土壤水动力学复习笔记

土壤学复习第一章1土壤是在地球表面生物、气候、母质、地形、时间等因素综合作用下所形成能够生长植物的、处于永恒变化中的疏松矿物质与有机质的混合物。2土壤是在生物、气候、母质、地形、时间等因素综合作用下的产物，这种综合作用就称为成土作用。由成土作用形成的层次称为土壤发生层，而完整的垂直土层序列称之为土壤剖面典型土壤剖面三个基本层A层腐殖质B粘粒称淀积层过渡层C母质层3土壤组成固体部分(矿物质、有机物、生物)粒间孔隙（气体、水分）4土壤肥力在植物生活全过程中，土壤供应和协调植物生长所需水、肥、气、热的能力。(潜在肥力：土壤肥力在生产上没有发挥出来产生经济效益的部分。有效（经济）肥力：土壤肥力在当季生产中表现出来生产经济效益的部分；自然肥力：指土壤在自然因子(气候、生物、地形等)综合作用下所具有的肥力。人为肥力：土壤在人为条件熟化(耕作、施肥、灌溉等)作用下所表现出来的肥力。)5土壤物理特性疏松性、透气性、透水性、持水性、水分移动性、结构性、吸附性等。6土壤胶体是土壤中化学性质最为活跃的物质。它由无机胶体和有机胶体物质组成7土壤圈是覆盖于地球和浅水域底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层，它是地圈系统的重要组成部分。8土壤圈涵义（1）永恒的物质与能量交换（2）最活跃与最富生命力的圈层（3）记忆块的功能（4）时空限制特征（5）仅部分为可再生资源第一篇土壤组成和性质矿物:指地壳及上地幔中的化学元素在各种地质作用下形成的具有一定的化学组成和物理性质的单质或化合物。按形成矿物的地质作用将主要矿物分为主要矿物分为：原生矿物、次生矿物、变质矿物。第一章地质学基础1原生矿物Originalmineral风化过程中未改变化学组成的原始成岩矿物。土壤粗粒部分主要由原生矿物组成。基本结构单位硅四面体1)原生矿物分类硅酸盐矿物（长石类、云母、闪石、辉石）碳酸盐矿物（）磷酸盐矿物（氯磷灰石、主要有氟磷灰石）(氢)氧化物矿物（主要有石英，其次是赤铁矿类）硫化物类（主要有黄铁矿类）2)原生矿物的特点Characteristicsoforiginalmineral原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐为主氧化硅和硅酸盐矿物占绝对优势。如石英、长石、云母、辉石、角闪石等。原生矿物类型和数量决定于矿物的稳定性.石英最稳定，是粗土粒的主要成分；白云母和长石较稳定，在粗土粒中较多；黑云母、角闪石、辉石等暗色矿物易风化。3)原生矿物对土壤的贡献构成土壤的骨骼——土粒原生矿物是植物养分的重要来源,通过风化提供养料CaMgKPS等4)一般硅酸盐矿物构造Singleunitsilicates单体硅酸盐矿物橄榄石Chainsilicates链状硅酸盐矿物单链辉石augite双链角闪石amphibolSheetsilicares片状硅酸盐矿物黑云母biotiteFrameworksilicates网状硅酸盐矿物网状石英quartz硅酸盐矿物构造与稳定性的关系,且由单体到网状稳定性增加2次生或粘土矿物Secondarymineral是原生矿物在地表常温常压条件下，经风化、沉积作用所形成的一类矿物分类次生矿物以粘土矿物为主，又有比较多的结晶层状硅酸盐，还有Fe、Al、Si氧化物等基本结构单位硅氧四面体铝氧八面体Aluminosilicates(铝硅酸盐类)高岭石Kaolinite蒙脱石Montmorillonite伊利石Illite蛭石Vermiculite绿泥石Chlorite氧化物OxideSimplesalts(简单盐类)碳酸盐carbonate硫酸盐(石膏)sulfate(gypsum)氯化物(氧化物类)针铁矿赤铁矿三水铝石gibbsite锐钛矿粘土矿物的类型特征综合反映了土壤的风化和成土条件，研究和鉴定其种类、数量和特征有重要意义：帮助了解各种土壤在发生学上的地位；帮助了解土壤的理化性质如吸湿性、吸附性、胀缩性和可塑性等概略评价肥力特征。3变质矿物是早期形成的矿物经过变质（高温高压和化学活性物质的影响下）作用所形成的矿物。如蛇纹石、红柱石等3同晶替代Isomorphoussubstitution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不变的现象叫做同晶替代（同型异质替代）。同晶替代常见的是以低价代高价的金属离子，所以产生的电荷以负为主。粘土矿物以负电荷为主，通过静电引力吸附阳离子。阳离子的吸附是土壤一个极重要的特性，和肥力关系密切。土壤粘土矿物的类型和数量与土壤肥力的关系很大4粘土矿物：风化和成土过程中形成的次生矿物核心名词原生矿物次生矿物四面体八面体同晶替换硅铝铁率2：1型粘粒矿物思考题1什么叫做矿物?分析原生矿物和次生矿物在土壤中的主要作用是什么?2试比较高岭石、蒙脱石和伊利石在晶架构造上有何不同?3试比较高岭石组矿物与蒙脱石组矿物在性质上的差异?以及产生这些差异的原因是什么?