大学土壤地理学复习资料.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date大学土壤地理学复习资料大学土壤地理学复习资料第1章 绪论1.1：土壤：是地球陆地表面具有肥力能够生长植物的疏松层。土壤质量：是土壤生态界面内维持植物生产力、保障环境质量、促进动物与人类健康行为的能力。或在自然或人工生态系统中，土壤具有动植物生产持续性、保持和提高水质、空气质量以及支撑人类健康生活的能力。影响土壤形成发育的因素有母质、气候、生物、地形及时间，通称为五大成

2、土因素。土壤剖面是指从地面垂直向下至母质的土壤纵断面；土壤剖面中与地面大致平行的物质及形状相对均匀的的各层土壤，称为土壤发生层，简称土层，是土壤剖面的基本组成单元土壤剖面之中土层的数目、排列组合形式和厚度，统称为土壤剖面构造或土壤构型。土壤剖面的立体化就构成了单个土体。在空间上相邻、物质组成和性状上相近的多个单个土体便组成聚合土体2：土壤系统简析：土壤发育的两个原因：（1）土壤是一个复杂的物质与能量系统，土壤是由固定物质、液体、气体等多相物质和多土层结构组成的复杂并具有“活性”的物质与结构系统。在系统范围内多相物质和各土层之间不断地进行物质与能量的迁移、转化与交换，这是推动土壤发育与变化的内因

3、和动力。 （2）土壤系统与大气圈、水圈、岩石圈、生物圈和人类智慧圈之间不断地进行物质迁移转化与能量交换，这是推动土壤形成和演变的外驱动力。 土壤系统具有高度非线性和可变性特征，是自然界最为复杂的系统之一。它包含着复杂多样的物理、化学和生物过程，这使得土壤系统永远不能处于静止的平衡状态。土壤系统界面具有两个特点：一是土壤系统在地表与大气圈、水圈、地上生物群落之间的界面比较清楚；二是在地表以下，土壤系统与非土壤系统的界面也即土壤与松散母质的界限是逐渐过渡的。1.2 土壤圈与全球变化土壤圈：是覆盖于地球陆地表面和浅水域底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层，犹如地球的地膜，其在一定程度上类似于生物体的

4、生物膜，通过它与其他圈层之间进行物质能量交换。 土壤圈是地球表层系统的组成部分，它处于地球表层不同圈层界面及其相互作用的交叉带，是联系有机界与无机界的中心环节，也是结合地理环境各组成要素的纽带。（土壤圈的地位） 土壤圈物质循环：是指土壤圈内部的物质迁移转化过程及其与地球其他圈层之间的物质交换过程，如图1-2所示。（作用）1.2.21.2.3略1.3 土壤圈演化与人类社会的发展土壤对人类社会发展的直接影响包括： 一、土壤为植物光合作用提供并协调水分、养分、温度、空气等营养条件，以此向人类和陆生动物提供食物、纤维物质； 二、土壤形成发育过程可以分解、净化各种污染物，是人类生存环境的净化器。1.3.

5、1 土壤肥力土壤肥力：是指土壤为植物生长发育供应、协调营养因素（水分和养分）和环境条件（温度和空气）的能力。自然土和耕种土：一般来说开垦之前的土壤是在自然因素综合作用下形成的，称为自然土壤; 人类通过有意识地改变土壤与地理环境要素之间的物质能量迁移转化过程，直接参与了土壤的发育过程，使自然土壤发育为耕种土壤。1.3.2 土壤自净能力： 土壤自净能力：是指土壤对进入土壤中的污染物通过复杂多样的物理、化学及生物化学过程，使其浓度降低、毒性减轻或者消失的性能。土壤的自净能力包括：（1）物理自净 （2）化学自净 （3）物理化学自净1.4 土壤地理学的研究对象、内容及方法土壤地理学：是以土壤及其与地理环

6、境系统的关系为研究对象，它是研究土壤的发生发育、土壤分类及时空分异规律，进而为调控、改造和利用土壤资源提供依据的学科。土壤地理学的研究内容：1）土壤发生发育、诊断特性与系统分类。 凡用于鉴别土壤类别的，在性质上有一系列定量规定的土层称为诊断层。 凡用于鉴别土壤类别的，具有定量规定的土壤性质（形态的、物理的、化学的）称为诊断特性。2）土被结构和全球土壤-地形数字化数据库 (SOTER)3）土壤调查、制图和土壤资源评价的研究 4）地理环境、人类活动与土壤圈相互作用 5）土壤资源保护及被污染土壤的修复技术。 土壤资源保护研究的内容包括土壤侵蚀、土壤沙化、土壤肥力退化、土壤盐碱化、土壤酸化、土壤性状恶

