土壤有机质是土壤中各种含碳有机化合物的总称。它与矿物质一起构成土壤的固相部分。土壤中有机质含量并不多，一般只占固相总重量的10％以下，耕作土壤多在5％以下，但它却是上壤的重要组成部分，是上壤发育过程的重要标志，对土壤性质的影响重大。

(一)土壤有机质的来源、含量及其组成

1．土壤有机质的来源

一般说来，土壤有机质主要来源于动植物及微生物的残体。但不同土壤的有机质来源亦有差别。自然土壤的有机质主要来源是生长于其上的植物残体(地上部的枯枝落叶和地下的死根与根系分泌物)及土壤生物；耕作上壤的情况则不同，由于自然植被已不复存在，栽培作物的大部分又被收获带走，因而进入土壤中的有机残体一般远不及自然土壤丰富，其有机质来源主要是人工施入的各种有机肥料和作物根茬以及根的分泌物，其次才是各种土壤生物。

2．土壤有机质的含量及其组成

有机质的含量在不同土壤中差异很大，高的可达200g/kg或300g/kg以上(如泥炭土、一些森林土壤等)，低的不足5g/kg(如一些漠境土和砂质土壤)。在土壤学中，一般把耕层含有机质200g/kg以上的土壤，称为有机质土壤，含有机质在200g/kg以下的土壤，称为矿质土壤。耕作土壤中，表层有机质的含量通常在50g/kg以下。土壤中有机质的含量与气候、植被、地形、土壤类型、耕作措施等影响因素密切相关。

土壤有机质的主要元素组成是C、O、H和N，其次是P和S，C/N比大约在10左右。土壤有机质中主要的化合物组成是类木质素和蛋白质，其次是半纤维素、纤维素以及乙醚和乙醇可溶性化合物。与植物组织相比，土壤有机质中木质素和蛋白质含量显著增加，而纤维素和半纤维素含量则明显减少。大多数土壤有机质组分为非水溶性。

土壤腐殖质是除未分解和半分解动、植物残体及微生物体以外的有机物质的总称。土壤腐殖质由非腐殖物质和腐殖物质组成，通常占土壤有机质的90％以上。非腐殖物质为有特定物理化学性质、结构已知的有机化合物，其中一些是经微生物代谢后改变的植物有机化合物，而另一些则是微生物合成的有机化合物。非腐殖物质约占土壤腐殖质的20％～30％,其中，碳水化合物(包括糖、醛和酸)占土壤有机质的6％～26％，平均为10％，它在增加土壤团聚体稳定性方面起着极其重要的作用。此外还包括氨基糖、蛋白质和氨基酸、脂肪、蜡质、木质素、树脂、核酸和有机酸等。
腐殖物质是经土壤微生物作用后，由多酚和多醒类物质聚合而成的含芳香环结构的、新形成的黄色至棕黑色的非晶形高分子有机化合物。它是土壤有机质的主体，也是土壤有机质中最难降解的组分，一般占土壤有机质的60％～80％。

(二)土壤腐殖酸

1．土壤腐殖酸的分组

腐殖物质是一类组成和结构都很复杂的天然高分子聚合物，其主体是各种腐殖酸及其与金属离子相结合的盐类，它与土壤矿物质部分密切结合形成有机无机复合体，因而难溶于水。因此要研究土壤腐殖酸的性质，首先必须用适当的溶剂将它们从土壤中提取出来：理想的提取剂应满足：①对腐殖酸的性质没有影响或影响极小；②获得均匀的组分；③具有较高的提取能力，能将腐殖酸儿乎完全分离出来。但是，由于腐殖酸的复杂性以及组成上的非均质性，满足所有这些条件的提取剂尚未找到。

目前一般所用的方法，是先把土壤中未分解或部分分解的动植物残体分离掉，通常是用水浮选、手挑和静电吸附法移去这些动植物残体，或者采用比重为1.8或2.0的重液(例如溴仿-乙醇混合物)可以更有效地除尽这些残体，被移去的这部分有机物质称为轻组，而留下的土壤组成则称为重组。然后根据腐殖物质在碱、酸溶液中的溶解度可划分出几个不同的组分。传统的分组方法是将土壤腐殖物质划分为胡敏酸、富啡酸和胡敏素3个组分，其中胡敏酸是碱可溶、水和酸不溶，颜色和分子质量中等；富啡酸是水、酸和碱都可溶，颜色最浅和 分子质量最低；胡敏素则水、酸和碱都不溶，颜色最深和分子质量最高，但其中一部分能被热碱所提取。再将胡敏酸用95％乙醇回流提取，可溶于乙醇的部分称为吉马多美郎酸。目前对富啡酸和胡敏酸的研究最多，它们是腐殖物质中最重要的组成。但需要特别指出的是，这些腐殖物质组分仅仅是操作定义上的划分，而不是特定化学组分的划分。

