一、土壤有机质的组成
（一）土壤有机质定义
泛指以各种形态存在于土壤中的各种含碳有机化合物。
包括土壤中各种动植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机物质
（二）有机质含量
一般的土壤有机质含量都不高，一般都是矿质土壤。
（三）有机质的来源
动植物残体是土壤有机质的基本来源
对原始土壤来说，微生物是有机质的最早来源
甚至还有人为施入土壤的肥料、工农业废水、废渣、微生物制品、有机农药等
（四）有机质的常见化合物
糖类化合物；
纤维素、半纤维素；
脂肪、树脂、蜡质和单宁；
木质素
含氮化合物（比如蛋白质氨基酸）；
灰分物质（Ca、Mg、K、Na、Si、P、S、Fe、Al、Mn）
二、土壤矿质化
土壤有机质在土壤微生物和酶的作用下，分解成二氧化碳和水，并释放出其中的矿质养分的过程
特点是分阶段进行
1、含C矿化：好气条件下完全分解为二氧化碳和水，不通气情况下形成有机酸类中间产物，最后形成甲烷、氢气等还原性物质
2、含N矿化：除了产生二氧化碳和水外，还会产生铵根、硝酸根等无机离子
水解作用、氨化作用——氨气（好氧合厌氧皆可）、硝化作用（好气条件下）——硝酸根、反硝化作用（厌氧）——氮气、N2O
因此旱地含氮化合物转化结果更多是硝酸根，水地转化结果更多是氮气、一氧化二氮（有反硝化作用）
三、土壤腐殖化过程：腐化作用
（一）腐殖化的概念
腐殖化概念：各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组织中的聚合转变为组成和结构比原来有机化合物更为复杂的新的有机化合物。这是一个极端复杂的生物过程。
腐殖质的合成：是由微生物主导的生物和生物化学过程，纯化学过程。
有两个阶段，一个是中间产物形成阶段，一个是合成腐殖质的阶段。较为盛行的是多元酚理论
（二）腐殖化系数
腐殖化系数是（有机物质转化成有机质的换算系数）：单位重量的有机物质碳在土壤中分解一年后的残留碳量。
1公顷=15亩
1亩=667平方米
1公顷=2300吨
计算：
四、矿质化和腐殖化的关系
1、土壤有机质的矿质化过程和腐殖化过程是互相对立，又互相联系的两个过程
2、矿质化过程是有机质释放养料的过程，也是为腐殖质合成提供原料的过程，没有矿质化过程就没有腐殖化过程
3、腐殖化过程的产物——腐殖质并不是一成不变的，它可以再经过矿质化过程而释放养分以供植物吸收利用。
注意：
1、在好氧条件下：微生物活动旺盛，分解作用可以较快且彻底，有机物质分解成二氧化碳和水，而NPS等则以矿质盐类释放出来。
2、在嫌气条件下：好氧微生物的活动受到抑制，分解又慢又不彻底，同时还往往产生有机酸、乙醇等中间产物。
3、在极端嫌气的条件下：还产生甲烷和氢气等还原物质，其中的养料和能量释放很少，对植物的生长很不利。
五、影响有机质分解和转化的因素
影响因素是和影响微生物的活性的因素一样的。
（一）有机质转化的环境因素
（1）水分和通气
通气：分解快、分解完全、释放养料多，无毒害，利于植物生长；但不利于有机质的累积
不通气：分解慢，产生毒害物质；利于有机质积累
水田矿化率不比旱地低，微生物处于一种特异的生态环境中
（2）温度：适宜25-35℃
微生物活动响应于环境变化
南方有机质含量低于北方（温度更高，有机质矿化速度更快）
（3）质地
越粘重，越难分解；通过影响土壤的通气性和持水性，影响有机质的分解转化。
粘粒吸附酶及胶结有机物质使其难分解。
（4）pH值
细菌适宜pH6.5-7.5，放线菌稍微偏碱，真菌pH3-6
（5）含盐量
盐多（>0.2%）时，微生物活动减弱，有机物分解慢
（6）污染物
