2-2土壤生物與土壤有機(jī)質(zhì)

1、1,2.2 土壤生物與土壤有機(jī)質(zhì),2,2.2 土壤生物與土壤有機(jī)質(zhì)土壤中的有機(jī)部分,土壤生物(soil organisms) 生活在土壤中的生物包括動(dòng)物、植物和微生物。,土壤有機(jī)質(zhì)(soil organic matter) 土壤有機(jī)質(zhì)泛指土壤中來(lái)源于生命的物質(zhì) 。,3,2.2 土壤生物與土壤有機(jī)質(zhì),2.2.1 土壤生物種類及其在土壤中的作用2.2.2 土壤有機(jī)質(zhì)（一）土壤有機(jī)質(zhì)的來(lái)源及存在形態(tài) （二）土

2、壤有機(jī)質(zhì)的組成和性質(zhì) （三）土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化過(guò)程 （四）影響土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素（五）土壤有機(jī)質(zhì)在土壤中的作用（六）土壤有機(jī)質(zhì)管理,4,土壤生物的種類：,2.2.1 土壤生物種類及其它們?cè)谕寥乐械淖饔?5,6,土壤微生物,土壤生物,土壤中微生物 分布廣 數(shù)量大 種類多 最活躍,它們參與土壤有機(jī)質(zhì)分解，腐殖質(zhì)合成，養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和推動(dòng)土壤的發(fā)育和形成。,7,主要作用： 調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的養(yǎng)分循環(huán)（分解合成）；

3、 產(chǎn)生并消耗各種氣體，影響全球氣候 的變化； 分解有機(jī)廢棄物， 是新物種和基因材料的源和庫(kù)。 病原微生物。,土壤生物,土壤微生物：,8,土壤細(xì)菌占土壤微生物總數(shù)的70%～90%特性∶ A、單細(xì)胞 B、分裂生殖快 C、個(gè)體小(4-5um)，接近于土壤粘粒的大小。 D、以桿菌占優(yōu)勢(shì) E、數(shù)量大，每克有幾億

4、到30億個(gè) 10g肥沃土壤的細(xì)菌總數(shù)相當(dāng)于全球人口的總數(shù),細(xì)菌 bacteria,土壤生物,9,土壤中重要的各種細(xì)菌生理群： 纖維分解細(xì)菌 固氮細(xì)菌 硝化細(xì)菌 亞硝化細(xì)菌 硫化細(xì)菌 氨化細(xì)菌 在土壤碳、氮、磷、硫循環(huán)中擔(dān)當(dāng)重要 的角色。,,10,細(xì)菌菌落,11,根瘤,,12,☆　放線菌是原核微生物，菌絲比真菌細(xì)，菌絲斷裂為孢子 　每克

5、土壤中的細(xì)胞數(shù)在104～106變動(dòng)?！睢℃溍咕鷮伲?0%～90%；其次為諾卡氏菌屬占10%～30%；　　小單胞菌屬占第三位，只有1%～15%。它們的大部分均屬　　　　　　好氧腐生菌?！睢‘a(chǎn)生抗生素，對(duì)其他有害菌能起拮抗作用。☆　高溫型的放線菌在堆肥中對(duì)其養(yǎng)分轉(zhuǎn)化起著重要作用。,放線菌 actinomycetes,13,土壤真菌有170個(gè)屬，690多個(gè)種，分三個(gè)類群∶A、酵母菌 土壤中很少B、霉菌 土壤中最

6、多C、傘菌,土壤生物,土壤真菌fungi,14,對(duì)土壤通氣性非常敏感， 霉菌在酸性土壤中能生活，在酸性土壤中具有明顯的 優(yōu)勢(shì)。 霉菌多數(shù)分布在有機(jī)質(zhì)豐富，通氣好的表層土壤中， 較常見(jiàn)的有青霉、毛霉、鏈霉、和曲霉四個(gè)屬的許種。 霉菌的數(shù)量在正常情況下，每克土壤中有0.1-1百萬(wàn) 個(gè)，相當(dāng)于每平方米100-1000億個(gè)，其生物量可達(dá)每英 畝500- 5000磅。 霉菌是土壤中異養(yǎng)型微生物的重要部分