第二节岩石1按岩石形成方式分：岩浆岩、沉积岩、变质岩1）岩浆岩是地球内部岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝形成的岩石岩浆岩的分类1）酸性岩SiO2含量在65％以上如花岗岩,流纹岩2)中性岩SiO2含量52％～65％如闪长岩,安山岩3)基性岩SiO2含量45％～52％如辉长岩,玄武岩4)超基性岩SiO2含量小于45％如橄榄岩2）沉积岩Sedimentaryrock在地表或近地表条件下，由母岩破坏而成的疏松沉积物(Sediment)经搬运、沉积及成岩作用（压紧、固结）形成的岩石。（一般分为机械沉积岩、化学沉积岩和生物沉积岩）层理构造沉积岩在物质成分、颜色、结构上发生变化显示的成层现象层面构造：指各种地质作用在沉积岩面上保留下来的痕迹，反映岩石形成时的环境，并可指示岩层顺序。3变质作用（Metamorphosis）使原岩石的矿物组成、结构、构造都发生剧烈变化的作用。变质岩原始岩石经变质作用形成的新岩石。发生变质作用主要因素高温、高压、化学性质活泼的流体气体和液体4风化作用地壳表层的岩石，在大气和水的联合作用以及温度变化和生物活动的影响下，在原地所发生的一系列崩解和分解作用分类：物理风化作用使岩石发生机械破碎，岩石成分不发生变化。化学风化作用使岩石发生破碎，而且岩石化学成分发生变化。生物风化作用生物在活动过程中，使岩石发生破坏机械化学物理风化的主要方式热胀冷缩、冰劈作用、层裂、盐类的潮解与结晶化学风化主要方式溶解作用水化作用水解作用碳酸化作用氧化作用水化作用有些矿物与水作用时能吸收水分子加入矿晶格形成新矿物（结晶水结构水）物理风化使岩石破碎大小表面增大，有利于水溶液的渗透为化学风化提供了良好的条件。化学风化溶解了岩石中易溶物质，改变了岩石的物理性质从而加速了物理风化的进行。物理风化、化学风化又为生物风化的深入创造了条件。影响风化作用的因素气候条件、地形条件、岩石性质差异风化同一地区相同的风化背景条件下，抗风化能力不一致的岩石，表现出程度不等的风化速度。在长期的风化作用下地表形成凹凸不齐的现象。风化壳:风化的产物呈不连续的薄壳覆盖在基岩上，称风化壳。残积母质岩石风化形成土壤母质后未经搬运而残留于原地。成土作用是指残积物的表层在一定的条件下产生的形成土壤过程的产物。即残积物的表层通过生物风化、物理风化、化学风化发生了物质移动和能量转化。包括矿物的形成和破坏，元素的迁移和转化，土壤剖面结构的形成和发展，有机质的积累和分解等，这一切便是土壤形成的过程。地质作用由于自然动力所引起的地壳物质组成、内部结构和地表形态发生改变的作用。使地壳发生变化的力量，称为地质营力。地质作用根据能量的来源不同，分内力地质作用和外力地质作用两类，或称内、外营力。洪积物：在干旱与半干旱地区的山地，由于骤融的雪水，或间歇性暴雨，形成流速湍急的洪水，将山区的风化碎屑夹杂泥沙，搬运到山谷出口处，由于地势宽坦而水流减缓，使所携带的物质沉积下来，形成扇面地形，称为洪积扇。坡积物：山坡上部的风化碎屑物质，经雨水或融雪水的冲刷，搬运到山坡的中下部堆积而成河流冲积物风化碎屑物质经河流的侵蚀、搬运和堆积而形成的。褶皱运动：使原来水平或近乎水平的岩层，变成褶皱而隆起成山的运动。褶皱运动形成褶皱构造。褶皱构造：层状岩石呈一系列波状弯曲而未失去连续完整的构造。断裂变动分两大类:节理：没有发生位移的断裂；断层：沿着裂隙有显著位移的断裂，地壳的断裂变动主要是断层造成的。第二章土壤有机质1土壤有机质土壤中的各种动植物残体，在土壤生物的作用下形成的一类特殊的、复杂的、性质比较稳定的高分子化合物(腐殖质)2.土壤腐殖质（humus）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。通常占土壤有机质的90%以上。腐殖物质(Humicsubstances)（60~80%）经土壤微生物作用后，由多酚和多醌类物质聚合而成的含芳香环结构的、新形成的黄色至棕黑色的非晶形高分子有机化合物。胡敏素(Humin)胡敏酸(Humicacid)富啡酸(Fulvicacid)3.矿质化过程矿质化（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。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(mineralizationpercent)。4.腐殖化作用进入土壤中的有机质转化形成腐殖质的过程，是一系列极端复杂过程的总称，主要是由微生物为主导的生物和生物化学过程，也有一些纯化学的过程5.腐殖化系数腐殖化系数进入土壤的有机物经过一年的腐殖化过程后所残留的碳占原总碳量的比率，或单位重量的有机碳在土壤中分解一年后残留的碳量。6SOM周转：有机物质进入土壤后由其一系列转化和矿化过程所构成的物质流通。Humification腐殖化过程：简单→复杂Mineralization矿质化过程：复杂→简单7C/NN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/N＜25时，产生N素有效化。