土壤学复习重点要义

1、绪论一、 土壤及重要性土壤是指覆盖于地球表面，具有肥力特征的、能够生长绿色植物的疏松物质层。A、土壤在农业中的重要性土壤是农业生产的基本生产资料土壤为植物生长提供营养条件和环境条件土壤是农业生态系统的重要组成部分B、土壤在生态环境中的重要性C、土壤是最珍贵的自然资源资源数量的有限性空间分布上的固定性质量的可变性二、 土壤基本组成三、土壤肥力与土壤生产力土壤肥力 ：土壤在某种程度上能同时不断地供给和调节植物正常生长发育所必需的水分、养分、空气和热量的能力。营养条件：养分，水分环境条件：热，气，水四大肥力因素：水、肥、气、热。自然肥力：指土壤在自然 (因素气候、生物、母质、地形、时间）综合作用下所

2、发展起来的肥力。人工肥力：指人类在自然土壤的基础上，通过耕作，熟化过程而发展起来的肥力。有效肥力：在当季生产中能表现出来，产生经济效益的潜在肥力：在当季没有直接反映出来的肥力部分。肥力部分。土壤生产力：即土壤能生长植物并提供产品的能力。土壤生产力与土壤肥力的区别是：土壤生产力是由土壤本身的肥力属性和发挥肥力作用的外部条件（包括自然环境条件、人为因素和社会因素影响）所共同决定的。第一章土壤矿物质土粒形成土壤母质的矿物和岩石矿物岩石的风化作用与土壤母质土壤矿物质土粒的组成与特性一、主要的成土矿物和岩石原生矿物：来自火成岩或变质岩次生矿物：原生矿物、火山灰或各种风化产物通过化学或生物作用转变主要成土

3、岩石：岩浆岩、沉积岩、变质岩二、岩石的风化作用与土壤母质风化作用：指地壳 最表层的岩石 在空气、水、温度和生物活动 的影响下，发生 机械破碎和化学变化 的过程。物理风化（大多属于热力学风化）风化作用化学风化（溶解、水化、水解、氧化）生物风化（根系机械破碎、生物化学作用）土壤母质： 裸露的岩石经风化作用而形成的疏松的、粗细不同的矿物颗粒的地表堆积体，是形成土壤的母体。残积物（山地丘陵顶部较高部位）坡积物（重力雨水冲刷，坡脚、谷地）洪积物（洪水引发，沿山麓成带状分布）河流冲积物（成层性，成带性，成分复杂）湖积物（湖水泛滥，湖周围）我国主要成土母质海积物（海边海相积物，海岸上升、江流入海）风积物（风

4、搬运；沙质、黄土）黄土状沉积物（第四世纪时期黄土经冰水、洪水搬运）冰渍物（冰川夹杂物质搬运沉积）土粒按成分可分为：矿质土粒、有机质土粒土粒按粒级可分为：石粒、砂粒、粉粒、粘粒机械组成：土壤中各粒级矿物质土粒所占的百分质量分数叫矿物质土粒的机械组成。质地：根据机械组成的一定范围划分的土壤类型；砂土，壤土，粘土三大类不同质地土壤肥力特点和利用改良砂质土：透水性好、蓄水、保水能力差，抗旱能力弱；养分含量少、保肥性差；通气性好，有机质分解快；温度变化快，昼夜温差大。粘质土：透水、排水性差，蓄水、保水能力强；矿质养分含量丰富，有机质含量高，保肥能力强；通气性差；土温上升慢、降低漫，昼夜温差变幅小；耕作阻

