土壤学复习资料.docx

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土壤学复习资料

土壤学（这是老师课堂上的笔记，资料没有核对，可能会有打错字或写少，自己自行改正了，不好意思咯）

绪论

一、土壤是农业的基础和最珍贵的农业资源

1．土壤为植物提供水、肥、气、热和定居场所

2．土壤为人类提供生活资料

3．为工业生产提供大量原料

4．土壤具有稀缺性和不可再生性

二、土壤科学的发生和发展

1、在奴隶社会开始进行土壤分类

2、在封建社会开始认土、识土、改土

3、十九世纪以来，研究土壤的发生、土壤肥力动态、肥力与作物生长的关系，土壤养分补给、土壤增肥等

三、我国土壤种类繁多：

12个土纲、57个土类、数干个土种

四、学习土壤学的任务：

1.掌握土壤的形成于演化规律

2.掌握土壤的物质组成、性质、肥力的变化规律

3.掌握土壤肥力与植物生长的关系

4.掌握土壤改良的原理和方法

五、学习土壤学的方法

1、多学科结合的方法

2、理论联系实际的方法

3、理论教学与实践教学并重

第一章土壤的产生于演化

第一节土壤与土壤肥力的概念

1、

土壤的定义：

指地球表面能够生长与收获作物的疏松表层

矿物质：

占干重90-98%

有机质：

占干重2-10%占土体容积的二分

固相少量微生物之一比较稳定

土壤的组成液相：

土壤溶液

位于土壤空气中，占土体容积的二分之一，

气相：

土壤空气两者变化大

二、土壤肥力：

指在植物生长全过程中，土壤能够不断地供给最大限度的水、肥、气、热的能力

自然肥力：

指土壤在各种自然因素综合作用下形成的土壤肥力

人为肥力：

由于人类生产活动和自然综合因素共同影响产生的肥力

潜在肥力：

指当季作物不能吸收利用的肥力（占98%以上）

有效肥力：

指能被当季作物吸收利用的土壤养分（占土壤养分的1-2%）

第二节岩石的风化过程与成土母质的形成

岩石风化作用成土母质成土作用土壤

成岩作用

O：

49.13%H:

1.00C：

0.35

Si：

26.00%Ti:

0.61Cl：

0.20

Al：

2.45%其他：

0.22P：

0.12

一、地壳物质的元素组成Fe：

4.20S：

0.10

Ca：

3.25Mn：

0.10

Na：

2.4F：

0.08

Mg：

2.35Ba:

0.05

K：

2.35N:

0.04

二、矿物、岩石的概念

（一）矿物：

具有一定化学组成、物理特性、内部结构而天然存在于地壳中的物质

石英（Si）、正长石（K）、斜长石（Ca）、（角闪石、辉石）（Fe、Ca、Mg）、磷灰石（P、Ca、Cl、Mg）、方解石（Ca）、磁铁矿（Fe）、（云母、粘土矿物K）

