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1、酸碱性及氧化还原反应第1页，本讲稿共47页一、土壤溶液一、土壤溶液 土壤水不是纯水，自然降水就溶有少量的CO2、O2、HNO2，以及微量的NH4+和其它化合物，进入土壤后即和土壤组成物质接触并发生作用，促使土壤中更多的可溶性物质溶于水中，这种含有各种可溶性物质的土壤水，便是土壤溶液。土壤溶液是土壤中最活跃的组成部分，它直接参与土壤的形成过程。土壤的酸碱反应和氧化还原过程是在土壤溶液中进行的，而且在土壤物质交换、植物营养以及水分的供应等方面也起着重要作用。第2页，本讲稿共47页(一一)土壤溶液的组成土壤溶液的组成 土壤溶液的组成异常复杂，且在土壤中不断地运动并改变着本身的成分和浓度，它主要由以下
2、物质组成：1少量气体。少量气体。如CO2、O2、NH3以及多种还原性气体CH4、H2、H2S等。2各种无机盐类。各种无机盐类。主要有Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等离子组成的硝酸盐、重碳酸盐、碳酸盐、氯化物、硫酸盐和磷酸盐，以及其它溶解度较小的化合物如Fe、Al、Mn的盐类等。3有机物质。有机物质。主要有可溶性蛋白质、可溶性糖类、氨基酸、腐殖酸及其盐类。4胶体物质。胶体物质。主要为硅酸、铁铝氧化物及一些有机化合物。第3页，本讲稿共47页(二二)土壤溶液的浓度土壤溶液的浓度 土壤溶液的浓度很低，一般为一般为200-1000mg/kg，即很少超过，即很少超过0.1%（盐土）除外，相应的
3、渗透压也小于1atm，可保证植物对水分和养分的正常吸收。(三三)影响土壤溶液动态变化的因素影响土壤溶液动态变化的因素 土壤溶液和土壤各组成部分存在着密切的关系，所以土体内任何一种成分的变化，都会影响土壤溶液浓度和组成成分的改变。影响其变化的主要有一下几个因素：第4页，本讲稿共47页 1土壤温度：是引起土壤溶液浓度变化的主要因素，土壤温度：是引起土壤溶液浓度变化的主要因素，因为各种无机盐类都随温度升高而加大其溶解度。温度不同时，气体在土壤溶液中的溶解度差异也很显著。2土壤湿度：土壤湿度：土壤水分含量所引起的土壤溶液组成发生变化有以下三种情况：随湿度增加而硝酸盐和氯化物的浓度不断降低，说明这些易溶
4、性盐类几乎全部存在于土壤溶液中。磷酸的浓度并不因湿度不同而有显著变化，说明磷酸的浓度在土壤溶液中基本是饱和的，通常在1-3mg/kg范围内。阳离子含量的变化视离子种类而不同，通常土壤溶液中Ca2+很多，湿度增加时，一价金属离子浓度的降低多于钙。3土壤溶液组成成分间的相互作用：土壤溶液组成成分间的相互作用：某些物质可以增加或降低其它物质的溶解度，以及碱土金属离子与多价酸根发生沉淀等。4生物活动：生物活动：植物在生长期间从土壤溶液中吸取数量不等的各种养分，引起土壤溶液组成的不断变化。此外，施肥、耕作、灌水等农业措施对其亦有影响。第5页，本讲稿共47页二、土壤酸碱性二、土壤酸碱性土壤酸碱反应是土壤在
5、其形成过程中受自然成土因素（气候、生物、母质、地形等）的综合作用所产生的重要属性，在耕地土壤中，它们还受耕作、施肥、灌溉、排水等一系列农业措施的影响而发生相应的变化，并与土壤生物活动密切相关。因此，在探讨土壤发生、演变的原因和规律、以及合理利用和改良土壤时，都应当对土壤酸碱性产生的原因及其对土壤物质的转化、土壤理化性质的影响等有所了解。第6页，本讲稿共47页(一一)土壤酸度土壤酸度土壤胶体上吸附的土壤胶体上吸附的H+和和Al3+是土壤酸性的根源。是土壤酸性的根源。1土壤中土壤中H+的来源的来源：土壤中的H+，主要和气候、母质、生物等因素以及人类农业实践有关。南方湿热，化学风化强烈，南方湿热，化
6、学风化强烈，自然成土过程中盐类大量淋失，自然成土过程中盐类大量淋失，H+被大被大量吸附到胶体上和在溶液中游离。量吸附到胶体上和在溶液中游离。北方气候湿冷的条件下，北方气候湿冷的条件下，针叶林来源的有机质，形成较多的富啡酸，针叶林来源的有机质，形成较多的富啡酸，使土壤进行酸性淋溶，从而土体中使土壤进行酸性淋溶，从而土体中H+较多。较多。矿物的影响：矿物的影响：如硫化合物（黄铁矿）经氧化形成H2SO4：2FeS2+7O2+2H2O-2H2SO4+2FeSO4 微生物活动、根系的呼吸放出微生物活动、根系的呼吸放出CO2，有机质分解过程中释放的有机酸有机质分解过程中释放的有机酸和和CO2.生理酸性肥料
