（土壤学专业论文）黑龙江省黑土有机碳的研究.pdf

、 ，习 目录 f y 删脚1 删7 脚8 删7 删删1 栅5 3 脚 目录 中文摘要“”i 英文摘要“i i i l 前言1 1 1 研究目的意义1 1 2 国内外研究动态和趋势2 1 2 1 土壤的有机碳。“2 1 2 2 土壤有机碳的密度分组”6 1 2 3 碳储量8 2 材料与方法1 3 2 1 试验区自然概况1 3 2 2 试验区设计1 4 2 3 分析项目及方法，1 5 2 3 1 土壤密度组分测定1 6 2 3 2 土壤有机无复合度的计算1 6 2 3 3 碳储量1 6 3 结果与分析1 7 3 1 有机质含量- 1 7 3 1 1 表层有机质含量1 7 3 1 2 土壤剖面有机质含量- 18 3 1 3 表层活性有机质含量_ ”2 1 3 1 4 土壤p h 2 2 3 2 密度组分有机碳2 3 3 2 1 土壤轻组有机碳2 3 3 2 2 土壤重组有机碳3 3 3 2 _ 3 复合度3 7 3 - 3 碳储量一3 9 3 2 1 表层土壤有机碳密度3 9 3 。2 2 表层土壤碳储量4 0 4 讨 仑：一4 1 5 结j 仑4 2 致谢”4 3 参考文献”4 4 攻读硕士学位期间发表的学术论文5 l f l l c o n t e n t s c o n t e n t s c h i n e s ea b s t r a c t ”i e n g l i s ha b s t r a c t 一i i i 1i n t r o d u c t i o n ”1 1 1t h ep u r p o s ea n ds i g n i f i c a n c eo f ar e s e a c h l 1 2d o m e s t i ca n df o r e i g nr e s e a r c ha n dt r e n d s 2 1 2 1s o i lo r g a n i cc a r b o n 2 1 2 2g r o u p i n go f s o i lo r g a n i cc a r b o nd e n s i t y 6 1 2 3c a r b o ns t o r a g e 8 2m a t e r i a l sa n dm e t h o d s 1 3 2 1o v e r v i e wn a t u r a lt e s ta r e a ：1 3 2 2d e s i g no f t e s ta r e a 1 4 2 3a n a l y s i si t e m sa n dm e t h o d s 1 5 2 3 1d e t e r m i n a t i o no f s o l ld e n s i t yf r a c t i o n s 1 6 2 3 2s o i lo r g a n i ca n di n o r g a n i cc o m p o u n d , t h ec a l c u l a t i o n 1 6 2 3 3c a r b o ns t o r a g e 1 6 3a n a l y s i s 1 7 3 1o r g a n i cm a t t e rc o n t e n t ：”1 7 3 1 1t h eo r g a n i cm a t t e rc o n t e n to f s u r f a c e ”1 7 3 1 2s e c t i o no f s o i lo r g a n i cm a t t e rc o n t e n t 1 8 3 1 3s u r f a c ea c t i v eo r g a n i cm a t t e rc o n t e n t 2 1 3 1 4s o i lp h ”2 2 3 2t h ec o m p o s i t i o no f o r g a n i cc a r b o nd e n s i t y 2 3 3 2 1s o i ll i g h tf r a c t i o no r g a n i cc a r b o n 2 3 3 2 2s o i lh e a v yf r a c t i o no r g a n i cc a r b o n 3 3 3 2 3c o m p l e xd e g r e e ”3 7 3 3c a r b o ns t o r a g e 3 9 3 2 1s o i lo r g a n i cc a r b o nd e n s i t y 3 9 3 2 2s o i lc a r b o ns t o r a g e 4 0 4d i s c u s s 4 1 5c o n c l u s i o n j 一4 2 a c k n o w l e d g e m e n t 4 3 r e f e r e n c e s 4 4 p u b l i s h e da r t i c l ed u r i n gs p e c i a l i z i n gt h ed e g r e eo f m a s t e r 5 1 i i i j 3 研究生学位论文独创声明和使用授权书 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 l 逵! 