土壤与肥料教材

土壤肥料汇报人：何新

目录一、土壤二、土壤肥力三、土壤生物对土壤肥力的作用与过程四、土壤结构对土壤肥力的作用与过程五、肥料的作用与植物吸收过程土壤在人类农业和自然环境中的重要性

一、土壤

陆地表面由矿物质、有机物质、水、空气和生物组成、具有肥力且能生长植物的末固结层。

简单的认为：陆地表面具有肥力特征、能够生长植物的疏松表层。（1）定义（2）土壤成土因素气候因素（雨和风）母质因素（矿物质和化学）地形因素（再分配）生物因素（动物、植物、微生物）时间因素（成土速率）（3）三相组成：

固相：固体土粒占总体积50%

矿物质（38%）有机质（12%），矿物质重量计95%，有机质微生物5%以下液相：25-30%

气相：15-25%

土壤孔隙，水分养分气体运移通道（4）土壤的矿物组成和化学组成

分类：原生矿物：风化过程中没有改变化学组成。次生矿物：原生矿物在风化和成土作用下，新形成的矿物，如各种盐类CO32

、SO42-、Si、Cl-

次生粘土矿物：次生铝硅酸盐和氧化物，是土壤粘粒的主要组成（5）土壤的机械组成土壤机械组成（颗粒组成）：据机械分析，分别计算各粒级的相对含量。划分土壤质地的依据。土粒分级：石砾、砂粒、粉砂粒、黏粒

粒径：由大变小组成：原生矿物次生矿物野外研究：精确采样和详细记录

二、土壤肥力土壤肥力(soilfertility)：土壤从营养条件和环境条件方面，供应和协调植物生产的能力。土壤具有供应与协调植物生长发育所需的水分、养分、空气和热量的能力。自然肥力（naturalfertility)：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）的综合作用下发育而来的肥力。人为肥力（anthropogenicfertility）：土壤在耕、施肥、灌溉及其它技术措施等人为因素影响作用下发育而来的肥力。（1）定义（2）分类

土壤有效肥力（effectivefertility）：在一定农业技术措施下反映土壤生产能力的那部分肥力。土壤潜在肥力（potentialfertility）：受环境条件和科技水平限制暂不能被植物利用的那部分肥力。土壤生产力（soilproductivity）：土壤产出农产品的能力。是由土壤本身的肥力属性和发挥肥力作用的外界条件所决定的。（3）质地与肥力

砂土类质地特点：松散的土壤固相骨架，砂粒多，粘粒少粒间空隙大肥力特点：通气性、透水性强，易耕作蓄水弱，抗旱能力弱养分含量少，保肥能力差，有机质分解快，养分供应快土温变化快对植物生长影响：发小苗不发老黏质土类

质地特点：孔隙小，多为极细的毛管孔隙。肥力特点：保水保肥性强，养分含量丰富（肥效缓慢，劲长），土温较稳定，温差小。透水、透气性差，耕作困难，宜耕期短

对植物生长的影响：发老不发小壤质土类

质地特点：含有适量的砂粒、粉粒和粘粒，兼砂质土和粘质土的优点，是理想的农业土壤。肥力特点：含水量适宜，耕性好，通透性好，相当的毛管孔隙。（4）土壤质地的改良措施增施有机肥料：有机质的粘结力比砂粒强，比粘粒弱，家畜粪便，绿肥，秸杆还田客土法：泥入砂，砂掺泥，以改良质地，改善耕性引洪漫淤法：农田表层土壤，肥，含养料丰富，改良砂质土壤翻砂压淤，翻淤压砂

三、土壤生物对土壤肥力的作用与过程（1）土壤生物多样性A、原生动物：单细胞真核生物，104-105个/g土。鞭毛虫、变形虫B、后生动物：多细胞动物。线虫、蠕虫、蚯蚓、蚂蚁（2）微生物作用与过程疏松土壤，破碎植物残体调节植物生长的养分循环；产生并消耗CO2，CH4，NO，N2O，CO和H2等；促进团聚体的形成；分解有机废弃物；是新物种基因材料的源和库作物根系、残茬及根系分泌物农家肥、有机肥

