矿化作用基本概念

在土壤微生物作用下，土壤中有机态化合物-有机态碳、氮、磷、硫转变为无机态(矿质态)的过程。也称无机化作用。有机物质转化为简单矿物质成分(无机化合物)的过程。

矿化作用广泛发生于土壤、池沼、牲畜厩舍、有机肥堆(池)以及固体废弃物堆等中，分别是碳、氮、磷、硫四个循环中的重要一环。土壤中有机碳化合物在各种异养型微生物的作用下形成二氧化碳及水，并释出相应的能量。

在通气不良的土壤中，有机碳化合物的矿化产物除二氧化碳外，还有甲烷；

土壤中有机氮化合物在氨化细菌的作用下，转化为铵;

有机磷化合物在磷酸酶的作用下，转化为正磷酸盐;

有机硫在微生物作用下，转化为SO42-;在嫌气条件下，SO42-被嫌气细菌还原为硫化氢及硫化物。

影响矿化速率的因子

矿化作用的强弱通常以矿化速率，即单位重量的土壤或底物在单位时间内释放出的CO2(或NH4+、PO43-、SO42-)量表示。矿化速率受有机物质本身的化学组成、存在状态以及影响微生物组成、活性的所有环境因子的影响。

有机物质的化学组成和存在状态

多酚或木质素含量高的植物物质矿化慢，碳水化合物含量高的矿化快。肌醇磷酸盐、硫酸酯较难矿化，核酸、碳键硫较易矿化。被粘土矿物和铁、铝氧化物吸持的有机物较难矿化;游离的有机物较易矿化。

水分

微生物生命活动需要足够的水分。当土壤含水量在-20～-50千帕时，有机碳、氮、磷、硫的矿化速率较高; 土壤水分过多时，由于氧气供应不足，影响微生物活性，矿化速率将降低。在湿润多雨的地区或季节里，矿化速率常较低。土壤含水量在-1.5～-65mPa以下时，微生物则处于休眠状态，矿化作用难以进行。长期失水干燥的土壤，当其重新恢复至湿润状态时，其矿化速率急剧增长，并在1～2周内达到顶峰，随后矿化速率又逐渐回落。干湿交替将促进有机碳、氮、硫、磷的矿化。

温度

有机碳、磷、硫的矿化作用在10℃以下时受到显著抑制，在10～40℃范围内，随温度的升高而加快，超过40℃又降低。土壤氮的矿化量取决于耕层土壤有效积温，积温越高，矿化量越大。当温度超过35℃时，氨化作用虽仍在进行，但速率有所减弱。

pH

矿化作用在pH5.5～8的范围内均可正常进行，pH低于5.5时则受到抑制。酸性土壤施用石灰，一方面可提高土壤pH，另 一方面，钙有利于微生物生长，从而将促进矿化作用。在pH值过高的介质中通过添加某些酸性物质后，矿化作用方可正常进行。

氧气

在供氧充足或不足的条件下，矿化作用一般均能进行，唯两者的速率和产物有明显差异。在通气良好的环境下，矿化速率高，矿化产物多呈氧化态(CO2、NO–3和SO2-4);在氧气供应不足的条件下，矿化速率低，矿化产物多呈还原态(NH+4和H2S)。某些物质，如木质素等，在嫌气条件下甚至完全不矿化。

意义

矿化作用是物质生物循环中必不可少的一环。从营养的角度看，没有矿化作用植物将不可能从土壤中获得氮、磷、硫等养分，特别是氮和硫养分。有机氮的矿化过程和矿化量的多少常常是决定作物产量的主要因素，但有机碳、氮的过度矿化又可能导致土壤性质恶化，肥力降低。从环境保护的观点看，过度的矿化作用不仅导致土壤中有机质的储量降低，而且还将增加大气中二氧化碳浓度。矿化释出的氨部分将转化为氧化亚氮，部分将经硝化细菌转化为NO-3，前者对气候和平流层的臭氧层将造成有害影响;后者如随雨水或灌溉水下渗至地下水中，将增大地下水的硝酸盐浓度，构成对人畜健康的潜在威胁。