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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。土壤与土壤资源学-土壤与土壤资源学教案林学专业绪论一、本章教学目的和意义：了解土壤的概念、森林土壤与农业土壤的关系；土壤在人类生存与发展、生态环境建设中的作用；保护土壤，合理利用土壤的重要性。二、学时计划：2学时三、教学主要内容：第一节土壤在人类发展和自然环境中的重要性土壤是农林业最基本的生产资料；土壤是陆地生态系统的重要组成部分；土壤是最珍贵的自然资源；土壤资源是可持续农林业的基础。1、土壤在人类发展和自然环境中具有十分重要的作用土壤是植物生长繁育和生物生产的基地；营养库的作用、养分转化和循环作用、生
2、物的支撑作用。同时还具有雨水涵养作用及稳定和缓冲环境变化的作用。在地球陆地表面，人类或生物生存的环境称为自然环境。通常把地球表层系统中的大气圈、生物圈、岩石圈、水圈和土壤圈作为构成自然地理环境的五大要素。其中，土壤圈覆盖于地球陆地的表面，处于其它圈层的交接面上，成为它们连接的纽带，构成了结合无机界和有机界即生命和非生命联系的中心环境。在陆地生态系统中的作用：土壤具有保持生物活性，多样性和生产性；对水体和溶质流动起调节作用；对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解、固定和解毒作用；及贮存并循环生物圈及地表的养分和其它元素的功能。2、土壤作为自然资源的特点土壤资源的相对不可再生性。土壤资源与光、热、
3、水、气资源一样被称之为可再生资源。但从其自然属性来看又是不可再生的，是有限的自然资源。土壤资源数量的有限性。地球表面的陆地面积相对固定，其影响因素主要是土壤形成的时间长；土地被占用的面积逐渐扩大；土地退化日趋严重；人口剧增。土壤资源质量的可变性。土壤肥力在物质循环和平衡中不断获得发育和提高；高强度、无休止的向土壤索取，土壤肥力将逐渐下降和破坏。土壤资源空间分布上的固定性。覆盖在地球表面各种不同类型的土壤，在地面空间位置上有相对的固定性，在不同生物气候带内分布着不同的地带性土壤。土壤资源的空间分布还受区域性地质地形、母质、水文等条件的影响。人类的耕作活动也改变了土壤的性状，从而影响土壤的空间分布
4、。第二节土壤及土壤肥力土壤是陆地表面由矿物质、有机质、水、空气和生物组成，具有肥力，能生长植物的未固结层。土壤肥力是土壤能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。土壤肥力具有狭义和广义之分。土壤肥力的相对生态性是指生态上不同的植物，要求的土壤生态条件也是不同的，某种肥沃的土壤或不肥沃的土壤只是针对某种植物而言的，而不是针对任何植物。第三节土壤与林业生产的关系（林业生产的基础）林业用地；苗圃与高产人工林；天然林保护与退耕还林；水土保持与退化生态系统恢复与重建。第一章地学基础知识（矿物岩石）一、本章教学目的和意义了解矿物、岩石的概念、性质及在土壤形成中的作用；地质作用对地貌的形
5、成及对土壤形成的影响。二、学时计划：2学时三、教学主要内容：第一节矿物矿物是天然存在于地壳中，具有一定化学组成、物理性质和内部构造的化合物或单质。矿物按成因可分为原生矿物和次生矿物。原生矿物是由地壳深处熔融状态的岩浆冷凝固结而形成的矿物称原生矿物，如石英、长石、云母、辉石、角闪石等。次生矿物是原生矿物经物理、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。矿物的物理性质中最具有鉴定意义的有：颜色、条痕、光泽、解理、断口、硬度等，此外，尚有透明度、弹性、比重等。与成土关系密切的矿物有石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石、白云石和铁矿石等。石英很难风化，常存在于
6、土壤砂粒中。长石较易风化，向土壤提供钾素和粘粒等，残余部分主要存在于砂粒中。云母含钾，黑云母容易风化，土壤中含量少。角闪石、辉石富含盐基，容易风化而放出多种元素，土壤中含这两种矿物的数量极少。方解石、白云石风化较慢，是土壤碱性的来源矿物。铁矿风化物常把土壤染成红、棕、褐、黄等颜色。一般土壤中，次生矿物，尤其是次生层状粘土矿物所占的比例大，次生层状粘土矿物的代表性矿物有高岭石、蒙脱石和水云母类，它们都由四面体片和八面体片组成。高岭石属于1：1型，越向南方的土壤含高岭石越多。蒙脱石、伊利石属于2：l型，第二节岩石土壤中的矿物质来自岩石的风化物。而岩石又是由矿物组成的，不同的矿物构成不同的岩石。岩石
