发布时间 : 星期五 文章环境土壤学-东北林业大学 - 图文更新完毕开始阅读
碳水化合物是土壤有机质中最主要的有机化合物，碳水化合物的含量大约占有机质总量的15?/FONT>27％。包括糖类、纤维素、半纤维素、果胶质、甲壳质等。
糖类有葡萄糖、半乳糖、六碳糖、木糖、阿拉伯糖、氨基半乳糖等。虽然各主要自然土类间植被、气候条件等差异悬殊，但上述各糖的相对含量都很相近，在剖面分布上，无论其绝对含量或相对含量均随深度而降低。
纤维素和半纤维素为植物细胞壁的主要成分，木本植物残体含量较高，两者均不溶于水，也不易化学分解和微生物分解。
果胶质在化学组成和构造上和半纤维素相似，常与半纤维素伴存。
甲壳质属多糖类，和纤维素相似，但含有氮，在真菌的细胞膜、甲壳类和昆虫类的介壳中大量存在，甲壳质的元素组成或为（C8H13O5N4）n
（2）木素
木素是木质部的主要组成部分，是一种芳香性的聚合物。较纤维素含有更多的碳，与纤维素、半纤维素元素组成的差别如表4?/FONT>2。
木素在林木中的含量约占30％，木素的化学构造尚未完全清楚，关于木素中是否含氮的问题目前尚未阐明，木素很难被微生物分解。但在土壤中可不断被真菌、放线菌所分解。由C研究指出，有机物质的分解顺序为：葡萄糖>半纤维素>纤维素>木素
（3）含氮化合物
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动植物残体中主要含氮物质是蛋白质，它是构成原生质和细胞核的主要成分，在各植物器官中的含量变化很大，见表4?/FONT>3
表4-2 不同植物、器官中蛋白质含量（％）
针叶、阔叶 3.5 — 9.2 苔藓 4.5— 8.0 禾木科植物茎杆 3.5 — 4.7 蛋白质的元素组成除碳、氢、氧外，还含有氮（平均为10％），某些蛋白质中还含有硫（0.3％?/FONT>2.4％）或磷（0.8％）。蛋白质是由各种氨基酸构成的。
一般含氮化合物易为微生物分解，生物体中常有一少部分比较简单的可溶性氨基酸可为微生物直接吸收，但大部分的含氮化合物需要经过微生物分解后才能被利用。
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（4）树脂、蜡质、脂肪、单宁、灰分物质
树脂、蜡质、脂肪等有机化合物均不溶于水，而溶于醇、醚及苯中，都是复杂的化合物。
单宁物质有很多种，主要都是多元酚的衍生物，易溶于水，易氧化，与蛋白质结合形成不溶性的，不易腐烂的稳定化合物。木本植物木材及树皮中富含单宁，而草本植物及低等生物中则含量很少。
植物残留体燃烧后所留下的灰为灰分物质，其主要元素为钙、镁、钾、钠、硅、磷、硫、铁、铝、锰等，此外还有少量的碘、锌、硼、氟等元素。这些元素在植物生活中有着巨大的意义。
土壤有机质的矿质化
一、矿化过程及影响因素
（一） 土壤有机质的矿化过程
土壤有机质的矿化过程：土壤有机质在微生物作用下，分解为简单的无机化合物的过程。
土壤有机质的矿化过程分为化学的转化过程、活动物的转化过程和微生物的转化过程。这一过程使土壤有机质转化为二氧化碳、水、氨和矿质养分（磷、硫、钾、钙、镁等简单化合物或离子），同时释放出能量。这一过程为植物和土壤微生物提供了养分和活动能量，并直接或间接地影响着土壤性质，同时也为合成腐殖质提供了物质基础。 (1)土壤有机质的化学的转化过程
土壤有机质的化学的转化过程的含义是广义的，实际上包括着生物学及物理化学的变化。
1. 水的淋溶作用：降水可将土壤有机质中可溶性的物质洗出。这些物质包括简单的糖、有机酸及其盐类、氨基酸、蛋白质及无机盐等。约占5％—10％水溶性物质淋溶的程度决定于气候条件（主要是降水量）。淋溶出的物质可促进微生物发育，从而促进其残余有机物的分解。这一过程对森林土壤尤为重要，因森林下常有下渗水流可将地表有机质（枯落物）中可溶性物质带入地下供林木根系吸收。
2. 酶的作用：土壤中酶的来源有三个方面：一是植物根系分泌酶，二是微生物分泌酶，三是土壤动物区系分泌释放酶。土壤中已发现的酶有50?/FONT>60种。研究较多的有氧化还原酶、转化酶和水解酶等。酶是有机体代谢的动力，因此，可以想象酶在土壤有机质转化过程中所起的巨大作用。
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(2)土壤有机质活动物的转化过程
从原生动物到脊椎动物，大多数以植物及植物残体为食。在森林土壤中，生活着大量的各类动物，如温带针阔混交林下每公顷蚯蚓可达258万条等，可见活动物对有机质的转化起着极为重要的作用。
1. 机械的转化：动物将植物或残体碎解，或将植物残体进行机械的搬进及与土粒混合，均
可促进有机物被微生物分解。
2. 化学的转化：经过动物吞食的有机物（植物残体）未被动物吸收部分，经过肠道，以排
泄物或粪便的形式排到体外，已经经过动物体内分解或半分解。土壤动物中蚯蚓的分解作用最大，因此，在某种程度上，可用土壤中蚯蚓的数量来评价土壤肥力的高低。
