第二部分 土壤物质组成(终)

第二部分土壤的物质组成第一章土壤矿物质主要内容(重点)：教学目标与要求：教学方式与手段：课时安排与进度：1.土壤矿物质的矿物组成和化学组成2.粘土矿物（重点）3.我国土壤粘土矿物分布规律1.了解常见的土壤原生矿物和次生矿物的种类2.重点掌握土壤黏土矿物的结构单元、结构类型、同晶代换以及不同类型黏土矿物的特性。幻灯，动画演示；举例分析；分子模型演示课时数：3课时第一节土壤矿物质的矿物组成和化学组成一、土壤矿物质的化学组成土壤47%29%矿物质38%，(95%)有机质12%，(5%)溶液(15-35%)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根据矿物的来源：原生矿物和次生矿物。二、土壤中的矿物组成原生矿物：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。①土壤原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势。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。②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。③土壤原生矿物是植物养分的重要来源

白水晶晶簇2008年10月27日，在墨西哥奇瓦瓦沙漠的奈加山脉下约304.8米深处发现了一个“水晶洞穴”。水晶柱达170根，最大长约11.4米方解石粒状集合体橄榄石不同颜色的水晶黑云母长石石榴子石硅酸盐矿物的结构1、基本构造单位:Si-O四面体2、结构类型a岛状构造b孤立环状构造c连续链状构造d连续层状构造e架状构造链状结构(角闪石结构)图示∶土壤颗粒大小与矿物类型的关系第二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。粘土矿物（clayminerals）是组成土壤的主要矿物。它们是一些含铝、镁等为主的含水硅酸盐矿物。除海泡石、坡缕石具链层状结构外，其余均具层状结构。

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。一、层状硅酸盐粘土矿物构造特征

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。粘土矿物分类（2）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。SilicaTetrahedralSheetAluminumOctahedralSheetKaoliniteNon-Expanding10cmol(+)/kg1:1Clay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。（2）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。（4）胶体特性较弱较粗（0.2-2m），颗粒的总表面积相对较小，为10－20×103m2kg-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。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。Share

1oxygen硅氧片SilicaTetrahedralSheet鋁氧片OctahedralSheetShare

2oxygensSiTetra.AlOct.SiTetra.2:1ClayMontmorilloniteExpanding100cmol(+)/kgH2OH2OH2OH2OH2O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。（3）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0.01-1m），总表面积为600－800×103m2kg-1，且80％是内表面。蛭石一般为400×103m2kg-1。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。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的同晶替代主要发生在铝片中，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KInterlayerK+KKKKK2:1ClayIlliteNon-expanding40cmol(+)/kg特征：（1）2:1型晶层结构伊利石是其主要代表，。分子式为K2(AlFeMg)4(SiAl)8O20(OH)4nH2O。（2）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。（3）电荷数量较大20－40Cmoles(+)kg-1。（4）胶体特性一般总表面积为70－120×103m2kg-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。水化云母组（2:1型非膨胀性矿物）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。绿泥石粘粒矿物结构示意图由两层四面体与两层八面体构成2：2型矿物

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。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。特征：（1）2:1:1型晶层结构绿泥石的分子式：(Mg·Fe·Al)12(SiAl)8O20(OH)16。（2）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。（3）颗粒较小，总面积为70-150×103m2kg-1

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。＊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Al3+离子所替代，八面体中Al3+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/R2O3SiO2分子数Fe2O3+Al2O3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；（一）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-）：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。二、非硅酸盐粘土矿物（二）氧化铝

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。三水铝石［］★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。（三）水铝英石

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。水铝石英［］●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70－300×103m2kg-1。（四）氧化硅●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。结晶态氧化硅：主要是－石英非晶质的氧化硅：蛋白石（）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。第三节我国土壤粘土矿物分布规律一、风化和成土作用与粘土矿物组成的关系

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：2、风化合成学说（自然合成说）结晶态粘土矿物老化SiO2·nH2OAl2O3·nH2OFe2o3·nH2O酸胶基＋碱胶基非结晶态粘土矿物二、我国土壤粘土矿物分布规律（一）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。（二）水云母－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。（三）水云母－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。（四）水云母－蛭石－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。

（五）蛭石－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。（六）高岭－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。（七）高岭区

包括贵州南部、闽粤东南沿海、南海诸岛及台湾二、我国土壤粘土矿物分布规律本章小结本章的主要内容是土壤矿物质的组成及粘土矿物的结构与性质。真章的重点是粘土矿物的结构和性质，认真理解和掌握粘土矿物的结构和性质对学习好以后各章有重要的作用。可以帮助你正确理解土壤的许多理化性质。主要掌握几种代表性的粘土矿物。1、2、3、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1.砂质土全部由砂粒所组成，粘质土全部由粘粒所组成

()。2.在同一地区，土壤质地愈粘，则养分含量愈多()3.南方红、黄壤中的粘土矿物以高岭石为主，而北方土壤中以蒙脱石，伊利石为主()。4.母质是形成未来土壤的岩石、矿物的风化产物()也是搬运后形成的地面沉积体()5.不同土壤类型粘土矿物的组成不同()。

课堂速测式中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。6.农业土壤土体的底土层就是指的母质层()。

7.任何土壤的矿物质组成中既含有原生矿物，也含有次生矿物()。8.土壤矿物质的化学组成，一般N素含量很少()。9.土壤中的粘粒均由次生矿物所组成并多以云母为主()。蒙脱石矿物晶架的顶，底层由离子键相连()；高岭石矿顶、底层由氧键相连()；伊利石矿物则由Si-O相连()。课堂速测什么叫做矿物?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.矿物的SiO2/R2O3比值大小说明什么问题?4.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?