7、的使用生理酸性肥料的使用：如(NH4)2SO4、K2SO4等，均带入大量的酸根离子。铝离子的释放水解，产生大量的铝离子的释放水解，产生大量的H+。灌溉水中带入的灌溉水中带入的H+。第7页，本讲稿共47页 2土壤酸度的类型：土壤酸度的类型：土壤酸度一方面和溶液中的H+有关，另一方面更多的是和土壤胶体中吸附的致酸离子（H+、Al3+）有密切关系，依此把土壤酸度区分为两大类：活性酸度：活性酸度：土壤溶液中游离的土壤溶液中游离的H+所直接显示的酸度，用所直接显示的酸度，用pH表示。表示。这就是通常所说的土壤pH值。活性酸度对土壤理化性质、作物生长、微生物的活动等有直接影响，故又称为实际酸度或有效酸度。
8、第8页，本讲稿共47页 潜在酸度：潜在酸度：指土壤胶体上吸附的致酸离子指土壤胶体上吸附的致酸离子H+、Al3+所引起的酸度。所引起的酸度。通常用通常用1000g烘干土中烘干土中H+cmol(p+)数表示。数表示。潜在酸与活性酸同属一个平衡系统（溶液与胶体）中的两种酸。潜在酸可被交换出来变成活性酸，活性酸也可被胶体吸附成为潜在酸，两种酸处于经常相互转化的动态平衡中。一般活性酸的H+数量很少，而潜在酸的数量较大，相差3-4个数量级，所以潜在酸是土壤酸性的根源。潜在酸是土壤酸性的根源。根据测定潜在酸时所用浸提剂不同，被交换出来的H+和Al3+的数量不同，又可把潜在酸分为交换性酸和水解把潜在酸分为交换
9、性酸和水解性酸两类。性酸两类。第9页，本讲稿共47页 交换性酸度：交换性酸度：用过量中性盐溶液（如用过量中性盐溶液（如1.0mol.L-1KCl溶液）浸提土壤，溶液）浸提土壤，胶体上的交换性胶体上的交换性 H+和和Al3+被交换下来，进入土壤溶液所表现的酸被交换下来，进入土壤溶液所表现的酸度，称为交换性酸度。度，称为交换性酸度。用中性盐溶液浸提而测得的酸量，只是土壤潜在酸量的大部分，而不是全部。因为用中性盐溶液浸提的交换反应是一个可逆的阳离子交换平衡，交换反应容易逆转。水解性酸度：水解性酸度：用弱酸强碱盐溶液（如用弱酸强碱盐溶液（如1.0mol.L-1NaOAc溶液）处理土溶液）处理土壤时，被
10、交换出来的壤时，被交换出来的H+和和Al3+所形成的酸度，所形成的酸度，称为土壤的水解性酸度。称为土壤的水解性酸度。用弱酸强碱盐溶液作浸提剂，交换作用进行得比较彻底，绝大部分H+和Al3+被交换下来，所以土壤的水解性酸度一般都高于交换性酸度。改良酸性土壤时，通常用水解性酸度作为确定石灰施用量的依据。第10页，本讲稿共47页(二二)土壤碱度土壤碱度 1概念：概念：土壤碱性强弱的程度称为土壤碱度。土壤碱性强弱的程度称为土壤碱度。它是溶液中的OH-浓度超过H+浓度后反应出来的，可用pH表示，也可以用总碱度和碱化度表示。总碱度：总碱度：是指碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度的总和。是指碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度的
11、总和。用中和滴定法测定，以每百克土壤的碳酸盐和重碳酸盐的物质的量来表示，也可分别用CO32-及HCO3-的重量百分数表示。它是土壤碱性的容量指标，不是强度指标（pH）。碱化度：碱化度：通常把土壤胶体上吸附的交换性通常把土壤胶体上吸附的交换性Na+的饱和度，的饱和度，称称为土壤的碱化度。为土壤的碱化度。它是衡量土壤碱化程度和土壤碱化反应强弱的指标。第11页，本讲稿共47页 2OH-的来源：的来源：碱性盐的水解：碱性盐的水解：土壤中存在大量的碱金属和碱土金属，水解后产生OH-：NaCO3+H2ONaHCO3+NaOH NaHCO3+H2OH2CO3+NaOH 土壤中交换性土壤中交换性Na+的水解：
12、的水解：当土壤胶粒上吸附的交换性Na+的饱和度增加到一定程度后，会引起交换性离子的水解作用：胶粒 xNa+yHOH胶粒(x-y)Na+yNaOH 交换的结果产生了NaOH，使土壤呈碱性反应。硫酸钠被还原：硫酸钠被还原：在有机质多，含硫酸盐和嫌气条件下，Na2SO4 被还原成Na2S，再与CaCO3作用，形成Na2CO3，水解后产生大量的OH-：Na2SO4+4R-CHONa2S+4R-C=O Na2S+CaCO3Na2CO3+CaS Na2CO3+H2ONaOH+H2CO3第12页，本讲稿共47页三、土壤缓冲性能三、土壤缓冲性能 (一一)概念：概念：在一定范围内，土壤溶液抵抗酸碱变化的能力叫土