（二）岩石：

矿物的集合体

岩石的分类

1、按矿物的集合方式

单成岩---由一种矿物组成（石灰岩）

复成岩---由两种或两种以上矿物组成（花岗岩、玄武岩）

2.按生成过程分类：

三大类

类型

概念

主要特征

主要岩石

岩浆岩（占重量大）

地球内部岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝固结而成的岩石

无岩次

无化石

不含有机物

花岗岩

玄武岩

沉积岩（分布面积大）水成岩

风化物经过水搬运重新沉积胶结作用而形成的岩石

有一定层次

常含化石

含有机物

砂岩

页岩

石灰岩

变质岩

原岩石在高温高压下产生定向排列、内部组成改变或重新结晶而成的岩石

含有机物

片状、带状、板状

片麻岩

石英岩

酸性岩：

SiO2>65%花岗岩

中性岩：

50-60%安山岩

3、按SiO2含量分类基性岩：

45%-50%玄武岩

超基性岩：

<45%橄榄岩

三、岩石的风化过程

风化作用：

指暴露于地表的岩石，在周围环境因素的作用下，由坚硬变疏松、同时化学组成发生改变

物理风化

风化类型化学风化

生物风化

一、物理风化：

指岩石在环境因素作用下，由大块变小块，坚硬变疏松，不发生化学租车改变的机械破碎作用

1.热力风化作用原因一：

岩石是热的不良导体，表里受热不一

二：

岩石由多种矿物组成，物质组成、颜色不一样，引起岩石崩解

2、水的结冰作用

3、其他风化因素的风化作用：

风、流水、冰川

二）化学风化

引起化学风化的因素：

H2O、CO2、O2

方式：

溶解作用、水化作用、氧化作用、碳酸化作用

1、溶解作用：

2.水化作用：

Fe2O3+3H2OFe2O3.3H2O（褐铁矿）

CaSO4（硫铁矿）+2H2OCaSO4.2H2O（石膏）

3.氧化作用：

FeS2+7O2+2H2O2FeSO4+2H2SO4

4.碳酸化作用：

KAlSi3O8（正长石）+H2CO3H2Al2SiO8.H2O（高岭土）+K2CO3+SiO2

1、可产生相当于0.01mm的粘粒

化学风化的结果2、使岩石改变成分，生成新的物质

3、产生可溶性盐类

4、残留部分难溶性石英砂等碎屑

三）生物风化：

指岩石受生物有机体的作用，产生的机械破碎和化学改变的作用

1.许多微生物能直接分解岩石的矿物质

2.高等植物根系生长的穿插挤压作用

1、直接作用3.穴居动物的直接挖掘破碎作用

4.人类的生产活动

2、间接作用：

生命活动产生的CO2

四、成土母质的特性

比较项目

岩石

成土母质

土壤

物理性状

坚硬致密、大块或整体

疏松、小块、粘粒

以粘粒为主的疏松土体

通透性

无通水透气性

有一定通水透气性

通水透气性强

水分状况

没有保水能力

能保蓄一定水分

保水能力强

养分状况

不含植物可利用的养分

有一定植物可利用部分，不含N

含各种可利用的养分

保肥能力

不具吸收能力

吸收能力弱，所含养分分散

吸收能力强，养分多集中表层

五、成土母质的类型

类型

概念

分布

特征

肥力

残积物

未经过搬运，留在原地的风化物

山区、丘陵区、面积小

层次薄、表层细、底层粗

肥力低

坡积物

经搬运至山坡下堆积的风化物

山坡平缓处，山腰低凹处

层厚，粗细不一

肥力较高

冲积物

经搬运后重新堆积的母质

三角洲、河漫滩

质地粘

肥力高

洪积物

山区谷口平缓地带堆积而成母质

山区谷口

质地粗

肥力低

湖积物

湖泊泛滥沉积而形成的母质

湖泊四周

质地细

肥力高

海积物

滨海沉积而形成的母质

滨海区

粗细不一

肥力不一

红土母质

第四纪形成的红色粘土

华南地带的丘陵地带

土层厚、质地细，透性差、斑纹现象

肥力低，酸性强

第三节土壤的形成过程

一、自然成土因素在成土过程中的作用

一）母质的作用

1、土壤“骨架”来源于母质

2、母质的特性影响着土壤的物理特性

3、母质的特性影响着土壤的肥力特性

二）气候的影响

三）地形的作用

1、水的重新分配作用：

高处：

土层层次薄、颗粒粗、养分低

2、不同地形温度状况不同

3、坡度大小的影响

四）生物作用

1、是土壤有机质的主要来源

1、植物的作用2、选择吸收性：

表层养分含量高

2、微生物的作用：

1）所有生物反应的催化剂

2）直接分解矿物质

3、动物的作用

五）时间作用

二、人为因素在成土过程中的作用

1、可使自然因素发生深刻的变化

2、人为开发耕作改变原土体肥力状况

3、可定向培育土壤

4、时间迅速

三、成土作用的实质

土壤形成的实质是物质地质大循环与生物小循环矛盾统一的过程，其中生物起主导作用

一）、地质大循环

生物吸收

化学沉淀

微生物作用，有机质分解

化学沉淀

二）生物小循环

生物积累

一）土壤形成的实质

1、为什么是两个循环对立统一的结果：

1）对立

2）统一

2、生物的主导作用

1）生物作用形成土壤的N素

2）生物作用形成土壤有机质

3）生物作用使植物营养元素在土壤表层富集

第二章土壤生态系统组成

第一节土壤矿物质

一、土壤矿物质生物组成

一）原生矿物

1、概念：

在岩石风化过程中，结构与化学组成没有发生改变，只发生机械破碎作用而残留于土壤的矿物

2、主要矿物质性质

1）石英（SiO2）:

