土壤有机质形成转化的影响因素

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41.序言土壤有机碳的形成转化过程是进入土壤的植物残体、土壤空间以及土壤微生物三者交互作用的结果，受气候、土壤理化性质以及植被等诸多物理、生物因素的影响土壤有机质的形成和转化受到多种因素的影响，主要包括有机质的碳氮比、土壤通气状况、土壤温度、土壤水分、土壤值以及植物残体的特性等这些因素共同pH作用，影响着土壤有机质的分解和转化过程首先，有机质的碳氮比是一个重要因素微生物在分解有机质时，需要一定的碳氮比才能高效工作例如，禾本科秸秆的碳氮比为分解较慢，而豆科植物的50~80:1,碳氮比为分解较快止匕外，植物残体的鲜嫩度和细碎程度也会影响分解速20~30:1,率，新鲜多汁的有机物质比干枯的秸秆更容易分解，因为前者含有更多易降解的成分其次，土壤的通气状况和水分条件对有机质的分解有显著影响良好的通气状况有利于好气微生物的活动，促进有机质的分解而土壤水分含量适中时，微生物活动旺盛，分解作用加强；但水分过多会降低土壤通气性，抑制微生物活动O温度也是一个关键因素在一定范围内，提高温度可以加速有机质的分解最适宜的土壤温度范围大约为超出这个范围，微生物活动会受到抑制25~35℃,最后，土壤的值对有机质的分解有重要影响不同种类的微生物适应不同的pH值范围，如真菌适应酸性环境，细菌适应中性环境土壤过酸或过碱都不利于微生pH物活动综上所述，土壤有机质的形成和转化受到多种因素的共同影响，包括有机质的碳氮比、土壤通气状况、温度、水分、值以及植物残体的特性等这些因素相互作用，pH决定了土壤有机质的分解和转化效率

2.温度温度对土壤有机质形成转化的影响主要体现在微生物活动上温度是影响土壤有机质分解和转化的重要因素之一微生物活动对温度变化非常敏感，分解速率会随着温度的升高而加快具体来说，当温度在的范围内时，每升高土壤有机0~45℃10℃,质的分解速率大约提高倍2~3在适宜的温度范围内（通常为）微生物活动最为活跃，有利于土壤有机25~35℃,质的分解和转化这是因为在这个温度范围内，微生物的代谢速率最快，能够有效地分解有机物质，释放养分供植物吸收当温度超过这个适宜范围时，微生物的活动会受到抑制例如，温度过高（超过）会导致微生物活动减弱，甚至停止，从而影响有机质的分解和转化相反，温45℃度过低（低于）时，微生物几乎不进行任何分解活动，导致有机质积累0℃此外，土壤的干湿交替作用也会影响有机质的分解干燥和湿润的交替变化会促进土壤呼吸强度的提高，从而增加土壤有机质的矿化作用这种作用机制在土壤管理中具有重要的实际应用价值

3.气候因子气候因子作为基础的自然环境特征，深刻地影响着土壤有机质的形成过程气候条件不仅影响着植被的生产力的大小，进而制约土壤内有机质的输入数量；同时其还能通过改变土壤温度和水分条件调节土壤内微生物的生理活动强度，而土壤微生物是土壤有机质分解与转化过程的主要驱动因子总体上看，气候因子对土壤有机质形成转化过程的影响主要体现在气温和降水两个方面以热带雨林地区为例，高温与湿润的气候条件使其具有极高的净初级生产力NPP,大量凋落碎屑物质进入热带雨林区的土壤内；但深入研究发现，土壤有机质储量与NPP之间并未出现显著的正相关性，冻原区土壤有机碳的密度最高约而高温干236kg/m,燥的沙漠区土壤有机质密度最小仅有约

1.5kg/mo另外，由于季节性降水造成土壤频繁产生干湿交替现象，对于土壤有机质的形成转换过程也有重要影响干湿交替会造成土壤团聚体消解，破坏土壤物理结构并使内部有机质暴露于外界环境同时一，土壤微生物在水热条件下所导致的生理活动加剧或减弱，也在不同程度上作用于微生物一土壤有机质间分解转化关系，持续影响着土壤中有机质的形成过程最后，在全球变暖的背景下，气温的上升提升了微生物的活性，进而增强其参与土壤有机质的转化与形成、并增加养分的释放进而刺激微生物种群的增长，进一步改变土壤有机质的分解合成速率综合而言，气候通过对植物基质、矿物包裹能力和微生物群落的显著影响，间接影响土壤有机质的形成转化此外，长时间尺度下的气候还通过成土作用塑造着种类各异的土壤理化性质，进一步影响着土壤有机质的形成转化过程

