土壤地理学第三章

土壤地理学》教案第3章--第1讲目的与要求1、掌握土壤矿物质的种类、土壤矿物质的粒级与性质；2、土壤质地的概念、类型，沙土类的肥力状况。重点和难点1、重点：土壤矿物质的种类、土壤矿物质的粒级与性质。2、难点：土壤质地的概念、类型，沙土类的肥力状况。教具及参考资料《土壤学》（南方版）西南农大主编、《土壤学》，黄昌勇主编主要教学方法讲授法第3章土壤肥力的物质基础土壤肥力：土壤肥力是一个复合型的概念，它是指：土壤满足和协调植物生长发育所需要的营养条件和环境条件的能力。营养条件：矿质养料、有机养料、水份；环境条件：水、热、气及其土壤对植物的机械支持力。那么，土壤肥力是怎样产生的呢？它产生于土壤的物质组成及其组成份的相互作用上：土壤固体部分占土壤的50％矿物质：重量占80〜90%，体积占38%。有机质：重量占3〜5%，体积占12%土壤生物：重量占：0.68%~0.068%。孔隙部分土壤空气：占体积的15〜35%占土壤的50％土壤水份：占体积的15〜35%。从上面的构成情况，我们可以看出，土壤的组成特点：1是：土壤是固、液、气的三相体系，以固相为主，固相中又以矿物质为主。2是：土壤中各组分不是固定不变，而是互为消长的关系，正是这种组分的变化，产生了土壤肥力的变化，产生了千差万别的肥力现象。本章分别讨论土壤的这些组分的情况。第1节土壤矿物质土壤矿物质的种类土壤矿物质按成因的不同，分为原生矿物和次生矿物两大类型。1.1原生矿物概念：凡起源于岩浆，存在于岩浆岩中，在风化作用和成土作用只改变了形状、大小，而以原来的化学组成和内部构造存在于土壤中的一类矿物。种类：主要有石英、长石、云母、角闪石、辉石等；其次有少量橄榄石、磷灰石、赤铁矿等。特点：原生矿物颗粒较为粗大，多为土壤沙粒和粉沙粒，少量破坏强烈的也可以形成土壤粘粒。对土壤的贡献：一方面构成土壤骨架，另一方面，储藏着植物所需的除c、N以外的所有养分。1.2次生矿物概念：原生矿物在风化作用和成土作用中强烈的分解破坏，破坏后的残体又重新聚合而产生的一类新矿物。种类：游离硅酸、铁铝氧化物、次生铝硅酸盐、各种简单的盐类（碳酸盐、硫酸盐、氯化物）

特点：颗粒直径非常细小（v0.005mm）,是土壤粘粒的主要成分。对土壤的贡献：参与土壤骨架的构成；形成土壤矿质胶体，产生土壤的通气透水性和保水保肥性。土壤矿物质的粒级与性质2.1土粒分级含义：土粒分级指：将土粒假定为球形，以其直径大小的差异将不同的土粒分为若干组分级意义：土粒大小不同，其矿物类型、化学成分、和物理性质都不同：矿物种类：p28矿物种类：p28图2－2随着化学成分：p29图2－3随着物理性质：P29表2－4随着2.2分级类型SiAiFeCaMgKP土壤最大分子持水量毛管水上升高度可塑性土粒分级的方式有很多种，有国际制的，有英国制、有美国制，也有中国制和苏联制的。前三种人为性太强，未广泛采用；中国制的不完善；我国目前主要采用苏联制的。苏联制的－－又称为卡庆斯基制，其分类方法为：粗砾石细砾石粗沙粒中沙粒细沙粒粗粉沙粒中粉沙粒细粉沙粒粗粘粒细粘粒胶粒砾石类沙粒类粉沙粒类粘粒类胶粒类物理性沙粒物理性粘粒2.3粒级性质沙粒类：多为原生矿物；在土壤中呈单粒；通气透水强，保水保肥弱；无粘结性，可塑性。粘粒类：多为次生矿物；在土壤中呈复粒；通气透水弱，保水保肥强；粘结性，可塑性强。粉沙粒类：既有原生矿物，也有次生矿物；既有单粒，也有复粒；有一定的通气透水性和保水保肥性；微具粘结性和可塑性。土壤质地3.1概念土壤质地是指依据土壤中各粒级土粒含量的重量百分数来划分的土壤类型。既是一种土壤分类，如：根据土壤中沙粒20％；粉沙粒50％；粘粒30％来进行的土壤分类。