是土壤砂粒的主要物质组成

2）长石：

1】正长石KAlSi3O8

2】斜长石：

NaAlSi3O8

3】钙长石：

CaAl2SiO8

3）云母：

1】黑云母是土壤K素的主要来源

2】白云母

3）角闪石、辉石、磷灰石、黄铁矿、橄榄石等，P、S、Fe、Mg等主要来源

二）次生矿物

1.概念：

在成土过程中生成的新矿物

2.种类与共同性质

1）种类：

高岭土、水化云母、蒙脱石、三氧化物类

2）共同特性：

颗粒细小，具有胶体性质，具有离子吸收性、可塑性，胀缩性、粘结性，粘着性

3、硅铝酸盐类矿物的结构

1）矿物的基本结构单位硅氧四面体

铝氧八面体

2）矿物的单位晶片：

硅氧四面体或铝氧八面体在平面两个方向纵向延伸

3）矿物的基本晶层单位

a:

1:

1型:

一层硅氧四面体叠加一层铝氧八面体

b：

2：

1型：

两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体

4）同晶替代作用：

指矿物的中心原子被电性相同，大小相近的原子所替代而晶各构造保持不变的现象

4.硅铝酸盐类粘土矿物性质比较

类型

结构

颗粒

分布地带

报肥力

胀缩性

高领土石类

1:

1型

0.1—5.0微米

华南地区

弱

弱

蒙脱石类

2:

1型

0.25—2.0微米

东北、华北、西北

强

强

水化云母类

2:

1型

1.0—2.0微米

西北、华北黄土、南方紫色土

中

中等

5.三氧化物类粘土矿物的性质：

分布于华南区、保肥力弱、粘性大

二．土壤颗粒分级

1、土粒、粒级（粒组）的概念

土粒：

土壤中各种大小不同的土壤颗粒

粒级：

大小相近、性质相似的土粒划为一组所得各组即为粒级（粒组）

2、各分类制的土粒分级

划分为四个粒级：

石砾、砂、粉砂、粘粒

>0.01mm物理性砂粒

<0.01mm物理性粘粒

3、各粒级的性质

粒级

大小

物质组成

通透性

保肥力

养分

石砾

>1mm

以岩石的碎片与石英为主

强

弱

少

砂

1—0.02mm

含有原生矿物

粉砂

0.02—0.002mm

少量粘土矿物

粘粒

<0.02mm

全为粘土矿物

弱

强

多

4、硅铝率：

指土壤中SiO2与三氧化物的妃子比率

硅铝率（%）=SiO2分子数/（Fe2O3+Al2O3分子数）*100%

1）了解土壤大致的物质组成

测定意义

2）了解土壤的熟化程度

三、土壤质地分类及其性质

土壤质地（土壤机械组成）：

指土壤各种粒级土粒的百分组成或搭配比例

一）、土壤质地分类

1.国际制：

是一种三级分类法，划分为四类：

砂土、壤土、粘壤土、粘土

2.苏联制：

是一种耳机分类法，划分为三类六级：

砂土类：

砂土、砂、壤土

壤土类：

轻壤、中壤、重壤

粘土类

3.中国制：

三级分类制：

三级十一类

4.手测法测定土壤质地

方法：

取一定量土壤放在手指，加水湿润，在手中搓

标准：

砂土：

不能搓成条

砂壤土：

可搓成短粗

轻壤土：

能搓成条，但很易断开

中壤土：

能搓成细条，但弯曲易断开

重壤土：

能搓成细条，但弯曲成圆圈后有断裂

粘土：

能搓成细条，弯曲成圆圈后没断裂

一）土壤物质的性质

比较项目

粘土

砂土

壤土

粘性

强

弱

中等

耕性

耕作阻力大，质量差，适耕期短

耕作阻力小、质量差，随时可耕作

耕作阻力小、质量好、适耕期长

保肥能力

含养分丰富，保肥能力强，供肥能力弱

含养分少、保肥能力弱、供肥能力强

适中

通透性

弱

强，易漏水漏肥

适中

热状况

热容量大，土温难上升

热容量小，土温易上升

适中

胀缩性

强

几乎没有

弱

四、土壤质地改良

1、掺砂改粘土

2、入泥改砂土

第二节土壤微生物

一、土壤微生物多样性的概念

1、土壤生物：

依赖于土壤而生存于土壤中的微生物

微生物区系

组成微动物区系；单细胞小虫系

动物区系：

蚯蚓

2、土壤微生物：

存在于土壤中的细小生物

二、土壤中微生物的种类：

细菌、放线菌、真菌、藻类、土壤病毒

1、细菌：

单细胞微生物

自养型细菌（无机营养型）：

能光合作用，不消耗土壤有机质

按营养方式

异养型细菌（有机营养型）：

消耗土壤有机质

细菌

好气性细菌：

生存需要游离氧的存在

按对氧的需求嫌气性细菌：

生存不需游离氧的存在

兼气性细菌：

有无氧都能生存

2、放线菌：

数量占20%-30%，多数属好气性，耐干旱，适于中性，微碱性

3、真菌：

数量少，个体大，适于通气良好土壤条件，耐酸性

4、藻类：

蓝藻、绿藻：

有叶绿素，有固N能力

5、土壤病毒

特点：

微生物致病病毒

种类植物致病病毒

动物致病病毒

三、微生物对土壤肥力的作用

1、土壤有机质周转中的作用

1）把土壤复杂的有机物转化为简单的无机物

腐殖质微生物CO2+H2O+各种无机盐

2）合成土壤有机质-----腐殖质

2、释放矿质营养元素

1）自生固N：

蓝、绿藻

3、固N作用2）共生固N：

豆科植物

4、转化化学肥料：

尿素+H2O脲酶（NH4）2CO3NH4++CO32-

5、提供土壤热能

四、影响微生物结构的因素

1氧：

土壤通透性好，利于微生物活性

2温度：

0-30°C范围，升温，活性强

3水分：

适中利于微生物生命活动，土壤饱和持水量为60%-70%

4土壤PH：

