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绪论： 土壤在母质、气候、生物、地形和时间五大因子(五大成土因素) 综合作用下形成的自然体， 能够生产植物收获的陆地疏松表层。其本质特性是具有土壤肥力。 土壤肥力土壤不间断地、相互协调地提供植物生长全过程水分、养分、空气、热量的能力。 分类：自然肥力（土壤在自然因素的作用下所发展起来的肥力，是成土作用的产物） 人为肥力（在耕作熟化过程中发展起来的，是人为因素作用下产生的，是劳动的产物） 根据肥力与植物生长的关系可分为：有效肥力（指在生产上表现出来的肥力） 潜在肥力（指在生产上没有直接表现出来的肥力） 土壤肥力的生态性相对性： 土壤肥沃或者不肥沃是针对植物而言的，应从植物的生态要求出发来认识土壤肥力的生 态相对性。 如果植物的生态要求和土壤所能提供的生态性质不一致，即使土壤具有丰富的物质和能 量，植物也不能利用或利用很少。 通俗意义上讲的土壤肥力高低，如果不指明植物，一般只能说明其有机质和养分的高低 及适宜的物理性质。 土壤厚度：指地表至母质的垂直深度。注：土壤厚度是衡量土壤肥力的重要因子 土壤的总厚度决定：树木根系的分布和生长、土壤水分和养分贮量和供应能力。 土壤学在农业可持续发展中的地位和作用：（具体问题，有什么帮助，距离分析） 一、土壤是农林业生产的基础 1、营养库的作用 2、养分转化和循环：无机养分的有机化，有机质的矿质化，营养元素的释放和散失，元素 的结合、固定和归还 3、雨水涵养作用：淡水总资源中的 10%来自人类生活和生产的循环淡水，土壤水占 1.59，如雨后溪水 4、生物支撑作用：植物根系的机械支撑，土壤动物和微生物生存的场所 5、稳定和缓冲环境变化的作用：环境条件变化的缓冲功能，污染物的“过滤器”和“净化 器” 为地上部分的植物和地下部分的微生物的生长繁衍提供一个相对稳定的环境 。 二、土壤是陆地生态系统重要组成部分 与气圈：土壤释放 CO2、CH4、H2S、N2O，吸收 O2 与水圈：水分循环与平衡 与岩石圈：地球保护层地质循环 与生物圈：支持生物进程，提供生物养分、水分 三、土壤是最珍贵的自然资源 1、土壤资源的再生性与质量的可变性 2、土壤资源数量的有限性 3、土壤资源空间分布上的固定性：土壤具有地带性分布规律。 （中国土地资源总量大，但是人均耕地园地与森林林地占有量极少，因此要应用土壤科学， 可持续利用土地、发展农林业生产。 ） 矿物、岩石、土壤三者的关系： 1、岩石由矿物组成 2、土壤是岩石的风化产物 3、土壤固体成分中绝大部分是矿物质（占总质量的 95%） ，来自于岩石中的矿物 第一章： 矿物指地壳（岩石圈 ）中的化学元素在各种地质作用下形成的相对稳定的自然产物 （广义：包括地壳矿物、地幔矿物、陨石矿物、宇宙矿物和人造矿物。 ） 矿物的物理性质 1、颜色：颜色是认识矿物最基本的要素，根据颜色的不同可以将矿物分为深色矿物和浅色 矿物。 自色：矿物本身所固有的颜色，是由矿物的成分（色素离子）和构造决定。 他色：由于矿物混入了杂质或气泡而造成。 假色：由于矿物内部裂缝、解理面及表面的氧化膜引起的光波的干涉而产生的颜色。 2、条痕：矿物粉末的颜色。 在未上釉的瓷板上刻划矿物，板上留下粉末的痕迹即矿物的条痕。 测定条痕只适合深色矿物，只适合硬度比瓷板小的。 3、光泽：矿物表面对可见光波的反射特征。注：光泽是指矿物的晶面或解理面来说的 ！ （1）金属光泽：如黄铁矿、黄铜矿等。 （2）半金属光泽：如磁铁矿、赤铁矿。 （3）非金属光泽：包括玻璃光泽、珍珠光泽、脂肪光泽。 4、硬度是指矿物抵抗外力磨擦或刻划的能力。 5、解离和断口 矿物受外力作用后，沿一定方向平行裂开的性能为解理。裂开后形成的光滑面称解理面。 注：结晶质的矿物才具有解理，非结晶质的矿物不具解理 。 如果矿物受力后不沿一定的方向裂开， 而是不规则破碎，那么破碎后形成的面叫断口。 6、相对密度（比重）：单矿物在空气中的重量与同体积水在 4C 时重量之比。比重大小 决定于组成矿物的元素的原子量和构造的紧密程度。矿物的比重差别很大（从 1 到 23，一 般在 2.5-4 之间） 。 