3.2土壤质地类型土壤质地的划分方法也很多，也有国际制、美国制、中国制和苏联制的，基于同样的原因，我国目前采用的还是苏联制的，（我国第二次土壤普查用的就是苏联制的分类法）。苏联－－－卡庆斯基简制质地类型，将质地分为三类九种：名称物理性粘粒％松砂土0〜5砂土类紧砂土5〜10壤砂土10〜20轻壤土20〜30土壤质地壤土类中壤土30〜45重壤土45〜60轻粘土60〜75粘土类中粘土75〜85重粘土85〜100除上述分类方法外，还有一个附加的砾石含量分类标准：砾石含量＜0.5%非砾质土；0.5~5.0%轻砾质土；5.0~10.0%中砾质土；＞10%重砾质土。此外，国际制，卡庆斯基祥制、美国制、英国制等，我们就不再讨论了。土壤质地与肥力的关系土壤质地与肥力的关系非常密切，土壤质地状况要影响土壤的通气透水和保水保肥性，影响土壤养分的含量，是评价土壤肥力高低的首要指标。下面，我们分别讨论这三种土壤质地的肥力状况。3.3.1沙土类沙土类的土壤主要分布于新疆、青海、内蒙、宁夏、甘肃等我国的西北地带；在内地则主要分布于大型江、河两岸的远河处，及某些沙性山坡地上。主要类型有：沙沙土、冷沙土、羊毛沙土、羊肝石土、茶末土等。生产中，农民所称的这些名称的土壤，其质地类型就属于沙土类的土壤。我们从水、热、气、肥这四个因素来看砂土的肥力表现。水：透水强，保水弱，土体常呈干燥状态，这种土壤易旱不易涝。气：砂土通气良好，土体内氧气丰富，有利于根系的呼吸作用，不易积累还原有毒物质。热：土体内常水多气少，热容量小，土壤稳温性弱，土温变幅大。生产表现：早春土温回升快，土温高于其他土类，有利于大春作物播种，农民称之为“热性土”，但怕“倒春寒”，寒潮一来冻害比其他土类都严重。肥：砂土土层薄，沙粒多，矿质养分少；同时，有机质分解快，积累少，有机养分也少。所以，砂土总体养分少。且保肥力弱，土壤对肥料的缓冲力弱，供肥猛但持速时间短，农民总结：“少施一把草，多施立即倒”。所以，砂土需少量多次地施用各种肥料。耕种性：砂土松散易耕作，但耕作质量不高（耕作效果不明显）；作物根系易下扎展布，但固着困难，苗子易倒伏。砂土总的特点可归纳为：“四不保”：不保水，不保肥，不保苗，不保收。农民描述：沙多土太少，灌水马上跑，手捏不成团，庄稼矮又小。（手模很粗糙，水肥都跑掉，粮食产量低，土质宜改造）。宜种性：一般宜种生育期短的耐旱耐瘠的作物，特别适合种植洋芋、红苕、地瓜、花生等块根块茎类作物。在造林方面，应选择耐旱耐瘠的松树，槐树、杨树、木麻黄等树种，不适合其他树种的生长。砂土总的来说是一种低产土壤，在生产中需要改良。砂土的改良有两个基本办法：（1）客土掺泥，引洪漫淤；可增加土壤粘粒，改沙为壤。（2）增施有机肥，种植绿肥，改良土壤结构，通过改良结构来提高土壤肥力。《土壤地理学》教案第3章--第2讲目的与要求1、掌握粘土及壤土类的肥力状况；了解土壤的质地层次。2、掌握土壤微生物的类型和特点；了解土壤微生物的数量特点及分布特点。重点和难点1、重点：土壤微生物的类型和特点。2、难点：粘土及壤土类的肥力状况。教具及参考资料《土壤学》（南方版）西南农大主编、《土壤学》，黄昌勇主编主要教学方法讲授法3.3.2粘土类：粘土类的土壤主要分布在平原洼地，山间盆地和湖积平原地区。主要类型有黑胶泥，黄胶泥，大土泥，豆瓣泥，死黄泥等。水：透水弱，排水不良，易涝害；同时，土壤抗旱力不高。（毛管强烈，土壤水份易被持速高温、阳光所蒸发）。气：通气不良，土体内氧气不足，影响根系呼吸作用；同时，易积累还原有毒物质，土壤毒性重。热：土壤常水多气少，热容量大，稳温性强，土温变幅小。生产表现：早春土温回升慢，影响大春作物播种（播种时间推迟），农民称之为“冷性土”。但抗寒潮的能力强于其他土类。