土壤学资料整理

土壤学土壤学的范畴土壤学是研究土壤的形成、分类、分布、制图和土壤的物理、化学、生物学特性、肥力特征以及土壤利用和管理的科学。土壤在人类农业和自然环境中的重要性现代土壤学科发展的简要回顾土壤学科体系、研究方法和内容21世纪土壤学科发展展望第一节：土壤在人类农业和自然环境中的重要性土壤是人类农业生产的基地（营养库功能、养分转化和循环功能、雨水涵养功能、生物支撑作用、稳定和缓冲环境变化功能）土壤是地球表层系统自然地理环境的重要组成土壤是地球陆地生态系统的基础土壤是最珍贵的自然资源土壤是人类农业生产的基地土壤是绿色生命的源泉，是人类赖以生产、生活和生存的物质基础。人类衣食住行需要的物质，主要来源于农业生产和林业生产，而土壤是农、林业生产的基础，是农、林业生产的基本生产资料。我国土壤资源简况土壤是相对不可再生的自然资源，也是不可代替的自然资源。我国土壤资源丰富，国土面积960万km2，但是我国是个多山的国家，各种山地丘陵地面积占全部土地面积的65%，平原区土地仅占35%。我国人均耕地面积为0.13hm2,不到世界人均耕地的1/3。人均林地面积0.11hm2,占世界人均林地面积的1/9。人均草地面0.28hm2,不到世界人均草地面积的1/2。土壤退化概况土壤退化指因自然环境因素不佳和人为利用不当引起的土壤肥力下降，植物生长条件恶化和土壤生产力减退的过程。当前人类面临着世界性土壤退化的威胁。据统计，全球土壤退化面积已达1960万km2。全世界每年因土壤侵蚀所损失的土壤养分几乎等于世界商品肥料的生产量，每年土壤流失达750亿t，相当于4000亿美元的损失。在土壤退化总面积中约有7600万hm2受盐碱土的影响，占退化土壤总面积的4%。受各种有毒化合物污染影响的面积2200万hm2,占退化总面积的1.1%。我国土壤退化概况据统计，我国目前水土流失面积达367万km2，占国土总面积的38.2%。其中水蚀面积已发展至179.4万km2,占国土面积的18.6%，每年流失表土约60亿t。耕地中有667万〜800万hm2，已发生次生盐化，有1.0亿hm2草地退化。我国现已有重金属污染耕地2000万hm2，农药污染耕地1300万〜1600万hm2，受酸雨危害的耕地达267万hm2。土壤是生态系统的重要组成土壤是生态系统的重要组成部分之一，对土壤的开发利用，不能破坏生态平衡和自然环境，而应有利于维护和建立良好的生态系统和自然环境。根据土壤与其它自然因素的特点，因地制宜，既要有利于发展生产和提高经济收益，又要防止生态系统失调和得天独厚环境的破坏。无论是全球生态圈或较小范围内的森林生态系统、农田生态系统等，土壤都是重要的环境因素，它是生物与非生物环境的分界面，生物与非生物体进行物质与能量移动和转化的重要介质。人类对生态系统的影响很多是直接或间接通过土壤进行的。地球的外圈和土壤的位置地球由若干个不同状态和不同物质的同心圈所组成。地球表面的一个圈层，主要由富含硅、铝的硅酸盐岩石组成，称为地壳，又称岩石圈。在地壳的表面和外围是大气圈、水圈和生物圈。地球的外圈和土壤的位置大气圈是环绕地球最外层的气体圈层。水圈包括地球上的海洋、江河、湖泊等，它是一个连续而不规则的圈层。生物圈是地球上有生命物质的部位和空间，它可以深入到整个水圈，以及大气圈和岩石圈的一部分。风化壳与土壤地壳表层的岩石受到太阳幅射热以及大气圈、水圈、生物圈中水、氧、二氧化碳和生物的共同作用，逐渐风化破碎，形成了一个疏松的外壳，叫做风化壳。风化壳的表层生物活动强烈，生物(包括植物、动物、微生物)比较集中，积累了较多的有机质。这个风化壳的表层就是土壤。从土壤在地球上的位置可见，它在自然界不是孤立存在的。土壤和岩石、大气、水、生物处在永恒的相互作用中，这种相互作用表现在它们之间不断地进行着物质与能量的循环和转化。第二节：土壤及土壤科学的发展土壤和土壤肥力的概念土壤的概念人们从不同的出发点来研究土壤，概括土壤概念的角度不同，产生了不同的土壤概念。地质学家从岩石风化的地质学观点来认识土壤，认为土壤就是破碎了的陈旧岩石。或认为土壤是坚实地壳最表面的风化层。将土壤仅作为岩石的变态来认识。植物营养学家认为土壤是植物养料的贮存库。认为土壤是能生长植物的那一部分地壳。或认为土壤仅是陆地植物生长的自然介质。土壤19世纪70〜80年代俄罗斯学者，土壤发生学派创始人道库卡耶夫(B・B・"oKyuaeb)把土壤作为独立的自然体，认为土壤是五大成土因素一一生物、母质、气候、地形和时间综合作用的产物。这是从土壤发生学观点来认识土壤，在土壤学界得到广泛的认同。近代美国和西欧对土壤下的定义反映在一些有代表性的著作中如美国学者N・C・Brady认为：“含有风化破碎的矿物和腐解的有机质的不同的混合物构成剖面形式的自然体的集合，它在陆地上呈薄层覆盖，并在含有适量空气和水分时能为植物提机械支撑和营养。”土壤美国《土壤学名词解释》对土壤的定义是：⑴地球陆地表面，由矿物、有机质和生物所组成的能生长植物的一个动态自然体。⑵占据部分地球表面的一些自然体的集合，它能支撑植物并具有由一定地形、气候和生物，通过不同时间对母质所起的综合作用而发生的性状。全国科学技术名词审定委员会1998年公布的土壤定义为：土壤是陆地表面由矿物质、有机质、水、空气和生物组成，具有肥力，能生长植物的未固结层。土壤肥力土壤最基本的特性是具有土壤肥力。20世纪30年代，苏联土壤学家威廉斯认为：“土壤肥力就是土壤在植物生活的全部过程中，同时而且不间断地供给植物以最大限度的有效养分及水分的能力”。沈阳《农业土壤学》：土壤肥力是诸因素综合性状的具体表现。南京土壤所：土壤肥力是土壤为植物生长供应和协调营养条件和环境条件的能力。侯光炯先生：土壤肥力就是土壤的体质和生命。土壤肥力我国目前较公认的土壤肥力的概念为：土壤能供应与协调植物正常生长发育所需要的养分和水、空气、热的能力。土壤肥力可分为自然肥力和人为肥力。自然肥力是由自然因素形成的土壤具有的肥力，如森林土壤、草原土壤等，自然肥力的高低决定于成土过程中诸成土因素的相互作用，特别是生物的作用。人为肥力是由耕作、施肥、灌溉、改土等人为因素形成的土壤所具有的肥力。人为肥力的高低，受多种因素的影响。土壤肥力经济肥力由于受环境条件和管理水平的限制，土壤肥力往往只有部分表现出来，这部分肥力称为“有效肥力”，又称“经济肥力”，即在一定农业技术措施下反映土壤生产能力的那部分肥力，亦称自然肥力与人为肥力的总和。潜在肥力另一部分肥力则没有直接表现出来称“潜在肥力”，指受环境条件和科技水平限制不能被植物利用，但在一定生产条件下可转化为有效肥力的那部分肥力。土壤学科发展的简要回顾19世纪土壤学科的诞生第三节：土壤学科体系、研究内容和方法土壤学已发展为自然科学中的一门独立的学科，与农业科学、环境科学、生态学、社会经济学等学科相互综合交叉、渗透。学习土壤学的要求和任务土壤学是农科专业的一门重要专业基础课程。课程内容涉及面较广泛，但应以土壤内容为主。学习土壤学的目的，在于为掌握作物培育和经营管理的先进理论和技术，解决农业生产中的土壤问题。1、 要求学生系统掌握土壤物理、化学和生物学性质，能分析各种肥力性状之间的相互关系；掌握主要上类的分布规律、形成条件、剖面特征、基本理化性状和利用改良；掌握常用肥料的性质及其施用的原理和方法。学习土壤学的要求和任务2、 要求能鉴别主要的岩石、母质类型和地形地势，独立进行土壤剖面观察、识别土壤类型，并能进行农业生产有关的土壤资源调查工作。3、 要求掌握土壤的常规分析方法，并能对数据进行整理和应用。应用所学的土壤学知识去解决生产中的土壤问题，是农业科技工作者面临的重要任务之一。一方面是土壤的合理区划和利用问题，另一方面是土壤肥力的保持和提高问题。第一章土壤母质和矿物质第一节土壤母质土壤母质：岩石的风化产物，又称成土母质，简称母质。