7、化等的防治。 土壤修复技术是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施。土壤地理学的研究方法1）土壤野外调查与定位研究法； 成土环境、土壤剖面及其诊断特性进行观察；定位检测土壤动态变化。2）实验室化验分析与实验模拟研究方法； 如模拟水分、污染物等迁移。3）遥感技术在土壤调查中的应用；4）数理统计与SGIS在土壤研究中的应用； SGIS：区域土壤地理信息系统5）土壤历史发生研究法。 利用地层分析法、同位素测年法、孢子分析、古土壤以及特性分析来研究土壤发育历史的变化。第2章 土壤固相组成及其诊断特性2.1土壤的组成：土壤是由固相、液相、气相和土壤生物体四部分组成。土壤矿物:土壤矿物主要来自成土母质或母

8、岩，是土壤的主要组成物质。土壤矿物构成了土壤的“骨骼”，它对土壤组成、性状和功能具有巨大的影响。按照发生类型可将土壤矿物划分为原生矿物、次生矿物、可溶性矿物三大类。2.1.1 原生矿物: 直接来源于母岩特别是岩浆岩，它只是受不同程度的物理风化作用，而其化学成分和结晶构造并未改变。硅酸盐以及铝硅酸盐类矿物是土壤中最主要的原始矿物。1：长石类矿物：其占地壳重量的50%60%，占土壤圈重量的10%15%。是广泛存在于土壤中的较稳定的原生矿物，多集中于土壤的粗粒之中。2、云母类矿物：云母类矿物占地壳重量的3.8 %，按其颜色可以分为白云母、金云母和黑云母。在土壤中白云母不易风化，而黑云母极易风化分解，

9、故在土壤中细砂或粉粒中常有云母碎片，云母风化是植物钾素的最重要来源。3、橄榄石类矿物：是基性和超基性岩浆岩的重要造岩矿物，在土壤中极易被风化为蛇纹石。因含铁多少颜色可由浅黄绿至深绿。5、氧化物类石英在地壳的含量仅次于长石，占地壳重量的12 %。是许多岩浆岩、沉积物和土壤中最常见的矿物。在土壤中石英颗粒表面常被黄棕色的氧化铁、氧化锰胶膜所包裹，而呈现黄棕色。6、硫化物类土壤中常见的原生硫化物主要是黄铁矿和白铁矿，两者为同质异构物，分子式为FeS2。黄铁矿是地壳中常见的硫化物，在各类岩石中都可出现。在土壤中黄铁矿易于被风化为褐铁矿，并释放大量硫素供给植物生长发育之需要。7、磷灰石类磷灰石常以微小晶

10、粒散布于岩浆岩之中，在风化与成土过程中磷灰石的分解会逐渐释放磷化物，这事土壤中植物生长发育所需磷素的重要来源。2.1.2 土壤矿物的形成与转化1 土壤矿物的风化过程：物理风化：是指矿物发生机械破碎，而没有化学成分及结晶构造变化的作用。矿物发生机械破碎主要是由温度变化及由此产生的水分冻结与融化等作用所引起的。化学风化：是指矿物在水分、氧气、二氧化碳等作用下发生的化学分解作用。化学风化不仅使矿物的成分、结晶构造、性质等发生改变，而且会产生新的矿物。矿物化学风化表现最突出的是溶解、水化和水解。1：溶解：衡量矿物溶解程度的指标有溶解度和溶度积。溶解度：是指在一定温度下，矿物在100g溶剂中达到饱和状态

11、时所能溶解的克数。溶度积;是指在一定条件下饱和溶液中各离子摩尔浓度或活度的乘积，水化作用:是指矿物晶体表面离子与水化合形成结构不同、易碎散的矿物，这作用有利于矿物的进一步分解。水解作用:是指水电解离出的H+对矿物的分解作用，它是化学分解的主要过程，可使矿物彻底分解。2 影响土壤矿物风化的因素土壤矿物的组成、结晶构造及其理化性质是影响其风化过程和程度的内在因素。在地理环境中水分和温度，以及环境介质的pH值和Eh值是影响矿物风化过程的主要外在因素。一般随着温度、湿度和酸度的增加，矿物的化学风化程度亦随之增强。环境介质的Eh值主要影响含有变价元素的矿物的风化过程，如Fe，Mn氧化物在Eh值较高的氧化

12、条件下呈惰性，而在Eh值较低的还原条件下则是可溶化合物。生物对矿物风化的影响可归结为：p 植物根系的穿插可加速矿物的机械破碎；p 生物体所分泌的有机酸，可极大地促进矿物的溶解水解过程。3 土壤矿物风化强度指数土壤学中采用土体中某些化学元素被淋溶的程度来定量刻画土壤矿物的风化程度，常用的有硅铁铝率、迁移系数和风化指数等。硅铁铝率:是土体或土壤黏粒部分中的SiO2/R2O3的摩尔数比率。2.1.3 土壤次生矿物原生矿物在风化和成土过程中新形成的矿物称为次生矿物，它包括简单盐类、次生氧化物和铝硅酸盐类。与原生矿物不同，许多次生矿物具有活动的晶格、呈现高度分散性，并具有强烈的吸附代换性能、能吸收水分和