垫逡查墓丝霞要挂别直盟的! 奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证 书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 女吐丽日期：k 厂。年月手日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解 密后适用本授权书) 学位论文作者签名：钏两日期：h ，。年钼千e l 导师签名： i 酞是 日期：匕“年f 月午e l 摘要 摘要 黑土是黑龙江省主要的耕作土壤，土壤有机碳含量常被认为是评价农田土壤质量的一个 重要指标，土壤有机碳的大量损失可造成土壤退化以及降低农田利用的可持续性。试验区设 在黑龙江省典型黑土区嫩江，海伦，绥化，双城4 个区域，通过野外调查、采样分析和资料 收集，研究该黑土地区中组分有机碳的相互关系及碳储量。每个研究区域采样3 0 点，每个采 样点随机选取，取0 一2 0 c m 表层土壤的3 个点混合样品，各个地点各选取6 个有代表性的采 样点进行一个三层取样，取样深度为0 2 0 c m ，2 0 - 4 0 c m 和4 g - 0 c m 。 研究结果表明：表层土壤有机质平均含量为嫩江 海伦 绥化 双城，有机质含量由北 向南越来越低。黑土总有机碳含量含量随纬度的增加呈现出逐渐升高的趋势。黑土有机质的 土壤剖面垂直分布特点是，在土壤表层有机质聚集、含量较高，表层以下呈现下降的趋势， 在黑土的不同区域都呈现一致的趋势。四个地点2 0 4 0 c m 土壤平均含量为嫩江 海伦 绥化 双城，有机质含量由北向南逐渐降低。四个地点4 0 , 石0 e m 土壤平均含量为嫩江 海伦 绥 化 双城，有机质含量由北向南逐渐降低。下层土壤有机质含量变化规律与表层相同，表明 这四个地点有机质含量在自然成土因素作用下就是具有由北向南逐渐降低的规律。 四个地点的活性有机质含量的平均值为海伦 绥化 嫩江 双城，分布规律与总有机质的 分布规律不同，与总有机质相关性不显著。p h 为双城 绥化 海伦 嫩江，p h 由南向北逐渐 降低，酸性逐渐增大，由南向北有酸化的趋势。 另外，表层土壤游离态轻组有机碳平均含量为嫩江 海伦 绥化 双城，与总有机碳含量 呈极显著的正相关性；表层土壤闭蓄态轻组有机碳平均含量差异很小，与总有机碳分布规律 不同，与总有机碳含量不具有相关性；土壤游离态轻组有机碳( 亿f ) 含量随着土壤剖面深度 的增加而减少，与土壤总有机碳变化规律相同，土壤闭蓄态轻组有机碳( o l f ) 含量沿着土壤 剖面向下分布没有规律，分布具有随机性；表层土壤重组有机碳平均含量为嫩江 海伦 绥化 双城，四个地点表层土壤重组有机碳含量与总有机碳含量呈极显著的正相关性。下层土壤 重组有机碳( h f ) 含量随着土壤剖面深度的增加而减少。 四个地点的有机无机复合度大都在7 0 以上，未复合的轻组仅有一小部分，表明该地区 黑土有机物质的腐殖化程度均很高并大多与无机胶体复合形成有机无机复合体。 表层碳密度平均值为嫩江 海伦 绥化 双城，研究区域表层土壤的有机碳密度具有高度 的空间变异性，土壤有机碳密度分布是不均匀的，整个研究区的有机碳密度从北向南呈逐渐 递减的趋势。 关键词黑土；有机碳；密度分组；碳储量 a b s t r a c t s t u d yo ns o i lo r g a n i cc a r b o no fb l a c ks o i lo f h e i l o n g ji n gp r o v i n c e a b s t r a c t b l a c ks o i li st h em a i nf a r m i n gs o i li nh e i l o n g i i a n gp r o v i n c e ，s o i lo r g a n i cc a r b o nc o n t e n ti s o f t e nc o n s i d e r e dt oe v a l u a t et h eq u a l i t yo fa g r i c u l t u r a ls o i li sa ni m p o r t a n ti n d i c a t o ro fa l a r g el o s s o fs o i lo r g a n i cc a r b o nc a l lc a u s es o i ld e g r a d a t i o na n dr e d u c e da g r i c u l t u r a ll a n du s es u s t a i n a b i l i t t h e p i l o ta r e ai sl o c a t e di nt h eh e i l o n g i i a n gp r o v i n c et y p i c a lb l a c ke a r t ha r e an e n j i a n g , h a i l u n , s u i h u a , s h u a n g e h e n gf o u rr e g