㈠几种主要岩石类型和特性㈡主要成土矿物的组成和特性㈢岩石的风化作用及其影响因素㈣风化作用的类型㈤风化作用的产物㈥风化产物的类型一、几种主要岩石的类型和特性岩浆岩：指地球内部熔融岩浆上浸地壳的一定深度或喷出地表冷却凝固所形成的岩石。共性：非碎屑壮的块状构造；没有规则的层次排列；不含化石。沉积岩：地壳表面的岩石经风化、搬运、沉积等作用后，在一定条件下胶结硬化所形成的岩石。其约占地表总面积的75%。共性：有明显的层理构造；矿物成分复杂并呈碎屑状组织；有时含有化石。变质岩：沉积岩、岩浆岩经过高温高压或受岩浆侵入的影响，其矿物组成、结构、构造，以至化学成分发生剧烈改变后形成的。共性：一般具有片理及片麻构造；矿物质地致密，坚硬；不易风化。例如片麻岩，石英岩，板岩，片岩，千枚岩，大理岩等。土壤中的原生矿物（一） 长石类矿物正长石，又称钾长石，是土壤中钾元素的重要来源。（二） 云母类白云母，又称钾云母，是土壤中钾元素的来源之一。黑云母也是钾元素的来源，更易分解，风化。（三） 角闪石与辉石类矿物含盐基丰富，化学稳定性低，容易被彻底分解。（四） 石英矿物不易风化，是土壤中砂粒的主要来源。（五） 氧化铁类矿物赤铁矿（Fe2O3），常使土壤染成红色。磁铁矿（Fe3O4），具磁性。黄铁矿（FeS2），分解后形成硫酸盐。（六） 磷酸盐类矿物磷灰石是制造磷肥的主要原料，是植物磷元素的主要来源。（七） 方解石（CaCO3）方解石是土壤中碳酸钙的主要来源。（八） 褐铁矿（Fe2O3-3H2O）由赤铁矿水化形成的一种含水氧化铁，是土壤黄色和棕色染色剂。风化作用岩石在地表受到种种外力作用，逐渐破碎成为疏松物质，这一过程叫做风化作用。所产生的疏松物质就是土壤母质。三、风化作用的类型指使岩石产生物理变化而成为碎屑状态的过程，特点是成分未变。1、 主要是温度引起岩石的热力学变化--昼夜温差、冻结。2、 盐类结晶的裂胀作用、流水冲刷和磨蚀、风砂磨蚀产物：颗粒较粗，多偏砂、石砾多，养分不易释放出来。（二）化学风化作用指岩石在水和空气（主要是氧气和二氧化碳）的参与下进行的溶解作用、水化作用、水解作用、氧化作用等的总称，特点是岩石可进一步破碎成胶体状微粒，使原生矿物成分发生改变，产生在地表条件下比较稳定的次生矿物。1、溶解作用CaCO3+H2O+CO2rCa2++2HCO3-2、 水化作用CaSO4+2H2OtCaSO4-2H2O（硬石膏） （石膏）2Fe2O3+3H2Ot2Fe2O3-3H2O（赤铁矿） （褐铁矿）三、风化作用的类型Fe2O3 （赤铁矿） 红色2Fe2O3-H2O（赤褐铁矿）… 浅红棕色Fe2O3 - H2O（针铁矿） 棕色2Fe2O3 -3H2O（褐铁矿） 棕黄色Fe2O3 - 2H2O（褐铁矿） 黄色3、 水解作用一最基本、最重要2KalSi3O8+CO2+2H2OtH2Al2Si2O8-H2O+2SiO2+K2CO3（正长石）（高岭石） （含水二氧化硅）（钾盐）Ca2（PO4）+2H2O+2CO2tCa（H2PO4）2+2CaCO3（磷灰石）（磷酸二氢钙）4、 氧化作用2FeS2+16H2O+7O2t2FeSO4-7H2O+2H2SO4（黄铁矿）（硫酸亚铁）（三）生物风化作用指动物、植物、微生物的生命活动及其分解产物对岩石矿物的风化作用。1、 根系的挤压；2、 地衣、苔藓保蓄水分，加强化学风化；3、 呼吸产生的二氧化碳和有机酸，分解矿物等。沉积体的类型一、 残积体：风化物后未经搬运二、 坡积体：风化物在重力或径流作用在坡体上沉积三、 洪积体：经洪水的搬运在山前沉积四、 冲积体（河床、河漫滩，牛轭湖，三角洲等）五、 湖积体：积水沉积六、 风积体：风力搬运和沉积七、 黄土母质：风成母质八、 滨海沉积体：海相沉积体一、土壤矿物质的化学组成矿物质38%，（95%）溶液（15-35%）有机质12%，（5%）空气（15-35%）分布规律（1） 氧（O）和硅（Si）是地壳中含量最多的二种元素铁、铝次之，四者相加共占88.7%的重量。在组成地壳的化合物中，以硅酸盐最多。（2） 在地壳中，植物生长必需要的营养元素含量很低而且分布很不平衡。（3） 土壤矿物的化学组成反映了成土过程中元素的分散、富集特性和生物积聚作用。二、土壤中的矿物组成根据矿物的结晶状态，矿物可分为：结晶质矿物非晶质矿物一般常分为：原生矿物和次生矿物。原生矿物：指那些经过不同程度的物理风化，未改变化学组成和结晶结构的原始成岩矿物。土壤原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势。土壤中原生矿物类型和数量的多少在很大程度上决定于矿物的稳定性，如长石和石英。土壤原生矿物是植物养分的重要来源：常见的有石英、长石、云母、辉石、角闪石和榄橄石以及其它硅酸盐类和非硅酸盐类。第三节粘土矿物粘粒矿物的概念组成粘粒的次生矿物叫粘粒矿物。主要包括：层状的硅酸盐矿物和氧化物类。前者是晶型矿物，后者有晶型的，也非晶型的。粘土矿物分类一、层状硅酸盐粘土矿物（一）构造特征1、基本结构单位（1）硅氧四面体（或简称四面体）硅氧四面体是硅酸盐矿物的最基本的结构单位，不同的连接组合方式形成不同的硅酸盐矿物。铝氧八面体(或简称八面体)3、 单位晶层1:1型单位晶层：由一个硅片和一个铝片构成。硅片顶端的活性氧与铝片底层的活性氧通过共用的方式形成单位晶层。这样1:1型层状铝硅酸盐的单位晶层有两个不同的层面，一个是由具有六角形空穴的氧原子层面，一个是由氢氧构成的层面。2:1型单位晶层：由两个硅片夹一个铝片构成。两个硅片顶端的氧都向着铝片，铝片上下两层氧分别与硅片通过共用顶端氧的方式形成单位晶层。这样2:1型层状硅酸盐的单位晶层的两个层面都是氧原子面。2:1:1型单位晶层在2:1单位晶层的基础上多了一个八面体片水镁片或水铝片，这样2:1:1型单位晶层由两个硅片、一个铝片和一个镁片(或铝片)构成。4、 同晶替代是指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格构造保持不变的现象。大同晶替代的结果使土壤产生永久电荷，能吸附土壤溶液中带相反电荷的离子，使土壤具有保肥能力。土壤中同晶替代的规律：1、 高价阳离子被低价阳离子取代的多；因此，土壤胶体一般其净电荷为阴性。2、 四面体中的Si4+被A13+离子所替代，八面体中A13+被Mg2+替代。3、 同晶替代现象在2:1和2:1:1型的粘土矿物中较普遍，而1:1型的粘土矿物中则相对较少。硅铝铁率(SiO2/R2O3)SiO2分子数SiO2/R2O3= Fe2O3+A12O3分子数1、 判断土壤矿物的风化程度与成土阶段；2、 作为土壤分类的数量指标之一；3、 代表土壤中酸胶基和碱胶基的数量；、硅酸盐粘土矿物的种类及一般特性四个类组：高岭组蒙蛭组水化云母组绿泥石组矿物高岭组(1:1型矿物)包括：高岭石、珍珠陶土、迪恺石及埃洛石等特点：(1)1:1型的晶层结构单位晶胞的分子式可表示为Ai4Si4O10(OH)8。无膨胀性两个晶层的层面间产生了键能较强的氢键，膨胀系数一般小于5%.高岭石层间距约为0.72nm。(3)电荷数量少阳离子交换量只有3-15Cmoles(+)Kg-1。胶体特性较弱较粗(0.2-2jim)，颗粒的总表面积相对较小，为10-20X103m2kg-1高岭组粘土矿物是南方热带和亚热土壤中普遍而大量存在的粘土矿物，在华北、西北、东北及西藏高原土壤中含量很少。蒙蛭组(2:1型膨胀性矿物)包括：蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石等。特征：(1)2:1型的晶层结构蒙脱石是其典型代表。单位晶胞的分子式可表示Al4Si8O20(OH)4•nH2O。(2)胀缩性大蒙脱石晶层间距变化在0.96-2.14nm之间，蛭虫的膨胀性比蒙脱石小，其晶层间距变化在0.96-1.45nm之间。电荷数量大同晶替代现象普遍。(4)胶体特性突出，较细(有效直径0.01-1|im)，总表面积为600-800X103m2kg-1，且80%是内表面。蛭石一般为400X103m2kg-1。蒙脱石组在我国东北、华北和西北地区的土壤中分布较广。蒙脱石主要发生在铝片中，一般以Mg2+代Al3+，蛭石的同晶替代主要发生在硅片中。蒙脱石的理想结构式为：(Al3.34Mg0.66)Si8O20(OH)4X0.66式中X表示补偿异价离子置换引起的电荷亏缺的层间可交换阳离子水化云母组(2:1型非膨胀性矿物)特征：2:1型晶层结构伊利石是其主要代表。