8腐殖酸9褐腐酸10黄腐酸11激发效应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。(二）问答题1.什么叫土壤有机质?包括哪些形态?其中哪种最重要?土壤有机质土壤中的各种动植物残体，在土壤生物的作用下形成的一类特殊的、复杂的、性质比较稳定的高分子化合物(腐殖质)存在形态动植物残体半分解的动、植物残体腐殖物质（85-90%）为主2.增加土壤有机质的方法有哪些?你认为最有效是哪种?坚持两个原则平衡原则，经济原则（1)合理耕作制度（退化或熟化）合理的耕作制度可促进土壤有机质含量的提高并维持较高的水平。（2）施用有机肥（4）秸秆还田（3）种植绿肥田菁紫云英紫花苜蓿等3.叙述土壤有机质在土壤肥力上的意义和作用?（一）提供植物需要的养分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。(二）提高养分有效性SOM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。（三）改善土壤肥力特性提高土壤保肥性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）提高土壤缓冲性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緩冲；遇H＋时则由于带负电荷而吸附H＋对酸緩冲；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緩冲作用。促进团粒结构的形成，改善土壤物理性质粘结力(bindingforce)：砂＜有机胶体＜粘粒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。提高土壤生物活性和酶活性SOM是土壤微生物活动所需氧分和能量的主要来源；SOM通过刺激生物活动而增加土壤酶活性，直接影响土壤养分转化的生物化学过程；腐殖酸是一类生理活性物质。4.水田的腐殖质含量一般比旱地高?为什么?5.影响土壤有机质转化的条件是什么?其中最主要的条件是哪一种?为什么?6影响土壤有机质转化的因素1)温度影响植物生长和微生物的分解。2)土壤水分和通气状况好气：水少气多,氧气充足，微生物活动旺盛,SOM矿化分解,释放养分嫌气：水多气少,氧气不足，微生物活动受抑制,氧化分解很慢;SOM腐殖化合成腐殖质3)植物残体的特性物理状态:多汁、幼嫩绿肥易于分解，磨细粉碎易于分解。有机物质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4)土壤特性pH:中性条件下利于SOM分解质地:质地愈粘重，腐殖化系数愈高，愈难分解化合成腐殖质第三章土壤生物土壤生态系统土壤微生物是指生活在土壤中借用光学显微镜才能看到的微小生物。菌根菌根(mycorrhiza)：是指某些真菌侵染植物根系形成的共生体。对于改善植物营养、调节代谢和增强植物抗逆性有一定作用。根圈（rhizosphere)或根际：植物根系及其影响所及的范围。根圈微生物效应：用根/土比值（R/S)表示，即根圈土壤微生物与近邻的非根圈土壤微生物数量之比。根土比一般在50-20之间。共生固氮联合固氮土壤酶二、思考题1土壤生态系统的特点是什么？2土壤中主要有哪些生物？请举例说明。按其功能分类:生产者Producers消费者Consumers分解者Decomposers寄生者Parasites按其大小和形态分类微生物Micro-organism<0.2mm微(原生)植物Microflora<0.2mm细菌、放线菌、丝状菌、藻类原生动物Microfauna<0.2mm微小动物中等动物Mesofauna0.2-2mm线虫类.螨虫类大型动物Macrofauna2-20mm蚂蚁科.跳虫类巨型动物Megafauna>20mm蚯蚓按其大小和形态分类微生物Micro-organism<0.2mm微(原生)植物Microflora<0.2mm细菌、放线菌、丝状菌、藻类原生动物Microfauna<0.2mm微小动物中等动物Mesofauna0.2-2mm线虫类.螨虫类大型动物Macrofauna2-20mm蚂蚁科.跳虫类巨型动物Megafauna>20mm蚯蚓按其形态分类后生动物（多细胞）原生动物（单细胞）微生物土壤中存在的重要的微生物类群有：细菌、放线菌、真菌、藻类和原生动物。分子生物（无细胞结构，如病毒）3、蚯蚓对土壤肥力有何影响？蚯蚓通过大量取食与排泄活动富集养分，促进土壤团粒结构的形成，并通过掘穴、穿行改善土壤的通透性，提高土壤肥力。因此，土壤中蚯蚓的数量是衡量土壤肥力的重要指标。4、微生物在土壤肥力上的重要性是什么？土壤中微生物分布广、数量大、种类多，是土壤生物中最活跃的部分。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。