1、第三章 土壤生物與土壤有機質(zhì) 第一節(jié) 土壤生物第二節(jié) 土壤有機質(zhì)的來源與轉(zhuǎn)化第三節(jié) 土壤腐殖質(zhì)第四節(jié) 土壤有機質(zhì)的作用與管理第一節(jié) 土壤生物土壤中的生物第一節(jié) 土壤生物一、土壤微生物1、病毒個體最小數(shù)量最多，1010個/g引起植物和動物病害可控制雜草和有害昆蟲進入地下水第一節(jié) 土壤生物一、土壤微生物2、細(xì)菌土壤中重要的生物數(shù)量少于病毒，108109個/g生物量低于真菌參與物質(zhì)代謝第一節(jié) 土壤生物一、土壤微生物2、細(xì)菌按營養(yǎng)類型劃分光能營養(yǎng)型：藍(lán)細(xì)菌、藻類、高等植物化能營養(yǎng)型：化學(xué)物質(zhì)為能源自養(yǎng)型（CO2，無機營養(yǎng)型）：NH4、Fe2、NO2、S2-、S2O32-異養(yǎng)型（有機營養(yǎng)型）：大多數(shù)細(xì)菌

2、第一節(jié) 土壤生物2、細(xì)菌根據(jù)需氧情況劃分需氧（好氣）細(xì)菌大多數(shù)細(xì)菌、霉菌、放線菌厭氧（厭氣）細(xì)菌產(chǎn)甲烷細(xì)菌、脫硫弧菌兼厭氣性細(xì)菌酵母菌、大腸桿菌、某些硝酸硫酸還原細(xì)菌等氧氣與微生物生活的關(guān)系微生物類群氧氣的影響需氧性微生物專性需氧性需氧才能生活兼性需氧性有氧生活更好微需氧性僅需低于大氣中含氧量的條件厭氧微生物微耐氧性不需要氧，有氧時也可以生活嚴(yán)格厭氧性氧有毒害作用第一節(jié) 土壤生物2、細(xì)菌按溫度、pH劃分土壤常見細(xì)菌節(jié)細(xì)菌鏈霉菌假單胞菌芽孢桿菌藍(lán)細(xì)菌第一節(jié) 土壤生物3、真菌數(shù)量較多生物量最大：幾百米長/g 土分解有機殘余物：異養(yǎng)生物4、藻類含葉綠素的真核生物生物結(jié)皮，促進土壤形成5、地衣真菌和藻

3、類的共生體促進土壤發(fā)生第一節(jié) 土壤生物二、根際微生物根際：根系及其影響范圍根際效應(yīng)：離根越近，微生物越多根土比：根際和非根際土壤的微生物數(shù)量之比1、有益作用改善植物營養(yǎng)產(chǎn)生生長調(diào)節(jié)物質(zhì)分泌抗生素類物質(zhì)產(chǎn)生鐵載體根際微生物的活動和作用微生物活動作用呼吸作用還原Fe3+、Mn4+離子分泌質(zhì)子和有機酸酸化根際，溶解某些金屬養(yǎng)分元素釋放毒素抑制某些微生物和植物的生長分泌鐵載體活化鐵氧化還原作用增加或降低鐵錳有效性硝化作用增加NO3-濃度溶磷作用提高磷有效性固氮作用增加有效氮供應(yīng)反硝化作用導(dǎo)致氣態(tài)氮損失真菌與植物共生擴大宿主植物根系吸收面，增加磷和微量元素吸收第一節(jié) 土壤生物二、根際微生物2、不利影響競

4、爭養(yǎng)分連作病害毒性物質(zhì)第一節(jié) 土壤生物 三、土壤環(huán)境和管理對土壤微生物的影響1、影響土壤微生物的環(huán)境因素溫度水分pH氧氣能量和養(yǎng)分第一節(jié) 土壤生物 三、土壤環(huán)境和管理對土壤微生物的影響2、土壤管理對微生物的影響耕作：常規(guī)、少耕、免耕施肥化學(xué)制劑：農(nóng)藥、殺蟲劑其它措施：調(diào)節(jié)pH第一節(jié) 土壤生物四、土壤動物種類繁多，數(shù)量龐大作用破碎生物殘體參與土壤物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化按系統(tǒng)分：原生、扁形、線性、軟體、環(huán)節(jié)、節(jié)肢、脊椎動物門按大小分：小型（20 mm)按食性分：落葉食性、材食性、腐殖、植、苔蘚、菌、藻、細(xì)菌、捕食、尸、糞、雜、寄生第一節(jié) 土壤生物四、土壤動物1、原生動物真核單細(xì)胞動物大?。何⒚缀撩讛?shù)量：1

