第二章土壤的基本物質(zhì)組成2、土壤生物與土壤有機質(zhì)礦物巖石土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地與土壤肥力的關(guān)系土壤質(zhì)地的改良措施復習2.1土壤生物土壤生物：

生活在土壤中的微生物、動物和植物等的總稱。棲居在土壤中的活的有機體。土壤微生物細菌真菌放線菌藻類原生動物土壤動物環(huán)節(jié)動物（蚯蚓、線蚓）節(jié)肢動物（螞蟻、螨類）軟體動物（蝸牛）線性動物（線蟲）脊椎動物（鼠）細菌：占土壤微生物總數(shù)量70%-90%。主要為異養(yǎng)型，少數(shù)自養(yǎng)型。異養(yǎng)型細菌土壤有機質(zhì)的分解和腐殖質(zhì)的形成自養(yǎng)型細菌轉(zhuǎn)化著礦質(zhì)養(yǎng)分的存在狀態(tài)土壤微生物：

細菌形體微小，通常以微米為測量單位。一般球菌的直徑約lμm，中等大小的桿菌長2～3μm，寬0.3～0.5μm，但由于數(shù)量多，所以單位體積中，活細胞的重量（生物量）也高。據(jù)估計，土壤中細菌的生物量，若以每畝半尺深耕作層的土壤重30萬斤計，則每畝土壤的這一深度內(nèi)細菌的活重為180～460斤。以土壤有機質(zhì)含量為3％計算，則所含細菌的干重約為土壤有機質(zhì)的1％左右，而占土壤重量的萬分之三左右。由于它們個體小，數(shù)量大，與土壤接觸的表面積特別大，成為土壤中最大的生命活動面，也是最活躍的生活因素，時刻不停地進行著與周圍環(huán)境的物質(zhì)交換。放線菌：數(shù)量僅次于細菌。約占土壤微生物總數(shù)量的5%-30%。適宜于有機質(zhì)含量高、偏堿性土壤環(huán)境。除少數(shù)自養(yǎng)型菌種如自養(yǎng)鏈霉菌外，絕大多數(shù)為異養(yǎng)型。土壤中放線菌的數(shù)量也很大，僅次于細菌，每克土壤含有幾百萬到幾千萬的菌體和孢子，約占土壤中微生物總數(shù)的5％～30％。它們多喜歡堿性富含有機質(zhì)的溫暖的土壤。放線菌數(shù)量雖比細菌少，但由于體積大，比細菌大幾十倍到幾百倍，所以在土壤中的生物量并不低于細菌。放線菌耐干燥能力較細菌要強，能存在于干燥的土壤乃至沙漠中，它們隨土壤深度的增加而減少的速度比細菌慢，因此，深層土壤中放線菌往往比其他微生物要多。

土壤特有的泥腥味，主要是放線菌的代謝產(chǎn)物所致。真菌：菌絲比放線菌寬幾倍到幾十倍。大多好氣，喜酸性土壤。包括霉菌、酵母菌和擔子菌等。這些真菌往往具有很強的分解能力。酵母菌白色假絲酵母野生蘑菇內(nèi)生菌根真菌藻類：數(shù)量少于細菌、真菌等，大多數(shù)單細胞硅藻或絲狀綠藻和裸藻。多半具有光合作用能力。當與真菌共同生長，可風化巖石。硅藻綠藻地衣原生動物：單細胞能運動的微生物，以有機物料為食，形體差異很大，通常以分裂方式進行無性繁殖，同時還捕食細菌、單細胞藻類和真菌的孢子。