13、膨胀，因而具有明显的胶体特性，又称为黏土矿物。1 次生矿物的形成过程(1)许多次生矿物是在原生矿物分解过程中，因晶体结构尚未完全解体而降解形成的新矿物。(2)不同的原生矿物在不同环境中，具体分解过程及其产物是不相同的。(3)还有一些次生矿物是原生矿物晶体彻底分解后，再由其分解产物重新合成、再结晶形成的新的次生矿物。如硅、铁、铝的氧化物凝胶共同沉淀可形成水铝英石，或单独结晶为各种次生氧化物。(4)在沉积岩、冰碛物，黄土母质上发育的土壤可以直接从母岩或母质中集成一部分次生矿物。2 次生矿物的类型:(1)易溶盐类: 由原生矿物脱盐基过程或土壤溶液中易溶盐离子析出而形成(2)次生氧化物类: 二氧化硅、

14、氧化铝、氧化铁及氧化锰等二氧化硅:主要由土壤溶液中溶解的SiO2在酸性介质中发生聚合凝胶而成，以氧化硅凝胶和蛋白石 氧化铝:是铝硅酸盐在高湿高温条件下高度风化的产物，是土壤中极为稳定的矿物，其中主要包括三水铝石(Al2O33H2O)和一水铝石(Al2O3H2O)。氧化铁:是原生矿物在高湿、高温条件下高度风化或者在潴水条件下氧化还原的产物。氧化锰:是原生矿物在高湿、高温条件下高度风化或者在潴水条件下氧化还原的产物。(3)次生铝硅酸盐次生铝硅酸盐是原生矿物化学风化过程中的重要产物，也是土壤中化学元素组成和结晶构造极为复杂的次生黏土矿物。次生铝硅酸盐类矿物晶体的基本结构单元是若干硅氧四面体连接形成的

15、硅氧片和若干铝氧八面体连接形成的水铝片构成。(4) 蒙脱石类矿物蒙脱石、绿泥石、拜来石等。（5）水云母类矿物：水云母、伊利石等。特点： 晶体构造属于2:1型矿物； 硅铁铝率为4； 晶架普遍存在同晶替代，主要产生在硅氧片一般以Al3+代Si4+，也有在水铝片以Mg2+、Fe3+代Al3+，保肥能力在蒙脱石与高岭石之间，伊利石主要吸附的阳离子主要为钾； 不易涨缩，吸湿能性介于蒙脱石与高岭石之间。3. 次生矿物分布的地带性 土壤黏土矿物或来源于成土母质，或产生于成土过程。因此，土壤黏土矿物的类型组合随土壤类型的不同而异，在同一生物气候条件下，即使成土母质不同，土壤中的主要黏土矿物类型仍然大体相同，而

16、伴生矿物会有所不同。但是在一个土壤剖面内各个发生土层的主要黏土矿物会有明显差异。在中国次生矿物分布的地带性表现为：1新疆、甘肃西部和内蒙古西部为水云母地带；2内蒙中部、黄土高原北部和东北西部为水云母-蒙脱石地带；3华北大部和东北平原为水云母蛭石地带； 4北亚热带湿润区为水云母-蛭石-高岭石地带；5江南丘陵、四川盆地及云贵高原为高岭石-水云母地带；6华南及云南南部为高岭石-二三氧化物地带。 2.1.4 土壤质地1 矿物颗粒粒级的划分土壤矿物质是由风化与成土过程中形成的不同大小的矿物颗粒组成。其直径相差很大，从10-110-9 m不等，不同大小土粒的化学组成、理化性质差异巨大。据此可将粒径大小相近

17、、性质相似的土粒归为一类，称为粒级。世界各国对土壤粒级的划分标准不尽一致。 土壤颗粒分级均采用五大类别：石块、砾石、砂粒、粉粒和黏粒。随着粒径的减小，孔隙度、吸湿量、持水量、比表面面积、膨胀潜能、吸附性能、塑性和粘结性将增加，而土壤通气性、透水性、密度将降低。 3. 土壤质地的划分自然土壤的矿物是由大小不同的土粒组成的，各个粒级在土壤中所占的质量百分数，称为土壤质地，也称为土壤的机械组成。土壤质地分类及划分标准世界各国不一。土壤质地的划分1国际制和美国制将土壤划分为砂土、壤土、黏壤土和黏土4类12级；2威廉斯-卡庆斯基制将土壤分为砂土、壤土和黏土3类9级；3中国将土壤分为砂土、壤土、黏土3类1

18、1级。 土壤质地的适宜性三种质地土壤的性质比较：砂土：通气性、透水性强，保水蓄水保肥性能弱。热容量小又称暖性土，土壤有机质不易积累，土壤贫瘠，但易耕作，适宜性强，供肥快。黏土：通气性、透水性差，保水蓄水保肥性能强。热容量大又称冷性土，土壤有机质易积累，土壤养分含量丰富，但不易耕作，其地表易造成超渗径流，造成严重的水土流失。壤土：居中。（1） 大家思考下：什么样质地的土壤最适宜于农业耕种？答：一般来说上砂下黏的土壤有利于耕作、发苗，又托水保肥，被称为“蒙金地”。相反上黏下砂，不便耕作，又漏水漏肥。2.2 土壤有机质：1：定义：土壤有机质包括土壤中各种动、植物残体，微生物及其分解和合成的有机物质。

