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亚硝酸被硝化细菌氧化成硝酸

2019-11-11
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  第五章 土壤无机质 概念:土壤无机质(soil organic matter) 土壤无机质是土壤固相的构成成分之一。是土 壤中构成的和外部插手的所有动、动物残体分歧分 解阶段的各类产品和合成产品的总称。 土壤无机质 第一节 土壤无机质的来历、类型和构成 一、土壤无机质的来历 1、动物残体(枯枝、落叶、落果、根系等) 及排泄物; 2、动物、微生物残体及排泄物和分泌物; 3、报酬的无机肥料。 4、工农业副产物及糊口污水废料等 二、土壤无机质含量 1、无机质含量 一般含量正在0-5%之间。 泥炭土可高达20%或30%以上 漠境土和砂质土壤不脚0.5% 表5-1 中国某些天然土壤中无机质含量 土 类 棕色丛林土 褐 土 黄 红 壤 壤 无机质含量(%) 统计的标本数 74 22 32 47 29 24 26 10 32 2.64~19.3 1.03~10.69 2.71~20.5 0.52~1.95 2.14~16.4 2.32~2.98 4 81~21.96 1.38~6.66 2.07~7.05 黑土、黑钙土 砖红壤、赤红壤 高山草甸土、亚高山草甸土 高山草原土、亚高山草原土 黄棕壤、黄褐土 土壤无机质 0.5% 5% 0.5-2.0% 7% 三、土壤无机质的类型 ?动、动物残体 ?半分化的动、动物残体 ?腐殖物质 四、无机质的构成 (1) 化学元素构成 土壤无机质的根基元素构成是C、H、O、 N, C/N比大约正在10~12之间。 (2) 化合物构成 可分为: 腐殖物质 (Humic Substance) 非腐殖物质 (Non-Humic Substance) 常见的化合物有纤维素、半纤维素、卵白质、木质素及脂类。 决定土壤无机质含量的要素: ?进入土壤的无机物质数量 ?土壤无机质的丧失量 ?土壤无机碳的均衡 第二节 土壤无机质的分化和 一、土壤无机质的矿化过程 1、矿化感化(Mineralization)*** 土壤无机质正在土壤微生物及其酶的感化下, 分化成二氧化碳和水,并出此中的矿质养分 的过程。 酶 R—(C,4H,养分)+ 2O2 CO2 + 2H2O + 能量+养分 氧化 2、矿化过程 ★水的淋溶过程 ★动物过程 ★微生物的过程*** ★水的淋溶过程 降水可将土壤无机质中可溶性的 物质洗出。这些物质包罗简单的糖、 无机酸及其盐类、氨基酸、卵白质及 无机盐等。 淋溶淀积感化.swf ★动物过程 (1)机械的:动物将动物或残体碎解, 或将动物残体进行机械的搬进及取土粒夹杂, 均可推进无机物被微生物分化。 (2)化学的:颠末动物吞食的无机物 (动物残体)未被动物接收部门,颠末肠道, 以分泌物或粪便的形式排到体外,曾经颠末 动物体内分化或半分化。 ★微生物的过程*** 碳水化合物的分化 单糖 好气前提 水和二氧化碳 也称氧化感化。其反映如下: nC6H12O6+6O2 6CO2+6H20+热量 单糖 通气不良的前提下 还原性气体、无机酸 也称发酵感化。其反映为: C6H12O6 +热量 4H2+CO2 CH3CH2CH2COOH+2H2+2CO2 CH4+2H2O 含氮无机质的分化 水解感化 卵白质 氨化感化 卵白质 水解酶 氨基酸 氧化 CH2NH2COOH+O2 HCOOH+CO2+NH3 好气分化 还原 CH2NH2COOH+H2 嫌气分化 CH2NH2COOH+H2O 水解 CH2(OH)COOH+NH3 CH3COOH+NH3 硝化感化 氨态氮被微生物氧化成亚硝酸,并进一步氧化 成硝酸的过程,称硝化感化。分为两个阶段:第一 阶段,氨被亚硝酸细菌氧化成亚硝酸;第二阶段, 亚硝酸被硝化细菌氧化成硝酸。