7、是一种或几种矿物的集合体。自然界的岩石按成因可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。各类岩石的始祖是岩浆岩，岩浆岩是地球内部岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝形成的岩石。分布很广的有花岗岩和玄武岩。沉积岩是由地壳表面早期形成的岩石经风化、搬运、沉积、压实、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，常见的有砾岩、砂岩等。沉积岩在地表的面积中所占的比例最大，其特点是有层次、颗粒状、可找到化石。变质岩是原来存在的岩石在新的地壳变动或岩浆活动产生的高温、高压下，使岩石的矿物重新结晶，重新排列，改变其结构、构造和化学成分，而形成的新岩石。变质岩与前身岩相比，较难风化，常见的有石英岩、片麻
8、岩等。构成各类岩石的矿物种类和比例都不尽相同，因此，其风化产物对土壤肥力的影响差别很大。第三节地质作用地形（指导自学）自然界所出现的各种地形形态，是由于自然的力量在不断地改变着地球面貌的结果。引起地球面貌发生改变的作用就是地质作用。使地壳发生变化的力，称为地质营力。地质作用根据地质营力的来源不同，分内力作用和外力作用两类，或称内、外营力。内力作用主要表现为地壳的升降运动，地壳的褶皱和断裂运动，火山的喷发和地震等。地质的外力作用是向着与内力作用相反的方向进行，各种外营力均在雕刻着地表，侵蚀着和破坏着地势高低的基本形态和地壳构造。外力作用的总的趋势是要削平大山和高原，并且将破坏它们所产生的物质，搬
9、到低的地方堆积起来，以消弥地球表面高低崎岖的地形。外力作用主要是通过流水、冰川、风和海流等作用进行的。第二章风化作用和土壤母质一、本章教学目的和意义：了解风化作用的概念、性质及在土壤形成中的作用；主要成土母质的形成过程及类型。二、学时计划：2学时三、教学主要内容：第一节岩石的风化过程风化作用是地球表面或近地球表面的岩石在大气圈各种营力作用下所产生的物理化学变化。岩石发生物理和化学的变化称为风化。由于作用因子的不同，岩石风化作用过程的特点各异，可分为物理风化，化学风化和生物风化三大类型。岩石发生疏松、崩解等机械破坏过程，只造成岩石结构、构造的改变，一般不引起化学成分的变化的过程称为物理风化。岩石
10、和矿物在大气，水及生物的相互作用下发生的化学成分和矿物组成的变化，称化学风化。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。影响风化作用强弱的因素一是岩石矿物本身的性质，二是岩石所处的环境条件。第二节成土母质成土母质指岩石风化后形成的疏松碎屑物，通过成土过程可发育为土壤。可分为残积母质和运积母质，残积母质是指岩石风化后，基本上未经动力搬运而残留在原地的风化物。运积母质是指在水、风、冰川和地心引力等作用下迁移到其他地区的母质（如坡积物、洪积物、冲积物、湖积物、浅海沉积物、风积物、黄土及冰川沉积物等。成土母质的特性主要有表面积的增加，孔隙性的发展和植物营养元素的释放。成土母质虽然与岩石有了
11、较大区别，但仍不具备土壤最基本的特性土壤肥力，成土母质不是土壤，只是为土壤的形成提供了物质条件。原因，使各种元素在母质中发生了不同程度的迁移，根据元素的迁移情况，成土母质的形成大致经过4个阶段：碎屑阶段钙积阶段酸性铝硅阶段（硅铝化类型）和铝阶段（富铝化类型）。第三章土壤形成和土壤剖面一、本章教学目的和意义：了解土壤形成的实质、影响土壤形成的因素；森林土壤形成过程中的成土过程；土壤剖面的特征及在土壤分类中的作用。二、学时计划：4学时三、教学主要内容：第一节土壤形成因素土壤是在母质、气候、生物、地形和时间五大因素的共同作用下形成的。母质是土壤形成的基础；气候直接并通过生物间接影响物质的分解、合成、
