发布时间 : 星期四 文章环境土壤学-东北林业大学 - 图文更新完毕开始阅读
一般情况下，阔叶比针叶快；叶片比残根快，豆科比禾本科快。
（3 ）有机残体的碳氮比
用C/N 表示。 微生物吸收1份氮，就要吸收5份碳用于构成自身细胞，同时要消耗20份碳作为生命活动的能量。微生物分解需有机质的C/N为25：1。
2、外界条件
外界条件通过制约微生物的活动，而影响有机质的转化。 （1）最适温度：20～30度。
（2）湿度和通气状况：在田间持水量的60%最好。
（3）土壤pH：细菌最适pH6.5—7.5，放线菌中性到为碱性，真菌酸性到中性条件
有机质的腐殖化
一、腐殖化过程
1、腐殖质 是有机质分解过程中的中间产物，在微生物的作用下，经过生物化学过程，合成的一种暗色的含N的、稳定的、复杂的高分子化合物，是一种自然的形成物。
2、形成过程 大体包括2个阶段
第一阶段：产生腐殖质分子的各个组成成分。如多元酚、氨基酸、多肽等有机物质。
第二阶段：由多元酚和含氮化合物缩合成腐殖质单体分子。此缩合过程包括两步：
首先是多元酚在多酚氧化酶作用下氧化为醌：
然后醌和含氮化合物（氨基酸）缩合，最后腐殖质单体分子继续缩合成高级腐殖质分子。
二、土壤腐殖质的基本性质及组成
土壤腐殖质是褐色或暗褐色的，芳香族结构的。具有多官解团的含氮的、复杂的高分子有机化合物。
如前所述，土壤腐殖质是土壤有机质经腐殖化过程由土壤有机质的矿质化过程分解的简单有机化合物缩合而成的。是土壤养分的储存库，是土壤肥力的重要指标。
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人们对土壤腐殖质的研究较早，在十九世纪初，由于人们认识和研究的局限性，曾一度认为植物直接靠吸收腐殖质而生存和生长；直到十九世纪中叶，德国化学家李比希提出植物矿物营养学说，才从根本上推翻植物营养腐殖质学说，（大伊乐，1809）认为植物吸收的是矿物质营养元素，土壤腐殖质必须经微生物的分解，变成简单的无机化合物才能被植物吸收。这为土壤腐殖质的进一步研究打下了基础，具有划时代意义。（一） 土壤腐殖质的分组及存在状态
1. 土壤腐殖质的分组
土壤腐殖质是一类组成和结构都十分复杂的天然高分子化合物（聚合物），各类腐殖质分子大小虽不相同，但其性质相似，要深入研究腐殖质的性质，就必须把它从土壤中分离提取出来，但此项工作十分困难。目前一般所用的方法就是先把土壤中分解或部分分解的动植物残体分离掉，通常用水浮选、手挑和静电吸附法移去，然后用不同溶液来浸提土壤，把腐殖质分为三个组分：富里酸组（黄腐酸）、胡敏酸组（褐腐酸）和胡敏素（黑腐素）。这里浸提剂十分重要，理想的浸提剂应具备：1）对腐殖酸的性质没有影响或影响极小；2）能获得均匀的组分；3）具有较高的提取能力，能将腐殖酸几乎完全分离出来。但是，由于腐殖酸的复杂性以及其组成上的非均质性，能满足所有这些条件的浸提剂尚未找到。
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在分离土壤中植物残体时，还可用密度为1.8g/cm或2.0g/cm重液，可以更有效地除尽这些残体，被移去的这部分有机物质称为轻组，而留下的土壤组成称为重组。然后根据腐殖质在碱、酸溶液中的溶解度再划分为胡敏酸、富里酸、胡敏素等三个组分。
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腐殖酸的主要组成是胡敏酸和富里酸，通常占腐殖酸总量的60％左右。富里酸包括克连酸和阿波克连酸。胡敏素是胡敏酸的同素异构体，它的分子量较小，并因其与矿质部分紧密结合，以致失去水溶性和碱溶性，胡敏素在腐殖酸中所占的比例不大，所以不是腐殖酸的主要部分。目前对胡敏酸和富里酸的研究较多。但需特别指出的是，这些腐殖物质组分仅仅是操作上的划分，而不是特定的化学组分的划分。
土壤腐殖质一般情况下以游离态腐殖质和结合态腐殖质两种状态存在。土壤中游离态腐殖质很少，绝大多数是以结合态腐殖质存在。即腐殖质与土壤无机组成，尤其是粘粒矿物和阳离子紧密结合，以有机无机复合体的方式存在。通常52%—98％的土壤有机质集中在粘粒部分。 结合态腐殖质一般分三种状态类型。1）腐殖质与矿物成分中的强盐基化合成稳定的盐类，主要为腐殖酸钙和镁。2）腐殖质与含水三氧化化物如AL2O3·XH2O·Fe2O3·YH2O化合成复杂的凝胶体。3）与土壤粘粒结合成有机无机复合体。 土壤有机无机复合体的形成过程十分复杂。通常认为范德华力、氢键、静电吸附、阳离子键桥等是土壤有机无机复合体键合的主要机理。
