土壤知识(20160110)教材

山西云大中天环境科技有限公司康少杰土壤与养分目录三、土壤养分的概念一、土壤绪论二、土壤的基本结构四、土壤养分的来源及含量五、土壤养分的循环一、土壤绪论

关于土壤概念核对土壤的认识，我国劳动人民造就有了比较深刻认识。从汉字“土壤”二字的构型和读音上人们就能充分地体现出我国古代人民对土壤基本概念的认识。（一）“土”的诠释

从字型看，“二横”分别代表土壤的两个基本层次，即表层和底层。二横的比例长短也有它的科学内涵，即表层和底层土壤比例。上层能生长植物的好土占得比例要较少；下层是坚硬的不能生长植物底土或基岩，土壤位于岩面之上，根系未能穿透底土层。“丨竖”：直立显然表示植物。植物地上部分土壤表层植物根系底层土壤植物体土旱地耕作土壤剖面一般分为四层：即耕作层(表土层)、犁底层(亚表土层)、心土层及底土层。耕作层犁底层心土层底土层旱地耕作土壤剖面旱地耕作土壤剖面（1）耕作层：

又称表土层、熟土层。指经常被耕翻的土壤表层，厚15～20cm。

特点：受人类耕作活动影响最多，有机含量高，疏松多孔，理化与生物学形状好，肥力高。（2）犁底层：是受农具耕犁压实，在耕作层下形成的紧实亚表层，厚约l0cm。特点：呈片状结构，通气透水不良，影响耕作层与心土层之间的物质与能量交换传递，影响作物正常生长所需的根系环境。（3）心土层：是介于犁底层和底土层之间的土层，也叫半熟化土层。一般厚度为20～30cm。

特点：土体中保水保肥的重要土层，也是作物生长后期供应水肥的主要层次。（4）底土层：

位于心土层以下的土层。一般在地表50～60cm以下。生态学家：土壤是地球表层系统中，生物多样性最丰富，生物地球化学的能量交换、物质循环（转化）最活跃的生命层。环境科学家：土壤是重要的环境因素，环境污染物的缓冲带和过滤器。工程专家：土壤是承受高强度压力的基地或作为工程材料的来源。农业科学工作者和广大农民：土壤是植物生长的介质，更关心影响植物生长的土壤条件，土壤肥力供给、培肥及持续性。（二）土壤的概念土壤是指发育于地球陆地表面能生长绿色植物的疏松多孔结构表层。土壤学家和农学家对土壤的传统定义综合定义

(定义:形成--组成--功能)土壤是地球表面生物、气候、母质、地形、时间等因素综合作用下所形成的、可供植物生长的一种复杂的生物地球化学物质；与形成它的岩石和沉积物相比，具有独特的疏松多孔结构，化学和生物学特性；它是一个动态生态系统，为植物生长提供了机械支撑、水分、养分和空气条件；支持大部分微生物群体的活动，来完成生命物质的循环；维持着所有的陆地生态系统，其中通过供给粮食、纤维、水、建筑材料、建设和废物处理用地，来维持人类的生存发展；通过滤掉有毒的化学物质和病原生物体，来保护地下水的水质，并提供了废弃物的循环场所和途径或使其无害化。

土地是指地球表层的陆地部分及其以上、以下一定幅度空间范围内的全部环境要素，以及人类社会生产生活活动作用于空间的某些结果所组成的自然—经济综合体。狭义的土地，仅指陆地部分。认为：“土地是指地球陆地表层，它是自然历史的产物，是由土壤、植被、地表水及表层的岩石和地下水等诸多要素组成的自然综合体”；广义的土地，不仅包括陆地部分，而且还包括光、热、空气、海洋。（三）土地的概念1、土地包括土壤，土壤是土地的主体部分。2、狭义的土地就是指土壤。土壤与土地的区别是什么？土壤在陆地生态系统中的功能示意图1、土壤是地球陆地上能够生产植物收获物的疏松表层。土壤之所以“能够生产植物收获物”，主要由于土壤具有肥力。2、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。土壤学中把水、肥、气、热——称为四大肥力因素。其中，水、肥、气是物质基础，热是能量条件。任何一个土壤的肥力特征都是水、肥、气、热各个肥力因素的综合反映。（四）土壤肥力的概念1．按照肥力因素的有效性分为：（1）有效肥力：

