土壤有机质
土壤有机质（SOM）是指土壤内所含的有机物质，这些物质是由处于不同分解阶段的植物和动物体残渣、土壤生物的细胞和组织、以及由土壤生物合成的物质所组成的。土壤有机质对土壤物理和化学性质产生了许多积极影响, 以及土壤提供监管生态系服务的能力。[1] 特别地，土壤有机质的存在被认为是对土壤功能和土壤质量的关键。[2]
土壤有机质的积极影响来自一些复杂的，互动的土著因素；土壤有机质对土壤功能影响的非详尽列表包括与土壤结构，聚集、保水、土壤生物多样性，污染物的吸收和保留，缓冲能力和养分循环和营养素的储存。
土壤有机质通过提供阳离子交换位点并作为营养素的储备，特别是氮（N）矿化中缓慢释放的磷（P）和硫（S）以及微量营养素。因此，土壤有机质含量与土壤肥力之间存在显著的相关性。
土壤有机质也是土壤碳（C）的主要汇点和来源。虽然已知土壤有机质的土壤碳含量变化很大，[3][4]
土壤有机质通常估计含有58％的土壤碳，术语土壤有机碳（SOC）和土壤有机质通常可互换使用，测量的土壤有机碳含量通常用作土壤有机质的代表。土壤代表了地球上最大的土壤碳汇之一，并在全球碳循环中发挥了重要作用。因此，土壤有机质/土壤有机碳动力学和土壤提供生态系统服务的能力碳封存。
土壤有机质在土壤中的浓度通常为大多数高地土壤的总表土质量的1％至6％。上层地层含有少于1％有机质的土壤主要局限于沙漠地区，而低洼湿地的土壤有机质含量可高达90％。含有12-18％土壤有机碳的土壤通常被分类为有机土壤。[5]
它可以分为三个一般池：微生物的活生物量，新鲜和部分分解的残留物，腐殖质：分解良好的有机物质。 表面植物凋落物通常不作为土壤有机质的一部分。[6][7]
土壤有机质来源
土壤中所含有机物质的主要来源是植物。在森林或草原以及农田中，死亡植物被不同种类的生物体转化。这个过程涉及几个步骤，第一个主要是机械的，并且随着其进行变得更加化学。在分解链上起作用的小生物本身是土壤有机物的一部分，形成彼此掠夺并掠夺的生物食物网。
还有其他动物消耗活的植物材料，其残留物被传递到土壤。来自活生物体代谢的产物是土壤有机物质的次要来源，其还包括这些生物体的尸体。一些动物，如蚯蚓，蚂蚁和蜈蚣，有助于有机物质的垂直和水平移位。[8]
土壤有机物的其他来源包括植物根系分泌物和木炭。[9][10]
组成的植物残体
大多数植物残留物的水含量在60％至90％的范围内。干物质由主要由碳，氧和氢组成的复杂有机材料组成。虽然这三种元素构成土壤中有机材料干重的约92％，但是对于植物的营养也有其它的重要的元素。它们包括氮，硫，磷，钾，钙，镁和一定范围的微量营养素。[8]
植物残留物中存在的有机化合物包括：
- 糖类：由碳，氢和氧组成，复杂性范围从相当简单的糖到纤维素。
- 脂肪酸：丁酸，硬脂酸，油酸由脂肪酸甘油组成。它们也由碳，氧和氢原子组成。
- 木质素：是形成木材的较老部分的复杂化合物，并且主要还包括碳，氧和氢。它们耐分解。
- 蛋白质：除了碳，氢和氧以及少量的硫，铁和磷之外还含有氮。[8]
- 木炭：是源自有机物不完全燃烧的元素碳。木炭耐分解。
分解
植物残渣通常不是水溶性的，并且它们不能被植物使用。然而，它们构成了植物营养素来源的原料。分解作为土壤微生物的酶 土壤微生物过程进行，从相同的残留物获得必要的能量，并产生适宜的矿物化合物被植物根吸收。有机化合物分解并转化为[无机化学|矿物（无机）化合物]的过程也称为“矿化”。有机物质的一部分不是矿化的，而是转化成稳定的有机物质腐殖质。[8]
有机化合物的分解以非常不同的速率进行，取决于它们的性质。从快到慢的排名如下。
发生的反应可以包括在三组中的一组中：
矿物成品清单如下：
| 元件 | 矿物最终产品 |
|---|---|
| 碳 | CO2, CO32−, HCO3−, CH4, C |
| 氮 | NH4+, NO2−, NO3−, N2 (gas) |
| 硫 | S, H2S, SO32−, SO42−, CS2 |
| 磷 | H2PO4−, HPO42− |
| 其他 | H2O, O2, H2, H+, OH−, K+, Ca2+, Mg2+, etc. |
腐殖质
当植物材料经历分解时，形成一些抗微生物化合物。这些包括改性的木质素、油、脂肪和蜡。其次，合成一些新的化合物，如多糖和多元醇。这些材料形成腐殖质的基础。在这些化合物和一些蛋白质和其它含氮产物之间发生新反应，从而掺入氮并避免其矿化。其他营养素也以这种方式保护免于矿化。
腐殖质分类
根据在酸和碱中的溶解度，还有与稳定性有关的分为三组。
- 糠酸：是含有具有最低分子量，并且溶于酸和碱并且易受微生物攻击的材料的基团。
- 腐殖酸：基团含有中等分子量，可溶于碱，但不溶于酸，中等抗微生物攻击的中间体材料。
- 腐黑物：是具有最高分子量，颜色最深，不溶于酸和碱，并且具有最强抗微生物攻击性的材料的通用名。[8]
碳循环中的作用
参见
参考资料
