土壤学复习重点.docx
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土壤学复习重点
土壤学复习
绪论
1、土壤资源的特性:
相对不可再生性(治之得宜,地力常新),有限性,质量可变性,
空间分布的固定性。
2、土壤的概念:
地球陆地表面能生产植物收获物的疏松表层。
3、土壤肥力:
土壤的基本属性和质的特征,
概念:
土壤从营养条件(水肥)和环境条件(水气热)方面,供应和协调植物生长的能力。
或:
土壤供应与协调植物正常生长发育所需要的养分和水,空气,热的能力。
四大肥力因子:
水、肥、气、热
几点说明:
四大因子相互制约,使土壤及其肥力不断变化且具有生态相对性。
土壤肥力的分类:
来源:
自然肥力和人工肥力
有效性:
有效肥力和潜在肥力(受环境条件和科技水平限制,在一定生产
条件下可转化为有效肥力)。
土壤肥力的生态相对性:
某种土壤是否肥沃,只能针对某种植物或某些生理要求相同的植物
而言,并不是对任何植物而言。
肥沃土壤有广泛的适宜性;生态广谱植物对土壤有广泛适宜性;
特殊植物会对相对应的极端土壤有特殊的耐性。
即适地适作,适地适树,适地适栽。
第一章矿物岩石
第一节造岩矿物
一、矿物的概念
矿物是岩石圈中化学元素的原子或离子通过各种地质作用形成的,并在一定条件下相对稳定的自然产物。
1)矿物是各种地质作用形成的天然化合物或单质。
2)矿物具有一定的化学成分。
3)矿物还具有一定的晶体结构,它们的原子呈规律的排列。
4)矿物具有较为稳定的物理性质。
5)矿物是组成岩石的基本单位。
化学组成:
几乎包括地壳中所有的元素,以氧、硅、铝、铁最多,SiO2、Al2O3、Fe2O3占矿物质总量的75%以上
分类:
1.原生矿物:
由地下深处高温高压条件下(熔融状态)的岩浆上升冷凝结晶而成的矿物。
如石英、长石、云母、辉石、角闪石等。
2.次生矿物:
原生矿物经物理、化学风化作用,组成和性质发生化学变化,形成的新矿物称次生矿物。
如方解石、高岭石等。
二、矿物的物理性质:
颜色(自色,他色,假色),条痕,光泽,硬度,解理和断口
第二节成土岩石
岩石:
一种或几种矿物组成的集合体。
岩石都有一定的矿物组成,结构和构造。
自然界的岩石按成因可分为:
岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。
一、岩浆岩
岩浆岩是地球内部熔融状态的岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝形成的岩石。
岩浆岩的类型:
喷出岩:
玄武岩;侵入岩(深成岩,浅成岩):
花岗岩
二、沉积岩
沉积岩是各种地质沉积物(早期岩石风化物、生物残体等)在地表或地下不太深的地方,在常温常压下经压紧、胶结硬化而形成的岩石。
一般分为机械沉积岩、化学沉积岩和生物沉积岩三类。
沉积岩的结构指沉积颗粒的大小和形状。
以颗粒大小分为:
砾状结构(如砾岩),粒状结构(如沙岩),中粒状结构(如沙岩)
以颗粒形状分为:
角砾状结构(如角砾岩),圆滚状结构(如砾岩)
沉积岩的构造:
指沉积物空间分布的相互关系。
主要有层理构造,层面构造等
主要沉积岩:
角砾岩,砾岩,砂岩,页岩,石灰岩
三、变质岩
片麻岩,片岩,板岩,石英岩,大理岩,千枚岩
第二章岩石风化与土壤母质
第一节
一、岩石的风化作用及类型
风化作用:
岩石、矿物在外界因素和内部因素的共同作用下,逐渐发生崩解和分解的过程。
由于作用因子不同,分物理风化,化学风化和生物风化三大类型,同时进行。
(1)物理风化
机械崩解作用。
在水、风、流水、冰川等物理因素作用下,岩石、矿物发生崩解破碎,但不改变其化学成分和结构的过程。
引起因素:
热力作用岩石受热后引起表层和内部热胀冷缩不同引起。
冰劈作用进入岩石裂缝中的水反复融化与冻结,对岩面产生劈裂作用而引起。
风和流水的作用主要风和流水把岩石表层剥落的碎屑吹走、冲走及磨蚀。
