土壤有機(jī)質(zhì)是指各種形態(tài)存在于土壤中的所有含碳的有機(jī)物質(zhì)，包括土壤中的各種動(dòng)、植物殘?bào)w，微生物及其分解和合成的各種有機(jī)物質(zhì)。它有較強(qiáng)的吸附能力使土壤具有保水保肥力和緩沖性，能使土壤疏松和形成好的結(jié)構(gòu)從而具有改善土壤理化性質(zhì)的能力，是土壤肥力的重要指標(biāo)之一。狹義上，土壤有機(jī)質(zhì)一般是指有機(jī)殘?bào)w經(jīng)微生物作用形成的一類特殊、復(fù)雜、性質(zhì)比較穩(wěn)定的高分子有機(jī)化合物(腐殖酸)。

一、有機(jī)質(zhì)的形成

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤固相部分的重要組成成分，是植物營(yíng)養(yǎng)的主要來(lái)源之一，能促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，改善土壤的物理性質(zhì)，促進(jìn)微生物和土壤生物的活動(dòng)，促進(jìn)土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的分解，提高土壤的保肥性和緩沖性的作用。它與土壤的結(jié)構(gòu)性、通氣性、滲透性和吸附性、緩沖性有密切的關(guān)系，通常在其他條件相同或相近的情況下，在一定含量范圍內(nèi)，有機(jī)質(zhì)的含量與土壤肥力水平呈正相關(guān)。

土壤有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源于植物、動(dòng)物及微生物殘?bào)w，其中高等植物為主要來(lái)源。原始土壤中最早出現(xiàn)在母質(zhì)中的有機(jī)體是微生物。隨著生物的進(jìn)化和成土過(guò)程的發(fā)展，動(dòng)、植物殘?bào)w及其分泌物就成為土壤有機(jī)質(zhì)的基本來(lái)源。在自然土壤中，地面植被殘落物和根系是土壤有機(jī)質(zhì)的主要來(lái)源，如樹(shù)木、灌叢、草類及其殘落物，每年都向土壤提供大量有機(jī)殘?bào)w。在農(nóng)業(yè)土壤中，土壤有機(jī)質(zhì)的來(lái)源較廣，主要有作物的根茬、還田的秸稈和翻壓綠肥;人畜糞尿、工農(nóng)副產(chǎn)品的下腳料(如酒糟、亞銨造紙廢液等);城市生活垃圾、污水;土壤微生物、動(dòng)物(如蚯蚓、昆蟲(chóng)等)的遺體及分泌物;人為施用的各種有機(jī)肥料(廄肥、腐殖酸肥料、污泥以及土雜肥等)。其中，耕地土壤中自然植被已不存在，主要來(lái)自作物根的分泌物、根茬、枯枝落葉以及人們每年施入的有機(jī)肥料(綠肥、堆肥、漚肥和廄肥等)。

進(jìn)入土壤的有機(jī)殘?bào)w，盡管來(lái)源不同，但是從化學(xué)角度來(lái)看，主要有碳水化合物(包括一些簡(jiǎn)單的糖類及淀粉、纖維素和半纖維素等多糖類)、含氮化合物(主要為蛋白質(zhì))、木質(zhì)素等物質(zhì)。此外，還有一些脂溶性物質(zhì)(如樹(shù)脂、蠟質(zhì)等)。土壤有機(jī)質(zhì)的基本元素組成是C、O、H、N，其中C占52%～58%、O占34%～39%、H占3.3%～4.8%、N占3.7%～4.1%。其次是P和S，還有K，Ca，Mg，Si，F(xiàn)e，Zn，Cu，B，Mo，Mn等灰分元素，C/N一般為10～12。上述各有機(jī)組分在有機(jī)殘?bào)w中的含量隨植物的種類、器官和年齡而異。

二、土壤有機(jī)質(zhì)的存在狀態(tài)

1.機(jī)械混合狀態(tài)

進(jìn)入土壤中的有機(jī)殘?bào)w處于未分解和半分解狀態(tài)與土壤礦物質(zhì)部分機(jī)械地混合在一起。處于這種狀態(tài)的有機(jī)質(zhì)占土壤有機(jī)質(zhì)總量的0.6%～48.4%。有時(shí)為了研究工作的需要,利用重液(比重為1.8～2.03)將這部分有機(jī)質(zhì)(通常稱為輕組)與已和土壤礦物質(zhì)部分相結(jié)合的有機(jī)質(zhì)(通常稱為重組)分離開(kāi)來(lái)。并分別對(duì)它們的數(shù)量、組成、性質(zhì)進(jìn)行研究。