在当季作物生产上能够表现出来的肥力叫有效肥力。有效肥力已经产生了经济效益，也叫经济肥力。

在土壤性质描述中，如土壤有效养分：有效氮、磷、钾等、有效水分、活性酸度都属于有效肥力具体概念。有效肥力与作物产量一般有极强的相关性。（2）潜在肥力：

在当季作物生产中不能直接表现出来的肥力叫潜在肥力。土壤全量养分：全氮、磷、无效钾等、土壤总含水量、潜性酸度等属于潜在肥力概念的具体体现。

有效肥力和潜在肥力并没有明确的界限，二者可以互相转化，转化的条件是环境因素与人为因素。2．按照肥力的来源分为（成因）：（1）自然肥力：在自然因素的联合作用下所形成的肥力。是成土过程的产物。---自然土壤（2）人为肥力：人类

各种生产、管理活动作用所形成的肥力。——-农业土壤

土壤生产力是指由土壤肥力属性和发挥肥力作用的环境条件所决定的生产植物收获物的能力。土壤肥力是决定生产力的基础，而生产力还依赖于环境条件：气候、光照、地形、水文条件、人为耕作、栽培等土壤管理措施，病虫害、害元素、污染程度等。从这个意义上来看,肥力只是生产力的基础,而不是生产力的全部。问题：土壤愈肥沃，生产力就一定愈高吗？为什么？（五）土壤肥力和土壤生产力的关系

土壤肥力对丰产土壤是至关重要的。但肥沃的土壤不一定是丰产土壤。即使当土壤肥力充足时，排水不良、虫害、干旱和其它因素也可能限制作物生产。为了充分地认识土壤肥力，我们必须了解提高或限制生产力的其它因素。

一些控制植物生长的外部因素有：空气、热量（温度）、光、机械支撑、养分和水分。除光以外，植物依赖土壤获取所有这些因素。每个因素都直接影响植物生长。每个因素又与其它因素互有联系。

（1）土壤水分与土壤空气的相互关系：①二者同时占据孔隙，互为消长；②土壤结构良好时，水气协调。（2）土壤温度与水、气的相互关系：①土壤、水、气的比例关系，影响土壤温度的变化；②土壤温度影响土壤空气的组成（微生物活动）和气体交换速度；③土壤温度影响土壤水分的运动和地表蒸发。（3）土壤水、气、热与土壤养分的相互关系：

①土壤空气和温度影响土壤养分的转化。②土壤温度和水分影响土壤养分的有效性。温度升高，胶体吸收的养分易解吸，增强供肥能力；温度升高，植物吸收水分增加，加快养分吸收速度；③土壤养分状况影响植物对水分的吸收与利用（举例，如土壤中磷钾丰富，增强抗旱力，提高对水分利用率）。二、土壤的基本结构土壤生物体——土壤动物和土壤微生物等。

土壤固体土壤（约占土壤总容积的50%）粒间孔隙（约占土壤总容积的50%）矿物质—来自岩石的风化，包括原生矿物和次生矿物，约占固体重量的95%以上。有机质—动物残体及其转化产物，约占固体重量的5%以下。土壤空气—一部分由地上大气层进入，主要为O2