促進土壤的形成和發(fā)育參與土壤有機物質(zhì)的礦化和腐殖質(zhì)化過程參與土壤中營養(yǎng)元素的循環(huán)固氮作用與植物根部營養(yǎng)關(guān)系密切為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)提供有效菌種，培育高效菌系某些抗生性微生物能防治土傳病原菌對作物的危害降解土壤中殘留的有機農(nóng)藥、城市污物和工廠廢棄物等，降低殘毒危害某些微生物可用于沼氣發(fā)酵，提供生物能源和有機肥料土壤微生物在土壤中的作用：土壤動物數(shù)量眾多，形態(tài)、功能等方面差別懸殊，根據(jù)土壤動物體形大小可分為：①小型土壤動物(microfauna)，平均體寬<0.2mm，生活在土壤或枯落物的充水孔隙中，以原生土壤動物和線蟲類為主，包括原生動物、線蟲、輪蟲、最小的彈尾和螨等；②中型土壤動物(mesofauna)，平均體寬介于0.2~2mm，生存在土壤和枯落物的充氣孔隙中，以螨類、彈尾目、寡毛綱等小型無脊椎動物為主，包括彈尾、螨、線蚓、雙翅目幼蟲和小型甲蟲等；③大型土壤動物(macrofauna)，平均體寬>2mm，以白蟻、蚯蚓(Lumbricus

Terrestris)和大型節(jié)肢動物為主，包括等足目、端足目、倍足綱、唇足綱(蜈蚣)、直翅目、蜚蠊目、半齒目、鞘翅目、蚯蚓、線蚓和鱗翅目及其幼蟲等。土壤動物：蚯蚓：典型的也是最重要的土壤動物，以土壤中有機質(zhì)為食，同時土壤的礦物質(zhì)成分也受到蚯蚓體內(nèi)機械研磨和各種消化酶的生物化學作用而變化。此外，蚯蚓的活動留下大量洞穴、孔道，對土壤通氣、排水以及根系生長發(fā)育有重要意義。線蟲：嚴格好氣性動物，是土壤中最多的非原生物，線蟲可分為腐生型線蟲和寄生型線蟲，前者的主要取食對象為細菌、真菌、低等藻類和土壤中的微小原生動物。寄生型線蟲的寄主主要是活的植物體的不同部位，寄生的結(jié)果通常導致植物發(fā)病。

自由生活線蟲寄生性線蟲根據(jù)土壤線蟲頭部形態(tài)學特征和取食習性，將其分為5個主要營養(yǎng)類群：Bacterial-feedingnematodeFungal-feedingnematodePlant-feedingnematodeCarnivorousnematodeOmnivorousnematode螨類彈尾蟲其他動物：取食、酶解有機質(zhì)，疏松土壤。蝸牛螞蟻田鼠土壤動物是物質(zhì)生物循環(huán)的積極參與者。對土壤有機物質(zhì)進行著強烈的破碎和分解作用。影響土壤腐殖質(zhì)的形成、養(yǎng)分的富集、土壤結(jié)構(gòu)的形成、土壤剖面的發(fā)育以及土壤的通氣透水性能。對土壤的理化性質(zhì)產(chǎn)生顯著影響。某些動物對土壤和農(nóng)、林、牧業(yè)生產(chǎn)有一定危害。土壤動物在土壤中的作用：2.2土壤有機質(zhì)土壤有機質(zhì)：

存在于土壤中的所有含碳的有機化合物。它主要包括土壤中各種動物、植物殘體，微生物體及其分解和合成的各種有機化合物。在土壤固相組成中，除了礦物質(zhì)之外，就是土壤有機質(zhì)。它是土壤肥力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。2.2.1土壤有機質(zhì)的概念土壤有機質(zhì)的含量在不同土壤中差異很大，含量高的可達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％（如荒漠土和風沙土等）。2.2.2土壤有機質(zhì)的來源及存在形態(tài)來源植物殘體土壤中的動物、微生物自然土壤耕作土壤有機肥料的施用作物殘體存在形態(tài)新鮮有機質(zhì)半分解的有機質(zhì)腐殖質(zhì)（占有機質(zhì)總量85%-90%）2.2.3土壤有機質(zhì)的組成和性質(zhì)

C(52-58%)H(34-39%)O(3.3-4.8%)N(3.7-4.1%)主要元素組成：

（1）糖類化合物：單糖、雙糖、多糖；（2）纖維素、半纖維素（3）木質(zhì)素（4）含N化合物（蛋白質(zhì)、氨基酸）（5）脂肪、樹脂、蠟質(zhì)和單寧（6）灰分物質(zhì)（Ca、Mg、K、Na、Si、P、S、Fe、Al、Mn）主要化學組分：2.2.4土壤有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程有機質(zhì)轉(zhuǎn)化礦化（有機質(zhì)養(yǎng)分的釋放過程）腐殖質(zhì)化（土壤腐殖質(zhì)的形成過程）一、有機質(zhì)礦化過程