肥：粘土土层厚，粘粒多，矿质养分丰富；有机质分解慢，积累多，有机养分多；总体养分多；且土壤保肥力强，对肥料的缓冲力强，供肥迟缓，生产表现：作物苗期常由于养分不足而长势矮小，后期养分过多易贪青晚熟。耕作性：粘土土粒结持紧密，粘重难耕，干硬湿粘，耕作阻力大，农民归纳：天晴一把刀，下雨一包糟，干时犁不动，湿时粘犁梢。植物根系不易下扎展布，但固着坚挺，苗子不易倒伏。宜种性：粘土适合种植生育期长的需水需肥多的作物，如稻、麦、棉、玉米等都能在粘土上良好的生长。此外，由于粘土土质紧实，林木根系不易正常发育，除柳板栗、梨树外，大多数林木在粘土上生长不良。粘土总的特点是：僵、硬、死、粘；养分丰富，但供肥迟缓，不能满足作物对养分的需要。粘土的改良办法也有两个：（1）客土掺沙，翻砂压淤，增加土壤中沙粒的含量，改粘为壤。该法直接改良土壤质地。（2）增施有机肥，种植绿肥，改良结构，通过改良土壤结构来提高土壤肥力。3.3.3壤土类：壤土类的土壤分布最为广泛，各种地形均有分布，是面积最大、分布最广的一类土壤。主要类型有半沙半泥土，半沙半泥田，沙泥土、沙泥田、二土泥，二泥土等。它的主要性质：介于砂土和粘土之间，兼具两者优点，克服两者缺点，为最佳质地：若用语言来描述：不粘，不沙；不松不紧；既能爽水透气，又能蓄水保肥；土温适宜，耕性良好，宜种广泛，为最佳质地。农民总结：不粘又不沙，手捏可成团，种稻稻子好，种瓜瓜味甜。所以，生产中，质地改良，就是要通过客土掺泥或客土掺沙把砂土和粘土改良为壤土。3.4土壤的质地层次涵义：土体内，土壤质地类型是呈差异层次分布的，这种现象，就叫做土壤的质地层次。质地层次，控制了整个土体的水、热、气、肥的运行转化，对植物的生长有更为全面而深刻的影响。生产中也要注意调节。母质具有层次性，所形成的土壤也就具有了层次性。（坡积、洪积、冲积）质地层次的产生原因：水的淋溶作用，将上层粘粒淋至土体下部淀积，形成上沙－－下粘的层次。组合类型：3.4.1上沙－－下粘型表层：砂土－－轻壤通气透水强，接纳雨水充分，土壤冲刷小，有机质分解快，有效养分多，植物根系易展布。底层：重壤－－轻粘紧实，有托水托肥的效果，且毛管强烈，有回润能力。即有“夜潮”现象。这种组合，生产反映良好，植物长势好，土壤抗侵蚀能力强，农民称为“蒙金土”。3.4.2上粘－－下沙型表层：重壤－－轻粘紧实，降水流失多，土壤冲刷大，底层水土流失严重，有机质分解慢，养分少，作物根系不易下扎展布。底层：砂土－－轻壤疏松，漏水漏肥严重。这种组合，生产反映不良，前期不发小苗，后期易脱肥。农民称之为“表跑底漏”需翻沙压淤。改良质地。夹层型：沙夹粘，或粘夹沙型。影响机制同上，影响结果随各层厚度而变化。第2节土壤生物土壤生物：土壤中各种生物的总称。土壤中生物类型很多，大体上可以分为4个区系：土壤微生物区系：包括土壤细菌，土壤放线菌、土壤真菌。有的资料把“藻类”也归入。土壤微动物区系：包括原生动物、线虫、轮虫等。土壤动物区系：包括昆虫、甲虫、蚂蚁、蜗牛、蜘蛛、田鼠、蚯蚓等。土壤植物区系：包括低等植物和高等植物的根系。在土壤生物中，以微生物区系对土壤的代谢能力影响最大，所以，我们主要讨论微生物区系的情况。土壤微生物的类型和特点土壤细菌：土壤中单细胞的原核生物体。特点：形态上，形体极小(v0.005mm)，外观呈杆状，球状，螺旋状，显微镜下：(2)细菌具有无性繁殖的方式，繁殖时，形体延长后一分为二，并且，繁殖周期很短，所以细菌具有很强的繁殖能力。如：很多细菌每20分钟就要繁殖一次，经过24小时后，后代总数就可达到1700万个，一周后，其体积将超过地球。(3)在营养方式上，根据所需碳源和能源的不同可分为自养菌和异养菌两类：自养菌：碳源来自于空气中的C02；能源来自于阳光、或氧化土壤中的无机物获得。如：消化细菌，硫化细菌。