分子式为K2(ALFe・Mg)4(SiAl)8O20(OH)4・nH2O。无膨胀性：在伊利石晶层之间吸附有钾离子，对相邻两晶层产生了很强的键联效果，使晶层不易膨胀，伊利石晶层的间距为1.0nm。电荷数量较大：20—40Cmoles(+)kg-1。胶体特性一般：总表面积为70—120X103m2kg-1,其可塑性、粘结性、粘着性和吸湿性都介于高岭石和蒙脱石之间。伊利石广泛分布于我国多种土壤中，尤其是华北干旱地区的土壤中含量很高，而南方土壤中含量很低。绿泥石组(2:1:1型)绿泥石为代表，是富含镁、铁及少量铬的硅酸盐粘土矿物特征：2:1:1型晶层结构 绿泥石的分子式：(Mg-Fe-Al)12(SiAl)8O20(OH)16。同晶替代较普遍元素组成变化较大，阳离子交换量为10—40Cmoles(+)kg-1。颗粒较小，总面积为70-150X103m2kg-1土壤的绿泥石大部分是由母质遗留下来，但也可能由层状硅酸盐矿物转变而来。沉积物和河流冲积物中含较多的绿泥石。二、非硅酸盐粘土矿物氧化铁赤铁矿、针铁矿、褐铁矿、磁铁矿、陵铁矿、兰铁矿土壤中常见的氧化铁矿物是赤铁矿和针铁针铁矿(a-FeOOH):黄色或棕色，呈针状，在温带、亚热带与热带的土壤中大量存赤铁矿(a-Fe2O3):红色，呈六角板状，少量赤铁矿的存在也会使土壤看起来呈红色。在高温、潮湿、风化程度很深的红色土壤中存在较多。存在方式：呈胶膜质包被在土壤颗粒的表面，或铁盘。氧化铝三水铝石[Al(OH)3]★土壤中三水铝石的含量可作为脱硅作用和富铝作用的指标。★大致在北纬30。以南地区的土壤中才出现三水铝石。★主要分布在热带和亚热带高度风化的酸性土壤中。起重要作用的主要是非晶质(无定形)的铁铝氧化物。非晶质的铁铝氧化物可以吸附阴离子，如土壤中磷酸根离子的吸附，使磷被固定，失去其有效性。水铝英石水铝石英[xAl2O3•ySiO2•H2O]由氧化硅、氧化铝和水组成，Si/Al比在1—2之间变化。阳离子交换量，为10—15Cmoles(+)kg-1。表面积一般为70—300X103m2kg-1。温带半湿润和湿润地区以及热带地区玄武岩和火山灰发育的幼年土壤中、有些森林覆盖、高海拔、低温、中高雨量条件下的土壤，其心土层中也存在水铝英石。氧化硅结晶态氧化硅： 主要是a一石英非晶质的氧化硅： 蛋白石(SiO2•nH2O)蛋白石经进一步脱水结晶后可变为：玉髓、石英、方英石和磷石英蛋白石呈致密状或钟乳状，纯的蛋白石无色，但因混入不同杂质呈红、黄、褐、绿等各种颜色。蛋白石广泛分布于火山灰来源的土壤中蛋白石的多少也可以作为古土壤埋藏表层的指标矿物。土壤中蛋白石含量常与土壤腐殖质含量有关。一、风化和成土作用与粘土矿物组成的关系1、 风化递变学说白云母经风化很容易形成水化云母，随着风化和淋溶程度的发展，云母类型矿物可能依次顺着伊利石、蛭石、蒙脱石、高岭石以至三水铝石的方向递变。2、 风化合成学说(自然合成说)粘土矿物也可能不是直接从原来的矿物变过来的，而是由化学风化所分离出来的简单风化产物在一定条件下重新组合沉淀而成。即：酸胶基+碱胶基司非结化 k晶态粘土矿物结晶态粘土矿物Al2O3・nH2OFe2o3・nH2O酸胶基+碱胶基司非结化 k晶态粘土矿物结晶态粘土矿物Al2O3・nH2O水云母区包括新疆、内蒙古高原西部、柴达木盆地、青藏高原大部。土壤粘土矿物以水云母为主，其次为蒙脱石和绿泥石。水云母一蒙脱石区包括内蒙古高原东部、大小兴安岭、长白山地和东北平原大部分。土壤粘粒中蒙脱石明显增多。水云母一蛭石区包括青藏高原东南边缘山地、黄土高原和华北平原。西部山地土壤粘粒中绿泥石，东部多蛭石，华北平原土壤粘粒中蒙脱石也不少。水云母一蛭石一高岭区包括秦岭山地和长江中下游平原，为一狭长的过渡地带，在适宜条件下，水云母、蛭石和高岭石都可成为土壤粘粒中的主要成分。蛭石一高岭区包括四川盆地、云贵高原、喜马拉雅山东南端。土壤粘粒中云母退居次要成分，以蛭石和高岭为主。东部蛭石尤多，并多三水铝石；西部蛭石较少，氧化物含量很高，山地土壤中水云母含量随海拔高度升高而增加。四川盆地土壤中还有不少蒙脱石。高岭一水云母区包括浙、闽、湘、赣大部和粤、桂北部。土壤中粘粒部分结晶差的高岭石为主。东部不少水云母和蛭石伴存，铁铝氧化物含量也显著增多。高岭区包括贵州南部、闽粤东南沿海、南海诸岛及台湾。第2章 土壤有机质第一节土壤有机质的来源、含量及组成土壤有机质来源森林土壤(forestsoil)：枯枝落叶(lither)草原土壤(steppesoil):草、根系(grassandrootsystem)耕作土壤(cultivatedsoil):作物残茬(cropresidue)(一般占籽实产量(yieldofkernels)的35-40%)、施用的有机肥土壤有机质主要来源是各种植物残体(deadplantpart)，其化学组成和各种成分的含量，因植物种类、器官、年龄等的不同而有很大差异，从而导致土壤有机质的差异。森林土壤：酸性有机质(acidorganicmater)草原土壤：中性有机质 (neutralorganicmater)二、土壤有机质的含量及组成1、含量(content)一般把耕层含有机质20%以上的土壤，称为有机质土壤，在20%以下的土壤，称为矿质土壤(mineralsoil)。土壤有机质含量与气候、植被、地形、土壤类型、农耕措施密切相关。目前，我国土壤有机质含量普遍偏低。总体而言,东北土壤有机质含量(黑钙土)。2、 元素组成(elementarycomposition)(水%=75，干物质%=25)干物质CHO N+灰分元素% 44 8 40 8C/N大约为10左右3、 化学组成(chemicalcomposition)成分纤维素半纤维素木质素蛋白质脂肪、树脂等% 2-10 0-2 30-50 28-351-84、 土壤腐殖质(soilhumus)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。由非腐殖物质(Non-humicsubstances)和腐殖物质(Humicsubstances)组成，通常占土壤有机质的90%以上。第二节 土壤有机质的分解和转化一、简单有机化合物(organiccompound)的分解和转化矿质化(mineralization):指复杂的有机质在微生物的作用下，转化为简单的无机物的过程。碳水化合物(carbohydrate)的矿质化碳水化合物有机酸CO2+H2O在低温、嫌气条件下，有机酸变为CO2和H2O的过程受到阻碍，产生有机酸的累积，从而造成植物根系萎缩、腐烂。如：甲酸、乙酸、正丁酸过多就会对植物根系产生较严重的危害。解决办法：排水晒田、施草木灰(中和酸、补充K素)有机肥施用前进行堆沤。含氮化合物(nitrogencompound)的矿质化蛋白质、氨基酸、NH4+、NO3-、N素同化N素生物固定与有效化过程与有机物C/N比密切相关。C/N>25时，产生N素生物固定C/NV25时，产生N素有效化。