土壤基本性质.ppt

第二章土壤基本性质 教学目标 掌握土壤胶体 土壤交换吸收性能 土壤酸碱性及缓冲性 土壤孔隙性 土壤耕性 土壤结构 本章名词多且内容抽象枯燥 所以在教学过程中借助多媒体教学和实习实验来完成 教学内容 第一节土壤胶体第二节土壤交换吸收性能第三节土壤酸碱性及缓冲性第四节土壤孔隙性第五节土壤结构第六节土壤耕性 第一节土壤胶体 一 土壤胶体的特点土壤胶体是土壤固体颗粒中最微细部分 在胶体化学上 一般把直径在1 100nm之间的物质颗粒称为胶体颗粒 但在土壤中 由于小于100nm的粘粒便具有胶体性质 所以土壤胶体大小的概念比一般规定的胶体颗粒的上限大10倍 土壤溶液中有胶体微粒分散存在时 叫做土壤胶体溶液 二 土壤胶体的种类土壤胶体按其成分不同 可以分以下三类 一 无机胶体 二 有机胶体 三 有机无机复合胶体 三 土壤胶体的构造 一 微粒核 胶核 微粒核是胶体微粒的核心部分 它是由组成胶体微粒的基本物质 黏土矿物 腐殖质 蛋白质等 的分子群所组成 二 决定电位离子层 双电层内层 三 补偿离子层 双电层外层 1 非活性层2 扩散层 四 土壤胶体的性质 一 胶体具有巨大的表面能 二 胶体具有带电性 三 胶体的凝聚和分散作用 第二节土壤交换吸收性能 一 土壤的阳离子交换吸收作用土壤胶体多数带负电荷 扩散层的阳离子和土壤溶液中的阳离子进行交换 称为阳离子交换吸收作用 一 阳离子交换吸收作用的特征由反应式可知 阳离子交换有三个基本特征 1 可逆反应 2 等当量交换 3 反应速度快 二 阳离子交换能力 一个阳离子把其它阳离子从胶体微粒上代换出来的能力 称为阳离子交换能力 离子价数离子交换能力随离子价数的增加而增大 阳离子半径和水化程度在电荷价数相等的离子中 离子半径愈大 其水化半径趋于减小 则交换能力愈强 离子的浓度交换作用受质量作用定律的支配 即离子浓度愈大 交换能力愈强 三 阳离子交换量 代换量或吸收容量 土壤吸收阳离子能力的大小通常以阳离子交换量来衡量 阳离子交换量是指每百克干土所能吸收的全部交换性阳离子 包括H 与盐基离子 的毫克当量数 me 土壤交换量的大小是衡量土壤保肥能力等的主要指标 交换量大的土壤 保肥性强 在植物的生育过程中不易脱肥 一次的施肥量可以多些 交换量小的土壤 为了防止养分流失 一次施用化肥的数量不能太多 一般认为 大于20me 100g干土的土壤为保肥力强的土壤 10 20me 100g干土 保肥力中等 小于10me 100g干土时 为保肥力弱的土壤 不同土壤的阳离子交换量大小主要决定于下列条件 胶体的数量和种类 土壤酸碱度 PH值 四 土壤盐基饱和度 土壤交换性阳离子包括致酸离子如H Al3 和盐基离子Ca2 Mg2 Na K NH4 等 当胶体所吸附的阳离子都是盐基离子时 土壤呈盐基饱和状态 称为盐基饱和土壤 二 土壤的阴离子交换吸收作用 一 阴离子交换吸收作用阴离子交换吸收作用是指土壤中带正电荷胶体所吸收的阴离子相互交换的作用 二 土壤对阴离子的交换吸收能力土壤中的阴离子依其被土壤吸收的难易可分为三类 易被土壤吸收的阴离子 很少被吸收 甚至不能被吸收的阴离子 介于上述两者之间的阴离子 影响土壤对阴离子交换吸收力的因素主要有 离子价数 土壤胶体种类及其组成 三 离子交换吸收对土壤肥力的影响 一 使土壤具有保肥 供肥性能 二 使土壤具有缓冲性和稳肥性能 三 影响土壤的物理性和耕性 四 利用离子交换作用可以定向改良土壤 四 土壤吸收性能的调节 一 调节土壤胶体状况对于保肥性能差的砂土 可增加其胶体物质的含量 有条件的可实行翻淤压砂 放淤压砂或掺粘改砂等 施用有机肥料或种植绿肥作物也是改良土壤胶体性状的重要措施 这样 既增加了土壤养分 又改善了土壤的物理性和结构性 从而提高了土壤的保肥与供肥能力 同时也可增强土壤的保水与供水能力 并减少水分的渗漏和养分的损失 二 调节土壤交换性阳离子的组成酸性土壤施用石灰 以Ca2 代换胶体上的H 可改良土壤性质 并使土壤微生物 如固氮菌等 的活动加强 碱性土壤用Ca2 交换Na 也可以受到良好效果 第三节土壤酸碱性及缓冲性 一 土壤酸碱性的表示方法土壤酸性或碱性通常用土壤溶液的PH值来表示 土壤的PH值表示土壤溶液中H 浓度的负对数值 我国一般土壤的PH值变动范围在4 9之间 多数土壤的PH值在4 5 8 5范围内 极少有低于4或高于10的 南酸北碱 就概括了我国南北方土壤酸碱反应的地区性差异 通常把PH6 5 7 5的土壤称为中性 PH5 5 6 5的称为微酸性 PH在5 