7、。,土壤生物,霉菌,15,土壤生物,真菌在土壤中的作用,土壤有機(jī)質(zhì)的主要降解者 某些真菌和植物的根系產(chǎn)生菌根 促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)的形成，菌絲的穿插對(duì)于促進(jìn)土壤的凝聚有重要的作用,16,真菌菌落,17,真菌孢子,18,藻類algae,藻類為單細(xì)胞或多細(xì)胞的真核原生生物。（光合作用) 土壤藻類主要由硅藻、綠藻和黃藻組成。 肥沃土壤，藻類生長(zhǎng)旺盛，土表常出現(xiàn)黃褐色或黃綠色的薄藻層，硅藻多則是土壤營(yíng)養(yǎng)

8、豐富的證明。,土壤生物,,19,地衣是真菌和藻類形成的不可分離的共生體。 地衣在土壤發(fā)生的早期起重要作用,地衣（Lichens）,土壤生物,20,21,,土壤生物,菌根,真菌的菌絲侵入植物根部后，和植物根組織生活在一起，稱為菌根。其真菌稱為菌根真菌,22,＊原生動(dòng)物是動(dòng)物中最低級(jí)的。 ＊典型種類有∶變形蟲(chóng)纖毛蟲(chóng)鞭毛蟲(chóng)孢子蟲(chóng)土壤中以鞭毛蟲(chóng)數(shù)量最多。,土壤生物,原生動(dòng)物protozoon,＊數(shù)量有68000多種。

9、一般在每平米15厘米深的土壤里有10-100億個(gè)(1-10萬(wàn)個(gè)/克土)原生動(dòng)物，它們的活重在耕層達(dá)150-200磅/每英畝。,23,土壤生物,原生動(dòng)物,24,原生動(dòng)物在土壤中的作用∶1、通過(guò)選擇性的取食某些微生物(如細(xì)菌)，改變微生物的群落結(jié)構(gòu)，主要是調(diào)節(jié)細(xì)菌的數(shù)量。2、增進(jìn)某些微生物的活性(如固N(yùn)菌、排泄出的細(xì)菌等)3、 參與土壤植物殘?bào)w的分解，如鞭毛蟲(chóng)與白蟻共生，加速對(duì)木質(zhì)素的分解4、某些原生動(dòng)物也侵害植物，造成

10、植物病害，有的可引起嚴(yán)重的人畜傳染病。,土壤生物,原生動(dòng)物,25,土壤生物,土壤動(dòng)物,土居性的多細(xì)胞動(dòng)物： 線蟲(chóng)、蠕蟲(chóng)、蚯蚓、蛞蝓、蝸牛、千足蟲(chóng)、蜈蚣、 輪蟲(chóng)、螞蟻、螨、環(huán)節(jié)動(dòng)物、蜘蛛和昆蟲(chóng),,,搬運(yùn)、破碎、分解（合成）,26,蚯蚓對(duì)土壤肥力的影響： 增加土壤的通透性。 改善土壤結(jié)構(gòu) 活化土壤養(yǎng)分 形成大量有機(jī)質(zhì) 蚯蚓土壤肥沃的象征,土壤生物,蚯蚓喜歡潮濕、肥沃、鈣質(zhì)豐富的土壤

11、,蚯蚓,數(shù)量大約有200余種。在肥沃的草地土壤中每平方米可達(dá)500條。在以般耕地中，每平方米有30-300條。,27,屎克郎推糞球,28,土壤生物,土壤是許多昆蟲(chóng)發(fā)育的搖籃請(qǐng)看精彩的昆蟲(chóng)世界—,29,＊ 體形呈紡錘形，后部較尖，微型、透明的絲狀動(dòng)物。一萬(wàn)多種線蟲(chóng)，寄生或自生。1000種生活在土壤中，＊ 數(shù)目可達(dá)106m-2,一般只有棉線的1/5粗，主要生活在土粒周圍的水膜中和植物的根里。,土壤生物,＊ 習(xí)性 表皮