有机无机复合体形成过程中可能同时有两种或更多种机理起作用，主要取决于土壤腐殖质类型、粘粒矿物表面交换性离子的性质、表面酸度、系统的水分含量等等。我国南方酸性土壤中主要是Fe、AL离子键结合的腐殖质，这种结合具有高度的坚韧性，有时甚至可以把腐殖质和砂粒结合起来，但不一定具备水稳性，所以对土壤团粒状结构形成和提高肥力上关系不十分巨大。我国北方的中性和石灰性土壤主要以Ca离子键结合的腐殖质为主，具有较强的水稳性，对改善土壤结构和提高肥力有重要意义。尤其在农业土壤上显得特别重要。 （二） 土壤腐殖酸的性质
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1. 腐殖酸的元素组成
腐殖酸主要由C、H、O、N、S等元素组成，此外还有少量的Ca、Mg、Fe、Si等元素。各种土壤中腐殖酸的元素组成不完全相同，一般腐殖质含C55％?/FONT>60％，平均为58％；含N3％?/FONT>6％，平均为5.6％；其C/N比为10：1?/FONT>12：1。一般情况下，胡敏酸的C、N含量高于富里酸，而O、S的含量低于富里酸（表4-4）。
表4-4 我国主要土壤表土中腐殖物质的元素组成（无灰干基）
胡敏酸HA（％） 腐殖物质 范 围 平 均 富里酸FA（％） 平 均 46.5 4.8 45.9 2.8 9.8 范 围 C H O N C/H 43.9~59.6 3.1~7.0 31.3~41.8 2.8~5.9 7.2~19.2 54.7 4.8 36.1 4.2 11.6 43.4~52.6 4.0~5.8 40.1~49.8 1.6~4.3 8.0~12.6 2. 腐殖酸的物理性质
腐殖酸在土壤中的功能与其分子形状和大小有着密切的关系。腐殖酸的分子量因土壤类型及腐殖酸组成的不同而异，即使同一样品用不同的方法测得的结果也有较大差异。据报到，腐殖酸分子量的变动范围为几至几百万之间。但共同的趋势是，同一土壤，富里酸的平均分子量最小，胡敏素的平均分子量最大，胡敏酸介于二者之间。我国几种主要土壤类型的胡敏酸和富里酸的平均分子量分别为890—2500和675?/FONT>1450之间。
土壤腐殖酸的整体结构并不紧密，整个分子表现出非晶质特征，具有较大的比表面积，高达2000m/g，远大于粘土矿物和金属氧化物的表面积。
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腐殖酸是一种亲水胶体，有强大的吸水能力，单位重量腐殖质的持水量是硅酸盐粘土矿物的4—5倍，最大吸收量可以超过其自身重量的500％。
腐殖质整体呈黑褐色，而其不同组分腐殖酸的颜色则略有深浅之别。富里酸的颜色较淡，呈黄色至棕红色，而胡敏酸的颜色较深，为棕黑色至黑色，腐殖酸的光密度与其分子最大子和分子的结构化程度大体呈正相关。
3. 腐殖酸的化学性质
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胡敏酸不溶于水，呈酸性，它与K、Na、NH4等形成的一价盐溶于水，而与Ca、Mg、Fe、AL等多价盐基离子形成的盐类溶解度相当低。胡敏酸及其盐类在环境条件发生变化时，如干旱、冻结、高温及与土壤矿质部分的相互作用等都能引起变性，其化学性质不变，成为不溶于水的，较稳定的黑色物质。
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富里酸在水中溶解度很大，其水溶液呈强酸性反应，它的一切盐类（包括一价或多价）都能溶于水，易造成养分流失。
腐殖质是带有负电荷的有机胶体，根据电荷同性相斥原则，新形成的腐殖质胶粒在水中呈分散的溶胶状态，但增加电解质浓度或高价离子，则电性中和而相互凝聚，腐殖质在凝聚过程中可使土粒胶结在一起，形成结构体。另外，腐殖质是一种亲水胶体，可以通过干燥或冻结脱水变性，形成凝胶。腐殖质的这种变性中是不可逆的，因此，能形成水稳性的团粒状结构。
腐殖质分子中含各种功能基，其中最主要的是含氧的酸性功能基，包括芳香族和脂肪族化合物上的羧基（R?/FONT>COOH）和酚羟基（酚?/FONT>OH），其中羧基是最重要的功能基团。
腐殖质的总酸度通常是指羧基和酚羟基的总和。总酸度以胡敏素、胡敏酸和富里酸的次序增加。总酸度数值的大小与腐殖质的活性有关，一般较高的总酸度意味着有较高的阳离子交换量。
（三） 中国土壤腐殖质分布
土壤腐殖质的组分是受植被，微生物活动以及土壤性质等的影响，腐殖质的变化在地球表面由北向南而呈现一定的规律性。表4-5是我国主要森林土壤类型中土壤腐殖质的组成情况。
表2-5 中国自然植被下森林土壤的腐殖质组成
有机碳 土类名称 （％） 占全碳（％） 胡敏酸/富胡敏酸 富里酸 里酸 活性胡敏酸（占胡敏酸总量％） 据东北林院1964 备注 棕色针叶林土 暗 棕 壤 白浆化暗棕壤 （森林黑灰土） 5.28 5.24 6.10 19.60 25.72 28.3 33.20 29.67 26.4 0.59 0.81 1.07 9.18 71.05 ?/FONT> 16