5、力大，耕作质量差。壤质土： 兼有砂质土和粘质土的优点，是较为理想的土壤，其耕性优良， 适种的作物种类多。改良措施1. 客土法2. 耕翻法3. 引洪漫淤法4. 增施有机肥岩石、母质、土壤三者的区别与联系区别： 母质不单纯是岩石的由大到小，而且产生了原来岩石所没有的新的特性。主要表现在物理性质和矿物组成、 化学性质发生了改变。 如母质有一定保水性能、 吸附性能和产生了新的粘土矿物等。 母质与土壤的区别在于： 土壤具有完整的土壤肥力，其持水力更强，吸附能力更大，养分具有表聚作用，适用于植物生长。联系： 土壤母质中的原生矿物均来自于岩石。土壤中的矿物质及其初始无机养分（P、 K、Ca、 Mg 等）主要

6、来自于土壤母质。第二章土壤有机质土壤有机质的来源、组成和种类土壤有机质的转化土壤有机质的作用及管理一、土壤有机质的来源、组成和种类土壤有机质： 是指存在于土壤中的所有含碳的有机物质，它包括土壤中各种动、植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机物质。 土壤有机质由 生命体 和非生命体 两大部分有机物质组成。来源：含量多少与气候、植被、地形、土壤类型、耕作措施等密切相关组成：二、土壤有机质的转化矿化过程： 土壤有机质在土壤微生物及其酶的作用下， 分解 成二氧 化碳和水 ，并 释放 出其中的 矿质养分 的过程。腐殖化过程：各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组织中的聚合转变 为组成和结构比原来

7、有机化合物更为复杂 的新的有机化合物。影响转化过程的因素1. 有机残体的特性（物理状态 紧实状态 ；化学组成； C/N 微生物分解需有机质到 C/N 为25： 1）2. 土壤水分和通气状况3. 土壤特性（温度、 PH、质地）有机质在土壤肥力中的作用1. 提供作物需要的各种养分2. 增强土壤的保水保肥能力和缓冲性3. 改善土壤的物理性质4. 促进土壤微生物的活动5. 促进植物的生理活性6. 减少农药和重金属的污染土壤有机质的调节措施【1】增加有机质的来源 （因地制宜）1. 种植绿肥作物（豆科类作物）2. 增施有机肥料3. 秸秆还田【2】调节土壤有机质的分解速率1 调节土壤水、气、热状况，控制有机

8、质的转化2 合理的耕作和轮作3 调节碳氮比率和土壤酸碱度第三章土壤的孔性、结构性与耕性一、土壤孔隙性 (Soil Porosity)土壤结构性 (Soil Structure)土壤物理机械性与耕性(Soil Mechanics and Tilth)土壤孔隙性土壤孔隙性：指土壤孔隙 总量 及大、小 孔隙分布 。土壤比重： 单位体积 （不包含粒间孔隙的体积）土壤固体部分的重量与同体积水重量之比。 一般耕地土壤比重平均2.65。土壤容重： 单位体积自然状态下土壤（含粒间孔隙的体积）的干重（单位g/cm 3 ） 。容重大小，随土壤质地、结构和有机质含量及土壤松紧状况而异；对作物生长发育最适宜的容重1.

9、1-1.2 g/cm 3。土壤孔隙度： 在一定容积的土体内，隙度）。孔隙度 (%) =土壤孔隙容积占整个土体容积的百分数（1 容重 / 比重）×100（亦称总孔孔隙度的大小，与土壤结构、质地和有机质含量有关。土壤孔隙比：土壤孔隙容积与土粒容积的比值。土壤孔隙比=孔隙度 /（ 1 孔隙度）孔隙类型： 毛管孔隙（土壤水分在这种孔隙中能为毛细管引力所吸持，因而决定着土壤蓄水性，常见于粘土）和非毛管孔隙（主要作用是通气透水，决定着土壤的通气性和排水状况，常见于砂土） 。二、土壤的结构性土壤结构：土粒（单粒和复粒）的排列、组合形式。包含着两重含义：结构体和结构性。通常所说的土壤结构多指结构性。