有機質(zhì)在微生物作用下，分解為簡單無機化合物的過程，最終產(chǎn)物為CO2、H2O等，而N、P、S等以礦質(zhì)鹽類釋放出來，同時放出熱量，為植物、微生物提供養(yǎng)分和能量。該過程也為形成土壤腐殖質(zhì)提供物質(zhì)來源。有機質(zhì)分解由易而難的遞進粗蛋白質(zhì)單糖、淀粉、簡單蛋白質(zhì)纖維素、半纖維素脂肪、蠟質(zhì)木質(zhì)素（1）糖類化合物（2）含氮有機物的轉(zhuǎn)化蛋白質(zhì)、腐殖質(zhì)、生物堿、尿素等三個過程：氨基化（水解）、氨化、硝化和反硝化氨基化過程(水解作用)

蛋白質(zhì)首先通過微生物好氣和厭氣細菌分泌的蛋白水解酶的作用，水解形成氨基酸。b.氨化作用氨基酸經(jīng)微生物分解作用而釋放氨的過程水解作用氧化作用還原作用c.硝化、反硝化作用

硝化作用：在通氣良好條件下，氨態(tài)氮在亞硝化細菌和硝化細菌作用下，氧化形成亞硝酸態(tài)氮和硝酸態(tài)氮的過程。

反硝化作用：在某些條件下（通氣不良，硝酸鹽存在，大量碳水化合物存在，pH值7.0-8.2之間），通過反硝化細菌的作用下，將硝酸或硝酸鹽還原成氧化亞氮或氮氣的過程5C6H12O6+24KNO3→24KHCO3+6CO2+12N2↑+18H2O（3）含磷、含硫有機物的轉(zhuǎn)化土壤中含磷有機物主要有核蛋白、卵磷脂、核酸、核素等，它們在有機磷細菌的作用下進行分解，產(chǎn)生磷酸。含磷有機物磷酸磷酸鹽（營養(yǎng)）磷化氫（危害）磷細菌水解金屬離子缺氧還原硫主要存在于蛋白質(zhì)中，經(jīng)過微生物分解可產(chǎn)生硫化氫，硫化氫在硫細菌作用下可氧化成硫酸，最終形成硫酸鹽。含硫蛋白質(zhì)含硫氨基酸H2SH2SO4硫酸鹽通氣不良二、有機質(zhì)腐殖化過程（humificationprocess）進入土壤中的生物殘體，在土壤微生物作用下，合成為腐殖質(zhì)的過程。關(guān)于腐殖化過程有很多種學說：1）植物物質(zhì)形成學說瓦克斯曼認為，腐殖質(zhì)是由植物組織中不為微生物所分解的組分在稍經(jīng)改變后形成的。