- ^ Brady, N.C., and Weil, R.R. 1999. The nature and properties of soils. Prentice Hall, Inc., Upper Saddle River, NJ.
- ^ Beare, M. H.; Hendrix, P. F.; Cabrera, M. L.; Coleman, D. C. Aggregate-Protected and Unprotected Organic Matter Pools in Conventional- and No-Tillage Soils (PDF). Soil Science Society of America Journal (Free PDF download). 1994, 58 (3): 787 [13 July 2016]. doi:10.2136/sssaj1994.03615995005800030021x. （原始内容存档 (PDF)于2017-10-20）.
- ^ Périé, C. and Ouimet, R. 2008. Organic carbon, organic matter and bulk density relationships in boreal forest soils. Canadian Journal of Soil Science 88: 315-325.
- ^ Jain, T.B., Graham, R.T. and Adams, D.L. 1997. Carbon to organic matter ratios for soils in Rocky Mountain coniferous forests. Soil Science Society of America Journal 61: 1190-1195.
- ^ Troeh, Frederick R., and Louis M. (Louis Milton) Thompson. Soils and Soil Fertility. 6th ed. Ames, Iowa: Blackwell Pub., 2005. 存档副本. [2012-04-26]. （原始内容存档于2014-10-26）.
- ^ Juma, N. G. 1999. Introduction to Soil Science and Soil Resources. Volume I in the Series "The Pedosphere and its Dynamics: A Systems Approach to Soil Science." Salman Productions, Sherwood Park. 335 pp.
- ^ Glossary | NRCS SQ. [2017-01-15]. （原始内容存档于2006-11-08）.
- ^ 8.0 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 Brady, Nyle C. The Nature and Properties of Soils Ninth. New York: MacMillan. 1984: 254. ISBN 0-02-313340-6.
- ^ Mergel, A. Role of plant root exudates in soil carbon and nitrogen transformation. Box, Jr., J. (编). Root Demographics and Their Efficiencies in Sustainable Agriculture, Grasslands and Forest Ecosystems. Proceedings of the 5th Symposium of the International Society of Root Research. 82. Madren Conference Center, Clemson University, Clemson, South Carolina, USA: Springer Netherlands: 43–54. 1998. ISBN 978-94-010-6218-3. doi:10.1007/978-94-011-5270-9_3.
- ^ Skjemstad, Jan O. Charcoal carbon in U.S. agricultural soils. Soil Science Society of America Journal. 2002, 66 (4): 1249–1255. doi:10.2136/sssaj2002.1249.
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