礦化作用基本概念

在土壤微生物作用下，土壤中有機態化合物-有機態碳、氮、磷、硫轉變為無機態(礦質態)的過程。也稱無機化作用。有機物質轉化為簡單礦物質成分(無機化合物)的過程。

礦化作用廣泛發生于土壤、池沼、牲畜廄舍、有機肥堆(池)以及固體廢棄物堆等中，分別是碳、氮、磷、硫四個循環中的重要一環。土壤中有機碳化合物在各種異養型微生物的作用下形成二氧化碳及水，并釋出相應的能量。

在通氣不良的土壤中，有機碳化合物的礦化產物除二氧化碳外，還有甲烷；

土壤中有機氮化合物在氨化細菌的作用下，轉化為銨;

有機磷化合物在磷酸酶的作用下，轉化為正磷酸鹽;

有機硫在微生物作用下，轉化為SO42-;在嫌氣條件下，SO42-被嫌氣細菌還原為硫化氫及硫化物。

影響礦化速率的因子

礦化作用的強弱通常以礦化速率，即單位重量的土壤或底物在單位時間內釋放出的CO2(或NH4+、PO43-、SO42-)量表示。礦化速率受有機物質本身的化學組成、存在狀態以及影響微生物組成、活性的所有環境因子的影響。

有機物質的化學組成和存在狀態

多酚或木質素含量高的植物物質礦化慢，碳水化合物含量高的礦化快。肌醇磷酸鹽、硫酸酯較難礦化，核酸、碳鍵硫較易礦化。被粘土礦物和鐵、鋁氧化物吸持的有機物較難礦化;游離的有機物較易礦化。

水分

微生物生命活動需要足夠的水分。當土壤含水量在-20～-50千帕時，有機碳、氮、磷、硫的礦化速率較高; 土壤水分過多時，由于氧氣供應不足，影響微生物活性，礦化速率將降低。在濕潤多雨的地區或季節里，礦化速率常較低。土壤含水量在-1.5～-65mPa以下時，微生物則處于休眠狀態，礦化作用難以進行。長期失水干燥的土壤，當其重新恢復至濕潤狀態時，其礦化速率急劇增長，并在1～2周內達到頂峰，隨后礦化速率又逐漸回落。干濕交替將促進有機碳、氮、硫、磷的礦化。

溫度

有機碳、磷、硫的礦化作用在10℃以下時受到顯著抑制，在10～40℃范圍內，隨溫度的升高而加快，超過40℃又降低。土壤氮的礦化量取決于耕層土壤有效積溫，積溫越高，礦化量越大。當溫度超過35℃時，氨化作用雖仍在進行，但速率有所減弱。

pH

礦化作用在pH5.5～8的范圍內均可正常進行，pH低于5.5時則受到抑制。酸性土壤施用石灰，一方面可提高土壤pH，另 一方面，鈣有利于微生物生長，從而將促進礦化作用。在pH值過高的介質中通過添加某些酸性物質后，礦化作用方可正常進行。

氧氣

在供氧充足或不足的條件下，礦化作用一般均能進行，唯兩者的速率和產物有明顯差異。在通氣良好的環境下，礦化速率高，礦化產物多呈氧化態(CO2、NO–3和SO2-4);在氧氣供應不足的條件下，礦化速率低，礦化產物多呈還原態(NH+4和H2S)。某些物質，如木質素等，在嫌氣條件下甚至完全不礦化。

意義

礦化作用是物質生物循環中必不可少的一環。從營養的角度看，沒有礦化作用植物將不可能從土壤中獲得氮、磷、硫等養分，特別是氮和硫養分。有機氮的礦化過程和礦化量的多少常常是決定作物產量的主要因素，但有機碳、氮的過度礦化又可能導致土壤性質惡化，肥力降低。從環境保護的觀點看，過度的礦化作用不僅導致土壤中有機質的儲量降低，而且還將增加大氣中二氧化碳濃度。礦化釋出的氨部分將轉化為氧化亞氮，部分將經硝化細菌轉化為NO-3，前者對氣候和平流層的臭氧層將造成有害影響;后者如隨雨水或灌溉水下滲至地下水中，將增大地下水的硝酸鹽濃度，構成對人畜健康的潛在威脅。