13、壤缓在一定范围内，土壤溶液抵抗酸碱变化的能力叫土壤缓冲性。冲性。(二二)土壤具有缓冲性的原因：土壤具有缓冲性的原因：1土壤溶液中弱酸及其盐类的存在：土壤溶液中弱酸及其盐类的存在：土壤中存在一些碳酸、磷酸、硅酸等及其盐类，构成缓冲系统，对酸碱具有缓冲作用。H2CO3+Ca(OH)2CaCO3+2H2O CaCO3+H2SO4CaSO4+H2CO3 2土壤中两性胶体的存在：土壤中两性胶体的存在：土壤中的蛋白质、氨基酸、胡敏酸等都是两性胶体，即能中和酸，又能中和碱。NH2 NH3ClR-CH-COOH+HClR-CH-COOH NH2 NH2R-CH-COOH+NaOHR-CH-COONa+H2O
14、以上两类缓冲物质在土壤中的数量都很少，其缓冲作用是有限的。第13页，本讲稿共47页3土壤胶体的阳离子交换作用土壤胶体的阳离子交换作用：是土壤具有缓冲性的最重要机制。一般盐基饱和度大的土壤，缓冲酸的能力强，潜在酸度大的土壤缓冲碱的能力强。4Al3+对碱的缓冲作用：对碱的缓冲作用：只有在南方酸性土壤中（pH5时，上述Al3+相互结合形成Al(OH)3，失去缓冲性能。第14页，本讲稿共47页四、土壤酸碱性对土壤肥力和作物生长的影响四、土壤酸碱性对土壤肥力和作物生长的影响 (一一)对土壤养分有效性的影响：对土壤养分有效性的影响：土壤中的大量和微量元素的有效性，均受土壤酸碱性变化的影响。总的来说，在pH
15、6.5-7.0时，各种营养元素的有效性都较高，对大多数农作物的生长也比较适宜。(二二)对土壤微生物活性的影响：对土壤微生物活性的影响：微生物的活动对土壤pH是很敏感的，对于土壤中有机质的分解，N、S等元素及其化合物的转化，关系非常密切。土壤细菌和放线菌适应于中性和微碱性范围，真菌最适宜酸性条件下活动。(三三)对土壤结构的影响：对土壤结构的影响：在碱土中，交换性Na+多，土粒分散，结构易破坏；在酸性土H+多，盐基饱和度低，结构易破坏；中性土中，交换性Ca2+、Mg2+多，结构性好。(四四)对作物生长的影响：对作物生长的影响：大多数作物喜欢接近中性的土壤，pH6.5-7.0。第15页，本讲稿共47
16、页第二节第二节 土壤氧化还原性土壤氧化还原性 土壤溶液中可以产生氧化和还原反应的物质很多，最常见的成分分别构成了如下的氧化还原体系：铁体系 Fe3+-Fe2+锰体系 Mn4+-Mn2+硫体系 SO42-S2-氢体系 2H+-H2 氧体系 O2-2O2-有机碳体系 CO2-CH4 各种土壤在不同条件下，上述主要氧化还原体系的量很不相同，其中数量最大、影响最大最深的是有机质，它将高价的金属离子还原为低价离子。铁和锰在有机质进行氧化时是催化剂，氧化还原反应大多数是在土壤微生物参与作用下进行的。第16页，本讲稿共47页二、土壤氧化还原电位及其影响因素二、土壤氧化还原电位及其影响因素 (一一)氧化还原电
17、位：氧化还原电位：氧化还原状态的强弱，氧化还原状态的强弱，用用Eh来表来表示，单位为毫伏。示，单位为毫伏。土壤Eh的高低，是由土壤中氧化态物质和还原态物质的性质与浓度决定的。当土壤中某一氧化物质向还原态物质转化时，土壤溶液中这种氧化态物质减少，而对应的还原态物质的浓度增加。随着这种浓度的变化，溶液电位也就相应的改变，变幅视体系的性质和浓度比的具体数值而定。这种由于溶液中氧化态由于溶液中氧化态物质和还原态物质的浓度关系变化而产生的电位称为氧化物质和还原态物质的浓度关系变化而产生的电位称为氧化还原电位。还原电位。Eh=E0+(59/n)log(氧化态/还原态)(mV)第17页，本讲稿共47页(二二
18、)影响土壤影响土壤Eh的因素：的因素：凡是能影响土壤氧化还原体系的因素，均会影响到土壤Eh，主要有以下几点：1土壤通气性（影响氧体系）土壤通气性（影响氧体系）2微生物活动微生物活动3土壤中易分解的有机物质（影响有机体土壤中易分解的有机物质（影响有机体系）系）4植物根系的代谢作用植物根系的代谢作用5土壤的土壤的pH6.土壤中易氧化和易还原物质的含土壤中易氧化和易还原物质的含量第18页，本讲稿共47页三、土壤三、土壤Eh的变化范围的变化范围 土壤氧化还原电位被用作土壤通气性的指标，Eh的高低反映土壤通气排水状况和土壤中生物的活度，指示土壤中物质转化与存在的状况。1.旱田土壤旱田土壤Eh变化范围：变
19、化范围：200-750mv 适适宜范围：宜范围：400-700mv 2.水田土壤水田土壤Eh变化范围较大，其适宜范变化范围较大，其适宜范围：围：200-400mv第19页，本讲稿共47页思考题：思考题：1说明土壤活性酸度、潜性酸度、交换性说明土壤活性酸度、潜性酸度、交换性酸度和水解性酸度的概念以及它们之间的酸度和水解性酸度的概念以及它们之间的相互关系。相互关系。2土壤酸度有几类？土壤酸度有几类？3土壤缓冲作用的概念及其机制是什么？土壤缓冲作用的概念及其机制是什么？4.土壤土壤Eh值的变化范围值的变化范围及其影响因素及其影响因素？5.土壤碱化度、总碱度概念。土壤碱化度、总碱度概念。第20页，本讲