异养菌：碳源和能源均来自于分解其他的生物残体。异养菌中，又根据分解残体时是否需要呼吸氧气将其分为三类：好气菌：分解残体时，必须呼吸氧气，如芽孢杆菌，高温纤维菌；厌气菌：不需要氧气，有氧气反而生长不良甚至死亡。如甲烷细菌，丁酸细菌兼厌气菌：有O2无O2均能良好生长，如萤光极毛杆菌。(4)细菌的种类多，适应能力强，地球表面除高温高压的环境外，任何地方都有细菌的生长。土壤放线菌：土壤中多细胞菌丝体态的原核生物。特点：(1)形态上为多细胞菌丝体态。显微镜下：放线菌生活史与细菌相似，但放线菌均为严格的好气性异养型营养，耐干旱，喜中性，对酸性敏感。是草原土壤的优势种群。分解复杂的有机物如纤维素、半纤维素有较强的能力。土壤真菌：土壤中既有单细胞的，又有多细胞菌丝体态的真核微生物。特点：1）形态上，既有单细胞的，如酵母菌：又有多细胞菌丝体态的，如霉菌；此外，还有一类特殊的形态蕈子类，如蘑菇，木耳。是菌丝体的紧密聚合态。（2）真菌生活史较复杂，有有性繁殖的方式。也均为好气性异养型营养，喜欢潮湿、通气的环境，对PH不敏感。是森林土壤的优势种群。分解复杂的有机物如木质素有较强的能力。土壤微生物的数量特点土壤微生物的个体数量很大，并且以细菌最多，放线菌次之，真菌最少；但生物量很小，且以真菌最大，细菌和放线菌相当。微生物的总体重量占土壤的比例很小，一般为0.068~0.68%之间。有数量少作用大的特点。微生物的数量不是固定不变的，而是随着环境的变化而变化，它有两个变化规律：一般：南方>北方；同一土壤：夏季>冬季。（这是温度和水份差异的原因）。土壤微生物的分布特点土壤中的微生物在土壤中呈非均匀分布态，它受水份、养料、通气状态的影响，有下面一些分布规律：（1）绝大多数微生物分布在土壤矿质颗粒和有机质颗粒的表面；（2）微生物以高等植物根系周围分布最多（3）在同一个土壤剖面中，微生物有聚集于表面的垂直分布趋势。（4）土壤中各种“微环境”共存，滋养了各种类型微生物的生长。《土壤地理学》教案第3章--第3讲目的与要求1、了解土壤微生物的作用及影响土壤微生物生长的因素。2、掌握土壤有机质的来源状态、成分和转化方式重点和难点1、重点：土壤有机质的来源状态、成分。2、难点：矿化作用和腐化作用的概念及过程。教具及参考资料《土壤学》（南方版）西南农大主编、《土壤学》，黄昌勇主编主要教学方法讲授法4.土壤微生物的作用1•土壤微生物在土壤形成过程中具有固N的先锋作用。2.微生物在生物小循环中有重要作用：光合死亡微生物分解小循环是:NPKCaMgS植物体有机残体NPKCaMgS将有限的养分无限地循环起来3•微生物在土壤腐殖质的形成中有决定性作用。微生物在分解动植物残体时，要产生很多维生素、氨基酸、植物激素，可丰富植物营养，刺激植物生长，增强植物的抗病虫害的能力。它的不利方面:5•不利方面：土壤中含有许多使人和动植物感病的病原菌，如沙门氏杆菌、破伤风杆菌等。土壤中一些微生物可以作用于硝酸盐和硫酸盐，并使之还原，挥发至空气中损失，亦可毒害植物根系。影响土壤微生物生长的因素土壤含水量：要求含水量适宜，过多过少微生物都生长不好。土壤通气性：影响微生物的群落类型，通气性好，土体中O2丰富，则好气性微生物发育，厌气性微生物受阻；反之，则好气性微生物受阻，厌气性微生物发育。土壤温度：一般在0〜35C的范围内，随着温度的提高，微生物的活性增强，繁殖速度加快。所以，微生物良好的生长，要求一个较高而适宜的土壤温度。有机养料：土壤有机质含量越高，微生物的养料就越多，微生物的生长就越好。土壤pH值：各种PH下均能生长，但一般以微酸一微碱的环境适合大多数微生物的生长。土壤中的其他生物：土壤中的生物类型是很多的，着重讨论一下蚯蚓。