5以下的称为酸性 PH7 5 8 5的称为微碱性 PH8 5以上的称为碱性 二 土壤酸度的产生及种类 一 土壤酸性的产生 生命活动 土壤中活性铝的作用 吸收性H 和Al3 的作用 二 土壤酸度的种类 活性酸度又称有效酸度 是由土壤溶液中游离的H 所形成 通常用PH值来表示 潜性酸度土壤胶体表面所吸收的交换性致酸离子 H Al3 只有在转移到土壤溶液中 变成溶液中的H 时 才会使土壤显示酸性 所以这种酸称为潜性酸 三 土壤碱性的产生及土壤碱度 一 土壤碱性的产生 土壤中碱性盐的水解 在有机质高 含硫酸盐和嫌气条件下Na2SO4被还原成Na2S Na2S再与CaCO3作用形成Na2CO3 水解后产生大量的OH 二 土壤碱度土壤碱性强弱的程度称为碱度 土壤溶液的碱性反应也用PH值表示 含有碳酸钠 碳酸氢钠的土壤 PH值常在8 5以上 土壤的碱性还决定于土壤胶体上交换性钠离子的数量 通常把交换性钠离子的数量占交换性阳离子数量的百分比 称为土壤碱化度 一般碱化度为5 10 时 称为弱碱性土 20 的称为碱性土 四 土壤反应对土壤性质及作物生育的影响 一 影响作物的生长发育 二 影响养分的有效性 三 影响土壤的物理性质 四 影响微生物活动 五 影响植物对养分的吸收 五 土壤缓冲性及其产生的原因 土壤缓冲性能是指土壤抵抗外来物质引起酸碱反应剧烈变化的能力 即在土壤中加入酸 碱物质后 土壤的PH值并不相应改变 仍保持其相对稳定的能力 土壤产生缓冲能力的原因主要有 一 土壤具有交换吸收作用 二 土壤溶液中存在着弱酸及其盐 三 两性物质 第四节土壤孔隙性 一 土壤孔隙的类型通常把土壤孔隙分为空气孔隙 毛管孔隙和无效孔隙三种类型 但三者的大小的具体界限很难划分 直径 0 002 的极细孔隙中 由于它与根毛的根系差不多 这种孔隙因被水充塞 空气不能流通 有的根毛也难以插入 所以被称为无效孔隙 非活性孔隙 土壤中能够通过毛管力保持水分的孔隙 称为毛管孔隙 细孔 土壤中不能保持水而经常充气的孔隙称为空气孔隙 空气孔隙的多少直接影响土壤的通气 排水能力 如果大孔隙里经常充满水 就失去通气作用 气体的正常交换受到影响 不利于作物生育 二 土壤孔隙度 土壤孔隙度是指单位体积自然状态土壤中 所有孔隙的容积占土壤总容积的百分数 三 土壤的密度和容重 一 土壤密度和容重的概念土壤密度是指单位体积的固体土粒的干重 单位 克 立方厘米 土壤密度数值的大小主要决定与其矿物组成和有机质含量 多数矿物的密度大致在2 6 2 7克 立方厘米之间 一般土壤有机质的密度在1 25 1 40克 立方厘米之间 但土壤有机质含量并不多 所以土壤密度通常以矿物质密度的平均值2 65克 立方厘米来表示 称之为土壤常用密度值 土壤容重 土壤假密度 是指在田间自然状态下单位体积的干土重量 单位 克 立方厘米或吨 立方米 土壤容重的特点 土壤容重的数值小于密度 因为容重的体积包括土粒之间的孔隙部分 土壤容重可以反映土壤孔隙状况和松紧程度 例如砂性土虽然颗粒大 但孔隙也大 并且由于孔隙所占体积小 所以容重较大 又如底土紧实 容重较大 表层土壤比较疏松 容重也较小 耕层土壤由于受到生产活动 耕 耙 锄 镇压 施肥 的影响 容重经常变化 一般旱地土壤变动范围大体在1 0 1 6克 立方厘米之间 水田土壤的水分饱和时的单位体积土壤 折合成烘干土 重量称浸水容重 浸水容重的大小在一定程度上能反映出水稻土在泡水时的淀浆 板结和肥沃程度 南京土壤所对南方各省水田土壤的测试资料认为0 5 0 6克 立方厘米的土壤耕性最好 大于此值水田翻耕覆水后容易沉板 二 土壤容重的应用 根据容重可以计算一定面积 一定厚度土壤的重量 根据土壤重量计算土壤中水分 养分 有机质的实际含量 根据容重判断土壤的松紧状况 计算土壤孔隙度 四 土壤孔隙状况及其与作物生育的关系 影响孔隙状况的因素主要有土壤质地 土壤有机质含量及土壤团聚状况等 粘性土壤土粒细 孔隙小 但数量较多 所以孔隙度大 容重小 砂性土壤土粒粗 孔隙大 但数量较少 所以孔隙度小 容重大 土壤有机质本身疏松多孔 所以土壤有机质含量愈多 孔隙度越高 不同作物种类 甚至同一作物在不同的生育期对孔隙度的状况的要求不同 不同作物种类 甚至同一作物在不同的生育期对孔隙度的状况的要求不同 为了使作物正常生育 土壤中大小孔隙比率要适宜 第五节土壤结构 土壤结构包含两个方面的含义 一是指在各种自然土壤和农业土壤 除质地为纯砂者外 中 由于不同的原因 各级土粒 或其一部分 相互团聚成大小 形状和性质不同的土团 