思考题袁可能1990，土壤化学.农业出版。李学垣1997，土壤化学及实验指导.农业出版。熊毅1983，土壤胶体，第一章。科技出版。赵玉萍1991,土壤化学，第一章。北京农业大学出版社。课余参考资料第二章土壤有机质【教学目标】

土壤有机质概述

2.土壤有机质的转化

3.土壤腐殖质的形成

4.土壤有机质对土壤肥力的影响

5.提高土壤有机质的原则和途径主要内容(重点)：教学目标与要求：教学方式与手段：课时安排与进度：1.土壤有机质的来源、含量及其组成2.土壤有机质的分解和转化（重点）3.土壤腐殖物质的形成和性质（重点）4.土壤有机质的作用及管理（重点）要求了解土壤有机质的基本组成，重点掌握土壤腐殖质的组成与性质，深刻认识土壤有机质在土壤肥力上的作用，掌握土壤有机质管理的原则与提高土壤有机质含量的方法。幻灯，动画演示；模型分析；定性实验。课时数：3课时。第二章土壤有机质(soilorganicmatter)概念：土壤有机质(soilorganicmatter)

土壤有机质是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高分子化合物。第一节土壤有机质的来源、含量及其组成一、土壤有机质的来源微生物动物来源植物来源工农业副产品二、含量及组成1、有机质含量一般含量在0-5%之间。泥炭土可高达20%或30%以上漠境土和砂质土壤不足0.5%水田耕层土壤有机质含量均高于旱地耕层有机质含量2、有机质的组成(1)

化学元素组成土壤有机质的主要元素组成是C、H、O、N、S、P等，还含有少量的Ca、Mg、Fe、Si的等元素。其中含C55-60%，平均58%；含氮3-6%，平均5.6%，所以C/N比大约在10-12之间。土壤有机质的含量大致是有机碳含量的1.724倍2、有机质的组成(2)化合物组成可分为:

腐殖物质（HumicSubstance)

非腐殖物质

（Non-HumicSubstance)常见的化合物有纤维素、半纤维素、蛋白质、木质素及脂类。2、有机质的组成(3)存在形态：动、植物残体（新鲜的有机质）

半分解的动、植物残体（分解的有机质）腐植物质第二节土壤有机质的分解和转化一、矿化过程与腐殖化过程1、矿化作用(Mineralization)***

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。

有机质微生物CO2

、

SO42-、NH4+-N、NO-3—N、H2PO4-、HPO42-兼气：

NH4+-N、—SH、有机酸好氧：CH4有机质微生物厌氧有机化合物分解的差异单糖、淀粉和简单蛋白质粗蛋白质纤维素、半纤维素脂肪、蜡质木质素有机质分解由易而难的递进分解作用的意义

分解产生：CO2、CH4—温室气体，前者占绝对优势。

CO2释放速率：衡量有机质分解强度与生物活动强度的指标；土壤呼吸：微生物分解土壤有机质，释放CO2于空气中；有机质补充养分的途径2、腐殖化过程:(Humification)***

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有机化合物更为复杂的新的有机化合物，这一过程称为腐殖化过程。腐殖化系数***：单位重量的有机物质碳在土壤中分解一年后的残留碳量。旱田：0.2-0.3;水田：0.25-0.40微生物矿化作用腐殖化作用好氧分解土壤有机质的转化过程兼气、厌氧分解CO2、H2O

矿质养分CH4、H2S有机酸等多元酚，氨基酸、醌

胡敏酸土壤有机质分解作用缩合

在好氧条件下，微生物活动旺盛，分解作用可进行较快而彻底，有机物质---->CO2和H2O，而N、P、S等则以矿质盐类释放出来。

在嫌气条件下，好氧微生物的活动受到抑制，分解作用进行得既慢又不彻底，同时往往还产生有机酸、乙醇等中间产物。在极端嫌气的情况下，还产生CH4、H2等还原物质，其中的养料和能量释放很少，对植物生长不利。注意（一）土壤生物的组成与活性土壤动物促进植物残体的破碎和运输真菌可促进木质素的分解细菌和放线菌可促进碳水化合物的分解