12、失水很快，干燥時(shí)變?yōu)榘?，濕?rùn)時(shí)又重 新活動(dòng)。＊ 食性可分為三類∶1、 以腐敗的有機(jī)質(zhì)為食的2、 以其他線蟲(chóng)、細(xì)菌、原生動(dòng)物為食的3、 寄生在高等植物根系的,線蟲(chóng),30,土壤生物,31,土壤生物對(duì)土壤肥力的影響： ★有機(jī)物質(zhì)的分解和合成 ★有效養(yǎng)分含量 ★土壤物理結(jié)構(gòu) ★作物生長(zhǎng)發(fā)育,土壤生物,32,2.2.2 土壤有機(jī)質(zhì),33,一般含量在0-5%之間。 泥炭土可高達(dá)2

13、0%或30%以上 漠境土和砂質(zhì)土壤不足0.5%,有機(jī)質(zhì)含量,34,土壤有機(jī)質(zhì),0.5%,5%,0.5-2.0%,7%,35,（一）土壤有機(jī)質(zhì)的來(lái)源及存在形態(tài) 土壤有機(jī)質(zhì)的來(lái)源,植物來(lái)源動(dòng)物來(lái)源 微生物工農(nóng)業(yè)（副）產(chǎn)品,,36,37,（二）土壤有機(jī)質(zhì)的組成,化學(xué)元素組成土壤有機(jī)質(zhì)的基本元素組成是C、H、O、N，C/N比大約在10~12之間。,38,（二）土壤有機(jī)質(zhì)的組成,存在形態(tài)：新鮮有機(jī)質(zhì) 指土壤中未分解的

14、動(dòng)、植物殘?bào)w。半分解的有機(jī)質(zhì) 有機(jī)質(zhì)已被微生物分解，多呈分散的暗黑色小塊。 腐殖質(zhì) 指有機(jī)殘?bào)w在土壤腐殖質(zhì)化的過(guò)程中形成的一類褐色或暗褐色的高分子有機(jī)化合物。 腐殖質(zhì)與礦物質(zhì)土粒緊密結(jié)合，不能用機(jī)械方法分離。 有機(jī)質(zhì)總量的85%-90% 對(duì)土壤物理、化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)都有良好作用。 土壤肥力水平主要標(biāo)志。,39,（二）有機(jī)質(zhì)的組成（腐殖質(zhì)）,化合物組成 可分為: 腐殖物質(zhì) （

15、Humic Substance) 非腐殖物質(zhì) （Non-Humic Substance),常見(jiàn)的化合物有纖維素、半纖維素、蛋白質(zhì)、木質(zhì)素及脂類等。,40,決定土壤有機(jī)質(zhì)含量的因素： ?進(jìn)入土壤的有機(jī)物質(zhì)數(shù)量 ?土壤有機(jī)質(zhì)的損失量 ?土壤有機(jī)碳的平衡,41,（三）土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化礦化過(guò)程與腐殖化過(guò)程礦化作用(Mineralization)***土壤有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化過(guò)程是指有機(jī)質(zhì)在微生物作用下，

16、分解為簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)化合物的過(guò)程，其最終產(chǎn)物為CO2、H2O等，而N、P、S等以礦質(zhì)鹽類釋放出來(lái)，同時(shí)放出熱量，為植物和微生物提供養(yǎng)分和能量。,。,土壤有機(jī)質(zhì)礦化率 ---- 土壤每年因礦質(zhì)化作用所消耗的有機(jī)質(zhì)數(shù)量占土壤有機(jī)質(zhì)總量的百分?jǐn)?shù)。,42,在好氧條件下，微生物活動(dòng)旺盛，分解作用可進(jìn)行較快而徹底，有機(jī)物質(zhì)---->CO2和H2O，而N、P、S等則以礦質(zhì)鹽類釋放出來(lái)。 在嫌氣條件下，好氧微生物的活動(dòng)受到抑制，分解作

17、用進(jìn)行得既慢又不徹底，同時(shí)往往還產(chǎn)生有機(jī)酸、乙醇等中間產(chǎn)物。 在極端嫌氣的情況下，還產(chǎn)生CH4、H2等還原物質(zhì)，其中的養(yǎng)料和能量釋放很少，對(duì)植物生長(zhǎng)不利。,有機(jī)質(zhì)的分解,43,腐殖化過(guò)程:(Humification)***有機(jī)質(zhì)腐殖化過(guò)程是形成土壤腐殖質(zhì)的過(guò)程。它是一系列極其復(fù)雜過(guò)程的總稱。,腐殖化系數(shù)***：?jiǎn)挝恢亓康挠袡C(jī)物質(zhì)碳在土壤中分解一年后的殘留碳量。,44,45,水田高于旱地,46,有機(jī)質(zhì)的分解與合成示意圖,4