10、土壤结构体：土粒（单粒和复粒）互相排列和团聚成为一定形状和大小的土块或土团。土壤结构性： 由土壤结构体的种类、数量（尤其是团粒结构的数量）及结构体内外的孔隙状况等产生的综合性质。块状和核状结构（长、宽、高大致相似；碎块小而且边角明显）棱柱状结构和柱状结构土壤结构体片状结构（横轴大于纵轴）团粒 (粒状和小团块 ) 结构土壤结构的管理1. 增施有机肥2. 实行合理轮作3. 合理耕作、水分管理4.施用石灰或石膏5.土壤结构改良剂的应用三、土壤物理机械性和耕作性土壤的物理机械性：指当土壤受到外力作用 （如耕作） 时发生形变， 显示出一系列动力学特性。它包括土壤粘结性、土壤粘着性、土壤塑性等。土壤粘结性

11、：土粒通过各种引力而粘结起来（土粒水膜 土粒之间的粘结作用） 。土壤粘着性：土粒粘附在外物（农具）上的性质（土粒水外物相互吸引的性能） 。土壤塑性：指土壤在外力作用下变形，当外力撤消后仍能保持这种变形的特性，也称可塑性。土壤耕性： 指由耕作所表现出来的土壤物理性质。它包括：耕作时土壤对农具操作的机械阻力，即耕作后与植物生长有关的土壤物理性状现），即耕作质量问题。土壤宜耕性、结持性、抗压性、抗楔入性对土壤耕性的要求：耕作难易问题；（粘结性、 粘着性、 可塑性的综合表耕作阻力尽可能小，以便于作业和节约能源；耕作质量好 ，耕翻的土壤要松碎，便于根的穿插和有利于保温、保墒、通气和养分转化；适耕期尽可能

12、长。第四章土壤水土壤水的类型划分土壤水的能态及有效性土壤水分平衡和调节一、土壤水的类型划分吸湿水：干土从空气中吸着水汽所保持的水吸附水 (束缚水 )膜状水：土壤颗粒表面上吸附的水分形成水膜根据土壤水分受力毛管上升水：地下水随毛管上升而被保存在土壤中的水分。毛管水毛管悬着水： 在地下水位很深的地区， 降雨或灌水之后， 由于毛管力保存在土壤上层中的水分重力水：土壤含水量超过田间持水量时，多余的水分受重力支配向下渗透，这部分水称为重力水田间持水量： 当毛管悬着水达到最大数量时的土壤含水量。 （吸湿水、 膜状水和毛管悬着水）土壤由干到湿依次出现吸附水、毛管水和重力水。土壤水分含量表示1.质量含水量（土

13、壤中水分质量与干土质量的比值）m = (W1-W2)/W2× 1002.容积含水量（单位土壤总容积中水分所占的容积分数）v=m · 为土壤容重3.相对含水量（土壤含水量占田间持水量的百分数）相对含水量 (%) =(土壤含水量 / 田间持水量 ) × 1004. 土壤水贮量 （一定厚度土层内土壤水的总贮量；相当于一定土壤面积， 一定土层厚度内有多少 mm 的水层）土壤水贮量(mm)=水容 %× 土层厚度 (mm)二、 土壤水的能态及有效性基本原理：任何物质包括土壤水在内，在孤立系统中和恒温条件下，总是高处自发地向自由能低处移动（热力学第二定律） 。由自由能

14、土水势 ( )：土壤水在各种力如吸附力、毛管力、重力等的作用下，其自由能的变化，主要是降低。 （基质势、压力势、溶质势（渗透势）和重力势）土壤水是由土水势高处流向土水势低处。土壤水吸力： 指土壤水在承受一定吸力的情况下所处的能态，简称吸力。土壤水的有效性：指土壤水能否被植物吸收利用及其难易程度。萎蔫系数： 当植物因根无法吸水而发生永久萎蔫时的土壤含水量。它因土壤质地、作物和气候不同而不同。（上限： 萎蔫系数； 下限： 田间持水量；两者之间差值为土壤有效水的最大含量）受土壤质地 、结构 和有机质含量 的影响。三、土壤水分平衡和调节田间土壤水分平衡：指 一定面积和厚度 的土体，在 一定时间 内，土

