土壤肥料学 土壤部分 绪论-土壤肥料学1学习资料

主讲：秦树平教授

土壤肥料学

主讲人基本信息姓名：秦树平籍贯：广西桂林

毕业院校：中国科学院

学位：博士专业：土壤学

职称：教授

Tel/p>

QQ:278069181E-mail：qinshuping@个人主页：/0c/b4/c6393a134324/page.htm单位：资源与环境学院农资系（华祥苑三楼）主讲人基本信息研究方向：土壤氮素循环过程及环境效应

学习与工作经历：2006－2011中科院硕博连读博士学位

2011－2015中科院副研究员2016至今福建农林大学教授主要参考书目：《土壤学》黄昌勇主编．中国农业出版社，2010《植物营养学》陆景陵等主编.中国农业大学出版社，2003《土壤肥料学》吴礼树主编.中国农业出版社，2004《土壤肥料学》王介元等主编．中国农业科技出版社，1997《土壤肥料学通论》沈其荣主编高等教育出版社，2000采用教材土壤肥料代表学术期刊课程考核方式1、平时成绩（50分）

出勤情况和课堂纪律（10分）：缺勤、迟到、上课睡觉、玩手机等扣分。

课堂讨论（20分）：积极主动回答问题者加分，积极参与讲授PPT者加分。

课堂测验（20分）：3-5次课堂测验，根据课堂测验完成情况计算成绩。

2、期末成绩（50分）以名词解释、选择题、填空题、问答题的形式进行闭卷考试。绪论土壤肥料在农业生产中的作用土壤是一种再生资源土壤是生态系统的组成部分土壤与肥料的概念及发展土壤肥料学的任务及与其他学科的关系1.什么是土壤和肥料？2.为什么学习土壤肥料？3.土壤肥料学习什么？土壤?你不像白云,轻浮在空中,

稍有风吹,就动摇不定;更不像黄沙,毫无作为,只会白白地把年华虚度。你固然没有华丽的外表,却有着博大的胸怀和高尚的精神世界。你最喜欢实干,把水分吸入自己的体内,却又悄悄地奉献给自然界的生灵万物。1.土壤与肥料的概念及发展

土壤的概念农民群众：泥巴、土生态学家：陆地表层最活跃的生命层环境学家：环境污染的缓冲带和过滤器农学家和土壤学家：植物生长的基地，供水供肥……定义：土壤是地球陆地表面能生长植物并能获得收获的疏松表层。土壤是生态系统的重要组成部分

土壤圈：是地球表层系统中处于四大圈交接面上最富有生命力的土壤连续体或覆盖层，它既是这些圈层的支撑者，又是它们长期共同作用的产物．

支持生物过程，提供生物养分、水分等

释放CO2、CH4、H2S、N2O，吸收O2储存、分配、影响水循环与水平衡等地球保护层，参与岩石圈物质交换以及地质循环土壤圈大气圈生物圈水圈岩石圈土壤是生态系统的重要组成部分

一辈子要消耗食物0.3*80=24吨其中活性氮为0.2吨活性氮人体含氮：13kg蛋白质，2kg活性氮土壤资源的特点I.数量的有限性（1cm厚需300年）

内蒙古黑钙土

黑龙江黑土贵州黄壤江西红壤甘肃灰钙土江苏大丰盐土新疆喀什碱土吉林洮南碱土陕西黄土海南砖红壤河南褐土为什么土壤具有黑、红、黄、紫、灰、白等不同颜色？黑龙江黑土内蒙古黑钙土在漫长的地址年代中，为什么只在北方形成了黑土？南方没有形成黑土？新疆喀什碱土盐土与碱土有何区别和联系？陕西黄土河南褐土西北黄土高原与华北褐土平原是如何形成的？四川紫色土江西红壤贵州黄壤海南砖红壤南方土壤的黄、红颜色主要由什么成分决定？我国主要耕地资源分布图II.土壤资源质量的可变性治之得宜地力常新水土流失土地沙漠化土壤盐碱化土壤遭污染土壤肥力退化质量退化,生产力下降II.土壤资源质量的可变性全国每年流失的土壤多达50亿吨，占世界土壤总流失量（600亿吨）的8.3%,相当于每年毁坏180万hm2土地。水土流失十年九荒的盐碱窝沙化我国沙化面积共17.6万km2，每年以2100km2扩长。科技重大突破-重庆交大：破解沙子土壤化密码沙漠有望变绿这种方法能否大面积推广？为什么？土壤污染土壤污染会造成粮食、蔬菜水果中农药、重金属和亚硝酸盐超标镉中毒，造成“痛痛病”。