土壤微生物在地球生境中数量最多、生物多样性最复杂和生物量最大1)调节植物生长的养分循环2)产消温室气体(CO2,CH4,NO,N2O,CO等)，影响全球气候变化3)分解有机废物4)保存物种、基因5)引发人、畜、植物病害5影响土壤微生物活性的环境因素一、温度二、水分及其有效性三、pH四、氧气和Eh值五、生物因素六、土地管理措施6Microfauna(protozoa)原生动物单细胞真核生物（简称原虫）。结构简单，数量多、分布广。表土多，底土少。原生动物在土壤中的作用：调节细菌数量增进某些土壤的生物活性参与土壤植物残体的分解第四章土壤质地、结构、孔隙状况土壤固、液、气三相容积比，反应土壤水气关系浸水容重=干土质量/沉淀容积影响容重的因素质地结构有机质含量紧实度浸水容重反映水稻土壤在浸水条件下的结构状态和紧实度土壤密度：单位容积固体土粒的质量（不包括粒间孔隙）影响因素：矿物组成、有机质含量、土壤质地2土壤比重土壤密度与4摄氏度水的密度之比3土壤结构体土粒在胶结物(有机质、碳酸钙、氧化铁)的作用下，相互团聚在一起形成大小、形状、性质不同的土团。块状、团块状、核状、柱状、棱柱状、片状、板状、团粒结构。4.土壤结构性壤结构性土壤中单粒、复粒的数量、大小、形状、性质及其相互排列和相应的孔隙状况等综合特性。土壤结构是土粒（单粒和复粒）的排列、组合形式。5土壤孔度土壤孔性指土壤中土孔隙的数量及孔隙直径的大小孔隙比土壤孔隙的体积与固相体积的比值6当量孔径与土壤水吸力相当的孔隙直径称为当量孔径当量粒径与其静水沉降速度相同的圆球直径。总孔度所有孔隙体积的总和占整个土壤体积的比例按土壤颗粒组成进行分类，将由颗粒组成相近而土壤性质相似的土壤划分为一类并给予一定名称，称为土壤质地(Soiltexture)。8毛管孔隙土壤机械组成土壤中各级土粒的百分含量，又称土壤颗粒组成1什么是土壤容重？土壤容重有哪些用途？土壤容重：单位体积自然状态土壤体（含粒间孔隙）的干重（g/cm3）土壤容重=干土质量/土壤体积干土质量=自然土质量—水分质量=自然土质量—自然土质量×含水量含水量=（自然土质量—烘干土质量）/烘干土质量1）孔隙度＝（1－容重/密度）×100%固相(solidphase)＝(容重/比重)×100%液相(liquidphase)＝(水分重量百分率×容重)×100%气相(gasphase)＝(总孔度－液相)×100%2）计算工程土方量土壤重量=土壤体积×土壤容重3)估算各种土壤成分储量计算土壤储水量及灌水或排水定额2什么是土壤质地?不同质地土壤的特性如何?如何改良土壤质地?将颗粒组成相近而土壤性质相似的土壤划分为一类并给予一定的名称土壤质地把土壤分为三类：砂土、壤土、粘土砂质土类（水）粒间孔隙大，毛管作用弱，透水性强而保水性弱，水气易扩散，易干不易涝。（肥）养分含量少，保肥力弱，肥效快，肥劲猛，但不持久易造成作物后期脱肥早衰（气）大孔隙多，通气性好，一般不会累积还原物质。（热）水少气多，温度容易上升，称为热性有利于早春作物播种（耕性）松散易耕粘土：（水）粒间孔隙小，毛管细而曲折，透水性差，易易易易产生地表径流，保水抗旱力强，保水抗旱力强，易涝不易旱（肥）养分含量较丰富且保肥力强，肥效缓慢，稳而持久，有利于禾谷类作物生长，籽实饱满，早春低温时，由于肥效缓慢易造成作物苗期缺素，（气）小孔隙多，通气性差，容易累积还原性物质（热）水多气少，热容量大，温度不易上升，称冷性土，对早春作物播种不利。（耕性）耕性差粘着难耕壤质土类土壤性质兼具粘质土和砂质土的优点，而克服它们的缺点，耕性好，宜种广，对水分有回润能力，是较理想的质地类型。土壤质地改良法：一）客土法：砂掺粘，或粘掺砂；二）改良土壤结构：大量施用有机肥，施用土壤结构改良剂3什么是土壤孔隙度？土壤孔隙有哪些类型？各有何特点？4土壤结构类型有哪些？团粒结构在土壤肥力上有何作用？土壤结构体类型：块状结构，团块状，核状结构，柱状，棱柱状结构，片状、板状结构，团粒结构团粒结构形状：近似于球形，疏松多孔的小土团称团粒结构，是含有机质丰富肥沃土壤的标志特征。大小划分：一般为0.25～10mm，<0.25mm者称微团粒(microaggregate)，水稻土中多为微团粒结构。费力作用团团粒结构具有小水库，小肥料库，空气走廊的作用小肥料库具有团粒结构的土壤，通常有机质含量丰富团粒结构表面（大孔隙，和空气接触）为好气作用，利于有机质的矿质化释放养分。团粒内部（毛管孔隙，储水通气不良）则有利于腐殖化，保存养分。不仅总孔隙度大，团粒之间排列疏松而且内部有多级大量的大小孔隙，大孔隙较多，兼有蓄水和通气的双重作用，协调水气状况能力强，因而是理想的结构体。土壤良好结构体的培育：大量施用有机肥（团聚剂）；实行合理耕作；实行合理轮作；施用石膏或石灰；施用土壤结构改良剂4、计算容重为1.2g/cm3,含水量为25％的土壤的固、液、气三相比（土壤比重2.65）。