土壤有機(jī)質(zhì)如何分解和轉(zhuǎn)化土壤有機(jī)質(zhì)是土壤的重要組成部分，對土壤肥力、生態(tài)環(huán)境有重要的作用。土壤有機(jī)質(zhì)是指存在于土壤中所有含碳的有機(jī)物質(zhì)，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(jī)物質(zhì)，即由生命體和非生命體兩部分有機(jī)物質(zhì)組成。原始土壤中微生物是土壤有機(jī)質(zhì)的最早來源。隨著生物的進(jìn)化和成土過程的發(fā)展，動物、植物殘體稱為土壤有機(jī)質(zhì)的基本來源。自然土壤經(jīng)人為影響后，還包括有機(jī)肥料、工農(nóng)業(yè)和生活廢水、廢渣、微生物制品、有機(jī)農(nóng)藥等有機(jī)物質(zhì)。土壤有機(jī)質(zhì)分為新鮮有機(jī)質(zhì)、半分解有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)三種。新鮮有機(jī)質(zhì)和半分解有機(jī)質(zhì)，約占有機(jī)質(zhì)總量的10%~15%，易機(jī)械分開，是土壤有機(jī)質(zhì)的基本組成部分和養(yǎng)分來源，也是形成腐殖質(zhì)的原料。腐殖質(zhì)約占85%~90％，常形成有機(jī)無機(jī)復(fù)合體，難以用機(jī)械方法分開，是改良土壤、供給養(yǎng)分的重要物質(zhì)，也是土壤肥力水平的重要標(biāo)志之一。耕作土壤表層的有機(jī)質(zhì)含量通常＜5%,一般在1%~3%之間，一般把耕作層有機(jī)質(zhì)含量＞20%——有機(jī)質(zhì)土壤，耕作層有機(jī)質(zhì)含量＜20%——礦質(zhì)土壤。 一、土壤有機(jī)質(zhì)組成土壤有機(jī)質(zhì)由元素和化合物組成。1、元素組成 主要元素組成是c、h、。、n,分別占52%~58%、34%~39%、3.3%~4.8%和3.7%~4.1%，其次是p、s。2、化合物組成（1）糖、有機(jī)酸、醛、醇、酮類及其相近的化合物，可溶于水，完全分解產(chǎn)生co2和h2。，嫌氣分解產(chǎn)生ch4等還原性氣體。 （2）纖維、半纖維素，都可被微生物分解，半纖維素在稀酸堿作用下易水解，纖維素在較強(qiáng)酸堿作用下易水解。 （3）木質(zhì)素，比較穩(wěn)定，不易被細(xì)菌和化學(xué)物質(zhì)分解，但可被真菌和放線菌分解。 （4）肪、蠟質(zhì)、樹脂和單寧等，不溶于水而溶于醇、醚及苯中，抵抗化學(xué)分解和細(xì)菌的分解能力較強(qiáng)，在土壤中除脂肪分解較快外，一般很難徹底分解。（5）含氮化合物，易被微生物分解（6）灰分物質(zhì)（植物殘體燃燒后所留下的灰），占植物體重的5%。主要成分有ca、mg、k、na、si、p、s、fe、al、mn等。 二、土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化 進(jìn)入土壤的有機(jī)質(zhì)在微生物作用下，進(jìn)行著復(fù)雜的轉(zhuǎn)化過程，包括礦質(zhì)化過程與腐殖化過程 （一）礦質(zhì)化 微生物分解有機(jī)質(zhì)，釋放co2和無機(jī)物的過程稱礦化作用。這一過程也是有機(jī)質(zhì)中養(yǎng)分的釋放過程。土壤有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化過程主要有以下幾種。1、碳水化合物的分解土壤有機(jī)質(zhì)中的碳水化合物如纖維素、半纖維素、淀粉等糖類，在微生物分泌的糖類水解酶的作用下，首先水解為單糖：（c6h10o5）n+nh2o--→nc6h12o60 生成的單糖由于環(huán)境條件和微生物種類不同，又可通過不同的途徑分解，其最終產(chǎn)物也不同。如果在好氣條件下，有好氣性微生物分解，最終產(chǎn)物為水和二氧化碳，放出的熱量多，稱氧化作用。其反應(yīng)如下：nc6h12o6+6o2——6?。2+6卜20+熱量 如果在通氣不良的條件下，則在嫌氣性微生物作用下緩慢分解，并形成一些還原性氣體、有機(jī)酸，產(chǎn)生的熱量少，稱發(fā)酵作用。其反應(yīng)為c6h12o6--→ch3ch2ch2cooh+2h2+2co2+熱量4h2+co2-→ch4+2h2o碳水化合物的分解，不僅為微生物的活動提供了碳源和能源，擴(kuò)散到近地表大氣層中的co2,還可供綠色植物光合作用所需要的碳素營養(yǎng)。co2溶于水形成碳酸，有利于土壤礦質(zhì)養(yǎng)分的溶解和轉(zhuǎn)化，豐富土壤中速效態(tài)養(yǎng)分。2、含氮有機(jī)質(zhì)的分解 含氮有機(jī)物是土壤中氮素的主要貯藏狀態(tài)，包括蛋白質(zhì)、氨基酸、腐殖質(zhì)等。