12、转化和迁移；生物在土壤形成中起主导作用，主要通过富集养分、选择性吸收调整元素比例、生物固氮等促进肥力的提高，生物小循环还使土壤中的元素得到重复利用；地形通过影响水热条件和物质的再分配，影响土壤发育的方向和程度；时间影响土壤形成的强度和深度。人类活动在土壤形成过程中具独特的作用，与其他五个因素有本质的区别，人类活动对土壤的影响是有意识、有目的、定向的。人类活动是社会性的，它受着社会制度和社会生产力的影响，在不同的社会制度和不同的生产力水平下，人类活动对土壤的影响及其效果有很大的差别。人类活动的影响可通过改变各自然因素而起作用，并可分为有利和有害两个方面。人类对土壤的影响也具有两重性。利用合理，有
13、助于土壤肥力的提高；利用不当，就会破坏土壤。例如我国不同地区的土壤退化其原因主要是由于人类不合理利用土壤造成的。第二节土壤形成的过程有机质聚积过程：在各种植被下，土体表层以腐殖化、斑毡化和泥炭化等形式进行的有机质的聚积过程。它是土壤形成中最为普遍的过程。粘化过程：在温带，暖温带生物气候条件下，土体内部一般（2050cm）发生的原生矿物的分解和次生粘土矿物的形成过程。粘粒在心土层明显聚积，形成相对粘重的层次，叫做粘化层。其类型可分为残积粘化和淋淀粘化。脱硅富铝化过程：在热带、亚热带高温多雨，并有一定的干湿季节条件下，铝硅酸盐类发生强烈分解，释放出大量盐基物质，风化液呈中性或碱性反应，硅和盐基离子
14、大量淋失，铁铝沉积（溶解度小），滞于原土层而相对富积，使土体呈现鲜红色，甚至形成铁盘的过程。脱硅富铝化过程是在湿热条件下的主要成土过程，形成具有富铝化特征的土壤（红，黄壤，砖红壤等）。钙化过程：在干旱、半干旱的气候条件下，土壤在季节性淋溶条件下的脱钙和积钙过程。上部土层碳酸盐的淋溶过程,叫做脱钙过程。当上部土层的碳酸盐向下淋溶至一定深度便积淀，形成钙积层，叫积钙过程因此，脱钙和积钙实际上是矛盾的两个方面，发生部位一上一下，统称钙化过程。形成的钙积层是它的标志特征。钙化过程大多数发生在半干旱地区的草原土壤或旱生森林土壤形成过程中。灰化过程：在土体亚表层（A2）SiO2残留，R2O3淋溶、淀积的过
15、程。SiO2则残留在土体亚表层形成灰白色淋溶层次，称灰化层。潜育化、潴育化和白浆化过程：土体滞积水引起的成土过程。潜育化过程是在长期滞水条件下，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。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。第三节土壤剖面土壤剖面是一个具体土壤的垂直断面，包括土壤形成过程中所产生的发生学层次和母质层。一个完整的土壤剖面（不是所有剖面）应有淋溶层、淀积层和母质层三个剖面层次。识别土壤发生层的形态特征有：颜色、质地、结构体、新生体、侵入体、紧实度、pH和石灰性反应等。第四章土壤物质组成一、本章教学目的和意义：使学生了解土
16、壤是一个由固相、液相和气相三相组成的复杂多相体（物质体系）。了解土壤矿物的类型和性质及其对肥力的影响。了解土壤有机质的类型和来源，以及生物有机物质在土壤中转化的两条途径。理解和掌握有机质矿化的概念和基本过程及其影响因素；理解和掌握腐殖质化的概念和基本过程，掌握腐殖质的基本性质。熟练掌握有机质在土壤肥力中的作用，懂得在不同情况下采取正确的土壤有机质调节措施。了解土壤生物的多样性与功能；深刻理解土壤系统的生命性本质。二、学时计划：6学时三、教学主要内容：第一节土壤矿物土壤的矿物组成；土壤原生矿物，土壤次生矿物（粘土矿物）；矿物对肥力的作用。第二节土壤有机质一、土壤有机质来源于组成土壤有机质是土壤固
17、相的组成成分之一。它在土壤的形成过程中，特别是在土壤肥力的发展过程中，起着极其重要的作用。因而常把有机质含量作为衡量土壤肥力高低的重要标志。土壤有机质主要来源于高等绿色植物的枯枝、落叶、落果、根系等。其次是土壤中动物、微生物的遗体。施用的有机肥料是苗圃、园林绿化土壤及果园、耕地有机质的主要来源。土壤中的有机质大致可分新鲜有机质、有机残余物和简单有机化合物和土壤腐殖质为两大类。二、土壤有机质的的转化土壤中的有机质在水分、空气、土壤动物、土壤微生物等的作用下，发生极其复杂的变化过程。其转化过程包括两个方面：一是矿质化过程，另一是腐殖化过程。有机质矿质化过程是指有机质在微生物酶的氧化作用下，彻底分解