i o n s ，t h r o u g ht h eo p e nc o u n t r yi n v e s t i g a t i o n ，t h es a m p l i n ga n a l y s i sa n dt h e a c q u i s i t i o no fi n f o r m a t i o n ，s t u d i e si nt h i sb l a c ke a r t ha r e at h ec o m p o n e n to r g a n i cc a r b o nr e c i p r o c i t y a n dt h ec a r b o nr e s e r v e s e a c hr e s e a r c hr e g i o ns a m p l i n gt h i r t ys p o t s ，e a c hs a m p l i n gp o i n ts e l e c t s s t o c h a s t i c a l l y , t a k e st h e0 2 0 c ms u r f a c el a y e rs o i lt h r e es p o tb i a s e ds a m p l e ，e a c hp l a c es e l e c t ss i x t oh a v et h e r e p r e s e n t a t i v es a m p l i n gp o i n tt oe a r l yo nt h r e es a m p l e s ，t h e s a m p l ed e p t hi s r e s p e c t i v e l y0 2 0 c m ，2 0 4 0 c ma n d4 0 - 一6 0 c m t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h es u r f a c el a y e rs o i lu l m i na v e r a g ec o n t e n ti sn e n j i a n g h a l u n s u i h u a s h u a n g c h e n g ，t h eo r g a n i cc o n t e n ti sf r o mn o r t ht os o u t hg e r i n gm o r ea n dm o r el o w t h e b l a c ke a r t ht o t a lo r g a n i cc a r b o nc o n t e n tc o n t e n t a l o n gw i t ht h el a t i t u d et h et e n d e n c yw h i c h i n c r e a s e sp r e s e n t se l e v a t e sg r a d u a l l y t h eb l a c ke a r t ho r g a n i ca r c h e r yt a r g e ts o i lp r o f i l ev e r t i c a l d i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i ci s ，a tt h es o i lm a n t l eo r g a n i cm a t t e ra c c u m u l a t i o n ，t h ec o n t e n ti sh i g h ，t h e s u r f a c el a y e rf o l l o w i n gp r e s e n t st h ed r o pt h et e n d e n c y ，p r e s e n t st h ec o n s i s t e n tt e n d e n c yi nt h eb l a c k e a r t hz o n e so fd i f f e r e n t f o u rp l a c e2 0 - 4 0 c ms o i la v e r a g ec o n t e n tf o rt h en e n j i a n g h a i l u n s u i h u a s h u a n g c h e n g , t h eo r g a n i cc o n t e n tr e d u c e sg r a d u a l l yf r o mn o r t ht os o u t h f o u rp l a c e4 0 6 0 c ms o i la v e r a g ec o n t e n tf o rt h en e n j i a n g h a i l u n s u i h u a s h u a n g c h e n g ， t h eo r g a n i cc o n t e n tr e d u c e sg r a d u a l l yf r o mn o r t ht os o u t h t h ei o w e rl e v e ls o i lu l m i nc o