中性或接近中性

5养分：

C、N、K、Mn、B等

五、土壤微生物在土壤中的分布特点

1、绝大多数分布于矿物质或有机质颗粒的表面

2、植物根系微生物数量、活性强、种类多

3、微生物具有上层多，底层少的垂直分布特点

第三节土壤有机质

一、土壤有机质的来源与形态

1）植物枯枝落叶与残体

1、来源2）动物与微生物遗体

3）人为施用有机肥

1）未分解的动植物残体

2、形态2）半分解的动植物残体与中间产物

3）土壤腐殖质

二、土壤有机质的组成与性质

一）非腐殖质的化学组成与性质

1、糖类化合物：

C、H、O、单糖、有机酸、脂肪、淀粉、维生素、木质素等

2、含N化合物：

氨基酸、核酸、蛋白质、氨基糖，杂环态N等占土壤有机质5-8%

3、含P化合物：

核酸、磷脂、肌醇磷、植酸等

4、含S化合物：

各种含S氨基酸、部分维生素

二）腐殖质的化学组成与性质

1、组成：

包括胡敏素、胡敏酸、富啡酸（富里酸）

土壤

用NaOH浸提，过滤

黑色溶液黑色残留物

用H2SO4或HCl

进行酸化处理、过滤

沉淀物黄色溶液

（胡敏酸）（富啡酸）

2、性质

比较项目

胡敏素

富啡酸

分子量

大

小

元素组成

C、H、O、P、S等

相同

功能团

-COOH、-OH、苯酚

相同

颜色

棕色-黑色

黄色-淡棕色

PH

3.0-3.5

2.6-3.0

溶解性

不溶于酸、碱，一价盐溶于水，二价、三价盐不溶于水

溶于酸、碱,盐类均溶于水

阳离子代换量

大

小

对矿物分解能力

小

大

活性

小

大

一、土壤有机质的转化过程

一）土壤有机质的矿质化过程

矿质化：

在微生物作用下，土壤中复杂的有机质分解转化为简单的无机物

土壤通气良好：

CO2、H2O

1.糖类化合物

土壤通气不良：

产生各种中间产物（H2、H2S、CH4各种有机酸）

1）水解作用：

蛋白质多肽氨基酸

2）氨化作用：

氨基酸NH3+有机酸

2.含N化合物包括三种方式：

水解、氧化、还原

3）硝化作用：

NH3或NH4+硝化细菌NO3（通气条件下进行）

4）反硝化作用：

指土壤中的硝态N再反硝化细菌作用下转化为N2损失掉的过程NO3-NO2-N2（在严格缺氧条件下才能进行）

二）土壤腐殖化过程

概念：

土壤有机质在微生物作用下分解产生中间产物再合成大分子有机质化合物—腐殖质

1、腐殖化过程的两个阶段

（1）原料形成阶段

芳香族化合物（多元酚）

中间产物含N化合物（氨基酸、多肽）

糖类化合物（有机酸）

2）腐殖质形成阶段：

中间产物腐殖质

三）影响有机质转化的因素

1、有机质体的组成

易分解：

糖类、有机酸、淀粉

（1）从物质组成看较易分解：

纤维素、蛋白质

难分解：

木质素、单宁、脂质

（2）从植物种类来看：

豆科易分解、草本较易分解、木本难分解

（3）从植物生育期来看：

花期易分解

2、有机质C/N比值：

低，利于分解

嫌气性微生物利于腐殖化

3、微生物数量与种类

好气性微生物利于矿质化

4、酸碱性：

中性或接近中性利于转化

5、

土壤中水、气、热状况温度：

在一定范围内利于转化

通气性：

良好有利于转化，相对更有利于矿质化

水分条件：

水分适中利于转化，田间饱和持水量的60%-70%为宜

四、质在土壤肥力中的作用：

1、能提供各种植物营养元素

2、能促进土壤团粒结构形成

3、能提高土壤保水、保肥与缓冲能力

4、能改善土壤物理机械性能

5、利于吸热升温

第四节土壤胶体

一、土壤胶体：

土壤中直径1-100毫微米微细颗粒

二、土壤胶体颗粒的构成

1、胶核：

由无数物质分子（氧化铁、氧化铝、硅酸、腐殖质、粘土矿物）组成，位于胶粒的中心部位

2双电层：

1）决定电位离子层（双电层内层）

2）补偿离子层（双电层外层）非活性补偿电子层

扩散层（保肥供肥性能均在扩散层

三、土壤胶体的种类与性质

1）种类：

含水氧化硅、硅铝酸盐粘土矿物含水三氧化物

1、无机胶体a:

含水氧化硅

2）形成b:

硅铝酸盐粘土矿物

C：

含水三氧化物

3）性质：

含电荷少，代换吸收能力弱，保肥力差

2、有机胶体：

主要是腐殖质胶体、负胶体

3、有机无机复合胶体

1）形成两者凝聚结合

有机胶体成膜状包被无机胶体

2）性质表面能降低

电荷降低

利于土壤结构形成

四、土壤胶体特性：

1、具有巨大的表面能表面能的产生

表面能的大小：

颗粒细，表面能大

2、带电性

3、分散性与凝聚性

第三章土壤基本性质

第一节土壤吸收性能

土壤吸收性能：

土壤能够吸收与保持各种离子、分子、气体和粗悬物的能力。

一、土壤吸收性能的类型

1、机械吸收：

指土壤能够机械地截留比其孔隙小的颗粒物的性能。

2、物理吸收：

由于土壤颗粒表面能引起的、能够吸附分子态物质在其表面的性能。

3、物理化学吸收：

由于土壤胶体带有电荷引起的，通过代换吸收带有相反电荷离子的作用。

4、化学吸收：

指溶解性物质因化学反应生成难溶物质而固定在土壤中。

5、生物吸收：

指土壤微生物、植物把土壤养分吸收固定在其体内的作用。

二、离子养分代换吸收作用：

（一）阳离子代换吸收作用的规律

动态平衡

Ca2++KClK++CaCl2+NH4Cl

NH4+K+

2、阳离子代换吸收特征

①可逆反应（动态平衡）这种平衡可随时被打破

②等电量作用：

以离子价为基础，等电荷代换。

3、阳离子代换能力的规律：

（强的代换弱的）

阳离子代换能力的大小与三个因素有关：

①离子的电荷价数：

三价>二价>一价

②离子半径与水化程度（同价）：

离子半径大，代换能力强

半径大小：

Na+

水化程度：

Na+>K+>NH4+

代换能力：

Na+

③受离子浓度支配：

（服从质量作用规律）

（二）土壤阳离子代换量

1、概念：

指每100g干土能代换吸收阳离子的最大毫克当量数。

m·e/100g干土

（测定时，土壤PH=7.0）

2、阳离子代换量与土壤保肥的关系

>20m·e/100g干土,保肥能力强

10—20m·e/100g干土，保肥能力中等

<10m·e/100g干土，保肥能力弱

3、土壤阳离子代换量的影响因素

①土壤质地

②有机质含量高、代换量大

③无机胶体种类：

硅铝率高，2:

1型粘土矿物、代换量大

④土壤PH：

高，代换量大

（三）盐基饱和度

盐基离子：

K+、Na+、Ca2+、Mg2+

非盐基离子：

H+、Al3+

盐基饱和度：

指盐基离子占代换性阳离子总量的百分率

盐类离子代换量

盐基饱和度（%）=×100

全部代换阳离子的总量

（四）土壤阴离子代换吸收：

指带正电荷的土壤胶体对阴离子的代换吸收作用

1、代换吸收作用的特征：

①可逆反应

②受离子浓度支配

③没有严格的等当量作用

2、土壤常见阴离子代换排序：

草酸根>柠檬酸>H2PO4->HCO3->SO42->Cl->NO3-

三、土壤代换吸收的作用与调节

（一）作用

1、保持与供给作物养分

2、利用土壤吸收性能合理施肥

①因土施肥：

代换量小，少量多次（施肥）

②因养分代换能力施肥：

代换能力弱的养分，少量多次，不宜水用

③因肥料种类施肥

3、对土壤结构形成的作用

（二）土壤吸收性能的调节

1、增施有机肥

2、入泥改土

3、调节土壤PH值

第二节土壤酸碱性

一、土壤酸度的类型和来源

（一）活性酸

1、概念：

指直接扩散于土壤溶液中H+反映出来的酸度。

PH：

溶液中H+浓度的负对数。

2、活性酸的来源

①来源于CO2：

CO2+H2OH2CO3H++HCO3-

②来源于有机酸：

R-COOH

③来源于无机酸：

SSO3H2SO42H++SO42-

3、土壤酸碱度的分级：

PH

<4.5

4.5-5.5

5.5-6.0

6.0-6.5

6.5-7.0

分级

极强酸

强酸

酸

弱酸

中性

PH

7.0-7.5

7.5-8.5

8.5-9.5

>9.5

分级

弱碱

碱

强碱

极强碱

（二）潜性酸：

由吸附H+、Al3+被代换出来所显示的酸度。

1、代换性酸

⑴概念：

用过量的中性盐（|NKCl|）浸提土壤，吸收H+、Al3+被代换出来所显示的酸度。

⑵代换机理

H++4KCl4K++HCl+AlCl3

Al3+

AlCl3+3H2OAl（OH）3↓+3HCl

⑶吸附H+、Al3+的比例：

南方酸性土，Al3+占代换性酸总量95%以上

⑷代换性酸的表示法：

m·e/100g干土

2、水解性酸

⑴概念：

用弱酸强碱盐（醋酸钠）溶液浸提土壤，吸附性H+、Al3+被全部代换出来所显示的酸度。

⑵代换机理：

分两步进行

第一步：

CH3-COONa+H2OCH3-COOH+NaOH

第二步：

H++4NaOH4Na++H2O+Al（OH）3↓

Al3+

⑶代换性酸与水解酸的大小:

水解酸>代换性酸

（三）活性酸与潜性酸的关系

二、土壤碱度

1概念：

由于土壤中OH-显示的碱性强弱程度

2、土壤碱的来源

⑴弱酸强碱盐的水解：

CO32-、HCO3-的K+、Na+、Ca2+、Mg2+的盐类

K2CO3+H2OH2CO3+KOHH2O+CO2↑

⑵代换