18、7,土壤腐殖物質(zhì)的組成和性質(zhì),腐殖質(zhì)分子包括芳香族化合物的核，含氮有機(jī)化合物和碳水化合物三部分,48,土壤腐殖質(zhì)-粘土礦物復(fù)合體,49,土壤有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體示意圖,50,腐殖質(zhì)分組方法,土壤腐殖酸的分組,51,（四）土壤腐殖質(zhì)（酸）的性質(zhì),物理性質(zhì)1、顏色 黑褐色，富里酸呈淡黃色，胡敏酸呈褐色2、溶解性 富里酸溶于水、酸、堿； 胡敏酸不溶于水和酸，但溶于堿； 富里酸的一價(jià)、二價(jià)鹽溶于水，三價(jià)鹽幾

19、乎不溶于水； 胡敏酸的一價(jià)鹽溶于水，但二價(jià)、三價(jià)鹽幾乎不溶于水。3、吸水性 最大吸水量可以超過(guò)500%,52,4、腐殖質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)（1）腐殖酸的分子量有較大的差異。 （2）腐殖酸的分子形狀 pH 2-3 纖維、纖維束狀 4-7 網(wǎng)狀、海綿狀 8-9 頁(yè)狀

20、 >10 粒狀5.膠體特性 土壤有機(jī)膠體的主要組成部分,53,HA的3D優(yōu)化結(jié)構(gòu)模型,54,腐殖酸的化學(xué)性質(zhì)１、腐殖質(zhì)的組成,55,２、化學(xué)組成,我國(guó)主要土壤腐殖酸的元素組成,,習(xí)慣上以58%為其平均值，故計(jì)算有機(jī)質(zhì)的含量時(shí)，一般以1.724為折算系數(shù)。,56,3、含氧官能團(tuán),羧基、酚羥基、羰基、醌基、醇羥基、甲氧基等。,,腐殖質(zhì)的含氧官能團(tuán)含量（m mol M＋）.kg-1,57

21、,4、腐殖酸的絡(luò)合性,絡(luò)合物的穩(wěn)定性隨pH值的升高而增大。在pH4.8時(shí)能與Fe、Al、Ca等離子形成可溶性絡(luò)合物，但在中性或堿性條件下會(huì)產(chǎn)生沉淀。,58,5、腐殖酸的電性,腐殖酸是一種兩性膠體。即可以帶負(fù)電荷，也可以帶正電荷。而通常以帶負(fù)電荷為主。腐殖質(zhì)的負(fù)電荷數(shù)量隨pH質(zhì)的升高而升高。,59,腐殖質(zhì)的穩(wěn)定性與變異性,1、穩(wěn)定性在溫帶條件下，一般植物殘?bào)w的半分解周期少于3個(gè)月，植物殘?bào)w形成的新的有機(jī)質(zhì)的半分解期為4.7-9年，而胡

22、敏酸的平均停留時(shí)間為780-3000年，富里酸的平均停留為200-630年。,60,1、土壤生物的組成與活性真菌可促進(jìn)木質(zhì)素的分解 細(xì)菌和放線菌可促進(jìn)碳水化合物的分解土壤動(dòng)物促進(jìn)植物殘?bào)w的破碎和運(yùn)輸,(四）影響有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素,61,2、土壤特性 (1) 質(zhì)地 粘粒含量越高，有機(jī)質(zhì)含量也越高。 (2) pH值 中性、鈣質(zhì)豐富較好，pH6.5-7.5。 (3) 水分 最適濕度：土壤持水量的50-

23、80% 低洼、積水有利于有機(jī)質(zhì)的積累 (4) 通氣性 通氣不良易有機(jī)質(zhì)累積 (5) 溫度 最適宜溫度大約為25-35°C,62,有機(jī)物質(zhì)組成的碳氮比（C/N）對(duì)其分解速度影響很大。 以25或30：1較為合適。? C/N降至大約25：1以下，微生物不再利用土壤中 的有效氮，相反由于有機(jī)質(zhì)較完全的分解而釋放礦質(zhì)態(tài)氮，（比較與植物奪N現(xiàn)象）,（2）C/N比,新鮮程度 破碎程度

