有机肥料施入土壤后向两个方向转化。一是把复杂的有机质分解为简单的化合物，最终变成无机化合物，即矿质化过程；二是把有机质矿化过程形成的中间产物合成为比较复杂的化合物，即腐殖化过程。
1、矿质化过程
进入土壤的有机肥料在微生物分泌的酶作用下，使有机物分解为最简单的化合物，最终变成二氧化碳、水和矿质养分，同时释放出能量。这种过程为植物和微生物提供养分和活动能量，有一部分最后产物或中间产物直接或间接地影响土壤性质，并提供合成腐殖质的物质来源。这些有机质包括糖类化合物、含氮有机化合物、含磷有机化合物、核蛋白、磷脂、含硫有机化合物、含硫蛋白质、脂肪、单宁、树脂等。土壤有机质的矿化过程，一般在好气条件下进行速度快，分解彻底，放出大量的热能，不产生有毒物质；在嫌气条件下，进行速度慢，分解不彻底，放出能量少，其分解产物除二氧化碳、水和矿质养分外，还会产生还原性的有毒物质，如甲烷、硫化氢等。旱地土壤中有机质一般以好气性分解为主，水稻田则以嫌气性分解为主，只有在排水晒田，冬种旱作时，才转为以好气性为主的分解过程。
2、腐殖化过程
该过程是在土壤微生物所分泌的酶作用下，将有机质分解所形成的简单化合物和微生物生命活动产物合成为腐殖质。土壤腐殖质的形成一般分为两个阶段：第一阶段，微生物将有机残体分解并转化为较简单的有机化合物，一部分在转化为矿化作用最终产物时，微生物本身的生命活动又产生再合成产物和代谢产物。第二阶段，再合成组份，主要是芳香族物质和含氮的蛋白质类物质，缩合成腐殖质分子。腐殖质是黑褐色凝胶状物质，分子量大、具有多种有机酸根离子、不均质的无定型的缩聚产物。在一定条件下，可与矿物质胶体结合为有机无机复合胶体。腐殖质在一定的条件下也会矿质化、分解，但其分解比较缓慢，是土壤有机质中最稳定的成分。
微生物在此过程中起主导作用。在微生物的作用下，有机质的某些分解产物，或微生物的某些合成产物，进一步缩聚为复杂的腐殖质。影响腐殖化过程的因素有二：①有机物质的化学组成，通常木质素含量高的有机物质，形成的腐殖质量较多；②土壤的水、热状况，渍水和低温的环境，有利于腐殖化过程的进行，腐殖质积累量也较多。有机残体的矿质化和腐殖化是同时发生的两个过程。矿质化过程是腐殖化过程的前提，而腐殖化过程又是有机残体矿质化过程的部分结果。不过，有利于矿质化的因素几乎都是有损于腐殖化作用的因素。
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