18、为二氧化碳和水，并放出能量和植物可以利用的矿质养分的过程。土壤中的各种有机化合物在微生物的作用下，重新合成为成分和结构都更为复杂的稳定有机化合物的过程，叫腐殖质化过程。影响土壤有机质转化的因素主要有温度、水分、空气、土壤质地与酸碱性、有机物质的组成等。在2535微生物的活性高，有机质的分解也快。土壤含水量大、通气性差时，有机质矿化慢、放出的养分少并易含有毒性物质，但是有利于腐殖质化的进行；土壤含水量少、通气性好时，则与上述情形相反。粘质土不利于有机质的分解，有利于腐殖质的积累。中性土壤环境适合各类微生物生存，因此，有机物的转化快。在有机物质组成中，其CN比对有机质矿化速度的影响比较重要，当CN
19、在251左右时，有机质的矿化快。三、土壤腐殖质的组分与性质腐殖质含有多种功能团，是两性胶体，通常以带负电荷为主，能吸附大量的水分和养分。腐殖质的重要组分是胡敏酸和富里酸，胡敏酸有利于土壤结构体的形成，富里酸则有利于土壤养分的有效化。四、土壤有机质的肥力意义土壤有机质对土壤肥力的贡献主要有：提供植物需要的养分；促进土壤养分的有效化；提高土壤的保肥性和对酸、碱的缓冲性；减轻重金属和农药的危害；改善土壤结构，增强土壤蓄水通气性。五、土壤有机质调节森林土壤有机质的特点主要体现在森林中绝大部分的有机残余物都累积在土壤表面且含有较多的不易分解的木素、树脂和单宁等物质，极易形成腐殖质，这就是森林植物对土壤的
20、生物自肥作用。土壤有机质的管理目标是在一定生态条件下，通过调节有机质的矿化和腐殖质化的相对强度，来使土壤有机质的含量维持在合适的水平。在森林土壤中可以通过增施有机肥；保持森林中的凋落物和通过营林措施调节有机质的分解和积累过程来满足林木对养分的需求。为改善森林土壤有机质分解的条件，可行的营林措施有：1、通过主伐、疏伐等营林手段，降低林分郁闭度，增加林内光照，提高地温，促进分解。2、改变林分的树种组成，单纯林中，引进其它乔灌木树种，并考虑适当的豆科种属，改善森林凋落物的组成分，以加速有机质的分解。3、进行适当的土壤改良措施，如挖设排水沟，排除过剩水分，清除部分凋落物，施用石灰或硫磺以调整土壤反应，
21、耕松土壤等；都是行之有效的方法。第三节土壤生物（指导自学）有机质进入土壤后要经过转化，才能被植物吸收利用。在这一转化过程中，起决定作用的是土壤生物。土壤生物的类型主要有植物根系、土壤动物和土壤微生物，其中最重要的是土壤微生物。一、植物根系单株植物全部根的总数称为根系。无论活根或死根都直接参与土壤各种物质及能量的转换，影响着土壤肥力状况。二、土壤动物土壤是许多动物的活动场所。它们的活动有利于空气和水的流入，并有掺混和疏松土壤的作用。有的动物以有机质为食物，起到粉碎有机残体的作用，为微生物分解创造了有利条件。土壤动物比较重要的有蚯蚓、线虫、原生动物等。三、土壤微生物土壤微生物是土壤中最原始的活有机
22、体。它们的作用是：分解有机质，合成腐殖质，转化土壤中难溶性的矿质养分及固氮。根据土壤微生物的形态构造和生理活动特点，一般可分为：细菌、真菌、放线菌。根据营养方式细菌可以分为自养型细菌和异养型细菌。土壤微生物分布特点主要是：绝大多数微生物分布在土壤矿物质和有机质颗粒的表面，附着或缠绕在土壤颗粒上，形成无机一有机一生物复合体或无机一有机一生物团聚体；根系周围的土壤（根际土壤）比根外土壤更有利于微生物的旺盛生长；表层土壤中微生物数量一般要比底层高；在分布上也有地域特点，即在不同气候、植被、土壤类型下，微生物的类群、数量都有很大不同；土壤微生物的类群和数量，随土壤熟化程度的提高而增多；土壤微生物的生命
23、活动与土壤有机质、土壤水分、土壤空气、土壤温度、土壤反应等因素有关。土壤微生物对有机质的转化起重要作用，化能有机营养型微生物以有机化合物为碳源，从氧化有机物中获得能量，是土壤中数量和种类最多的微生物，包括几乎全部真菌和绝大多数的细菌。化能无机营养型微生物以CO2为碳源，从氧化无机化合物中获得能量，其在土壤中的数量不多，主要有亚硝酸与硝酸细菌、硫氧化细菌、铁细菌和氢细菌等，但它们对物质转化却起重要作用。光能有机营养型微生物以光能为能源，还原C02需要有机化合物作为供氢体。光能无机营养型微生物具有自养能力。第四节土壤系统的生命性土壤是一个复杂的物质体系；土壤肥力土壤的本质特征；各主要组分对肥力的贡
24、献；土壤是一个复杂的类生命体新的土壤资源观。第五章土壤物理性质一、本章教学目的和意义：了解土壤机械组成、土壤质地、土壤孔隙、土壤结构性的概念，各土粒级的特点，土壤质地的分级，土壤孔隙状况，团聚体的形成、分解及对土壤肥力的作用。二、学时计划：4学时三、教学主要内容：第一节土壤质地一、土壤粒级土壤是由各种大小不同的土粒组合而成，为便于研究，通常将土粒假定为球形，人为地将土壤单粒按直径大小划分成若干等级，同一粒级在性质和化学成分上基本一致，这样的划分方法称土粒分级。土粒分级的分级标准各国不一致，目前常用的分级标准主要有：国际制土粒分级标准、前苏联卡庆斯基土粒分级标准和我国土粒分级标准。各种土粒的特点