19、2、土壤有机质的分类土壤有机质可分为两大类：非特异性土壤有机质和土壤腐殖质。前者是有机化学中已知的普通有机化合物，主要来源于动植物和土壤生物的残体，人类通过使用有机肥也会增加非特异性土壤有机质的数量；后者属于土壤所特有的、结构极为复杂的高分子有机化合物。(1)土壤腐殖质的定义与分类定义：腐殖质是一种分子 结构复杂、抗分解性强的棕色或暗棕色无定形胶体物，是土壤微生物利用植物残体及其分解产物重新合成的一类高分子化合物。土壤腐殖质的组成：土壤腐殖质主要是由C、H、O、N、S、P等营养元素组成，从化学元素的含量来看，胡敏酸含C、N、S较富里酸高，而O含量较富里酸低。3 土壤有机质的来源（1）土壤非特异

20、性有机质：土壤非特异有机质的原始是植物组织。如树木、灌丛、草类、苔藓、地衣和藻类；土壤动物如蚂蚁、蚯蚓、蜈蚣、鼠类等和土壤微生物是土壤有机质的第二个来源，它们分解各种原始植物组织，为土壤提供排泄物和死亡后的尸体。（2） 土壤特异性有机质腐殖质是一种分子 结构复杂、抗分解性强的棕色或暗棕色无定形胶体物，是土壤微生物利用植物残体及其分解产物重新合成的一类高分子化合物。4 土壤有机质的作用1）增加土壤的养分含量2）改善土壤颗粒结构，促进团聚体的形成3）为土壤微生物的活动提供大量的养分，提高微生物活性4）改善土壤的保水蓄水性能5）改善土壤内部的通气和温度状况6）其他思考：土壤有机质中的营养元素如何被植

21、物利用呢？1、土壤有机质中含有全面的植物营养元素，在矿化分解过程中，这些营养元素释放出来供作物吸收利用。2、土壤有机质中还含有其他植物和微生物所需的各种营养元素，经过微生物的分解可以转化为可被植物吸收利用的无机化合物。3、土壤有机质在分解转化过程中，产生的有机酸和腐殖酸对土壤矿物部分有一定的溶解能力，可以促进矿物风化，有利于某些养分的有效化。5 土壤有机质的矿化土壤动植物残体及土壤腐殖质在微生物作用下，分解成简单有机化合物，以致最终被彻底分解成无机化合物的过程，称为土壤有机质矿化过程。碳水化合物的分解：碳水化合物在好气条件下产生二氧化碳和水，在嫌气条件下产生二氧化碳、甲烷和水。氮有机物的分解：

22、土壤中含氮有机物主要为蛋白质、腐殖质、生物碱等，它们大多数在土壤中呈非挥发性、水溶性或胶体状态。在测定土壤中不同形态的氮素时，一般按Bremner法分为残渣氮、氨态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮和酸解未鉴别氮等。在各种含氮有机物中，结合态氨基酸、氨基糖是土壤中已知的主要含氮有机化合物。土壤中含氮有机物转化主要有三个相连而又各异的过程，即氨化、硝化和反硝化过程（1）脱氨过程：土壤中含氮有机物无论通过水解、氧化或还原，都可以使氨基酸分解产生氨。（2）硝化过程：土壤中产生的氨在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下，被氧化成亚硝酸和硝酸。（3）反硝化过程：反硝化过程是指硝酸盐、亚硝酸盐在无氧条件下被微生物还原成亚

23、硝酸和氮气的过程。当土壤的通气状况不良，如土壤淹水或土体紧实而透气较差时，则发生反硝化过程。6 影响土壤有机质转化的因素1)土壤有机质的类型：A土壤有机质的种类、组成及其堆积方式是影响有机质转化的重要因素。 B简单有机质像单糖、有机酸容易分解，而复杂有机质如纤维素和木质素则分解缓慢。C另外土壤有机质的C/N比值也是影响其转化的重要因素，因为微生物在分解有机质时最适宜的C/N 比值是25。2)土壤环境条件土壤通气状况：土壤通气状况通过影响微生物种群及其活动来决定有机质转化的速度和方向。如当土壤状况通气不良时，有机质则发生嫌气分解，其速度缓慢且分解也不彻底，常产生还原态产物如甲烷、硫化氢、一氧化碳

24、、氨气，并伴随低价态铁、锰等有毒有害物的形成，最终制约有机质的转化并危害植物生长。反之，有机质分解迅速而彻底，对有效态养分供应有利，但不利于土壤有机质的积累并可引起土壤养分流失。 土壤水热状况：土壤温度在035范围时，随着温度的升高微生物活动明显增强，但温度高到40时，其活动即受到抑制，当温度为30 ，土壤湿度保持在田间持水量的60 %80 %时，有机质分解强度最大。土壤pH：土壤pH值通过调节微生物活动而影响有机质的转化，如在土壤pH值小于6.5时，土壤中真菌活动得到加强，其活动的产物主要以富里酸为多。如在土壤pH值大于6.5时，则适宜于细菌和放线菌活动，其活动的产物主要以胡敏酸为多。2.3

