物、植物、微生物的排泄物和分泌物：土壤有机质的这部分来源虽然量很少，但对土壤有机质的转化起着非常重要的作用。

(4)人为施入土壤中的各种有机肥料（绿肥、堆肥、沤肥等），工农业和生活废水，废渣等，还有各种微生物制品，有机农药等。

4.1.2土壤有机质的含量

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，某些肥沃的森林土壤等），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(organic soil)，含有机质在20％以下的土壤称为矿质土壤(mineral soil)。一般情况下，耕作层土壤有机质含量通常在5%以下。全球土壤0—100cm和0—15cm土层中有机碳的含量（有机质的含碳量平均为58％，所以土壤有机质的含量大致是有机碳含量的1.724倍）情况见表4—1

4.1.3土壤有机质的组成

4.1.3.1土壤有机质的类型：

进入土壤中的有机质一般以三种类型状态存在。

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。对森林土壤而言，一般指凋落物的L层（Litter）。

半分解的有机物：经微生物的分解，失去动、植物残体了原有的形态等特征。包括有机质分解产物和新合成的简单有机化合物。对森林土壤而言，一般指凋落物层中的F层（Fermentation）。

腐    殖   质(humus)：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％。对森林土壤而言，一般指凋落物层中H层（Humus）。

4.1.3.2 土壤有机质的组成

土壤有机质的组成决定于进入土壤的有机物质的组成，进入土壤的有机物质的组成相当复杂。各种动、植物残体的化学成分和含量因动、植物种类、器官、年龄等不同而有很大的差异。      

 碳水化合物(carbohydrate)包括糖类、纤维素、半纤维素、果胶质、甲壳质等。

糖类有葡萄糖、半乳糖、六碳糖、木糖、阿拉伯糖、氨基半乳糖等。虽然各主要自然土类间植被、气候条件等差异悬殊，但上述各糖的相对含量都很相近，在剖面分布上，无论其绝对含量或相对含量均随深度而降低。

纤维素(cellulose)和半纤维素(hemicellulose)为植物细胞壁的主要成分，木本植物残体含量较高，两者均不溶于水，也不易化学分解和微生物分解。 

果胶质(pectin)在化学组成和构造上和半纤维素相似，常与半纤维素伴存。

甲壳质(chitin)属多糖类，和纤维素相似，但含有氮，在真菌的细胞膜、甲壳类和昆虫类的介壳中大量存在，甲壳质的元素组成或为（C8H13O5N4）n

 木素(lignin)是木质部的主要组成部分，是一种芳香性的聚合物C、H、O分别为62-69%、5-6.5%、26-39.5%),较纤维素含有更多的碳(C、H、O分别为44.4%、6.2%、49.4%)。

木素很难被微生物分解。但在土壤中可不断被真菌、放线菌所分解。

由C14研究指出，有机物质的分解顺序为：葡萄糖>半纤维素>纤维素>木素

含氮化合物(nitrogen-containing compound)：动植物残体中主要含氮物质是蛋白质，它是构成原生质和细胞核的主要成分，在各植物器官中的含量变化很大，蛋白质的元素组成除碳、氢、氧外，还含有氮（平均为10％），某些蛋白质中还含有硫（0.3％—2.4％）或磷（0.8％）。

一般含氮化合物易为微生物分解，生物体中常有一少部分比较简单的可溶性氨基酸可为微生物直接吸收，但大部分的含氮化合物需要经过微生物分解后才能被利用。

树脂、蜡质、脂肪、单宁、灰分物质

树脂(resin)、蜡质、脂肪等有机化合物均不溶于水，而溶于醇、醚及苯中，都是复杂的化合物。

单宁物质主要都是多元酚的衍生物，易溶于水，易氧化，与蛋白质结合形成不溶性的，不易腐烂的稳定化合物。木本植物木材及树皮中富含单宁，而草本植物及低等生物中则含量很少。

灰分物质(ash substance)是植物残留体燃烧后所留下的，其主要元素为钙、镁、钾、钠、硅、磷、硫、铁、铝、锰等，此外还有少量的碘、锌、硼、氟等元素。这些元素在植物生活中有着巨大的意义。