豆科绿肥(三叶草等)C/N小，施入土壤后能提供N素(N素有效化)。禾本科作物秸秆C/N大，直接还田易造成M与作物争夺N素，造成N素的生物固定。秸秆还田应配施化学N肥：一般亩施秸秆300-400kg，需要配施化学纯N3-4kg。脂肪(fattiness)、树脂(pitch)、蜡质(waxiness)、单宁(tannin)的矿质化这类有机物的矿质化过程与碳水化合物基本相同，不同之点是在嫌气条件下产生多酚化合物，这是形成腐殖质的基本材料。木质素(xylogen)的矿质化木质素是芳香性聚合物，含碳量高，在土壤中真菌和放线菌作用下缓慢的转化，最终产物是CO2和H2O,但往往只有50%可形成最终产物，其余仅为降解产物，作为形成腐殖质的原始材料。土壤有机质因矿质化作用每年损失的量占土壤有机质总量的百分数称有机质的矿化率(percentmineralization)o矿化率一般在1%〜3%。由于土壤有机质的矿化率与有机氮的矿化率同步，因而可通过测定土壤有机氮的矿化率来代表有机质的矿化率。二、 植物残体(deadplantpart)的分解和转化1、 可溶性有机化合物以及部分类似有机物入土壤后的头几个月很快矿化。2、 残留在土壤中的木质素、蜡质以及第一阶段未被矿化的植物残体碳相对缓慢分解。三、 土壤腐殖物质(humicsubstances)的分解和转化1、 腐殖质经过物理化学作用和生物降解，使其芳香结构核心与其复合的简单有机物分离，或是整个复合体解体。2、 释放的简单有机物质被分解(矿化)和转化，酚类聚合物被氧化。3、 脂肪酸(fattyacid)被分解，被释放的芳香族化合物(如酚类)参与新腐殖质的形成。四、 影响土壤有机质分解和转化的因素1、 温度(temperature)25—35°C条件下，微生物活动最为旺盛，利于有机质矿质化分解，提供作物所需养分。2、土壤湿度和通气状况 (soilhumidityandaerationstatus)好气：水少气多，微生物活动旺盛，有机质矿质化分解，释放养分嫌气：水多气少，微生物活动受抑制，有机质腐殖化合成腐殖质3、 干湿交替(wettinganddryingcycle)一方面增加土壤呼吸作用，破坏土壤结构体，利于有机质的矿质化分解，另一方面干燥时引起微生物死亡，又不利于有机质分解。4、 有机残体特性(specificityoforganicrelict)物理状态(physicalstate)多汁、幼嫩绿肥易于分解，磨细粉碎易于分解。C/N大，不易分解小，易于分解硫、磷等元素缺乏也会抑制土壤有机质分解激发效应(作用)(primingeffect)：土壤中加入新鲜有机物质会促进土壤原有有机质的降解。激发效应可以是正、也可以是负。5、土壤特性(soilspecificity)pH 中性条件下利于OM分解质地质地愈粘重，腐殖化系数愈高，愈难分解第三节土壤腐殖质(humus)的形成和性质一、土壤腐殖质形成1、 腐殖化作用(humification)2、 腐殖质的形成过程植物残体分解产生简单的有机碳化合物通过微生物对这些有机化合物的代谢作用及反复的循环，增殖微生物细胞通过微生物合成的多酚和醍或来自植物的类木质素，聚合形成腐殖物质3、 腐殖质的形成途径土壤腐殖质形成途径

四、土壤腐殖酸(humicacid)性质物理性质(physicalproperty)1、 分子量、形状、颜色A、 分子量很大。分子量大小与单体和聚合度有关；B、形状 球形结构，疏松多孔，似海棉；C、颜色 分子量愈大，颜色愈深(HA分子量大，褐色；FA分子量小，呈淡黄色)2、 溶解性与吸收性A、 溶解性(dissolution)FA、HA都溶解于碱，HA不溶于酸，而FA溶解于酸。B、 吸收性(absorbency)亲水胶体，吸水能力强，吸水量可达其重量的500%。化学性质(chemicalproperty)1、 元素组成(elementarycomposition)C、 H、O、N、P、S为主含C量为55〜60%，平均58%，100/58=1.724C：N：P：S=100：10：1：1〜120：10：1：1实验测定土壤有机质时，测出含C量后X1.724即得土壤有机质含量(OM%=C%X1.724)2、 功能团(functionalgroup)含有一COOH、一OH及酚羟基等多种功能团功能团的解离导致腐殖酸带电如：R-COOH R-COO-+H+R—OHR-O—+H+分子结构特征(characterofmolecularstructure)分子结构极其复杂的有机高分子化合物。单体中有芳核结构物质，芳核上有多种取代基第四节土壤有机质的作用及管理一、 在土壤肥力(soilfertility)上的作用1、 养分较完全植物生长所需养分N：80〜97%，平均95%；P：20〜76%；S：38〜94%为有机态，由有机质提供。2、 促进养分有效化(effectuation)OM矿质化过程中产生的有机酸，腐殖化过程中产生的腐殖酸，一方面促进土壤矿质养分溶解释放养分；另一方面可以络合金属离子，减少金属离子对P的固定，提高P的有效性。3、 提高土壤保肥性(nutrientpreservingcapability)土壤腐殖质是一种有机胶体，有巨大的表面积和表面能，吸附能力大于矿质胶体，从而大大提高土壤保肥性。胶体对阳离子吸附能力比较(cmol/kg)胶体类型有机胶体 高岭石蒙脱石吸附力150〜450(平均350) 3〜580〜1004、 提高土壤缓冲性(impactabsorption)腐殖质含有多种功能团，遇OH—时，电离出H+与之作用生成水对碱名爰冲；遇H+时则由于带负电荷而吸附H+对酸爰冲；同时，由于腐殖质胶体带负电荷，可吸附土壤溶液中盐基离子，对肥料起爰冲作用。5、 促进团粒结构(aggregatestructure)的形成，改善土壤物理性质(physicalproperty)粘结力(bindingforce):砂〈有机胶体〈粘粒因此，有机质能改变砂粒的分散无结构状态，又能改善粘粒的粘重大块结构，促进土壤良好结构的形成，从而改善土壤的通透性等物理性质。二、 改善生态环境(ecologicalenvironment)1、 络合重金属离子(heavy-metalion)，减轻重金属污染；2、 减轻农药残毒(toxicityofpesticideresidue)腐殖酸可溶解、吸收农药，如DDT易溶于HA；3、 全球C平衡的重要C库(含C平均为58%)。三、 其它方面作用1、 为M提供C源和N源；长；2、 OM含有多种生理活性物质，有利于植物生长；3、腐殖酸在一定浓度下能促进M和植物的生理活性。四、土壤有机质的管理我国土壤有机质含量普遍偏低。腐殖化系数（humificationcoecient）:单位重量的有机碳在土壤中分解一年后残留的碳量。1、 大量施用有机肥；2、 大力提倡秸秆还田（沃土计划）目前还田秸秆不到20%，丘陵区不到10%。直接还田%—**弟三章土壤生物土壤是生命的摇篮，生命是土壤的发动机！土壤是微生物的大本营一被忽视的生物王国！第一节土壤生物种类及其多样性土壤生态系统及其特征在生态系统中，生物按其功能可分为：生产者和分解者。土壤生态系统的特点是：生产者占的比例很小。藻类是土壤中唯一能进行光合作用的生物，土壤生态系统中的有机物主要来自于地上部分的植物残体。2、分解者无论在数量和功能上都是十分重要的。分解者可分为：第一消费者：以植物残体为食，最先对植物残体分解的动物和微生物；第二消费者：包括食肉动物和消耗低等植物的食微植物者；第三消费者：以第二消费者为食物的食肉动物。土壤生物广义上应包括土壤微生物、土壤动物和高等植物的根系。土壤生态系统和生物学过程的特征：1、 在时空上的变异。新鲜底物上的生物活性的变化 则是随时间的变化而不同的。2、 生态系统具有在时空上的等级结构。