土壤学章节复习题.doc

土壤有机质一、解释名词1. 土壤有机质：广义地说：土壤有机质是指以各种形态存在于土壤中的所有含碳的有机物质，包括土壤中各种动、植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机物质。狭义地说：土壤有机质一般主要是指有机残 体经微生物作用形成的一类特殊的、复杂的、性质比较稳定的高分子有机化合物（腐殖质）2.土壤腐殖质：由一些抗分解的植物组织的混合物, 微生物死亡后经过分解合成的部分有机体组织的混合物。有机物质在微生物作用下分解转化成一种特殊的、高分子、暗色的有机物质。3. 矿化作用： 有机物质在微生物的作用下分解成无机营养元素的过程。4. 腐殖化作用：指矿质化过程的某些中间产物再合成或在原植物组织中聚合转变为组成和结构比原来有机化合物更为复杂的新的有机化合物7. 腐殖化系数：有机物质在微生物作用下分解转化成一种特殊的、高分子、暗色的有机物质。8. 矿化率：每年因矿化而消耗的有机物质量占土壤有机质总量的百分数。9. C/N：有机质中有机碳和有机氮的重量比10. 腐殖酸：腐殖酸主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成。 分子结构非常复杂。有许多模式，但相对统一的认识是中心为芳香核（疏水性基团），周围有许多支链化合物（有许多功能团）成为网状结构特征。11. 激发效应：土壤中加入新鲜有机物质会促进土壤原有有机质的降解，这种矿化作用称之激发作用。二、问答题1. 什么叫土壤有机质?包括哪些形态?其中哪种最重要?答：土壤有机质，广义地说：土壤有机质是指以各种形态存在于土壤中的所有含碳的有机物质，包括土壤中各种动、植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机物质。狭义地说：土壤有机质一般主要是指有机残 体经微生物作用形成的一类特殊的、复杂的、性质比较稳定的高分子有机化合物（腐殖质） 存在形态：动、植物残体（新鲜）、半分解的动、植物残体、腐殖质，其中腐殖质最重要！2. 增加土壤有机质的方法有哪些?你认为最有效是哪种?答：增加土壤有机质要坚持两个原则，即”平衡原则”和“经济原则”。增加土壤有机质的方法有：免耕法、施用有机肥、实行绿肥或牧草与作物轮作、秸秆还田同时施加氮肥、旱地改成水田等。其中，施用有机肥最显著。3. 叙述土壤有机质在土壤肥力上的意义和作用?答：(1)提供植物需要的养分。土壤有机质是作物所需的 N、P、S、微量元素等各种养分的主要来源。而且，多种有机酸和腐殖酸对土壤矿质部分有一定的溶解能力，可以促进矿物风化，有利于某些养料的有效化，一些与有机酸和富里酸络合的金属离子可以保留于土壤溶液中不致沉淀而增加有效性； (2)对土壤物理、化学和生物化学等各方面都有良好的作用。它是土壤养分的主要来源，可以改善土壤物理性质，提高土壤的保肥性，促进作物生长发育，并且有助于消除土壤的污染。4. 水田的腐殖质含量一般比旱地高?为什么?答：腐殖质是动植物残体在厌氧微生物（真菌、放线菌等）作用下形成的，这类细菌必须在潮湿环境下（而且要有适当的温度和pH值）繁殖，只有水田和湿地才满足这些条件，所以更有利于腐殖质的形成。 5. 影响土壤有机质转化的条件是什么?其中最主要 的条件是哪一种?为什么?答：由于微生物是土壤有机质分解和周转的主要驱动力，因此凡是能影响微生物活动及其生理作用的因素都会影响有机质的分解和转化。主要有：温度、土壤水分和通气状况、植物残体的特性、土壤特性。 植物残体对土壤有机质分解起到一种激发作用，促进土壤原有有机质的降解，它是影响转化的最主要条件。6. 土壤腐殖质的存在形态及基本特性有哪些? 答：存在形态：（）游离态的腐殖质，在一般土壤中占极少部分。（）与矿物中强盐基化合成稳定的盐类，主要为腐殖酸钙镁。（）与含水三氧化物化合成复杂的凝胶体。（）与粘粒结合成有机无机复合体。1)不是一种纯化合物,而是代表一类有着特殊化学和生物本性的,构造复杂的稳定的高分子有机化合物;2)是一种黑色或棕色的有机胶体;3)带有电荷,为两性胶体,常以带负电荷为主;4)具有亲水性和凝聚性离子吸附与交换一、解释名词二、问答题1.在诸多的描述土壤对养分的吸附的公式中，Langmuir是最常用的一种，谈谈你对它的了解。 答：兰茂尔吸附等温式（Langmuir adsorption isotherm）又称“单分子吸附理论”，吸附等温式之一。