25、 土壤固相的物理诊断特性：土壤固相组成的物理诊断特性主要包括土壤结构、密度、孔隙度、土壤颜色和土壤质地。2.3.1 土壤结构：土壤固相颗粒很少呈单粒存在，它们经常是相互作用而聚积形成大小不同、形状各异的团聚体，这些团聚体的组合排列称为土壤结构。土壤结构是成土过程的产物，故不同的土壤及其发生层都具有一定的土壤结构。1 土壤结构类型：根据土壤团聚体（或结构体）的大小及其几何形态，可将土壤结构划分为单粒状、粒状、块状、柱状、片状和大块状等类型。单粒状 ：指由松散的、未胶结的土壤颗粒组成粒状结构 ：土壤团聚体的三轴等距伸展且呈球状，并具有平的或弯曲的表面，棱角不明显。团粒状结构多出现在土壤表层即A层。

26、包括团粒和微团粒。团粒指的是近似球形的较疏松的多孔小土团，其直径在0.25-10 mm。粒径在0.25mm以下的则称为微团粒 片状结构 ：土壤团聚体沿水平二轴伸展，纵轴极不发育。常见于干旱土壤的亚表层、耕作土壤的犁底层和受冻融作用影响土壤的底土层。块状结构 ：土壤团聚体三轴平均发展，外形不规则，边面不明显，多形成于壤质的心土层。柱状结构：土壤团聚体沿纵轴伸展，水平方向的二轴较短且均等。多形成于干旱地区土壤的底土层和碱土的心土层。棱角不显的叫柱状结构体，棱角明显的叫棱柱状结构体。大块状结构 ：土壤团聚体三轴平均发展，外形不规则，边面较为明显且结构体巨大（20mm）。常见于半干旱半湿润地区具有明显

27、的碳酸钙淀积土壤的心土层或底土层，以及亚热带具有明显黏粒聚积土壤的心土层。2. 土壤结构的形成：土壤结构形成的机理：土壤结构形成的基本条件是具有胶结物质和促使土壤颗粒胶结的作用力，其形成过程包括两个阶段：A土壤黏土矿物、腐殖质颗粒之间通过氢键、或静电引力、或表面吸附力、或植物根系挤压力或冻融挤压力而相互黏结、凝聚成原生团聚体（直径0.25mm）；原生团聚体在上述力作用下进一步凝聚成团聚体，此时的团聚体由于没有胶结物质其凝聚，胶结是不稳定的；B团聚体再通过黏粒、或碳酸钙、或铁锰胶膜、腐殖质、菌丝体、土壤动物代谢等的固结而成为水稳性的团聚体。衡量土壤结构状况的指标是土壤团聚体的稳定性和空隙性。其中

28、稳定性一方面是指团聚体对机械压力的稳定程度，另一方面是指团聚体遇水浸泡后的稳定性。团粒结构在土壤肥力中的作用：在农业生产上最有价值的土壤结构型是水稳性的团粒结构，其主要原因有：（1）具有团粒结构的土壤的总空隙可以高达55%，其中毛管孔隙度为40%，非毛管孔隙度为60%，空隙的比例较为适宜，而且在土壤的分布均匀，大小相间分布； （2）由于有团粒结构的土壤较好地解决了土壤水分和空气同时存在的矛盾，因而就能够较好地调节土壤导热性、热容量状况，使土壤温度变化较为稳定和适度； （3）具有团粒结构的土壤，有机质和各种养分的含量都比较丰富； （4）黏着性、粘结性和可塑性较小，有利于耕作。2 土壤密度：土壤密

29、度，传统土壤学中又称为土壤容重，是指单位容积原状土壤的质量（风干），常用b表示，单位是g/cm3。3 土壤孔隙度：由于土壤固相是由大小、形状不同的颗粒、微团聚体以及结构体构成的分散系，它们之间的组合是通过点或面相互间的接触关系，因而就形成了大小不同、外形不规则和数量不等的空隙，即土壤空隙，它们通常被土壤溶液和土壤空气所占据。土壤孔隙度(Porosity)是指单位原状容积土壤中孔隙所占容积的百分数，常用(%)表示。4 土壤磁性：是土壤各组分磁性综合反映。常以磁化率、饱和磁化率、剩余磁化率表示。5 土壤颜色：是土壤物质成分和内在性质的外部反映，是土壤发生层次外表形态表征最显著的标志。土壤圈物质循环