、

N2

等，另一部分由土壤内部产生，主要为CO2、水汽等。土壤水分—主要由地上进入土中，其中含有溶质，包括离子、分子、胶体颗粒等，实际上是浓度不同的溶液（土壤溶液）。（一）土壤的物质组成 以中等质地的表土为例（体积比）土壤物质组成饼图（体积比）孔隙50%固体：50% 以中等质地的表土为例（体积比）孔隙50%矿物质有机质土壤物质组成饼图（体积比） 以中等质地的表土为例（体积比）矿物质水汽空气有机质土壤物质组成饼图（体积比）广义：存在于土壤中的各种含碳的有机物的总称。它包括各种动植物残体，微生物体及其分解合成的有机物质。狭义：专指土壤中的腐殖质，但在测定过程中无法把未分解、半分解的动植物残体剔除掉，所以测定结果实际上还包括未分解、半分解的动植物残体在内。土壤有机质1、死亡的动植物、微生物残体。2、施入的农家肥。3、工业及城市垃圾废水、废渣。原始土壤：微生物体是土壤有机质的最早来源。自然土壤：是死亡的动、植物，微生物残体及植物的枯枝落叶，但基本来源是它上面生长的绿色植物。耕地土壤：（1）栽培作物的残留物（2）施用的有机肥。其中后者其主导作用。土壤有机质的来源矿质化：有机质在微生物的作用下分解为简单化合物同时释放出矿质养分的过程。腐殖化：有机质在微生物的作用下合成为复杂稳定的腐殖质的过程。土壤有机质的转化1、土壤的湿度和通气状况：适当的湿度而且通气良好的土壤：好气性微生物活动旺盛，有机质进行好气分解，分解速度快，而且比较完全，矿化率高，释放出矿质养分多，而且呈氧化态，有利于植物对养分的吸收，但是中间产物累积少，不利于土壤有机质的累积和保存。土壤湿度大通气不良的土壤：嫌气性微生物活动旺盛，有机质进行嫌气分解，分解慢，而且不完全，矿化率低，释放出矿质养分少，而且呈还原态，不利于植物对养分的吸收利用，同时在还原条件下会产生一些有机酸和一些还原性气体H2S、H2等对作物生长有毒害作用，但是在嫌气条件下中间产物累积多，有利于土壤有机质的累积和保存。影响土壤有机质转化的因素2、温度0—35℃：增高温度能促进有机质分解；25—35℃：适宜土壤中大多数微生物活动；≥45℃：微生物的活动就会受到抑制；≥50℃：有机物会发生纯化学的氧化分解而导致挥发。3、土壤酸碱反应细菌最适宜酸碱度：pH6.5—7.5的中性环境；放线菌最适宜的酸碱度可能要偏碱一些；真菌最适宜酸碱度pH3—6的酸性条件下活动；pH＜5.5或pH＞8：大多数的微生物都不太适宜。4、有机物的C/N比：指有机物中C总量与N总量的比。

N是组成微生物体细胞的要素，有机质中的C既是微生物生命活动的能源，又是构成体细胞的要素，所以微生物对C和N这两种元素的需要有一定的比例，才能满足微生物的生命活动和构成体细胞的需要。不同的微生物在不同的条件下对C/N的要求不一样，一般认为微生物每分解25—30份的C，大约需要1份的N，也就是说微生物对C/N的要求是25—30/1。

有机物的C/N＞25—30/1：有机物中的N素供应不足，微生物就可能从土壤中吸收有效N用于构成微生物体细胞，从而产生微生物与植物竞争土壤有效N的现象，也有可能抑制微生物的繁殖和生长，从而使有机物的分解受到抑制。

有机物的C/N＜25—30/1：有机物中的N素供应充足，微生物的繁殖和生长要快得多，有利于矿质化作用的进行。实际上大多数有机残体的C/N远远大于25—30/1，比如禾本科作物的秸秆，其C/N80—100：1远远大于25—30/1，为了促进它的分解，并防止植物缺N，应该补施一定的化学N肥。1、能提供给作物需要的养分有机质在土壤肥力上的作用a：有机质能提供给植物有机态养分：降解过程中能产生一些水溶性的有机分子，比如氨基酸、酰胺、易水解蛋白质、等能够为植物直接吸收利用。b：有机质能提供给植物矿质态养分：在有机质的元素组成中，含有各种各样的元素，既有大量元素也有微量元素，既有必需元素，又有有益元素。这些养分元素经过矿质化作用，就能分解释放出来供作物吸收利用。c：有机质分解、合成过程中产生的有机酸和腐殖酸，能促进矿物质的溶解，促进矿物风化，从而释放出养分供植物吸收利用。d：有机质分解、合成过程中产生的各种有机酸及腐殖酸能与金属离子形成络合物，从而使这些离子保留在土壤中而不致于沉淀下来。2、有机质能改善土壤的理化、生物、性质，从而改善土壤的肥力特性。物理性质