2.生命體

生活在土壤中的各種活體(如植物根、土壤動(dòng)物、微生物等),可以把它們視為土壤中的一個(gè)獨(dú)立部分，也可以視為土壤有機(jī)質(zhì)的一部分，生命體就是指土壤中各種活體的數(shù)量。據(jù)Jenkinsen的估算，土壤的生命體占土壤有機(jī)質(zhì)總量的0.56%～4.6%，平均為2.59%。這部分有機(jī)質(zhì)主要吸附在土壤礦物質(zhì)表面或其他有機(jī)物質(zhì)的表面上。

3.溶液態(tài)(或稱游離態(tài))

土壤有機(jī)質(zhì)中有極少一部分以溶解狀態(tài)存在，但這部分有機(jī)質(zhì)一般不會(huì)超過(guò)土壤有機(jī)質(zhì)總量的1%。處于游離態(tài)的有機(jī)質(zhì)有游離單糖、游離氨基酸和游離有機(jī)酸等。

4.有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合體態(tài)

有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合體態(tài)有機(jī)質(zhì)是土壤中與礦物質(zhì)部分相結(jié)合的有機(jī)質(zhì)，腐殖物質(zhì)屬于此類狀態(tài)。由于有機(jī)與無(wú)機(jī)之間結(jié)合方式的不同，它們之間的牢固程度各異。結(jié)合態(tài)的腐殖物質(zhì)是土壤有機(jī)質(zhì)的主體。

三、土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的影響因素

土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程中，無(wú)論是礦質(zhì)化過(guò)程還是腐殖化過(guò)程，都是在微生物直接參與下進(jìn)行的。因此，有機(jī)質(zhì)的分解和周轉(zhuǎn)都必須受微生物的制約。凡能影響微生物生命活動(dòng)及其生理作用的一切因素都會(huì)影響有機(jī)質(zhì)的分解和周轉(zhuǎn)。這些因素可概括為以下兩個(gè)方面。

（一）有機(jī)殘?bào)w的物理狀態(tài)和化學(xué)組成

1、有機(jī)殘?bào)w本身的物理狀態(tài)

有機(jī)殘?bào)w本身的物理狀態(tài)直接影響轉(zhuǎn)化的速率。多汁、幼嫩比干枯老化的植物殘?bào)w易分解，而且還能活化已衰弱的微生物。粉碎或切細(xì)比大塊的植物殘?bào)w易分解。

2、有機(jī)殘?bào)w組成中的C/N

有機(jī)質(zhì)中碳素總量和氮素總量的比率，是影響轉(zhuǎn)化速率的根本原因。同一類植物的C/N亦隨植物的組織老嫩而不同。一般禾本科植物的根茬，莖稈的C/N可高達(dá)100:1，而豆科植物為(15～30):1。凡多汁、幼嫩和C/N小的植物殘?bào)w，礦質(zhì)化和腐殖化都比較容易進(jìn)行，分解得快，形成腐殖物質(zhì)數(shù)量較少，釋放出的氮素較多。反之干枯老化和C/N大的植物殘?bào)w,轉(zhuǎn)化較慢,釋放的氮素量少。這是因?yàn)槲⑸镌诜纸庥袡C(jī)質(zhì)時(shí)，需要同化一定數(shù)量的碳和氮來(lái)構(gòu)成本身組織，同時(shí)還要分解一定數(shù)量的有機(jī)碳化合物作為能量的來(lái)源。據(jù)研究資料表明微生物組成自身的體細(xì)胞要吸收5份碳和1份氮，同時(shí)還要20份碳作為生命活動(dòng)的能源。也就是說(shuō)微生物在生命活動(dòng)過(guò)程中，需要有機(jī)質(zhì)的C/N約為25:1時(shí)為適宜。如果有機(jī)物質(zhì)的C/N小于25:1時(shí)。由于含氮多它不僅分解得快，而且還能使多余的有機(jī)態(tài)氮轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)態(tài)氮留在土壤中為植物利用。如果有機(jī)質(zhì)的C/N大于25:1時(shí)。由于碳多氮少，微生物就缺乏氮素營(yíng)養(yǎng)，其生命活動(dòng)能力減弱，有機(jī)物質(zhì)分解緩慢，有時(shí)微生物還會(huì)從土壤中吸取無(wú)機(jī)有效態(tài)氮素營(yíng)養(yǎng)，造成微生物與作物爭(zhēng)奪氮素養(yǎng)分.使作物暫時(shí)缺氮，出現(xiàn)黃萎現(xiàn)象。因此，在生產(chǎn)中如施用C/N過(guò)高的有機(jī)殘?bào)w時(shí)，應(yīng)適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充有效態(tài)的氮素(如人糞尿、硫銨等)，以加速有機(jī)殘?bào)w的分解，并防止植物缺氮。