塑性是指土壤在外力的作用下变形，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是指由耕作所表现出来的土壤物理性质第五章土壤水土水势土壤水的自由能与标准状态水自由能的差值。吸湿水土粒通过吸附力吸附空气中水汽分子所保持的水分吸湿系数吸湿水的最大含量称为吸湿系数(最大吸湿量)特点吸附力很强，达31～10000个大气压，使ρ水增大，可达1.5g/cm3；无溶解能力，不移动，通常在105～110℃条件下烘干除去。烘干土重=风干土重/(1+吸湿水%)膜状水土粒吸附力所保持的液态水，在土粒周围形成连续水膜。毛管水特点：保持力较吸湿水低，6.25～31大气压，密度较吸湿水小，溶解性小；移动缓慢，由水膜厚往水膜薄的地方移动，速度仅0.2～0.4mm/hr。对植物有效性低，仅部分有效。毛管水：被保持在土壤毛细管孔隙中的水称之为毛管水。毛管水是对植物最有效的水分。毛管上升水：地下水位比较浅，地下水可以通过连通的毛管孔隙借助于毛管力而上升达到上层土壤中。毛管悬着水：地下水位比较深，毛管水与地下水不相连接。4、重力水：受重力作用可以从土壤中排出的水分，主要存在于土壤通气孔隙中。土壤中某种水分类型的最大含量，随土壤性质而定，是一个比较固定的数值，故称水分常数。毛管断裂持水量田间持水量毛管悬着水达最大量时的土壤含水量。它是反映土壤保水能力大小的一个指标。毛管持水量毛管上升水达最大量时的土壤含水量土壤水吸力毛管持水量是计算土壤毛管孔隙度的依据。（毛管孔度＝毛管持水量×容重）通气孔度＝总孔度－非活性孔度－毛管孔度）5饱和持水量土壤孔隙全部充满水时的含水量称为饱和持水量土壤水分特征曲线夜潮作用凋萎系数植物永久凋萎时的土壤含水量称为凋萎系数。土壤凋萎系数的大小，通常用吸湿系数的1.5～2.0倍来衡量。质地愈粘重，凋萎系数愈大。（非活性孔度＝凋萎系数×容重）吸湿系数吸湿水的最大含量称为吸湿系数(最大吸湿量问答题：1、研究土壤水有何重大意义?土壤水在土壤中有何重要作用?土壤水是土壤的最重要组成部分之一；在土壤形成过程中起着极其重要的作用，参与了土壤内进行的许多物质转化过程：矿物质风化、有机化合物的合成和分解等；作物吸水的最主要来源；自然界水循环的重要环节；非纯水而是稀薄的溶液，溶有各种溶质还有胶体颗粒悬浮或分散其中2、影响吸湿水含量的因素主要有哪些?在实际土壤分析工作中，测定土壤吸湿水含量的用途是什么?若某土壤风干土重为50克，吸湿水含量为2.5%，则干土重量为多少克?3、用土水势研究土壤水的优点是什么?土壤水总是中含水多的地方向含水少地方运动，这种说法正确否?为什么?水分重量百分数(水w%)计算土壤含水量时，以干土重为计算基础，这样才能反映土壤的水分状况。水w%=土壤样品水分重量(Mw)/土壤样品干土重(Ms)×100容积百分数(θv,v%)土壤所含水分的容积总量占土壤总容积的百分数v%=土壤水分容积(Vw)/土壤总容积(Vs)根据水分的容积百分数可算出土壤中空气含量并进而算出土壤固、液、气三相的比例。水层厚度（水深）（水mm）水mm=水v%×土层厚度土壤水的类型划分及有效性吸湿水（紧束缚水）膜状水（松束缚水）毛管水重力水土面蒸发的三个阶段：表土蒸发强度保持稳定的阶段，大气蒸发力控制（蒸发率不变）阶段；表土蒸发强度随含水率变化的阶段（土壤导水率控制阶段）；水汽扩散阶段水分-水气-大气，蒸发量减小雨水、灌水进入土壤的两个阶段：入渗和再分布土壤水的调节：搞好农田水利基本建设；开发土壤蓄水功能，有效拦蓄雨水，开源节流；发展节水灌溉；增加土壤有效水数量第六章土壤空气和热量状况水分含量的测定方法：经典烘干法、中子法、TDR法（时域反射仪法）呼吸商气体扩散通过充气孔隙扩散保持着大气和土壤间的气体交流作用液相扩散通过不同厚度水膜的扩散两种扩散都可以用费克(Fick)定律表示：qd=Ddc/dx1土壤通气性2土壤热容量重量热容量(Cp)：单位重量土壤温度升高1℃所需的热量(J/g·℃)。容积热容量(Cv)：单位容积土壤温度升高1℃所需的热量(J/cm3·℃)。Cv=Cp×土壤容重（影响土壤热容量组分中，土壤水有决定性作用。从土壤三相角度看，液相的土壤水分的热容量最大，气相最小；固相中，腐殖质热容量与其他成分相比有明显优势，其他各组分热容量彼此差异不大，所以土壤热容量大小主要决定于土壤水分多少和腐殖质含量。但是有机质含量比较固定，很难在短期内改善，只有水分是易变量，可以通过灌排调节土温。）3导热性土壤具有的将所吸热量传到邻近土层的性质。土壤导热率单位厚度(1cm)土层，温差1℃，每秒经单位断面