20、稿共47页1.某土壤耕层有机质含量为某土壤耕层有机质含量为20g/kg，其矿化率为，其矿化率为2%，假定所，假定所施有机物质为紫云英，其腐殖化系数为施有机物质为紫云英，其腐殖化系数为25%，含水率为，含水率为86%，为使该农田土壤有机质保持平衡，每年每公顷至少要为使该农田土壤有机质保持平衡，每年每公顷至少要补充多少紫云英？（已知每公顷耕层土重为补充多少紫云英？（已知每公顷耕层土重为2250000kg）2.某土壤比重为某土壤比重为2.7，容重为，容重为1.55g/cm3，若现在土壤自然含，若现在土壤自然含水量为水量为25%，问此土壤含有的空气容积是否适合于一般作物生长，问此土壤含有的空气容积是否
21、适合于一般作物生长的需要？为什么？的需要？为什么？3.某土壤某土壤50cm土层平均含水量（重量土层平均含水量（重量%）为）为8%，容重为，容重为1.2g/cm3，问此土壤每公顷，问此土壤每公顷50cm土层共贮有多少吨水？土层共贮有多少吨水？第21页，本讲稿共47页4.某土壤样品，体积为某土壤样品，体积为640cm3，其湿重为，其湿重为1000g，当在烘箱中烘干后，当在烘箱中烘干后，它的干重为它的干重为800g，土壤比重为，土壤比重为2.65，试计算该土壤的：，试计算该土壤的：容重容重 总孔度总孔度 水水重重%5.某土壤样品，体积为某土壤样品，体积为1000cm3，其湿重为，其湿重为1460g，
22、其中水重，其中水重260g，土，土壤比重为壤比重为2.65，试计算该土壤的：，试计算该土壤的：(1)容重容重 (2)总孔度总孔度 (3)水水重重%（1）容重：（）容重：（1460-260）/1000=1.2g/cm3（2）总孔度：（）总孔度：（1-容重容重/比重）比重）100%=（1-1.2/2.65）100%=54.7%（3）6.设甲土的阳离子交换量为设甲土的阳离子交换量为8coml(+)/kg土，交换性钙为土，交换性钙为6 coml(+)/kg土；土；乙土的阳离子交换量为乙土的阳离子交换量为30 coml(+)/kg土，交换性钙为土，交换性钙为10 coml(+)/kg土。土。问问Ca2+
23、的利用率那种土大？如果把同一种作物以同一种方法栽植于甲乙的利用率那种土大？如果把同一种作物以同一种方法栽植于甲乙两种土壤中，哪种土壤更需要石灰质肥料？两种土壤中，哪种土壤更需要石灰质肥料？第22页，本讲稿共47页7 某土壤耕层有机质含量为某土壤耕层有机质含量为16g/kg，其矿化率为，其矿化率为3.2%，耕层中根茬残留量为，耕层中根茬残留量为1320kg/公顷公顷，残留根茬，残留根茬有机质含量有机质含量750g/kg，根茬的腐殖化系数为，根茬的腐殖化系数为47%，为使该农田土壤有机质保持平衡，每年每公顷需施为使该农田土壤有机质保持平衡，每年每公顷需施用有机物料多少用有机物料多少kg？已知有机物
24、料中有机质含量为？已知有机物料中有机质含量为700g/kg，腐殖化系数为，腐殖化系数为30%，每公顷耕层土重按，每公顷耕层土重按2250000kg计算。计算。8.某土壤样品，体积为某土壤样品，体积为640cm3，其湿重为，其湿重为1000g，当，当在烘箱中烘干后，它的干重为在烘箱中烘干后，它的干重为800g，土壤比重为，土壤比重为2.65，试计算该土壤的：试计算该土壤的：容重容重 总孔度总孔度 水重水重%（4）孔隙比）孔隙比（5）三）三相比（固：液：气）相比（固：液：气）第23页，本讲稿共47页9.经测定，某小麦田根层贮水为经测定，某小麦田根层贮水为50mm，其中无效水为，其中无效水为30mm
25、。据常年观测结果，这一时期内降水不多，平。据常年观测结果，这一时期内降水不多，平均每天为均每天为0.6mm，此时期小麦的日耗水量为，此时期小麦的日耗水量为1.6mm,在在天旱无雨的情况下需要多少天就必须灌溉天旱无雨的情况下需要多少天就必须灌溉?10.经测定，某小麦田根层贮水为经测定，某小麦田根层贮水为50mm，其中无效水为，其中无效水为30mm，此时期小麦的日耗水量为，此时期小麦的日耗水量为1.6mm,在天旱无在天旱无雨的情况下需要多少天就必须灌溉雨的情况下需要多少天就必须灌溉?11.某年某年4月月18日灌拔节水前根层土壤含水量为日灌拔节水前根层土壤含水量为89.6mm，当即灌水，当即灌水45