土块或土片 它们称为土壤的结构体 一是指土壤中单粒和复粒 包括结构体 的数量 大小 性状 性质以及相互排列和相应的孔隙状况等综合特性 即土壤的结构性 当土壤机构体的组合适当 土壤孔隙的数量和大小孔隙的分配 分布都有利于土壤水 肥 气 热状况的调节和植物根系活动时 就是良好的结构性 一 土壤结构体的类型 一 块状结构 二 核状结构 三 片状结构 四 柱状结构和棱柱状结构 五 团粒 粒状和小团块 结构若干单粒被胶结物质粘结成直径在0 25 10 之间的土团 称为团粒 0 25 的土团称为微团聚体 农业上最理想的团粒直径是1 3 形状近似蚕沙或蚂蚁蛋 团粒结构多在耕层出现 肥沃土壤中数量较多 浸水后不易散碎的团粒称为水稳性团粒 遇水分散的团粒称为非水稳性团粒 水稳性团粒对调节土壤肥力的作用更大 二 土壤结构体的形成 土壤结构体的形成大致可以分为两个阶段 第一阶段是由原生土粒 分散的单粒 形成初级的次生土粒 复粒或微团聚体 或致密的土团 第二阶段是由初级的复粒进一步粘结 或土体在机械力的作用下破裂成型 形成各种大小 形状 性质的结构体 块状 柱状和片状结构通常是由单粒直接粘结而成 或是经过土粒或初级复粒粘结而成的土体 沿一定方向破裂而成 它们没有经过多次复合和团聚作用 所以一般孔隙度较小 孔隙大小比较一致 团粒结构则是经过多次复合和团聚而形成的 一般经过团聚与切割两个过程 一 粘结团聚过程 1 胶体的凝聚作用是指土壤胶体相互凝聚在一起的作用 土壤胶体在一些阳离子 特别是有机胶体的钙离子的作用下 产生不可逆的凝聚作用 可以把土壤中分散的单粒胶体胶结成土团 这些土粒凝结在一起 可形成水稳性团粒 2 无机物质的胶结作用土粒之间的原子和分子引力 可以把单粒粘结在一起 土壤中粘粒含量愈多 粘结作用愈强 心土和底土中的大块状或棱柱状结构大多是由无机物粘结而成 在红壤地区 氧化铁 铝 胶体对结构体的形成有明显作用 3 水膜的粘结作用细小的土粒具有表面能 能吸引水分子 通过水分子可使土粒相互粘结在一起 二 切割造型过程 1 干湿交替湿润土块在干燥过程中 由于胶体失水而收缩 土体出现裂缝而破裂 产生各种结构体 在缺少根系的下层土壤中 可以形成垂直的棱柱状结构 2 冻融交替土壤孔隙中的水结冰时对土体产生压力 可使土体破碎 秋冬季翻起的土垡经过冬季的冻融交替后 土壤结构会得到改善 3 生物的作用根系在植物生长过程中对土团产生切割和挤压 可以促成团粒结构 此外 蚯蚓 昆虫等的活动对团粒的形成也有一定作用 4 耕作的作用耕作是农田土壤团粒结构形成的重要推动力 它既能把大土块弄碎 又能使细粒互相靠拢而团聚 三 土壤结构与土壤肥力 一 团粒结构在肥力上的作用把分散的土粒团聚成团粒 可以从根本上改变土壤的孔隙状况 在团粒内部 土粒排列较为紧实 大多数孔隙是小孔隙 而在团粒与团粒之间 接触疏松 构成大孔隙 大小孔隙的分配较为理想 在含有水稳性团粒较多 大小孔隙分布较为理想的土壤中 团粒的表面 大孔隙 和空气接触 适于好气性微生物活动 有机质分解快 可以供应有效养分 团粒内部 小孔隙 贮存水分而不通气 适于嫌气性微生物活动 有利于养分的贮藏 水分和空气的矛盾基本得到统一 可以同时满足植物对水分和养分的要求 另外 具有水稳性团粒结构较多的土壤能够接纳更多的降水 且团粒之间的接触面较小 耕作阻力小 宜于耕作 二 旱地土壤结构的特点 在不少土壤的培肥熟化过程中 水稳性团粒的含量有逐年增多的趋势 旱地较为粘重的土壤具有水稳性的团粒结构最为理想 但在我国 除东北的黑土外 水稳性团粒占优势的土壤很少 在石灰性土壤上 通过精耕细作创造非水稳性的团粒结构对维持地力也有一定作用 实践证明 对于砂土 沙壤土和轻壤土 则不必强调团粒结构的作用 另外在红壤类土壤中 虽然它的有机质含量很低 并且钙离子量含少 但是其中有些土壤的结构状况仍适于植物生育 其所以会有这种现象 可以从胶体电荷的理论得到解释 因为这类土壤同时带有正电荷和负电荷 这两种电荷的相互吸引可以导致土壤胶体的定向排列和絮凝 使土壤的物理性质得到改善 另外 由于以高岭石为主的粘粒矿物的膨胀性小 同时胶结力很强的氧化物粘粒矿物也可以形成大量的稳定性团聚体 这种团聚体有时被称为 假砂 三 水稻土土壤结构的特点 水田土壤由于经常处于淹水状况 且以带水耕作为主 所以较大的团粒较少 但却含有较多的粒径 1 的小团粒和微团聚体 在肥力较高的水稻土耕层中 由于具有较多的直径 0 25 的微团聚体存在 放水落干后 耕层呈蜂窝状 多孔 不致严重龟裂 对改善土壤的透水性也有一定作用 