蚯蚓：通称“地龙”，属毛足纲、寡毛目的一类动物。生活习性：以带有机物的土粒为食，喜欢潮湿、通气且富含有机质和Ca质的中性土壤；不耐干旱霜冻、盐碱和强酸性的环境。对土壤的主要作用：可改良土壤结构，因为其排泄物就是一种团粒结构，可使土壤疏松多孔，增强土壤的通气透水的能力；可加厚土壤耕作层，蚯蚓有翻动搅拌土层的作用，使耕作层变厚，有“生物犁”的说法；可以活化土壤养分，养分经蚯蚓肠道改造后，有效性大为提高。蚯蚓的作用都是很好的，生产中，可将蚯蚓数量的多少作为评价土壤肥力高低的一个综合性指标，土壤中蚯蚓越多，说明土壤肥力越高；反之，土壤肥力就越低。第3节土壤有机质有机物：既复杂的含C化合物。土壤有机质：既土壤中复杂的含C化合物。一般来说，土壤有机质含量少，多介于2〜3％，并且将<5%称为矿质土，>5%称为有机质土。与微生物相似，它也有含量少，但作用大的特点。土壤有机质的来源状态与成分植物残体：茎、叶凋落物和残留根系。来源：施入土壤中的有机肥料；土壤中动物和微生物的残体。状态：混合态：土壤中未分解的或半分解的残体与土壤矿质颗粒机械地混合在一起。游离态：土壤溶液中溶解的少量有机质（主要有单糖、有机酸、氨基酸）呈游离态。复合态：动植物残体经微生物分解后又重新合成的腐殖质与土壤粘粒复合存在（占有机质总量的90％左右）。腐殖质：既两种腐殖酸：胡敏酸和富里酸。成分：｛生物残体：：不含N的有机物：单糖、双糖、淀粉、纤维素、半纤维素、木质素单宁、树脂、脂肪等。*含N的有机物：蛋白质、氨基酸、几丁质、叶绿素等。■含P的有机物：核酸、磷脂、植素、肌醇磷等。〜含S的有机物：某些氨基酸含S,入胱氨酸、旦氨酸等。土壤有机质的转化方式以化学的观点来看，自然界物质的转化有两种方式：复杂的物质－－简单分解方式矿质化（方式）过程简单的物质－－复杂合成方式腐殖化（方式）过程矿质化过程－－简称矿化作用概念：土壤有机质在微生物的作用下，被分解为CO2和H2o,并释放矿质养料（nh4、h2po4、SO42-、K）的过程。特点：矿化作用是分阶段进行的：成为进入自然因素人为因素生物死亡后－－生物残体－－土壤－－－－－－－－－破碎残体＋土壤充分混合－风霜雨雪耕作栽培比表面增大微生物分泌胞外酶微生物吸入体内部分建造机体部分氧化土壤有机质中间产物O2、H2O、NH4第一阶段（简单的糖类、有机酸类）第二阶段K、H2pO4-（中间产物阶段）（最终产物阶段）2.1.1不含N有机质的矿化淀粉酶纤维素酶好气、快CO2、H2O；多量能量淀粉、纤维素－－－－－－－－－－单糖厌气慢有机酸、CH4、CO；少量能量（丁酸、乳酸）脂肪酶好气慢CO2、H2O、多量能量脂肪－－－－－丙三醇＋脂肪酸（酶一一CO2、H2O）厌气漫长的脱氧作用一一碳氢化合物一一土壤沥青好气，长时间作用一一复杂的有机酸CO2、H2O单宁、树脂、木质素（长期停留在土壤中、或淋失）土壤沥青（极难分解的）厌气，还原为多元酚类化合物－－醌类化合物－－腐殖质单体分子所以，不含N的有机物，以糖类、淀粉较易分解，以木质素、单宁树脂难以分解。2.1.2含N有机物的矿化：含N有机物的矿化在土壤中一般较易进行，如：蛋白酶水解氨化酶氨化硝化作用蛋白质氨基酸nh4no3微生物酶微生物几丁质氨基葡萄糖NH4+葡萄糖归纳：“关于矿化作用”：矿化作用是有机质的分解方式，其作用进程具有阶段性。该阶段性取决于土壤含水量和通气性：当土壤含水适宜且通气良好时，矿化作用快而较为完全，中间产物积累少，释放的养分多，有利于植物营养；当土壤淹水或水多气少通气不良时，有机质分解慢而不完全，除释放少量养分外，还给土壤遗留有机酸、碳氢化合物、土壤沥青等有害物质。腐殖化过程－－简称腐化作用概念：微生物分解有机质产生的中间产物再经微生物作用而合成腐殖质的过程。