4.土壤理化性质土壤理化性质对土壤有机质转化形成过程的影响已得到许多研究成果的证实，其主要反映在土壤质地对土壤有机质形成转化过程的影响研究表明，黏粒和粉粒的含量与土壤内有机质量呈现正相关关系其中，黏粒含量升高加剧土壤空间异质化，促进土壤内有机-无机复合体的形成而实现土壤有机质的保存，而粉粒则是通过影响植被、土壤水分特征间接影响土壤有机质的形成转化过程另外，土壤质地决定着土壤有机质组分矿质结合态有机质和颗粒态有机质的饱和程度和分配比例，深刻影响着土壤有机质形成转化过程的内在机制，其他土壤特性也会不同程度地影响着土壤有机质的形成转化过程，例如黏土矿物类型、值、物理pH结构和养分状况等方面高岭石等黏土矿物与铁铝氧化物为主的土壤对土壤有机质的保护作用存在差异,值则会严重影响土壤微生物的活性特征，不适宜的范围或都会pH pH

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55.5抑制微生物的活动，最终导致有机质分解速率降低，同样，土壤物理结构也会通过影响微生物的所必须的生存要素空气、水分间接影响土壤有机质的形成转化过程，从土壤养分来看，充足的氮素是微生物同化碳素的前提，土壤中缺乏矿质氮同样会抑制土壤有机碳的分解速率

5.土壤的通气状况土壤通气状况对土壤有机质的形成和转化有显著影响土壤通气良好时，好气微生物数量多且活性高，有机物质分解快而彻底，矿化强度大，中间产物积累少，为作物提供的可吸收养分多，但不利于有机质的积累和保存；而土壤通气不良时，嫌气性微生物占优势，有机物质分解缓慢不彻底，容易积累中间产物和还原性气体，对作物生长不利，但有利于土壤腐殖质的积累具体来说，土壤通气状况通过影响微生物的活动来影响有机质的转化土壤通气良好时，氧气充足，好气微生物活动旺盛，有机质分解速度快，释放的养分多，有利于植物生长；而土壤通气不良时，氧气不足，嫌气微生物占优势，有机质分解缓慢，容易积累对作物生长不利的中间产物和还原性气体此外，土壤的湿度和温度也会影响微生物的活动，从而影响有机质的转化过程综上所述，土壤通气状况是影响土壤有机质形成和转化的重要因素之一良好的通气状况有利于有机质的快速分解和养分的释放，而不良的通气状况则有利于有机质的积累但可能对作物生长产生负面影响

6.植被不仅如此，土壤可利用的养分状况结合其他土壤性质，还深刻影响着植被的生长，而植被本身的诸多特征也是影响土壤有机质形成转化过程机制的重要因子植被作为土壤有机质的养分来源，其输入物的数量和质量对土壤有机质的形成转化有着重要影响不同植被类型间光合作用产物的分配模式具有明显差异，例如森林分配到地下部分的光合作用产物的比例远小于草原植被，这种分配策略的差异进一步体现在森林植被与草原植被生产方式差异上，森林环境中土壤内有机质来源多以枯枝、凋落叶为主，而草原环境下每年有大量的草本植物死亡根系进入土壤内有机质的循环转化过程中，这些差异决定了不同植被下土壤有机质输入量和初始成分结构上的差异来源于根系的有机质在土壤中的停留时间比枯枝落叶更长，可能是因为根系的化学抗性使其得以在土壤中保留事实上，根系会通过真菌菌根、根毛和分泌物增强与矿物相互作用和土壤团聚体的物理保护，同时增加微生物残体及其代谢产物生成而促使根源物质优先保存其次，植被物种组成也是控制有机质分解速率的潜在因素不同植被物种的地上部分凋落物等和根系为主的地下部份均具有独特的化学特性，其在土壤中的转化为土壤有机质的效率各不相同例如，不同植物残体中随着木质素含量增加，其分解速率将由于木质素自身顽固特性以及对土壤易分解有机成分的阻隔保护作用而呈现下降趋势最后，植被类型显著影响着土壤剖面的有机质垂直分布特征森林、草原和灌木生态系统中土壤表层有机碳占深度土层中有机0~20cm1m碳含量的百分比依次为和从常见的生态系统上看，森林生态系统中木50%,42%33%,质素浓度在土壤有机质中通常较低，这可能因为森林土壤环境利于微生物活动，促成木质素被真菌分解氧化另外，草地土壤内植物残体、根系分泌物等形式的输入成分可以提供更多的多糖物质，其较高土壤等有利的环境条件可能导致较高的微生物碳利用效率,使得草地pH中土壤有机质具有更大比例的微生物源稳定土壤有机质成分而其他生态系统被开垦成农田后，往往会带来土壤有机质储量的损失，由耕作活动导致凋落物的输入数量减少、团聚体的破坏和微生物群落扰动是可能阻碍土壤有机质形成转化过程的几大主要因素农田中，不同覆盖作物也对土壤有机质的形成过程起着重要作用研究者发现豆科植物积累了更多微小尺寸的土壤有机质，而凋落物质量较低（碳氮比高）的黑小麦和油菜积累的土壤有机质多以轻组颗粒形态保存在土壤内，但有机质总储量三者之间没有显著变化上述研究中表明，植物残体输入转化过程的最终土壤有机质产物还存在组分形态特征上的差异，基于该现象的研究成果逐渐成为当代研究者解释土壤有机质形成转化内在机制的重要依据。