
土壤有机质的转化与地理环境的关系
土壤有机质的转化,是一定地理环境条件下,土壤有机质在微生物的参与下进行的极其复杂的生物化学过程。土壤有机质转化包括相互矛盾的两个方向,即有机质的分解过程与有机质的再合成过程,因此土壤有机质的转化是分解与合成的矛盾统一过程。
土壤有机质的矿质化与地理环境的关系
土壤有机质的矿质化过程,是指复杂的有机质在微生物的作用下分解成简单的有机质以至最后分解成无机物的过程。有机质的矿质化过程是个复杂的生物化学过程,有机质分解的速度及分解的产物均受到有机质种类、地理环境、土壤环境的综合制约,土壤温度、湿度、酸碱性、通气性、微生物种类与数量是影响土壤有机质分解转化的主要环境因子。
土壤有机质的主要矿质化过程
为了研究土壤中不同的有机质在不同土壤环境中的矿质化特征,将土壤有机质的矿质化过程概括地分成以下几类来说明其分解过程。
不含氮有机质的矿质化
土壤中不含氮有机质种类很多,如单糖、多糖、淀粉、纤维素、半纤维素、脂肪类、木质素等。以淀粉和纤维素的矿质化过程为例,它们首先在微生物分泌的酶的作用下,逐渐水解成单糖一葡萄糖,而后再进一步水解成更简单的物质。在好气条件下,分解快而且彻底,分解的产物是(:02和H2O,并释放出能量;在半嫌气(即通气不太好)的条件下,分解较慢,往往产生有机酸的积累;在极端嫌气的条件下,分解极慢,并产生还原性气体,如CHH2等。单糖在不同土壤?气状况下的分解反应如下:
桂花树种植在通气良好的土壤环境中,在微生物的作用下:
C6H12O6+50,—HCOOCOOH+2C02+4H2O+热4COOH+O2—-4C02+2H2O在通气不良的土壤环境中,在微生物的作用下:
C6H12O6—K:H3CH2CH2COOH+2CO2+2H2+热4H2+CO2—-CH1+2H20在糖类中,已糖分解最快,淀粉和半纤维素次之,纤维素最难分解。
含氮有机质的矿质化
土壤中含氮有机质只有一小部分是水溶性的,绝大部分是以复杂的蛋白质、腐殖质以及各种生物碱等形态存在。某些蛋白质,如核蛋白中还含有磷和硫。这些含氮的化合物,首先在微生物产生的蛋白酶的作用下,水解成氨基酸,然后进一步分解,并依据土壤环境特征,可能依次发生如下过程:
水解作用:在微生物分泌的蛋白酶的作用下,水解成氨基酸RCH(NH2)COOH,这一过程在好气条件与嫌气条件中均可进行。
氨化作用:在微生物的作用下,氨基酸k过水解、氧化或还原作用释放出NH3和形成铵的过程。
氧化脱氨作用:
RCH(NH2)COOH+O2—?RCOOH+CO:+NH3个
水解脱氨作用:
RCH(NH2)COOH+H2O—-RCH(OH)COOH+NH3个
还原脱氨作用:
RCH(NH2)COOH+H2—-RCH2COOH+NH3个
可见,氨化作用无论在好气条件或嫌气条件下均可发生。氨化作用使氨基酸分解释放出NH3并溶于土壤水中形成铵(NHf),NHf称为铵态氮,是土壤中的速效氮,可以被植物吸收利用。并且,由于铵态氮为阳离子,易被土壤胶体吸附而免于大量淋失,这一性质在土壤氮素供应与保持上具有重大意义。
硝化作用:在通气良好的土壤环境中,氨化作用所形成的氨,可进一步氧化成硝酸,这一过程称为硝化过程。能完成硝化作用的细菌称硝化细菌。硝化过程实际包括两个阶段。
第一阶段:2NH3+302—WHNO2+2H20+热
第二阶段:2HN02+O2—HNO3+热
硝化过程在土壤pH为6-9和通气良好的环境中进行得最旺盛。当土壤中存在大量碳水化合物时,硝化过程往往受到抑制,因碳水化合物较多时,各种细菌活跃,需要较多氮素营养,氨化所产生的NH3则会被细菌争夺吸收。
硝化作用产生的NOr,也是速效氮,称为硝态氮,极易被植物吸收利用,但NOr是阴离子,不易被土壤保存而易遭淋失。
反硝化作用:在通气不良的土壤环境中,在反硝化细菌的作用下,NCV发生还原反应,变成N2O,NO或游离N2的过程,称为反硝化过程。
nho3—nho2—n2cn2个
出现反硝化的土壤条件主要是土壤通气不良,如长时间被水浸渍的土壤或土层;其次,当土壤内有硝酸盐存在,有可做为反硝化细菌营养的碳水化合物,有适宜的土壤pH(7-2)时,则会促进反硝化过程的发生。反硝化过程会造成土壤氮素的损失,在农业土壤中应加以防止。
本文转载自宝林桂花树种植专业合作社
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