重金属污染对人体健康的影响大葱毒死羊，而且今年已经销售百万斤为什么羊吃了死，人吃了没事？土壤在一定环境条件下形成，自然成土因素包括母岩、气候、生物（植被）、地形和时间。

III.空间分布的固定性

成土因素的地域性决定土壤的地域性。不同地理位置，有不同环境条件，分布不同土壤类型：

砖红壤、红壤、黄壤分布在南方热带、亚热带地区黑钙土和栗钙土分布在北方干旱地区；紫色土集中分布在四川盆地；荒漠土分布在西北地区；冲积土、潮土分布在河流两岸或河漫滩。土壤肥力土壤供应植物生长发育所必需物质的能力（成分）。土壤供应和协调植物正常生长发育所需的养分和水、气、热的能力（生理）。土壤是生态系统中物质和能量的交换中心（生态）。贫瘠土壤肥沃土壤土壤与肥料的概念及发展肥料

直接或间接供给植物所需养分，改善土壤理化、生物性状，以提高植物产量和品质的物质，称为肥料。1.土壤与肥料的概念及发展Liebig(1803-1873)，德国化学家，土壤与植物营养学的奠基人。1840年出版“化学在农业和植物生理上的应用”，被誉为“肥料工业之父”。肥料产业的发展最小因子定律1843年，Lawes(鲁茨)建立洛桑实验站（Rothamsted），并用兽骨加硫酸制成过磷酸钙磷肥工业1855年，德国开采钾盐矿制成钾肥1903年，挪威由电弧法制造硝酸钠1905年，电石法固定氮素制造石灰氮1913年，德国合成氨肥料产业的发展

Haber–BoschprocessN2+H2=NH4+人们说：他从空气中生产出了面包1918年，德国化学家弗里茨·哈伯因为发明合成氨方法而获得诺贝尔化学奖。1931年，卡尔·博施因为改进合成氨方法获得诺贝尔化学奖。

2007年度诺贝尔化学奖授予了德国化学家格哈德·埃特尔（GerhardErtl），理由是他发现了哈伯－博施法合成氨的作用机理，并以此为开端推动了表面化学动力学的发展。这也是合成氨研究领域诞生的第三位诺贝尔奖得主。

合成氨对世界的影响候德榜（1890-1974）中国化肥工业的先驱范旭东（1883-1945）中国第一座自主设计和制造的大型氮肥厂绪论土壤肥料在农业生产中的作用土壤资源的特点土壤是生态系统的组成部分土壤与肥料的概念及发展土壤肥料学的任务及与其他学科的关系1.什么是土壤和肥料？2.为什么学习土壤肥料？3.土壤肥料学习什么？耕地问题日趋严峻土壤肥料在农业生产中的作用土壤是农业生产的基础