15、壤水的 收支平衡状况。水= 水收 水支W = P + I + U ETRIn D（ ET为蒸散量）土壤水的调控措施主要包括土壤水的保蓄和调节。1、耕作措施秋耕中耕镇压等2、地面覆盖薄膜覆盖秸秆覆盖3、灌溉措施喷灌、滴灌、渗灌4、生物节水第五章土壤空气和热量状况土壤空气土壤热量和热性质一、土壤空气组成（与近地大气相比）特点：（ 1）土壤空气中的 CO2 含量高于大气。（ 2）土壤空气中的 O2 含量低于大气。（ 3）土壤空气中水汽含量一般高于大气。（4）土壤空气中含有较多的还原性气体。如CH4 、 H2 等。土壤空气的对流：指土壤与大气间由总压力梯度（温度、风力、气压、降水）推动的气体的整体流动

16、，也称气体质流。土壤空气的扩散：在分压梯度的作用下，驱使 CO2 气体分子不断从土壤中向大气扩散，同时使 O2 分子不断从大气向土壤空气扩散，也称土壤呼吸。土壤通气性： 泛指土壤空气与大气进行交换以及土体内部 允许气体扩散和通气的能力 。（取决于粗孔数量）调节措施1、调节土壤水分含量2、改良土壤结构3、通过各种耕作手段来调节土壤通性对旱作 土壤，有中耕松土，深耙勤锄，打破土表结壳，疏松耕层等措施。对于 水田 土壤，可通过落水晒田、晒垡，搁田及合理的下渗速率等措施。二、土壤热量和热性质热量的来源： 主要来自太阳辐射能，部分来自生物热 （微生物），地球内热 （火山口、 温泉）。土壤热容量： 指单位

17、质量（重量）或容积的土壤每升高（或降低）1所需要（或放出的）热量。水CV有机质CV 矿物质CV 气 CVCV =1.9Vm+2.5Vo+4.2Vw （Vm、 Vo、Vw 和 Va 分别为土壤矿物质、有机质、水和空气在单位体积土壤中所占体积比。）土壤水是影响土壤热容量的决定性因素土壤导热率 ( )：土壤具有对所吸收热量传导到临近土层性质，称为导热性。导热性大小用导热率表示。土壤热性质土壤导热率的大小主要决定于土壤孔隙的多少和含水量的多少。土壤的热扩散率（D）：指在标准状况下，在土层垂直方向上每厘米距离内，1的温度梯度下，每秒钟流人 1 cm2 土壤断面面积的热量，使单位体积（ 1cm3）土壤所发

18、生的温度变化。主要决定于土壤水和空气的比例影响土壤热量状况的因素（ 1） 天文及气象因素：（ 2）地理位置：如纬度、海拔、坡向等（ 3）土壤的组成和性质：如土壤水分和空气含量、土壤有机质含量等（ 4） 土面状况：如植物覆盖与积雪、表土颜色、平坦度等土壤热量状况的调节 耕作施肥：热性肥、冷性肥、温性肥 灌溉排水 覆盖和遮荫 应用增温保墒剂第六章土壤的保肥性与供肥性土壤保肥性和供肥性与植物生长土壤胶体及其基本特性土壤吸附保肥作用土壤的供肥性影响土壤供肥性的化学条件一、土壤保肥性和供肥性与植物生长土壤的保肥性：指土壤吸持和保存植物养分的能力。（分子吸附作用、化学固定作用、离子交换作用）土壤的供肥性：