其反映如下: 2NH2+3O2 2HNO2+O2 2HNO2+2H2O+热量 2HNO3+热量 反硝化感化 硝态氮正在通气不良的前提下通过反硝化细菌 的感化还原成气态氮( N2O 和 N2 )的过程。其反映 如下: C6H12O6+24KNO3 反硝化细菌 24KHCO3+6CO2+12N2↑+18H2O 含硫无机物的分化 卵白质 硫氨基酸 H2S 还原型的无机硫化物被硫化细菌氧化成硫酸的 过程,称硫化感化。其反映如下: 2H2S+O2 2S+3O2+2H2O 2H2O+2S 2H2SO4 硫化感化发生的硫酸取土壤中的盐基物质感化, 构成硫酸盐,硫酸盐是动物可接收的养分。 二、土壤无机质的腐殖化过程 1、概念:腐殖化过程:(Humification)*** 各类无机化合物通过微生物的合成或正在原动物组 织中的聚合改变为构成和布局比本来无机化合物更为 复杂的新的无机化合物,这一过程称为腐殖化过程。 腐殖化系数***:单元分量的无机物质碳正在土 壤平分解一年后的残留碳量。 2、土壤腐殖质的构成 第一阶段:无机残体正在微生物分 解感化下,此中一部门完全矿化,最终 生成CO2、H2O、NH3、H2S等无机化合物。 另一部门为较简单的无机化合物 (多元酚)和含氮化合物(氨基酸、肽 等),供给了构成腐殖质的材料。 第二阶段:上述土壤腐殖质的组 成部门,正在微生物的感化下经缩合形 成腐殖质的根基单位。先是多元酚正在 微生物的感化下氧化为醌,然后醌再 取含氮化合物缩合成原始腐殖质。 土壤腐殖质的形 成.swf 5-1 土壤腐殖质构成过程中的路子 无机质的分化取合成示企图 注 意 正在好氧前提下 , 微生物勾当兴旺,分化感化可进 行较快而完全,无机物质----CO2和H2O,而N、P、S等 则以矿质盐类出来。 正在嫌气前提下,好氧微生物的勾当遭到,分化 感化进行得既慢又不完全,同时往往还发生无机酸、乙 醇等两头产品。 正在极端嫌气的环境下 ,还发生CH4、H2等还原物 质,此中的养料和能量很少,对动物发展晦气。 三、影响无机物质的分化和的要素: (一)土壤生物的构成取活性 土壤动物推进动物残体的破裂和运输 实菌可推进木质素的分化 细菌和放线菌可推进碳水化合物的分化 (二)土壤特征 1、质地 粘粒含量越高,无机质含量也越高。 2、pH值 中性、钙质丰硕较好,pH6.5-7.5。 3. 水分 最适湿度:土壤持水量的50-80% 低洼、积水有益于无机质的堆集 4. 通气性 通气不良易无机质累积 5. 温度 最适宜温度大约为25-35 (三)动物残体的特征 新颖程度 1、物理形态 破裂程度 紧实程度 2、C/N比*** 无机物质构成的碳氮比(C/N)对其分化速 度影响很大。 以25或30:1较为合适。 ? C/N降至大约25:1以下,微生物不再操纵土壤 中 的无效氮,相反因为无机质较完全的分化而 矿质态氮, 第三节 土壤腐殖物质的构成和性质 一、土壤腐殖质的分组及存正在形态 二、土壤腐殖质的存正在形态 逛离态 很少 腐殖质 连系态 52%-98% 土壤无机无机复合体示企图 三、土壤腐殖酸的性质 (一)物质 1、颜色 黑褐色,富里酸呈淡,胡敏酸呈褐色 2、消融性 富里酸溶于水、酸、碱; 胡敏酸不溶于水和酸,但溶于碱; 富里酸的一价、二价盐溶于水,三价盐几乎不溶于水; 胡敏酸的一价盐溶于水,但二价、三价盐几乎不溶于水。 3、吸水性 最大吸水量能够跨越500% 4、腐殖质的布局 (1)腐殖酸的量有较大的差别。 (2)腐殖酸的外形 pH 2-3 4-7 8-9 纤维、纤维束状 网状、海绵状 页状 10 粒状 5.胶体特征 土壤无机胶体的次要构成部门 HA的3D优化布局模子 (二)腐殖酸的化学性质 1、腐殖质的构成 胡敏酸 富里酸 胡敏素 腐殖质 2、化学构成 我国次要土壤腐殖酸的元素构成 元素(%) C H O+S N HA FA 50-60 45-53 3.1-5.3 4.0-4.8 31-41 40-48 3.0-5.6 2.5-4.3 习惯上以58%为其平均值,故计较无机质的含 量时,一般以1.724为折算系数。 