轻矿物：小于 2.5，中等矿物：2.5-4 之间，重矿物：大于 4 只有当两种矿物的比重有很大差异时，才能作为鉴定特征。 7、其他物理性质 其他物理性质主要包括：磁性、发光性、放射性、感觉性质（食盐的咸味；滑石的滑感觉） 此外，尚有脆性、延展性、弹性等，对某些矿物亦有特殊的鉴定意义。 岩石在各种地质作用下形成的，由一种或多种矿物以一定的规律结合组成的矿物集合体。 岩石的形成环境与所处环境差别越大越容易风化。如岩浆岩、变质岩主要是在高温高压下 形成的，在地表极易风化，而沉积岩抗风化能力比岩浆岩等强；花岗岩、片麻岩露头多呈 疏松分解状态，而砂岩露头则常常保持良好。 风化作用地表的岩石在大气和水的联合作用以及温度变化和生物活动影响下，所发生的一 系列崩解和分解作用。 主要岩石和矿物的特征：（重点掌握实验学过的） 简述主要矿物的特征： 原生矿物： 石英： 晶体石英：六方柱状晶体，常呈晶簇，晶面为玻璃光泽，硬度为 7，常透明。并由于混 入各种杂质而常呈紫、黑、玫瑰等色。无色透明的称水晶。 块状石英：是在有限空间中形成的， 一般在岩石中都是块体石英。一般是乳白色，硬度 与晶体石英一样，脂肪光泽。 非晶体石英（蛋白石）：蛋白石是天然的硬化的二氧化硅胶凝体，含 5-10%的水分。内 部具球粒结构，集合体多呈葡萄状、钟乳状。底色呈黑色、乳白色、浅黄色、桔红色等。 半透明至微透明。 正长石和斜长石 长石类矿物可占地壳的重量的 50%。主要是钾、钠或者钙等的铝硅酸盐类矿物。 正长石因为二组解理成 90 度而得名。斜长石则因为二组解理成 86 度而得名。 钾长石(orthoclase ）即正长石（ KAlSi3O8 ） 晶体短柱状，肉红色、浅黄色、浅黄红色等，完全解理，硬度 6.0。正长石在岩石中呈晶粒， 长方形的小板状，板面具有玻璃光泽。伴生矿物为石英、云母等。 正长石易风化，风化后形成粘土矿物高岭石等，可为土壤提供大量 K 养分。 斜长石(plagioclase) Na（AlSi3O8）Ca（Al2Si2O8） 常呈板状和柱状晶体。白色或灰白色。玻璃光泽，完全解理，硬度 6.06.5。在岩石中多 呈晶粒，长方形板状，白色或灰白色，玻璃光泽。 斜长石比正长石容易风化，风化产物主要是粘土矿物，能为土壤提供 K、Na 、Ca 等矿物养 分。 白云母和黑云母 云母的最主要特征是一组极完全解理和珍珠光泽。此外，白云母和黑云母区别之处主要是 颜色。由于黑云母含有 Fe、Mg，所以变成黑色。 白云母(muscovite)KH2Al3Si3O12 常见片状、鳞片状、无色透明或浅色(浅黄、浅绿) 透明。极完全解理，薄片具有弹性，珍 珠光泽，硬度 2.03.0。 黑云母(biotite)KH2(Mg,Fe)3AlSi3O12 深褐色或黑色，其他物理性质同白云母。 云母容易沿着表面呈薄片状崩解，但白云母化学分解非常困难。在高温多雨化学分解强烈 的热带地方，白云母也往往呈细薄片状混杂在土壤中。黑云母易化学分解，在风化过程中 形成的粘土矿物往往是伊利石或混层矿物。 角闪石和辉石 都是易风化 普通角闪石(hornblende) Ca（Mg，Fe）3Si4O12 角闪石呈细长柱状，深绿至黑色，玻璃光泽，两组完全解理，硬度 5.06.0。 辉石(pyroxene) Ca（Mg，Fe）Si2O6 呈短柱状、致密块状，棕至暗黑色，条痕灰色，二组中等解理，硬度 5.5。 橄榄石 一般为橄榄绿色、有时为淡褐、淡灰红及灰绿等色，也有无色的，条痕白色或淡黄色。 玻璃光泽的粒状晶体硬度 6.5-7，比重 3.3-3.6，极不完全解理，断口贝壳状。 次生矿物： 方解石（CaCO3） 方解石呈三向完全解理，白色为主，有淡黄色、粉红色等，它的三向解理成菱面体，硬度 。 方解石和 1:3 稀 HCl 有气泡反应（此可作为野外鉴定矿物的简便方法） 。 白云石 CaCO3 MgCO3 由方解石、菱美矿结合而成，呈弯曲的马鞍状、粒状、致密块状等，灰白色，有时带微黄 色，玻璃光泽，性质与方解石相似，但较稳定，与冷盐酸反应微弱，只能与热盐酸反应， 粉末遇稀盐酸起反应。 三种含铁矿物 赤铁矿（Fe2O3） 赤铁矿呈半金属光泽，常呈鲕状、豆状等集合体，色赤红，条痕樱红色，无解理。 褐铁矿（2Fe2O33H2O ） 是一种铁矿，也为半金属泽，常呈钟乳状集合体，表面多孔。 