不經(jīng)分解多數(shù)不能為植物直接利用。 （1）水解作用 蛋白質(zhì)在微生物分泌的蛋白質(zhì)水解酶作用下，分解成氨基酸的作用稱水解作用蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì) -氨基酸水解酶 氨基酸大多數(shù)溶于水，可被植物、微生物吸收利用，也可進(jìn)一步分解轉(zhuǎn)化。 （2）氨化作用 分解含氮有機(jī)物產(chǎn)生氨的生物學(xué)過程稱氨化作用氧化ch2nh2cooh＋o2 →hcooh＋co2＋nh3好氣分解還原ch2nh2cooh＋h2 →ch3cooh+nh3嫌氣分解水解ch2nh2cooh+h2o -ch2（oh）cooh＋nh3不論土壤通氣狀況如何，只要微生物生命活動旺盛，氨化作用就可以在多種條件下進(jìn)行。氨化作用生成的氨，在土壤溶液中與酸作用生成鉸鹽，植物也可以直接吸收利用，也可以nh4+吸附在土壤膠粒上，免遭淋失，也會以nh3逸入大氣造成氮素的損失，或進(jìn)行硝化作用，轉(zhuǎn)化成硝酸。（3）硝化作用氨態(tài)氮被微生物氧化成亞硝酸，并進(jìn)一步氧化成硝酸的過程，稱硝化作用。這一作用可分為兩個階段：第一階段，氨被亞硝酸細(xì)菌氧化成亞硝酸；第二階段，亞硝酸被硝化細(xì)菌氧化成硝酸。其反應(yīng)如下：2nh2+3o2---2hno2+2h2o+熱量2hno2+o2-→2hno3+熱量 硝化作用是一種氧化作用，只能在土壤通氣良好的條件下進(jìn)行，因此適當(dāng)?shù)刂懈?、松土、排水、?jīng)常保持土壤疏松透氣，是硝化作用順利進(jìn)行的必要條件。 硝化作用產(chǎn)生的硝酸與土壤中的鹽基作用生成硝酸鹽，no3-也可直接被植物吸收，但no3-不易被土壤膠粒吸附，易隨水淋失。（4）反硝化作用 同細(xì)菌在無氧或微氧條件下以no3-或no2-作為呼吸作用的最終電子受體生成n2o和n2的硝酸鹽還原過程，稱反硝化作用。其反應(yīng)如下： 反硝化細(xì)菌c6h12o6+24kno3 -24khco3+6co2+12n2↑+18h2o 反硝化作用是土壤氮素?fù)p失的過程，多發(fā)生在通氣不良或富含新鮮有機(jī)質(zhì)的土壤中，改善土壤的通氣狀況，能抑制反硝化作用的進(jìn)行。3、含磷、硫有機(jī)物的分解 （1）含磷有機(jī)物的分解 土壤中含磷有機(jī)物主要有核蛋白、卵磷脂、核酸、核素等，它們在有機(jī)磷細(xì)菌的作用下進(jìn)行分解：磷細(xì)菌k++na++ca2+ 核蛋白質(zhì) 一磷酸 一磷酸鹽水解產(chǎn)生的磷酸鹽是植物可吸收的磷素養(yǎng)分，但在酸性或石灰性土壤中易與fe、al、ca、mg等生成難溶性的磷酸鹽，降低其有效性。在缺氧條件下磷酸又被還原為磷化氫，其反應(yīng)如下：h3po4----h3po3----h3po2----ph3磷化氫有毒，在水淹條件下常會使植物根系發(fā)黑甚至死亡。（2）含硫有機(jī)物的分解植物殘體中的硫，主要存在于蛋白質(zhì)中，能分解含硫有機(jī)物的土壤微生物很多，一般能分解含氮有機(jī)物的氨化細(xì)菌，都能分解有機(jī)硫化物，產(chǎn)生硫化氫，其反應(yīng)如下： 蛋白質(zhì)——硫氨基酸——h2s 還原型的無機(jī)硫化物被硫化細(xì)菌氧化成硫酸的過程，稱硫化作用。其反應(yīng)如下I2h2s+o2----2h2o+2s2s+3o2+2h2o-→2h2so4 硫化作用產(chǎn)生的硫酸與土壤中的鹽基物質(zhì)作用，形成硫酸鹽，硫酸鹽是植物可吸收的養(yǎng)分。硫酸還可增加土壤中礦質(zhì)養(yǎng)分的溶解度，提高其有效性。 細(xì)菌在無氧條件下，以so42-作呼吸作用的最終電子受體產(chǎn)生S或h2s的硫酸鹽還原過程，稱反硫化作用。硫化氫對根系有毒害作用，能造成根系腐爛。因此，應(yīng)排除土壤多余水分，改善土壤通氣條件，抑制反硫化作用進(jìn)行。 （二）腐殖化 腐殖化指有機(jī)質(zhì)被分解后再合成新的較穩(wěn)定的復(fù)雜的有機(jī)化合物，并使有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分保蓄起來的過程。一般認(rèn)為腐殖質(zhì)的形成要經(jīng)過兩個階段： 第一階段：微生物將動植物殘體轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)的組分，如芳香族化合物（多元酚）和含氮的化合物（氨基酸和多肽）；第二階段：在微生物的作用下，各組分通過縮合作用合成腐殖質(zhì)的過程。在第二階段中，微生物分泌的酚氧化化酶，將多元酚氧化為醌，醌與其它含氮化合物合成腐殖質(zhì)。即1）多元酚氧化為醌；2）醌和氨基酸或肽縮合。 腐殖化系數(shù)：單位重量的有機(jī)物質(zhì)碳在土壤中分