最初形成的腐殖物質(zhì)是胡敏素。在胡敏素經(jīng)過微生物的降解后才形成胡敏酸。胡敏酸進一步降解才形成富里酸。腐殖質(zhì)的生物合成過程是在微生物體內(nèi)進行的，微生物死亡后，細胞自溶的物質(zhì)如糖、氨基酸、酚，以及其他芳香族化合物經(jīng)過縮合和聚合作用而形成腐殖質(zhì)。2）細胞自溶學說3）微生物合成學說微生物利用生物殘體的碳源和能源，并以這些有機質(zhì)為原料在微生物細胞內(nèi)合成各種類似于腐殖質(zhì)的高分子化合物。當微生物細胞死亡并發(fā)生自溶后，這些高分子化合物便進入土壤成為土壤腐殖質(zhì)。細胞內(nèi)合成的類似腐殖質(zhì)的高分子化合物，只有當其進入土壤以后，在細胞外才被微生物降解為胡敏酸和富里酸。4）生物化學聚合學說第一階段：有機殘體在微生物分泌的胞外酶作用下，其中一部分徹底礦化；另一部分轉(zhuǎn)化為較簡單的有機化合物（多元酚）和含氮化合物（氨基酸、肽等），提供了形成腐殖質(zhì)的材料。第二階段：上述半分解產(chǎn)物在微生物酶的作用下經(jīng)縮合形成腐殖質(zhì)的基本單元。先是多元酚在微生物的作用下氧化為醌，然后醌再與含氮化合物縮合成原始腐殖質(zhì)。氧化縮合生物有機體糖、蛋白質(zhì)被微生物利用木質(zhì)素、單寧物質(zhì)被微生物分解再合成物質(zhì)（氨基酸）代謝產(chǎn)物（醌、氨基酸）多元酚、醌縮合（胡敏酸）縮合（胡敏酸）腐殖質(zhì)分子的大小與熟化程度有關(guān)，熟化程度越高，分子越復雜，越大。形成后的腐殖質(zhì)較難分解，協(xié)調(diào)控制土壤肥力。腐殖質(zhì)的組成：約60%物質(zhì)組成：胡敏酸分子量大，分散性和活動性小，一價鹽溶于水、二價鹽不溶于水，是水穩(wěn)定性團粒結(jié)構(gòu)形成不可或缺的物質(zhì)。富里酸分子量小，分散性和活動性大，其酸性和溶解性強，能強烈地破壞礦物質(zhì)。胡敏素胡敏酸冰凍或干燥的變性產(chǎn)物，或胡敏酸與礦物質(zhì)緊密結(jié)合而成，沒有水溶性和堿溶性。元素組成：和其他有機化合物一樣，主要由C、H、O、N、S等元素組成。從元素的含量看，胡敏酸含C、N量較富里酸高，而含O、S量則較富里酸低。分子結(jié)構(gòu)：腐殖質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)，除了含碳水化合物、氨基酸等含氮物質(zhì)、芳香族化合物外，尚有各種含氧功能團。如羧基（—COOH）腐殖質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)：酮基（

）、甲氧基（OCH3）、醇羥基（Alcoholic----OH）。醌基（

）酚羥基（

）、腐殖質(zhì)的土壤中的存在形態(tài)：游離狀態(tài)的腐殖質(zhì)；與鹽基化合成穩(wěn)定的鹽類(腐質(zhì)酸鈣鎂)；與含水三氧化物化合成復雜的凝膠體；與粘粒結(jié)合成膠質(zhì)復合體（有機無機復合體）。腐殖質(zhì)在土壤中主要和礦物質(zhì)膠體結(jié)合，并形成土壤無機有機復合膠體，這對土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成及保持具有重要作用。腐殖質(zhì)的性質(zhì)：（1）帶電性：兩性膠體，通常以帶負性電荷為主，屬可變電荷，隨pH而變化（2）吸水性：親水性膠體，吸水能力強，吸水量可超過500%。因此具有膨脹性和收縮性。（3）穩(wěn)定性：親化學穩(wěn)定性高，抗分解能力強，分解周期長。三、影響土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素腐殖化系數(shù)：通常把每克干重的有機質(zhì)經(jīng)過一年分解后轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)（干重）的克數(shù)。（1）有機質(zhì)的碳氮比和物理狀態(tài)（2）土壤水、熱狀況（3）土壤通氣狀況（4）土壤酸堿性

……有機質(zhì)的礦質(zhì)化和腐殖化作用都是在微生物參與下的完成的，因此，所有影響微生物生命活動的因素都可以影響有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化。

微生物的生長需要一定比例的碳和氮。一般來說，生物殘體的C/N在25∶1或30∶1時，最有利于微生物的生長。

C/N過大，微生物在分解過程中就會感到氮素的不足，其分解速度就會減緩甚至停頓。不同的植物以及不同的腐解條件，腐殖化系數(shù)都不同，從而影響腐殖質(zhì)的形成。此外，經(jīng)粉碎的植物殘體比未經(jīng)粉碎的植物殘體更容易腐解。1、有機質(zhì)的碳氮比和物理狀態(tài)2、土壤水、熱狀況

土壤中適當?shù)乃趾坑欣谕寥赖V質(zhì)化作用的進行，一般以田間持水量的60－80％為適宜。

溫度是影響微生物生活和繁殖速度的一個重要因素。一般微生物存活溫度為0－45℃，當溫度接近0℃時，其活性很低，接近45℃時，活性也受到抑制，只有處于適溫范圍內(nèi)（25－35℃），微生物活動最活躍，生物殘體的礦化速率才較大。