5、04105個/g種類鞭毛蟲變形蟲纖毛蟲有殼蟲第一節(jié) 土壤生物四、土壤動物2、后生動物線形動物：線蟲、輪蟲環(huán)節(jié)動物：蚯蚓、線蚓其它動物節(jié)肢動物：蜘蛛、蜱螨多足綱：馬陸、蜈蚣昆蟲綱：跳蟲、白蟻、馬義、蟬、原尾蟲脊椎動物：蛇類、鼠類土壤生物的作用1、促進養(yǎng)分循環(huán)構(gòu)成生態(tài)食物鏈分解有機物，產(chǎn)生礦質(zhì)養(yǎng)分2、活化土壤養(yǎng)分硝化、反硝化作用固氮作用溶磷作用增加或降低鐵錳有效性5、凈化污染物4、改善土壤結(jié)構(gòu)土壤生物的食物鏈土壤中生物的食物鏈植物殘落物動物尸體、糞便垃圾以植物殘體為食料的微生物以植物殘體為食料的微動物以微生物為食料的動物、原生動物以土壤動物為食料的動物食肉動物細(xì)菌放線菌真菌蚯蚓、螨類甲蟲、蝸牛螨類

6、白蟻蜈蚣、蜘蛛線蟲、蝸牛螞蟻蜈蚣甲蟲尸體糞便形成腐殖質(zhì)，釋放養(yǎng)料第二節(jié) 土壤有機質(zhì)的來源與轉(zhuǎn)化一、來源與形態(tài)1、土壤有機質(zhì)廣義：土壤中各種動植物殘體、微生物體及其分解和合成的有機物質(zhì)的總稱狹義：土壤腐殖質(zhì)2、形態(tài)新鮮的動植物殘體半分解的有機物質(zhì)腐殖質(zhì)8590%：非常復(fù)雜第二節(jié) 土壤有機質(zhì)的來源與轉(zhuǎn)化3、化學(xué)組成C、H、O、N為主，部分灰分元素糖、有機酸、醛、醇、酮纖維素和半纖維素木質(zhì)素含氮化合物樹脂、油脂、蠟質(zhì)、單寧等第二節(jié) 土壤有機質(zhì)的來源與轉(zhuǎn)化4、土壤中的含量一般16%；范圍0.520%有機質(zhì)土壤；礦質(zhì)土壤我國南方東北華北、西北水田、旱地第二節(jié) 土壤有機質(zhì)的來源與轉(zhuǎn)化二、分解與轉(zhuǎn)化1、礦質(zhì)

7、化定義：有機無機；復(fù)雜簡單1）糖類多糖單糖CO2 + H2O + 熱能多 (好氣條件)多糖有機酸 + CH4 + H2 + CO2 + H2O + 熱能少 (厭氧)2）脂肪、樹脂分解緩慢，不徹底 H2O + CO2 + 熱能有機酸多酚類第二節(jié) 土壤有機質(zhì)的來源與轉(zhuǎn)化3）纖維素、木質(zhì)素分解緩慢4）含N有機化合物水解作用：蛋白質(zhì)多肽氨基酸氨化作用：氨基酸氨硝化作用：氨 硝態(tài)氮反硝化作用：硝態(tài)氮NO2、NO、N25）含P、S有機化合物核蛋白核酸磷酸植物組織和土壤有機質(zhì)的部分組成第二節(jié) 土壤有機質(zhì)的來源與轉(zhuǎn)化二、分解與轉(zhuǎn)化2、腐殖化定義：土壤中動植物殘體或施入的有機肥料在微生物作用下形成腐殖質(zhì)的過程中

8、間產(chǎn)物復(fù)雜、特殊化合物有機物質(zhì)相對簡單的有機化合物腐殖質(zhì)兩階段分解：產(chǎn)生原始材料合成：重新合成土壤有機質(zhì)腐殖化的兩個階段階段 1：有機物料分解產(chǎn)生原材料OHOHOOOO+ 2RCH(NH2)COOH OHOHNHRCOOHNHRCOOH階段 2：重新合成多種功能團：羥基(COOH),酚羥基(OH),醇羥基(OH),甲氧基(OCH3),氨基(NH2),酮基(C=O)第二節(jié) 土壤有機質(zhì)的來源與轉(zhuǎn)化三、影響土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素1、有機物本身的物質(zhì)組成易分解成分：糖和蛋白質(zhì)纖維素木質(zhì)素C/N比值：25:1C/P：200300:1C/S：200400:12、有機物質(zhì)狀態(tài)鮮嫩程度含水多少粉碎程度第二節(jié) 土