各種有機(jī)殘?bào)w，無(wú)論C/N的大小如何，當(dāng)它們進(jìn)入土壤后，在微生物的反復(fù)作用下，它們的C/N遲早會(huì)穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。我國(guó)一般耕地土壤這個(gè)數(shù)值范圍為(7～13):1。

3、有機(jī)質(zhì)灰分元素含量

灰分元素含量高，說(shuō)明營(yíng)養(yǎng)元素豐富，也易于中和有機(jī)質(zhì)分解時(shí)所產(chǎn)生的酸類，從而更有利于有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化。

（二）土壤環(huán)境條件

凡能影響微生物生命活動(dòng)的環(huán)境條件，都會(huì)影響有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化。這些因素主要有以下幾方面。

1、土壤濕度和通氣狀況

微生物活動(dòng)需要一定的濕度和通氣條件。在適度濕潤(rùn)而又有通氣良好條件的土壤中，好氧微生物活動(dòng)十分活躍。這時(shí)有機(jī)質(zhì)進(jìn)行好氧分解，其特點(diǎn)為速度快，分解較完全，礦化率高，中間產(chǎn)物很少累積，所釋放的礦質(zhì)養(yǎng)料多，并以氧化物狀態(tài)存在，有利于植物吸收利用，無(wú)毒害作用。但該條件不利于土壤有機(jī)質(zhì)累積。反之，如果土壤的濕度過(guò)大，水分充塞了絕大部分土壤孔隙使通氣受阻，這時(shí)有機(jī)質(zhì)的分解只能在嫌氣條件下進(jìn)行。其特點(diǎn)是分解速度慢，分解不完全，礦化率低，容易積累中間產(chǎn)物。如在高度嫌氣條件下往往會(huì)產(chǎn)生一系列的有機(jī)酸，其中最常見(jiàn)的有乙酸、丙酸和丁酸等，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生某些還原性氣體如H2、H2S、CH4等，對(duì)作物有害。在嫌氣條件下，礦化率低，有利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累和保存，但有機(jī)質(zhì)質(zhì)量較差。一般土壤含水量為土壤田間持水量的60%～80%時(shí)有利于有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化。

2、溫度

在0～35℃的溫度范圍內(nèi)，增高溫度能促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的分解，一般土壤微生物最適宜的土壤溫度為25～35℃。當(dāng)溫度高于45℃時(shí)，一般的微生物活動(dòng)受到明顯的抑制，有些有機(jī)物質(zhì)可能發(fā)生純化學(xué)氧化分解作用或?qū)е聯(lián)]發(fā)。

3、土壤的酸堿反應(yīng)

不同的微生物都有適宜活動(dòng)的pH范圍。如大多數(shù)細(xì)菌最適pH一般在中性附近(pH6.5～7.5);而放線菌活動(dòng)的最適宜pH比細(xì)菌略偏堿性;真菌最適于酸性(pH3～6)條件。因此，土壤的酸堿反應(yīng)不同，土壤中各類微生物總量、相對(duì)比例及活動(dòng)性等都不一樣，而有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的速度、產(chǎn)物也不相同。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，中和過(guò)酸或過(guò)堿的土壤，對(duì)促進(jìn)有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化有顯著作用。

四、土壤有機(jī)質(zhì)在土壤肥力上的作用

我國(guó)耕地土壤耕層的有機(jī)質(zhì)含量在5%以下，東北地區(qū)的土壤(黑土)有超過(guò)此數(shù)的，而華北，西北地區(qū)大部分低于1%，華中，華南一帶的水田，一般約在1.5~3.5%。土壤有機(jī)質(zhì)含量雖少，但在土壤肥力上的作用卻很大，它含各種營(yíng)養(yǎng)元素，是土壤微生物活動(dòng)的能源。土壤有機(jī)質(zhì)還是全球碳循環(huán)的重要組成部分，對(duì)控制全球變暖也有重要作用。

