土壤肥料学-第三章2-土壤耕性与酸碱度

1、上节回顾,名词解释：土壤相对密度、容重、孔隙度 土壤容重的计算 土壤孔隙类型 土壤结构体,土壤的相对密度：单位体积土壤固体颗粒(不含孔隙)的烘干重与同体积水重之比。 土壤容重：自然状态下单位体积土壤（包括孔隙体积）的烘干重。 土壤孔隙度(孔度)：指一定体积的土壤中，孔隙的体积占整个土壤体积的比例（%），也叫总孔隙度。,土壤容重的用处* 计算工程土方量： 土壤面积*土层厚度*容重 估算各种土壤成分储量： 土壤面积*土层厚度*容重*成分含量 计算土壤孔隙度： （1-容重/密度）*100% 计算土壤储水量及灌水（或排水）定额 土壤面积*土层厚度*容重*含水量,单位换算,练习题：,耕层土壤（20cm）

2、容重为1.2g/cm3, 该土壤田间持水量为50%，若作物生长所需土壤水分含量为田间持水量的70%，求每公顷土壤灌溉量？ 灌溉量=10000m2*20 cm*1.2 g/cm3*50%*70% =10000m2*0.2m*1.2 t/m3*50%*70% =840 t,非活性孔隙 0.02mm,孔隙类型,土壤孔隙类型,（无效孔隙）,（水分借毛管引力）,（空气通道、漏水漏肥）,土壤适宜通气状况,总孔隙50% 非活性孔隙尽量少 通气孔隙10%+ 通气孔隙：毛管孔隙=1：1 or 1:2,4 土壤孔隙状况与土壤肥力,“上虚下实” 上层土壤质地疏松，有适 量的通气孔隙，透水透气 下层质地比较紧实，毛管

3、 孔隙多，保水保肥,增施有机肥能够改善土壤孔隙状况,土壤结构体的类型,孔隙少，水气不通，微生物活动弱，养分无法释放，拉断根系,土粒排列紧凑，基本是毛管孔隙，几乎无大孔隙，不利于根系发育和透水通气保水,团粒结构是农业生产上理想的土壤结构 小水库 小肥料库 空气走廊 易于耕作,团粒结构与土壤肥力,第三节 土壤耕性,第三节 土壤耕性,土壤耕作 土壤物理机械性（力学性质） 土壤耕性与管理,耕作的概念 耕作是在作物种植以前，或在作物生长期间，为了改善植物生长条件而对土壤进行的机械加工。,土壤耕作,耕作的基本目的主要有三个方面： （1）改良土壤结构 （2）把作物残茬和有机肥料掩埋并掺和到土壤中去 （3）控

4、制杂草或其它不需要的植株,土壤耕作,土壤耕作,1、犁地 2、整地（耙地） 3、中耕 4、其它耕作作业,土壤耕作,土壤物理机械性（力学性质）,土壤的物理机械性* 指土壤受外力作用（耕作）时发生形变，表现出一系列动力学的特性，包括黏结性、黏着性、可塑性、胀缩性等。,土壤黏结性 (cohesiveness),土粒之间相互吸引黏结的性能 力学本质：范德华力、库伦力、水膜表面张力等 连结方式：土粒-水膜-土粒 影响因素： 土壤比面及其影响因素(粘粒矿物，有机质) 土壤含水量， 适度含水量时粘结性最强 抵抗外力破碎，对耕作产生阻力,土壤物理机械性（力学性质）,土壤粘附外物的性能 连接方式：土粒水膜外物 影

5、响因素： 活性表面与含水量 在土壤湿润时才能产生 增加耕作阻力，降低耕作质量,土壤黏着性 (stickiness),土壤物理机械性（力学性质）,表1 各种土壤的粘结力及对铁片的粘着力,土壤物理机械性（力学性质）,土壤物理机械性（力学性质）,土壤可塑性 (plasticity)*,土壤在一定含水量范围内，可以被外力任意改变成各种形状，外力消失或干燥后，仍保持所改变的形状的性能。,上塑限（流限）：水分增加到土壤变为 流体，塑性刚消失时土壤水分含量 下塑限（塑限）：土壤刚开始出现塑性 时的土壤含水量 塑性值（塑性指数）：上下塑限之差,湿,干,塑 性 值,土壤物理机械性（力学性质）,土壤可塑性 (pl

6、asticity),质地粘重，塑性强 一定含水量范围内才有塑性 有机质含量：增加上、下塑限 (塑性值不变) 吸附阳离子的种类：钠饱和塑性强,影响土壤可塑性的因素,土壤物理机械性（力学性质）,表2 各种质地土壤的塑性值(含水量%),土壤物理机械性（力学性质）,土壤物理机械性（力学性质）,表3 钙或钠饱和的粘粒矿物的塑限(含水量%),土壤物理机械性（力学性质）,土壤吸水后体积膨胀、干燥后收缩的性质。,土壤物理机械性（力学性质）,土壤胀缩性 (swell-shrinking property ),使土壤物理性质恶化 水、气、热交换受阻 柱状结构，保水差 根系损伤或撕断,土壤胀缩性 (swell-sh