浸水后 大的结构体能散开 微团聚体显著增多 土壤疏松绵软 有利于根系发展 微团聚体内尚有闭蓄空气 为渍水条件下水气共存创造了条件 从而提高或稳定了土壤的氧化还原电位 有利于根系呼吸 可以防止烂根 缺乏这类小团粒和微团聚体的水稻土 落干后耕层紧实 浸水后容易形成直径大于5 在水中不易化开的泥块 俗称泥核 有的土粒分散 易于淀浆板结或成为烂泥 造成土壤通气不良 不利于水稻扎根生长 因此 微团聚体的含量是衡量水稻土肥力高低的主要指标之一 四 创造团粒结构的主要措施 一 深耕结合施用有机肥料 二 正确的土壤耕作 三 合理的轮作倒茬 四 调节土壤阳离子组成 五 含量灌溉 晒垡和冻垡 六 施用土壤结构改良剂 第六节土壤耕性 一 决定土壤耕性的物理机械性质土壤耕性的好坏主要决定于不同土壤的黏结性 粘着性 可塑性和涨缩性等 土壤的这些性质统称为物理机械性质 一 土壤的黏结性与粘着性土壤的黏结性是指土粒与土粒之间由于分子引力而相互黏结在一起的性质 土壤粘着性是指土壤在潮湿状态下粘附于其它物体表面 土粒 水膜 外物 的能力 二 土壤可塑性土壤可塑性是指土壤在适量的水分范围内可被外力塑造成任何形状 当外力消失或干燥后 仍能保持其所获形状的性能 三 土壤的胀缩性土壤的胀缩性只在塑性土壤中表现 二 土壤宜耕性 在农业实践中 对各种质地的土壤都要选择在最适宜的含水量范围内及时进行耕作 这就是土壤的适耕状态或宜耕性 当土壤处于宜耕状态时 犁耕阻力小 土壤可散碎成较多的团粒结构 耕作质量高 土壤最适于耕作的含水量范围称为宜耕范围或宜耕期 万一因任务紧迫 不得不在墒情不太适合的条件下进行耕作 原则上应是宁干勿湿 以免形成大量很难打碎的土垡或土块 使后继作业的质量受到影响 我国农民非常注意选择土壤的宜耕状态 群众经验 旱地的宜耕期是 表土呈细裂 土块外干内湿 取一把土捏紧时可粘结成团 放开使其自然落地时 土团松散 进行试耕 以土块可被犁抛散而不粘附农具时为宜 三 土壤耕性的改良 由于土壤耕性主要决定于土壤物理机械性质 而土壤物理机械性质又主要受质地和土壤水分等的影响 所以改良耕性也应从调节土壤质地和控制土壤水分着手 主要措施是 一 增施有机肥料 利用有机质疏松多孔 吸收性强的特点 改变土粒之间的联结性质 以降低粘质土壤的粘结性和粘着性 减少耕作阻力 对砂质土壤则可通过有机质增强团聚 使之不致过于松散 二 通过掺砂掺粘 改良土壤质地 三 创造良好的土壤结构 四 掌握宜耕含水量及宜耕时期 二 主要成土矿物及性质自然界矿物的种类极多 分布较广 现就形成土壤母质的主要矿物及其化学成分 二 成土的主要岩石及性质 一 岩石的概念岩石是一种或数种矿物组成的天然集合体 是构成地壳的主要物质 不同岩石的风化产物对土壤母质组成和土壤性质有极大影响 山区尤其明显 只由一种矿物组成的岩石为单质岩 其名称与性质往往即为该矿物的名称与性质 含有多种矿物的岩石称为复成岩 复成岩另有它特具的名称和性质 二 成土的岩石与性质 岩石按其成因可分为三大类 岩浆岩 又称火成岩 沉积岩 又称水成岩 和变质岩 岩石矿物的种类对土壤的化学组成 物理性质关系密切 首先对土壤质地影响很大 物理性质关系密切 首先对土壤质地影响很大 如花岗岩 砾岩 石英岩 片麻岩地区的土壤 因岩石含石英矿物较多 抗风化力强 形成很多砂粒和砾石 质地偏砂 通气透水性好 保水保肥能力差 玄武岩 页岩 板岩地区的土壤 因岩石中含较多的易风化的深色矿物 如辉石 角闪石 橄榄石黑云母 氧化铁等 形成很多粘粒 而且页岩本身也含有许多粘土矿物 所以一般土壤偏粘 通气透水性差 但保水保肥能力强 其次 对土壤酸碱反应的影响也很大 如石灰岩地区 岩石内含碳酸钙多 土壤偏碱性 我国南方温热多雨 土中盐基物质多被淋溶 一般易呈酸性 但石灰岩地区形成的黑色石灰土 因矿物影响 却保持着碱性反应 花岗岩地区的土壤 由于含大量酸性硅酸盐 土壤多呈酸性 还有 不同的岩石矿物对土壤养分含量也有较大的影响 如母质中含长石 云母较多时 土壤中遗留的钾素较多 含有磷灰石矿物 则土壤中磷素含量增高 含辉石 角闪石 橄榄石 褐铁矿则土壤中的钙 镁 铁等养分物质较多 含石英较多时 则土壤中养分含量较为贫乏 三 岩石矿物的风化与母质的形成 岩石矿物在内外因素作用下 通过风化过程形成土壤母质 土壤母质是形成土壤的基础物质 在风化过程中 并获得了许多新的性质 一 岩石矿物的风化作用岩石矿物的风化作用是指地表的岩石矿物 遇到了和它形成时很不相同的外界条件而发生破坏 使其内部的构造 