土壤有机质一般有两个转化方向：一是通过微生物分解矿质化，供给植物需要的养分；第二是通过利用微生物分解有机质的中间产物发生缩合作用形成腐殖质。腐殖质的形成和土壤的水分、空气等环境条件有很大相关性，更重要的是土壤酶在所有反应中的重要作用。

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　　土壤有机质的下降给我们带来了一系列问题：土壤板结、容易发生病虫害、保水保肥能力下降……近几年，土壤有机质的恢复已经从呼吁转化成了许多行动力。有机肥的大量使用，成了许多经济作物产区农民的共识。在当前土壤板结背景下，我们的目标一般是希望土壤有更多腐殖质积累，腐殖质形成一般在好氧与厌氧交替的环境下发生。因此，和我们对土壤的翻耕等管理有很大关系。

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　　不同的有机肥作用不同，不同的土壤状态对有机肥的需求也不一样。

　　缺乏有机质的土壤需要的是有机质的腐质化，形成的腐殖质可以更好地服务于土壤的水、肥、气、热，改善土壤的物理结构，提升土壤对微生物、动物、植物根系的服务质量。

　　由于几十年来化肥大量投入、有机质大量消耗，土壤结构和功能遭到破坏，大部分耕地是需要有机质的腐殖化的。相反，假设一块土地的有机质含量较高（比如达到3%），但作物的产量过于受限，就要考虑有机质适当矿质化的问题了。矿质化是释放可溶性营养，可供植物直接吸收。

　　“有机质”和“矿质”的积累很重要，在没有养分比较全面的可溶肥的情况下，有机质的分解也很重要。

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　　腐殖质和矿质，一个营造环境，一个提供营养。不对症下药，就通常难以补充土壤的不足，也就收效甚微，甚至起到副作用。

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　　土壤有机质在不同条件下，转化方向、速度、产物都不一样。对养分和能量利用以及对土壤性质的作用截然不同。因此，掌握影响有机质转化的因素十分重要。

　　土壤通气状况通气状况直接影响着分解有机质的微生物群落分解的速度和最终产物。在通气良好条件下，好气性细菌和真菌活跃，有机质分解迅速，可完全矿质化，不含氮有机化合物，分解的最终产物是CO₂、H₂O和灰分物质。含氮有机化合物的最终产物，主要是硝态氮，易被植物吸收利用。在少氧或无氧的不良通气条件下，有机质分解缓慢，而常积累有机酸，甚至形成还原性物质，如CH₄、H₂和H₂S等物质。一般认为在好气和嫌气分解交替进行时，有利于土壤腐殖质的形成。

　　土壤酸碱性各种微生物都有最适宜的环境反应。酸性环境适宜真菌活动，易产生酸性的富里酸型的腐殖质。中性环境适宜细菌繁殖，在适量水分和钙的作用下，易形成胡敏酸型的腐殖质。在微碱性环境中，空气流通时，宜于硝化细菌活动，有利于硝化作用。

　　土壤养分的主要来源土壤有机质中含有极为丰富的氮、磷、硫等元素，它们的有机化合物是植物营养物质在土壤中的主要存在形式，并使植物营养元素在土壤中得以保存和聚积。有机质经过微生物的矿质化作用，释放植物营养元素，供给植物和微生物生活的需要。微生物在分解有机质的过程中，获得生命活动所需要的能量，产生的二氧化碳一方面供给植物的碳素营养，另一方面当二氧化碳溶于水后，可促进矿物的风化。

　　改善土壤物理性质有机质在改善土壤物理性质方面具有多种功能，首先是促进土壤团粒结构的形成。因为腐殖质是良好的胶结剂，在有电解质，尤其是钙离子存在的条件下，腐殖质产生凝聚作用，使分散的土粒胶结成团聚体，进一步形成良好的水稳性团粒，从而可以调节土壤中的养分、水分和空气之间的矛盾，创造植物生长发育所需的良好条件。土壤有机质还可以降低粘土的粘结力，增加砂土的粘结力，改善不良质地的耕作性能。此外，有机质对改善土壤的渗水性，减少水分蒸发等都有明显的作用。