作物生长繁育的理想场所吃饱--保蓄和提供养分喝足--保蓄和提供水分住好--调节温度,缓冲有毒物质站稳—机械支撑作用肥料是农业增产的物质基础土壤肥料在农业生产中的作用美国农业部资料，美国农业产量的增加，41%靠肥料，15～20%靠农药，15%靠改进栽培措施，8%靠新种子，5%靠灌溉，11～18%其他因素。肥料施用量(万吨）1975年以来我国肥料施用量与粮食总产量的变化粮食总产（万吨）、单产（kg/10hm2）土传病害有：辣椒、茄子、黄瓜猝倒病、立枯病、疫病、根腐病、枯萎病;番茄、辣椒的青枯病;大白菜软腐病;油菜、莴苣的菌核病;小麦全蚀病;棉花立枯病、红腐病、黄萎病及线虫等土壤肥料学与植保化感作用与连作障碍：同一作物或者近缘作物在连续种植多年以后，即使在正常管理条件下，也会导致农产品产量降低、品质下降的现象。土壤肥料学与植保绪论土壤肥料在农业生产中的作用土壤资源的特点土壤是生态系统的组成部分土壤与肥料的概念及发展土壤肥料学的任务及与其他学科的关系1.什么是土壤和肥料？2.为什么学习土壤肥料？3.土壤肥料学习什么？土壤性质与管理植物营养与施肥肥料种类与安全3.土壤肥料学的知识体系土壤肥料学与其它学科的关系土壤肥料学土壤肥料学的任务明确土壤、植物和养分之间的关系掌握肥料性质与施肥原理提高土壤肥力本章小结三、土壤肥料在农业生产中的作用。四、土壤肥料的任务和学科体系。一、土壤和肥料的概念。二、土壤资源的特点。第一章土壤的形成与演变第一章土壤的形成与演变岩石土壤母质土壤地质大循环生物小循环1.1土壤母质的形成母质：原生的基岩经过风化、搬运、堆积等过程于地表形成的一层疏松的矿物质层。母质来源：化学元素成土矿物岩石成土母质

ONaSiKAlMgFeTiCaH长石类硫化物铁镁类云母类氧化硅类磷灰石碳酸盐类铁矿黏土矿物

岩浆岩沉积岩变质岩风化作用1.1.1土壤母质的来源1.长石类矿物(分布最广)

正长石：土壤钾素的主要来源。斜长石：(钠长石和钙长石的同晶替代)

主要造岩矿物正长石斜长石2.铁镁类矿物（盐基丰富易风化）橄榄石（橄榄绿色）普通辉石（八边形横断面）

普通角闪石（六边形横断面）

3.云母类矿物（层状硅酸盐亚类）白云母黑云母4.氧化硅类矿物

石英（不易风化，土壤中砂粒的主要来源）5.碳酸盐类矿物方解石（土壤中碳酸盐的主要来源）白云石（钙镁肥料）6.硫化物黄铁矿（FeS2，硫酸铵过磷酸钙）雄黄(As4S4)雌黄(AS2S3)黄铜矿（CuFeS2农药和铜肥）

7.磷灰石（土壤磷肥的主要原料）8.铁矿菱铁矿磁铁矿赤铁矿(Fe2O3)褐铁矿(Fe2O3·H2O)脱水9.黏土矿物风化作用次生铝硅酸盐矿物（1:1型和2:1型）氢氧化物矿物水合氧化物矿物原生矿物高岭石蒙托石岩石：在各种地质作用下形成的，由一种或多种矿物组成的集合体。矿物岩浆作用变质岩：板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、的大理岩、石英岩岩浆岩（火成岩）：花岗岩、玄武岩变质作用外动力作用沉积岩：页岩、砾岩、砂岩、粉砂岩

主要成土岩石岩石的风化和土壤母质的形成风化作用：地壳表层的岩石矿物在大气和水的联合作用以及温度变化和生物活动的影响下，所发生的一系列崩解和分解作用。

三大风化作用（一）物理风化（机械破碎）（二）化学风化（化学组成和矿物学组成变化）（三）生物风化（生物及生命活动参与）（一）物理风化1.热力作用

a.粒状崩解

b.鳞片状剥落气温变化引起岩石胀缩不均而崩解过程示意图a、b、c、d表示风化过程球状风化2.水的冻融作用-冰劈作用由于冰的冻结扩大了岩石的裂隙

3.盐崩作用（二）化学风化1.氧化作用2.水化作用2Fe[SiO4]+O2+3 H2O

2Fe2O3

2H2O+2SiO2(橄榄石)(褐铁矿)（胶状SiO2）CaSO4+2H2O

CaSO4

2H2O(硬石膏)（石膏）2Fe2O3+3H2O

2Fe2O3

3H2O(赤铁矿)(褐铁矿)（二）化学风化3.水解作用4KalSi3O8+6H2O

Al4[Si4O10]