农业土壤有机质来源工业、生活垃圾三种形态：新鲜有机质、半分解有机质、腐殖质（3）有机质来源（4）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（5）腐殖质化过程腐殖质化过程：进入土壤的有机物质在微生物的作用下转变为比原物质组成更为复杂、结构更为稳定的腐殖质的过程。腐殖物质：土壤中特有的、分子结构复杂的一类有机大分子。

腐殖物质(humus)：土壤中特有的、分子结构复杂的一类有机大分子。特点：颜色：暗色;分子量：很大；形状：伸曲性，短棒形，比表面积很大（~2000m2/g);

亲水性：吸水容量大，

腐殖质化系数：每克重的新鲜有机质加入土壤中经过一年转变为腐殖质的克数。

旱田：0.2-0.3;水田：0.25-0.40

分两个阶段：（1）产生原材料---含有芳核结构的物质（木质素、酚）（2）合成阶段：

多酚氧化酶微生物腐质酸醌缩合多元酚（6）影响土壤中有机质分解转化的因素温度微生物活动响应于温度变化无分解：≤0℃；分解随温度而加强：0-35℃；升温10℃，分解速率提高2~3倍最适分解温度：20~35℃水分频繁的干湿交替，强烈促进分解

新鲜物质加入

激发效应：因为新鲜可分解的有机物的一定量加入，促进了土壤原有有机质的分解，从而释放更多的养分。

正效应：养分矿化、植物吸收；微生物活动促进；

负效应：加速土壤有机质库的消解，释放某些不利元素。a.提供作物及微生物需要的养分Ｎ、Ｃ源及微量元素等，植物生长所需氮：土壤，肥料b.增强土壤的保肥性能带电性主要是带负电，吸附阳离子c.促进团粒结构的形成，改善物理性质腐殖质是种胶体，包被于矿质土粒的外表，松软，絮状，多孔d.促进作物生长极低浓度的腐殖质分子，对植物有刺激作用e.消除土壤污染与农药、重金属络合，减少毒害。（7）有机质在土壤肥力中的作用（1）土壤的基本性质1、土壤孔性2、土壤结构性3、土壤耕性4、土壤胶体5、吸收性能6、酸碱性四、土壤结构对土壤肥力的作用与过程土壤总孔隙度：指单位容积土壤中孔隙容积占整个土体容积的百分数。土壤总孔隙度=孔隙容积╳100%/土壤容积

=（1-容重/相对密度）╳100%土壤容重：单位容积土体（包括孔隙在内的原状土）的干重，g/cm3。特点：土壤的紧实程度，适宜范围1.14~1.26g/cm3

（2）土壤结构类型块状结构：立方体型，纵轴与横轴大体相等，内部紧实，多出现于有机质含量低，耕性不良的粘质土壤中。柱状和棱柱状结构体：在土体中直立，棱角不显的叫做柱状结构，棱角明显的叫棱柱状结构体。核状结构：长、宽、高大致相近，边面棱角明显，较块状结构小。片状结构：横轴大于纵轴，呈扁平状，出现于老耕地的犁底层。团粒结构：团粒结构是指近似球形的较疏松的多孔的小团聚体，直径约为0.25~10mm。微团聚结构指0.25mm以下的团聚体。（3）团粒结构对土壤肥力的作用a、协调土壤中养分的供应、积累与消耗：供肥保肥能力强，供肥较平稳b、协调土壤温度状况c、改善土壤耕性（4）创造团粒结构的措施a、农业措施：精耕细作，增施有机肥料合理灌溉合理轮作b、土壤改良剂的应用：腐殖酸、纤维素、木质素、多糖、羰酸等人工合成高分子聚合物制剂：水解聚丙烯睛、聚乙烯醇无机制剂：硅酸钠，膨润土，沸石，氧化钛（5）高产肥沃土壤的特征适量协调的土壤养分北方高产旱作土壤，有机质含量一般在15~20g/kg以上，全氮含量达1~15g/kg，速效磷含量10mg/kg以上，速效钾含量150~200mg/kg以上，阳离子交换量20cmol/kg以上。

肥沃水稻土的适量有机质含量为20－40g/kg，全氮量为1.3~2.3g/kg，全磷和全钾量分别为1~15g/kg以上，阳离子交换量一般为10~25cmol/kg。良好的物理性质