9、壤有機質(zhì)的來源與轉(zhuǎn)化三、影響土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素3、土壤條件通氣：好，易礦化水分：適當(dāng)溫度：2535酸堿性：pH68土壤質(zhì)地第三節(jié) 土壤腐殖質(zhì)一、概念特殊的高分子化合物，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性質(zhì)穩(wěn)定是混合物主體是腐殖酸和它的鹽吸附其它簡單化合物二、組分胡敏素：黑色，不溶胡敏酸（HA）：分子量大，改善土壤結(jié)構(gòu)富里酸（FA）：酸性強，促進養(yǎng)分有效化土樣磨碎過篩后的土樣黑色殘余物（胡敏素）溶液褐色沉淀（胡敏酸）黃色溶液（富里酸）除去動植物殘體碎屑用NaOH稀液浸提過濾酸化過濾分子量大、芳化度高、不溶于水、C、N多、穩(wěn)定性高分子量小、芳化度低、可溶于水、O、S多、活性強所占比例很小土壤腐殖質(zhì)的分離提取和分組第三

10、節(jié) 土壤腐殖質(zhì)三、元素組成主要 C、H、O、N、P、SC：5560%（平均58%）N：36%（平均5.6%）C/N=1012 : 1C:N:P:S=100120:10:1:1少量 Ca、Mg、Fe、Si 四、分子結(jié)構(gòu)及化學(xué)特征分子量幾百幾萬 許多取代基，多種官能團電性、吸附、絡(luò)合、酸性、氧化還原、生理活性Humic acid structureGeometrically optimized 3-D structure of humic acid (C308H335O90N5, 738 atoms) Humic acid structure第三節(jié) 土壤腐殖質(zhì)五、形態(tài)疏松球形黑褐色吸水力強很穩(wěn)定胡

11、敏酸鉀Macromolecular structures of organic moleculesin pine UltisolA) and C) Images collected at the water window. B) and D) Images collected at the Fe absorption edge. The brighter portions in the Fe map indicate particles rich in Fe. The ambient soil solution pH in (A) and (B) is 5.0. In (C) and (D),

12、 pH is 9.5 and NaCl is 1.0 M.第三節(jié) 土壤腐殖質(zhì)六、隨生物氣候條件而變化東北土壤含量高HA/FA高（1）分子量大南方土壤水稻土：特殊的生態(tài)環(huán)境第四節(jié) 土壤有機質(zhì)的作用與管理一、有機質(zhì)的作用1、提供植物所需營養(yǎng)元素是全料肥料，養(yǎng)料庫緩效，長效促進土壤養(yǎng)分有效化2、改善土壤物理性質(zhì)改良質(zhì)地，改善結(jié)構(gòu)持水性、耕性、溫度3、提高土壤的保肥性和緩沖性4、其它作用減輕重金屬和農(nóng)藥危害對全球C平衡的影響全球碳循環(huán) Carbon flow in soil-plant system 第四節(jié) 土壤有機質(zhì)的作用與管理二、土壤有機質(zhì)管理的目標(biāo)保持O.M平衡和維持O.M 在適當(dāng)水平平衡： 礦化腐殖質(zhì)化 1、礦化率每年因礦化作用而消耗掉的有機質(zhì)數(shù)量占土壤有機質(zhì)總量的百分?jǐn)?shù)礦化率 =礦化消耗掉的有機質(zhì)100%土壤原來有機質(zhì)總量第四節(jié) 土壤有機質(zhì)的作用與管理2、腐殖化系數(shù)在機物料投入土壤一年后形成的腐殖質(zhì)的量與原來有機物料總量的比值。腐殖化系數(shù) =新形成的腐殖質(zhì)施入的有機物總量第四節(jié) 土壤有機質(zhì)的作用與管理例：某土壤有機質(zhì)含量20 g/kg，礦化率為2%，每畝耕層土壤重量為150 000kg，重量含水量為 15。問每年每畝要消耗多少有機質(zhì)？每年要施多少紫云英（腐殖化系數(shù)為