H2O+8SiO2+4KOH(正长石)(高岭石)(胶状二氧化硅)4.溶解作用

Ca3(PO4)2+2H2O+2CO2

Ca(H2PO4)2+CaCO35.碳酸化作用4KalSi3O8+2CO2+4H2O

Al4[Si4O10]

H2O+8SiO2+2K2CO3(正长石)(高岭石)(胶状二氧化硅)CaCO3+CO2+2H2O

Ca(HCO3)2

(方解石)（二）化学风化（三）生物风化概念：生物及其生命活动对岩石、矿物产生的破坏过程。1、生物的物理风化(根系的挤压)；2、生物的化学风化；地衣、苔藓保蓄水分，加强化学风化；呼吸产生的二氧化碳和有机酸，分解矿物等。（四）风化阶段

碎屑阶段：物理风化，Cl和S移动，积雪和两极地区铝富集阶段：仅Fe、Al残留，湿润热带地区酸性硅铝阶段：硅酸盐释出，酸性反应，湿润温带地区钙淀积阶段：Ca的游离，碱性或中性反应，干旱地区（四）风化阶段钙积土富铁铝土（五）风化产物的搬运与堆积坡积物洪积物河流冲积物湖积物海积物风积物冰碛物风化产物残积物：岩石风化后就地堆积而成的风化物。运积物

（母质经外力作用而迁移到其他地区的物质。）

残积母质

未经外力搬运而残留在原地的风化产物。特点：多分布在山地和丘陵的较高部位残积物坡积物

在重力和流水作用下，将山坡上的风化物搬运到较低处堆积而成。特点：山坡上部，颗粒较粗；山坡下部，颗粒较细。洪积物

经洪水的搬运在山口及平原边缘处沉积。特点：扇形顶端沉积物分选性差，石砾、粘粒、砂粒混存，而边缘多为细砂、粉砂、粘粒，水分、养分丰富。

河流冲积物

经河流长距离搬运沉积，在流速减缓时沉积于河谷地区的冲积物，如长江中下游、珠江三角洲地区。

a：地势平坦

b：养分充足

c：重要的农业区黄河冲积平原长江冲积平原松嫩平原湖泊沉积物湖水泛滥沉积而成的沉积物。

a：由于水流较缓，所以质地较细；

b：水分、养分多，有机质高→肥沃土壤。鱼米之乡海积物

海水携带的物质沉积而成。特点：含盐量高，质地变化大。风积物

风力搬运堆积而成颗粒粗细均匀，层理厚且分明，颗粒磨圆度高，主要分布在干旱地区。黄土高原风积体冰川运动时夹带的物质沉积而成。特点：无成层性和分选性冰碛物母岩母质土壤物理风化化学风化形状、硬度黏粒水肥气热风化程度风化阶段母质既不同于岩石：有初步肥力，颗粒分散，疏松多孔，有一定吸附、透水和蓄水性能。也不同于土壤：缺乏养分，几乎不含C、N，通气和蓄水不能同时解决。1.2土壤的形成岩石矿物风化作用风化产物淋洗、搬运沉积物沉积岩地球内营力地壳运动地质大循环：岩石从风化产物再到岩石的长期循环过程。1.2.1土壤形成的基本规律岩石矿物风化作用风化产物生物吸收生物有机体有机物质光合作用返回地面微生物分解腐殖质生物小循环--生物圈内的各种化学物质,通过传输介质大气或水在植物-动物-土壤(微生物)之间所构成的循环过程。土壤形成过程是地质大循环和营养元素的生物小循环的矛盾与统一！1.2.2土壤形成因素

土壤形成因素（Soilformingfactor）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、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。19世纪未，俄国土壤学家道库恰耶夫(1846-1903)通过对俄罗斯大草原土壤的调查,提出五大成土因素学说：气候-climate母质-parentmaterial生物-biology地形-topography时间-time***五大成土因素:TheinfluenceofenvironmentfactorsonsoilformationwasconsideredinamoresystematicmannerfollowingtheworkofJenny(1941).Soil=f(cl,o,r,p,t,h….)

climate气候

organisms生物

relief地形

parentmaterial母质

time时间

humanactive人为活动Clorpt函数式Surfacerock风化作用

Weatheringcrust（风化壳）

SoilParentmaterialismainmineralsourcesofsoilformation,anditsnatureisfundamentaltomanysoilcharacteristics.Parentmaterial（母质）Organismsactiveandorganicmatteraccumulation