a：有机质能促进土壤团粒结构的形成，增加团粒结构的稳定性。b：腐殖质对土壤的热状况也有一定影响，主要是因为腐殖质是暗褐色物质，包被在土粒的表面使土壤颜色加深，使土壤吸热增温快。化学性质

a：腐殖质能吸附离子，增加土壤保肥性。b：在酸性土壤上，通过有机质与Al3+的结合，降低Al3+对作物的毒害。c：有机质分解所产生的有机酸，能减少P的固定，增加土壤中有效P的含量。d：腐殖质中有许多弱酸性功能团，提高土壤对酸碱变化的缓冲性能。生物性质

a：微生物：有机质是微生物生命活动所需要的养分和能量来源。b：动物：有机质是它们的食物来源。a：消除重金属离子的污染。b：消除土壤中残留农药的污染。3、土壤有机质在生态环境上的作用土壤结构：土壤中的土粒是相互团聚，形成了形状、大小、数量和稳定程度都不同的土团、土块、或土片等团聚体，这种团聚体称土壤结构（或结构体）。土壤的结构性：指土壤结构体的形状、大小、排列和相应的孔隙状况等综合性状。土壤的结构性直接影响土壤水、肥、气、热状况，而且与土壤耕作也有密切关系，是土壤的重要物理性质。（二）土壤结构土壤结构土壤结构体土壤结构性大小形状不良性状结构体理性结构体块状结构片状结构，鳞片状结构柱状结构，棱柱状结构核状结构团粒结构微团聚体孔性稳定性肥力特性水力学稳定性机械学稳定性生物学稳定性协调水、肥、气、热的能力和改善耕性能力孔隙度和孔隙级别团粒结构：

特点：疏松多孔，团粒内有毛管孔隙，团粒间有非毛管孔隙，能使土壤既保水又透水，并保持适宜的土壤空气和温度，有利于作物根系的伸展及对养分的保蓄和供应。

形成：团粒结构一般要经过多次（多级）的复合、团聚而形成。团粒间的养分：土粒土粒土粒Fe2+腐殖质Fe3+Al3+土壤质地是由砂粒、粉粒和粘粒在土壤中的数量决定的。土壤颗粒越小越接近粘粒，越大越接近砂粒。例如：

1)砂粒含量高的土壤，按质地被分类为“砂土”。

2)当土壤中存在少量的粉粒或粘粒时，该土壤不是“壤质砂土”就是“砂质壤土”。

3)主要由粘粒组成的土壤为“粘土”。

4)当砂粒、粉粒和粘粒在土壤中的比例相等时，该土壤称作“壤土”。（三）土壤质地粘质土：保水、保肥性好，养分含量丰富，土温比较稳定，但通气性、透水性差，耕作比较困难。砂质土：蓄水力弱、养分含量少，保肥能力差、土温变化快，但通气性、透水性好，易耕作。壤质土：介于砂质土和粘质土之间的土壤类别，在性质上兼有砂质土和粘质土的优点，是比较理想的土壤类别，许多肥力性质都介于砂质土和粘质土之间。总体上讲土壤质地对土壤肥力和性质有着重要的影响，但它不是决定土壤肥力的唯一因素，一种土壤在质地上的缺点，可以通过改良土壤结构和调节土壤颗粒组成而得到改善。土壤质地与土壤肥力的关系*土壤质地和有机质含量适中，以使空气和水分的移动。*足够的粘粒以保存土壤水分。*土深且渗透性强，以及肥力充足。*一个适于根系深扎以吸收水分和养分的环境。作物生产的理想土壤三、土壤养分（一）土壤养分1、土壤养分：由土壤提供的植物生长所必须的营养元素。