土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤肥力起著多方面的作用，主要概括為以下幾個(gè)方面。

1、提供作物養(yǎng)分的作用

土壤有機(jī)質(zhì)含有作物生長(zhǎng)所需要的各種營(yíng)養(yǎng)成分，隨著有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化，不斷地釋放出來(lái)供作物和微生物利用，同時(shí)釋放出微生物生命活動(dòng)所必需的能量。在有機(jī)質(zhì)分解和轉(zhuǎn)化過(guò)程中，還可產(chǎn)生各種低分子有機(jī)酸和腐殖酸，對(duì)土壤礦物質(zhì)部分都有一定的溶解作用，促進(jìn)風(fēng)化，有利于養(yǎng)分的有效化。此外，土壤有機(jī)質(zhì)還能和一些多價(jià)金屬離子絡(luò)合形成絡(luò)合物進(jìn)入土壤溶液中，增加了養(yǎng)分的有效性。

2、保水、保肥和緩沖作用

土壤有機(jī)質(zhì)疏松多孔，又是親水膠體，能吸持大量水分。據(jù)研究資料表明腐殖物質(zhì)的吸水率為5000～6000g/kg，而黏粒的吸水率只有500～600g/kg，腐殖質(zhì)的吸水率是黏粒的10倍，能大大地提高土壤的保水能力。土壤有機(jī)膠體有巨大的表面能并帶有正、負(fù)電荷，且以帶負(fù)電荷為主,所以它吸附的主要是陽(yáng)離子。其中作為養(yǎng)料離子的主要有K+、Ca2+、Mg2+等。這些離子一旦被吸附后就可避免隨水流失，起到保肥作用，而且隨時(shí)能被根系附近的H+或其他陽(yáng)離子交換出來(lái)，供作物吸收，仍不失其有效性。

腐殖質(zhì)保存陽(yáng)離子養(yǎng)料的能力．要比礦物質(zhì)膠體大幾十倍。因此，保肥力很弱的沙土增施有機(jī)肥料后，不僅增加了土壤中養(yǎng)分的含量，改善了土壤的物理性質(zhì)，還可提高其保肥能力。腐殖酸是一種含有許多功能團(tuán)的弱酸，有極高的陽(yáng)離子交換量，因此它能增加土壤對(duì)酸堿變化的緩沖能力，有機(jī)質(zhì)含量高的土壤緩沖能力強(qiáng)。

3、促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤物理性質(zhì)

土壤有機(jī)質(zhì)在土壤中主要是以膠膜的形式包被在礦物質(zhì)土粒的表面上。一方面，腐殖物質(zhì)膠體的黏結(jié)力比沙粒強(qiáng)。因此，有機(jī)肥料施入沙土后可增加沙土的黏性，有利于團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成。另一方面.由于土壤有機(jī)質(zhì)松軟、絮狀多孔，而黏結(jié)力又不像黏土那么強(qiáng)。所以黏粒被它包被后，就變得松軟，易使硬塊散碎成團(tuán)粒。這說(shuō)明有機(jī)質(zhì)能使沙土變緊，使黏土變松，改善了土壤的通氣性、透水性和保水性。

4、腐殖酸的生理活性

據(jù)研究資料表明，腐殖酸分子中含有酚、羧基等各種功能團(tuán).因而它們對(duì)植物的生理過(guò)程產(chǎn)生多方面的影響。腐殖酸能改變植物體內(nèi)糖代謝，促進(jìn)還原糖的累積，提高細(xì)胞滲透壓，從而提高了植物的抗旱能力。腐殖酸能提高酶系統(tǒng)的活性，加速種子發(fā)芽和養(yǎng)分的吸收，從而增加生長(zhǎng)速度。腐殖酸能增加植物的呼吸作用。增強(qiáng)細(xì)胞膜的透性從而增加對(duì)養(yǎng)分的吸收能力。并加速細(xì)胞分裂增強(qiáng)根的發(fā)育。

5、減輕或消除土壤中農(nóng)藥的殘毒和重金屬污染

土壤腐殖物質(zhì)膠體具有絡(luò)合和吸附的作用，因而能減輕或消除農(nóng)藥的殘毒和重金屬的污染。據(jù)研究資料報(bào)道，胡敏酸能吸收和溶解三氯雜苯除草劑和某些農(nóng)藥。腐殖物質(zhì)能與重金屬離子絡(luò)合，從而有助于消除土壤溶液中過(guò)量的重金屬離子對(duì)作物的毒害作用。