　　有机质的碳氮比和物理状态

　　有机质的碳氮比(C/N)的大小因植物残体的种类、老嫩程度不同而不同。一般枯老蒿秆的C/N为65～85:1,青草的C/N为25~45:1,幼嫩豆科绿肥的C/N为15～20:1。通常植物残体中的C/N为40:1。

　　微生物生命活动需要碳素和氮素，细菌每分解25份C需要1份N以获取分解时所需要的能量和组成本身细胞的物质，当土壤有机质中C/N小于25:1时，才有细菌利用之外多余的NH₃供硝化过程的进行或供植物直接利用。而在C/N为10:1时，土壤矿质态氮累积更多。所以，幼嫩多汁面C/N较小的植物残体分解快易矿质化，释放的氮素多，但形成腐殖质少。而C/N较大的植物残体则相反，有机质分解缓慢，易引起微生物与植物争氮，造成植物暂时性的饥饿状态。同时，由于土壤能源过多，加上通气不良，引起反硝化作用，对植物不利。所以，作物生长期内不应把C/N大的有机残体直接施入土中，应经过沤制后再施用。

　　通常把每克干重的有机物经过一年分解后转化为腐殖质(干重)的克数，称为腐殖化系数。不同的植物和不同的腐解条件，腐殖化系数有一定差异。

　　一般讲，水田较旱田腐殖化系数高，木质化程度高的植物残体其腐殖化系数也高，即形成较多的腐殖质。

　　此外，经粉碎的植物残体比未经粉碎的植物残体更容易腐解。特别是C/N大的枯老植物残体更是如此。因为粉碎后，暴露的表面积大，与外界作用的机会多，并粉碎了包裹在残体外面抗微生物作用的木质素、蜡质等物质，因而更容易受到酶和微生物的作用，加快了腐烂过程。

　　土壤水、热状况微生物分解有机质需要一定的水分和温度，土壤水、热状况直接影响生物学过程的强弱。一般规律是：

　　①温度在30℃,土壤水分含量接近于最厌持水量的60%～8Q%,有机质分解强度最大。

　　②温度和含水量低于或高于最适点时，都会减弱有机质的分解。

　　③温度和含水量二者之中，一个数值增大，另一个数值同时减少。有机质的分解强度则受限制因素的制约。

　　腐殖质属胶体物质，具有巨大的比表面和表面能，同时带有大量负电荷，所以它能提高土壤吸附分子态和离子态物质的能力，增强其保肥能力。

　　腐殖质又属两性胶体，是弱酸。若土壤溶液中H*或OH~过多时，通过离子交换作用，可降低土壤的酸性或碱性，这种使酸碱反应减弱的能力，称为缓冲性。腐殖质具有较强的缓冲作用。

　　腐殖质促进作物生长发育，极低浓度的腐殖质(胡敏酸)分子溶液有刺激作用。如能改变植物体内糖类的代谢，促进还原糖的积累渗透压，从而提高了植物的抗旱性；能提高氧化酶的活性，加速养分的吸收，促进作物生长；还可增强植物的呼吸作用，提高细胞膜的选在和对养分的吸收，促进根系的发育。

　　腐殖质有助于消除土壤的污染，腐殖质能吸附和溶解某些农药，并能与重金属形成溶于水的络合物，随水排出土壤，减少对作物的毒害和对土壤的污染。

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　　在有机质转化过程，微生物的生命活动至关重要。微生物每分解25份碳（C）需要1份氮（N），以获取用于分解材料和自身代谢所需能量以及组成本身细胞的物质。