磁铁矿（Fe3O4） 晶体呈八面体，普通多呈致密粒状、块状的集合体，铁黑色，条痕黑色，半金属光泽，硬 度 5.5-6，比重 4.9-5.2，无解理，具磁性。 土壤形成的实质，就是地质大循环和生物小循环的矛盾和统一。生物小循环是构成地质大 循环中地表物质运动过程的一个部分。地质大循环使营养元素不断向下淋失，而生物小循 环却从地质大循环中不断地累积生物所必需的营养元素。 五大成土因素： 、母质：母质是土壤形成的物质基础（因为母质是建造土体的基本材料，是土壤的骨架， 是植物矿质养料元素的最初来源。母质对土壤物理性质和化学性质均有很大影响） 物理性质：土壤颜色（紫色母岩 紫色土壤） 质地（酸性岩 ，砂；基性岩，粘） 土层厚度（抗物理风化弱则土层厚，抗物理风化强土层薄 ） 抗物理风化顺序：石灰岩 片岩 砂岩 花岗岩。 化学性质：pH、元素组成、盐基饱和度、次生粘土矿物类型（基性岩形成蒙脱石； 酸性 岩形成高岭石） 注意：虽然母质从多方面影响土壤的性质，但以上的性质是在其他条件相同的情况下表现 出来的差异。 、气候（主要决定着成土过程中水热条件） 水热 ： 一方面影响母质风化过程速度及物质的淋溶；另一方面控制了植物和微生物的生 长决定了有机质的积累和分解。 气候对土壤性质的影响：(1)对土壤矿物的风化及其组成的影响 (2)对土壤有机质含量和腐 殖质组成的影响 (3)对土壤胶体性质的影响 (4)强烈地影响土壤风化和淋溶度。 不同气候下土壤的形成分析： 南方湿热风化强烈盐基淋失多土壤 pH? （原生矿物少，且粘土矿物以 Ki 值较低的 高岭石为主） 南方湿热生物生长旺盛微生物活动强烈有机质积累少 H/F2mm 的园状或次园状的石屑经胶结而成。 主要成分：坚硬的岩屑、胶结物可以是钙质也可以是硅质或铁质。 注：若组成岩石的碎屑多棱角、分选性不好则为角砾岩。 砂岩：50以上的颗粒 d 在 2-0.05 mm（砂粒）之间 主要成分：石英(70)、正长石，次要成分岩屑、重矿、白云石和粘土。 注：石英含量90 石英砂岩 粉砂岩：50以上的颗粒 0.05d0.005（粉砂） 主要成分：以石英为主，正长石次之，云母和粘土矿物比砂岩多，少见岩屑。 （与泥岩的区别是岩石断面粗糙、放大镜下可勉强看出颗粒状集合体。我国大面积的黄土 就是一种未充分胶结或半固结的粘土粉砂岩，其胶结物以粘土和 CaCO3 为主。已胶结的粉 砂称为粉砂岩，质地致密，颜色多样。 ） （2） 、粘土岩（分布最广） 30以上，d1.5105Pa） 。由于孔隙过小，土粒表面所吸附的水膜已将其充满， 其中水分的保存依靠极强的分子引力，不能移动，不能被植物吸收利用，成为无效水，因 此，也称无效孔隙。 （2）毛管孔隙：毛管孔隙较无效孔隙粗，直径范围为 0.002 mm-0.02 mm(土壤水吸力 1.5105Pa-1.5104Pa)之间，这种孔隙具有明显的毛管作用，所以水分能借助毛管引力保 存在孔隙中，并靠毛管引力向各个方向移动，且移动速度快，易于被植物吸收利用。 （3）空气孔隙（通气孔隙）：空气孔隙是指孔径大于毛管孔隙的孔隙，即孔径0.02 mm(土壤水吸力液相气相，金属 非金属。 矿物质虽然导热率最大，但它是相对稳定而不易变化的。而土壤中的水、气总是处于变动 状态。因此，土壤导热率的大小主要决定于土壤孔隙的多少和含水量的多少。 当土壤干燥缺水时，土粒间的土壤孔隙被空气占领，导热率就小；当土壤湿润时，土粒间 的孔隙被水分占领，导热率增大。因而湿土比干土导热快。 土壤空气与大气的组成差异：（组成，数量） 通气良好的土壤，其空气组成接近于大气，若通气不良，则土壤空气组成与大气有明显的 不同。越接近地表的土壤空气与大气组成越相近，土壤深度越大，土壤空气组成与大气差 异也越大 1、土壤空气中的 CO2 含量高于大气 2、土壤空气中的 O2 含量低于大气 3、土壤空气中水汽含量高于大气 4、土壤空气中含有较多的还原性气体 土壤空气的运动方式： 1、对流（质流）：是指土壤与大气间由总压力梯度推动的气体整体流动。对流的流向由高 压区流向低压区。 2、扩散：是指气体分子由浓度大（或分压大）处向浓度小（或分压小）处的运动。 