二、影响有机物质的分解和转化的因素：（二）土壤特性

1、质地粘粒含量越高，有机质含量也越高。

2、pH值中性较好，pH6.5-7.5。

3.水分最适湿度：土壤持水量的50-80%

低洼、积水有利于有机质的积累

4.通气性通气不良易有机质累积

5.温度

最适宜温度大约为25-35

有机物质组成的碳氮比（C/N）对其分解速度影响很大。

以25或30：1较为合适。

C/N降至大约25：1以下，微生物不再利用土壤中的有效氮，相反由于有机质较完全的分解而释放矿质态氮，2、C/N比***

新鲜程度

破碎程度

紧实程度（三）植物残体的特性

1、物理状态第三节土壤腐殖物质的形成和性质

土壤腐殖质：是土壤中一类性质稳定，成分、结构及其复杂的高分子化合物。它不是结构、分子相同的单一化合物，而是由多种化合物集合而成的混合物。腐殖物质：腐殖质的主体是不同分子量和结构的腐殖酸及其盐类，占腐殖质总量的85%—90%，称为腐殖物质。二、土壤腐殖质-粘土矿物复合体游离态很少结合态52%-98%腐殖质土壤有机无机复合体示意图三、土壤腐殖酸的分组目前常用的提取剂（1）0.1MNaOH溶液（2）0.1MNaOH+0.1M

焦磷酸钠混合提取液腐殖质分组方法四、土壤腐殖酸的性质

（一）物理性质1、颜色

黑褐色，富里酸呈淡黄色，胡敏酸呈褐色2、溶解性富里酸溶于水、酸、碱；胡敏酸不溶于水和酸，但溶于碱；富里酸的一价、二价盐溶于水，三价盐几乎不溶于水；胡敏酸的一价盐溶于水，但二价、三价盐几乎不溶于水。3、吸水性最大吸水量可以超过500%4、腐殖质的分子结构（1）腐殖酸的分子量有较大的差异。

（2）腐殖酸的分子形状

pH2-3纤维、纤维束状

4-7网状、海绵状

8-9页状

>10粒状5.胶体特性

土壤有机胶体的主要组成部分（二）腐殖酸的化学性质１、腐殖质的组成胡敏素胡敏酸富里酸腐殖质２、化学组成

我国主要土壤腐殖酸的元素组成元素（%）CHO+SNHA50-603.1-5.331-413.0-5.6FA45-534.0-4.840-482.5-4.3习惯上以58%为其平均值，故计算有机质的含量时，一般以1.724为折算系数。3、含氧官能团羧基、酚羟基、羰基、醌基、醇羟基、甲氧基等。种类羧基酚羟基醇羟基醌基酮基甲氧基总酸度

HA15-5721-572-491-261-53-867FA55-1123-5726-953-2012-273-12103腐殖质的含氧官能团含量（mmolM＋）.kg-14、腐殖酸的络合性络合物的稳定性随pH值的升高而增大。在pH4.8时能与Fe、Al、Ca等离子形成可溶性络合物，但在中性或碱性条件下会产生沉淀。5、腐殖酸的电性腐殖酸是一种两性胶体。即可以带负电荷，也可以带正电荷。而通常以带负电荷为主。腐殖质的负电荷数量随pH质的升高而升高。（三）腐殖质的稳定性与变异性1、稳定性在温带条件下，一般植物残体的半分解周期少于3个月，植物残体形成的新的有机质的半分解期为4.7-9年，而胡敏酸的平均停留时间为780-3000年，富里酸的平均停留为200-630年。2、腐殖质的变异性

HA/FA值***：表示胡敏酸与富里酸含量的比值。是表示土壤腐殖质成份变异的指标之一。一般我国北方的土壤，特别干旱区与半干旱区的土壤腐殖质以胡敏酸为主，HA/FA比大于1.0

而在温暖潮湿的南方的酸性土壤中，土壤中以富里酸为主，HA/FA比一般小于1.

在同一地区，水稻土的腐殖质的HA/FA比大于旱地。在同一地区，熟化程度高的土壤的HA/FA比较高。

氮素营养：土壤有机质中的氮素占全氮的90-98%

磷素营养：土壤有机质中的磷素占全磷的20-50%

其他营养：K、Na、Ca、Mg、S、Fe、Si等营养元素。第四节土壤有机质的作用及管理一、有机质在土壤肥力上的作用$$$（一）提供植物需要的养分：全面、长效、稳定碳素营养：碳素循环是地球生态平衡的基础。土壤每年释放的CO2达1.35×1011吨，相当于陆地植物的需要量（二）改善土壤肥力特性1、物理性质：①促进良好结构体形成；②降低土壤粘性，改善土壤耕性；③降低土壤砂性，提高保蓄性；④促进土壤升温。2、化学性质：①影响土壤的表面性质；②影响土壤的电荷性质，③影响土壤保肥性；④影响土壤的络合性质；⑤影响土壤缓冲性3、生理性质：①影响根系的生长；②影响植物的抗旱性③影响植物的物质合成与运输；④药用作用。二、有机质在生态环境上的作用$$$（一）有机质对重金属污染的影响腐殖酸是重金属离子的络合剂。以Cr3+为例。（二）有机物质对农药污染的影响

（三）土壤有机质对全球碳平衡的影响

微生物分解有机质产生的CO2，若排出土壤进入近地层的空气中，是光合作用所需CO2的重要来源，土壤中生物来源的CO2每年为13.5*1010t，与陆地上植物年需要量8*1010t大体相当。三、土壤有机质的管理

$$土壤有机质（碳）的动态平衡土壤有机质含量并非可以无限提高，在稳定的生态系统中最终达到一个稳定值。$$如何提高土壤有机质含量？

1、坚持两个原则平衡原则经济原则

2.提高有机质含量的措施（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。

主要的有机肥源包括：

绿肥、粪肥、厩肥、堆肥、沤肥、饼肥、蚕沙、鱼肥、河泥、塘泥、

有机、无机肥料配合施用2、施用有机肥3.种植绿肥田菁紫云英紫花苜蓿等

休闲绿肥、套作绿肥养用结合：因地制宜、充分用地、积极养地、养用结合3.秸秆还田要注意秸秆的C/N比、破碎度、埋压深度以及土壤墒情、播种期远近、化肥施用量等第二章土壤有机质(soilorganicmatter)【本章小结】