25、如下：石砾通透性强，无粘结力、粘着力、可塑性及胀缩性，不能蓄水保肥，土温变幅大。砂砾通透性强，毛管水上升高度低，无粘结力、粘着力、可塑性和胀缩性，蓄水保肥力弱，养分贫乏，土温变幅大。粘粒通气不良，透水困难。毛管水上升高，但缓慢，粘着力、粘结力、可塑性、胀缩均很强，干旱成硬土块，蓄水保肥力强，矿质养分丰富，土温变幅小。粉粒直径与物理性质介于砂粒与动粒之间，通透性比粘粒强，毛管水上升较高，略有粘结力，粘着力、可塑性，湿时膨胀微弱，干缩后紧密，蓄水保肥力较强。二、土壤质地当矿质颗粒的粒径由大向小变化时，由相应颗粒组成的土壤在矿物组成、化学成分、比表面和吸附性、以及水分和物理性质等方面，也表现出规律性
26、的变化。土壤质地指土壤中土粒大小及其数量的构成情况，我国应用较广的土壤质地分级方法也是卡钦斯基的质地简易分类制。粘土类的总孔隙度大，其中主要是毛管孔隙和无效孔隙，大孔隙少。粘土的肥力特点有：水分的有效性低，不耐旱、不耐涝；空气含量低，容易污浊；升温降温都慢；养分含量高，转化慢，肥劲慢而持久；耕性差。砂土类的性质与粘土类恰好相反。壤质土集中了粘土与砂土的优点，适合种植绝大多数植物。土壤质地剖面指土壤剖面中不同质地层次的排列。主要类型有：上砂下粘型，上粘下砂型，夹层型和松散型等。第二节土壤结构性土壤结构体是指土壤中的单粒相互胶结成为一定形状和大小的土块或土团。土壤中结构体的类型、数量和排列状况，以
27、及结构体内外的孔隙分布状况等叫做土壤结构性。通常所说的土壤结构包括结构体和结构性。常见的土壤结构体有：块状和核状、棱柱状和柱状、片状、团粒状和微团粒状。团粒体是土壤中最好的结构体。主要表现在：创造了土壤良好的孔隙性，水气协调土温稳定，保肥供肥性能良好，土质疏松、耕性良好。第三节土壤孔性土壤容积中除固相部分以外的空间称土壤孔隙，包括大孔隙和小孔隙，它们是贮存空气和水分的空间，也是根系伸展和微生物生存的场所，因此，土壤孔隙的类型、配比与分布是土壤肥力的重要因素之一。常用土壤孔隙度（单位土壤总容积中的孔隙容积）、孔隙比（土壤中孔隙容积和固相土粒容积的比值）和当量孔隙（相当于一定水势范围内的土壤孔隙）
28、表示土壤孔隙状况。单位容积固体土粒(不含孔隙)的质量(多以重量代替，gcm3)叫土粒密度（土壤比重）。土壤容重指在自然状态下单位体积(包括孔隙)土壤的烘干土重。土壤容重可以用来计算一定容积土壤的重量、含水量、有机质和各种养分的含量，以及土壤孔隙度等。极限容重是指土体坚实以致妨碍根系生长的土壤容重最大值；适宜容重是指土壤的结构性与孔隙状况适宜于植物扎根生长时所表现出来的容重数值，它们与土壤质地信根系本身（如直径与穿插力等）有关。毛管孔隙有贮存水分的功能，非毛管孔隙是透水贮气的场所。土壤固、液、气三相的各自容积分别占土壤容积的百分率，称为固相率、液相率和气相率，三者之比叫土壤三相组成比。对于多数植
29、物适宜的土壤三相比是：固相率50左右，液相率约2530，气相率约1525。第四节土壤物理机械性和耕性（指导自学）土壤物理机械性质包括土壤结持性(粘结性、粘着性、塑性)、涨缩性、压板性和耕作阻力等。土粒通过各种引力粘结在一起的性质叫土壤粘结性，粘结性使土壤有抵抗外力破坏的能力，是造成耕作阻力的重要原因。土壤粘着性是土粒通过水膜粘附外物的能力，它也能增加耕作阻力。塑性是指在一定的含水量范围内，土壤受外力作用发生形变，当外力撤销和干燥后仍能保持形变的特性。没有粘结性的土壤也没有塑性。土壤始现塑性的含水量叫下塑限，水分增大到塑性消失的含水量叫上塑限，上、下塑限的差值叫塑性值，该值用土壤含水量的变化范围
30、表示。在塑性值内耕作，不仅耕作阻力大，还会使土壤变成土条和大块，干燥后很难破碎。土壤耕性包括：A耕作阻力的大小；B耕作质量的好坏；C宜耕期的长短。在宜耕期的土壤含水量范围内，土壤的结持性、涨缩性和压板性都很弱或没有，适合耕作，不至于破坏土壤结构。土壤质地和含水量对宜耕期的影响最重要，有机质能改善土壤耕性。第六章土壤的水、气、热状况一、本章教学目的和意义：了解土壤水分、土壤空气、土壤热状况的概念种类、作用及对土壤形成和演化的影响。土壤的水、气、热状况的调节。二、学时计划：4学时三、教学主要内容：第一节土壤水分水分进入土壤后，因为受到土粒吸力、渗透力、毛管力和水层压力等作用，而呈现不同的存在形态，