五、耕地土壤有機(jī)質(zhì)的保持與提高

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量的高低是評(píng)價(jià)土壤肥力的重要標(biāo)志。大量資料表明，在其他條件基本相同的情況下，土壤肥力水平與有機(jī)質(zhì)含量密切相關(guān)。

1、耕地土壤有機(jī)質(zhì)的平衡

土壤有機(jī)質(zhì)累積的數(shù)量和存在狀態(tài)取決于土壤形成的各種自然因素(氣候、母質(zhì)、生物、地形和時(shí)間等)的綜合作用，使每個(gè)地帶的土壤中有機(jī)質(zhì)的數(shù)量大體上保持穩(wěn)定的平衡。當(dāng)自然植被開(kāi)墾為耕地時(shí)。打破了原有的平衡，耕作土壤與栽培作物進(jìn)入了生態(tài)系統(tǒng)。由于耕地土壤的栽培作物每年殘留下來(lái)的有機(jī)物形成的土壤有機(jī)質(zhì)，不足以補(bǔ)償因礦化而消耗掉的有機(jī)質(zhì)。開(kāi)墾初期多數(shù)土壤有機(jī)質(zhì)的數(shù)量迅速下降，以后變慢，逐漸達(dá)到穩(wěn)定。影響土壤有機(jī)質(zhì)數(shù)量平衡點(diǎn)的因素很多，但最關(guān)鍵的機(jī)制是土壤有機(jī)質(zhì)只有與礦質(zhì)黏粒結(jié)合成為有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體才能得以較長(zhǎng)時(shí)間的保存。如果加入有機(jī)物料的數(shù)量超過(guò)黏粒所能保持的有機(jī)質(zhì)數(shù)量時(shí)(黏粒被飽和)，有機(jī)物料的分解速度主要受水熱條件和微生物活動(dòng)等因素支配，水熱條件好礦化迅速，反之會(huì)泥炭化，這就是有機(jī)質(zhì)所謂的“大氣控制階段”。如果有機(jī)物料用量小于黏粒所能保持的有機(jī)質(zhì)數(shù)量時(shí)。它會(huì)與黏粒結(jié)合形成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體，黏粒保持的有機(jī)質(zhì)數(shù)量主要取決于黏粒礦物種類和性質(zhì)。2:1型礦物一般比1:1型礦物能保持更多的有機(jī)質(zhì)。與黏粒結(jié)合的有機(jī)質(zhì)一般以較慢(3%左右)的礦化率分解這就是所謂的“黏?？刂齐A段”。

2、土壤有機(jī)質(zhì)的調(diào)節(jié)

調(diào)節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的目的之一，是進(jìn)行土壤培肥(improvingsoilfertility)。它是指通過(guò)人工措施對(duì)土壤肥力進(jìn)行調(diào)控．使土壤肥力得以保持和提高的過(guò)程。補(bǔ)充土壤有機(jī)質(zhì)的途徑，一是作物根莖和根系分泌物及地上部殘落物，主要是通過(guò)作物本身的輪作和栽培進(jìn)行；二是施用有機(jī)物料來(lái)培肥土壤．這是對(duì)培肥最有意義的途徑，我們稱之為土壤有機(jī)培肥。要進(jìn)行土壤有機(jī)培肥，就要科學(xué)地施用有機(jī)物料。以供應(yīng)養(yǎng)分為主要目的時(shí)，應(yīng)選用綠肥、人糞尿等短期內(nèi)易分解、C/N小的有機(jī)物料，對(duì)不易分解和C/N大的有機(jī)物料就應(yīng)堆腐或配施氮肥;以改良土壤機(jī)構(gòu)和提高基礎(chǔ)肥力為主要目的時(shí)，應(yīng)選用秸稈、廄肥等C/N大、腐殖化系數(shù)高的有機(jī)物料且不宜堆腐。隨著化肥用量的增加和有機(jī)物料的不足，施用有機(jī)物料應(yīng)以提高基礎(chǔ)肥力為主要目的，并兼顧供應(yīng)各種養(yǎng)分，特別是有機(jī)營(yíng)養(yǎng)，以改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。