土壤农作物学-1

土壤与农作物学土壤农作物学是农业水利工程专业的基础课，内容根据农田水利工作的需要而设立，包括了土壤学、作物学、生态学、环境学、植物生理学、水土保持学等学科。土壤农作物学与水文水资源专业关系密切，水利工作一项重要任务是调节水资源，在农业生产当中，必须了解土壤与作物的相关理论，才能完成好以上的任务。

通过本课程的学习，应该掌握以下几个方面：①土壤形成、组成以及不同类型土壤的性质，根据其特点采取何种水利措施进行节水；②作物与水的关系，如何合理用水，提高水分利用率；③掌握主要作物的需水规律，制订合理的灌溉制度。一、土壤1.概念

土壤是发育于地球陆地表层，能够生长绿色植物的疏松多孔表层。

土壤是自然界中具有特殊形态、性质和功能的自然体。即：土壤是地球陆地表面（形态）具有肥力（性质），能够生长绿色植物（功能）的疏松表层（形态）。第一章土壤的形成与分类第一节土壤与土壤肥力土粒土壤水2、土壤的基本物质组成土壤是四（或五）种物质组成的三相多孔体土壤空气3.土壤在农业生产和生态系统中的地位和作用（1）土壤是农业生产的基本生产资料

土壤作为农业生产的基本生产资料，不仅给农业生产提供了基地，也给人们提供了数量庞大的生活资料和生产资料。

民以食为天，食以土本！（2）土壤是陆地生态系统的主要组成部分土壤不只是农业生产的基本资料，还是陆地生态系统的重要组成部分，土壤利用上存在的严重问题无一不影响整个生态环境。（3）土壤是制定农业技术措施的依据农业技术措施肥水植密优管工料利保植种理具因土制宜

土壤（4）土壤是人类社会的重要自然资源

土壤作为人类生存的最基本的自然资源，不同于其他资源，它在农业生产上发挥其资源作用是长期的，不受时间限制。只要“治之得宜，地力常新”。土壤又是珍贵的，马克思曾经说过“土壤是世代相传的人类所不能出让的生存条件和再生产条件”。

二、土壤肥力1.概念土壤肥力——是指在植物生长期间，土壤能持续不断地、适量地提供并协调植物生长所需要的水分、养分、空气、热量等因素及其他生活条件的能力。肥力是土壤的基本属性和质的特征。水、肥、气、热——称为四大肥力因素。肥沃土壤上生长的作物瘠薄土壤上生长的作物2.土壤肥力的种类

根据土壤肥力的来源不同，土壤肥力有自然肥力和人为肥力的区别。自然肥力是指土壤在自然因子即五大成土因素（气候、生物、母质、地形和年龄）的综合作用下发育来的肥力，它是自然成土过程的产物。人为肥力是耕作熟化过程发育而来的肥力，是在耕作、施肥、灌溉及其它技术措施等人为因素影响作用下所产生的结果。3.土壤肥力与生产力的区别土壤生产力与土壤肥力是两个范畴的概念，但又有一定的联系土壤生产力是由土壤本身属性及发挥肥力作用的外部条件（包括自然条件、人为因素、社会因素）所共同决定的，它是土壤的经济效应肥力高低是土壤生产力的基础，而不是其全部，土壤生产力高土壤肥力高，土壤肥力高土壤生产力不一定高。正确认识土壤应具备的几个重要观点土壤是与其周围环境构成的综合统一体，土壤与土地是不可分割的。土壤兼具多种运动形式，是与其他运动形式“质”的区别确立土壤的本质是“肥力”的观点一、土壤形成过程1.岩石风化和土壤母质的形成第二节土壤的形成与分类2.自然土壤形成的本质地质大循环是指地面岩石的风化、风化产物的淋溶与搬运、堆积，进而产生成岩作用.生物小循环是植物营养元素在生物体与土壤之间的循环：植物从土壤中吸收养分，形成植物体，后者供动物生长，而动植物残体回到土壤中，在微生物的作用下转化为植物需要的养分，促进土壤肥力的形成和发展。二者关系：地质大循环和生物小循环的共同作用是土壤发生的基础,无地质大循环,生物小循环就不能进行;无生物小循环,仅地质大循环,土壤就难以形成。在土壤形成过程中，两种循环过程相互渗透和不可分割地同时同地进行着。3.农业土壤形成的本质自然土壤经过人类开垦耕种演变而形成的。人为因素居于主导地位。第一节土壤形成因素及其在土壤发生中的作用第一节土壤形成因素及其在土壤发生中的作用3、主要成土过程（一）原始成土过程是指从岩石露出地面有微生物着生开始到植物定居之前形成的土壤过程。它是土壤形成作用的起始点。