腐殖质的合成机制还不完全清楚，目前，主要有以下几种说法：植物成分形成学说：腐殖质是植物成分（木质素）稍加改变而成。细胞自溶学说：生物死亡后，细胞自溶产生的残体经缩合、聚合而形成。微生物合成学说：微生物在体内合成类似腐殖质的高分子化合物，死亡后释放在土壤中而形成。生物－化学学说：目前，讨论最多的方式，重点掌握。腐化作用的机制目前还不完全清楚，比较公认的说法是生物－化学学说：该学说认为，腐殖质是分两个阶段来完成的：第一阶段－－中间产物形成阶段：微生物酶微生物酶有机残体多元酚、糖类、氨基酸C02、H20、NH4、H2PO4、K能量第二阶段－－合成腐殖质的阶段：（该阶段分4个步骤）酚氧化酶多元酚化合物醌类化合物酶催化或纯化学反应（缩合作用）醌类化合物腐殖质的单体分子聚合作用n个腐殖质的单体分子－－－－－复杂的环状化合物缩合作用复杂的环状化合物+侧链（糖类、氨基酸类）腐殖质特点：整个过程都有微生物的参与，微生物是土壤中合成腐殖质的根本动力；凡是影响微生物生命活动的因素最终都将影响腐殖质的合成。一般来说，厌气的条件下，中间产物积累多，形成的腐殖质也多。《土壤地理学》教案第3章--第4讲目的与要求1、掌握影响有机质转化的因素。2、掌握土壤腐殖质的概念、类型和化学特征。3、掌握土壤有机质在农业生产中的作用。重点和难点1、重点：土壤腐殖质的概念、类型；土壤有机质在农业生产中的作用2、难点：土壤腐殖质的化学特征。教具及参考资料《土壤学》（南方版）西南农大主编、《土壤学》，黄昌勇主编主要教学方法讲授法2.3影响有机质转化的因素2.3.1土壤湿度和通气状况若湿度适宜且通气良好时：好气性微生物发育，厌气性微生物受阻，有机质矿化分解快，释放养分多，有利于植物营养；但中间产物积累少，不利于腐化作用，不利于土壤肥力不断的提高。若湿度过大通气不良时，厌气性微生物发育，好气性微生物受阻，有机质矿化分解慢，释放养分少，不利于植物营养；但中间产物积累多，有利于腐殖质的合成，有利于土壤肥力不断的提高。土壤温度：在0〜35C的范围内，随着T的提高，微生物的活性增强，有机质的转化速度加快（矿化、腐化都要加快）。所以，一般夏季有机质消耗加快，冬天减缓。土壤pH值：pH在6〜7.5的范围内，适合大多数微生物的活动，有机质的转化加快。故：强酸或强碱性土壤中有机质的转化受阻（转化变慢）。有机残体的组成与物理状态：组成：含单糖、淀粉、蛋白质多的残体容易转化；含单宁、树脂、木质素多的残体难以转化。残体C/N：指残体中C素总量/N素总量之比，该比值的大小对转化有影响。影响原因：微生物本身的C/N为5:1，而微生物每利用1份C建造机体，还要额外消耗4份C作为能源，故微生物良好的生长要求残体的C/N为20〜25：1。若C/N〉20~25:1则残体对于微生物来说，C多N少，微生物的繁殖受阻，有机质的分解慢，分解的结果不会给土壤积累N素，反而出现微生物与植物争夺土壤原有N素的现象。形成的腐殖质也少。C/N<20~25:1则对微生物来说，显现C少N多，微生物的繁殖加快，残体的分解快，分解的结果要给土壤积累多余N素，该多余的N素除供给植物营养外，还可加速土壤原有老化有机质的分解更新，这种现象称之为“起爆效应”。这种影响，对生产有一定的指导意义：生产中，实行秸秆还田时（稻草、玉米杆、麦杆），由于C/N太高，高达80〜90：1，为加速其分解，避免与植物争N，要注意补施速效N肥。要大力种植绿肥，利用其C/N比小的特点，（15~20：1），给土壤积累N素，并利用“起爆效应”加速土壤老化有机质的分解更新。土壤腐殖质腐殖质的概念和类型概念：土壤腐殖质是通过微生物的作用，在土壤中新合成的一类含N的、具有芳香核复杂结构的高分子化合物。