30、土壤圈物质循环主要是指土壤圈内部的物质迁移转化过程，以及土壤圈与地球其他圈层之间的物质交换过程。其中土壤营养元素1 氮素循环氮是所有活有机体主要营养元素之一，氮素的生物学效应表现在： 氮素是构成植物叶绿素的成分之一； 氮素是构成生物体内各种氨基酸的基本成分，也是合成蛋白质的基本元素； 植物通过光合作用合成碳水化合物时需要利用氮素； 氮素也是形成生物体内酵酶素的基本成分； 土壤中的氮素能刺激植物根的生长、促进根系对其他营养元素的吸收和利用。大量氮素被投入农田，容易引起富营养化、农产品和饮用水中硝态氮浓度提高，臭氧层破坏等。a土壤氮素输入：进入土壤中氮素的天然来源是大气圈，其通过两个主要途径进入土

31、壤：1大气圈中雷电作用、光化学作用、火山活动、森林火灾所形成的硝态氮通过干湿沉降过程；2 固氮微生物吸收并固定大气圈中的氮气合成有机物，并以有机氮或NH4+态氮素方式输入土壤。b氮素的存留与转化c生物吸收d生物归还e氮素失散2 碳素循环 3 磷素循环 4 硫素循环第二章课后作业1.影响土壤有机质转化的因素？答1)土壤有机质的类型：A土壤有机质的种类、组成及其堆积方式是影响有机质转化的重要因素。 B简单有机质像单糖、有机酸容易分解，而复杂有机质如纤维素和木质素则分解缓慢。C另外土壤有机质的C/N比值也是影响其转化的重要因素，因为微生物在分解有机质时最适宜的C/N 比值是25。2)土壤环境条件 ：

32、a土壤通气状况： b土壤水热状况： 2.简述土壤质地对肥力的影响，那种质地对肥力更有利？土壤质地是根据土壤的颗粒组成划分的土壤类型。土壤质地一般分为砂土、壤土和粘土三类，其类别和特点，主要是继承了成土母质的类型和特点，又受到耕作、施肥、排灌、平整土地等人为因素的影响，是土壤的一种十分稳定的自然属性，对土壤肥力有很大影响。其中，砂土抗旱能力弱，易漏水漏肥，因此土壤养分少，加之缺少粘粒和有机质，故保肥性能弱，速效肥料易随雨水和灌溉水流失，而且施用速效肥料效猛而不稳长，因此，砂土上要强调增施有机肥，适时追肥，并掌握勤浇薄施的原则；粘土含土壤养分丰富，而且有机质含量较高，因此，大多土壤养分不易被雨水和

33、灌溉水淋失，故保肥性能好，但由于遇雨或灌溉时，往往水分在土体中难以下渗而导致排水困难，影响农作物根系的生长，阻碍了根系对土壤养分的吸收。对此类土壤，在生产上要注意开沟排水，降低地下水位，以避免或减轻涝害，并选择在适宜的土壤含水条件下精耕细作，以改善土壤结构性和耕性，以促进土壤养分的释放；壤土兼有砂土和粘土的优点，是较理想的土壤，其耕性优良，适种的农作物种类多。3.简述土壤结构类型，为什么说团粒结构是好的结构？A单粒状 b粒状结构c片状结构d块状结构e柱状结构土壤团粒结构是由若干土壤单粒粘结在一起形成为团聚体的一种土壤结构。因为单粒间形成小孔隙、团聚体间形成大孔隙，所以与单粒结构相比较，其总孔隙

34、度较大。小孔隙能保持水分，大孔隙则保持通气，团粒结构土壤能保证植物根的良好生长，适于作物栽培。团粒是由多种微生物分泌的多糖醛酸甙、粘粒矿物以及铁、铅的氢氧化物和腐殖质等胶结而成的。总之土壤团粒结构是通过干湿交替、温度变化等物理过程，化学分解和合成等化学过程，高等植物根、土壤动物和菌类的活动等生物过程以及人为耕作等农业措施因素而形成的，其中以人类耕作等农业措施对土壤团粒结构的形成影响最大。第3章 土壤流体组成及其诊断特性3.1 土壤空气及其运动3.1.1 土壤空气的来源和组成 ：土壤空气是土壤的重要组成成分，它和土壤水分共同存在于土壤孔隙之中，是影响土壤肥力与土壤自净能力的因素之一。土壤空气的组

35、成与大气层中空气的组成有明显的不同。来源：土壤空气来源于近地大气层，经过土壤微生物的改造，即土壤微生物及有机质分解过程消耗了O2而释放CO2，虽然与土壤空气仍有近似之处，但已经有明显的区别。土壤空气的成分很大程度上取决于土壤有效孔隙的数量、土体中生物化学反应速度和气体交换速度。土壤空气的成分对生物活动的影响：1：土壤通气状况不良对土壤微生物活动影响强烈，只有嫌气性和兼性微生物能在通气不良条件下进行正常活动，它们能够利用化合态的氧，最终会在土壤中产生Fe2+、Mn2+、H2S、CH4等还原性物质，这些物质对高等植物常常是有毒的:2：土壤通气不良会对高等植物活动带来许多危害。如制约植物特别是植物根

