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[科普中国]-土壤有机质矿质化作用

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土壤有机质的矿质化过程(mineralization),是指复杂的有机物质,在微生物的作用下,分解为简单的化合物,同时释放出矿质养料和能量的过程。

概述土壤有机质的矿质化作用,主要是靠微生物的酶来完成。整个过程往往是分阶段进行的,在分解过程中,可以产生各种类型的中间产物。

如果环境条件适宜,微生物活动旺盛,则分解作用可进行的较快,最终大部分有机物就变成了CO。和H。O,而N,P,S等则以矿质盐类释放出来,同时对微生物提供较多的能量。

如环境不适宜,微生物活动受到阻碍,则分解作用进行得既慢又不彻底,因此有机质消失也慢,有时并有中间产物累积,释放出的养料和能量也少。

因此,环境条件和有机质的组成部分不同,微生物的分解能力和最终产物及提供的养分和能量也不同。

糖类的分解糖类包括单糖类(六碳糖、五碳糖)和多糖类(淀粉、半纤维素、纤维素)。多糖首先在微生物分泌的水解酶的作用下,水解成单糖,由单糖进一步再分解成简单的物质。

脂肪、树脂、蜡质、单宁等的分解这类物质的分解除脂肪族稍快些外,其他均很缓慢,不易彻底分解,在好气条件下除生成CO。和H。0并放出能量外,还常常产生有机酸。在嫌气条件下,则可产生多元酚类化合物(形成腐殖物质的材料)。

木质素的分解植物种类不同,木质素的化学组成和结构也不相同,但其共同点都含有芳香核,并以多聚体的形式存在于组织中,是最不易分解的植物有机成分。在好气条件下,受真菌和放线菌的作用,先进行氧化脱水,再缓慢降解,使其原来分子中的甲氧基显著减少,酚羟基增加,出现烃基,并有酸化的趋势。木质素降解的中间产物可参加腐殖物质的形成。在嫌气条件下木质素分解极慢,所以沼泽泥炭土中木质素含量特别高。

含氮有机化合物的分解土壤中含氮有机化合物,主要是蛋白质等化合物,这类化合物较易分解,其分解转化过程如下:

水解过程蛋白质在微生物分泌的蛋白水解酶的作用下,逐步分解成各种氨基酸。其过程是:蛋白质一水解蛋白质一消化蛋白质一多氨酸一氨基酸。这类物质一般不能被作物吸收利用,只为进一步转化提供原料。

氨化过程氨基酸在微生物分泌的酶的作用下,进一步分解产生氨。氨化过程只要温度、湿度适宜,不论是在好气或者是在嫌气条件下均能进行。1

本词条内容贡献者为:

郭亮 - 副教授 - 中国海洋大学