26、mm，到，到4月月26日再测同一根层土壤含水日再测同一根层土壤含水量为量为100mm，这一时期若无降水，灌水后又无深层渗，这一时期若无降水，灌水后又无深层渗漏（据田间持水量估算，深层含水量无变化），则这一漏（据田间持水量估算，深层含水量无变化），则这一时期作物的日耗水量为多少？时期作物的日耗水量为多少？第24页，本讲稿共47页第七章第七章 土壤形成、分类和分布土壤形成、分类和分布本章导读 前几章分别论述了土壤的组成及其物理化学性质，不同的土壤其组成、性质各异，同一土壤不同土层其组成、性质也不相同。导致土壤属性发生分异的原因是由于不同土壤成土因素和基本成土过程不一样，从而形成具有不同形态的特征的
27、多种多样的土壤类型。在学习土壤发生与分类这部分内容时，要紧紧围绕土壤成土因素决定土壤成土过程，土壤成土过程决定土壤属性这一中心线索。我们在这一章里，将简要讲述土壤形成发育过程；着重讨论土壤的成土因素和基本成土过程；介绍土壤分类的基本概念和我国现行的土壤分类系统以及土壤分布的规律性。第25页，本讲稿共47页土壤形成过程：土壤形成过程：由母质形成具有完全肥力的土壤的过程，具体的讲，主要是氮素释放和积累的过程。第一节第一节 土壤形成因素土壤形成因素一、自然土壤形成的本质一、自然土壤形成的本质 第26页，本讲稿共47页（一）植物营养元素的地质大循环（一）植物营养元素的地质大循环概念概念：岩石中的物质经
28、风化而释放，又经淋溶，迁移，岩石中的物质经风化而释放，又经淋溶，迁移，沉积为沉积岩，这种沉积过程称为物质的地质大循环。沉积为沉积岩，这种沉积过程称为物质的地质大循环。（从岩石从岩石-风化产物风化产物-岩石的长期循环过程）岩石的长期循环过程）特点特点：地质大循环的过程是养分释放和淋失的过程，所以可溶性养分不能保存，处于只有部分肥力的母质过程。（二）植物营养元素的生物小循环（二）植物营养元素的生物小循环 概念：概念：岩石风化产物中的营养元素被植物吸收，合成岩石风化产物中的营养元素被植物吸收，合成有机体；植物死亡后，其残体被微生物分解，释放元素，有机体；植物死亡后，其残体被微生物分解，释放元素，又重
29、新被植物吸收、在合成新的有机体，这一过程称为又重新被植物吸收、在合成新的有机体，这一过程称为。（。（生物小循环的实质是有机质合成生物小循环的实质是有机质合成-分解分解-合成的合成的过程。）过程。）特点：特点：是创造、保畜、积累养分的过程。第27页，本讲稿共47页（三）大、小循环矛盾斗争的统一是自然土壤形成的（三）大、小循环矛盾斗争的统一是自然土壤形成的本质本质在地球陆地表面，有多种多样的土壤类型，尽管它们形成条件、土壤的性质、土壤形态特征各异，利用管理及培肥改良的途径也有差别，但是它们的形成发育过程都有着共同的规律性。苏联土壤学家BP威廉士提出的土壤统一形成学说较好的阐明这一过程。土壤统一形成
30、学说的主要内容为：1土壤的本质是土壤肥力，土壤的形成发育过程也就土壤的本质是土壤肥力，土壤的形成发育过程也就是土壤肥力的形成变化过程，土壤的形成和发展变化是是土壤肥力的形成变化过程，土壤的形成和发展变化是地质大循环和生物小循环的统一。地质大循环和生物小循环的统一。第28页，本讲稿共47页 2土壤肥力的变化决定于大小循环的强弱对比，这种对土壤肥力的变化决定于大小循环的强弱对比，这种对比关系决定于以生物为主导，包括母质、气候、地形、时比关系决定于以生物为主导，包括母质、气候、地形、时间五大自然成土因素。间五大自然成土因素。3随着土壤肥力的发展，土壤类型也不断更替，土壤类随着土壤肥力的发展，土壤类型
31、也不断更替，土壤类型更迭是土壤肥力从量变到质变的飞跃，是和土壤生物的型更迭是土壤肥力从量变到质变的飞跃，是和土壤生物的演化更迭相统一的。演化更迭相统一的。我们目前所区分的各种土壤仅仅是时间极长范围极广的土壤统一形成过程中静止的瞬间。土壤统一形成学说揭示了土壤发生发展的演变规律，为土壤分类及对土壤分布规律性的解释奠定了基础。第29页，本讲稿共47页总之，大、小循环矛盾斗争的统一是自然总之，大、小循环矛盾斗争的统一是自然土壤形成的本质。土壤形成的本质。统一性：统一性：生物小循环只有在地质大循环基础上才能进行，但它们又是同时同地进行的，也就是说，生物小循环不能在地质大循环之前，也不能在其后进行。斗争