36、系的生长、阻碍植物根系对水分和养分的吸收。 3.1.2 土壤气体的交换过程：土壤中不断进行的动植物呼吸作用和微生物对有机质物的生物化学分解作用，使得土壤空气中O2不断消耗和CO2逐渐累积，其结果是土壤空气中O2、CO2浓度与近地层大气中O2、CO2浓度之间差异的扩大，这样必然引起O2、CO2气体分子扩散的发生。土壤与近地大气之间O2和CO2的扩散过程称为土壤呼吸作用。土壤与近地大气层之间气体交换应具备两个基本条件：一、土壤固相物质部分有足够的空隙，容许气体的进入与排除；二、必须具备促使气体进入或排除这些孔隙的原动力，即土壤空气与近地大气层之间不同气体的浓度梯度、近地大气层空气的湍流运动。影响土

37、壤气体交换过程的因素有：1 近地大气层的气压、风速、温度和土壤温度的变化；2 土壤质地、结构和土壤空隙状况 3气层间气土壤水分状况直接影响土壤中容许空气进出孔隙的多少，影响土壤和大体交换的速度 4 土壤有机质含量及使用有机肥状况，会消耗土体内氧气的总量，并增加土体内二氧化碳的总量，加大二者的浓度梯度，从而加速土壤气体交换。3.2 土壤热量状况 土壤热量状况是土壤的重要物理性状之一。影响土壤热量状况的主要因素有：土壤吸收的净热量；使土壤温度变化所需热量；土壤水相态转化及其扩散所需热量；土壤物质迁移转化所消耗或释放的热量。3.2.1 土壤热量来源与热量平衡 土壤热量来源于太阳辐射、地热、土壤物质转

38、化过程所释放的化学能以及人们在耕作过程中所施加的化学能等。对自然土壤而言，太阳辐射能是土壤热量的最主要来源，其余途径提供的能源对土壤热量贡献作用很少。3.2.2 土壤热学性质 1 土壤热容量 包括质量热容量和容积热容量 土壤质量热容量是指单位质量的土壤温度每升高或者降低1开氏度所吸收或释放的热量。土壤容积热容量则是指单位体积的原状土壤温度每升高或降低1开氏度所吸收或释放的热量。土壤水分含量、腐殖质含量是决定土壤热容量的主要因素。干燥的砂质土壤温度变化剧烈，故称之为“暖性土”，而水分含量高的泥炭土及黏土温度升降相对缓慢，称之为“冷性土”。因此，在农业生产过程中，针对春季过湿的土壤常采用排水、耕作

39、散墒的方法以降低土壤热容量，尽快提高土壤温度。2 土壤导热率 ：是指在单位截面、垂直截面的单位距离土壤温度相差1开氏度、单位时间内所传导的热量（影响土壤导热率的主要因素有土壤紧实度、土壤孔隙状况和土壤水分含量。土壤越紧实、孔隙度越小、水分含量越高其导热率越高。）3 土壤热扩散率：土壤热扩散率是指给土壤施加一定的热量，并通过扩散形式传送热量至土壤其他部分，所引起的土壤温度随时间的变化速率 （对于干燥土壤，其水分含量开始增加时，土壤热扩散率因为其导热率增高而变大；当土壤水分含量增加到一定程度后，虽然土壤导热率可能还在增高，但这时土壤容积热容量亦急剧增大，其结果导致土壤热扩散率降低）3.2.3 土壤

40、温度状况：1 土壤温度变化：白天：略 黑夜：表土接受大气逆辐射小于表土发送的长波辐射时，表土将出现热量亏损，心土层和底土层的热量将向表层传递，这就引起了不同深度土壤层次土壤温度的日变化。（土壤日变化与时间气温、土壤含水量、质地、孔隙状况等密切相关。）2 土壤温度状况：土壤温度状况不仅决定着土壤中物质迁移转化过程、土壤肥力特征，而且，对于区域水分循环过程也具有重要的影响。思考：您所知道的提升土壤温度的农业措施有哪些？答：排水，是在农业生产过程中，针对春季过湿的土壤常采用排水、耕作散墒的方法以降低土壤热容量，尽快提高土壤温度。3.3 土壤水分及其特性：水分是土壤的重要组成部分之一，土壤水分含量对土

41、壤形成发育过程及肥力水平高低都有重要的影响作用。土壤水分状况及其运动规律是土壤地理学、资源环境科学的重要研究内容之一。几个概念：1一般将水汽在地表和土壤空隙中或作物枝叶上遇冷凝结所形成的水称为凝结水 。2壤中流：沿土壤中相对不透水层界面流动的水流。主要发生在不同层次土壤或有机质的不连续界面上。3土壤包气带：地面以下潜水面以上的地带。也称非饱和带。4潜水：埋藏于地表以下第一个稳定隔水层之上具有自由水面的重力水。3.3.2 土壤水类型：固态水土壤水冻结时形成的冰晶。（固态水包括化学结合水和冰，其中化学结合水又分为结晶水和组构水。）汽态水存在于土壤空气中的水蒸汽。束缚水又分为吸湿水（紧束缚水）和膜状