7、rinking property ),粘粒含量越高，土壤胀缩性越强 2：1粘土矿物含量越高，土壤胀缩性越强 阳离子对土壤胀缩性影响的顺序：,土壤在本身重量及外力作用下由松变紧、孔隙度减小的现象。,土壤物理机械性（力学性质）,土壤压实 (compaction),现象：土壤黏闭 使物理性质恶化 总孔隙度和大孔隙降低，连续性减弱 透水通气变差 影响生物活性、养分转化 影响根系伸展 增加耕作耗能,土壤物理机械性（力学性质）,土壤压实的防治 合理耕作，过湿时不作业 少耕、免耕 农机具改进 深耕结合施有机肥,土壤耕性*指耕作时土壤所表现出来的一系列力学性质的总称。,耕性评价标准 耕作难易（阻力大小） 质地

8、轻、有机质高、结构好的阻力小 耕作质量 耕后土垡松散、容易耙碎、松紧适中、孔隙状况好 宜耕期长短 质地轻适耕期长，粘重则宜耕期短,要求：阻力小、质量好、宜耕时间长,土壤耕性与管理,土壤耕性与管理,土壤宜耕期*是指土壤含水量适宜进行耕作的时段范围，在宜耕期内，耕作消耗的能量最少，团粒化效果最好。 用时间来表示宜耕期是不准确的。 晴天时适宜耕作的时间短，阴天时适宜耕作的时间长； 有风时适宜耕作的时间短，无风时适宜耕作的时间长；,影响耕性因素 土壤水分 宜耕期：土壤结持性、胀缩性、压实性等最弱，耕作最省力、耕作质量最高时土壤水分含量范围 质地 质地粘重难耕，宜耕范围窄 有机质 O.M.高，宜耕范围宽

9、，质量高,土壤耕性与管理,土壤湿度与耕性的关系,土壤耕性与管理,改善耕性的措施 掌握宜耕期（宜耕的土壤含水量） 增施有机肥 改良土壤质地 创造良好土壤结构,（1）看地表土色情况 地表外白里黑，半干半湿，是正适宜耕作的土壤湿度。 （2）用手检查 取土置于手中握紧后放开，看土是否松散，或将土在手中捏成团，然后将手松开，土团落地散碎，即为土壤宜耕状态。 （3）试耕 试耕后土壤被耕锄抛散，不粘机具，则适宜耕作。,掌握土壤宜耕状态可以从下面几点着手：,本节思考题,1、名词解释：土壤耕性、土壤塑性、宜耕期 2、土壤物理机械性及其影响因素？ 3、土壤耕性的评价标准？,第四节 土壤酸碱性,第四节 土壤酸碱性,

10、第四节 土壤酸碱性,土壤酸度 土壤碱度 土壤缓冲能力 土壤酸碱度与土壤肥力和植物生长,土壤酸度（Soil Acidity）,土壤酸化过程：土壤中的盐基离子被淋失，致酸离子 H+和Al3+积累。,土壤酸度,土壤pH4.0,长期定位试验观测结果,水的解离 Dissociation of H2O 碳酸解离 Dissociation of H2CO3 有机酸的解离 Dissociation of organic acid 酸雨 Acid rain：我国每年排放SO2约1.71067吨 其它无机酸 Orther inorganic acid 生理酸性肥料(KCl、NH4Cl等)施用等,大气酸沉降 （pH

11、5.6的酸性大气化学物质：SO2、NOx等）,干沉降：通过气体扩散，固体物降落到地面,湿沉降：降水携带大气酸性物质到达地面,1.土壤酸度土壤中H+的来源,酸雨（Acid Rain）,1995年修缮后,1997年,1.土壤酸度土壤中H+的来源,我国酸雨分布图,1.土壤酸度土壤中Al3+的活化,土壤胶体上交换性H+的饱和度达到一定限度，就会破坏硅酸盐粘粒晶体结构，水铝片（八面体片）中Al就脱离晶格束缚，转化为活性Al3+，进而取代交换性H而成为交换性Al3+。交换性Al3+水解就产生H+:,土壤中酸的存在形式,土壤酸度,活性酸,潜性酸,水解性酸 交换性酸,活性酸（Soil active acidi

12、ty）* 由土壤溶液中H+所引起的酸度。代表酸度的强度。,土壤酸度,活性酸（Soil active acidity） 浓度低，用pH值表示，一般pH49。,土壤酸度,我国土壤的酸碱性：pH4.58.9 “东南酸西北碱” 大致可以长江为界（北纬33） 长江以南的土壤为酸性或酸性 长江以北的土壤多为中性或碱性,活性酸-溶液中H+的来源,H2O解离 有机质分解、生物呼吸作用CO2 H2CO3 H+ 有机酸解离H+ 施肥：生理酸性肥料 酸雨：SO2，NOx,土壤酸度,潜性酸（Soil potential acidity）* 吸附在土壤胶体上，且能被代换进入土壤溶液中的H+和Al3+。,土壤酸度,胶体上