(1cm2)通过的热量焦耳数[J/(cm·s·℃)]。土壤导热率的意义Importanceofheatconductivityofsoil导热性好的湿润表土层白天吸收的热量易于传导到下层，使表层温度不易升高；夜间下层温度又向上层传递以补充上层热量的散失，使表层温度下降也不致过低，因而导热性好的湿润土壤昼夜温差较4土壤热扩散率标准状况下，在土层垂直方向上每厘米距离内，1℃的温度梯度下，每秒流入1cm2土壤断面面积的热量，使单位体积(1cm3)土壤所发生的温度变化，以D表示。D=λ/Cv(cm2/sλ→土壤导热率[J/(cm·s·℃)]；Cv→土壤容积热容量(J/cm3·℃)影响λ、Cv和D的因素：质地、松紧度、结构及孔隙状况等。土壤固相物质组成稳定，土壤热扩散率主要取定于土壤水和空气的比例。土壤热状况土壤与大气间由总压力梯度推动的气体整体流动，也称质流在大气和土壤之间CO2和O2浓度的不同形成分压梯度，驱使土壤从大气中吸收O2，同时排出CO2的气体扩散作用，称为土壤呼吸。是土壤与大气交换的主要机制。土壤呼吸强度单位时间通过单位断面的CO2数量土壤呼吸强度不仅作为土壤通气指标，而且是反映土壤肥力状况的一个综合指标。土壤热量来源太阳辐射能生物热微生物分解有机质过程是放热过程。释放的热量一部分作为微生物能源，大部分用来提高土温。地热问答题1土壤空气与大气土壤的区别?（1）土壤空气中的CO2含量高于大气（3）土壤空气中水汽含量一般高于大气土壤空气含量=总孔度-水分容积百分率（2）土壤空气中的O2含量低于大气（4）土壤空气中含有较多的还原性气体2壤空气与作物生长1）土壤空气影响根系生长发育O2与CO2的含量影响根系代谢生长土壤空气中还原性气体，也可使根系受害2)土壤空气影响种子萌发种子萌发，所需氧气主要由土壤空气提供，缺氧时，葡萄糖酒精发酵，产生酒精，使种子受害。3）土壤空气与微生物活动土壤空气影响微生物活动，影响有机质转化。通气良好利于有机质矿质化。（2）根系吸收养分，需通气良好条件下的呼吸作用提供能量。2、土壤通气性对土壤肥力有何影响?3、土壤Eh的意义是什么?氧化还原电位(Eh)：由于溶液中氧化态物质和还原态物质的浓度关系变化而产生的电位称为氧化还原电位。单位为伏(V)或毫伏(mV)Eh与pH的关系土壤氧化还原反应总有H+参与，H+活度对氧化还原平衡有直接影响。4、如何调节土壤的通气性?1）土壤通气指标：1土壤孔隙度2土壤呼吸强度单位时间通过单位断面（或单位土重）的CO2数量3土壤透水性4土壤氧化还原电位土壤空气来源：近地表大气；土壤微生物的呼吸和代谢；土壤水分的蒸发土壤空气与生态和环境的关系1）土壤空气与植物生长Effectofsoilaironplantgrowth土壤空气与根系若土壤空气中O2的含量小于9％或10％，根系发育就会受到影响，O2含量低至5％以下时，绝大多数作物根系停止发育。O2与CO2在土壤空气中互为消长，当CO2含量大于1％时，根系发育缓慢，至5～20％，则为致死的含量。土壤空气中还原性气体，也可使根系受害，如H2S使水稻产生黑根，导致吸收水肥能力减弱，甚至死亡。土壤空气与种子萌发种子萌发，所需氧气主要由土壤空气提供，缺氧时，葡萄糖酒精发酵，产生酒精，使种子受害。土壤空气状况与植物抗病性（1）植物感病后，呼吸作用加强，以保持细胞内较高的氧水平，对病菌分泌的酶和毒素有破坏作用。（2）呼吸提供能量和中间产物，利于植物形成某些隔离区阻止病斑扩大（3）伤口呼吸增强，利于伤口愈合，减少病菌侵染土壤空气与微生物活性土壤空气影响微生物活动，影响有机质转化。通气良好利于有机质矿质化。根系吸收养分，需通气良好条件下的呼吸作用提供能量。土壤水、气、热调节措施1）通过耕作和施肥，改善土壤的物理性质2）灌溉和排水措施3）混交、间种措施4）采用人工覆盖物第七章土壤形成和发育母质是风化壳(weatheringcrust)的表层，是指原生基岩(originalbedrock)经过风化、搬运、堆积等过程于地表形成的一层疏松、最年轻的地质矿物质层，它是形成土壤的物质基础，是土壤的前身。风化壳是地壳表层的岩石经过风化后形成的疏松堆积物。残积母质(residualparentmaterial)：岩石风化后，基本上未经动力搬运而残留在原地的风化物；运积母质(carriedparentmaterial)：母质经外力，如水、风、冰川和地心引力等作用而迁移到其它地区的物质。地质大循环Macro-geologicalcycle指地面岩石的风化、风化产物的淋溶与搬运、堆积，进而产生成岩作用，是地球表面恒定的周而复始的大循环。特点：涉及空间大，时间长，植物养分元素不积累。生物小循环植物营养元素在生物体与土壤之间的循环。特点：涉及空间小，时间短，可促进植物养料元素的积累，使土壤中有限的养分元素发挥作用。土壤发育是指地壳表面的岩石风化体及其再积体，接受其所处的环境因素的作用，而形成具有一定剖面形态和肥力特性的土壤。土壤年龄soilage土壤年龄是指土壤发生时间的长短和发育的程度绝对年龄absoluteage土壤在新鲜风化层或新母质上开始发育时算起迄今所经历的时间（年）；相对年龄(relativeage)：土壤的发育阶段或发育程度。土壤剖面发育明显，土壤厚度大，发育度高，相对年龄大；反之相对年龄小。通常说的土壤年龄是指土壤发育程度，而不是年数，即所谓的相对年龄。壤剖面(soilprofile)：从地面向下直到土壤母质的垂直切面，具有若干个大体与地面平行的土壤发生层。土壤发生层(soilhorizon)：土壤形成过程中所形成的具有特定性质和组成的、大致与地面平行的，并具有成土过程特性的层次土体构型(pedonpattern)：各土壤发生层在垂直方向上有规律的组合和有秩序的排列状态。