成分和性质发生变化的过程 可分以下三种类型 1 物理风化作用 机械崩解 指岩石崩解破碎成大小不同形状的颗粒而不改变其化学成分的过程 影响物理风化的因素 1 温度 2 结冰 3 风的作用 4 流水的作用物理风化的结果 在化学成分上与原岩石不相同 但产生了新的物理性质 如母质疏松多孔就能通气透水了 同时增大了土粒与水 气接触面积 从而为化学风化创造了条件 二 矿物的鉴别方法1 光学方法 将矿物制成薄片 运用偏光显微镜观察 确定矿物类别 这种方法比较先进 但易受仪器限制 土壤组从西德进口了一台 2 化学方法 有些矿物和化学试剂反应来加以鉴定 如方解石 磷灰石等 3 物理方法 用矿物的一些物理性质来区分矿物 这是最简单实用的方法 是我们在野外鉴定的主要方法 这些物理性质主要有 2 化学风化作用 化学分解 指岩石在水 氧 二氧化碳等风化因素的参与下 所发生的一系列化学分解作用的过程 化学风化包括以下几个方面 1 溶解作用 2 水化作用 3 水解作用 碳酸化作用 4 氧化作用 化学风化可经过脱盐基作用 脱硅作用 脱铝作用形成各种次生矿物 形成颗粒极细的粘粒 并释放出可溶性养分 使矿物中所含的钾 磷 钙 镁以及微量元素有效化 因此 岩石矿物化学风化作用后 不仅由大变小 而且成分 性质都发生了质的变化 3 生物风化作用 指岩石中的矿物在生物及其分泌物或有机质分解产物的作用下 进行的机械破碎和化学分解过程 1 生物的化学分解作用 2 生物的机械破碎作用以上三种风化作用是同时同地进行的 它们之间是互相联系互相影响的 只是在不同的地理 气候条件下 不同风化作用的强度不一 因而使风化产物表现出一定的地带性 二 土壤母质 1 土壤母质概念岩石矿物经各种风化作用使之成为疏松的粗细不同的矿物颗粒叫母质 因为母质是形成土壤的物质基础 所以又叫成土母质 土壤母质与岩石矿物相比已发生了质的变化 使土壤母质获得了新的特性 土壤母质的这些性质标志着肥力因素的发生和发展 因而为形成土壤创造了条件 2 土壤母质类型及其特征 母质主要可分以下类型 1 残积母质是指岩石矿物经过风化后残留在原地未经搬运的碎屑 2 坡积母质是指山坡上部的风化碎屑母质 经重力作用 雨水和融雪水的侵蚀冲刷 搬运到山坡的中 下部而成的堆积物 3 洪积母质是指山洪搬运的碎屑物质在山前平原地区沉积而成的山洪沉积体 在干旱与半干旱地带的山区 间歇性的暴雨形成流速较大的洪水 将山区长期累积的风化碎屑搬运到山谷出口处 因地势高平缓 水流由集中分散 所带的物质即沉积下来 形成扇形 称为洪积扇 4 冲积母质 沉积母质 是指风化碎屑经河流 经常性水流 侵蚀 搬运和在河流两岸沉积的沉积物 A 成层性由于不同时期河流流速不一致 其搬运和沉积物质颗粒大小也不一致 这就造成了在一个地方上下层在质地上发生变化 而且有明显的成层性 B 成带性因流速不同 还有区域变化 上游粗 下游细 近河粗 离河远则细 C 成分复杂矿物种类多 营养成分也较丰富 近代河流冲积物上 往往形成很肥沃的土壤 5 湖积母质是指湖泊的静水沉积物 质地较细 主要是粘土 并且夹杂着在湖水中生活的藻类和动物遗体 6 海积母质是指海相的海机沉积物 由于海岸上升露出水面而成 在海滨地区可以见到 7 风积母质是由风力将贯地成因的堆积物搬运沉积而成 8 黄土母质黄土及黄土状物质是属第四记 近一百年以内的地质年代 沉积物 9 红土母质在我国东北 华北 西北的黄土及黄土状母质的地区有零星分布 在其下部 第二节土壤矿物质组成及特性 岩石矿物风化形成各种大小不同的矿物颗粒 统称为土壤矿物质 它不仅是土壤的骨架 又是植物矿物质营养的源泉 一 土壤粒级 一 土壤粒级分级土粒大小不同 性质也随之而异 可按照土粒径的大小及其性质分成若干粒级 相同粒级的土粒 其成分和性质基本一致 而不同粒级之间则有明显的差异 通常讲的沙粒 粉沙粒和粘粒就是粒级各称 这种划分称为粒级分级 1 国际制粒级分级国际制原为瑞典土壤学家爱特伯 A Htterberg 所拟定 2 前苏联制粒级分级 我国解放前采用的是国际制和美国制 解放后改用前苏联卡庆斯基制 3 我国粒级分级 二 各粒级理化性质 1 各粒级的主要特性 1 石块主要是残留的母岩碎块 山区的土壤中常见 土壤中含石块多 对耕作和作物生长是不利的 一般可发展林业与果树 如农业利用时要设法除去 2 石砾多为岩石碎块 山区土壤与河漫滩土壤中常见 含量多时 孔隙过大 易漏水漏肥 损坏农具应进行改良 3 砂粒冲积平原的土壤中常见到 砂粒中主要是石英颗粒 因颗粒大 故比表面积小 