13、,溶液中,土壤酸度,潜性酸（Soil potential acidity）,土壤酸度,又分为交换酸和水解酸 是土壤酸性的主体，比活性酸大千倍或万倍 Al3+是主要致酸离子，H+占很少一部分 不用pH表示，用H+的 cmol/kg 表示,用中性盐溶液(KCl、NaCl、BaCl2等)浸提土壤时，土壤胶体上交换性的铝离子和氢离子大部分被交换而进入土壤溶液，此时，交换性H+可使溶液酸性增加，而交换性Al3+由于水解作用也使溶液酸性增加。,交换性酸（Soil exchangeable acidity）,土壤酸度,水解性酸（Soil hydrolytic acidity）,采用弱酸强碱的盐类溶液（通常用

14、的是pH8.5的NaOAc）浸提土壤，把绝大部分的交换性H+和Al3+交换出来而形成的酸度称为水解酸度。,土壤酸度,活性酸和潜性酸的关系,活性酸和潜性酸的总和成为土壤总酸度 活性酸代表土壤酸度的强度，潜性酸代表土壤酸度的容量 潜性酸是主体 二者同时存在并相互转化 施用石灰，不仅要中和活性酸，更要中和潜性酸,土壤酸度,形成机理：土壤中碱性物质的水解反应。,弱酸强碱盐水解（主要） 胶体上吸附的盐基离子（特别是Na+）,土壤碱度（Soil Alkalinity）,碳酸钙水解（CaCO3CO2H2O体系） CaCO3 + H2O Ca2+ + HCO3 - + OH- CO2 + H2O HCO3-

15、+ H+ 石灰性土壤的pH主要受土壤空气中CO2分压控制。pH很少超过8.5. 碳酸钠水解 （盐土特征） Na2CO3+H2O 2Na+HCO3 - +OH- 交换性钠的水解 （碱土特征，pH超过9） 当土壤胶体的交换性Na+积累到一定数量，土壤溶液盐浓度较低时，Na+离解进入溶液，水解产生NaOH，并进一步形成碳酸盐Na2CO3、NaHCO3。,滨海盐土景观,美国宇航局的卫星从宇宙拍下了玻利维亚的乌尤尼盐沼在地球上的具体位置。,世界上最大的盐土荒漠玻利维亚的乌尤尼盐沼,上节回顾,土壤物理机械性 土壤耕性评价标准 土壤宜耕期 土壤酸度,土壤耕性,土壤的物理机械性* 指土壤受外力作用（耕作）时发

16、生形变，表现出一系列动力学的特性，包括黏结性、黏着性、可塑性*、胀缩性等。,土壤可塑性 (plasticity)*,土壤在一定含水量范围内，可以被外力任意改变成各种形状，外力消失或干燥后，仍保持所改变的形状的性能。,土壤耕性,土壤宜耕期*是指土壤含水量适宜进行耕作的时段范围，在宜耕期内，耕作消耗的能量最少，团粒化效果最好。 用时间来表示宜耕期是不准确的。 晴天时适宜耕作的时间短，阴天时适宜耕作的时间长； 有风时适宜耕作的时间短，无风时适宜耕作的时间长；,1. 土壤耕性,影响耕性因素 土壤水分 宜耕期：土壤结持性、胀缩性、压实性等最弱，耕作最省力、耕作质量最高时土壤水分含量范围 质地 质地粘重难

17、耕，宜耕范围窄 有机质 O.M.高，宜耕范围宽，质量高,1. 土壤耕性,土壤湿度与耕性的关系,土壤酸度,酸化过程：盐基离子淋失，H+和Al3+积累的过程。 活性酸：土壤溶液中的H+ 潜性酸：吸附在胶体上的H+和Al3+,我国土壤的酸碱性：pH4.58.9 “东南酸西北碱” 大致可以长江为界（北纬33） 长江以南的土壤为酸性或酸性 长江以北的土壤多为中性或碱性,土壤碱度,石灰性土壤：CaCO3，CO2。 盐土：Na2CO3 碱土：交换性Na+积累,土壤的缓冲性能,概念 当加酸或加碱于土壤中时，土壤酸碱反应并不因此而产生剧烈变化，这种缓和土壤酸碱变化的能力，称为土壤的缓冲性能,土壤的缓冲性能,意义

18、 植物根系的正常生长 微生物的生命活动,土壤的缓冲性能,机制 土壤胶体上的盐基离子 离子交换 活性酸潜性酸 盐基饱和度大，缓冲性强 土壤溶液中的弱酸及其盐类：碳酸、磷酸、硅酸等 两性有机物质：蛋白质、氨基酸和胡敏酸等 酸性土壤中铝离子的缓冲作用,土壤的缓冲性能,酸性土壤中铝离子的缓冲作用,土壤的缓冲性能,4+,1）土壤pH与养分有效性的关系,土壤酸碱性与土壤肥力的关系 1）影响土壤养分的有效性 微生物在pH中性附近最旺盛，养分在中性附近有效性最大 氮、硫以有机态存在，pH6时有效性最大 pH影响养分沉淀溶解 pH67，P有效性最高 极度强酸中Al、Fe、Mn毒害 微量元素B中性有效性高；Mo强酸性下有效性低；,土壤酸碱性与土壤肥力和植物生长,土