土壤热量来源：（哪个是主要来源） 选择题 1、太阳辐射能：土壤热量最主要的来源 2、生物热：微生物分解有机质释放的热量,一部分被自身利用大部分，大部分用来调节土 温。 3、地热：由地球内部地岩浆通过传导作用至土壤表面的热量 土壤水、气、热三者的相互关系： 土壤水、气、热是组成土壤肥力的重要因素，三者是互为矛盾，又互相制约的统一体。 1、土壤水和空气：土壤水和空气共存于土壤孔隙，它们之间有着相互消长的数量关系。 土壤含水量达到全容水量时，其大小孔隙往往充满水，造成土壤的通气状况不良。当 土壤含水量达到田间持水量时，其大多数大孔隙充满了空气。当土壤含水量进一步降低， 有许多毛管孔隙也为空气充满。这时容易造成土壤水的供应不良，形成植物的旱害。 2、土壤水和土壤温度：湿土温度上升慢，下降也慢，不同土层深度的温度梯度也比较小； 干土温度上升快，下降也快，而且不同土层深度的温度梯度也比较 大。 3、土壤热量对土壤水、气的影响：当土温较高时，土壤的蒸发量也较大，土壤易于失水干 燥，易于通气。 土壤不同层次中的温度梯度还可引起土壤水分的运动，即从热处向冷处的运动；特别是土 壤冻结时可导致上层滞水，促使土壤过湿和通气不良。 土壤水、气、热的调节措施 1、通过耕作和施肥，改善土壤的物理性质 2、灌溉和排水措施 3、混交、间种措施 4、其它调节措施 第八章：土壤胶体 胶体是指那些大小在 1100nm(在长、宽和高的三个方向，至少有一个方向在此范围内)带 电的固体颗粒。 土壤胶体电荷分为两种：永久电荷和可变电荷 永久电荷指由于层状硅酸盐矿物晶格中的同晶替用所产生的剩余负电荷。这种负电荷不受 介质 pH 值的影响。 可变电荷胶核表面的分子或原子团的解离，这种电荷的数量和性质随介质 pH 值的变化而 变化的电荷。 土壤阳离子交换量（英文缩写） 】在一定土壤 pH 值条件下，土壤能吸附的交换性阳离子的 总量。通常以每千克土壤所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数（ Cation Exchange Capacity， CEC） 。 单位 cmol（+）kg-1 注：因为阳离子交换量随土壤 pH 值变化而变化（因可变电荷变化） ，一般未特别注明时， 是以 pH 为 7 的条件下测定土壤的交换量。 阳离子交换量的大小与土壤可能吸附的速效养分（即阳离子）的容量有关，是土壤保肥力 的重要指标。 CEC 与土壤肥力的关系 土壤交换量的大小，基本上代表了土壤的保持养分数量，也就是平常所说的保肥力高低； 交换量大，也就是保存养分的能力大，反之则弱。所以，土壤交换量可以作为评价土壤保 肥力的指标。 土壤盐基饱和度指土壤胶体上交换性盐基离子占交换性阳离子总量的百分率。 土壤阳离子交换吸附作用的概念：土壤胶体表面所吸附的阳离子，与土壤溶液中的阳离子 或不同胶粒上的阳离子相互交换的作用，称为阳离子交换吸附作用。 阳离子交换作用对土壤中养分的保持和供应起着重要作用。当土壤溶液中阳离子吸附在胶 体上时，表示阳离子养分的暂时保蓄，即保肥过程；当胶体上的阳离子解离至土壤溶液中 时，表示养分的释放，即供肥过程。 土壤胶体的构造和性质： 构造：（注：土壤中大多数矿质胶粒为层状构造） 1、胶核：胶体的固体部分，土壤中胶核一般由含水 SiO2、Fe2O3、Al2O3、次生铝硅酸盐、 腐殖质或蛋白质等分子团分子组成。 2、双电层： 决定电位离子层(内层)：是固定在胶核表面，并决定其电荷和电位的一层离子。 补偿离子层(外层)：由于内层电荷的静电引力的作用，吸附土壤溶液中相反的离子而形成 的非活性补偿离子层和扩散层（发生离子交换） 。 性质： 1、巨大的比表面积和表面能（比表面积：单位质量或体积物体的总表面积） 物体分割得愈细小，单体数愈多，总面积愈大，比面也愈大。 2、土壤胶体的带电性：胶体表面的分子解离或吸附溶液中的离子使胶粒带电。带电性对土 壤肥力有重要影响。 3、土壤胶体的分散性和凝聚性： 凝聚或分散决定于动电电位的高低：越高，排斥力愈强，溶胶状态。越低，当吸引力大于 排斥力时，凝胶状态。 土壤胶体由于大多带有负电荷，相互具有负电位，而互相排斥，不易凝聚。 注：胶体的凝聚作用，有的是可逆的，有的是不可逆的。 