n t e n t c h a n g er u l ea n dt h es u r f a c el a y e ra r et h es a m e ，i n d i c a t et h e s ef o u rp l a c eo r g a n i cc o n t e n t ，i nt h e n a t u r eb e c o m e st h er u l ew h i c hu n d e rt h ee a r t hf a c t o rf u n c t i o nh a sr e d u c e sg r a d u a l l yf r o mn o r t ht o s o u t h f o u r p l a c e s a c t i v e o r g a n i cc o n t e n t sm e a nv a l u e i sh a i l u n s u i h u a n e n j i a n g s h u a n g c h e n g ，t h ed i s t r i b u t e dr u l ea n di sa l w a y so r g a n i ct h ea r c h e r yt a r g e td i s t r i b u t e dr u l et ob e d i f f e r e n t , i sn o tr e m a r k a b l ew i t ht h et o t a lo r g a n i cm a t t e rr e l e v a n c e t h ep hm e a nv a l u ef o r s h u a n g e h e n g s u i h u a h a i l u n n e n j i a n g ，t h ep hc o n t e n tr e d u c e sg r a d u a l l yf r o ms o u t ht on o r t h ， t h ea c i d i t yi n c r e a s e sg r a d u a l l y , h a st h ea c i d i f i e dt e n d e n c yf r o ms o u t ht on o r t h o t h e r , t h es u r f a c el a y e rs o i l f r e es t a t el i g h tg r o u po r g a n i cc a r b o na v e r a g ec o n t e n tf o rt h e n e n j i a n g h a i l u n s u i h u a s h u a n g c h e n g a s s u m e st h ee x t r e m e l yr e m a r k a b l er e l e v a n c ew i t ht h e t o t a lo r g a n i cc a r b o nc o n t e n t ；t h es u r f a c el a y e rs o i ls h u t sg a t h e r sc o n d i t i o nt h el i g h tg r o u po r g a n i c c a r b o na v e r a g ec o n t e n td i f f e r e n c et ob ev e r ys m a l l ，i sd i f f e r e n tw i t ht h et o t a l o r g a n i cc a r b o n d i s t r i b u t e dr u l e ，d o e sn o th a v et h er e l e v a n c ew i t ht h et o t a lo r g a n i cc a r b o nc o n t e n t ；t h es o i lf r e e 东北农业大学农学硕士学位论文 s t a t el i g h tg r o u po r g a n i cc a r b o n ( 几f ) t h ec o n t e n ti n c r e a s e sa l o n gw i t ht h es o i lp r o f i l ed e p t h r e d u c e s ，i st h es a m ew i t ht h es o i lt o t a lo r g a n i cm a t t e rc h a n g er u l e ，t h es o i ls h u t sg a t h e r sc o n d i t i o n t h el i g h tg r o u po r g a n i cc a r b o n ( o l f ) t h ec o n t e n tn o tt oh a v et h er u l ea l o n gt h es o i lp r o f i l e d o w n w a r dd i s t d b u t i o n ，t h ed i s t r i b u t