类型：（1）按颜色分：黄色腐殖质、棕色腐殖质和黑色腐殖质三大类型，颜色越深，品质越好。（2）按溶解性差异分：胡敏酸（HA）：溶于碱但不溶于酸的那部分腐殖质；富里酸（FA）：既溶于碱也溶于酸的那部分腐殖质。任何一种土壤中，即有胡敏酸，也有富里酸，所以土壤腐殖质实质上是胡敏酸和富里酸的混合物。这两种腐殖酸在品质上有很大的差异：胡敏酸（HA）富里酸（FA）颜色不同黑色或棕色黄色分子量和功能团不同大多小少带电量和酸碱性不同多弱少强由于性质不同，对土壤肥力的贡献也就不同，胡敏酸对肥力的贡献远大于富里酸。而任何土壤中都即有胡敏酸又有富里酸，所以胡敏酸与富里酸的比值可以作为评价土壤腐殖质品质好坏的一个指标。一般：HA/FA比值越大，说明整个土壤腐殖质的分子量大，功能团多，带电量高，谓之：芳构化程度高，胶体品质好。反之，说明土壤腐殖质分子量小，功能团少，带电量低，谓之：芳构化程度低，胶体品质不良。该比值有个变化规律：HF/FA：从东－－西黑土－－黑鈣土－－栗钙土－－灰鈣土－－漠土从北－－南暗棕壤－－棕壤－－黄棕壤－－红、黄壤－－砖红壤水田>旱地>自然土壤腐殖质的化学特征腐殖质的元素组成骨干元素：C、H、O其余元素：N、P、S、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、Mo、Co等，含除K外的全部植物生长发育所需的养分（因为K不能形成有机化合物的稳定成分，故腐殖质中也不含K,但它可吸附K离子，所以，它带有全部植物生长发育所需的养分元素）。分子结构：主要包括三大部分：（1）中心为C网结构：以醌型芳香核物质为核心所构成的。（2）表面带有许多功能团：带有甲氧基（「OCH3）、羧基（一COOH）、羟基（一0H）、氨基（一NH2）、羰基（一c=o）等功能团。（3）侧链上有含N组成部分和糖类残基。所以，腐殖质的分子量很大（达几千〜几万），分子形状呈球形或短柱形，内部为C网的交联构造。3.3带电性电荷来源：来自于功能团的解离。等电点：胡敏酸PH3.2；富里酸pH2.6一般来说，土壤PH>2.6或3.2；土壤腐殖质以带负电占绝对优势，可吸附阳离子，产生保肥功能。吸水性腐殖质是一种疏松的C网结构，表面带有许多亲水基团，因而具有强大的吸水能力，它可从空气中吸收约自身重量90％的水份；与水接触后可吸收保持约自身重量500％的水份。所以可使土壤保水能力极大的提高。稳定性和排毒性腐殖质具有很强的生物稳定性和一定的化学稳定性，矿化率一般小于1％/年，可在土壤中长期存在（富里酸可存在200〜700年，胡敏酸可存在800〜3000年，生物残体6个月），故腐殖质在土壤中可较长期维持土壤一个较高的肥力水平。排毒性：腐殖质可络合多种重金属离子，从而减轻或消除重金属污染；还可吸附或催化降解多种残留农药，减少残留农药的污染。土壤有机质在农业生产中的作用土壤有机质在农业生产中即有直接的促进作用，也有间接的改良作用。直接作用：提供养分和刺激植物生长。表现在（1）土壤有机质是植物养分的一个贮存库。作为养分的贮存库：a、土壤有机质含有全部植物生长发育所需的各种养分，包括：C、H、ON、P、K、S、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等b、这些养分是随有机质的分解逐步释放的，所以，它供肥平稳，持续时间长，不会出现猛发和脱肥的现象，如：CO2：植物每年吸收的CO约有30%来自于土壤有机质分解释放的CO2N：植物每年吸收的N约有95%来自于土壤有机质分解释放的NP：植物每年吸收的P约有20〜50%来自于有机质分解释放的PS：植物每年吸收的S约有50〜90%来自于有机质分解释放的S所以，有机质养分全，供肥稳；但与化肥相比，它养分含量低，当季作物肥效不很明显。