土粒内接触点少 形成的大孔隙 土壤的透通性强 毛菅水升上高度低 砂粒无可塑性 粘结性与粘着性 湿时不膨胀 平时不收缩 保水保肥力弱 氧化硅含量高达80 以上 营养元素含量低 4 粉粒在黄土中含量较高 因颗粒较小 比表面积较大 形成的孔隙较小 故通透性较砂粒小 毛菅水上升高度大 可塑性 粘结性较小 膨胀收缩性微弱 保水保肥力较强 氧化硅在60 80 之间 营养元素含量较多 5 粘粒胶泥中含量高 含粘粒多的土壤 因颗粒细小 比表面积大 形成的孔隙小 迂水膨胀易堵塞故通透性极差 毛菅水上升高度不如粉粒高 可塑性 粘结性 粘着性强 干时坚硬 保水保肥力强 氧化硅含量40 60 之间 营养元素丰富 2 各粒级的化学及矿物组成 土粒的大小不同 其化学成分与矿物组成也有差异 从表可看出 不同粒径的土粒化学成分和矿物组成 具有一定的规律性 一般说 土粒愈粗 石英含量愈多 其化学成分主要是SiO2 土粒愈细 则石英含量减少 云母含量增加 SiO2显著减少 Fe AI P K Ca Mg等元素的化合物 明显增加 原因是各种矿物风化程度不同 石英抗风化的能力强 故以粗的土粒存在 而黑云母 角闪石易风化 故多存在于较小的土粒中 因此 矿物组成决定了化学成分 土壤愈细 所含养分愈多 反之则少 二 土壤质地 一 土壤质地的概念土壤质地又叫土壤机械组成 粗细不同的土粒在土壤中占有的不同的比例 这种大小不同的土粒比例组合 称为土壤质地 常说的砂土 壤土 粒土 就是根据粗细不同的土粒各占百分比来决定的 土壤质地是土壤的重要物理性质之一 对土壤肥力有重要影响 二 土壤质地的分类根据土壤中各粒组含量的百分率进行的土壤分类 叫做土壤的质地分类 土壤质地分类的三种标准 1 国际制土壤质地分类是一种三级分类法 即按砂粒 粉粒 粘粒三种粒级的所占百分数进行分类 可划分为四大类十二级 2 卡庆斯基土壤质地分类是一种三级分类法 按物理性砂粒和物理性粘粒的百分数 将土壤划分为三大类九级 3 我国土壤质地分类 三 土壤质地的生产特性 土壤质地不同 其特性表现各异 同时对土壤肥力因素 农业生产都有多方面的影响 通过了解土壤质地的特性对肥力和农业生产的关系 就能针对性地调节 改良不良质地 更好的发挥土地的生产潜力 1 砂土类 1 通透性能好 保蓄性能差 由于含砂粒量多 颗粒大 孔隙也大 故通气透水性能良好 土体内水流通畅 排水性能好 作物容易扎根 但保水能力差 容易流失 抗旱能力弱 2 养分含量低 施肥见效快砂粒所含的各种矿质养分少 特别是以石英为主的砂土 养分含量更少 有机质分解快 不利于土壤腐殖质的积累 保肥力弱 养分容易淋失 施肥需少量多次 3 温度变化大 土体中水少气多 土温上升快 降温也快 所以温度变幅大 在春季由于升温快有利于作物生长 有 热性土 之称 在晚秋寒潮来临时 由于土温下降快 作物容易发生冻害 冬季冻土层深厚 4 耕作性能好 砂质土松散 耕作省力 宜耕期长 粘结性弱 无塑性 耕后不起土块 耕作质量好 但砂土泡水后容易闭塞 农民称为 闭砂 水田插秧时要随耕随插 5 发小苗不发老苗 砂质土由于通气好 土温高 疏松 作物出苗早 齐 全 但由于养分含量低 作物生长的中后期养分供应不足 易早衰 6 无有毒物质土壤中对作物有毒害的物质大多是还原性的 砂土由于通透性好 毒害物质产生的可能性小 2 粘土类 粘土类成土母质多为河流静水沉积物 湖相沉积物 红色粘土以及石灰岩 玄武岩等易风化的母岩 其特性与砂土类相反 1 通透性能差 保蓄性能强 粘质土多毛菅孔隙和无效孔隙 所以通气透水性能差 土体内水流不畅 易受涝害 要注意采取排水措施 作物扎根较难 根系范围一般不广 不深 吸水 保水能力较强 但对植物的有效水分含量并不多 2 养分含量高 肥效时间长细土粒含有较多矿质营养 但由于水多气少 矿质养分转化慢 有机质分解也慢 有利于有机质的积累 有效养分的含量有时并不高 施肥后土壤保肥力强 肥效较慢 施肥量小时常表现不出肥效来 但养分可以逐步释放 肥效时间长 3 温度变幅小 粘质土由于水多气少 土温比较稳定 温度变幅小 早春土温不易升高 不利于作物出苗和发苗 为 冷性土 4 耕作性能差由于土粒的表面大 土壤的粘结力和粘着力强 可塑性大 干时坚硬 温时沾犁 耕作阻力大 宜耕期短 耕后形成的土块不易散碎 耕作质量差 缺乏有机质的粘质 土胀缩现象比较严重 失水干燥时 田面易开裂 特别是水田 在排干晒烤时 常板结龟裂 引起作物断根 并加速土壤水分的散失 5 发老苗不发小苗 由于粘质土粘重坚实 通透性差 水多土温低 