土壤有机质概述

1．了解不同地带土壤有机质含量的差异及其影响因素。

2．了解自然土壤与耕作土壤有机质来源的异同。

3．掌握土壤有机质与土壤腐殖质概念，二者有何异同。

4．熟悉土壤有机质的基本组成，包括化学组成、化合物组成和形态特征。

土壤有机质的转化

1．掌握碳水化合物、含N化合物的转化过程及产物，重点掌握影响转化因素中的C/N的详细内容和基本原理。

2．理解影响有机物质在土壤中转化的推动力是微生物的含义。

土壤腐殖质的形成

1．了解腐殖质形成过程的两个阶段的内容及相互关系，组成土壤腐殖质最基本的物质有哪些？

2．掌握土壤腐殖质的组分、所带功能团对各组分性质产生的影响。

掌握土壤有机质对土壤肥力、农作物产量、品质以及环境保护所产生的影响。了解提高土壤有机质的原则和途径，以及为什么一再强调增施有机肥，以培肥土壤的科学道理。1.土壤有机质2.土壤腐殖质3.矿化作用4.腐殖化作用7.腐殖化系数8.C/N9.腐殖酸10.褐腐酸11.黄腐酸12.激发效应1.什么叫土壤有机质?包括哪些形态?其中哪种最重要?2.增加土壤有机质的方法有哪些?你认为最有效是哪种?3.叙述土壤有机质在土壤肥力上的意义和作用?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?(一)基本概念(二）问答题朱祖祥，1983，土壤学，农业出版社。熊毅、李庆逵，1987，中国土壤（第二版），科学出版社。Sparks,D.L.1995,EnvironmentalSoilChemistry.AcademicPress.参考文献：土壤生物第三章主要内容(重点)：教学目标与要求：教学方式与手段：课时安排与进度：1.壤生物多样性2.影响土壤微生物活性的环境因素（重点）3.土壤微生物区系的发生和分布

4.土壤生物活性及表征

了解土壤中的主要生物种类，认识土壤生物的多样性；重点掌握影响土壤微生物活性的各种因素；了解土壤细菌、真菌、防线菌、蚯蚓、线虫等生物的特性及对土壤肥力的影响。幻灯，动画演示；案例分析；课时数：3个课时第三章土壤生物

提纲第一节土壤生物的种类及其多样性第二节影响土壤微生活性的环境因素第三节土壤微生物区系的发生和分布第四节土壤生物活性及表征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—一个生物王国！土壤生物第一节土壤生物种类及其多样性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。Soilisalive…Forexample,in1gofsoil:>100,000,000bacterialcells>11,000speciesofbacteriaAlsofungiandlargeranimals按其大小和形态分类：微生物Micro-organism<0.2mm中等动物Mesofauna0.2-2mm线虫类。螨虫大型动物Macrofauna2-20mm蚂蚁科，跳虫类巨型动物Megafauna>20mm蚯蚓土壤生物

二、土壤生物类型的多样性及作用土壤生物按形态分类:

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）微生物动物土壤动物Termite白蚁SnailEarthwormVoleCentipede蜈蚣Pseudoscorpion（一）后生动物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、钙质丰富的土壤蚯蚓在土壤中的数量大约有200余种。在肥沃的草地土壤中每平方米可达500条。在一般耕地中，每平方米有30-300条。

＊原生动物是动物中最低级的。运动范围指局限于土壤孔隙中，只有在含有水分的孔隙中才能运动，在干土中不能运动。＊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。（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。（植物线虫病）土壤生物（二）原生动物

（三）微生物土壤生物土壤中微生物

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。

1公斤土壤可含：

5亿个微小动物。

5亿个细菌，近10亿个真菌

100亿个放线菌

土壤微生物：土壤生物土壤是微生物生活的大本营单体数量最多生物多样性最复杂生物量最大主要作用：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。土壤生物土壤微生物：根据土壤微生物对氧气要求的不同，可分为：好氧微生物兼性微生物厌氧微生物在有氧环境中生长，以氧分子为最终电子受体，进行有氧呼吸，包括大多数的细菌、放线菌和真菌。如共生固氮菌、自生固氮菌等在有氧和无氧环境中均能进行呼吸的土壤微生物。多数肠道细菌，醋酸杆菌、大肠杆菌等均属此类。在嫌气条件下进行无氧呼吸，以无机氧化物（NO3-、SO42-

、CO2）作为最终电子受体，通过脱氧酶将氢传递给其它的有机或无机化合物，并使之还原－－－二、土壤微生物种群的多样性土壤生物二、土壤微生物种群的多样性（一）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。

