土壤学课件第一章 绪论

土壤学,主讲教师:蒲玉琳,SoilScience,四川农业大学温江校区,主要参考教材：,黄昌勇,徐建明主编（3版）.土壤学.中国农业出版社，2010林大仪主编.土壤学.中国林业出版社，2002孙向阳主编.土壤学.中国林业出版社，2003四川省农牧厅土壤普查办公室.四川土壤.四川科学技术出版社,1995,黄巧云主编.土壤学.中国农业出版社,2005,采用教材：,相关期刊：土壤学报、土壤、土壤通报、土壤肥料等学习网址：中国科学院南京土壤研究所,课时安排,第一章绪论（2学时）第二章土壤的地学基础（4学时）第三章土壤矿物质和土壤质地（2学时）第四章土壤有机质与生物（2学时）第五章土壤水分（4学时）第六章土壤空气和热量状况（2学时）第七章土壤的孔性、结构和力学性质、耕性（4学时）第八章土壤胶体胶体化学与表面反应（2学时）第九章土壤酸碱性与氧化还原反应（3学时）第十章土壤养分循环（3学时）第十一章土壤形成、分类、分布及四川省主要土壤类型（6学时）第十二章土壤退化与土壤质量（4学时）,总学时数：64（理论/实验/自修=38/21/5）,第一章绪论,（1）“土壤”、“土地”、“土壤肥力”和“土壤圈”的基本概念（2）土壤的组成和土壤资源的特点,重点及难点：,早在三、四千年以前，我国的周礼当中就有了土壤含义的记载。“万物自生焉则曰土”，“以人所耕而树艺焉则曰壤”，也就是说凡是自然生长植被的土地叫“土”，经过开垦而种植植物的土地叫作“壤”，这可能是对土壤下的最早的定义。,犁地，铜器时代中央印度红色崖壁画,距今6600年至距今4600年,1.1土壤及土壤肥力的概念一、土壤概念,土,土者，吐也；壤者，从土，从襄；襄者，助也。,壤,王云森中国土壤科学,生态学家：土壤是地球表层系统中，生物多样性最丰富，生物地球化学的能量交换、物质循环（转化）最活跃的生命层。环境科学家：土壤是重要的环境因素，环境污染物的缓冲带和过滤器。（净化、阻留）工程专家：土壤是承受高强度压力的基地或作为工程材料的来源。农业科学工作者和广大农民：土壤是植物生长的介质。,土壤的经典定义：“地球陆地表面能够生长绿色植的疏松表层”。（前苏联土壤学家威廉斯）,五色土,土壤定义：“覆盖于地球陆地表面，具有肥力特征的，能够生长绿色植物的疏松物质层”。,类型,自然土壤,人为作用的影响,农业土壤,植被类型：农业土壤、森林土壤、草原土壤、园林土壤（苗圃土壤、城市绿地土壤）,成土过程的发生学层次：铁铝土(红壤、黄壤）、淋溶土、初育土（紫色土、石灰土）、人为土（水稻土、潮土）,物质组成,固,矿物质,有机质,多种生物：昆虫、动物、微生物,重量%,体积%,9538512,液,气,存在于土壤孔隙中，二者相互消涨,特性,物理特性,化学特性,生物学特性,二、土地,土地土地是大气对流层的下部至地壳一定深度的立体空间内有关自然要素和人类活动形成的自然经济综合体。他包括气候、地貌、岩石、水文、土壤和生物等组成要素。,用数学表示为：L（土地）=C（气候）+G（基础地质）+T（地形）+H（水文）+S（土壤）+V（植被）+M（人类的经济活动）,在一定程度上可以将土地与土地资源同等看待,三、土壤肥力,定义:在植物生活全过程中，土壤供应和协调植物生长所需水、肥、气、热的能力。类型1、自然肥力和人为肥力自然肥力：指土壤在自然因子(气候、生物、地形等)综合作用下所具有的肥力人为肥力：土壤在人为条件熟化(耕作、施肥、灌溉等)作用下所表现出来的肥力,2、潜在肥力与有效（经济）肥力潜在肥力：土壤肥力在生产上没有发挥出来产生经济效益的部分有效（经济）肥力：土壤肥力在当季生产中表现出来产生经济效益的部分,1.2土壤在农业和环境中的重要性一、土壤是农业的基本生产资料1、存贮、供应养分是陆地生物所需营养物质的重要来源，起着营养库的作用,2、接纳、存贮与供应水分：巨大的水库3、生物支撑作用土壤中拥有种类繁多，数量巨大的生物群4、稳定和缓冲环境变化,二、土壤是地球表层系统的重要组成部分（一）土壤圈（Pedosphere）的概念地球表层系统五大要素：大气圈、生物圈、岩石圈、水圈、土壤圈,土壤圈是覆盖于地球陆地表面和浅水域底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层，它是地圈系统的重要组成部分。,（二）土壤圈的功能1、对大气圈与大气进行频繁的水、气和热的交流。2、对生物圈支撑和调节生物过程，提供植物生长的养分、水分与适宜的物理条件，决定自然植被的分布与演替。