阳离子这种凝聚作用的可逆和不 可逆，与土壤结构的稳定性有关，钙离子和腐殖质胶结的结构具有水稳性，而钠离子胶结 的不具水稳性。凝聚作用强，利于胶体互相凝聚形成结构（团粒结构） 。 4、土壤胶体的吸附性和交换能力：由于胶体的巨大表面能，使其对周围分子或离子有很强 的吸附力，同样胶 体的电性使其扩散层的离子与土壤溶液中的离子有交换能力。 土壤胶体的类型（重点掌握粘土矿物） 一、土壤无机胶体：含水氧化铁、含水氧化铝、含水氧化硅、次生铝硅酸盐类（即粘土矿 物） 1、含水氧化硅胶体：（游离态无定型） 2、含水氧化铁、铝：（两性胶体） 3、水铝英石（非晶质无定形的胶态） 4、黏土矿物（次生层状铝硅酸盐类）： 根据其迭合情况的不同，可将粘土矿物分为不同类型。 硅氧片、硅氧四面体：硅四面体可以共用氧原子而形成一层，氧原子排列成为中空的六 角形，称硅氧片或硅氧层。 铝氧八面体：由六个氧原子（或氢离子）环绕着一个中心铝离子排列而成，氧原子排列 成两层，铝原子居于两层中心孔穴内，称水铝片。 () 高岭石（：型铝硅酸盐矿物） ：由一个硅氧片和一个水铝片，通过共用硅氧顶 端 的氧原子连接起来的片状晶格构造。 特点：晶格内的水铝片和硅氧片很少发生同晶替代， 因此无永久性电荷。但水铝片上的- 在一 定条件下解离出氢离子，使高岭石带负电。晶片与晶片之间形成氢键而结合牢固，水分子 及其他离子难以进入层间，并且形成较大的颗粒。因此其吸湿性、粘结性和可塑性较弱， 富含高岭石的土壤保肥性差。 （2）蒙脱石类（ ：型铝硅酸盐矿物）：由两片硅氧片和一片水铝片结合成的一个晶 片（层）单元，再相互叠加而成的。 （）水云母类 （：型粘土矿物）：结构与蒙脱石相类似，只是同晶替代产生的负 电荷主要被钾离子中和,而少量被钙镁离子中和。 特点： a、永久性电荷数量少于蒙脱石。 b、层与层之间由钾离子中和，使得各层相互紧密结合。形成的颗粒相对比蒙脱石粗而比高 岭石细。其粘结性、可塑、胀缩性居中。 c、钾离子被固定在硅氧片的六角形网孔中，当晶层破裂时，可将被固定的钾重新释放出来， 供植物利用。 三种主要粘土矿物的性质比较 粘土 矿物 结晶 类型 分子层 排列情况 晶格距离 (nm)晶层间 联结力 颗粒 大小 比面 (m2g-1) CEC （cmol(+)kg-1） 粘结性 可塑性 胀缩性 高岭石 1:1 -OH 层与 O 层相接 0.72 强 大 520 515 弱 弱 水云母 2:1 -O 层相接中间有 K 1.00 较强 中 100120 2040 中等 中 等 蒙脱石 2:1 -O 层相接 0.962.14 弱 小 700800 80100 强 强 二、土壤有机胶体：主要是腐殖质。少量的木素、蛋白质、纤维素等。 特点：高分子有机化合物，高度亲水性。带负电，并且电荷数量多于黏土矿物，因此阳离 子交换量大。保肥性强，但不稳定（因受微生物作用而分解） 三、土壤有机无机复合胶体：有机胶体以薄膜状紧密盖覆于粘土矿物表面通过阳离子与- COOH、-OH 等官能团形成复合体。 影响土壤阳离子交换量的因素： 1、胶体数量（土壤质地） 土壤胶体物质越多（包括矿质胶体、有机胶体和复合胶体） ，则 CEC 越大。就矿质胶体而 言，CEC 随着质地粘重程度增加而增加，所以粘质土 CEC 较砂质土要大的多。 2、胶体类型 不同土壤胶体阳离子交换量相差很大，有机无机， 2:11:1，粘土矿物含水的氧化物 粘土矿物主要通过两个方面影响 CEC： a、粘土矿物的比表面积: 蛭石、蒙脱石水铝英石 、水云母 高岭石 b、粘土矿物所带的电荷数量 3、土壤 pH 值：土壤酸碱度影响胶体表面官能团中 H+的解离，因而影响可变电荷的多少。 4、土壤有机质含量： 阳离子交换能力顺序：Fe3 + Al 3+ H + Ca2 + Mg 2+ K + NH4+ Na+ 影响交换性阳离子有效性的因素： 1、交换性阳离子的饱和度：饱和度大，该离子的有效性大 2、陪补离子（互补离子）的种类：对于某一特定的离子来说，其它与其共存的离子都是 陪补离子。与胶体结合强度大的离子，本身有效性低，但对其它陪补离子的有效性有利。 反之亦然。 思考：K+ 的陪补离子分别为 Ca2+、Na+时，有效性高低比较？ 