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2、细菌-单细胞、无完整细胞核的生物

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-数量仅次于细菌☆

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。☆

主要链霉菌属，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。☆

作用：分解有机质，高温型的放线菌在堆肥中对其养分转化起着重要作用。3、放线菌-数量仅次于细菌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。二、土壤微生物种群的多样性（二）真核微生物（二）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、伞菌土壤生物二、土壤微生物种群的多样性土壤生物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)土壤真菌

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。土壤生物霉菌2、藻类（二）真核微生物3、地衣（三）非细胞型生物即分子生物—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。土壤微生物第二节影响土壤微生物活性的环境因素一、温度土壤生物二、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。土壤生物三、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最适宜，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。土壤生物四、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。土壤生物五、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土壤生物土壤生物（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。六、土壤管理措施（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。

黑钙土>棕壤>灰壤>水稻土>砖红壤第三节土壤微生物区系的发生和分类一、不同类型土壤中微生物的数量和分布图3－2土壤团聚体中的细菌微菌落（a）示微菌落和矿物质颗粒等（b）示团聚体的微孔与结构(引自Atlas,1987)土壤生物

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）、根际与根际效应根际：是指植物根系直接影响的土壤范围。通常把根际范围分成根际与跟面二个区，受根系影响最为显著的区域是距活性根1~2毫米的土壤和根表面及共其粘附的土壤（也称根面）。根际效应：由于植物根系的细胞组织脱落物和根系分泌物为根际微生物提供了丰富的营养和能量，因此，在植物根际的微生物数量和活性常高于根外土壤，这种现象称为根际效应。二、微生物与植物的关系（二）、根际微生物根际微生物：根际微生物是指植物根系直接影响范围内的土壤微生物。数量：总的来说，根际微生物数量多于根外类群：由于受到根系的选择性影响，根际微生物种类通常要比根外少二、微生物与植物的关系

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之间菌根：是指某些真菌侵染植物根系形成的共生体。已发现有菌根的植物有二千多种，其中木本植物数量最多。菌根真菌与植物的共生特点外生菌根内生菌根（VA菌根）内外生菌根（三）菌根二、微生物与植物的关系菌根对寄主植物的作用主要有：扩大了寄主植物根的吸收范围，作用最显著的是提高了植物对磷的吸收防御植物根部病害，菌根起到机械屏障作用，防御病菌侵袭菌根真菌分泌维生素、霉素和抗生素物质，促进了植物根系的生长，促进植物体内水分运输，增强植物的抗旱性能促进共生固氮第四节土壤生物活性

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土壤生物（一）植物激素（二）植物毒素（三）维生素和氨基酸（四）多糖二、生物活性物质土壤生物

复习题一、名词土壤生态系统土壤微生物菌根根圈R/S比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。

3、蚯蚓对土壤肥力有何影响？

4、微生物在土壤肥力上的重要性是什么？第四章土壤质地和结构主要内容(重点)：教学目标与要求：教学方式与手段：课时安排与进度：1.土壤三相组成（重点）2.土壤质地与结构（重点）3.土壤孔性和土体构造掌握土壤基质的基本特性，学会土壤三相关系的换算；掌握砂粒、粉粒、粘粒的分级标准、了解不同的质地分类制，掌握质地土壤的生产性质，掌握团粒结构的特点与肥力特性。幻灯，动画演示；计算训练；实验分析；课时数：3课时第一节土壤三相组成Solid,liquidandgas

一、土壤的密度和容重***

（一）土壤密度：单位容积固体土粒（不包括颗粒空隙的容积）的烘干质量，单位是g/cm3注意：常用土壤密度值：2.65克/厘米3。（二）土壤容重***

单位容积原状土壤（包括孔隙）的烘干土质量。土壤容重值多介于1.0-1.5克/厘米3范围内,

夯实的土壤容重则可高达1.8-2.0克/厘米3。***土壤容重的用处：①计算土壤孔隙度***

根据实测土壤的容重与密度，按下式计算：②计算工程土方量③估算各种土壤成分储量④计算土壤储水量及灌水（或排水）定额*影响容重值的因素质地、结构、有机质含量以及各种自然因素和人工管理措施二、土壤的三相（一）三相组成1、三相比***:土壤固、液、气三相的容积分别占土体容积的百分率，分别称为固相率、液相率和气相率。三者之比即是土壤三相比。2、土壤孔隙度(孔度)***：

指单位土壤容积内孔隙所占的百分数。孔隙度＝1－固相率＝液相率＋气相率一般沙土孔度30-45%，壤土40-50%，粘土45-60%。（二）三相组成和孔度的测定及计算1.固相率由实测的土壤密度和土壤容重计算之：2.液相率（容积含水率）土壤容积含水率（％）＝土壤质量含水量（％）×土壤容重3.气相率气相率=孔隙度－容积含水率土壤三相比＝固相率：容积含水率：气相率适宜的土壤三相比为：固相率50%左右，容积含水率25-30%，气相率15-25%。第二节土壤质地一、土粒：矿物质土粒和有机质土粒两种。

土壤固体物质大小和形态各异，称为矿物质土粒或矿质土粒，简称土粒。土粒，常指矿质土粒。单粒（原生土粒）:在固相骨架中单个存在的矿质土粒

复粒（次生土粒）：在质地粘重及有机质含量较多的土壤中，许多单粒相互聚集成复粒。土壤颗粒划分标准1mm1-0.05mm0.05-0.002mm0.002mm土壤质地***

