自然地理學原理（第三版）第8章 生物地球化學循環（一）

生物地球化學循環：是指生命有機體及其產物通過新陳代謝與周圍無機環境之間反復不斷地進行物質和能量的交換過程。其介質是水和空氣，因此，它與大氣的運動和水循環密切相關。

自然界中的 生物地球化學循環與土壤和生物的發生、發展緊密地聯系在一起，形成了大氣-水-土壤-生命系統物質和能量的復雜流動網絡，主要包括物質和能量的吸收、同化、排放、分解、歸還、流失等過程。

隨著社會發展，人類活動（溫室氣體的排放和環境污染）與生物地球化學循環的相互影響越來越大。

第1節 土壤的組成

土壤：是指位于陸地表層和淺水域底部、由有機物質和無機物質組成的、具有一定肥力而能夠生長植物的疏松層，其厚度從數厘米到數米不等。土壤在地球表面所構成的連續疏松覆蓋層稱為土壤圈。

土壤是一種類生物體，土壤的本質和生命力所在是土壤肥力。土壤肥力的大小與土壤的組成成分、土體結構和土壤的理化性質密切相關。

一、土壤的無機組成

土壤中最基本的組分是礦物質，其質量占土壤固體物質的90％以上。土壤的無機組成指的是土壤中礦物質的成分結構，包括兩大類：

一類是原生礦物，指在物理風化過程中產生的未改變化學成分和結晶構造的造巖礦物，如石英云母長石等屬于土壤礦物質的粗質部分，通常形成沙粒和粉沙，是土壤各種化學元素的最初來源。

另一類是次生礦物，指巖石在化學風化過程中新生成的土壤礦物，包括簡單鹽類，鐵鋁氧化物和次生鋁硅酸鹽，后者是土壤礦物質中最細小的部分，又稱黏土礦物，其形成的黏粒具有吸附和保存呈離子態養分的能力，使土壤具有保肥性。鋁硅酸鹽黏土是溫帶土壤常見的次生礦物，鐵鋁氧化物是熱帶土壤常見的次生礦物。

二、土壤的有機組成

土壤中的有機部分指來源于生物體的土壤物質，其質量只占 5％左右。

土壤中的生物類群分為兩大類：微生物-植物區系和動物區系。

微生物-植物區系：對土壤發育過程的影響主要是化學作用，

組成

作用

細菌

分解有機殘體，固氮和硝化作用

放線菌

耐旱，分解有機殘體和腐殖化作用

真菌

分解耐腐殖有機質，強酸性土壤中分解有機殘體

藻類

光合作用，增加土壤中有機質的含量

動物區系：對土壤發育過程的影響包括物理作用和化學作用。

組成

作用

原生動物

以微生物-植物或有機殘體為食，通過消化作用改變土壤的有機組成，并加速土壤有機質的分解

其他

通過其在土壤中的穿行、鉆形和挖穴等，使得土壤團聚、粉碎，促進有機質和礦物質的充分混合，形成土壤孔隙增加土壤的通氣性和透水性

土壤中的有機部分主要分為兩類：原始組織及其部分分解的有機質和腐殖質。

原始組織：包括高等植物未分解的根、莖、葉，動物分解原始植物組織，向土壤提供的排泄物和死亡之后的尸體等。這是土壤有機部分的最初來源。主要累積于土壤表層，占土壤有機部分總量的10 ％ -15 ％。

腐殖質：有機組織經由微生物合成的新化合物，或者由原始植物組織變化而成的、比較穩定的分解產物便是腐殖質，占土壤有機總量的85 ％-90％。腐殖質是一種復雜化合物的混合物，通常呈黑色或棕色，膠體狀，具有比土壤無機組成中的黏粒更強的吸持水分和養分離子的能力，因此，少量的腐殖質就能顯著提高土壤的生產力。

三、土壤水分

按存在方式，土壤水分為吸濕水、毛管水和重力水，以溶液的形式存在。

土壤溶液是土壤中的水及其所含溶質的總稱，包含溶解了的各種鹽類，這些鹽類多數是植物生長所必需的養分。

四、土壤空氣

土壤空氣來源于大氣，存在于未被水分占據的孔隙中，其性質于大氣圈中的空氣明顯不同。

1土壤空氣不是連續分布的，由于不易于交換，局部孔隙之間的空氣組成是不同的；

2土壤空氣一般含水量高于大氣，在土壤含水量適宜時，土壤空氣的相對濕度接近 100％；

3土壤空氣中二氧化碳的含量明顯高于大氣，氧氣的含量略低于大氣，氮氣的含量與大氣相當，這是植物根系的呼吸和土壤微生物對有機殘體的好氣性分解，消耗了土壤孔隙中的氧氣，同時產生了大量的二氧化碳的緣故。

關于土壤腐殖質的理解這才恍然大悟！雖然是生物分解之后的產物，但分解未進行到底，自身仍是以含碳的天然高分子有機物為主，仍是有機物而不是無機物。

腐殖質來源：動植物殘體、動物排泄物等大分子有機物，先經微生物初步分解（礦化、破碎），再通過微生物合成、聚合作用，形成結構穩定的深色高分子有機化合物——腐殖質。簡單流程：生物殘體（有機物）→微生物分解轉化→腐殖質。

區分：無機物和有機物

微生物完全徹底分解腐殖質，最終會生成CO?、水、銨根、無機鹽，這一步才叫礦化作用，產物是無機物；而腐殖質只是分解中途、經過改造留存的穩定有機質，并未徹底礦化，因此仍屬于有機物。