31、它们对植物的有效性也不同。土壤水分存在的形态主要有：吸湿水（干土从空气中吸着水汽所保持的水）、膜状水、毛管水、重力水。靠毛管力保持在土壤毛细管中的水分叫毛管水。当土壤含水量超过最大分子持水量时，才出现毛管水。毛管水的特点是：数量大，能溶解溶质，移动快，容易被植物吸收，是土壤中最重要的水分形态。土壤有效水的有效程度也不同，在凋萎系数以下的水分属无效水，在凋萎系数至毛管断裂含水量之间的水分，移动缓慢，量也小，难以满足作物的需水量，属于弱有效水（难效水）；毛管断裂含水量至田间(或毛管)持水量之间的毛管水，移动快，数量大，能及时满足作物的需求，属于速效水，田间持水量以上的水分属多余水。土壤含水率的常用
32、表示方法有质量含水率、容积含水率、土壤贮水量。质量含水量又叫重量含水量，是指一定体积土壤中水分的质量占干土质量的百分数。容积含水量指土壤中水分的容积占土壤总容积的百分数。容积含水量可用来计算土壤的蓄水量、灌溉量、水汽比例等，容积含水量与质量含水量的关系是：容积含水量()质量含水量()土壤容重土壤贮水量水深指将一定厚度、面积的土壤内所含的水分换算成相同面积的水层厚度，计算方法如下：贮水量水深(mm)土壤容积含水量土层厚度(mm)饱和水运动的动力是土壤水的重力势梯度和压力势梯度，影响其运动速度的直接因素是大孔隙的连续性和直径，孔隙中水分的流动速率与孔径的四次方成正比。土壤具有适当的渗透系数有利于土
33、壤空气更新，使灌水和雨水及时渗入土壤，避免表土和养分的流失，还能排出毒性物质、更新环境。毛管水的运动对土层中水分的再分配、向植物根系供水、表层土壤水分的蒸发损失都起重要作用。毛管水移动的动力是毛管水弯月面的表面张力，毛管水总是从土壤毛管力小(弯月面曲率小)向土壤毛管力大(弯月面曲率大)的方向移动。土壤中的各个方向都可能存在毛管力大小的差异，因此，土壤毛管水的运动方向可以是四面八方的。土壤气态水以扩散方式运动，水汽总是从水汽压高处向水汽压低处扩散，水汽压梯度是由土壤水吸力梯度和温度梯度所引起的，温度梯度尤为重要。土壤水分的保蓄与调节措施主要有：改良土壤质地和结构，增强蓄水能力、创造上松下实的土层
34、构造、减少地面径流、减少土壤水分渗漏、减少地面蒸发、合理灌排水等。第二节土壤空气土壤空气的组成特点是：土壤空气的CO2含量高于大气、土壤空气的O2含量低于大气、土壤空气含还原性和毒性气体、土壤空气一般处于水汽饱和状态。土壤空气与大气的交流方式有两种：对流和扩散。自然土壤经常以气体扩散的方式进行气体交换。土壤通气性是指土壤空气在土体内的扩散，以及与大气交换的性能。通气性好的土壤，不仅要有充足的空气容量，而且要不断更新，保证土壤空气中O2的浓度能满足植物生长。常用土壤的非毛管孔隙度、容气量和氧气扩散速率来反映土壤通气性。第三节土壤热状况土壤热量的主要来源是太阳，此外还有生物热和地球内热。地面辐射能
35、的总收入减去总支出的差值是吸收的地面辐射平衡，差值为正值表示地面辐射收入大于支出，地面增温。影响土壤温度的内在因素有：土壤的热容量、导热率等。热容量大的土壤升温慢，导热率大的土壤传热快。土壤含水量增加使土壤的热容量、导热率都增加。土壤温度有季节变化或月变化及日变化，并受地形、地貌和土壤性质的影响。第四节土壤水、气、热的关系及其调节选讲内容。简要讲授土壤水分、空气、热量三者之间相互联系、相互影响、不可替代的关系，以及不同条件下土壤水、气、热的调节措施（包括耕作和施有机肥、灌溉、排水、覆盖等）及其目的和效果评价。第七章土壤化学性质一、本章教学目的和意义：了解土壤胶体、土壤酸碱性的概念、作用及对土壤
36、形成和演化的影响；土壤氧化还原性质、对土壤肥力的影响及改良措施。二、学时计划：4学时三、教学主要内容：第一节土壤胶体土壤胶体的特点是：有巨大的比表面、带有电荷、能够吸附和保蓄养分与水分。土壤胶体的电荷包括永久电荷和可变电荷，它们使土壤具有交换性吸附阳离子的能力。第一节土壤离子代换作用土壤胶体表面所吸附的阳离子与土壤溶液中的阳离子相互交换的过程称为阳离子交换过程。对这种能相互交换的阳离子叫做交换性阳离子，而把发生在土壤胶体表面的交换反应称之为阳离子交换作用。土壤阳离子交换量（CEC）是指土壤所能吸附和交换的阳离子总量，用coml(+)/kg表示。一般认为阳离子交换量在20coml(+)/kg以上