土层成土因素，是影响土壤形成和发育的基本因素，它是一种物质、力、条件或关系或它们的组合，其已经对土壤形成发生影响或将影响土壤的形成。包括：二、问答题1为什么说土壤形成过程的实质是地质大循环和生物小循环矛盾斗争的统一?2试分析五大成土因素之间相互关系?土壤形成因素生物、气候、母质、地形、时间关系土壤是成土因素综合作用的结果成土因素具有同等重要性和不可替代性成土因素的时空分异导致土壤演化持续进行气候因素影响土壤水热状况从而影响植物生长、微生物活动、有机质的合成与分解和母质风化1)气候通过湿度（humidity）影响土壤中物质的迁移，土壤中物质的分解、合成和转化2）气候通过温度(temperature)影响矿物和有机物质的风化、分解与合成。每增加10℃温度，反应速率可成倍增加。|3)温度和湿度的共同影响（交互作用）实际上水热两因子是共同作用着的，只有两者互相配合，才能促进土壤的形成发展。地形主要是影响水热条件及母质的再分配，进而影响土壤的形成.生物植物、土壤动物和土壤微生物）在土壤形成过程中起主导作用：把太阳能引入成土过程,使营养元素在土壤积聚,产生腐殖质,形成土壤团粒结构,改善母质理化性质,形成具有肥力的土壤。时间时间因素对土壤形成没有直接作用，但可体现土壤的发育程度。3母质因素会影响土壤的哪些性质?影响成土过程的速度、性质和方向影响土壤理化性状（如养分等）岩浆岩花岗岩形成的土壤富钾而缺磷玄武岩形成的土壤缺钾而富磷；沉积岩：砂岩形成的土壤盐基养分较贫乏；页岩形成的土壤盐基养分较丰富。影响土壤矿物组成影响土壤发育和形态特征(morphologicalcharacteristic)总之，成土过程进行得愈久，母质与土壤的性质差别就愈大。但母质的某些性质却仍会顽强地保留在土壤中。母质与岩石、土壤的区别母质既不同于岩石：有初步肥力，颗粒分散，疏松多孔，有一定吸附、透水和蓄水性能。也不同于土壤：缺乏养分，几乎不含C、N，通气和蓄水不能同时解决。4为什么说没有生物的发展，就没有土壤的形成?生物因素是促进土壤发生发展最活跃的因素。生物（植物、土壤动物和土壤微生物）在土壤形成过程中起主导作用：把太阳能引入成土过程,使营养元素在土壤积聚,产生腐殖质,形成土壤团粒结构,改善母质理化性质,形成具有肥力的土壤。一定意义上，没有生物因素的作用，就没有土壤的形成。植物(vegetation)的作用能量转换(conversionofenergy)及有机质形成太阳能→化学能(潜能)矿物质富集作用(enrichment)及有效化把分散在母质、水体和大气中的营养元素有选择地吸收起来，同时伴随着矿质营养元素的有效化。促进土壤形成及结构体的发展植物根系分泌有机酸，通过溶解和根系挤压作用破坏矿物晶格，改变矿物的性质，促进土壤形成；并通过根系活动，促进土壤结构发展。微生物(microorganism)的作用分解有机质，释放潜能和养分；参与腐殖质形成，增强土壤肥力生物固定大气中的N；分解矿物，促进土壤物质的溶解和迁移土壤动物(soilanimal)的作用参与有机体的分解，破碎；腐殖质的形成；疏松土壤，搬运土壤；参与土壤团粒结构的形成第八章土壤胶体化学和表面反应1阳离子交换作用CEC土壤溶液中阳离子与土壤胶体表面吸附阳离子互换位置2交换性阳离子被土壤胶体表面所吸附，能被土壤溶液中的阳离子所交换的阳离子。（包括：1）致酸离子：氢离子和铝离子两种；2）盐基离子除铝以外的金属离子）3阳离子吸附土壤溶液中的阳离子转移到土壤胶体表面，为土壤胶体所吸附。4阳离子解吸土壤胶体表面吸附阳离子转移到土壤溶液中。CEC土壤所能吸附和交换的阳离子的容量cmol(+)/kgBS盐基离子占吸附阳离子总量(CEC)的百分数。土壤盐基饱和度%=交换性盐基总量/CEC×100意义5阴离子专性吸附阴离子作为配位体，进入粘土矿物或氧化物表面金属原子的配位壳，与其中的羟基或水合基交换、重新配位，并直接通过共价键或配位键结合而被吸附在固体表面。它发生在胶体双电层的内层，也称配位体交换吸附。6比表面：单位重量（体积）物体的总表面积7阳离子交换量CEC是指在一定pH值条件下每千克干土所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔8土壤盐基饱和度BS盐基离子占吸附阳离子交换量(CEC)的百分数土壤盐基饱和度%=交换性盐基总量/CEC×100影响阳离子交换量的因素有哪些？土壤质地（质地由砂质向粘质变化阳离子交换量逐渐增大）有机质含量（有机质含量高的土壤阳子交换量高，保肥力强）无机胶体类型、土壤酸碱性（酸碱性通过影响带可变电荷的土壤胶体电荷数而影响CEC，从而影响土壤保肥力）3)Eh与pH的关系1什么是土壤胶体？它具有哪些主要性质？土壤胶体通常是指大小1∼100nm的土壤中固体颗粒组分，包括矿质胶体、有机胶体和有机无机复合体，且多数情况下以复合胶体形式存在，是影响土壤其他化学性质和土壤肥力的物质基础。性质：什么是阳离子交换量？