19、指土壤向植物提供养分的能力。强度因素 （ I）：指土壤溶液中的养分浓度；数量因素 （ Q）：指土壤液相中能被植物利用吸收的有效养分的总量。土壤养分的缓冲容量（B） =Q/ I土壤的供肥性好是指土壤的供肥速度适中。一般要求土壤既有较强的保肥能力，又有较强的供肥能力。二、土壤胶体及其基本特性土壤胶体（1100nm ）矿质胶体 :层状硅酸盐类的粘土矿物和铁、铝、硅等的氧化物及其水合物类的粘土矿物有机质胶体 :主要是腐殖质有机矿质复合体:土壤有机质胶体有50 90%与矿质胶体结合补充 ：层状硅酸盐矿物的晶层即是由硅氧片（四面体）和水铝片（八面体）叠合而成的1 1 型矿物：一层硅氧片和一层水铝片叠合而成

20、，主要为高岭石类矿物。2：1 型矿物：由两层硅氧片中间夹一层水铝片叠合而成的，分膨胀型矿物（蒙脱石类和蛭石类）和非膨胀型矿物（水云母类） 。胶体构造：胶核：胶粒的基本部分，由粘粒矿物、腐殖质、蛋白质等成分所组成。决定电位离子层：胶核表面有一层带电的离子层， 这层带电的离子决定着胶粒的电荷符号和电位大小。补偿离子层 ：决定电位离子层产生的静电引力吸附粒间溶液中带相反电荷的离子，离子层。扩散层： 距离远的受静电引力较小，离子活动性大，疏散分布，称扩散层。形成补偿理想模型示意图巨大的比表面土壤胶体的性质带电性分散性与凝聚性带电原因：1.同晶置换2. 表面分子解离3.断键（高岭石带电主要原因）4. 胶

21、体表面从介质中吸附离子2.3.4 项等原因引起的胶体带电荷，因受介质PH 值影响，故称为可变电荷 。土壤中离子的吸附和交换、土壤酸碱性、缓冲性、土壤结构性、土壤耕性、某些土壤水分性质等无不与土壤胶体的上述两个特性密切相关。分散性： 土壤胶体分散在土壤溶液中， 由于胶粒有一定的 电动电位 ，有一定厚度的 扩散层 相隔，而使之能 均匀分散 呈溶胶态凝聚性： 当加入电解质 时，胶粒的动电电位降低 趋近零， 扩散层减薄 进而消失，使胶粒相聚成团，此时由溶胶转变为凝胶。不同的电解质使胶体呈现不同的电动电位，一般是一价离子二价离子三价离子。电动电位 大的离子，分散性强，凝聚性 弱；反之，则分散性弱，凝聚性

22、强。一价阳离子如 K+、 Na+、NH4+等引起的凝聚是可逆的，由 Ca2+、Fe3+等二、三价离子引起的凝聚作用，一般是不可逆的。三、土壤的吸附保肥作用吸附作用 ：指分子、离子或原子在固相表面富集过程。土壤固相和液相界面离子或分子的浓度大于整体溶液中该离子或分子浓度的现象，称 正吸附。交换性吸附：借静电引力从溶液中吸附带异电荷离子的现象土壤吸附性能的类型专性吸附：是非静电因素引起的土壤对离子的吸附（形成共价键）负吸附：土粒表面的离子浓度低于整体溶液中该离子的浓度现象阳离子的静电吸附阳离子交换：土壤胶体表面所吸附的阳离子与土壤溶液中的其它阳离子相互交换的过程。土壤阳离子吸附与交换作用阳离子的专

23、性吸附：主要是过渡金属离子，土壤胶体物质主要是铁、铝、锰等的氧化物被吸附金属离子均为非交换态（探矿、地球化学；土壤重金属污染与转换，植物营养学）阳离子交换阳离子交换特点：一个可逆的反应，可以迅速达到平衡 是等价离子交换 服从质量作用定律（化学反应速率与反应物的有效质量【浓度】成正比）阳离子的交换能力：指一种阳离子将胶体上另一种阳离子交换出来的能力。影响因素：（ 1）电荷价的影响（ 2）离子的半径及水化程度（ 3）离子浓度土壤阳离子交换量（ CEC）：指每千克干土所吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数，以cmol(+)/kg表示。直接反映了土壤的保肥、供肥性能和缓冲能力。影响因素：（1）质地粘土 &

