第二章 土壤的基本组成.ppt

第一个阶段：产生构成腐殖质分子原始材料 木质素降解产物中保留了原来的芳核结构单位. 有些微生物分解有机质时会产生多元酚类化合物 微生物分泌的酚氧化酶 氧化 多元醌类化合物 蛋白质降解 肽类、氨基酸、氨 第二阶段：上述原始材料通过缩合等酶促反应和纯化学反应合成腐殖质单体分子。比如醌能与氨基酸缩合成腐殖质单体分子： 腐殖化系数:单位质量的有机物料在土壤中分解一年后，残留下来的量占施入量的百分数。 进入土壤的有机物究竟有多少能够转化为腐殖质可用腐殖化系数来表示： 不同有机物料的腐解残留率是不同的，同一有机物料在不同土壤上的腐解残留率也不相同，耕地土壤一般为0.2——0.4%之间。 3、腐殖质的分离、提取、组成和性质 A：腐殖质的分离、提取 a：腐殖质与土壤矿物质部分紧密结合在一起，形成复合体，不易分离。 c：用一般的溶剂提取不完全，用剧烈的方法，有可能会引起有机分子的变性（包括：成分、性质、结构特征的改变）。 b：腐殖质与非腐殖质很难用溶剂来区分，也不可能用通常的物理方法来分离。 腐殖质的性质分离提取面临困难： 磨细过筛后的土样 水浮选、手挑、静电吸附法 或用比重为1.8-2.0的比重液 未分解、半分解的动植物残体 含腐殖质的土样 稀NaOH浸提过滤 黑色残余物（胡敏酸） 溶液 HCl或H2SO4酸化 过滤 褐色沉淀 黄色溶液 （褐腐酸） 富里酸（黄腐酸） 腐殖质的性质分离提取一般方法： 化学组成：腐殖质的化学组成中主要是C、H、O、N、P、S，还有少量的Ca、Mg、Fe、Si等灰分元素。 功能团组成：羧基R—COOH、酚式羟基（—OH）、醇羟基（R—OH）、甲氧基—OCH3，醌基。 B、腐殖质的组成 C：腐殖质在土壤中存在形态 a：游离态的腐殖质，只占极少部分 b：有的与盐基化合形成盐类，主要腐殖酸钙、镁盐 c：有的与含水三氧化物，比如Al2O3·xH2O、Fe2O3·yH2O化合形成复杂的凝胶体。 d：与粘粒结合形成胶质复合体。 腐殖质分子的结构非常复杂，属于高分子聚合物。一般认为含有芳核结构，芳核上有多种取代基，并连接着多肽和脂肪族侧链，此外还可能连接着氨基酸和糖，有时还存在着含N的杂环结构。 D：腐殖质分子的结构特征 分子量：腐殖质的分子量在不同的土壤上有很大的差异，不同的组分也有很大差异，即使同一样品因测定方法不同也有很大差异，根据不同方法测定的平均值。胡敏酸的分子量要比富里酸大HA＞FA。 形状：有关腐殖质分子的形状，研究结果也不尽一致，过去认为是网状多孔结构，近年来通过电子显微镜拍照和通过粘性特征的推断，有人认为腐殖酸分子是球形的，有人认为是棒状的，也有人认为二者都有。 E：腐殖质分子的性质 腐殖质是两性胶体，既带负电荷又带正电荷，通常以带负电荷为主，电性来源主要是分子表面羧基、酚羟基的解离以及胺基的质子化。 带电性 OH 腐殖质分子结构核心 COOH NH2 解离或质子化 腐殖质分子结构核心 COO－ NH3＋ O－ 由于羧基、酚羟基的解离，胺基的质子化的程度，都会随周围pH值的变化而变化，所以腐殖质所带电荷属可变电荷。 颜色 ： 整体呈黑色，不同腐殖酸颜色有差别，与分子量和发色基团组成比例有关，胡敏酸颜色深富里酸颜色黄 溶解度 胡敏酸微溶于水，其一价盐溶于水，多价盐不容于水富里酸溶于水，其一、二三价盐均溶于水。 络合能力 能与铁、铝、铜锌等高价金属离子形成络合物，其中羧基与酚羟基是主要参与络合金属离子的功能团，络合物的稳定程度随pH升高而增大 稳定性 其化学稳定性强，抗微生物分解能力强，因此分解周期长，在温带植物残体的半分解期为3个月，而新形成的土壤有机物质的半分解期为4.7-9年，胡敏酸在土壤中平均停留时间780-3000年，富里酸为200-630年。 吸水性 是亲水胶体，吸水能力强，最大吸水量超过本身重量的5倍，干腐殖质从饱和大气中吸水可达本身重量的1倍。 （四）影响土壤有机质转化的因素 1、土壤的湿度和通气状况： 适当的湿度而且通气良好的土壤：好气性微生物活动旺盛，有机质进行好气分解，分解速度快，而且比较完全，矿化率高，释放出矿质养分多，而且呈氧化态，有利于植物对养分的吸收，但是中间产物累积少，不利于土壤OM的累积和保存。 土壤湿度大通气不良的土壤：嫌气性微生物活动旺盛，有机质进行嫌气分解，分解慢，而且不完全，矿化率低，释放出矿质养分少，而且呈还原态，不利于植物对养分的吸收利用，同时在还原条件下会产生一些有机酸（比如乙酸、丙酸、丁酸）和一些还原性气体H2S、H2等对作物生长有毒害作用，但是在嫌气条件下中间产物累积多，有利于土壤OM的累积和保存。 2、温度 0—35℃：增高温度能促进OM分解