（成土过程）a.母质母质土壤的骨架矿物组成和化学组成机械组成透水性剖面构造

一般地说，成土过程进行得愈久，母质与土壤的性质差别就愈大。但母质的某些性质却仍会顽强地保留在土壤中。

对于矿质土壤，如果它含有大量的易风化的铝硅酸盐矿物，这些矿物在合适的水热条件下迅速风化，产生大量粘粒，使土壤质地粘重。另一方面，如果母质几乎完全由抗风化的矿物（如石英）组成，形成的粘粒极少，产生粗质地的土壤。

红色砂岩红壤花岗岩红壤玄武岩黄砖红壤

岩浆岩：花岗岩形成的土壤富钾而缺磷；玄武岩形成的土壤缺钾而富磷；沉积岩：砂岩形成的土壤盐基养分较贫乏；页岩形成的土壤盐基养分较丰富。影响土壤养分b.气候有机质含量(合成与分解)土壤化学性质和黏土矿物类型（矿物风化，CEC，盐基饱和度，酸碱度，盐分）气候带植被类型

土壤类型热带南亚热带中亚热带北亚热带暖温带温带

寒温带

季雨林或雨林亚热带季雨林常绿阔叶林常绿、落叶阔叶混交林落叶阔叶林针阔混交林针叶林

砖红壤赤红攘红壤、黄壤黄棕壤、黄褐土棕壤暗棕壤棕色针叶林土

c.生物因素在土壤发生中的作用

土壤形成的生物因素包括植物、土壤动物和土壤微生物。

生物因素是促进土壤发生发展最活跃的因素。一定意义上，没有生物因素的作用，就没有土壤的形成。(一)植物在成土过程中的作用

植物吸收母质、水体和大气中的养分元素，并通过光合作用制造有机质，然后以枯枝落叶和残体的形式将有机养分归还给地表。提供土壤有机质富集植物营养元素促进良好土壤结构的形成（二）动物在成土过程中的作用

以排泄物、分泌物和残体的形式为土壤提供有机质。

白蚁、蚯蚓等动物通过对土体的搅动，改变土壤结构、孔隙度和土层排列等。（三）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。微生物对土壤形成的作用可概括为：（1）分解有机质，释放各种养料，为植物吸收用；（2）合成土壤腐殖质，发展土壤胶体性能；（3）固定大气中的氮素，增加土壤含氮量；（4）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动）。

固氮细菌硝化细菌

硫化细菌溶磷菌土壤养分循环相关的细菌生理群：

根瘤1d、地形

地形主要是影响水分、热量条件及母质的再分配，进而影响土壤的形成。地形坡向坡度母质再分配（滑坡、重力移动）水分再分配土内逆流坡面逆流土壤盐分再分配太阳能再分配土地湿度地面物质搬运土壤湿度土壤温度重力成土过程植被类型（1）水热条件再分配

地形对水分状况的影响地形支配地表径流，影响水分重新分配，决定地下水的活动坡面形态(光滑或粗糙,凹面或凸面)对水分状况影响很大地形的差别还可导致降雨差异地形影响地表温度不同的海拨、坡度和方位对太阳辐射能吸收和地面散射不同，例如南坡常较北坡温度高。冲积物坡积物洪积物残积物（2）母质的再分配

土壤年龄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；相对年龄土壤的发育阶段或土壤的发育程度。时间因素对土壤形成没有直接作用，但可体现土壤的发育程度。e.时间1.初期：为未风化的母质2.青少年期：风化已经开始，但许多母质物质仍保留在土壤中3.壮年期：易风化的矿物大部分已分解，粘粒明显增加4.老年期：矿物分解已处于最后阶段，只有少数强抗风化的原生矿物被保存5.最后阶段：土壤发育已完成，原生矿物基本彻底风化土壤形成的阶段性土壤形成分为5个阶段：

某些土壤达到稳定状态（准平衡）所需的时间1.2.3人类活动对土壤形成的影响两重性1.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