卸荷作用指由岩石卸荷释重而引起的剥离作用。
在花岗岩分布区最为常见。
(2)化学风化
岩石、矿物在水、二氧化碳等因素作用下,发生化学变化而产生新物质的过程。
溶解作用,水化作用,水解作用(最基本,最重要),氧化作用
(3)生物风化作用
岩石和矿物在生物影响下发生的物理和化学变化称生物风化作用。
生物风化作用主要有两个方面:
生物的机械破碎作用:
由生物的生命活动引起的岩石机械破碎作用(物理风化)。
例如:
根劈作用
生物的化学分解作用:
某些生物(高等植物根系、地衣、微生物)在生命活动中靠分泌酸类物质分解岩石或矿物(有机酸的络合溶解作用),从中吸取营养物质。
上述3种风化类型之间相互影响,相互联系,只是在不同的外界条件下各有侧重。
二、影响风化作用强弱的因素
1、岩石矿物本身的性质:
包括岩石的成分、颜色深浅、粒级组成,有无层理、片理结构及垂直节理等。
2、岩石所处的环境条件:
主要有气候带、植物的盖度、地形条件等。
第二节成土母质
矿物、岩石风化后形成的疏松碎屑物,是形成土壤的基础,因此称为成土母质,简称母质。
成土母质的特性:
相比于原岩,其表面积增加,孔隙得到发展,并可以释放矿质元素。
一、成土母质地球化学类型
碎屑类型、钙积类型、饱和硅铝类型、酸性硅铝化类型、富铁铝化类型
二、成土母质的运积类型
残积物坡积物洪积物冲积物(东北平原长江中下游平原)滨海沉积物湖积物
风积物黄土及黄土状沉积物第四纪红色粘土冰川沉积物和冰水沉积物
第三章土壤形成和土壤剖面
第一节
土壤=f(母质、气候、生物、地形、时间…)
土壤形成因素可分为两大类:
自然因素和人为因素
生物因素中:
土壤动物种类的组成和数量在一定程度上是土壤类型和土壤性质的标志,可作为土壤肥力的标志。
一般说,成土过程进行得越久,母质与土壤的性质差别就越大,但母质的某些性质仍会顽强的保留在土壤中
气候因素是土壤形成的能量源泉。
第二节土壤形成过程
1、有机质聚集过程
(1)腐殖化
植物残体被转化成腐殖质,聚积在土体的上部而形成暗色的腐殖层(黑土层)。
腐殖化过程的结果,使土体发生分化,往往在土体上部形成一个暗色的腐殖质层。
(2)斑毡化腐殖化程度低的粗腐殖质
(3)泥炭化
提问:
斑毡化和泥炭化的区别
环境条件:
前者是寒温性森林植被下,环境凉湿,后者是低温或过高湿度条件下
分解程度:
前者分解不彻底,可见叶脉;后者半分解状态,仅颜色改变,仍保持原状。
2、粘化过程及其类型:
残积粘化、淋淀粘化
3、脱硅富铝化过程
4、钙化过程
5、灰化过程:
灰化——隐灰化——漂灰
6.潜育化、潴育化和白浆化过程
这三种过程都是由于土体滞积水引起的。
(1)潜育化过程:
土体中发生的还原过程。
在长期滞水条件下,有机质嫌气分解,Fe、Mn呈还原态,从而形成蓝灰色或青灰色的还原层次,称作潜育层→强烈还原的土层(注意:
Fe、Mn并未移动).
(2)潴育化和白浆化过程:
潴育化和白浆化过程是土壤季节性滞水,在干湿交替环境中发生的氧化还原过程。
★潴育化:
受地下水消涨影响的成土过程。
地下水上升,土壤渍水,Fe、Mn还原移动;地下水下降,Fe、Mn氧化淀积。
于是,在结构面上形成黄棕色的铁质锈斑或黑色锰斑→潴育层
★白浆化:
土壤表层季节性滞水而发生的潴育漂洗过程。
第三节土壤剖面及形态特征
1.土壤剖面:
从地面向下挖掘直到母质所露出的一段垂直切面。
土壤剖面的构造(或土体构型),是指从上到下不同土层的排列方式。
2.土壤层次:
大致与地表平行的土壤层次称土层。
在土壤形成过程中所产生的土层叫发生学土层。
土壤剖面形态特征:
土壤颜色、结构、紧实度、植物根系和动物孔穴,湿度,质地,新生体与侵入体
新生体是在土壤形成过程中新产生的或聚积的物质。
侵入体不是土壤形成过程中的物质,而是外来入侵土体中的物体,故称作侵入体。
(1)新生体:
A.盐分:
盐霜(类似汗渍)、盐结皮
B.碳酸盐类:
石灰质假菌丝体、假菌膜、石灰结核