i o nt oh a v er a n d o m n e s s ；t h es u r f a c el a y e rs o i lr e o r g a n i z a t i o n o r g a n i cc a r b o na v e r a g ec o n t e n tf o rn e n j i a n g h a i l u n s u i h u a s h u a n g c h e n g ，f o u rp l a c es u r f a c e l a y e rs o i lr e o r g a n i z a t i o no r g a n i cc a r b o nc o n t e n ta n dt h et o t a lo r g a n i cc a r b o nc o n t e n ta s s u m e st h e e x t r e m e l yr e m a r k a b l er e l e v a n c e t h el o w e rl e v e ls o i lr e o r g a n i z a t i o no r g a n i cc a r b o n 呷) t h e c o n t e n ti n c r e a s e sa l o n gw i t ht h es o i lp r o f i l ed e p t hr e d u c e s f o u rp l a c e so r g a n i ci n o r g a n i cc o m p o u n da b o v e7 0 ，t h ec o m p o u n dl i g h tg r o u po n l yh a sn o t h a dm o s t l yas m a l lp a r t ，i n d i c a t e dt h a tt h i sl o c a lb l a c ke a r t ho r g a n i cm a t t e rt h eh u m i f i c a t i o nd e g r e e i sv e r yh i g ha n dm o s t l yc o m p o u n df o r m st h e o r g a n i ci n o r g a n i cc o m p l e xw i t ht h ei n o r g a n i cc o l l o i d t h es u r f a c el a y e rc a r b o nd e n s i t ym e a nv a l u ef o rn e n j i a n g h a i l u n s u i h u a s h u a n g c h e n g , s t u d i e st h er e g i o ns u r f a c e l a y e rs o i lt h eo r g a n i cc a r b o nd e n s i t yt oh a v et h eh i 。g hs p a t i a l c h a n g e a b i l i t y , t h es o i lo r g a n i cc a r b o nd e n s i t yp o r t i o ni sn o n - u n i f o r m ，e n t i r er e s e a r c ha r e ao r g a n i c c a r b o nd e n s i t y a s s u m e st h et e n d e n c yw h i c hf r o mn o r t ht os o u t hd e c r e a s e sp r o g r e s s i v e l yg r a d u a l l y k e yw o r d s b l a c ks o i l ；o r g a n i cc a r b o n ；d e n s i t yg r o u p ；c a r b o ns t o r a g e p o s t g r a d u a t e ：l i ul i s p e c i a l i t y ：s o i ls c i e n c e s u p e r v i s o r ：p r o f z h o ul i a n r e n 前言 二l 上- - - - lr l j 吾 1 1 研究目的意义 土地是农牧业生产的保证，土壤质量直接关系到农牧产品的品质，也直接影响着广大农 牧民的收益及广大消费者的身体健康状况。土壤的形成受基岩、成土母质以及气候、地貌、 植被等诸多因素影响，其中成土母质是形成土壤的物质基础条件，气候、地貌、植被、水文 地质条件等是形成土壤的重要影响因素。 在众多的土壤类型中，黑土是较为特殊的一种土壤类型，也是一种珍贵的土壤资源。在 全世界，共有三大黑土带；美国密西西比河流域黑土带、乌克兰大平原黑土带和中国东北松 辽平原黑土带。乌克兰大平原黑土地虽然有1 9 0 万k m 2 ，但因土层较薄，沙化严重，加之风 沙侵蚀，环境污染严重，利用价值大大缩减；美国密西西比河流域黑土带，其面积与中国黑 土面积相当，但由于开垦初期过度毁土开荒，在一定程度上破坏了地表植被，造过度毁土开 荒，在一定程度上破坏了地表植被，造成水土流失，产出能力已经略有降低。