3、对水圈降水在陆地的重新分配、元素的生物地球化学行为和水分平衡、分异、转化及水圈的化学组成。4、对岩石圈具有一定的保护作用，以减少其受各种外营力破坏，与岩石圈进行物质交换与地质循环。,(三)土壤圈的地位,气圈Gas-sphere,岩石圈Rocky-sphere,水圈Watersphere,生物圈Biosphere,土壤圈pedosphere,金属与微量元素物质循环,生物养分物质循环,水分循环与平衡,各种气体的交换与平衡,连接无机界和有机界（生命与非生命）联系的纽带，是其余四大圈层物质和能量交换的中心环境。,三、土壤是陆地生态系统的基础1、保持生物活性、多样性和生产性2、对水体和溶质流动起调节作用3、对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解、固定和解毒作用4、具有贮存并循环生物圈及地表的养分和其它元素的功能,我国是个多山的国家,各种山地丘陵地面积占全部土地面积的65,平原区土地仅占35我国人均耕地面积不到世界人均耕地的l/3，人均林地面积占世界人均林地面积的1/9，人均草地面积不到世界人均草地面积的1/22、质量的可变性3、空间位置的固定性,四、土壤是最珍贵的自然资源1、数量的有限性和固定性,1.3土壤科学的发展及研究内容一、土壤科学的发展1、农业化学土壤学派2、农业地质土壤学派3、土壤发生学派4、土壤学发展的新观点：土壤圈、土壤生态系统、土壤质量。,二、分支学科及研究内容（一）土壤物理学主要研究土壤水、气、热运动及其调控的原理，其研究内容包括土壤水分、土壤质地、土壤结构、土壤力学性质、土壤溶质移动及土壤植物大气连续体(SPAC)中的水分运行和能量转移等。,（二）土壤化学研究土壤化学组成，性质及其土壤化学反应过程的分支学科。重点研究土壤胶体的组成、性质，及土壤固液界面发生的系列化学反应。为开展土壤培肥、土壤管理、土壤环境保护提供理论依据。,（三）土壤微生物学研究土壤中微生物区系、多样性及其功能和活性的土壤学分支。,1、土壤微生物生态2、土壤微生物与土壤物质循环(陆地N,P,S,C素循环),3、土壤酶活性4、土壤微生物与土壤固氮作用5、根际微生物与菌根6、土壤微生物之间的相互作用,7、农业措施对微生物的影响8、土壤微生物与土壤的污染防治9、有益微生物的农业应用,（四）土壤生物化学1、土壤腐殖质形成、特性及其对土壤肥力的影响2、土壤碳、氮、磷、硫的生物转化（有机碳、氮矿化作用和腐殖化作用）3、土壤酶活性4、有机生物制剂包括有机农药、杀虫剂、除草剂的生物降解及其对环境污染的影响等,（五）土壤地理学1、土壤发生和分类土壤发生学是土壤地理学的核心，重点研究土壤形成与自然成土因子和人为活动的复杂关系，并在此基础上，根据土壤的发生发育过程、土壤诊断学属性进行土壤分类。2、土壤分布规律土壤是一个时间上处于动态、空间上具有垂直和水平方向上分异性的三维连续体。,3、土壤调查制图和土壤质量评价应用现代新技术（如3S技术），建立土壤数据库(中国土壤数据库,2、土壤学与农学、农业生态学有着不可分割的关系3、土壤学与环境科学联系密切,土壤学,形态、发生、分类,肥力、保持、灌溉,水文学hydrology,地球化学geochemistry,土壤学Soilscience,植物营养学plantnutrition,地质学geognosy,土力学soilmechanics,生态学bionomics,沉积学sedimentology,地貌学geomorphology,土壤学和相关学科的关系,稳定性,四、土壤学的任务（一）合理利用土壤水土流失土壤沙化土壤次生盐渍化土壤污染农药污染肥料污染“三废”污染,沙河远上白云间，孤城一座万仞山,1993年5月5日沙尘暴锋面,不合理的土壤资源利用和生态环境遭受破坏,Why,自然对人类的惩罚,2002年4月北京沙尘暴,（二）中低产土壤改良（三）基础理论研究1、土壤温室气体形成机理、变化规律与减缓途径的研究(重点是CH4、NxOy、CO2)2、土壤污染发生类型、形成规律与防治途径研究3、土壤退化时空变化、形成机理、调控对策,4、土壤质量的演变机制、评价体系及恢复重建的研究5、经济快速发展地区土壤环境演变机制与调控研究6、不同地区土壤生态环境建设及其治理途径的研究7、土壤与环境问题有关基础应用与开发项目的研究,五、土壤学的研究方法（一）宏观研究和微观研究（二）综合、交叉研究（三）野外调查与实验室研究结合（四）新技术的应用,六、21世纪土壤科学所面临的挑战,来自人口膨胀的挑战