3、含氧官能团 羧基、酚羟基、羰基、醌基、醇羟基、甲氧基等。 腐殖质的含氧官能团含量(m mol M+).kg-1 品种 HA FA 羧基 15-57 55-112 酚羟基 21-57 3-57 醇羟基 2-49 26-95 醌基 1-26 3-20 酮基 1-5 12-27 甲氧基 3-8 3-12 总酸度 67 103 4、腐殖酸的络合性 络合物的不变性随pH值的升高而增大。 正在Ph4.8时能取Fe、Al、博猫游戏登录,Ca等离子构成可溶性络 合物,但正在中性或碱性前提下会发生沉淀。 5、腐殖酸的电性 腐殖酸是一种两性胶体。即能够带负电荷, 也能够带正电荷。而凡是以带负电荷为从。 腐殖质的负电荷数量随pH质的升高而升高。 (三)腐殖质的不变性取变同性 1、不变性 正在温带前提下,一般动物残体的半分化周期少于3个 月,动物残体构成的新的无机质的半分化期为4.7-9 年,而胡敏酸的平均逗留时间为780-3000年,富里 酸的平均逗留为200-630年。 2、腐殖质的变同性 HA/FA值***:暗示胡敏酸取富里酸含 量的比值。是暗示土壤腐殖质成份变异的 目标之一。 一般我国北方的土壤,出格干旱区取 半干旱区的土壤腐殖质以胡敏酸为从, HA/FA比大于1.0 而正在温暖潮湿的南方的酸性土壤中, 土壤中以富里酸为从,HA/FA比一般小于1. 第四节 土壤无机质的感化和调理 一、土壤无机质对提高土壤肥力的感化 ★供给动物需要的养分 ★推进土壤养分的无效化 ★提高土壤的保肥性和对酸、碱的缓冲性 ★减轻沉金属和农药的风险 ★改善土壤布局,加强土壤蓄水通气性。 无机质正在生态上的感化 (一)无机质对沉金属污染的影响 腐殖酸是沉金属离子的络合剂。 (二)无机物质对农药污染的影响 (三)土壤无机质对全球碳均衡的影响 一个碳原子的路程 据Garrels等(1975)计较: ?正在大气圈中逗留4年; ?正在生物圈中逗留11年; ?正在海洋上层水域逗留385年; ?正在深海中逗留10万年; ?正在地壳中逗留3.42×108 二、土壤无机质的调理 (一)增施无机肥料、种植绿肥 对苗圃土壤和瘠薄的园林绿化地、 果园等增施无机肥料是添加无机质的基 本方式,据研究,施入土壤中的无机质, 一般能有2/3~3/4被分化,其余的则 为腐殖质堆集正在土壤中。 (二)保留树木凋谢物 树木凋谢物是林地(园林绿化)土 壤无机质的次要来历之一,若是能采纳 无效办法,结果是不错的。 (三)调理土壤水、气、热等情况 土壤微生物的糊口前提获得一般满 脚时,无机质才能一般,矿化和腐 殖化才能得以协调。 (四)调理C/N 无机物本身的成分是影响其分化 的主要要素之一。无机物含碳素总量 和氮素总量的比例,叫做C/N。 第五节 丛林土壤无机质 一、丛林土壤无机质的特点 次要表现正在丛林中绝大部门的无机 物都累积正在土壤概况且含有较多的不易分化 的木素、树脂和单宁等物质,极易构成腐殖 质,这就是丛林动物对土壤的生物自肥感化。 丛林土壤无机质 二、改善丛林土壤无机质分化营林办法: 1、通过从伐、疏伐等营林手段,降低林 分郁闭度,添加林内光照,提高地温,促 进分化。 2、改变林分的树种构成,改善丛林凋谢 物的构成分,以加快无机质的分化。 3、进行恰当的土壤改良办法,如挖设排 水沟,断根部门凋谢物,石灰或硫磺 以调整土壤反映,耕松土壤等。 本章沉点 (一)根基概念 1. 土壤无机质 2.土壤腐殖质 3. 矿化感化 4. 腐殖化做 用 7. 腐殖化系数 8. C/N ( 二)思虑题 1. 什么叫土壤无机质?包罗哪些形态?此中哪种最主要? 2. 添加土壤无机质的方式有哪些?你认为最无效是哪种? 3. 论述土壤无机质正在土壤肥力上的意义和感化? 4. 丛林土壤无机质的特点及调理办法。 5. 影响土壤无机质的前提是什么 ?此中最次要的条 件是哪一种?为什么? 【讲授方针】 1. 土壤无机质概述 2.土壤无机质的 3.土壤腐殖质的构成 4.土壤无机质对土壤肥力的影响 5.提高土壤无机质的准绳和路子