目前唯一具有 开发潜力的就是东北黑土地。东北黑土带总面积1 0 2 万k m 2 。在东北黑土带中，黑龙江省占 黑土带的绝大部分。 黑土是黑龙江省主要的耕作土壤，黑龙江省黑土总面积为4 8 2 4 7 万h m 2 ，占黑龙江省总 耕地面积的3 1 2 4 ( b a t j e sn h ，1 9 9 6 ) ，是中国的重要商品粮生产基地和粮食战略后备基地， 自古以来就有“谷物仓库”之称。处于此地带的黑土同样也因土壤肥沃，腐殖质深厚，有机 质含量高，团粒结构好等得天独厚的自然优势而成为重要的农业土壤，是宝贵的土地资源。 新中国成立以来，黑土区土壤生态环境质量受自然因素、社会因素、生态因素、自然灾害、 管理因素、技术等因素的影响，水土流失日趋严重，发展速度十分惊人，水土流失面积已由 2 0 世纪5 0 年代初期的2 4 6 万k m 2 ，增加到1 9 9 8 年的4 4 7 万k m 2 。据1 9 9 9 年全国第二次土 壤侵蚀遥感调查统计表明，水土流失面积已达7 4 3 万k m z ，占黑土区总面积的3 6 7 。同时， 长期的水土流失和掠夺式经营等人为的干扰已经使黑土层越来越薄，黑土层已由开垦之初的 5 0 - - 1 0 0e r a 减至1 0 - - 一2 0e m ，有的农田高处，黑土层已全部流失，露出黄土母质，被称为不 打粮的“破皮黄”，按现时每年平均减少0 3 1 0 c m 计算，再过2 0 - - 5 0a ，黑土区将不复存 在( 黑龙江省土地管理局，1 9 9 2 ) 。 土壤是地球表层的主要碳库，地表土壤大约含有2 5 0 0 p g ( 1 p g = 1 0 1 5 9 ) 的碳，其中1 5 5 0 v g 为土壤有机碳库，9 5 0p g 为土壤无机碳库。土壤碳库约是大气碳库( 7 6 0p g ) 的3 3 倍，是 植物碳库( 5 6 0 p g ) 的4 5 倍。从干旱气候区o 1 m 土层碳库的3 0t h m ，到寒区有机土的 8 0 0t h m 之，主要土壤的碳库量为5 0 - 1 5 0 t h m - 2 。土壤通过呼吸作用所释放的c 0 2 与大气c 0 2 进行活跃而快速的交换，土壤碳库的稳定、增长或释放都与大气c 0 2 浓度变化有紧密的联系， 是揭示陆地生态系统净碳汇问题的重要理论基础。土壤有机碳储量的提高是降低大气c 0 2 浓 度、缓解温室效应的重要途径。因此，探明土壤有机碳固存的潜力及增加土壤有机碳库储量 的途径对缓解目前全球变暖问题具有重要的意义。这已成为2 0 世纪9 0 末期以来土壤与全球 变化研究的重点和热点科学问题。 东北农业大学农学硕士学位论文 土壤有机碳含量大约占陆地生物圈碳库的2 3 ，而每年进入土壤和以c 0 2 形式释放的碳 量大约占土壤有机碳总量的4 ，因而土壤中的有机碳既是碳汇又是碳源。由于全球长期和 大面积的农垦，不仅使土壤碳库和大气碳库之间的碳循环平衡遭到破坏，而且造成大量土壤 有机碳被氧化并以c 0 2 等的形式释放到大气中去，增加了温室气体的排放。另外，土壤有机 碳含量常被认为是评价农田土壤质量的一个重要指标，土壤有机碳的大量损失可造成土壤退 化以及降低农田利用的可持续性。其中，利用密度分组技术可将土壤有机质分成轻组( 1 i g h t f r a c t i o n ，l f ) 和重组( h e a v yf r a c t i o n ，h f ) ，由于轻组有机质基本由部分分解的植物残体组 成，碳和氮含量高，周转时间短，代表着易变土壤有机质的主要部分，在碳和氮循环中具有 显著的作用，被认为是土壤生物调节过程的重要基质和土壤肥力的指标，具有很强的生物学 活性，是土壤质量的一个重要属性，因此有关土壤轻组有机质的研究倍受重视。 本试验针对黑龙江省主要黑土区，进行了有机碳含量，组分有机碳含量的测定，并对其 相互关系及空间变异规律进行了探讨，旨在为提高土壤质量，保护黑土资源，维持农业经济 的可持续发展，以及为整个东北地区乃至全国土壤有机碳循环研究等提供基础数据。 1 2 国内外研究动态和趋势 1 2 1 有机碳的研究 m b r 在废水土壤是陆地生态系统中最大的有机碳库。据估算，全球1m 深度的土壤中贮 存的有机碳量约为1 5 0 0 g t ，超过了植被与大气有机碳储量之和( b a t j e sn i t ，1 9 9 6 ) 。在2 3m 深度范围的土层中还贮存着约8 4 2g t 的有机碳( j o b b g yeg ，j a c k s o nrb ，2 0 0 0 ) 。土壤有 机碳不仅为植被生长提供碳源、维持土壤良好的物理结构，同时也以c 0 2 等温室气体的形式向 大气释放碳。由于土壤碳的库容巨大，其较小的变幅即能导致大气c 0 2 浓度较大的波动，因 而在全球碳循环过程中起着极其重要的作用。 土壤有机碳是土壤肥力的重要物质基础，其含量多少和品质的好坏是评价土壤肥力的重 要指标。在天然草地及土壤中，土壤有机碳的含量较高，一旦开垦耕种土壤有机碳的数量和 质量将会发生变化，变化趋势是最初迅速下降，而后趋于缓慢下降，最后达到新的平衡而稳 定( 梁文举，2 0 0 0 ) 。 