3、无机胶体的种类 ：在饱和度相同的前提下，各种离子在无机胶体上的有效性：高岭石 蒙脱石水云母 4、阳离子的非交换性吸收：离子半径大小与晶格孔穴大小的关系：离子大小与孔径相近， 离子易进入孔穴中，且稳定性较大，从而降低了有效性。如：孔穴半径为 1.4 埃，钾离子 的半径为 1.33 埃，铵离子的半径为 1.42 埃，则有效性较低。 第九章： 土壤缓冲性狭义：土壤抵抗酸碱物质，减缓 pH 变化的能力。 广义：土壤是一个巨大的缓冲体系，包 括对氧化还原、污染物质、养分等。指抗衡外界环 境变化的能力。 土壤缓冲能力的大小一般用缓冲量来表示，即使土壤溶液改变一个单位 pH 值时所需要的 酸或碱的厘摩尔数。 土壤酸的类型： 1、活性酸土壤溶液中游离的 H+所表现的酸度。即 pH= -lgH+ 2、潜性酸指土壤胶体上吸附的 H+和 Al3+所引起的酸度。 两者间的关系： 1、 先有活性酸，后有潜性酸 2、 潜性酸的量大大于活性酸 3、 活性酸与潜性酸处于动态平衡中 活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的强度； 潜在酸是土壤酸度的主体，代表土壤酸度的容量。 土壤酸碱性是指土壤溶液的反应，是在土壤形成过程中产生的重要属性。 它反映土壤溶液中 H+浓度和 OH-浓度比例，同时也决定土壤胶体上致酸离子（ H+或 Al3+）或碱性离子（Na+ ）的数量及土壤中酸性盐和碱性盐类的存在数量。 土壤酸碱性是土壤重要的化学性质，是划分土壤类型、评价土壤肥力的重要指标。 如何调节土壤酸碱性： 1、土壤酸性的调节 土壤酸度过强（pH 过低） ，一般采用施石灰提高 pH。使用的石灰材料是生石灰（ CaO）和 熟石灰（Ca(OH)2） 。 2、土壤碱性的调节 用石膏来改良：施用石膏是通过离子代换作用把土壤中有害的钠离子代换出来，结合灌水 使之淋洗。在重度碱化的土壤上，除施用石膏外，还可施用其它的化学物质如：硫磺（经 土壤中硫细菌的作用氧化生成硫酸）和明矾（硫酸铝钾） 、磷石膏、亚硫酸钙、硫酸亚铁、 工业废料等，都能降低土壤碱性。 土壤具有缓冲性的原因： 1、土壤胶体的阳离子交换作用(主要原因） 土壤胶体吸附有 H+、K+ 、Ca2+、Mg2+、Al3+等多种阳离子。由于这些阳离子有交换性能， 故胶体上吸附的盐基离子能对加进土壤的 H+（酸性物质）起缓冲作用，而胶体上吸附的致 酸离子能对加进土壤的 OH-（碱性物质）起缓冲作用。 2、土壤溶液中的弱酸及其盐类组成的缓冲系统 土壤中的碳酸、硅酸、胡敏酸等离解度很小的弱酸及其盐类，构成缓冲系统，也可缓冲酸 和碱的变化。 3、土壤中两性物质的存在 土壤中存有两性有机物和无机物，如蛋白质、氨基酸、胡敏酸、无机磷酸等。如氨基酸， 它的氨基可以中和酸，羧基可以中和碱，因此对酸碱都具有缓冲能力。 4、在酸性土壤中，铝离子也能对碱起缓冲作用 在极强酸性土壤中（pH4） ，铝以正三价离子状态存在，每个 Al3+周围有 6 个水分子围绕， 当加入碱类 时，6 个水分子中即有一二个解离出 H+来中和 OH-。这时带有 OH-的铝离子很不稳定，与 另一个相同的铝 离子结合，在结合中，两个 OH-被两个铝离子所共用，并且代替了两个水分子的地位，结 果这两个铝离 子失去两个正电荷。 土壤具有缓冲性的重要性： 缓冲性和适宜的植物生活环境：使土壤 pH 值在自然条件下不致于因外界条件改变而剧烈 变化，有利于营养无素平衡供应，维持一个适宜的植物生活环境。 缓冲性和酸碱度改良：土壤的缓冲性能愈大，改变酸性土（或碱性土）pH 所需要的石灰 （或硫磺等）数量越多。 土壤酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响 一、对土壤肥力的影响 1、对土壤微生物的影响 土壤细菌和放线菌适宜于中性和微碱性环境； 在强酸性土壤中真菌则占优势 。 2、对土壤胶体带电性影响 土壤环境 pH 值高时，土壤胶体负电荷数量增多，相应 于阳离子交换量也增加，土壤保肥性、供肥性增强。 3、对土壤养分有效性影响 二、对植物生长的影响 只能在某一特定的酸碱范围内生长，这类植物可以为土壤酸碱度起指示作用，习惯上被称 为指示植物。 我国土壤酸碱性概况：南酸北碱，一般在 4.5-8.5 之间。 