（二）有机质积聚过程

是指在各种植被下，有机质在土体上部积累的过程，结果在土体上部形成暗色腐殖质层的过程。（三）粘化过程是指土体中粘土矿物的生成和聚集过程。可分为残积粘化过程和淋溶淀积粘化过程。粘化过程结果在土体心土层形成粘化层，主要发生层次深度在50cm~60cm，因这一深度水热条件比较稳定，适合于次生粘土矿物的产生。（四）钙化过程是指干旱、半干旱区土壤钙的碳酸盐发生淋溶、淀积的过程。结果形成钙积层，其特征：呈假菌丝体、核状、斑点状，若出现层次浅、厚度大，成为生产上障碍层次。（五）盐化过程盐化过程是指土体中各种易溶性盐类在土壤表层积聚的过程。发生在滨海区、干旱区、半干旱区，形成具盐化层的盐渍土。（六）碱化过程

碱化过程是指土壤胶体上吸持较多交换性钠，使土壤呈碱性反应，并引起土壤物理性质恶化的过程。结果在土壤底层形成具碱化层的碱化土，pH值大于9.0。

（七）白浆化过程是指土体中出现还原高铁高锰作用而使某一土层漂白的过程。（八）灰化过程是指土体表层R2O3及腐殖质淋溶淀积而SiO2残留的过程。（九）潴育化过程是指土壤形成中氧化还原交替进行的过程。形成潴育层，特点：产生锈斑锈纹、铁锰结核，发生于地下水浸润土层、地下水升降频繁区。如华北平原潮土区。（十）潜育化过程是指土体中发生的还原过程，形成潜育层，此层次呈蓝灰色，又称灰蓝层。（十一）富铝化过程是指土体中脱硅富铁铝的过程，形成网纹层，又称富铁铝化过程。如红壤形成中具有此成土过程。（十二）草甸化过程

是指土壤表层的草甸有机质聚集过程和受地下水影响的下部土层的潴育化过程以及底层的潜育化过程的重叠过程。（十三）熟化过程是指在人为因素影响下，通过耕作、施肥、灌溉等措施，改造土壤的土体构型，减弱或消除土壤中存在的障碍因素，协调土体水、肥、气、热等，使土壤肥力向有利于作物生长方向发展的过程。简单地说为人类定向培育土壤的过程。可分为旱耕熟化和水耕熟化。某一土壤类型的形成经常由一个主要成土过程和几个辅助过程共同作用完成。

4、土壤剖面土壤剖面

是一个具体土壤的垂直断面，其深度一般达到基岩或达到地表沉积体的相当深度为止。土壤发生层

是指土壤形成过程中所形成的具有特定性质和组成的、大致与地面相平行的，并具有成土过程特性的层次。

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，称为土壤发育（soildevelopment)。

土壤个体发育的图式A淋溶层B淀积层C母质层O堆积于表层的有机质层,水分不饱和,有机质含量≥35%H堆积于表层的有机质层,水分长期饱和,有机质含量≥35%E硅酸盐粘粒遭破坏,粘粒、铁、铝三者皆有损失，而砂粒与粉粒聚集G潜育层P人工熟化层（水稻土中的渗育层）W潴育层D沉积的砾质的异元母质层R连续的坚硬岩层土壤剖面发生层与层次字母注记成熟的土壤剖面

淋溶层（A层）：

(eluvialhorizon)土体最上部，在湿润地区有物质的淋溶。

淀积层（B层）：

(illuvialhorizon)处于A层下面，是物质淀积作用造成的。

母质层（C层）

：

(parentmaterialhorizon)无明显的成土作用。

农业土壤的剖面旱地水田APBG土壤剖面巨型土壤剖面有机质层盐积层（表层）犁底层P二、土壤形成因素(soilformingfactor)土壤形成因素又称成土因素,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。土壤发生学说(soilgenesistheory)认为土壤是在各种自然和人为因素的影响下由岩石风化成母质，再由母质演化成土壤的。***五大成土因素:19世纪未，俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫(Dokuchaev,1846-1903)通过对俄罗斯大草原土壤的调查,提出土壤的五大成土因素，即