1 2 1 1 土壤有机质的概念 从1 8 世纪8 0 年代开始，土壤中的一类黑色物质引起了人们的广泛关注，随着对其化学 组成和结构研究的深人，最后被定名为土壤腐殖质。土壤腐殖质是动、植物残体在微生物作 用下分解并再合成的一类深色、难分解、大分子有机化合物。动植物残体及根系分泌物在微 生物作用下生成土壤有机质的过程被称作腐殖化过程。土壤腐殖质可分为两类，一类是与已 知的有机化合物具有相同结构的单一物质，被称作非腐殖质类物质，另一类是腐殖质类物质。 前者包括：碳水化合物、碳氢化合物如石蜡、脂肪族有机酸和酯类、醇类、酯类、醛类、 树脂类和含氮化合物。这一类物质可占腐殖质总量的5 1 5 ；腐殖质类物质是土壤中所特有 的，根据颜色和溶解性一般被分为富非酸、胡敏酸、胡敏素。腐殖质类物质占腐殖质总量的 8 5 9 5 。土壤中未分解的动植物残体和活的有机体被称作有机残体，在国内被称作土壤有 2 前言 机物。活的有机体一部分是土壤动物和作物根系，另一部分是土壤微生物体占土壤有机质总 量的2 1 2 。在现行的大部分研究工作中，通过微生物作用所形成的腐殖质、动植物残体和 微生物体被合称为土壤有机质( s o m ) 。这也是目前国际上通用的土壤有机质概念。 1 2 1 2 土壤有机质的特征 土壤有机质( s o i lo r g a n i cm a t t e r ，s o m ) 由一系列存在于土壤中、组成和结构不均一、 主要成分为c 和n 的有机化合物组成。土壤有机质的成分中既有化学结构单一、存在时间 只有几分钟的单糖或多糖，也有结构复杂、存在时间可达几百到几千年的腐殖质类物质 ( h u m i cs u b s t a n c e ) ，既包括主要成分为纤维素、半纤维素的正在腐解的植物残体，也包括 与土壤矿质颗粒和团聚体结合的植物残体降解产物、根系分泌物和菌丝体( c h r i s t e n s e nbt ， 1 9 9 2 ) 。土壤有机质中所含的c 为土壤有机碳( s o i lo r g a n i cc a r b o n ，s o c ) 。土壤有机质与养 分供给、土壤物理性质的改善及防止土壤侵蚀有重要关系( g r e g o r i c he g ，c a r t e rm r ，b i o l o g ， 1 9 9 7 ) 。土壤有机质是农业生态系统中作物速效养分的来源，作物吸收的大部分n 、p 、s 和 一些微量元素来源于土壤有机质的矿化。有机质也对团聚体的构成有作用，从而可改善土壤 的耕性、透气性和透水性。土壤有机质的吸水能力可达自身质量的几十倍，因此，它对保持 土壤水分有积极作用。土壤矿质颗粒与有机质形成团聚体后可增强土壤的抗风蚀和水蚀能力。 一部分水溶性有机质( w a t e rs o l u b l eo r g a n i cm a t t e r ，w s o m ) 可影响施人土壤中农药的效果 和存留时间。土壤有机质在土壤质量的构成因素中占首要位置，而且一般认为土壤有机质含 量与土壤质量存在正相关关系( j a n z e nhh ，c a m p b e l lca ，e l l e r tbh ，1 9 9 7 ) 。土壤有机质 含量极易受环境条件和农业措施的影响。气候和地貌在较大范围内影响着土壤有机质含量， 可以说起主导作用。土壤耕作和轮作也会引起土壤有机质含量变化，如自然土壤开垦后，土 壤有机质含量会迅速减少( j a n z e nhh ，c a m p b e l lca ，e l l e nbh ，1 9 9 7 ) 。施肥虽然会减缓 这一过程的速率，但无法阻止土壤有机质减少的进程( c a m p b e l lc a ，l a f o n dgp ，m o u l i n a p ，1 9 9 7 ) 。土壤中以有机质形式存在的c 是大气中的3 倍，土壤中有机质的分解将在极大程 度上影响大气c 0 2 浓度，与全球气温上升有直接关系( s c h l e s i n g e r w h ，1 9 9 0 ) 。因此，土壤 中的有机质动态不但影响到了农业生态系统的可持续发展，也影响到了大气圈、生物圈的可 持续发展( e l l e nbh ，c l a p p e n o nmj ，a n d e r s o ndw ，1 9 9 7 ) 。 1 2 1 3 影响土壤有机碳含量的因素 从宏观尺度上看，土壤的有机碳含量依赖于气候、时间、母质、植被、地形等因子( 武 天云，2 0 0 3 ) 。( 1 ) 气候：气候是最重要的因子，因为它决定了植被种类的分布、光合物质生 成量和土壤中微生物的活动强度，因此对土壤有机碳的固定和矿化分解过程有极大的影响。 从整体上讲，潮湿的气候导致森林植被地形成和灰土、淋溶土的发育，而半干旱气候导致草 原植被地形成和软土的发育，草原土壤的腐殖质含量通常较高，超过其它通气良好的土壤， 荒漠、半荒漠和某些热带土壤的腐殖质含量最低( c h r i s t e n s e nbt ，2 0 0 1 ) 。( 2 ) 时间：在其 它因素稳定的情况下，土壤从形成的那一刻起，有机碳数量逐渐增加，并最终达到个平衡 值( o a d e sjm ，1 9 8 4 ) 。s t e v e n s o n ( b r e m e re ，j a n z e nhh