3、 瞬间事件：由于微生物活动的动态变化有时很大，瞬间事件可在机短的时间内影响其活性。如干湿和冻融交替。土壤生物有：多细胞的后生动物单细胞的原生动物真核细胞的真菌（酵母、霉菌）和藻类原核细胞的细菌、放线菌和蓝细菌没有细胞结构的分子生物（如病毒）土壤生物的种类:微生物动物土壤生物v植物后生动物土居性的多细胞动物：线虫、蠕虫、蚯蚓、蛞蝓、蜗牛、千足虫、蜈蚣、轮虫、蚂蚁、螨、环节动物、蜘蛛和昆虫1、 蚯蚓数量大约有200余种。在肥沃的草地土壤中每平方米可达500条。在以般耕地中，每平方米有30-300条。蚯蚓对土壤肥力的影响：增加土壤的通透性。改善土壤结构活化土壤养分形成大量有机质蚯蚓喜欢潮湿、肥沃、钙质丰富的土壤2、 线虫体形呈纺锤形，后部较尖，微型、透明的丝状动物。一万多种线虫，寄生或自生。1000种生活在土壤中，数目可达106/m2,一般只有棉线的1/5粗，主要生活在土粒周围的水膜中和植物的根里。习性表皮失水很快，干燥时变为胞囊，湿润时又重新活动。食性可分为三类：1、 以腐败的有机质为食的2、 以其他线虫、细菌、原生动物为食的3、 寄生在高等植物根系的所有的线虫都需要取食活的有机物质。取食方式有两种：1、 刺吸式吸食真菌、细菌，吸食的原生质。2、 把细菌整个吞下。食细菌线虫每年取食细菌的数量可达800kgha-1,吞食进的细菌仅有40-60%被破坏吸收，剩余的大部分又通过粪便排泄到土壤中，并且变得更加活跃。线虫对植物的侵害非常广泛。包括番茄、豌豆、胡萝卜、苜蓿、草皮。如发育为虫瘿、结节、畸形根等二、原生动物数量有68000多种。一般在每平米15厘米深的土壤里有10-100亿个(1-10万个/克土)原生动物，它们的活重在耕层达150-200磅/每英亩。原生动物是动物中最低级的。典型种类有：变形虫、纤毛虫、鞭毛虫、孢子虫土壤中以鞭毛虫数量最多。原生动物的特点是：A、 单细胞，结构简单，数量大，分布广B、 既可有性生殖，也可无性生殖在一定条件下可形成孢囊C、 与生者相比，个体较小，不同土壤中种类不同，但一般均为表层较多。原生动物在土壤中的作用：1、 通过选择性的取食某些微生物(如细菌)，改变微生物的群落结构，主要是调节细菌的数量。2、 增进某些微生物的活性(如固N菌、排泄出的细菌等)3、 参与土壤植物残体的分解，如鞭毛虫与白蚁共生，加速对木质素的分解。4、 某些原生动物也侵害植物。，造成植物病害，有的可引起严重的人畜传染病。土壤中微生物分布广数量大种类多最活跃它们参与土壤有机质分解，腐殖质合成，养分转化和推动土壤的发育和形成。土壤微生物：土壤是微生物生活的大本营1公斤土壤可含：单体数量最多生物多样性最复杂生物量最大5亿个微小动物。5亿个细菌，近10亿个真菌100亿个放线菌主要作用：调节植物生长的养分循环；产生并消耗各种气体，影响全球气候的变化;分解有机废弃物，是新物种和基因材料的源和库。病原微生物。原核微生物1、古细菌古细菌包括甲烷产生菌、极端嗜酸热菌和极端嗜盐菌现已探明生物适应特殊环境因子的遗传基因普遍存在于质粒上。因此，有可能把这类生活在极端环境的古细菌作为特殊基因库，用以构建有益的新种。细菌土壤细菌占土壤微生物总数的70%〜90%特性：A、 单细胞B、 分裂生殖快C、 个体小(4-5um)，接近于土壤粘粒的大小。D、 以杆菌占优势E、 数量大，每克有几亿到30亿个10g肥沃土壤的细菌总数相当于全球人口的总数节杆菌属(Arthrobacter)很强的抗旱性，土壤经过15天干燥，芽孢细菌仅剩1/3左右，其他细菌几乎全部消失，而节杆菌仍保持90%的存活率。很强的耐饿性和广食性，可降解土壤中难分解的物质和多种化学农药。(2)芽孢杆菌属(Bacillus)土壤中最普遍的是蜡质芽孢杆菌(B.cereus)。热带和亚热带土壤中的绝对嗜热菌能在65〜75°C生长，40^以下停止生长，如酸热芽孢杆菌(B.acidocaldarius)和嗜热脂肪芽孢杆菌(B.stearothermophilus)，对高温环境中的物质转化起重要作用。假单胞菌属(Pseudomonas)一部分为腐生菌，一部分兼性寄生菌，是土传性植物病害的病原菌。青枯假单胞菌(Ps.solanacearum)是茄科植物病原菌托拉氏假单胞菌(Ps.tolasii)是蘑菇褐斑病的病原菌嗜冷性假单胞菌是冷藏食品、制品的有害菌。在降解土壤、水体中的农药和除草剂处理石油废水中能发挥重要作用。土壤杆菌属(Agrobacterium)产碱杆菌属(Alcaligenes)反硝化产碱杆菌(Al.denitrificans)，在硝酸盐存在的厌氧条件下，靠氧化有机质取得能源，并以硝酸盐中的氧作为电子受体而产生氮气。黄杆菌属(Flavobacterium)化能异养菌，培养时需要某些氮素物质和复合维生素，因而分离后的培养物难以保存和培养。能用于净化污水。土壤中重要的各种细菌生理群：纤维分解细菌固氮细菌硝化细菌亚硝化细菌硫化细菌氨化细菌在土壤碳、氮、磷、硫循环中担当重要的角色。3、 放线菌放线菌也是原核微生物，菌丝比真菌细，菌丝断裂为孢子每克土壤中的细胞数在104〜106变动。链霉菌属，占70%〜90%；其次为诺卡氏菌属占10%〜30%；小单胞菌属占第三位，只有1%〜15%。它们的大部分均属 好氧腐生菌。产生抗生素，对其他有害菌能起拮抗作用。高温型的放线菌在堆肥中对其养分转化起着重要作用。4、 蓝细菌(Cyanobacterium)光合微生物，行光能无机营养，过去称为蓝(绿)藻。由于原核特征现改称为蓝细菌，与真核藻类区分开来。5、粘细菌在施有机肥料的土壤中常见。粘细菌是已知的的最高级的原核生物，具备形成子实体和粘孢子的形态发生过程。具有很强的抗逆性。真核微生物1、 土壤真菌有170个属，690多个种，分三个类群：A、酵母菌 土壤中很少B、霉菌 土壤中最多C、 伞菌土壤真菌青霉属 (Penicillium)曲霉属 (Aspergillus)镰刀菌属 (Fusarium)木霉属 (Trichoderma)毛霉属 (Mucor)根霉属 (Rhizopu)霉菌对土壤通气性非常敏感，霉菌在酸性土壤中能生活，在酸性土壤中具有明显的优势。霉菌多数分布在有机质丰富，通气好的表层土壤中，较常见的有青霉、毛霉、链霉、和曲霉四个属的许种。霉菌的数量在正常情况下，每克土壤中有0.1-1百万个，相当于每平方米100-1000亿个，其生物量可达每英亩500-5000磅。霉菌是土壤中异养型微生物的重要部分。真菌在土壤中的作用是土壤有机质的主要降解者。某些真菌和植物的根系产生菌根。促进土壤结构的形成，菌丝的穿插对于促进土壤的凝聚有重要的作用。2、 藻类藻类为单细胞或多细胞的真核原生生物。土壤藻类主要由硅藻、绿藻和黄藻组成。肥沃土壤，藻类生长旺盛，土表常出现黄褐色或黄绿色的薄藻层，硅藻多则是土壤营养丰富的证明。3、 地衣(Lichens)地衣是真菌和藻类形成的不可分离的共生体。地衣在土壤发生的早期起重要作用。非细胞型生物即分子生物一病毒病毒是一类超显微的非细胞生物，每一种病毒只有一种核酸。病毒是一种活细胞内的寄生物，凡有生物生存之处，都有其相应的病毒存在。病毒在控制杂草及有害昆虫的生物防治方面已显示出良好的应用前景。二、 水分及其有效性只有少数微生物能在较高渗透压溶液中生长发育，这些微生物称为嗜渗菌（Osmophiles）或嗜盐菌（halophiles），极端嗜盐菌（extremehalophiles）甚至能在15%〜30%盐浓度时生活。一般在土壤含水量为田间持水量的50-80%之间较好。三、 pH大多数细菌、藻类和原生动物的最适宜的pH值为6.5〜7.5，在pH4.0〜10.0也可以生长。放线菌一般在微碱性即pH7.5〜8.0最宜。酵母菌和霉菌则适宜于pH5.0〜6.0的酸性环境，而生存范围可在pH5.0〜9.0之间。