C.铁锰化合物:
锈纹、锈斑、铁锰胶膜、铁锰结核、铁子、铁管、铁盘等
D.石膏:
石膏层、石膏晶簇(主要化学成分是CaSO4)。
新生体是判断土壤性质,土壤组成和发生过程等非常重要的特征。
(2)侵入体:
常见于耕作土壤,如岩石碎片、软体动物的贝壳、根和茎干的残体、动物生命活动的遗骸(洞穴)、人类发生学方面的侵入体(骨骼、器皿、砖、瓦块、炭屑、钱币)、森林土壤中的炭屑等。
意义:
与现代成土过程无关,但有利于弄清成土的条件和环境,特别是作为认为活动历史见证。
第四章土壤物质组成
概述:
土壤由固相,液相,气相和土壤生物体组成
第一节土壤矿物质
按照发生类型可将土壤矿物划分为原生矿物(直接来源于母岩)、次生矿物(风化与成土过程中生成)、可溶性矿物三大类。
土壤矿物质对肥力的作用:
土壤的立体结构支撑,土壤质量的主体,颗粒大小影响水、气、热状况,继续风化可提供养分,影响离子吸附以及养分的积释。
第二节土壤有机质
土壤有机质是土壤固相的组成成分之一。
是存在于土壤中的所有含碳的有机化合物。
含量小,但对土壤肥力的形成,维持与发展起关键作用。
土壤有机质来源:
生物残体,生物排泄物或分泌物,人为施用的有机肥料
2土壤有机质的类型:
生物有机质(新鲜有机质—L层、半分解有机质—F层)
土壤腐殖质(H层)
腐殖质:
土壤有机质的主体成分,占总量的80~90%
土壤有机质的平均碳含量:
58%
二、土壤有机质的矿化作用
1概念:
复杂的土壤有机质在微生物作用下,分解为简单无机化合物的过程(彻底分解为二氧化碳、水和无机盐,并放出能量)。
3主要生物有机质的矿化(分解)过程
2)含氮有机质的分解
①水解作用
②氨化作用:
分解含氮有机物(氨基酸)产生氨的生物学过程称氨化作用。
③硝化作用:
氨态氮或铵被微生物氧化成亚硝酸,并进一步氧化成硝酸的过程,称硝化作用。
分为两个阶段:
第一阶段,氨被亚硝酸细菌氧化成亚硝酸;第二阶段,亚硝酸被硝化细菌氧化成硝酸。
其反应如下:
2NH3+3O22HNO2+2H2O+热量
2HNO2+O22HNO3+热量
④反硝化作用
4矿化作用的影响因素
(1)温度:
有机质分解最适温度:
20-35℃(南方土壤有机质含量少于北方的原因)
(2)湿度和通气状况:
(水田不宜提倡秸秆还田,因为会产生还原气体)
(3)酸碱性:
细菌—中性、放线菌—微碱性、真菌—酸性(3~6)
(4)有机质的化学组成
C/N比:
有机质中有机碳和有机氮的重量比(适宜值:
25/1~30/1)
三、土壤有机质的腐殖化作用
1.腐殖化作用:
土壤有机质在微生物的作用下,把有机质产生的简单有机化合物及中间产物转化成更复杂的、稳定的、特殊的高分子有机化合物——腐殖质的过程。
简单说,土壤有机质在微生物的作用下,转变为腐殖质的过程
土壤用稀碱溶液处理:
不溶的腐殖物质为胡敏素,剩余溶液用稀酸处理得到沉淀为胡敏酸,黄白色溶液中为富里酸
3腐殖质的性质
1)胡敏酸和富里酸的共性
胡敏酸和富里酸同属于高分子有机化合物;两性胶体,具胶体特性,如分散性和凝聚性,离子吸附与代换性能等;
主要组成元素有:
C、H、O、N,还有P、S等;
具稳定性,抗微生物分解。
2)胡敏酸的特性
胡敏酸是土壤中溶于稀碱的棕褐色的天然有机高分子化合物。
胡敏酸缩合度高,分子量大,平均大于25000,高者可达上百万;
胡敏酸的官能团多,所以它具有较强的交换能力;
官能团中羧基相对较少,弱酸性;
仅1价盐溶于水,2、3价盐均不溶;
凝聚性好,利于土壤结构形成。
3)富里酸的特性
富里酸是土壤中溶于稀碱也溶于稀酸的黄棕色天然有机高分子化合物;
富里酸的缩合度相对较低,分子量较胡敏酸小(3000~6000);
羧基官能团相对较多,酸性较强;
其1、2、3价盐皆溶于水;络合溶解能力强。
分散性高,移动性大;凝聚性相对较差,
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