42、水（松束缚水）。(土壤在水汽相对饱和的环境中（相对湿度100%）吸持水分子可达到最大量，此时土壤的含水量称为最大吸湿量或吸湿系数)依据土壤颗粒表面力和水分子引力而吸附和保持的水层，称为薄膜水、或松束缚水。自由水又分为毛管水、重力水和地下水。1:毛管水就是指借助于毛管力(势)，吸持和保存土壤孔隙系统中的液态水,又分为悬着水和支持毛管水。2:借助重力作用下能在土壤的非毛管孔隙中移动或沿坡向侧渗的水称为重力水。2土壤或母质中有不透水层存在时，向下渗漏的重力水会在其上的土壤孔隙中聚积起来，形成一定厚度的水分饱和层，其中的水可以流动，称为地下水。 2 土壤水分的有效性: 土壤水的有效性是指土壤水能否被植

43、物吸收利用及其难易程度。不能被植物吸收利用的水称为无效水,能被植物吸收利用的水称为有效水。常用的土壤含水量的测试技术:1.烘干法 2.中子法 （核技术法）3.TDR法（电磁技术法）3.3.3 土水势 是指单位水量从一平衡的土-水系统移动到与它同温度而处于参比状态的水池时所作的功。土水势包括：基质势 压力势 渗透势 重力势 总水势3 土壤持水曲线 土壤含水量和基质势之间的关系是重要的土壤物理特性，土壤水的基质势（水吸力）是随土壤含水量而变化的，其关系做成相关的曲线就是土壤水分特征曲线，又称为土壤持水曲线。(不同质地的土壤，其土壤的持水曲线各不相同。) 1: 土壤持水曲线还受土壤结构的影响2温度对

44、于土壤持水曲线也有影响注意：从饱和点土壤水吸力最小时起始，逐渐增加土壤水吸力，使土壤含水量不断减少所得到的曲线，与由干燥点起始不断增加土壤水含量、减少土壤水吸力所得到的曲线是不重合的，这就是滞后现象。土壤持水曲线表示了土壤的基本特征，有重要的使用价值：1可以利用它进行土壤水吸力和含水率之间的换算；2土壤持水曲线还可以间接地反映出土壤孔隙大小的分布；3土壤持水曲线可以用来分析不同质地土壤持水性和土壤水分的有效性；4应用数学物理方法对土壤中的水分运动进行定量分析时，土壤持水曲线是重要的参数。3.3.4 土壤水分状况 周年内土壤剖面中各土层的含水量及其变化过程，是土壤水分循环过程的集中表现，它是土壤

45、水量平衡和土壤水文过程共同作用的结果，称之为土壤水分状况。3.4 土壤分散系及其特征 3.4.1 土壤分散系的概念及分类 1 土壤分散系的概念 1在复杂综合体的科学研究上，常选取复杂综合体的一部分作为研究的对象，称之为体系。2如果一个体系中物理性质和化学性质完全相同的任何均匀部分，且同其他部分有一定的界面分隔开来的叫做一个相，只含有一个相的体系称为均匀体系或单相体系。3自然土壤中一般均包含多个相，且相与相之间都有界面分开，这种体系叫做不均匀体系或多相体系。4当某种土壤物质微粒子（如阴阳离子、单分子、对分子或多分子聚合体）分布在土壤液态水之中，就构成了土壤分散系。其中被分散的土壤微粒子称为分散质

46、，起分散作用的土壤液态水称为分散剂。3.4.2 土壤胶体的类型及性质 土壤矿质胶体 有机胶体 有机-无机复合胶体。 1土壤比表面积面积是指单位质量土壤颗粒所有表面面积的总和 2土壤胶体内部的分子在各方向上都与它相同的分子相接触，受到的吸引力各方向相等；而处于土壤胶体表面的分子所受到内部相同分子的引力，与其受到介质分子的引力不相同，从而使胶体表面分子具有一定的自由能，即表面能。3土壤胶体的凝聚-分散性，因土壤胶体比表面面积和表面能较大，胶体微粒之间就有相互吸引、凝聚的趋势，这就是土壤胶体的凝聚性。但是在土壤溶液中，胶体微粒常常带有负电荷，故胶体微粒之间又因带相同的电荷而相互排斥。2 土壤胶体的离

47、子交换吸附 在土壤胶体双电层的扩散层中，补偿离子可以和介质溶液中相同电荷的离子以离子价为依据进行等价交换，称为离子交换。离子交换作用包括阳离子交换吸附作用和阴离子交换吸附作用。水化作用是物质与水发生化合的反应,又称水合作用，一般指分子或离子的水合作用。其中当盐类溶于水中生成电解质溶液时，离子的静电力破坏了原来的水结构，在其周围形成一定的水分子层，称为水化。注意：植物吸收的最大特点是具有生物放大的功能，即植物能够逆浓度梯度摄取和累积化学元素。土壤的酸度 按照土壤中H+和Al3+的存在形式和测定方法的不同，可将土壤酸度分为活性酸度和潜在酸度两类。3.5.1 土壤肥力的系统分析 土壤肥力是指土壤为植物正常生长发育提供并协调营养物质和环境条件的能力。它是土