2、土壤养分分类：

大量元素和微量元素大量元素、中量元素和微量元素

MnBFeSNCOHCaKPCuClZnMgMoMnBFeSNCOHCaKPCuClZnMgMoNi

目前，国内外公认的高等植物所必需的营养元素有16种。它们是碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、鉬、氯。MnBFeSNCOHCaKPCuClZnMgMo必需营养元素（二）土壤养分来源1、土壤养分的基本来源——矿物岩石风化

P、K、Ca、Mg、Fe、B、Mo、Cu、Mn、S等。2、土壤养分的主要来源——土壤有机质分解3、土壤养分的其他来源生物固氮、大气降水、人工施肥、灌溉等。N灰分元素凋落物灌、草、根等保存聚集（三）土壤养分的有关概念

有效养分－能够直接或经过转化被植物吸收利用的土壤养分。

速效养分－在作物生长季节内，能够直接、迅速为植物吸收利用的土壤养分。

迟效（缓效）养分－不能直接利用，只有经缓慢分解转化为速效态才能被植物利用的养分。无效养分－不能被植物直接吸收利用，且较难向速效养分形态转化的土壤养分。

土壤养分状况－是指土壤养分的含量、组成、形态分布和有效性的高低。四、土壤养分的来源及含量

土壤中的大量元素

氮素是构成一切生命体的重要元素。

在植物生产中，植物对氮的需要量较大:肥料三要素。

氮素肥料施用过剩会造成江湖水体富营养化、地下水硝态氮（NO3-N)积累及毒害等。一、土壤中的氮

1、土壤中氮的来源：生物固氮、降水、灌溉、施肥等。

土壤氮素的60%来自生物固氮。

降水带入氮素，据测定在温带随降水进入土壤的NO3-和NH4+约为15.0kg/公顷/年。

地下水中NO3-，高达10mg

L-1，群众称为“肥水”。

包括农家有机肥料和化学氮素肥料。

土壤中氮的来源和含量

土壤中氮素的含量受自然因素（气候、地形及植被）和林业措施（耕作、施肥、灌溉及利用方式）的影响，变异性很大。我国耕地土壤含N量一般都在0.02%-0.2%之间，高于0.2%的很少，大部分低于0.1%。而华北、西北大部分地区土壤耕层含N量不足0.1%；南方土壤的含N量介于二者之间。2、土壤中氮的含量：

含N量>0.2%0.2-0.1%0.1-0.05%<0.05%

等级

高中低极低二、土壤中的磷梨树缺磷土壤中磷的来源和含量

土壤中磷的主要来源于矿物质，在长期的风化和成土过程中，经过生物的积累而逐渐聚积到土壤的上层。

土壤有机质。

开垦后，则主要来源于施用磷肥。1、土壤中磷的来源：2、土壤中磷的含量：我国大多数土壤表层（0-20cm）的含磷量变动在0.02%-0.11%之间，不同土壤类型变幅很大。

从总体看，我国自南而北或自东而西土壤含磷量呈递增趋势。以华南的砖红壤含磷量最低，东北的黑土、黑钙土和内蒙的栗钙土含磷量最高，华中的红、黄壤以及华北的褐土、棕壤介于以上二者之间。（耕作施肥影响）

全磷含量受母质类型和成土过程的双重影响，但由于土壤磷的迁移率小，因而仍表现出明显的地带性分布规律。

烟草三、土壤中的钾三要素品质元素土壤中钾的来源和含量岩石矿物风化施肥1、土壤中钾的来源：2、土壤中钾的含量：0.5～2.5%K2O平均为1.2%K2O我国自北向南，自西向东含钾量是逐渐减少的趋势。

华南地区，其平均水平<0.3%；

（玄武岩、凝灰岩、浅海沉积物——砖红壤）

红黄壤地区为1.2%；

长江中下游地区的水稻土地区可达1.7%；

北方的土壤一般>2%，东北、内蒙的黑土可达2.6%。

这主要是和地区的成土母质、气候-生物条件、质地、耕作施肥等因素有关。

土壤中的微量元素微量元素：