（2）土壤有机质还可丰富植物营养，刺激植物的生长。有机质在土壤中转化时，要产生很多维生素、氨基酸、植物激素等物质，如维Bl、B2、B6,吲哚乙酸，旦氨酸；这些物质可丰富植物营养，刺激植物的生长，提高植株抵抗病虫害的能力。此外，胡敏酸中的醌在一定条件下可还原为多元酚。醌————多元酚：多元酚是一种呼吸酶，可强化植株的呼吸作用，提高新陈代谢的能力。多元酚还可促进植株体内还原糖的积累，提高细胞渗透压，提高抗旱力；还原糖的积累还有助于提高作物品质。（所以，土壤中丰富的胡敏酸，有助于高效优质农业的发展）。间接作用：可改良土壤性状。（1）可提高土壤的保水保肥能力。提咼保水力：土壤矿质粘粒的持水率为50~60%；其中约一半不能被植物吸收利用；而土壤腐殖质的持水率为500％，且绝大部分可被植物吸收利用。提高保肥力：土壤矿质粘粒吸附阳离子能力弱，一般5〜60m.e/100克土；土壤腐殖质吸附阳离子的能力很强，一般300〜450m.e/100克土。故，有机质可极大的提高土壤的保水保肥能力。（2）可改良土壤的结构性和耕性：粘土：粘土的主要问题的土粒的粘结力太强，易粘结成块，土壤易板结；而有机质的粘结力比粘粒小11倍左右，随着粘土中有机质含量的提高，整个土壤就变得疏松多孔，使通气透水性提高，耕作阻力变小，耕性变好。砂土：砂土的主要问题是土粒的粘结力太小，彼此不粘结，通气孔穴多，毛管孔穴少。有机质可填充通气孔穴，促使其转化为毛管孔穴，提高土壤的保水保肥能力。所以，前面我们讲了，砂土或粘土改良有两个基本办法，一个就是种植绿肥，增施有机肥，可改良土壤的结构，通过改良结构来改良土壤的性质。此外，有机质还有很多其它方面的作用，如：可提高土壤的缓冲性，腐殖质是一种有机弱酸，有抵抗土壤溶液PH值改变的能力；可减轻或消除土壤污染，腐殖质可络合多种重金属离子，避免重金属离子进入生物链的循环；腐殖质还可吸附并催化降解多种残留农药，减少残留农药的污染；可提高土温；腐殖质颜色深，可增加土壤吸热，有利于提高土温。总之，有机质对植物生长和土壤性质都有良好的作用，提高土壤中有机质的含量，可促进农业生产。《土壤地理学》教案第3章--第5讲目的与要求1、了解土壤有机质农业调节的目的、方法2、掌握土壤胶体的概念、种类、结构和性质重点和难点1、重点：土壤胶体的概念、种类和结构。2、难点：土壤胶体的性质。教具及参考资料《土壤学》（南方版）西南农大主编、《土壤学》，黄昌勇主编主要教学方法讲授法有机质的农业调节5.1调节目的（1）增加土壤有机质的含量，改良土壤性质，增加有机养分，有利农业生产；（2）促进保肥：促进有机质的腐殖化，增加腐殖质的积累，使土壤肥力不断提高。供肥：促进有机质的矿质化，增加养分的释放，供应植物营养。这两者是相互矛盾的，调节有机质，就是要使这两者协调的发展。5.2调节的方法：（1）增施有机肥，增加土壤有机质的含量。生产表现：土壤有机质的含量<9%时，随着有机质含量的提高，作物产量也随之提高；土壤有机质含量>9%时，两者的关系不明显。我国土壤中有机质的含量一般介于1.5~3%左右，所以，增施有机肥，增加有机质的含量，使我国农业的一个主要的增产措施。也就说：生产中大量施用动物粪尿、堆肥、厩肥绿肥、秸秆还田即可改良土壤，又可提高作物产量。（2）调节土壤水、气状况，控制有机质的转化方向。该方法原理：土壤若水多－气少，则有机质行腐化而积累；土壤若水少－气多，则有机质行矿化而释放。具体方法：给土壤适时的灌水、或排水；适时翻耕，适时的晒田、炕土等，都可调节土壤的水气比例，从而，调节土壤中有机质的转化方向。农民总结：早耕有碗油，晚耕光骨头，就是这个道理。（3）合理的轮、间、套作方法原理：种植的作物不同，产生的凋落物不同，形成的土壤有机质的种