根据各粒级土粒在土壤中所占的重量百分数（也叫土壤的机械组成）而划分的土壤类别的名称。质地分类：三元制（砂、粉、粘三级含量比）和二元制（物理性砂粒和物理性粘粒两级含量比）两种分类法，前者如国际制、美国制，后者如卡庆斯基制。测定不同土壤机械组成的方法STOKESLAW（1851年）

球体微粒在静水中沉降，其沉降速度与球体微粒的半径平方成正比，而与介质的粘滞系数成反比。

田间土壤往往是许多大小不同的土粒相互胶结在一起而形成团聚体的，因此必须加以分散处理，使其成单粒状态，并按它的粒径大小分成若干级，并加以定量，从而求出土壤机械组成。

当粒径小于0.25mm时，采用静水沉降法进行分级测定。

式中：v-半径为r的颗粒在介质中沉降的速度；g-重力加速度；r-沉降颗粒的半径；d1-沉降颗粒的比重；d2-介质的比重，Ƞ-介质的粘滞系数当作用于球体的力达到平衡时，球体均速沉降，这时，根据上式可以得到下面公式：由此可以求出不同温度下，不同直径的土壤颗粒在水中沉降一定距离所需的时间。在这个时间，用特制的比重计，测定一定深度液层内某种粒径土粒悬液的密度，则可计算出土壤悬液中所含土粒的数量。再通过换算，则所求出该土壤中各级土粒的百分率，从而确定土壤的机械组成，进行土壤质地命名。本章小结一、核心名词1.比重2.容重3.土壤孔隙度第五章土壤水第五章土壤水主要内容(重点)：教学目标与要求：教学方式与手段：课时安排与进度：1.土壤水的类型划分及土壤水分含量的测定2.土壤水的能态（重点）3.土壤水的运动（重点）4.土壤中的溶质运移掌握土壤水的各种概念；弄清土水势的定义及其各分势的计算；重点掌握土壤水分运动的定量描述，弄清饱和流和非饱和流的区别，掌握土壤水平衡模型及其应用。幻灯，动画演示；计算分析；土壤水分实验；课时数：4课时第一节土壤水的类型划分及土壤水分含量的测定土壤水的重要性：所有的水只有进入土壤转化为土壤水，才能被植物吸收利用。土壤水是作物吸水的最主要来源。土壤水是土壤的最重要组成部分之一。土壤水是土壤形成发育的催化剂；

土壤水并非纯水、而是稀薄的溶液。土壤水实际上是指在105℃温度下从土壤中驱逐出来的水。一、土壤水分的保持三种吸附力：水分子与固体颗粒表面的氧元素的形成氢键－吸附力强，距离短；胶体表面带电形成的静电场，水分子定向排列---有效距离长，但作用力弱，受比表面积，胶粒及吸附离子种类的影响）；土粒孔隙水和空气界面上的弯月面力（土壤承受着一种张力---毛管力）。二、土壤水分的类型和性质毛管水吸湿水膜状水1、土壤水分类型**吸湿水

膜状水

毛管水重力水按照水的保持力分（1）土壤吸湿水**：干土从空气中吸着水汽所保持的水称为吸湿水。只含有吸湿水的土壤称为风干土；出去吸湿水的绝对干土称为烘干土。特点：A、作用力是分子引力和静电引力；

B、2-3个水分子层厚；

C、数量取决于空气相对湿度；

D、31-1万个大气压吸引，分子排列紧密，密度达1.2-2.4g/cm3，无溶解能力，冰点-78℃，不能自由移动。E、对植物无效最大吸湿量：（吸湿系数）吸湿水的最大含量。（2）土壤膜状水**：

土壤颗粒表面上吸附的水分形成连续水膜，这部分水称为土壤膜状水。特点：A、作用力是分子引力；

B、几十个水分子层厚；

C、数量取决于质地和土壤溶液浓度；

D、15-31个大气压吸引，分子排列较紧密，密度达1.25g/cm3，溶解能力弱，冰点-4℃，移动速度缓慢。E、对植物有效性低。土壤膜状水达到最大值时的土壤含水量称为土壤最大分子持水量。当土壤水分受到的吸引力超过1.5Mpa，作物便无法从土壤中吸收水分而呈现永久凋萎，此时的土壤含水量称凋萎系数。膜状水示意图（3）土壤毛管水***：

存在于土壤毛管孔隙中的水分，称为毛管水。包括毛管悬着水和毛管上升水。特点：A、作用力是毛管引力；

B、数量取决于毛细管的数量及大小；

C、与自由水性质相近，所受引力小于15个大气压，能自由移动，速度与毛细管粗细有关；E、对植物全部有效。具有溶解养分的能力，也具有输送养分到植物根部的能力。水沿着毛管上升毛管作用力范围：

0.1-1mm有明显的毛管作用0.05-0.1mm

毛管作用较强0.05-0.005mm毛管作用最强〈0.001mm

毛管作用消失毛管悬着水**毛管上升水**借助于毛管力保持在上层土壤的毛管孔隙中的水分，它与来自地下水上升的毛管水并不相连，好像悬挂在上层土壤中一样，故称之为毛管悬着水。毛管上升水又称毛管支持水。自地下水面由下向上沿毛管上升而存在于土壤毛管中的水分。它与地下水有直接联系。在地下水位不深的情况下，土壤中有这种水。毛管水上升高度与毛管直径大小成反比。但毛管不宜过细，过细（直径小于1微米）毛管壁阻力增大，上升反而不易。在自然情况下，毛管水上升高度通常1—3米。田间持水量***：