早春作物播种后易缺苗 并且出苗晚 苗势弱 但到后期由于温上升 养分释放快 有后劲 6 可能有毒害物质存在由于通透性差 还原性物质产生的机会较多 特别是在低洼地区 地下水位较高 更易产生不利于作物生长发育的物质 如硫化氢 有机酸 甲烷等 3 壤土类 这类土广泛分布于黄土地区 华北平原 松辽平原 长江中下游 珠江三角洲河网平原及河流两岸冲积平原上 壤土类主要含粗粉粒多 细砂粒含量亦较多 粘粒含量低于30 如粘粒含量超过30 而砂粒含量超过50 时也属于此壤土范围内 由于砂粒 粉粒 粘粒含量比例较适宜 因此兼有砂土类与粘土类的优点 是农业上较为理想的土壤质地 壤土类由于砂粘适中 大小孔隙比例适当 通透性好 保水保肥性好 养分含量丰富 有机质分解快 保肥性能也强 土性温暖 耕作方便 宜耕期长 耕作质量好 发小苗也发老苗 故适宜种植各种作物 四 土壤质地的利用改良 土壤适宜于作物种植的情况称土宜 质地就是重要的土宜条件之一 不同作物所需的土壤条件不同 因土种植 是合理利用土地 充分发挥土壤肥力的重要措施 如时砂质土 要充分利用土质松 土温高 出苗好 易耕作 但比较贫乏的特点 种植生长期缺的块根 块茎作物及比较耐旱 耐瘠的作物 如花生 豆类 芝麻 薯类 棉花 瓜类 某些蔬菜等 粘性土则因后期养分供应多 可安排种植耐肥或生长期长的作物 如小麦 水稻 玉米 高粱 青稞 油菜等 壤土适种作物范围广 大部分作物对土壤质地的适应范围相当广泛 有的作物在过粘 过砂土壤中出现早衰 可能是水 热 气 肥等因素失调所致 可采用一些土壤管理或栽培措施加以解决 在既有必要也有可能时 又过粘 过砂的土壤可进行改良措施 主要有粘土掺砂 砂土掺粘 引洪淤灌及改良土体构造等 第三节土壤的形成过程 风化作用的结果 只能形成母质 因为风化的产物还不完全具备肥力的条件 土壤的形成 肥力的发展 是风化作用与成土 作用同时同地进行的结果 从母质变成有肥力的土壤的过程就叫成土过程 一 土壤形成过程的本质 一 植物营养元素的地质大循环岩石经过风化形成母质 使封闭的岩石内部的各种营养元素 由不溶性状态转变为可溶性状态 但是这些营养元素是处于分散的和可淋溶的状态 在长期的雨水淋洗正这些可溶性养料 首先流入江河 再流入海洋 被搬运到海洋里去的植物养料 一部分被海洋生物所吸收 随着海洋生物被人类所捕获 又回到大陆上来 但绝大部分植物营养元素则沉于海底 变成各种沉积岩 沉积岩经过漫长的地质年代 随着地壳的运动 海陆变迁 再由海底上升为陆地 再受风化作用而释放出养料 继续进行上述的循环过程 因为这个循环过程是由地质作用所引起的 同期的时间极长 作用范围极广 所以称为植物营养元素的地质大循环 仅仅有地质大循环 还是不能形成土壤 因为养料是构成土壤肥力的一个重要因素 养料从岩石中释放出来 必然会不可避免的被淋失 土壤不能形成 二 植物营养元素的生物小循环 只有当母质中出现了微生物和植物时 土壤的形成才真正开始 首先 生物有创造养分的能力 一部分微生物吸收空气中的氮素创造有机物质 因而使母质中有了很多氮素 其次 植物有选择吸收的性能 植物在生长过程中 主动地吸收它所需要的矿物质养料 经过新陈代谢作用制成有机成分 再次 植物有集中养分的能力 植物所需要的养料就被植物根吸收 把底层中的养料集中到土壤表层 另外 地上部分 死亡之后也加在土壤表层 这样 通过植物根系的吸收作用 使分散的养料集中在土壤表层 二 自然成土因素对土壤形成的作用 土壤肥力的发生与发展固然决定于土壤内部大小循环矛盾的斗争和统一 但母质 生物 气候 地形和时间等五种因素是土壤形成的必要条件 它们对于土壤肥力的发生发展有着巨大的影响 一 母质母质是土壤形成的基本材料 首先母质决定土壤的粗细和化学成分 如果母质中矿物颗粒比较粗的 生成之土壤 质地也就比较粗些 否则土壤也就比较粘重 不同的母质 化学成分不同 直接影响土壤养料的多少 其次 母质影响土壤的物理性质 如母质的粗细不同 则母质的孔隙度不同 直接影响土壤的通透性 二 生物生物是形成土壤的主导因素 生物因素包括生长在土壤上的高等绿色植物和与之相适应的微生物和定居在土壤中的动物 它们都对土壤的形成有巨大贡献的影响 特别是高等绿色植物和微生物 通过有机质的合成与分解 实现了植物营养的集中和累积 创造了氮素 发展了土壤肥力 同时 不同的植被条件下 由于有机质合成与分解的特点不同 便形成了不同的土壤 三 气候在气候因素中 对土壤形成影响最大的是热量和降水 因为它直接控制着土壤形成过程的水热条件 从而影响岩石的风化 