四、 氧气和Eh值好氧性微生物需要在有氧气或氧化还原电位高，Eh值为100mv以上的条件下生长，最适Eh值为300〜400mv。厌氧性微生物必须在缺氧或氧化还原电位Eh值100mv以下的条件下生长。五、 生物因素土壤中微生物按照来源不同，可分为两种类型土居性（土生土长的）客居性（外来的）土居性微生物本身也存在互生、共生、拮抗现象，它们间的互为生存、互相制约使土壤微生物多样性，如后生动物破碎枯枝落叶，为原生动物提供食料，为微生物进行分解创造了条件。六、 土壤管理措施（一） 土壤耕作个案:Doran（1980）在美国内布拉斯加州研究了免耕土壤和常规耕土壤中两种土壤层中的微生物数量的比值发现免耕土壤的好氧菌和硝化细菌数量明显减少。（二） 杀生剂和其他化学制剂杀菌剂、熏蒸剂及其杀伤力强的化学剂可造成土壤微生物区系的破坏，应禁用或慎用。不同类型土壤中微生物的数量和分布黑钙土>棕壤>灰壤>水稻土>砖红壤各种团聚体是微生物在土壤中生活的微环境。团聚体内外的条件不同，微生物的分布也不一样。二、微生物与植物的关系（一） 根圈（际）微生物根圈（rhizosphere）或根际，泛指植物根系及其影响所及的范围。根圈微生物与植物的关系更加密切。根/土比值（R/S）：即根圈土壤微生物与邻近的非根圈土壤微生物数量之比。根土比一般在50〜20之间。实行作物轮作，改变根圈微生物种群，有减轻或消除病害的作用，消除土壤疾病。（二） 菌根真菌的菌丝侵入植物根部后，和植物根组织生活在一起，称为菌根。其真菌称为菌根真菌菌根又分为两类：外生菌根---菌丝侵入根部后，只在表皮细胞间隙扩展，并不侵入根细胞内部，这种菌根称为外生菌根。外生菌根对寄主植物的作用有：扩大寄主植物根的吸收面。菌根真菌能产生生长刺激素，促进植物生长。防御林木根部病害，起机械屏障，防御病菌侵袭。产生抑制病菌的抑菌物质和抗生素类物质。内生菌根 VA菌根是内生菌根的主要类型，主要由真菌中的内囊霉科侵染，形成泡囊一从枝菌根（Vesicular-ArbuscularMycorrihiza,VAM）。菌丝侵入根细胞内部，主要发生在许多未受外生菌根感染的种子植物以及热带林树种的根上，如玉米、洋葱、红三叶草草莓及一些灌木和乔木包括枫树、黄白杨苏百合、红木和苹果树。（三） 共生固氮（四） 联合固氮一、土壤酶（一） 在土壤中已发现50〜60种酶，比较重要的酶：氧化还原酶、转化酶和水解酶。（二） 酶在土壤中存在状态及特性土壤酶较少游离在土壤溶液中，主要是吸附在土壤有机和矿质胶体上，并以复合物状态存在。（三） 环境条件对土壤酶活性的影响分析性指标二、 生物活性物质（一） 植物激素（二） 植物毒素（三） 维生素和氨基酸（四） 多糖三、 土壤的微生态平衡1、 土壤微生物之间的竞争A、 对养分的竞争B、 抗生素的产生C、 对氧气的竞争2、 土壤条件对土壤微生物群落的制约3、 转基因产品对土壤微生态平衡的影响土壤生物对土壤肥力的影响：有机物质的分解和合成有效养分含量土壤物理结构作物生长发育土壤质量土壤健康对人类致关重要土壤质量的重要性像保护空气和水的质量一样保护土壤质量，将成为国家环境政策的基本目标。土壤的重要性土壤是在岩石矿物风化的基础上，经过长期的形成因素和成土过程的作用而产生。土壤的重要性土壤对人类的重要性并非新近的发现。许多古代的谚语表达了土壤与生命的紧密联系，以及维持健康、高产的土壤对人类永续发展的重要性。土壤的重要性土壤是满足人类食物、纤维等基本生活需求的最本质的自然资源。土壤对维护生态系统的平衡，以及对水、碳、氮等营养要素的循环和转化方面也有不可替代的作用。土壤质量的概念土壤质量的评价指标指标选择的依据：代表性灵敏性通用性经济性土壤质量指标：描述性指标得的有关土壤宏观性状。属于定性描述，并带有一定的经验性。如美国佐治亚洲设计的土壤质量卡列举了9个土壤质量的描述性指标，主要有：作物长势、侵蚀状况、表土颜色、土壤结构与耕性、水分渗透系数、生物活动、土壤紧实度、作物留茬、冬季作物覆盖等，每个指标分为差（1-4）、中（5-7）、好（8-10）三等十个分级。土壤物理质量指标及功能土壤物理质量指标功能质地保存、转运水、营养兀素及化学物质土壤深度估计土壤生产潜力及抗侵蚀能力土壤表层厚度及根系深度评价动植物生产潜力，养分利用效率，地表水的污染土壤容重和渗透速率扎根深度、侵蚀、淋失可能性、生产力持水特性有效水储量，导水性，水分利用率，径流，通气性土壤化学质量指标功能总有机碳表明土壤肥力及健康程度，及土壤团聚体、养分有效性、生化功能、污染物降解等环境容量pH土壤微生物及植物的生长、养分有效性及毒性阳离子交换量养分有效性、保肥性、淋失损失电导率及盐分决定微生物及植物活性与适应性可提取N、P、K营养兀素的植物有效水£者量，土壤养分的潜在损失，生产力及环境质量的指标土壤生物质量指标功能微生物生物量微生物催化潜力，C、N、P、S的有效性和循环，有机质、土壤肥力和重金属污染的指标大型动物、节肢动物、蚯蚓生态胁迫与恢复、有机物降解与再分布的指标酶活性养分循环、矿化与固定、重金属毒性与土壤降解土壤呼吸微生物活性的度量，潜在矿化氮土壤生产力和供氮指标，微生物生物氮量的指标土壤质量指标体系至少包括:土壤肥力指标：有机质、结构、Ph、紧实度、渗滤性、持水率、耕层厚度、土壤质地、通气性、侵蚀状况、速效养分含量；土壤环境质量指标：背景值、污染指数、污染物种类、环境容量、地表水地下水污染物；土壤生物活性指标：微生物量、C/N、土壤呼吸、微生物区系、酶活性；土壤生态指标：土壤动物类型数量、杂草、种群丰富度、多样性指数、均匀度指数、优势性指数等。土壤退化与防治土壤退化土壤退化指数量的减少和质量的降低，即在自然环境的基础上，因人类不合理开发利用而加速的土壤质量和生产力下降的现象和过程。数量退化指具有农林牧生产力的土壤面积的减少。质量退化指土壤性质的恶化、土壤肥力与环境质量的下降。土地退化指人类对土地不合理还法利用而导致土地质量下降甚至荒芜的过程，包括森林的破坏及衰亡、草地退化、水资源恶化与土壤退化。土壤退化的分类土壤侵：水蚀、冻融侵蚀、重力侵蚀土壤沙：悬移风蚀、推移风蚀土壤盐：盐渍化和次生盐渍化、碱化土壤污：重金属、盐碱、农药、有机废物、化肥、废矿物、放射性物质、虫菌病毒土壤性质恶：土壤板结、潜育化、酸化、养分亏缺耕地的非农业占用土壤退化我国土壤退化的自然社会条件制约一、 土壤资源短缺，空间分布不均人均占有率低土地资源空间分布不均，区域开发压力大生态脆弱区范围大耕地土壤质量总体差，2/3低产二、 人口增长与社会经济发展对土壤退化的制约三、 水资源短缺对土壤退化的制约我国土壤退化的现状土壤退化的面积大，强度大、类型多土壤退化发展快、影响深远土壤沙化土壤沙化:主要是风蚀和风力堆积过程。1.1原因：极端干旱及大风过渡放牧乱挖乱樵水资源萎缩过渡开垦森林植被破坏土壤沙化的危害土地贫瘠化植被退化，适宜性变差土地沙化，利用程度降低沙尘暴，环境恶略土壤沙化的防治草方格沙障营造防护林种植耐旱作物培育生物土壤结皮退牧还草减少耕作次数，少耕免耕选种适生植物秸杆覆盖土壤（水土）流失2.1概念土壤由水力或水力加重力作用而搬移运走的侵蚀类型。水土流失土壤（水土）流失2.2水土流失的指标土壤侵蚀模数，即每年每平方公里的土壤流失量。水土流失的主因：植被破坏坡地耕种年降雨分配不均水土流失2.3水土流失的危害土壤薄层化土壤质量下降2.3.3生态环境进一步恶化2.4水土流失的防治:水土保持水土保持等高种植沿等高线营造防护林陡坡地退耕还林沿沟建淤地坝修水窖雨季蓄水生物工程生物措施生物措施工程措施与生物措施结合修建梯田沟道种植灌木防切沟发展修隔坡梯田梯田及培肥粮食作物与水保林间作沿等高线修梯田土壤盐渍化概念:土壤地表面积盐的过程.土壤盐渍化的三条件3.1.1蒸发量大于降水量；3.1.2地下水位超过临界水位；3.1.3地下水矿化度高.