毛管悬着水达到最大值时的土壤含水量称为田间持水量，通常作为灌溉水量定额的最高指标。

在数量上它包括吸湿水、膜状水和毛管悬着水。

田间持水量的大小，主要受质地、有机质含量、结构、松紧状况等的影响。

田间持水量为土壤有效水的上限。（4）土壤重力水土壤水分含量超过田间持水量，过量水分不能被毛管吸持，而在重力作用下沿大孔隙向下渗漏成为多余的水。当重力水达到饱和，即土壤所有孔隙都充满水分时的含水量称为土壤全蓄水量或饱和持水量。二、土壤水分含量的表示方法（一）质量含水量（m）（二）容积含水量（v）105℃烘干８小时，至恒重，粘粒土壤16小时。水分容积与土壤容积之百分比，容积分数是根据土壤容重计算的，即

V=m·

二、土壤水分含量的表示方法（三）水层厚度h（mm）：在一定厚度的土层中，水分的厚度毫米数。水层厚度=容积分数*土层厚度（四）相对含水量（%）第二节土壤水能态一、土水势及其分势土壤A砂土10%土壤B粘土15%水流向何方？为了可逆地等温地在标准大气压下从在指定高度的纯水水体中移动无穷小量的水到土壤水分中去，每单位数量的纯水所需做功的数量。土水势的优点：作为判断各种土壤水分能态的统一标准和尺度土水势的数值可以在土壤-植物-大气之间统一使用，把土水势、根水势、叶水势等统一比较，判断它们之间水流的方向、速度和土壤水有效性。提供一些精确的土壤水分测定手段。土水势的定义：土壤水的自由能与标准状态水自由能的差值。其中：标准状态水是指纯水，即无溶质；

自由水：即无束缚力；

以标准状态水的自由能为0，土壤水的自由能与其比较的差值一般为负值。差值大，表明水不活跃，能量低；差值小，表明土壤水与自由水接近，活跃，能量高。注意：在土水势的研究和计算中，一般要选取一定的参考标准。土壤水在各种力如吸附力、毛管力、重力等的作用下，与同样温度、高度和大气压等条件的纯自由水相比（即以自由水作为参比标准，假定其势值为零），其自由能必然不同，这个自由能的差用势能来表示即为土水势。对土水势的进一步解释：（一）基质势（mMatricPotential）***由毛细管力和吸附力产生，负值，当土壤饱和时最大＝0.土壤含水量越高，基质势也越高。（二）压力势（pPressurePotential）***

由气压、静水压及荷载压产生，为正值。只有当土壤水分饱和时才有压力势在不饱和土壤中压力势为0；饱和土层越深，压力势越高。

p=wghV（三）溶质势（oOsmoticPotential）***由溶质的渗透压产生，负值。土壤溶质浓度越高，溶质势越低。溶质势只有对半透膜的水分运动起作用。（四）重力势（g

GravitationalPotential）***重力势（g）是指由重力作用而引起的土水势变化。任何时候重力势都存在。高于参比面时为正，反之为负，参比面处重力势为0.总水势：t=m+p+s+g

请注意：在不同的情况下，土壤总水势的各分势组成是不同的。

土壤水吸力是指土壤水在承受一定吸力的情况下所处的能态，简称吸力，但并不是指土壤对水的吸力。

S＝-m绝对正值二、土壤水吸力***

水吸力只包括基质吸力和渗透吸力两类。一般谈及的吸力是指基质吸力，其值与m相等，但符号相反。三、土壤水势的定量测定土水势的标准单位：帕（Pa）

1Pa=0.0102厘米水柱

1atm=1033厘米水柱=1.0133bar1bar=0.9896atm=1020厘米水柱

1bar=100000Pa以单位数量土壤水的势能值为准。常用的为单位质量、单位容积。一般只能测定8万帕以下的土壤水吸力。四、土壤水分特征曲线***：指土壤水分含量与土壤水吸力的关系曲线。目前尚无法从理论上推导出土壤含水率与土壤水吸力或基质势之间关系，只能用实验方法获得水分特征曲线。

S=abS=a(/s)b

S=A(s-)n/m

S:suction,Pa;θ:watercontent;a,b,A,n,m:experienceconstant.010203040506070土壤水吸力黏土壤土砂土土壤含水量%影响因素质地结构温度滞后现象沙土比粘土明显水分特征曲线的用途：4、应用数学物理方法对土壤中的水运动进行定量分析时，水分特征曲线是必不可少的重要参数。1、利用它进行土壤水吸力S和含水率之间的换算(图2-9)。2、可以间接地反映出土壤孔隙大小的分布。3、可用来分析不同质地土壤的持水性和土壤水分的有效性。五、土壤有效水***：植物可以吸收利用的水称之为有效水。土水势大于根水势的水植物才能吸收利用。