土壤中物质的转化和植物生长状况等 四 地形地形决定着不同地形部位的水热条件 由于地形重新分配气候因素和地下水 就决定了不同地形部位的土壤水分 同时地形通过对水分的重新分配 也重新分配了植物营养元素 不同的地形部位 热量条件是有变化的 高度不同 坡度 坡向不同热量条件就有差异 因此 在不同的地形部位上 常常分布着不同的土壤 五 时间时间因素与其他成土因素不一样 在土壤形成过程中 具有特殊的意义 任何土壤没有时间不可能发生发育 任何成土因素没有时间亦不能有任何作用 时间因素体现了一切土壤及一切成土因素发展变化的过程 上述五种自然因素对土壤形成作用的影响是相互联系综合影响土壤的 它们之间彼此相互影响着的 而生物因素在土壤形成中则是起着主导作用 三 耕种土壤的形成特点 在五种自然成土因素综合作用下形成的 尚未经人类开垦利用的土壤叫自然土壤 耕种土壤虽受各种自然成土作用的影响 但随着人们对土壤的不断的耕种熟化 它的性质与原来土壤的性质相差越来越远 并且是向着人们需要的方向发展 创造新的土壤类型 耕种土壤是在自然土壤基础上发展起来的 又在耕种条件下获得新的属性 两者既有发生上的联系 又有发育阶段上的区别 事实证明 耕种土壤不只是自然形成物 而且是人类生产劳动的产物 第四节土壤有机质 一 土壤有机质的来源和类型土壤有机质的来源 主要为动植物残体 微生物以及施入的有机肥料 从数量上看 土壤有机质一般只占土壤总重量的1 5 从上到下由于我国幅员辽阔 土壤类型很多 受自然因素和人为因素的影响 土壤有机质有明显的差异 西藏东南部海拔低 气候湿润 植物生长量大 每年有大量的动植物残体通过微生物分解 形成有机质 进入土壤 因此土壤有机质含量普遍高于其他地区 按地区 市 耕地毛面积统计 那曲 昌都地区土壤有机质含量最高 含量3 01 以上的面积分别为12 13万亩 108 4万亩 各占本地区面积的89 7 和80 2 林芝 阿里地区次之 各占本地区耕地面积的68 9 和54 28 山南 拉萨 日喀则地区分别占本地区耕地面积的23 97 12 92 和12 20 土壤有机质类型 1 新鲜的有机质主要指未被分解的动 植物残体 特别是植物留在土壤中的根 茎 叶等 2 半分解的有机质由于土壤微生物的分解 动 植物残体已经失去了最初的形态特征 3 简单的有机化合物如糖类 氨基酸 脂肪酸等 为有机残体带来的和有机物分解所产生的 在土壤中数量很少 4 腐殖质是有机质经微生物分解合成的黑色或黑褐色的胶体物质 是复杂的高分子有机化合物 它与矿物颗粒紧密结合 只能用化学方法分离 而不能用任何机械方法分开 是土壤有机质中主要的类型 对土壤肥力影响很大 二 土壤微生物 一 土壤微生物的概念和类型土壤微生物是一种非常微小的生物 要用显微镜才能看见 土壤中的微生物很多 一两土壤就有几十亿到上千亿个 1 细菌包括有杆菌 球菌等 它们的主要特点是单细胞 个体小 繁殖快 分布广 土壤细菌大部分都是异养性的 靠分解各种不同的有机物获得能量及养分以进行生活和繁殖 2 真菌真菌大多数是多细胞的 菌体呈丝状分枝 叫菌丝体 它们在土壤中 特别在通气良好的酸性土壤中 是有机质转化的主力 且能利用或分解木质 单宁等复杂的有机物质 真菌一般是需氧的 以腐生或寄生方式生活 在表土最活跃 3 放线菌这是一种放射性的微生物 它介于细菌和真菌之间 其主要特征是单细胞的菌丝体 放线菌的菌丝相当长 但是很细 放线菌一般在酸性土壤中较少 多存在于干燥的桔杆和土壤中 抗旱能力较细菌大 4 藻类和原生动物土壤藻类主要有蓝藻中的念珠藻 颤藻 绿藻中的衣藻 小球藻以及裸藻 硅藻等 它们的主要特点是具有叶绿素 可进行光合作用 能自营生活和积累有机质 它们多栖于多水的表土 往往使表土呈绿色 微生物对空气的喜爱不同 有的要在空气流通的环境下才能生活 称为好气性微生物 真菌 放线菌及大部分细菌是属于这一类 有的微生物不喜欢或不能在空气流通条件下生活 称为嫌气性微生物 例如 乳酸细菌是源于这一类 还有一些对空气要求并不严格 有无 空气均能生活 称为兼气性微生物 例如 反硝化细菌就属于此类微生物 二 土壤微生物与土壤肥力的关系 土壤微生物在土壤中的巨大作用 主要表现在时土壤物质的转化上 从而丰富了植物营养 提高了土壤肥力 1 分解土壤中有机质成为植物可吸收的无机盐 供给植物营养 如腐生细菌的作用 2 分解植物不能吸收的矿物质 如磷矿粉 骨粉 使其转化成植物可以吸收的状态 如磷细菌 钾细菌等 3 同化大气游离氮 供给植物氮素营养 如根瘤菌 自生固氮菌等