土壤盐渍化类型3.2.1现代土壤盐渍化；3.2.2残余土壤盐渍化；3.2.3潜在土壤盐渍化.土壤次生盐渍化概念：由于不恰当的利用，使潜在盐渍化土壤中盐分趋向于表土层积聚的过程.原因：超量用水导致地下水位上升超过临界深度；高矿化度水灌溉（＞3g/L）；灌排不配套，排水不畅；开垦利用本身含盐高的土壤.土壤次生盐渍化的防治合理利用水资源；灌排配套发展，实施合理的灌溉制度；采用节水灌溉技术；减少渠系渗漏损失；改变种植制度，因地制宜建立生态农业结构；精耕细作.土壤污染概念:指进入土壤的有机物、无机盐、能源物质等导致土壤质量的变化，可能影响土壤的正常使用，或危及人类健康和生态环境。土壤污染土壤污染概念的相对性和绝对性绝对性概念:人类活动向土壤添加有害物质，土壤即受到污染；数量相对性概念:土壤污染物浓度超过背景值加两倍标准差的临界浓度；现实相对性概念：不仅加入土壤的污染物浓度超过土壤的自净能力，或污染物在土壤中的累积量超过土壤基准量，从而给生态系统带来危害.土壤污染的最大危害性在于：不仅毒害土壤，降低其生产能力，而且可以通过食物链传递，对动植物及人类产生危害.土壤背景值与环境容量土壤背景值:土壤在自然成土过程中，构成土壤自身的化学元素的组成和含量，即土壤未受人类活动影响的土壤本身的化学元素组成和含量.土壤环境容量:土壤环境单元在一定时限内遵循环境质量标准，既保证农产品产量和生物学质量，同时也不使环境污染时，土壤所能承纳污染物的最大容量.即土壤污染物的起始值和最大负荷量的差.土壤的自净作用概念:指进入土壤的污染物，在土壤矿物质、有机质和土壤微生物的作用下，经过一系列的物理、化学及生物化学过程，降低其浓度或改变其形态，从而消除或降低污染物毒性的现象.类型：物理自净作用：进入土壤的污染物随水迁移，通过渗滤作用排出土体，或有机污染物通过挥发、扩散进入大气;只能降低浓度或迁移并可能造成地下水或大气污染；化学和物理化学自净作用：土壤中污染物通过吸附、配合、沉淀、氧化还原作用使其毒性浓度降低的过程;实际是土壤缓冲性能的发挥，未排除并可能积累起来，最终仍可能被生物吸收；生物化学净化作用：有机污染物在微生物及酶作用下,通过生物降解，被分解为简单的无机物而消散的过程.真正实现净化.土壤污染物的来源工业“三废”，即废气、废水、废渣，农药、化肥、城市垃圾、污泥、放射性微粒等。土壤污染土壤污染物的来源交通事故（车、飞机）后燃料及其它有机物添加到土壤中。土壤污染物的来源土壤污染物的分类土壤污染物的分类二、有机污染物（二） 三氯乙醛（重多化工产品、药物、农药的合成原料。（三） 油类污染物（四） 表面活性剂污染物（五） 废塑料制品二、 有机污染物（一）农药：农药直接施入土壤或拌种、浸种喷洒农药落到地面或作物上的农药被淋洗到地表大气中悬浮农药以气态或经雨水溶解和淋洗到地面随死亡动物或污水灌溉进入土壤土壤污染物的分类三、 固体废物与放射性污染物工业固体废物城市垃圾放射性物质土壤性质对污染物毒性的影响污染物进入土壤后的物理、化学及生物化学反应主要包括:吸附解吸附、沉淀溶解、络合解络合、同化矿化、降解转化等过程.粘粒矿物对污染物毒性的影响：铝硅酸盐对重金属和离子态有机农药及氧化物对氟、钼、砷、铬等含氧根的吸附，起到固定或暂时失活的减毒效应；有机质对污染物毒性的影响：通过静电吸附或络合（螯合）降低毒性；土壤酸碱性对污染物毒性的影响：通过影响物质的电荷性、沉淀溶解平衡、吸附解吸附平衡及络合平衡来改变污染物的毒性;酸性下毒性强,碱性下易生成氢氧化物沉淀，毒性降低；土壤氧化还原状况对污染物毒性的影响：氧还交替利于有机物降解，还原条件下，硫可导致重金属产生沉淀，降低毒性；农药和化肥的污染富营养化生物控制一减少农药施用生物控制云南省土壤类型及其改良利用讲授内容一、 引言二、 各土壤类型及其利用三、 小结云南省基本情况云南省地处祖国边陲，位于北纬21°8'—29°15’，东经97°32'—106°12'之间，东西相距864.9公里，南北纵跨990公里；•东邻广西和贵州，北接四川，西北与西藏相连，西部和南部与缅甸、老挝、越南三国毗邻，土地总面积39.4万平方公里。•云南省有8个市，8个民族自治州，分辖128个县。一、引言云南省是一个以山地为主的省份，自然地理环境十分复杂。地域组合千差万别，垂直变化十分突出，立体特征显著。从地貌上看，盆地、河谷、丘陵、底山、中山、高山、山原、高原相间分布，山中有坝，坝中有谷，组合各异。地势变化与纬度变化复合，造成成土过程和土壤类型的多样性。•山川南北走向改变了土壤分布的基本格局。•古红色风化壳与现代风化壳交错出现，使土壤类型及其理化性质发生“倒置”现象。土壤形成过程主要是脱硅富铝化过程。脱硅富铝化过程简称富铝化，是湿热条件下的主要成土过程.在热带、亚热带高温高湿条件下，铝硅酸盐矿物强烈分解，释放出大量的盐基，并形成游离硅酸和铁、铝氧化物。在中性风化液中，盐基和硅酸均可移动而遭到淋溶，而难移动的铁、铝氧化物则相对富集起来，甚至形成铁磐或聚铁网纹层。这种因脱硅而引起的的铁、铝相对富集的过程，称脱硅富铝化过程。云南土壤分布规律云南土壤的水平地带性，表现为从南而北的砖红壤f赤红壤f红壤的依次更替。垂直地带谱是砖红壤一赤红壤f燥红土f红壤f黄壤f黄棕壤f棕壤f暗棕壤f棕色针叶林土f亚高山草甸土f高山寒漠土。水平分布中的区域性分布:砖红壤和赤红壤带中干热河谷的燥红土；红壤带的紫色土；岩溶地貌中的石灰（岩）土区。二、各土壤类型及其利用云南土壤类型及其改良利用一、铁铝土（一）砖红壤在热带雨林季雨林下发育的地带性土壤，主要分布在云南南部，西南部海拔800米以下的河谷阶地，丘陵低山区和东南部海拔400米以下的河口等地。砖红壤水热条件好，成土母质多为花岗岩、千枚岩、片麻岩，砂页岩及老冲积红土层。是发展橡胶、香料、南药、热带水果及经济林木的主要基地。面积为66.95万公顷。剖面一般为砖红色，PH为4.8〜5.6呈酸性、强酸性反应。土体构型如图。成土过程：脱硅富铝化过程和以生物为主导的养分吸收富集过程。云南砖红壤分类（3个亚类）砖红壤砖红壤亚类具有砖红壤土类的典型特征。黄色砖红壤分布于云南河口，降雨量一般比砖红壤地区高500毫米左右。土壤黄化特征明显，B层呈黄棕色或黄色，粘粒矿物以高岭石和针铁矿为主。褐色砖红壤分布于滇西北高山峡谷区的干暖河谷，成土母质多为富含碳酸钙的物质。改良利用综合开发，多种经营；合理垦殖；砖红壤垦殖后，采取多种措施维持其有机质和养分的合理平衡。（二）赤红壤南亚热带季风常绿阔叶林下发育的地带性土壤。分布在云南德宏及临沧地区西南部，是红壤与赤红壤之间的过渡类型，水热条件好，植被为南亚热带季风常绿阔叶林。成土母质以各种母岩风化的残积物、坡积物为主。赤红壤区是双季稻、杂交稻、玉米、柑橘、甘蔗、薯类等的主要生产区。土壤剖面主要呈红色。土壤PH一般低于5.5,呈酸性反应。赤红壤面积为515.30万公顷。成土过程：富铝化作用和生物积累作用。云南赤红壤分类（3个亚类）赤红壤赤红壤亚类具有赤红壤土类的典型特征黄色赤红壤黄色赤红壤集中分布于滇东南和西南部的低、中山地；雨水充沛，年降水量为1800~2000毫米；土体中氧化铁等矿物的水合度较高，有较明显的黄化层；土壤有机质和游漓铁的活化度均高于典型的赤红壤。赤红壤性土赤红壤性土为弱发育的赤红壤，主要分布在赤红壤带东部水土流失严重的低山丘陵，表土大多流失殆尽，网纹层等出露地表。由花岗岩发育的土壤，地表遍布石英砂。改良利用赤红壤耕地，应通过合理耕作增施有机肥和氮、磷、钾肥及石灰等，积极进行改良培肥，不断提高其肥力。赤红壤水土流水严重的地区，应加强水土保持工作。丘陵山地，应搞好现有森林的保护，抚育更新和改造。在荒山阳坡可营造速生丰产林，在阴坡可栽植柳杉、杉木等。