37、为保肥力强的土壤；2010coml(+)/kg为保肥力中等的土壤；10coml(+)/kg保肥力弱的土壤。阳离子交换的特点是可逆反应，快速平衡；遵循等价离子交换的原则；符合质量作用定律。土壤中常见的离子交换能力排列顺序是：Fe3Al3HCa2Mg2KNH4Na2盐基离子是除H+、Al3+之外的交换性阳离子。盐基饱和度是指交换性盐基离子占阳离子交换量的百分数，它反映土壤保蓄植物所需要的主要阳离子的百分率。被土壤吸附的某一种具体阳离子的有效性(指解离性)，受下列因素影响：该离子的饱和度越高，其有效性越高；陪补离子的阳离子代换力越大，该离子的有效性越高；该离子被吸附在土壤胶体的外表面时有效性高，被吸
38、附在胶体的内表面时有效性低；被土壤中铁、锰氧化物等胶体专性吸附的阳离子的有效性极低。第三节土壤酸碱性土壤的酸碱性主要受土壤盐基饱和度的支配，而土壤淋溶和复盐基过程的相对强度决定土壤的盐基状况。土壤中的H+和Al3+离子是引起酸性的直接原因，包括活性酸度和潜性酸度，活性酸度是指土壤溶液中的氢离子浓度导致的土壤酸度，潜性酸度是指土壤中交换性氢离子、铝离子、羟基铝离子被交换进入溶液后引起的酸度，以cmol/kg表示。潜性酸度可分为交换性酸度、盐置换性酸度和水解性酸度。土壤的pH值是反映土壤活性酸的强度指标，土壤交换性酸和水解性酸是反映土壤潜性酸度的数量指标。用中性盐浸提土壤，用标准碱滴定浸提液所测得
39、的酸是交换性酸；用碱性缓冲盐(如乙酸钠)浸提土壤所测得的酸是水解性酸。土壤活性酸是土壤酸度的根本起点，潜性酸决定着土壤的总酸度，活性酸与潜性酸是土壤胶体交换体系中两种不同的形式，它们之间没有截然界限，可以互相转化。土壤胶体吸附大量的Na+和土壤中存在大量的碳酸钠与碳酸钙是使土壤显碱性的直接原因，大于7.5的pH值是反映土壤碱性的强度指标，土壤总碱度和碱化度是反映土壤碱性的数量指标。气候对土壤酸碱性的形成起主导作用，母质、生物、地形和时间也有重要影响，南方高温多雨，土壤风化、淋溶强，多显酸性，北方淋溶弱，多显碱性。“南酸北碱”就概括了我国土壤酸碱反应的地区性差异。在较短时期内影响土壤酸碱性的主要
40、因素有：盐基饱和度、土壤空气中的C02分压、含水量、土壤的氧化还原条件等。植物比较适应起源地土壤的酸碱性，土壤pH值通过影响微生物的活性、离子的可溶性、毒性物质的含量和土壤物理性质等，影响养分的转化与有效性等肥力因素。中性土壤适合绝大多数植物生长，常用石灰改良酸性土，土壤交换性酸是石灰用量的根据。常用石膏等碱性物质改良碱性土，洗盐是改良盐碱土的有效措施。第四节土壤氧化还原性质（指导自学）反映土壤氧化还原状况的常用强度指标是氧化还原电位，用Eh表示。土壤中的主要氧化还原体系是氧体系和有机体系，土壤含氧高，则土壤的Eh值高；土壤含有机质高，特别是新鲜有机质高，Eh值就低。土壤中的重要缓冲体系有锰体
41、系、铁体系、硫体系和氮体系等，它们对土壤Eh值的急剧升降起缓冲作用。影响土壤氧化还原状况的因素有：通气性与含水率、易分解有机质的含量、微生物和植物根系的活动强度、土壤的pH值等。第八章土壤养分（与施肥）一、本章教学目的和意义：了解植物必需营养元素的种类及对植物生长的作用和重要性；土壤养分的来源与损失；土壤施肥的理论、种类与技术。二、学时计划：4学时三、教学主要内容：第一节概述一、植物必需的营养元素构成植物的物质主要分为两大类：一是干物质，约占植物体的5%25%，另一部分是水，占75%95%。干物质中又可分为有机质和矿物质。植物必需的营养元素就是构成植物有机物和无机物的元素。植物体内可检测出的元
42、素有70种之多，但并非都是植物生长所必需的，植物必需营养元素必须满足以下三条标准：1、如缺少该种元素，植物就不能完成其生活周期；2、植物必需营养元素的功能是专一的，不能由其它营养元素替代；3、必需营养元素直接参与植物代谢作用。目前已确定的植物必需营养元素有16种，按在植物体内的含量可将其分为：大量元素：（6种）碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、钾（K）；中量元素：（3种）钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）；微量元素：(7种)铁（Fe）、硼（B）、锰（Mn）、铜（Cu）、锌（Zn）、钼（Mo）、氯(Cl)二、土壤养分的来源与损失土壤养分的来源土壤养分可以通过以下方式进入土壤，在土壤