有效水的范围是凋萎系数至田间持水量的水分。第三节土壤水分运动土壤水流动水分蒸发水分入渗水分再分配一、饱和流(SaturatedSoilWaterFlow)饱和流的推动力主要是重力势梯度和压力势梯度，基本上服从饱和状态下多孔介质的达西定律(Darcy’slaw)

***单位时间内通过单位面积土壤的水量，土壤水通量与土水势梯度成正比。

土壤所有的孔隙都充满了水时，水分向土壤下层或横向运动的速度。饱和流导水率(Saturatedhydraulicconductivity)饱和导水率的特点①饱和率是常数②是土壤导水率的MAX③主要取决于土壤的质地和结构。沙质土>壤质土

>粘质土影响饱和导水率的因素

质地水通量与孔隙半径4次方呈正比。结构土壤结皮对土壤饱和导水率有显著的影响。土壤阳离子种类Na-土粒分散-堵塞孔隙。粘土矿物种类二、土壤不饱和流***（unsaturtedsoilwaterflaw)

土壤不饱和流的推动力主要是基质势梯度和重力势梯度。它也可用达西定律来描述，对一维垂向非饱和流，其表达式为：K(m)为非饱和导水率，d/dx为总水势梯度

(waterpotentialgradient)

不饱和导水率是土壤基质势的函数。

饱和条件下的总水势梯度可用差分形式，而非包和条件下则用微分形式：饱和条件下的土壤导水率Ks对特定土壤为一常数，而非饱和导水率是土壤含水量或基质势（m）的函数。

不饱和条件下土壤水流的数学表达式与饱和条件下的类似，二者的区别在于：三、土壤水气运动土壤气态水的运动表现为水汽扩散和水汽凝结两种现象水汽扩散运动的推动力是水汽压梯度，由土壤水势梯度或土壤水吸力梯度和温度梯度所引起的。温度梯度的作用远大于土壤水吸力梯度。温度梯度是水汽运动的主要推动力。土壤水不断以水汽的形态由表土向大气扩散而逸失的现象称为土面蒸发。1、“夜潮”现象多出现于地下水埋深度较浅的“夜潮地”。白天土壤表层被晒干，夜间降温，底土土温度高于表土，所以水汽由底土向表土移动，遇冷便凝结，使白天晒干的表土又恢复潮湿。对作物需水有一定补给作用。水汽凝结：当水汽由暖处向冷处扩散遇冷时便可凝结成液态水2、“冻后聚墒”现象***冬季表土冻结，水汽压降低，而冻层以下土层的水汽压较高，于是下层水汽不断向冻层集聚、冻结、使冻层不断加厚，其含水量有所增加，这就是“冻后聚墒”现象。“冻后聚墒”的多少，主要决定于该土壤的含水量和冻结的强度。含水量高冻结强度大，“冻后聚墒”就比较明显。一般对土壤上层增水作用为2－4％左右。四、入渗、土壤水的再分布和土面蒸发

（一）土壤入渗（soilwaterinfiltration)**

一般是指水自土表垂直向下进入土壤的过程，但也不排斥如沟灌中水分沿侧向甚至向上进入土壤的过程。

影响因素：一是供水速率，二是土壤的入渗能力

(入渗速率—infiltrationrate)几种不同质地土壤的最后稳定入渗速率(毫米/小时)土壤砂砂质和粉质土壤壤土粘质土壤碱化粘质土壤最后入渗速率>2010-205-101-5<1最初入渗速率：Initialinfiltrationrate稳定入渗速率：stableinfiltrationrate入渗开始后1h的入渗速率。

所以无论表土下是砂土层还是细土层，在不断入渗中最初能使上层土壤先积蓄水，以后才下渗。入渗速率：在土面保持有大气压下的薄水层，单位时间通过单位面积土壤的水量。表征土壤入渗能力的强弱。（二）土壤水的再分布

(soilwaterredistribution)概念：土壤水

入渗过程结束后，水在重力和吸力梯度影响下在土壤中向下移动重新分布的过程。

土壤水的再分布是土壤水的不饱和流。

(三)土面蒸发

SoilWaterevaporation土面蒸发过程区分为三个阶段。1、表土蒸发强度保持稳定的阶段

稳定蒸发阶段蒸发强度的大小主要由大气蒸发能力决定，可近似为水面蒸发强度E0。此阶段含水率的下限，一般认为该值相当于毛管水断裂量的含水率，或田间持水量的50-70%

概念：土壤水汽进入大气的过程。当土壤供水充分时，由大气蒸发能力决定的最大可能蒸发强称为潜在蒸发强度。(Soilpotentialevaporation)2、表土蒸发强度随含水率变化的阶段蒸发速率急剧降低，有利于土壤墒情的保持

3、水汽扩散阶段土壤输水能力极弱，不能补充表土蒸发损失的水分，土壤表面形成干土层。在此阶段，蒸发面不是在地表，而是在土壤内部，蒸发强度的大小主要由干土层内水汽扩散的能力控制，并取决于干土层厚度，一般来说，其变化速率十分缓慢而且稳定。第六章土壤空气和热量状况主要内容(重点)：教学目标与要求：教学方式与手段：课时安排与进度：1.土壤空气（重点）掌握土壤空气的组成与大气组成的差异及土壤空气运动的