2．土壤腐殖酸的性质

(1)土壤腐殖酸的物理性质

腐殖酸在土壤中的功能与分子的形状和大小有密切的关系。腐殖酸的分子量(相对分子质量)因土壤类型及腐殖酸组成的不同而异，即使同一样品用不同方法测得的结果，也有较大差异。腐殖酸分子量的变动范围为儿至几百万之间。但共同的趋势是，同一土壤中，富啡酸的平均分子量最小，胡敏素的平均分子量最大，胡敏酸则处于富啡酸和胡敏素之间。我国几种主要土壤胡敏酸和富啡酸的数均分子量分别在890～2550和675～1450之间。

土壤胡敏酸的直径范围在0.001～1 um之间，富啡酸则更小些。腐殖酸的整体结构并不紧密，整个分子表现出非晶质特征，具有较大的比表面积，高达2000 m²/g，远大于黏粒矿物的比表面积口腐殖酸是一种亲水胶体，有强大的吸水能力，单位重量腐殖物质的持水量是硅酸盐黏粒矿物的4～5倍，最大吸水量可以超过其本身重量的500％。

(2)腐殖酸的化学性质

腐殖酸的主要元素组成是C、H、O、N和S，此外还含有少量的Ca、Mg、Fe和Si等灰分元素。不同土壤中腐殖酸的元素组成不完全相同，有的甚至相差很大。腐殖质含碳约50％～60％，平均为58％；含氮约3％～6％，平均为5.6％；其C/N比值为10：1～12：1。但不同腐殖酸的含碳量和含氮量均以富啡酸、胡敏酸和胡敏素的次序增加，其增幅大致分别为4.5％～6.2％和2％～5％。富啡酸的氧、硫含量大于胡敏酸，C/H比和C/O比小于胡敏酸。表2-3是我国主要土壤表．土中胡敏酸和富啡酸的元素组成。

表2-3 我国主要土壤表土中腐殖物质的元素组成(无灰干基)

腐殖酸分子中含有各种官能团，其中主要是含氧的酸性官能团，包括芳香族和脂肪族化合物上的羧基(R-COOH)和酚羟基(酚-OH)，其中羧基是最重要的。此外，腐殖物质中还存在一些中性和碱性官能团，中性官能团主要有醇羟基(R-OH) ,醚基(-O-)、酮基(-C=-)、醛基(-CHO)和酯(ROOC-)；碱性官能团主要有胺(-NH₂)和酰胺(-CONH₂)。富啡酸的羧基和酚羟基含量以及羧基的解离度均较胡敏酸高，醌基较胡敏酸低；胡敏素的醇L基比富啡酸和胡敏酸高，但富啡酸中羰基含量最高。我国各主要土壤中胡敏酸的羧基含量在270～480 cmol/kg之间，醇羟基在220～430 cmol/kg，醌基在90～189 cmol/kg之间。富啡酸的羧基含量为640～850 cmol/kg，是胡敏酸的2倍左右，富啡酸的醇羟基和醌基的含量分别在500～600 cmol/kg和50～60 cmol/kg之间。

腐殖物质的总酸度通常是指羧基和酚羟基的总和。总酸度是以胡敏素、胡敏酸和富啡酸的次序增加的，富啡酸的总酸度最高，主要与其较高的羧基含量有关。总酸度数值的大小与腐殖物质的活性有关，一般较高的总酸度意味着有较高的阳离子交换量(CEC)和配位容量。羧基在pH为3时、酚羟基在pH超过7时质子开始解离，产生负电荷，由于羧基、酚羟基等官能团的解离以及胺基的质子化．使腐殖酸分子具有两性胶体的特征，在分子表面上既带负电荷又带正电荷，而且电荷随着pH的变化而发生变化，在通常的土壤pH条件下，腐殖酸分子带净负电荷。正是由于腐殖酸中存在各种官能团，因而腐殖酸表现出多种活性，如离子交换、对金属离子的配位作用、氧化一还原性以及生理活性等。

胡敏酸和富啡酸都含有较高的氨基酸氮．其中甘氨酸、丙氨酸和缬氨酸等酸性和中性氨基酸的含量较高，多肽和糖的组成也十分近似。腐殖酸中还包含少量的核酸(DNA和RNA)及其衍生物、叶绿素及其降解产物、磷脂、胺和维生素等。