1916年由美国物理化学家兰茂尔导出。其基本概念是：固体吸附剂表面上均匀地分布着具有吸附能力的席位，每个席位只吸附一个气体分子，故吸附层只有单分子厚。吸附在表面上的气体分子与气相中的分子建立起类似于蒸发和凝结的动态平衡。兰茂尔（Langmuir）吸附等温式，其基本形式可表达为 式中：Q为任一平衡状态时的吸附量；Qo为单位表面上达到饱和时最大极限吸附量；b=Ka/ Kb为吸附与解吸的比例关系的比值。该方程能较好地适合各种浓度，并且式中每一项都有较明确的物理意义。吸附等温式是定量研究环境中胶体对各种元素迁移的影响的重要方法。相应于朗格缪单层可逆吸附过程，是窄孔进行吸附，而对于微孔来说，可以说是体积充填的结果。样品的外表面积比孔内表面积小很多，吸附容量受孔体积控制。平台转折点对应吸附剂的小孔完全被凝聚液充满。微孔硅胶、沸石、炭分子筛等，出现这类等温线。这类等温线在接近饱和蒸气压时，由于微粒之间存在缝隙，会发生类似于大孔的吸附，等温线会迅速上升。2.土壤中等温吸附方程有几种形式，试论述。 答：等温线可分为4类：S、L(Langmuir型), H(高亲合力型)和C(恒定分配型)。S型：S型等温线的初始斜率较大, 随溶质浓度增加, 吸附量接近一个坪区(达到单层覆盖的最大量), 当溶质浓度再增加时, 吸附量增大以至出现第二坪区。S型：S型等温线的初始斜率较大, 随溶质浓度增加, 吸附量接近一个坪区(达到单层覆盖的最大量), 当溶质浓度再增加时, 吸附量增大以至出现第二坪区。H型：可看成是L型曲线的特殊情况, 因吸附剂对溶质的强烈吸附性, 使曲线初始斜率很大, 在开始加入溶质的一定浓度范围内, 平衡液中溶质浓度几乎为零。C型：如果溶液和吸附剂之间溶质以确定比例分配, 直到吸附饱和的情况, 则形成C曲线。在土壤中应用最多的是L型和H型。3.专性吸附和电性吸附的区别？2类吸附的典型离子有那些？ 非专性吸附(又称物理吸附)一般认为，Cl- 和NO3-、碱金属及部分碱土金属如Li+、Na+、K+、Ca2+、Mg2+等多为非专性吸附。这种吸附是可逆的，并遵守质量作用定律，故又称为交换吸附。 非专性吸附由库仑引力引起，故吸附剂所带的电荷越多，则吸附离子数量越大；因此，一般高价离子比低价离子易吸附；同价离子，水合半径小的优先被吸附。专性吸附也称化学吸附或强选择性吸附，是指在吸附自由能中非静电因素的贡献比静电因素的贡献大时，这种吸附作用可称之为专性吸附。非静电作用包括水合作用的变化、离子和分子的相互作用及共价键和氢键等。磷酸根、F-和重金属离子Cu2+、Zn2+、Ni2+、Mn2+、Co2+、Pb2+等均属此类吸附。4.离子吸附的pH50的定义和作用？ 答：土壤对离子的专性吸附，是pH的函数。一般，磷酸根、F-等阴离子吸附量随pH升高而降低，而重金属离子吸附量随pH升高而增大，在pH较低时变化较小，在pH达5以上时，吸附接近最大值，整个曲线呈现为S形,不同离子的吸附作用随pH变化不同。pH50是离子相对吸附量达到50%的pH。可用于度量胶体对不同离子的相对亲和力（也即选择性），pH50越小，选择性越大。5.专性吸附对土壤pH和PZC有什么影响？ 答：胶体表面正负电荷相等时的体系PH值即为电荷零点（PZC）。意义：PZC对于具有羟基化的胶体是一项重要参考数据，当溶液的PHPZC时，表面OH与H+结合，在氧化物表面上带正电荷；相反当溶液的PHPZC时，OH失去H+，氧化物表面带负电荷。 金属离子价数对PZC的影响： PZC首先决定于金属离子（M）对电子亲和力的大小，不同价态离子对电子亲和力不同，一般金属离子价数越高，电荷零点越低。M价数与PZC有一定关系： 一价离子氧化物（M2O） PZC11.5二价离子氧化物（MO） 8.5 PZC12.5三价离子氧化物（M2O3） 6.5PZC 10.4四价离子氧化物（MO2） 0PZC7.5其它离子氧化物（M2O5、MO3） PZC11.5二价离子氧化物（MO） 8.5 PZC12.5三价离子氧化物（M2O3） 6.5PZC 10.4四价离子氧化物（MO2） 0PZC7.5其它离子氧化物（M2O5、MO3） PZC5PZC也受专性吸附得影响，专性吸附阴离子（H2PO4-、F-.），则PZC降低，专性吸附阳离子(Cu2+ 、Zn2+.)，则PZC升高。5、试论述土壤酸碱缓冲性的影响因素及其实际应用。答：土壤缓冲能力：土壤具有通过各种方式抵制土壤酸性或碱性变化的能力。