肥沃土壤大小孔隙1:2~4，土壤容重1.10~1.25g/cm3，土壤总孔度50%或稍大于50％，其中通气孔度一般在10％以上。良好的土体结构土体结构是指土壤在1cm深度内上下土层的垂直结构，它包括土层厚度、质地和层次结合。高度肥沃的旱地土壤一般都具有上虚下实的土体构造，即耕作层疏松、深厚（一般在30cm左右），质地较轻；心土层较紧实，质地较粘。（1）土壤污染物的主要种类无机物：如重金属、酸、碱、盐等。有机农药：如杀虫剂、杀菌剂、除草剂等。有机废弃物：如油、酚等有机物。化学肥料，如氮、磷肥等；污泥、矿渣、粉煤灰等。放射性物质及寄生虫、病原菌和病毒等。土壤肥力下降土壤结构改变五、肥料的作用与植物吸收过程（2）肥料的起源与发展肥源时代产量(kghm-2)灰肥古代375灰肥+粪肥古代<750灰肥+粪肥+绿肥古代及近代<3000灰肥+粪肥+绿肥+化肥近代>3000农业生产中肥源发展进程植物的生长需要吸收土壤养分植物的收获要带走部分土壤养分植物是人（动物）的粮食肥料是植物的粮食为什么要施肥？——需要养活更多的人口——需要用更少的土地生产出数量更多和品质更优的食品未来的挑战肥料是必需的！

肥料养活了整个世界——不争的事实但肥料的使用是不平衡的——存在的问题（3）化肥有哪些作用？增加产量，改善品质；培肥土壤发挥良种的增产潜力补偿耕地不足增加有机肥量发展经济作物、森林和草原的物质基础

（4）肥料的负效应有哪些？

不合理的施肥——产量降低；不合理的施肥——农产品的质量下降；不合理的施肥——环境污染；不合理的施肥——温室气体；（5）土壤培肥的基本措施增施有机肥料，培育土壤肥力发展旱作农业，建设灌溉农业合理轮作倒茬，用地养地结合合理耕作改土，加速土壤熟化防止土壤侵蚀，保护土壤资源土壤植物（—动物）人大气沉降生物固定母质（岩）肥料灌溉水体水体逸失逸失逸失秸秆还田排泄物（6）营养元素的循环、迁移和再利用必要性专一性直接性种类和含量 目前已确认的有16种大量营养元素：C、H、O、N、P、K中量营养元素：Ca、Mg、S微量营养元素：Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、B、Cl。（7）植物必需营养元素的标准及种类

根系对养分的吸收根外器官对养分的吸收养分在植物体内的运转和利用（8）植物对养分的吸收离根尖10cm以内根吸收养分最多。根吸收养分的部位

根吸收养分形态气态CO2、O2、H2O离子态阴、阳离子分子态氨基酸、尿素土壤养分向根部迁移的方式

根对养分吸收的方式截获（rootinterception）扩散（diffusion)质流(massflow)被动吸收(passiveuptake)主动吸收(activeuptake)根外器官对养分的吸收

一般认为，叶面施肥的原理是养分通过叶片角质层和气孔，进入细胞；但最近研究表明，可能使养分离子通过角质层上的裂缝和从表层细胞延伸到角质层的外质连丝，进入细胞。

外质连丝是一种不含原生质的纤维孔隙，能使细胞原生质与外界直接联系，这种外质连丝能做为角质膜到达表皮细胞原生质膜的一条通路。矿质元素重新分配的难易程度再利用程度强的元素指通过韧皮部而运转的离子，元素可由老叶向新叶转移，缺素症由老叶开始。NPKMgCl再利用程度较差的元素其缺素症，出现在幼叶上，现在完全展开的叶片或老叶片上。SZnCuMnFeMo难于再利用的元素主要在木质部由下往上随蒸腾液流而运输，出现在顶叶和新叶。CaB酸性介质有利于植物吸收阴离子碱性介质有利于植物吸收阳离子离子拮抗作用：介质中某一离子的存在能抑制另一离子的吸收离子协助作用：介质中某一离子的存在能促进另一离子的吸收（9）施肥的基本原理养分归还学说为恢复地力和提高作物单产，通过施肥把作物从土壤中摄取并随收获物而移走的那些养分归还给土壤的学说。JustusLiebig最小养分律（木桶理论）植物产量受土壤中某一相对含量最小的有效性因子制约的规律。（10）不同植物的营养元素归还比例归还程度归还比例/%需要归还的营养元素补充要求低度归还<10氮、磷、