　　碳少的话，多余的氮就会释放出来供植物直接利用，动物粪便、幼嫩植物就是这种情况，所以这样的材料在土壤中易矿质化，分解快、释放氮素多，形成腐殖质少。利于及时提供可吸收营养，但难以积累腐殖质。许多人会问：我连续多年用很多农家肥，为什么土壤有机质还是没有增加多少？要想增加有机质，就要多用一些碳多的原材料。

　　含碳量高的有机质材料的好处、缺陷和解决方案。

　　老熟秸秆木头的碳占比很高，是腐殖化程度高的理想原料。有着过量使用化肥，而没有注重有机质投入的管理史的土壤大多含有速效养分多，又缺乏有机质，这时，就要选用这样的材料。但是这样的材料有个问题，由于呼吸消耗的氧气量比较大，容易引起启动厌氧反应，生成甲烷、硫化氢等有害气体，影响根系和其他生物的正常运转。而且这样材料的氮不足，在转化过程中还会夺走土壤中的氮，与植物产生竞争。如果土壤速效氮多，起到固定N的正向作用。如果土壤速效氮很少，这就成了与作物赤裸裸的竞争。做堆肥处理，让腐殖化过程在堆肥时完成，这样施肥就是直接增加较为稳定的腐殖质了，不容易产生负面作用，是非常有效的措施。

　　关于绿肥的直接还田问题绿肥旋耕到土壤中，就开始了转化，这个过程也是一个消耗氧气的过程，特别在透气性差的土壤较深部位，比较容易产生有害物质。所以一般绿肥还田后会有一段时间的副作用期，多年生作物避不开相应的副作用，短期作物一定考虑避开有害期。禾本科老熟的绿肥含碳很多，还田后这样的副作用更是明显。不过一般绿肥还田都是比较幼嫩的时期，碳没有那么多，在透气性差不多的情况下，氧气供给情况会好一些。从这个角度看，我对绿肥还田的建议是，先打碎浅旋耕，制造一个有氧转化的过程。转化得差不多了，再进行深旋耕，达到改良较深土壤的目的。

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　　“矿质化”和“腐殖化”两个过程既独立又能相互转化。

　　矿质化的产物可以作为腐殖质合成的部分原料，当土壤可溶性养分多，适当条件下可以促进有机质的腐殖化过程；腐殖质也可以像有机质原材料那样进行矿质化，释放储存养分供植物利用。

　　“深耕一寸，顶上三遍粪。”

　　腐殖质是比较稳定的，但是土壤条件改变了，就容易促成有机质的分解。深耕以后土壤的性状发生变化，透气性、微生物等也发生相应变化。这个时候土壤腐殖也容易矿化，释放速效养分。有机质也会因为氧气的增加而加速腐殖化和矿质化过程，矿质化的加快也起到临时增加速效养分的过程。所以耕地可以起到临时供应有效肥的作用。这也启示我们，有机质和腐殖质的增加可以作为管理土壤的一个长期的项目，而想让作物在需肥高峰期得到营养，耕作措施可以起到有效作用。

　　矿质化和腐殖化是一对搭档，都非常重要，若有偏颇就有损失。

　　忽略矿质化，速效成分过少，作物营养不良，产量和品质都会受影响；忽略腐殖化，腐殖质过少，根系生长环境不好，产量和品质也会受影响。从长期视角看，只投入大量化肥，是忽略腐殖质的管理表现，虽然暂时获得了高产，但土壤的透支与退化，注定了这样的高产不可持续。

　　如果土壤腐殖质多、速效养分少，在维持腐殖质一定量的情况下，投入容易矿质化的有机质（C/N比低的有机质材料）。如果土壤中速效营养多、腐殖质少，在保证一定速效养分的情况下，投入容易腐殖化的有机质（C/N比高的有机质材料），或者直接投入腐殖质。