母质-parentmaterial气候-climate生物-organisms地形-relief时间-time定义

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。（一）母质类型（按成因分）

1、残积母质(residualparentmaterial)2、运积母质(carriedparentmaterial)运积母质重积母质(colluvialparent)水风冰川(glacier)重力(gravity)流水沉积冲积母质(alluvialparent)坡积母质(slopeparent)洪积母质(diluvialparent)湖积母质(lacustrineparent)海积母质(marineparent)黄土母质(Loessparent)沙丘(sanddune)冰碛母质(glacialparent)母质在土壤形成中的作用(一)直接影响着成土过程的速度、性质和方向，例如：石英含量高的花岗岩风化物，盐基少，淋溶强烈，呈酸性；而玄武岩、辉绿岩不含石英、盐基丰富，抗淋溶作用强，呈中性。在我国亚热带地区，石灰岩发育成石灰岩土，酸性岩发育成红壤。母质在土壤形成中的作用(二)母质对土壤理化性质有很大的影响：影响土壤养分状况：如钾长岩、斜长岩；影响土壤机械组成和质地：红色风化壳和玄武岩发育的红壤质地粘重，花岗岩和砂页岩发育的质地居中，砂岩、片岩的质地最轻；影响矿物组成、土壤发育层次等；1、湿度因子对土壤形成的影响表1中国气候分区（二）气候湿度对土壤形成的作用：

（1）影响土壤中物质的迁移我国由西北向华北逐渐过渡，土壤盐类的迁移能力不断增强。

（2）影响土壤中物质的分解、合成和转化

湿润地区的土壤风化度较高，而在干旱地区则较弱。表土有机质含量常随大气湿度的增加而增加。随着湿度增加，土壤颜色也由红转黄。2、温度对土壤形成的影响

（1）温度影响矿物的风化和合成,影响土壤母质和风化层的厚度

一般来说，每增加10℃温度，反应速率可成倍增加。花岗岩风化壳在广东可厚达30～40米，浙江一般在5～6米，而青海高原常不足1米。德国土壤学家拉曼（Ramann）曾提出了“风化因子”的概念:风化因子=风化天数×水解离度湿热带，土色呈赤色、棕红色或黄色暖热半湿带，土色呈棕色－褐色寒温带，土色以灰色为主（2）温度影响土壤颜色影响有机质的分解和腐殖化、全氮：詹尼曾对美国大平原的土壤研究，发现全氮含量与土壤温度和湿度密切相关，并可用下式表示：上式中N表示土壤全氮，T为年均温度,m为湿度因素。3、温度和湿度的共同影响4、气候变化与土壤形成

由于气候带、植被和土壤之间存在明显的关系，许多土壤学家非常重视气候在土壤形成中的作用，并提出了土壤地带性的概念。

在中国温带，自西向东大气湿度递增，依次出现：

暗棕壤、棕壤（褐土）、黄棕壤、黄壤、红壤和砖红壤。

在中国温带东部湿润区，由北而南热量递增，土壤分布依次为：棕漠土、灰棕漠土、灰漠土、棕钙土（灰钙土）、栗钙土、黑钙土和黑土。（三）生物

据科夫达估计，在陆地上植物每年形成的生物量约为3.5×1010吨,相当于8.9×1017

J的能量。

不同的植被类型有机残体的数量不同，一般说来，热带常绿阔叶林>温带夏绿阔叶林>寒带针叶林，草甸>草甸草原>干草原>半荒漠和荒漠。

1、植物在成土过程中的作用土壤与植物间物质和能量的交换（2）动物在成土过程中的作用动物在成土过程中的作用非洲象牙海岸的白蚁可筑起直径15米，高2～6米的坚固竖立土墩！肥沃土壤中蚯蚓的粪便可达30吨/公顷！（3）微生物在成土过程中的作用

微生物作为地球上最古老的生物体，已存在达数十亿年，它是最古老的造土者。有人在南极洲的罗斯岛和泰罗尔盆地128米和427米的沉积岩心中找到了活细菌。

微生物对土壤形成的作用可概括为：分解有机质，释放各种养料，为植物吸收利用；合成土壤腐殖质，发展土壤胶体性能；固定大气中的氮素，增加土壤含氮量；促进土壤物质的溶解和迁移，增加矿质养分的有效度（如铁细菌能促进土壤中铁溶解移动）。（四）地形（1）地形与母质的关系