重金属、有机污染物会毒害微生物，有机物积累
（二）植物残体的特性
（1）物理状态
新鲜程度、破碎程度、紧实程度
（2）有机残体的组成
比如这个有机残体的有机组成，淀粉、半纤维素、果胶、纤维素、脂肪
有机残体的CN比以25/30:1比较合适
不论加什么，土壤有机质的CN比都很稳定，平均10-12:1
六、土壤腐殖质
（一）腐殖质概念
土壤腐殖质是通过微生物的作用，在土壤中新合成的一类含N的、具有芳香核复杂结构的高分子化合物。
（二）腐殖质的分组
（1）按颜色分：
黄色腐殖质、棕色腐殖质、黑色腐殖质
（2）按溶解性差异分：
- 胡敏酸（HA）：溶于碱但是不溶于酸的那部分
- 富里酸（FA）：既溶于碱又溶于酸的那部分
- 胡敏素（HM）：是与矿物质紧密结合的腐殖质
区别与联系
- 胡敏酸颜色黑色/棕色，富里酸黄色；
- 胡敏酸分子量大，富里酸较小；
- 胡敏酸功能团多，富里酸少；
- 胡敏酸带电量多，富里酸少
- 胡敏酸是弱酸，富里酸是强酸。
- 胡敏素与土壤矿物质结合紧密，难以分离，基本上也是由胡敏酸和富里酸组成，结合得十分牢固。
（3）按土壤腐殖质的存在状态分：
- 游离态腐殖质
- 结合态腐殖质（52%-98%）
目前常用的提取剂：
- 0.1M NaOH溶液
- 0.1M NaOH+0.1M焦磷酸钠混合提取液
（三）腐殖质的分离提取和分组方法
七、腐殖质的性质
（一）元素组成
骨干元素CHO
其余元素包括全部植物生长发育所必须的元素。
没有K元素；
平均含碳量58%，含氮量5.6%；
C/N：10-12:1
（二）分子结构
中心为C网结构，以醌型芳香核物质为核心构成。
表面带有很多功能团：比如甲氧基、羧基、羟基、胺基、羰基等
侧链连有多肽或脂肪族：比如氨基糖、多糖、杂环N等
分子量很大，分子形状呈球形或者短柱形，内部为C网的交联构造
（三）活性功能团和电性
腐殖酸可以带负电或者正电。通常以负电荷为主。
CEC高，保肥力强。
腐殖质的负电荷数量随pH的升高而升高。
（四）溶解度、颜色和吸水性
胡敏酸不溶于水，一价盐溶于水，多价盐溶解度低；
富里酸溶于水，一价二价三价都溶于水。
腐殖酸整体呈黑色，胡敏酸及盐类棕黑，富里酸黄-淡棕色
有强大的吸水性，最大吸水量可以超过500%
（五）稳定性
温带条件下，一般植物残体半分解周期少于3个月，胡敏酸平均停留780-3000年，富里酸200-630年
比较稳定，平均停留时间长
（六）变异性
HA/FA值：表示土壤腐殖质变异的指标之一；说明腐殖质的形成条件和分子的复杂程度。
1、由东向西，土壤腐殖质含量逐渐减少；
2、北方大多数土壤，HA/FA>1，以胡敏酸为主；南方HA/FA<1，富里酸占优势；
3、在同一地区，水稻土HA/FA>旱地
4、在同一地区，熟化程度高的土壤HA/FA比较高
八、土壤有机质在肥力上的作用
（一）提供植物需要的养分
- 氮素营养：土壤有机质中的氮素占全氮的90-98%
- 磷素营养：磷素占全磷20-25%
- 其他营养：K、Ca、Na等
（二）改善土壤的肥力特性
（1）物理性质
促进良好结构体的形成；
降低土壤粘性，改善土壤耕性；
降低土壤砂性，提高保蓄性；
促进土壤升温。
（2）化学性质
影响土壤的表面性质；
影响土壤的电荷性质；
影响土壤的保肥性；
影响土壤的络合性质；
影响土壤的缓冲性。
（3）生物性质
为微生物提供养分和能源C；
影响植物根系的生长；
为动物提供食物来源。
（三）其他作用
比如减轻和消除土壤中农药残毒及重金属危害。
能够吸附和络合有机质。
可变电荷包括：腐殖质、高岭石组的OH、氧化物产生的
CEC是矿物的几十倍，因此可以使用CEC作为保肥的指标，某种程度上作为肥力的指标