（三）红壤亚热带常绿阔叶林，混交林下发育的地带性土壤，广泛分布于北纬24°~26°之间海拔1500~2500米的高原湖盆边缘及中低山地，是云南分布面积最大的土壤类型。成土母质主要是深厚的古红土和红色风化壳及岩石风化的残及物。红壤分布区是云南优质烟叶、玉米、杂粮、薯类、小麦等作物的主要产地。云南红壤面积为1136.96万公顷。红壤的土体深厚，剖面层次发育完整。PH一般在5.0~6.2之间。红壤成土是富铝化和生物富集两个过程长期作用的结果。云南红壤分类（4个亚类）红壤此即红壤的典型亚类。土壤养分一般不高，速效磷缺乏，PH4.5~5.5,质地粘重，保水、保肥力强，但耕性较差。山原红壤山原红壤为高原海拔1800~2500米的高原面上具残存富铝化特征的暗红色土壤。该亚类是深受古风化壳影响的红壤类型，其矿物风化度深，粘土矿物以高岭石为主，伴有三水铝石。PH5.5~6.0，主要呈微酸性反应黄红壤黄红壤属红壤向黄壤过渡的类型，主要分布于红壤区中、低山平缓的坡地，所处水分条件较优；土体上部有黄化现象，以黄橙色或橙色为主，下部仍保持红壤的色调；土壤PH5.0~5.8，粘土矿物仍以高岭石为主，伴有蛭石和三水铝石。红壤性土红壤性土属于剖面发育差的幼年红壤，主要分布在红壤区的山地陡坡地段。其土壤侵蚀严重，往往心土、底土裸露地表，石砾多，质地偏砂，有机质和速效养分缺乏，肥力低下。改良利用防止水土流水，保护红壤资源；全面规划，合理布局；调整产业结构；种草兴牧，发展草食畜禽；用地与养地结合，加强地方建设；推广以保水抗旱为中心的农业技术配套措施。（四）黄壤为中山湿性常绿阔叶林和苔藓常绿阔叶林植被发育的土壤。分布在全省10个地州的山区，在滇东北地区作成片分布。黄壤地区气候冷凉、潮湿，云雾多，日照少。粘粒矿物以蛭石为主，次为高龄石、伊利石。黄壤有机质积累较红壤多，呈酸性反应，一般PH4.5~5.5。黄壤区雨水充沛，水分条件好，又处于山区，适宜于发展林业，华山松、杉木、茶叶等均宜生长；农作物一年两熟，一般种植玉米、小麦、马铃薯等。黄壤面积为229.49万公顷。成土过程：脱硅富铝化、生物富集和黄化过程。云南黄壤分类（2个亚类）暗黄壤暗黄壤亚类具有黄壤土类的特征，B层呈现明显的暗黄色。黄壤性土黄壤性土分布于黄壤山地上部或陡坡地段，植被覆盖稀疏，土壤侵蚀较严重。其A层浅薄，B层发育不明显，常夹有多量的半风华岩石碎块，剖面构型为A-（B）-C型。改良利用大力发展林业，有计划地种树、种草，增加覆盖，改善生态环境，减少冲刷；要稳定面积，提高耕作合理水平，搞好坡梯，大力发展绿肥同时补充锌、硼微肥，提高土壤肥力；推广间作套种，扩广烤烟、花生、地萝卜等经济作物种植面积，提高产量增加收益。二、淋溶土（一） 黄棕壤温带常绿阔叶林、苔藓林下发育的土壤。主要分布在北纬27°以南，海拔1800-2700米的中山坡地上部，分布在雾露多、温度大、植被好、土壤自然肥力较高、气温偏低的地方。以发展林木业为主。在平缓地可种植马铃薯、小黑麦、白云豆、兰花籽等粮油作物。黄棕壤面积296.10万公顷。土壤PH为5~6,呈酸性、微酸性反应。成土过程受淋溶、粘化及弱富铝化作用的影响。云南黄棕壤分类（1个亚类）暗黄棕壤充沛而热量偏低，生物积累过程和盐基淋溶酸化过程明显增强。质地较轻，粘化作用不明显，土壤多呈酸性。改良利用以发展和保护好林木为主的利用方向；造林种树宜以落叶阔叶林为主，落叶-常碌阔叶林及部分针阔叶混交林为辅；部分土地较厚地势较平缓之处，可在注意保持水土的基础上发展菜、果、竹和中药材。（二） 棕壤温带针阔叶混交林下发育的土壤。分布在北纬25°以北，海拔2600~3400米的山地。成土母质以紫色砂质岩，酸性及基性结晶岩，石灰岩为主。粘土矿物主要是伊利石和高岭石。表土暗棕色，结构较好。土壤PH5~6。呈酸性至微酸性反应。面积为253.63万公顷。自然肥力较高，适于多种林木生长。成土过程为淋溶过程、粘化过程和生物富盐基过程。改良利用加强水土保持措施；因地制宜与改造中低产土壤；陡坡地退耕还林还草，良田应防止“弃耕种果”不合理现象，挖掘水源扩大水地面积，发展节水灌溉。（三） 暗棕壤温带针叶林下发育的森林土壤，主要分布在迪庆、怒江和大理州海拔3000~3700米的高山地区。原生植被以高山松、云杉、桦、等乔木为主。暗棕壤面积为65.52万公顷。土壤PH5~6。粘土矿物以蛭石、伊利石为主。暗棕壤带是云南的主要林区之一，也是人参、西洋参等中药材的重点产区。成土过程；腐殖质积累、淋溶和粘化过程、白浆化过程、潜育化过程。改良利用合理利用土壤资源；保护水土流失，实行采育结合；保护荒山、荒地。三、半淋溶土（一） 、棕色针叶林土寒温带针叶林下发育的土壤，分布在北纬25°以北海拔3400~4000米的高山地区，多与暗棕壤交错分布。有较厚的凋落物和腐殖质层。植被有冷杉、云杉、红杉等。成土过程为：表层酸性泥炭化物质积累过程；土壤中三二氧化物回流表土过程。棕色针叶林土面积为63.78万公顷。土壤PH4.0~5.5，呈酸性、强酸性反应。改良利用在采伐森林的同时，森林更新与营林措施必须同时进行；在科学营林的同时，应对邻近大面积生产草或大、小叶樟沼泽地改良为草场，提高产量，发展畜牧业；对小面积农田，应采取提高土温，逐渐消除和降低多年冻土层的措施。（二） 、燥红土发育于热河谷的一种地域性红色土。分布在元江、怒江、金沙江等深切的干热河谷及封闭半封闭的干热坝子。燥红土地区光热条件好，是云南冬早蔬菜、热水果的“天然温室”也是云南甘蔗的主产和高产区。燥红土面积为38.85万公顷，土壤PH6.58.0。分为燥红土和褐红土2个亚类。成土过程为有机质的积累过程、生物富积作用和脱硅富铝化作用。改良利用兴修水利，加强现有水利工程的维修配套，提高工程的灌溉效益；植树造林，改善小气候环境；轮作间作，增施绿肥，改土培肥；发展旱作农业，种植耐旱经济作物；加强农业科学的试验和广泛推广。（三） 、褐土暖温带半湿润气候早生森林条件下形成的具有粘化层和钙积层的土壤。主要分布在金沙江、澜沧江及其支流的河谷地带。褐土区的气候干旱，植被稀疏，以有刺灌丛草坡为主。水土流失严重，有机质和养分缺乏，肥力水平低。土壤地形以山地、丘陵、洪积扇和高阶地为主。褐土面积为11.41万公顷。褐土分为燥褐土和棕褐土2个亚类。成土过程：土壤中碳酸钙的淋溶淀积和明显的粘化作用；淋溶作用较棕壤弱，成土过程处于脱钙阶段。改良利用水土保持和综合开发：以小流域为单位进行全面规划，承包治理;正确处理治坡和治沟的关系，应当坡面与沟谷同时自上而下的系统治理，正确处理工程措施与生物措施关系。旱作农业：保墒耕作；地面覆盖；节水灌溉。四、初育土（一）、紫色土由紫红色砂页岩风化形成的地域性土壤。紫色土多与红壤交错分布，滇中分布在海拔1500~2500米，滇南为海拔1000~2000米。植被为云南杉、常绿阔叶林或灌丛草地。成土母质多为中生代的紫红色砂叶岩。土壤酸碱适中，土层薄，蓄水性差，适宜烤烟种植。紫色土面积为495.98万公顷。成土过程：母岩的快速物理崩解和频繁侵蚀堆积作用，以及碳酸钙的不断淋失，而生物积累作用则较弱。云南紫色土分类（3个亚类）酸性紫色土分布于酸性紫色岩层的平缓岗地和低平槽谷母岩多为紫色砂岩。粘土矿物一般以蛭石、水云母为主。有机质和全氮含量高于其它紫色土亚类，而全磷和全钾量则较低。土壤PH6.5~7.5。中性紫色土母岩中碳酸钙较少或在成土过程中已明显淋溶。粘土矿物以蛭石、水云母或蒙脱石、水云母为主。土壤PH6.5~7.5。主要种植粮仓作物。石灰性紫色土由钙质紫色砂页岩风化发育而成。母岩以钙质紫色混岩为主，粘土矿物以水云母或蒙脱石为主。有机质含量低，全磷和全钾则高。土壤PH高于7.5。改良利用加强水土保持，严禁陡坡开垦，坡地改梯地，土、水、林、草综合治理；结合水土保持发展微型水利，集雨蓄水灌溉；广辟肥源，增施有机肥，改良培肥土壤，提高供肥能力；因土种植，合理间套