土壤缓冲性能是指土壤具有缓和其酸碱度发生激烈变化的能力，它可以保持土壤反应的相对稳定，为植物生长和土壤生物的活动创造比较稳定的生活环境，所以土壤的缓冲性能是土壤的重要性质之一。土壤胶体的数量和盐基代换量越大，土壤的缓冲性能就越强。因此，砂土掺粘土及施用各种有机肥料，都是提高土壤缓冲性能的有效措施。在代换量相等的条件下，盐基饱和度愈高，土壤对酸的缓冲能力愈大；反之，盐基饱和度愈低，土壤对碱的缓冲能力愈大。土壤缓冲性，使pH不致因施肥、根系呼吸、有机质分解等引起剧烈变化，为作物生长和微生物活动创造一个稳定的土壤环境条件，使施用的肥料正常地发挥作用。在农业生产实践中，可以通过砂土掺淤，增施有机肥料和种植绿肥，提高土壤缓冲性能。另外，还可以计算酸性土壤上的石灰需要量。6、什么是土壤盐化？试根据土壤盐分运移的基本规律分析说明盐土改良利用的措施有哪些？答：土壤盐化主要发生在干旱、半干旱和半湿润地区，是指易溶性盐在土壤表层积累的现象或过程。当表层土壤中的可溶性盐类的质量分数超过0.1%时，便开始对作物生长有抑制作用，从而影响作物的产量，这样的土壤称为盐化土壤。 措施：1、科学调控水资源。明沟或暗沟排水，井灌井排、洗盐、放淤压盐、种植水稻等水资源调控措施排出土壤盐分，抑制土壤返盐。实施合理的灌溉制度，有条件的地方应发展滴灌、喷灌、渗灌等节水防盐的灌溉技术。2建立生态农业结构。对潜在盐化严重的土壤，应因地制宜改水田为旱田，改种植业为牧业，既节省了水资源，又发展了多种经营，可发挥最佳效益。3合理耕作。平整土地、深耕深翻、适时耕肥等耕作改良措施可以改善土壤结构，提高土壤肥力，巩固土壤改良结果，防治土壤盐渍化。秸秆覆盖防止蒸发。4增施有机肥料。改善土壤结构，提高地温，增加土壤的保蓄性和通透性，加强淋盐作用，减少蒸发，抑制返盐。有机质分解过程中产生的有机酸既可中和碱性，又能使土壤中的钙活化，消除盐碱害。7、土壤污染物主要有那几类？它们在土壤中的环境化学行为如何？土壤中污染重金属主要防治措施有哪些？主要类型1.大量污染物，如过量施用磷肥和氮肥；2.无机污染物，如铅、铜、镉、锌、镍、铬、钴、汞和氟等；3.非农药类污染物，如工业产品及废物，城市污物和突发的化学事件；4.农药残留及其污染物，这类化合物包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂和杀螨剂等。环境行为：（1）被土壤胶粒及有机质吸附（2）被作物及杂草吸收（3）随地表水径流或向深层土壤淋溶（4）向大气扩散、光解（5）被土壤化学降解或微生物降解 （土壤吸附是导致农药在土壤中残留污染的主要行为防治措施：可以分为两大类:物理化学法和生物学修复技术。物理化学方法又可分为隔离包埋技术，固化稳定技术，热冶分离技术，化学稳定技术和电动修复技术等。生物学修复技术又可分为微生物修复技术和植物修复技术等。土壤重金属的环境行为如何？防治措施有哪些？试以典型重金属为例说明之。答：重金属在土壤中的形态与迁移：重金属多为过渡元素，有可变价态，不同条件下价态和形态不同。一般将土壤重金属分为水溶性、离子交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机态、残留态等. 难溶性重金属化合物，容易在土壤累积，配合物、螯合物可溶于水，移动性比较大。后果：不能被微生物降解，形成沉淀物，积累；不易迁移，但形成的配合物、螯合物水溶性大，易于迁移，被微生物、植物吸收， 进入人体后积累。重金属污染防治：以土壤镉污染为例。镉工业废水灌溉农田是土壤镉污染的重要来源。土壤中镉的存在形态大致可分为水溶性和非水溶性镉两大类。离子态和络合态的水溶性镉CdCl12等能为作物吸收，对生物危害大，而非水溶性镉CdS、CdCO3等不易迁移，不易被作物吸收，但随环境条件的改变二者可互相转化。1）首先从源头控制，避免使用镉工业废水灌溉。2）生物防治：研究分离和培育新的镉超累积植物，进行植物修复。3）施加抑制剂：轻度污染的土壤可以添加某些抑制剂，改变污染物在土壤中的迁移转化方向。常用的有石灰、碱性磷酸盐。4）控制氧化还原条件：水田的氧化还原状况，可以控制水稻田的镉的迁移转化。5）增施有机肥，改良砂性土壤：有机胶体和粘土矿物对土壤中重金属有一定的吸附力。6）换土、深翻、刮土：被重金属严重污染的土壤在面积不大的情况下，可采用换土法，这是目前彻底清除土壤污染的最有效手段。8、试简要论