24、gt;壤土 >砂壤土>砂土（2）胶体类型（3）土壤酸碱性PH胶体可变负电荷量阳离子交换量（4）盐基饱和度致酸离子： H和 Al3+盐基离子： Ca2+、 Mg 2+、 K 、Na+、 NH4 等盐基饱和度：指土壤中各种交换性盐基离子的总量占阳离子交换量的百分数。土壤对阴离子的静电吸附（土壤中铁、 铝、锰的氧化物是产生正电荷的主要物质。）阴离子的负吸附： 指电解质溶液加入土壤后阴离子浓度相对增大的现象。土壤阳离子吸附与交换作用土壤对阴离子的专性吸附 发生于胶体双电层内层， 直接与胶体表面的配位离子（配位基）置换，故又称配位基交换阴离子的专性吸附现象相当普遍，对磷酸根等养分离子的固定能

25、力很强。 （华南地区）阴离子的静电吸附的特点：1. 产生静电吸附的阴离子主要是Cl- 、NO3-、 ClO4-离子等2阴离子浓度、离子价、互补离子等对阴离子交换作用的影响和阳离子的吸附与交换作用相似。3阴离子吸附数量与土壤pH 有关。四、土壤的供肥性根据植物对各种营养元素吸收利用的难易程度，土壤养分可分为：速效养分、缓效养分【注】把缓效养分转化为速效养分是 土壤供肥性能 的表现， 相反，把速效养分转化为贮藏形态的养分就是 土壤保肥性能 的表现。土壤供肥能力表现的主要内容有：? 土壤供应各种速效养分的数量? 各种缓效养分转化为速效养分的速率? 各种速效养分持续供应的时间土壤中某种养分的全量，通常

26、称作供肥容量 或供应容量 。土壤中速效养分占全量养分的百分数，称作供应强度。土壤养分的有效化过程是一个对立矛盾的发展进程，如土壤中缓效养分的分解释放和化学固定的矛盾，养分元素的解吸释放和吸附保存的矛盾。主要影响因素：土壤胶体上1、离子的饱和度（土壤中某种交换性阳离子的数量占阳离子交换量的百分数）2、互补离子的影响（与某种交换性阳离子的共存的其他交换性阳离子称为互补离子）3、粘土矿物的种类土壤供肥性调节：1. 合理施肥，提高供肥性能（有机无机肥结合）2. 合理耕作和灌溉，促进养分的转化供应（以耕促肥，以水促肥）3. 用养结合，进行合理的轮、间、套作4. 消除有毒物质改善养分供应状况五、影响土壤供

27、肥性的化学条件（ 1）土壤溶液（土壤的液相部分）组成和浓度（ 2）土壤酸碱反应土壤中的氢离子和铝离子是土壤酸性的根源。碳酸钙是维持中性至微碱性反应的物质基础。碳酸钠的存在是土壤呈碱性与强碱性的原因。按其为 溶液态 或胶体吸附态 而分为两大类型，即 活性酸 和潜性酸 。潜性酸： 土壤的潜性酸是由土壤胶体上吸附的氢离子和铝离子所引起的酸度。碱性土壤中氢氧离子的来源主要是 弱酸强碱盐 水解的结果。总碱度是指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的总量。总碱度 =CO32-+HCO3- cmol(-)/L碱化度（钠碱化度： ESP）是指交换性钠离子占阳离子交换量的百分数影响土壤酸碱性的因素1气候（东南酸，西北碱）5人类活动（石灰、草木灰；硫酸铵）2地形6盐基饱和度3母质7土壤含水量4植被（红树林