32、性：斗争性：地质大循环是养分释放和流失过程，生物小循环是养分选择吸收、创造、集中积累和保畜养分等方面。第30页，本讲稿共47页二、影响土壤形成的因素二、影响土壤形成的因素 （一）自然因素（一）自然因素 1母质在土壤形成中的作用：母质在土壤形成中的作用：母质是形成土壤的物质基础，它对土壤的形成过程和土壤属性均母质是形成土壤的物质基础，它对土壤的形成过程和土壤属性均有很大的影响。有很大的影响。（1）不同母质引起矿物组成、理化形状的不同，在其它成土不同母质引起矿物组成、理化形状的不同，在其它成土因素的制约下，因素的制约下，直接影响着成土过程的速度、性质和方向。直接影响着成土过程的速度、性质和方向。（
33、2）其次，母质对土壤理化性质有很大的影响）其次，母质对土壤理化性质有很大的影响。（3）不同成土母质发育的土壤的矿物组成往往也有较大的差别。）不同成土母质发育的土壤的矿物组成往往也有较大的差别。（4）母质层次的不均一性也会影响土壤的发育和形态特征。）母质层次的不均一性也会影响土壤的发育和形态特征。一般地说，成土过程进行得愈久，母质与土壤性质差别就愈一般地说，成土过程进行得愈久，母质与土壤性质差别就愈大。但母质的某些性质却仍会顽强的保留在土壤中。大。但母质的某些性质却仍会顽强的保留在土壤中。第31页，本讲稿共47页2气候与土壤发生的关系气候与土壤发生的关系 气候对土壤形成的影响主要体现在两个方面：
34、3生物因素在土壤发生中的作用生物因素在土壤发生中的作用生物对土壤的作用在于创造、选择吸收、集中积累和保畜养分等方面。4地形与土壤发生的关系地形与土壤发生的关系地形与母质、生物、气候等因素的作用不同，不提供任何新的物质。它主要通过影响其它成土因素对土壤形成起作用。具体是通过地形重新分配母质、地表水、热状况来影响土壤的性质及其类型和发育的。5成土时间对土壤发育的影响：成土时间对土壤发育的影响：时间因素对土壤形成没有直接的影响，但时间因素可体现土壤的不断发展。第32页，本讲稿共47页（二）人类活动对土壤发生演化的影响：（二）人类活动对土壤发生演化的影响：1、人类活动对土壤的影响人类活动对土壤的影响是
35、有意识、有目是有意识、有目的、定向的。的、定向的。2、人类活动是社会性的，它受社会制度和、人类活动是社会性的，它受社会制度和社会生产力的影响。社会生产力的影响。3、人类活动的影响人类活动的影响可通过改变个自然因素可通过改变个自然因素而起作用，并可分为有利和有害两方面。而起作用，并可分为有利和有害两方面。4、人类对土壤的影响也人类对土壤的影响也具有双重性。利用具有双重性。利用合理，有助于土壤肥力的提高；利用不当，合理，有助于土壤肥力的提高；利用不当，就会破坏土壤。就会破坏土壤。第33页，本讲稿共47页三、土体构型三、土体构型（一）自然土壤的土体构造（一）自然土壤的土体构造土体构造又称土体构型，土
36、体构造又称土体构型，指的是土壤从上到下的垂直层次指的是土壤从上到下的垂直层次上，有一定顺序的排列、组合而成的外部形态。上，有一定顺序的排列、组合而成的外部形态。这些土层在其形态特征上是不同的，这些外部形态是其内部特征的表现，是土壤形成过程中产生的结果。随着成土过程的进行，原来没有层次的母质逐渐分化为由不同层次的土壤，这些层次一般包括：ABC层。A：淋溶层B：淀积层C：母质层第34页，本讲稿共47页（一）农业土壤的土体构造农业土壤的土体构造一般可分为四层：农业土壤的土体构造一般可分为四层：1.耕作层：耕作层：也叫熟土层，是受人类活动影响最深的层次，有机质最多，理化性状较好，根系量占总根系量的50
37、%以上。2.犁底层：犁底层：紧接在耕层之下，通常较薄，紧实，通透性差。3.心土层：心土层：也叫半熟化层，根系分布量占总根量的20-30%，它起着保水、保肥的重要作用，也是作物生长后期供应水肥的主要层次。4.底土层：是心土层以下的土层，一般位于土体表面以下50-60cm，因其所处的部位较深，一般受人类影响很小，一般称为生土或死土层，即母质层。第35页，本讲稿共47页四、主要成土过程四、主要成土过程土壤是在母质基础上，在各成土因素的综合作用下经过一定的成土过程形成的，不同土壤，其成土过程是不同的。土壤的基本成土过程如下：（一）原始成土过程（一）原始成土过程 原始成土过程是成土过程的起始阶段，岩石矿
38、物开始风化，只有低等的植物和岩石矿物开始风化，只有低等的植物和低等微生物参与低等微生物参与成土过程。（二）有机质聚积过程（二）有机质聚积过程 有机质在土体中的聚积是生是生物因素在土壤中作用的结果物因素在土壤中作用的结果。有机质的合成、分解和积累受大气水热条件及其它成土因素综合作用受大气水热条件及其它成土因素综合作用的影响，所以土壤有机质的聚积过程表现为多种形式。不同的土壤有机质聚积过程形成腐殖质层、有机质层各有特点。第36页，本讲稿共47页（三）粘化成土过程（三）粘化成土过程 是矿质土粒由粗变细，形成粘粒，是矿质土粒由粗变细，形成粘粒，并在土层中聚积的过程。并在土层中聚积的过程。通过物理性破碎