第十一章：土壤养分 土壤养分指主要依靠土壤来供给的植物必需营养元素。 土壤养分的有效性是决定植物生长和土壤生产力的主要因素之一，是土壤肥力的重要因子 之一。 土壤中不是所有的养分形态均能被植物吸收的，这决定于它们的存在形态，能被植物吸收 的养分称为有效养分。 土壤养分的来源 矿物质 岩石矿物风化释放出来的养分，是土壤最初的养分来源。 土壤有机质 有机质分解释放出来的养分. 其他来源 生物固氮、大气降水 、施肥（人为地施入有机或无机肥） 什么是植物必需营养元素：17 个 大量元素 C、H、O（天然营养元素）N 、P、K （植物营养三要素或肥料三要素） Ca、Mg、S（中量元素） 微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B 、Mo、Cl、 （Ni） 判断必需元素的依据 1、如缺少该营养元素，植物就不能完成其生活史（必要性） 2、该营养元素的功能不能由其它营养元素所能代替（不可替代性或专一性） 3、该营养元素直接参与植物代谢作用。如为植物体的必需成分或参与酶促反应等（直接性） 土壤中各种养分的存在形态： 1、氮素： A 无机态氮： 铵态氮(NH4+)：被胶体吸附着，易被植物吸收。 硝态氮(NO3-)：存在于土壤溶液中，易流失。 （以上植物直接吸收的两种主要氮素形态，称速效养分，只占全氮 1-2%） 亚硝态氮(NO2-)：对植物生长有害，一般土壤中含量极少，因很快转化为硝态氮，只在极 端厌氧条件才会积累。 氧化亚氮：反硝化过程的产物, 氧化氮和氮气：一般存在于土壤空气中 B 有机态氮：大部分的土壤氮以有机态存在，有机态氮通常占土壤全氮量的 95%以上。 有 机态含氮化合物以蛋白质，氨基酸和其它复杂的有机氮化合物形态存在。 2、磷： A 无机态磷（50-75% ）： 水溶态磷、吸附态磷、矿物态磷（99%以上） 、闭蓄态磷（酸性土壤中被水化氧化铁所包裹 的磷化合物） B 有机态磷：（随土层深度增加，有机磷所占的比例减少而无机磷的比例逐渐增加。土壤 中占 50%，表土 20-80%） 肌醇磷酸盐（占全有机磷全量的 10-50%） 、核酸（0.2-2.5%） 、磷脂（1-5%） 3、钾：质地较粗的砂质或石英质土壤含钾量低于质地较细， 含钾丰富的矿物风化形成的 土壤。 速效钾：土壤溶液中的钾，在干旱或盐碱地中含钾量可能很高。交换性钾静电作用带负电 的土壤胶体可吸附钾离子（占全钾的 1-2%） 。 缓效钾：非交换性钾，存在于膨胀性层状硅酸盐矿物层间和颗粒边缘上的一部分钾。 无效钾：矿物中的钾，矿物钾是被固定在晶格之间的，因而只能在晶格被破坏后，钾才能 释放出来。 4、钙： 水溶性钙：土壤水溶液中的钙离子。 交换态钙：胶体吸附的可交换性钙离子。 （以上两种为速效钙） 矿物态钙：钙长石是土壤中钙最主要的来源。钙也可来自黑云母、磷灰石、黑色硅质土以 及石膏(CaSO42H2O)。 5、镁： 水溶性镁：土壤水溶液中的镁离子。 交换态镁：胶体吸附的可交换性镁离子。 （以上两种为速效镁） 矿物态镁：黑云母，白云石，蛇纹石等矿物风化产生镁。次生矿物如绿泥石，伊利石 蒙脱 石和蛭石等也含镁。 6、硫：土壤中的硫最初来源于岩石中的金属硫化物。 在风化过程中， 矿物中的二价硫 (S2-)被氧化为硫酸根。 有机态硫：（占 90%以上） 无机态硫：土壤溶液中的硫酸根、吸附的硫酸根、不可溶的硫酸盐、还原态的无机硫化合 物 7、铁：铁是岩石圈中第四大元素，占地球表层的 5%，土壤中大多数铁存在于原生矿物， 粘土矿物，氧化物和水化物中。 8、硼：岩石和矿物中的硼、粘土矿物以及铁铝氧化物吸附的硼、与有机质结合的硼以及硼 酸 9、锌：存在于岩浆岩和沉积岩，岩浆岩和沉积岩一般比石灰岩或砂岩含锌高。含锌的矿物 主要有锌铁尖晶石(ZnFe2O4)，菱锌矿(ZnCO3)和硅锌石(Zn2SiO4)等，土壤溶液中一半以上 的锌被有机物所吸附。 10、锰：一般用活性锰、或可移动锰作为对植物有效的锰，水溶态锰、交换态锰和易还原 锰的含量统称为活性锰。 11、铜：土壤中的有机物可与铜形成敖合物，从而可让土壤溶液里铜的浓度超过从含铜矿 物溶解度推断得来的浓度值。表层土壤的可溶性铜主要是有机的络合物。