(3)土壤有机质的微生物转化过程
土壤有机质的微生物的转化过程是土壤有机质转化的最重要的，最积极的进程。
1 微生物对不含氮的有机物生转化 不含氮的有机物主要指碳水化合物，主要包括糖类、纤维素、半纤维素、脂肪、木素等、简单糖类容易分解，而多糖类则较难分解；淀粉、半纤维素、纤维素、脂肪等分解缓慢，木素最难分解，但在表性细菌的作用下可缓慢分解。
（C6H10O5）n+nH2o → nC6H12O6
葡萄糖在好气条件下，在酵母菌和醋酸细菌等微生物作用下，生成简单的有机酸（醋酸、草酸等）、醇类、酮类。这些中间物质在空气流通的土壤环境中继续氧化，最后完全分解成二氧化碳和水，同时放出热量。
土壤碳水化合物分解过程是极其复杂的，在不同的环境条件下，受不同类型微生物的作用，产生不同的分解过程。这种分解进程实质上是能量释放过程，这些能量是促进土壤中各种生物化学过程的基本动力，是土壤微生物生命活动所需能量的重要来源。一般来说，在嫌气条件下，各种碳水化合物分解形成还原性产物时释放出的能量，比在好气条件下所释放的能量要少得多，所产生的CH4、H2等还原物质对植物生长不利。
2 微生物对含氮的有机物转化 土壤中含氮有机物可分为两种类型：一是蛋白质类型，如各种类型的蛋白质；二是非蛋白质型，如几丁质、尿素和叶绿素等。土壤中含氮的有机物在土壤微生物作用下，最终分解为无机态氮（NH4?/FONT>N和NO3N）
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①水解过程 蛋白质在微生物所分泌的蛋白质水解酶的作用下，分解成为简单的氨基酸类含氮化合物。
蛋白质→ 水解蛋白质→ 消化蛋白质→ 多肽 →氨基酸
② 氨化过程 蛋白质水解生成的氨基酸在多种微生物及其分泌酶的作用下，产生氨的过程。氨化过程在好气、嫌气条件下均可进行，只是不同种类微生物的作用不同。
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③硝化过程 在通气良好的情况下，氨化作用产生的氨在土壤微生物的作用下，可经过亚硝酸的中间阶段，进一步氧化成硝酸，这个由氨经微生物作用氧化成硝酸的作用叫做硝化作用。将硝酸盐转化成亚硝酸盐的作用称为亚硝化作用。 硝化过程是一个氧化过程，由于亚硝酸转化为硝酸的速度一般比氨转化为亚硝酸的速度快得多，因此土壤中亚硝酸盐的含量在通常情况下是比较少的。亚硝化过程只有在通气不良或土壤中含有大量新鲜有机物及大量硝酸盐的发生，从林业生产上看，此过程有害，是降低土壤肥力的过程，因此应尽量避免。
④ 反硝化过程 硝态氮在土壤通气不良情况下，还原成气态氮（N2O和N2），这种生化反应称为反硝化作用。
3 微生物对含磷有机物的转化 土壤中有机态的磷经微生物作用，分解为无机态可溶性物质后，才能被植物吸收利用。
土壤中表层有26％?/FONT>50％是以有机磷状态存在，主要有核蛋白、核酸、磷脂、核素等、这些物质在多种腐生性微生物作用下，分解的最终产物为正磷酸及其盐类，可供植物吸收利用。
在嫌气条件下，很多嫌气性土壤微生物能引起磷酸还原作用，产生亚磷酸，并进一步还原成磷化氢。
4 微生物对含硫有机物的转化 土壤中含硫的有机化合物如含硫蛋白质、胱氨酸等，经微生物的腐解作用产生硫化氢。硫化氢在通气良好的条件下，在硫细菌的作用下氧化成硫酸，并和土壤中的盐基离子生成硫酸盐，不仅消除硫化氢的毒害作用，而且能成为植物易吸收的硫素养分。
在土壤通气不良条件下，已经形成的硫酸盐也可以还原成硫化氢，即发生反硫化作用，造成硫素散失。当硫化氢积累到一定程度时，对植物根素有毒害作用，应尽量避免。
进入土壤的有机质是由不同种类的有机化合物组成，具有一定生物构造的有机整体。其在土壤中的分解和转化过程不同于单一有机化合物，表现为一个整体的动力学特点。植物残体中各类有机化合物的大致含量范围是：可溶性有机化合物（糖分、氨基酸）5％?/FONT>10％，纤维素15％?/FONT>60％，半纤维素10％?/FONT>30％，蛋白质2％?/FONT>15％，木素5％?/FONT>30％。它们的含量差异对植物残体的分解和转化有很大影响。
据估计，进入土壤的有机残体经过一年降解后，2/3以上的有机质的二氧化碳的形式释放而损失，残留在土壤中的有机质不到1/3，其中土壤微生物量占3％?/FONT>8％，多糖、多糖醛酸苷、有机酸等非腐殖质物质占3％?/FONT>8％，腐殖质占10％?/FONT>30％。植物根系在土壤中的年残留量比其他地上部分稍高一些。
二、影响矿化的因素
1、有机残体的组成状况
（1）有机残体的物理状态： （2）有机残体的化学成分。
一般情况下，多汁幼嫩新鲜的绿肥易分解。
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