39、及化学分解，粗土粒逐渐变小成为粘粒；矿物的化学分解产物通过再合成作用也可以形成粘粒。粘化过程包括粘化过程包括淋淀粘化淋淀粘化和和残积粘化残积粘化。淋淀粘化淋淀粘化:指土壤粘粒的淋移淀积过程淋移淀积过程，上面土层中的粘粒受水的机械淋洗下移，至一定深度土层中淀积，使该土层粘粒含量增加，质地变粘。残积粘化残积粘化:由原地形成而未经迁移的粘粒所导致粘化由原地形成而未经迁移的粘粒所导致粘化过程过程。一般而言，寒冷干旱地带土壤粘化作用微弱，湿热地带中的土壤粘化作用较强。第37页，本讲稿共47页（四）盐化成土过程（四）盐化成土过程 是在干旱、半干旱的是在干旱、半干旱的气候条件下，地下水中的盐分通过毛管蒸气候
40、条件下，地下水中的盐分通过毛管蒸发而在表土层累积的过程。发而在表土层累积的过程。另外在滨海地区，受海水的浸淹和顶托作用，也能发生盐化成土过程。所以盐土主要分布在内陆干旱地区和沿海地区。土壤中氯化物含量在0.1%-0.6%，硫酸盐在0.2%-2%对作物生长产生危害，形成盐化土壤，氯化物大于0.6%、硫酸盐大于2%，作物难于生长，形成盐土。第38页，本讲稿共47页（五）碱化成土过程（五）碱化成土过程 碱化过程是指土壤胶体交换性钠离碱化过程是指土壤胶体交换性钠离子增加，使土壤显碱性、强碱性反应，并引起土壤胶体子增加，使土壤显碱性、强碱性反应，并引起土壤胶体分散，物理性质恶化的过程。分散，物理性质恶化
41、的过程。（六）白浆化成土过程（六）白浆化成土过程 白浆化成土过程是白浆土成土过程。白浆化成土过程的实质是，首先在淋淀粘化作用下亚表层粉砂，淀积层粘化。由于淀积层粘化，表层、亚表层形成滞水，在有机质参与下，在有机质参与下，亚表层发生还原淋溶脱色，有色铁锰化合物淋溶，形成白浆层。亚表层发生还原淋溶脱色，有色铁锰化合物淋溶，形成白浆层。在其下面形成粘化淀积层。（七）灰化成土过程（七）灰化成土过程 灰化成土过程是在湿润针叶林下发生的酸性淋溶成土过程。第39页，本讲稿共47页（八）脱硅富铝化成土过程（八）脱硅富铝化成土过程 脱硅富铝化成土过程发生在热带、亚热带的高温、高湿气候条件下。在这种气候条件下，铝
42、硅酸盐类矿物发生强烈的水解，释放了盐基及游离硅酸，并发生强烈的淋失，而铁、铝氧化物淋溶作用较弱，在土层中相对的富积。（九）潜育化成土过程（九）潜育化成土过程 在排水不良地下水位高的土壤中，某一某一土层长期受地下水的浸渍而缺氧，土层长期受地下水的浸渍而缺氧，形成嫌气状态，在这种强烈的还形成嫌气状态，在这种强烈的还原条件下，原条件下，土壤中铁锰被还原为低价化合物，而使该土层呈青灰、灰土壤中铁锰被还原为低价化合物，而使该土层呈青灰、灰兰色。兰色。潜育化成土过程形成的土层称为潜育层。（十）潴育化成土过程（十）潴育化成土过程 在地下水位经常变动的土层，土壤干湿在地下水位经常变动的土层，土壤干湿交替，湿时
43、土壤中易变价的铁锰物质被还原为低价态，溶解度增交替，湿时土壤中易变价的铁锰物质被还原为低价态，溶解度增大，可以随水分移动；干旱时，这些物质又被氧化发生淀积，在大，可以随水分移动；干旱时，这些物质又被氧化发生淀积，在氧化和还原交替发生的过程中，逐渐淀积形成一些锈斑、锈纹或氧化和还原交替发生的过程中，逐渐淀积形成一些锈斑、锈纹或铁锰结核等新生体。铁锰结核等新生体。在草甸土、部分水稻土等土壤中都有潴育化成土过程发生。第40页，本讲稿共47页（十一）熟化成土过程（十一）熟化成土过程 是指人类定向培育土壤肥力是指人类定向培育土壤肥力的过程。的过程。以上简单介绍了土壤的基本成土过程，每一类型土壤是在一种或
44、几种基本成土过程作用下形成的，许多土壤在主要成土过程以外常附加有次要成土过程。第41页，本讲稿共47页第二节第二节 土壤分布规律性土壤分布规律性地球陆地表面上的各种上土壤，都是在母质、气候、生物、地形、时间以及人类活动等因素综合影响下形成的。在地球陆地表面，一方面由于在不同纬度上，接受太阳辐射能不同，从两极到赤道呈现出寒带、寒温带、温带、暖温带、亚热带和热带等有规律的气候带；另一方面，由于海陆的分布，地形的起伏，又引起同一气候带内水热条件的再分配。在山区，随着海拔的升高，温度和降水也会发生变化。这些气候条件变化所造成的水热条件的差异，必然会生长出与之相适应的不同植被类型，并呈现地理分布规律性，