铜和有机物的之 间的结合是微量元素中最牢固的。 铜还可能被一些矿物结构包被，如粘土矿物，铁铝或锰的氧化物，这些被包被的铜又可称 为闭蓄态铜。 典型缺素症：（主要微量元素）选择题 植物缺乏微量元素时，可出现植株矮小，低产，早衰或死亡等。因而，有时少量微量元素 的施用都会明显的影响植物的生长。 Fe：顶端或幼叶失绿黄化，由脉间失绿发展到全叶淡黄白色。 果树“黄叶病” ；花卉、蔬菜幼叶脉间失绿黄化或白化；禾本科叶片脉间失绿呈条纹花叶 Mn：幼叶脉间失绿黄化，有褐色小斑点散布于整个叶片 燕麦“灰斑病” 、豆类“褐斑病” 、甜菜“黄斑病” 。 Zn：植株矮小，节间短，生育期延迟；叶小，簇生；中下部叶片脉间失绿。 水稻“矮缩病” 、玉米“白苗病” 、柑桔“小叶病” 、 “簇叶病” 。 Cu：生长瘦弱，新叶失绿发黄，叶尖发白卷曲，叶缘灰黄，叶片出现坏死斑点； 禾本科顶端发白枯萎，繁殖器官发育受阻，不结实或只有秕粒；果树“郁汁病”或“枝枯 病”等。 B：茎尖根尖生长停止或萎缩死亡。 油菜“花而不实” 、小麦“穗而不实” ；花椰菜“褐心病” 、萝卜“黑心病” Mo：叶片畸形、瘦长，螺旋状扭曲，生长不规则；老叶脉间淡绿发黄，有褐色斑点，变厚 焦枯。 花椰菜、烟草“鞭尾状叶” ；豆科植物“杯状叶”且不结或少结根瘤。 Cl：棕榈科植物 (如椰子树、鱼尾葵等) 叶片出现失绿黄斑 第十三章：肥料与林木施肥 肥料以提供植物养分为主要功用和部分兼有改善土壤性质的物料。 肥料的分类：（了解） 1、化学肥料：化学肥料就是以矿物、空气、水为原料，经化学及机械加工制成的肥料。 （1）氮素化肥的分类 铵态氮肥：硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵、液氨、氨水 硝态氮肥：硝酸钠、硝酸钙、硝酸铵和硝酸钾 酰胺态氮肥：尿素，是固态氮肥中含氮最高的肥料，适宜作追肥、基肥和种肥，也可作叶 面喷施。 长效氮肥：缓释肥料（脲甲醛、丁烯叉二脲、异丁叉二脲、草酰铵） （2）磷素化肥的主要种类 水溶性磷肥（过磷酸钙、重过磷酸钙）：能溶于水，易被植物吸收利用，易退化成弱酸溶 性或难溶性状态 枸溶性磷肥（钙镁磷肥）：不溶于水，能被弱酸所溶解。 难溶性磷肥：既不溶于水，也不溶于弱酸，只溶于强酸，肥效迟缓而稳长，属迟效性磷肥 （3）钾素化肥的主要种类：大都是水溶性的，施入土壤内可直接被根系吸收利用。常用钾 肥：氯化钾、硫酸钾 （4）复混肥料：是指同时具有氮、磷、钾三种养分或至少有两种养分标明量的肥料。了解 可分为化成复肥（复合肥料） 、配成复肥（配肥） 、混成复肥三种类型。 2、有机肥料：指来源于植物或动物残体，提供植物养分并兼有改善土壤理化和生物学性质 的有机物料 （1）堆肥：以植物残体为主，加入粪尿和草木灰或石灰等混合堆积，经分解的农家肥。常 作基肥施用。 （2）沤肥：以植物残体为主，加入畜粪尿、绿肥、石灰、河泥、塘泥、生活垃圾等物料混 合，在淹水条件下，经嫌气微生物分解而成的农家肥料。施用：沤肥宜作基肥。在沟、塘 中挖出后，经过适当日晒或冬冻后再施用。 （3）厩肥：以家畜粪尿为主与褥草等混合积制的农家肥料。常作基肥，在配施化肥时可减 少磷、钾肥比例。 （4）人粪尿、饼肥料：饼肥是各种油料作物种子经压榨式浸提去油后的残渣 （5）泥炭与腐殖酸肥料：沼泽地植物残体经长期淹水积累形成的一种较为稳定的有机物堆 积层 （6）沼气肥：植物性有机物和动物性有机物在沼气池内经嫌气微生物甲烷细菌等发酵，制 取沼气后的残留物，又称沼气发酵肥。可作基肥（沼渣）和追肥（沼液） 。 （7）绿肥：凡用作肥料的绿色植物体称为绿肥。分为直接翻耕和堆沤后施用两种。 3、微生物肥料：指一种或数种有益微生物活细胞制备而成的肥料.又称“菌肥” 。 （1）起固氮作用的微生物肥料：如根瘤菌(nodule bacteria)肥料、冻干菌剂。 （2）起分解土壤有机物质的微生物肥料：如 AMB 细菌肥料。 （3）起分解土壤中难溶性矿物的微生物肥料：如硅酸盐细菌肥料、钾细菌肥料、磷细菌肥 料。 （4）抗病与刺激作用生长的微生物肥料：如“5406”放线菌剂、复合菌肥。 （5）菌根菌肥料：简称菌根(mycorhiza)。 两种形态氮素性质和某些特性的比较： 铵态氮素（NH4