冲积物坡积物洪积物残积物（2）地形与水热条件的关系

地形对土壤水分状况的影响

（3）地形与土壤发育的关系

例如，随着河谷地形的演化，在不同地形部位上，可构成水成土（河漫滩）→半水成土(低级阶地)→地带性土(高级阶地)的发生系列。

（五）成土时间（1）土壤年龄(soilage)

土壤年龄是指土壤发生发育时间的长短，通常把土壤年龄分为绝对年龄和相对年龄。绝对年龄(absoluteage)是指该土壤在当地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，通常用年表示；相对年龄(relativeage)则是指土壤的发育阶段或土壤的发育程度。（2）土壤形成速率和所需的时间许多土壤中在100年内就可使土壤有机质达到准平衡；在较有利的条件下，一个弱发育的B层可在数百年内形成;在400～500年的成土时间内,就可看出粘粒由A层向B层的迁移。（六）人类活动(anthropicactivity)1、目的性：在农业生产实践中，在逐渐认识土壤发生发展客观规律的基础上，利用和改造土壤、培肥土壤，它的影响可以是较快的。2、社会性：它受着社会制度和社会生产力的影响，在不同的社会制度和不同的生产力水平下，人类活动对土壤的影响及其效果有很大的差别。3、间接性：人类活动的影响可通过改变各自然因素而起作用，并可分为有利和有害两个方面。4、两重性：利用合理，有助于土壤肥力的提高；利用不当会破坏土壤，如我国不同地区的土壤退化主要是由于人类不合理地利用土壤引起的。两重性：

有利？

有害？

表人类影响成土因素的作用（据E.M.Bridges,1982）

有利效果＊有害效果＊

1.母质a.增加矿质肥料，b.增积贝壳和骨骼，c.局部增积灰分，d.迁移过量物质如盐分，e.施用泥灰，f.施用淤积物a.动植物养分通过收获取走多于回收，b.施用对动植物有毒的物质，c.改变土壤组成足以抑制植物生长

2.地形a.通过增加表层粗糙度，建造土地和创造结构以控制侵蚀，b.增积物质以提高土地高度，c.平整土地a.湿地开沟和开矿促其下降，b.加速侵蚀，c.采掘

3.气候

a.因灌溉而增加水分，b.人工降雨，c.工业上经营者释放CO2到大气中并可能使气候转暖,d.近地面空气加热,e.用电气或用热气管使亚表层土壤增温,f.改变表层土壤的颜色,以改变反射率,g.排水迁移水分,h.风的转向a.土壤受到过分曝晒,扩大冰冻,迎风和紧实化等危害,b.土地形成中改变外观,c.制作烟雾,d.清除和烧毁有机覆被4.有机体a.引进和控制动植物的数量，b.运用有机体直接或间接增加土壤中的有机质，包括人粪尿，c.通过翻犁疏松土壤以取得更多氧气，d.休闲，e.控制熏烧消灭致病有机体a.移走动植物，b.通过燃烧、耕犁，过度放牧、收获、加速氧化作用、淋溶作用减少有机质含量，c.增加或繁生致病有机体，d.增加放射性物质5.时间a.因增添新母质或因土壤侵蚀而局部母质裸露，从而使土壤更新，b.排水开垦土地a.养分从土壤和植被中加速迁移，以致土壤退化，b.土壤居于固体填充物和水下五、土壤分类（一）土壤分类含义土壤分类是指根据土壤性质和特征，按照一定系统原则、指标体系对土壤进行科学的分门别类过程。（二）科学土壤分类的目的、意义科学的土壤分类的目的，在于阐明土壤在自然因素和人为因素影响下发生、发展的规律；指出各种土壤发育演变的主导成土过程和次要成土过程；揭示成土条件、成土过程和土壤属性之间的必然联系，从而拟订出土壤分类系统。因此，科学的土壤分类是正确认识土壤，合理利用多种土壤资源的重要环节，可为改造土壤，提高土壤肥力和农业生产水平提供科学依据。（三）我国现行土壤分类原则1.发生学原则土壤是独立的历史自然体，土壤分类要综合分析成土条件、成土过程和土壤属性，以成土条件为前提，成土过程为基础，土壤