24、 緊實(shí)程度,3、植物殘?bào)w的特性,（1）物理狀態(tài),63,64,氮素營(yíng)養(yǎng)：土壤有機(jī)質(zhì)中的氮素占全氮的90-98% 磷素營(yíng)養(yǎng)：土壤有機(jī)質(zhì)中的磷素占全磷的20-50% 其他營(yíng)養(yǎng)：K、Na、Ca、Mg、S、Fe、Si等營(yíng)養(yǎng)元素。,,（五）土壤有機(jī)質(zhì)在土壤中的作用,1、有機(jī)質(zhì)在土壤肥力上的作用（1）、提供植物需要的養(yǎng)分 碳素營(yíng)養(yǎng)：碳素循環(huán)是地球生態(tài)平衡的基礎(chǔ)。土壤每年釋放的CO2達(dá)1.35×1011噸，相

25、當(dāng)于陸地植物的需要量,65,（2）改善土壤肥力特性 物理性質(zhì)：①促進(jìn)良好結(jié)構(gòu)體形成；②降低土壤粘性，改善土壤耕性；③降低土壤砂性，提高保蓄性；④促進(jìn)土壤升溫。 化學(xué)性質(zhì)：①影響土壤的表面性質(zhì)；②影響土壤的電荷性質(zhì)，③影響土壤保肥性；④影響土壤的絡(luò)合性質(zhì)；⑤影響土壤緩沖性 生理性質(zhì)：①影響根系的生長(zhǎng)；②影響植物的抗旱性；③影響植物的物質(zhì)合成與運(yùn)輸；④藥用作用。,66,2、有機(jī)質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用（1）有機(jī)質(zhì)對(duì)重金

26、屬污染的影響 腐殖酸是重金屬離子的絡(luò)合劑。以Cr3+為例。（2）有機(jī)物質(zhì)對(duì)農(nóng)藥污染的影響,（3）土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)全球碳平衡的影響,67,（六）土壤有機(jī)質(zhì)的管理土壤有機(jī)質(zhì)（碳）的動(dòng)態(tài)平衡,土壤有機(jī)質(zhì)含量并非可以無(wú)限提高，在穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)中最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值。,68,如何提高土壤有機(jī)質(zhì)含量？ 1、堅(jiān)持兩個(gè)原則 平衡原則 經(jīng)濟(jì)原則 2.提高有機(jī)質(zhì)含量的措施（1)合理耕作制度（退化或熟化）

27、 合理的耕作制度可促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)含量的提高并維持較高的水平。,69,70,主要的有機(jī)肥源包括： 綠肥、糞肥、廄肥、堆肥、漚肥、餅肥、蠶沙、魚(yú)肥、河泥、塘泥、 有機(jī)、無(wú)機(jī)肥料配合施用,,(2)、施用有機(jī)肥,(3).種植綠肥 田菁 紫云英 紫花苜蓿等,休閑綠肥、套作綠肥養(yǎng)用結(jié)合：因地制宜、充分用地、積極養(yǎng)地、養(yǎng)用結(jié)合,71,(4)秸稈還田,要注意秸稈的C/N比、破碎度、埋壓深度以及土壤墑情、播種期遠(yuǎn)近、化肥施用

28、量等（地冪）,72,思考題,為什么說(shuō)蚯蚓是土壤肥沃的象征？土壤生物對(duì)土壤肥力的主要影響是什么?進(jìn)入土壤中的有機(jī)質(zhì)以哪三種形態(tài)存在？什么是土壤腐殖質(zhì)？什么是土壤有機(jī)質(zhì)的礦（質(zhì)化過(guò)程？什么是有機(jī)質(zhì)的腐殖化過(guò)程？什么是腐殖化系數(shù)？描述有機(jī)質(zhì)進(jìn)入土壤以后分解和合成的途徑。根據(jù)顏色和在不同溶劑中的溶解性可把土壤腐殖質(zhì)分為哪三組？土壤腐殖質(zhì)在組成、土壤中存在的形態(tài)、帶電性，吸水性和穩(wěn)定性方面具體有何特點(diǎn)？影響土壤有機(jī)質(zhì)分解的土壤因素和植