　　如果土壤既缺少速效养分又缺乏有机质，两者兼顾一下，碳氮比调整到25:1的有机材料是比较合适的。

　　土壤酶在土壤中有多方面的作用：

　　①在腐殖物质形成中的作用，在动、植物残体转变为腐殖物质的第一阶段，所有碳水化合物、蛋白质和木质素等大分子的降解，都是在一些水解酶和氧化酶类的作用下进行的；在由多肽、氨基酸和酚类化合物缩聚成腐殖物质的过程中，一些氧化酶将酚氧化为醌才使缩聚作用得以进行。

　　②在碳、氮、硫、磷循环中的作用，动、植物残体中的碳水化合物是在土壤糖酶的作用下参与碳循环的。例如，纤维素水解成葡萄糖，系由纤维素酶多酶系统中的不同酶分若干阶段进行的；淀粉是在淀粉酶的作用下水解为其单体的；在蔗糖酶的作用下，土壤中的蔗糖水解为葡萄糖和果糖。没有这许多土壤糖酶的参与，就没有动、植物残体与大气中CO2二者间的生态平衡。土壤有机氮的矿化也离不了土壤酶的参与。土壤中的蛋白质和多肽在土壤蛋白酶和肽酶的作用下才得以降解为氨基酸，氨基酸和酰胺（谷酰胺、天冬酰胺）在相应的土壤酰胺酶作用下释出氨。另外，土壤核酸酶系（核酸酶-核苷酸酶-核苷酶）的相继作用，使核酸水解释出嘌呤和嘧啶；土壤糖苷酶则能使氨基聚糖水解为氨基己糖。含糖磷酸酯、核苷酸及未被磷饱和的肌醇磷酸酯可在非专性的磷酸单酯酶的参与下进行脱磷酸作用；专性的核酸酶可使核酸解聚为核苷酸；植酸酶则使肌醇五磷酸酯和肌醇六磷酸酯水解。土壤中的有机磷化合物正是在这些土壤磷酸酶的作用下参与磷循环的。此外，土壤焦磷酸酶和聚偏磷酸酶还分别使焦磷酸盐和聚偏磷酸盐变为能为植物利用的正磷酸盐。同样，土壤芳基硫酸酯酶为土壤中芳基硫酸酯的矿化所必需；硫氰酸酶在土壤无机硫的转化中起着重要的作用。土壤酶还在很大程度上决定着进入土壤的一些化学肥料和农药的动向。尿素在脲酶的作用下水解为氨和二氧化碳，抑制脲酶活性以降低尿素的水解速率，将有利于减少尿素氮的气态损失。马拉硫磷在羧酯酶的作用下水解为单酯，后者进一步水解为醇和羧酸。土壤羧酯酶活性的强弱直接影响农药的药效。

　　③驱动土壤中生物化学反应的作用，土壤中各种物质的生物化学反应由土壤微生物的生命活动和土壤酶的酶促作用所驱动。前者因土壤环境条件的制约，常处于受抑制的状态；后者因得到土壤胶体的保护，具有相当的稳定性，从而当土壤环境条件不利于土壤微生物的活动时，土壤代谢仍能在土壤酶的作用下继续进行。例如，土壤水分含量过低或过高均不利于土壤微生物的活动。当土壤水分含量为最大持水量的5%～10%时，土壤微生物即停止了生命活动，而土壤过氧化氢酶、蛋白酶和其他一些水解酶类仍保持其活性；土壤渍水不利于需氧微生物的活动，此时的土壤酶活性的改变较小。土壤微生物虽有嗜冷性、嗜温性和嗜热性的不同，但它们的适应温度范围并不宽。在低温或高温条件下，当土壤微生物实际上已停止生命活动时，土壤酶仍能保持其活性；土壤结冻及在0℃以下时，土壤酶活性仍接近正常水平；只是在高于100℃时，酶活性才遭到完全破坏。农药的施用和工业废弃物的污染，常使某些土壤微生物的活动受到抑制，而土壤酶活性即使暂时受抑制，但能较快恢复，或反而有所增强。