43、中通过各种转化而成为植物生长所需要的养分。1、矿物（岩石）风化所释放的养分；2、通过各种形式归还到土壤中的有机质；3、降水及降水的淋洗作用；4、生物固氮；5、人工施肥、灌溉等。土壤养分的损失进入土壤的养分通过以下途径移出土壤，从而形成物质的新一轮循环。1、植物吸收；2、淋溶损失；3、地表径流（水土流失）；4、还原成气体进入大气。第二节土壤氮素养分一、土壤氮的含量土壤含氮量范围一般为0.011.0%，与有机质含量成密切正相关。我国东北土壤有机质丰富，表层含氮量多在0.10.5之间。二、土壤中氮的形态与植物有效性有机态氮：存在于土壤有机物质中的氮，一般占全氮的95%以上。难矿化有机氮：腐殖质氮为主
44、，占全氮的80%左右，为迟效性氮。易矿化有机氮：生物残体及其办分解产物中的有机氮，近期内可矿化，有效性易发挥。可溶性有机氮：少量游离氨基酸等，约0.1几个mg/kg,对植物直接有效。矿质态氮：一般由有机氮矿化而来，大都不足全氮的5%。固定态铵：土壤粘土矿物中固定的铵离子，含量一般几十几百mg/kg，一般迟效。吸附态铵：被土壤胶体表面所吸附的铵，一般十几几十mg/kg，速效。水溶态氮：溶于土壤溶液中的NH4+和NO3-，对植物直接有效。NH4+、NO3-是植物吸收的主要形式。三、土壤氮素养分指标全氮：全部氮素含量，含量范围见前述。此指标时间稳定性好。在自然土壤中，是氮素养分供应的较好指标；在老耕
45、地中，由于腐殖质态氮所占比例高，故全氮往往不能很好地反映土壤供氮水平。碱解氮：很容易矿化的有机氮（简单蛋白质和有机酸等）为主，也包含速效氮。含量范围几十至上千mg/kg，稳定性较好，能较好地反映土壤近期的供氮水平。速效氮：形态包括铵态氮和硝态氮2部分，前者为吸附代换态铵和水溶性铵，后者为水溶性硝态氮。含量范围几至几十mg/kg，对植物有效性高，但因含量太低，往往由于植物和微生物吸收等原因而季节波动性极大。四、土壤氮素循环自然界中的氮约94%存在于岩石圈中，不参与循环。其余6%中的大部分诸存于大气中，只有少量的氮参与物质循环。土壤中的氮素主要来源于生物固氮（微生物）和化学固氮（化肥），另有少量来
46、自于降水（闪电氧化）而形成的硝态氮进入土壤，土壤中氮素损失的主要途径有挥发损失（NH3），氮的淋溶损失（NO3-）和反硝化脱氮损失（N2）。土壤中氮的形态有固定态氮：土壤中粘土矿物固定的铵离子；有机态氮：存在于土壤有机物质中的氮素和速效态氮：包括被土壤胶体表面所吸附的氮（铵态氮）和溶于土壤溶液中的氮素（NH4+、NO3-和NH2-及少量的氨基酸和含氮有机物）。NH4+、NO3-是植物吸收的主要形式。土壤氮的来源和氮的损失及在土壤中的转化构成了土壤中氮素的循环。第三节土壤磷素养分（教师指导下的自学）土壤磷的含量及影响因素；土壤磷的化学形态及其有效性；常用的土壤磷养分指标（全磷，速效磷）；土壤中的
47、磷素循环。第四节土壤钾素养分（教师指导下的自学）土壤钾的含量及影响因素；土壤钾的化学形态及其有效性；常用的土壤钾养分指标（全钾，速效钾）；土壤中钾的循环。第五节林木营养诊断（教师指导下的自学）营养诊断的基本原理。营养诊断的方法技术：土壤养分分析法，林木症状诊断法，植物组织分析法，向量图解分析法，施肥试验法。第六节肥料与施肥（教师指导下的自学）肥料：凡是施入土壤中或用于处理植物地上部分，能改善植物营养状况和土壤条件的一切有机物和无机物。施肥：将肥料施入土壤中或处理植物地上部分，以满足植物的营养需求或提高植物的产量和质量的一种生产方式。（一）施肥的基本理论：1、养分归还学说通过施肥把植物从土壤中摄
48、取并随收获物而移走的那些养分归还给土壤。2、最小养分律（木桶理论）植物的产量决定于土壤中最低含量的那种养分，只有补充了该种养分才能充分发挥其他养分的作用。3、报酬递减律肥料的投入与产量的增加之间存在着一个“拐点”，超过这个点，施肥投入的报酬则逐渐减少。（二）确定施肥、施肥量及施肥种类的依据1、土壤养分含量诊断：由分析土壤中的养分含量确定，以评价土壤养分供应状况，确定施肥的种类和施肥量。2、植物养分含量诊断：由分析植物中的养分含量确定。3、植物形态诊断：由植物缺素在外观表现出来的症状确定。（三）施肥时期基肥（底肥）：在播种（或定植）前结合土壤耕作施入的肥料。其目的是培肥和改良土壤及供应植物整个生长发