45、而生生物气候条件在地理上的规律性分布，必然造成自然土物气候条件在地理上的规律性分布，必然造成自然土壤有规律性的地理分布。壤有规律性的地理分布。第42页，本讲稿共47页一、水平地带性一、水平地带性土壤在水平方向上随生物气候带而演替的土壤在水平方向上随生物气候带而演替的规律性规律性称为水平地带性。我国土壤水平地带性分布规律主要受水热条件受水热条件的控制。在我国，气候具有明显的季风特点，冬季受西北风流控制，寒冷干燥，夏季受东南和西南季风的影响，温暖湿润。因此，热量由南向北递减，湿度由西北向东南递增，故由北而南依次分出温带、亚热带、热带，由东南向西北则出现湿润、半湿润、半干旱、干旱四个地区。第43页，
46、本讲稿共47页所以，在我国东部，形成湿润海洋气候土壤地带谱，由北而南依由北而南依次分布着暗棕壤次分布着暗棕壤棕壤棕壤黄棕壤黄棕壤红壤与黄壤红壤与黄壤赤红壤赤红壤砖红砖红壤。壤。在我国西部则形成干旱内陆性土壤地带谱干旱内陆性土壤地带谱，由东向西分由东向西分布着黑土布着黑土黑钙土黑钙土栗钙土栗钙土棕钙土棕钙土灰钙土灰钙土灰漠土。灰漠土。二、垂直地带性二、垂直地带性土壤随地势的增高而呈现演替分布的规律性称为垂直地带性。土壤随地势的增高而呈现演替分布的规律性称为垂直地带性。土壤垂直地带性分布是山地生物气候伴随地势改变而造成的，它决定于相应的生物气候特点，或者说决定于基带建谱土壤类型和山体的高度。一般北
47、方地区的山体每升高100m，温度降低0.51.0，降雨量增加2030mm，无霜期减少天，植被随之发生相应的改变。如位于暖温带河北的雾灵山，海拔为2000多米，基带生物气候特点是半湿润带，其建谱土壤为褐土，垂直分布规律，从下往上则为褐土山地淋溶褐土山地棕壤山地草甸土。第44页，本讲稿共47页三、土壤的区域性分布规律三、土壤的区域性分布规律土壤分布的区域性是指土壤在水平和垂直分布带内，由于地形、地质、指土壤在水平和垂直分布带内，由于地形、地质、水文等自然条件不同，其土壤类型有别于地带性土壤类型，显出土壤水文等自然条件不同，其土壤类型有别于地带性土壤类型，显出土壤的区域性。的区域性。这种区域分布按区
48、域面积的大小一般可分为中域和微域两种。第三节第三节 土壤分类土壤分类一、土壤分类的概念一、土壤分类的概念 自然界的土壤具有多样性。土壤分类就是根据各种土壤之土壤分类就是根据各种土壤之间成土条件、成土过程、土壤属性的差异和内在联系，通过科间成土条件、成土过程、土壤属性的差异和内在联系，通过科学的归纳和划分，把自然界的土壤进行系统排列，建立土壤分学的归纳和划分，把自然界的土壤进行系统排列，建立土壤分类系统，使人们能更好的认识、利用、改良、保护现有的土壤类系统，使人们能更好的认识、利用、改良、保护现有的土壤资源。资源。土壤分类是土壤科学的一个重要分支，它是随土壤科学的发展而不断发展完善的，因此，它在
49、一定程度上反映土壤科学的发展水平。第45页，本讲稿共47页二、我国现行的土壤分类系统二、我国现行的土壤分类系统 我国现行的土壤分类系统是在学习和借鉴前苏联土壤分类系统基础上，结合我国土壤具体特点建立起来的，属于地理发生学土壤分类体系属于地理发生学土壤分类体系。在我国现行土壤分类系统建立过程中，结合我国1978年以来的全国第二次土壤普查，其间对其进行多次修改和完善。本书介绍的是根据1992年以来全国第二次土壤普查资料绘总过程中确立的土壤分类系统。我国现行的土壤分类系统采用我国现行的土壤分类系统采用土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种、亚种七级分类土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种、亚种七级分类制，
50、其中土类和土种作为其本分类单元。制，其中土类和土种作为其本分类单元。第46页，本讲稿共47页1土纲土纲 是土壤分类系统的最高单元，是土类共性的归纳，其划分突出土壤的成土过程、属性的某些共性，以及重大环境因素对土壤发生性状的影响，2亚纲亚纲 是在同土纲内根据土壤明显水热条件差别所形成的土壤属性的重大差异来划分的。3土类土类 是土壤高级分类的基本分类单元，它是根据土壤主要成土条件、成土过程和由此发生的土壤属性来划分的，同土类土壤应具有某些突出的、共同的发生属性与层段，因此其也应具有相同的成土条件及主导成土过程，土类间的发生属性与层段均有明显的、质的差异。4亚类亚类 是反应土类范围内较大的差异性。它