影响阳离子交换量大小的因素有哪些？为什么增施优质有机肥是提高土壤交换量的有效方法？阳离子交换量(CEC)是土壤所能吸附和交换的阳离子的容量cmol(+)/kg即为pH值为7时土壤时净负电荷的数量CEC与土壤胶体的比表面和表面电荷有关。有机胶体所带负电荷量较无机胶体大得多，因而有机质含量高的土壤阳离子交换量高，保肥力强。阳离子交换作用有何特征？1）可逆反应反应速度很快，溶液中与胶体表面吸附阳离子处于动态平衡（这对植物营养的供应有重要的意义：当植物从土壤溶液中吸收了阳离子后，胶体上的交换性阳离子会迅速补给到土壤溶液中）2）以离子价为基础的遵循等价交换3）符合质量作用定律：溶液中某种离子浓度高时，其交换能力增大可将交换能力弱或强的离子交换出来影响阳离子交换能力的因素有哪些？1）离子的电荷数量2）离子半径及水化程度：同价离子，离子半径越大，水化程度越弱，则水化半径越小，其代换能力越强。如K+>Na+3）离子浓度阳离子交换作用受质量作用定律支配溶液中某种离子浓度高时，其交换能力增大可将交换能力弱或强的离子交换出来土壤表面电荷和电位及对阳离子的吸附1）电荷种类和来源：1永久电荷：粘土矿物晶层中核心离子的同晶替代2可变电荷：在介质酸碱度影响下胶体表面分子解离产生的农业生产中集中施肥的理论依据？第九章土壤酸碱性和氧化还原反应氧化还原电位(Eh)：由于溶液中氧化态物质和还原态物质的浓度关系变化而产生的电位称为氧化还原电位。单位为伏(V)或毫伏(mV)活性酸与土壤固相处于平衡状态的土壤溶液中H+所反映出来的酸度。潜性酸吸附在土壤胶体表面的交换性致酸离子（H+和Al3+)所反映出来的酸度。水解酸交换酸土壤胶体吸附H+或Al3+通过交换进入溶液后所反映出的酸度。碱化度(ESP)土壤胶体吸附的交换性钠占CEC的百分率。土壤缓冲性狭义：土壤中加入酸性或碱性物质后，土壤具有抵抗变酸和变碱而保持pH稳定的能力，称土壤缓冲作用，或缓冲性能。广义：土壤是一个巨大的缓冲体系，对营养物质、污染物质、氧化还原等也具有缓冲性，即具有抵抗外界环境变化的能力。这是土壤质量及肥力的重要指标。土壤缓冲性概念土壤中加入酸性或碱性物质后，土壤具有抵抗变酸和变碱而保持pH稳定的能力，称土壤缓冲作用，或缓冲性能。缓冲容量(BufferingCapacity)—使单位(质量或容积)土壤改变1个pH单位所需的酸或碱量。1.土壤水浸pH和盐浸pH有何区别？为什么?pH(H2O)—水浸提所得的PH；pH(KCl)—中性盐1mol/LKCl溶液浸提土壤所得的PH。一般土壤pH(H2O)＞pH(KCl)。2.为什么在碱性土壤上，常发生作物有缺Ca2+和K＋的现象?因为土壤之所以变成碱性，是因为当盐土集盐和脱盐频繁发生时，钠离子逐渐取代土壤胶体上吸附的钙镁离子，大量的交换性钠进入土壤溶液，使土壤呈碱性。3.改良酸性/碱性土壤的原理是什么?如何进行改良？酸性土：原理—土壤潜性酸是土壤酸性的主要来源和组成，所以应中和土壤潜性酸。方法壤酸度通常以施用石灰或石灰粉来调节。CaO、Ca(OH)2、CaCO3石灰需要量＝土壤体积×容重×阳离子交换量×（1-盐基饱和度）影响石灰用量因素有：（1）土壤潜性酸和pH值有机质含量盐基饱和度土壤质地等土壤性质（2）作物对酸碱度的适应性；（3）石灰的种类和施用方法等。碱性土的改良改良pH＞8.5的碱性土原理中和其碱性，消除交换性钠（镁）。方法—施用石膏(CaSO4•2H2O)、硅酸钙等;施用硫磺粉和FeS2粉(同时补铁);施用有机肥，产生CO2提高土壤空气CO2浓度4.交换性Al3＋是南方土壤酸化的主要原因，为什么?？土壤交换性H+的饱和度达到一定限度，就会破坏硅酸盐粘粒晶体结构，其水铝片中Al转化为活性Al3+，取代交换性H而成为交换性Al3+。因此，矿质酸性土以交换性Al3+占绝对优势5.交换性Na＋是北方土壤碱化的重要原因，为什么？6土壤酸化过程及酸性指标1）土壤酸化过程土壤胶体上吸附的盐基离子被活性H＋交换进入土壤溶液后被淋失，胶体上的交换性H＋不断增加，并出现交换性铝，形成酸性土壤。2）A土壤酸度的强度指标：土壤pH；石灰位（土壤酸度主要决定于胶体吸附的致酸离子H+、Al3+，其次决定于致酸离子与交换性盐基离子(以Ca2+为主)的相互比例，即盐基饱和度。）B土壤酸度的数量指标：交换酸（土壤胶体吸附的氢离子或铝离子通过交换进入溶液后所反映的酸度。）水解酸（具有羟基化表面的土壤胶体，通过解离氢离子后所产生的酸度。）7影响土壤酸碱性的因素：1)土壤环境条件:A气候B生物C母质2)盐基饱和度在一定范围内，pH随盐基饱和度的增加而升高。3)土壤空气的CO2分压石灰性土壤pH随Pco2增大而降低，变化于7.5~8.5之间(田间)。4、土壤氧化还原条件土壤淹水还原pH向中性点趋近，即酸性土pH升高，碱性土pH降低。酸性土还原pH升高，由于Fe2O3、MnO2还原溶解度增大，显示碱性，有机质加快还原过程.碱性土还原pH下降，主要由于在嫌气条件下有机酸和CO2的积累过程及其综合作用。A气候(温度、湿度：高温多雨地区，风