土壤的组成和性质...ppt

1土壤的组成与性质2低产土壤的利用与改良3高产土壤的培肥与利用4常见化学肥料的施用5常见有机肥料的使用6测土配方施肥技术,第四章农作物土壤培肥和合理施肥,土壤与整个地球环境系统的各圈层之间的关系,一、土壤的宏观组成土壤是指地球陆地表面具有一定肥力且能生长植物的疏松表层。它是由岩石风化和母质的成土两种过程综合作用下形成的产物。其本质属性是具有肥力，由固、液、气三相组成。,第一节土壤的组成和性质,矿物质90%以上有机质10%以内,固相,液相,土壤中的水分及其水溶物（包括气体）,孔隙中充满空气,气相,土壤构成【微观】,【1】、土壤是由各种大小不同的矿质土粒组成的，它们单独或相互团聚形成土粒聚合体。大小不同的土粒的物理、化学性质不同，对土壤肥力的作用也不同。,【2】、根据土粒粒径和性质将土粒划分为若干等级叫粒级，一般将土粒由粗到细分为石砾（li）、沙粒、粉砂粒和黏粒（nian）粒4个等级。,0.001,细粘粒,0.005-0.001,粗粘粒,粘粒,0.01-0.005,细粉粒,0.05-0.01,粗粉粒,粉粒,0.25-0.05,细粗粒,1-0.25,粗砂粒,砂粒,3-1,细砾,10-3,粗砾,石砾,10,石块,粒径(mm),颗粒名称,表4-1我国土粒分级标准,孔隙过大，水和养分易流失,石英为主，孔隙大，通气和透水性强，保水保肥能力弱，营养元素含量少,原生矿物与次生矿物的混合体。团聚、胶结性差，分散性强。保水保肥能力较好。,次生矿物，土壤营养元素含量丰富，团聚能力较强，保水保肥性好，但通气和透水性差。,1.土壤矿物质,土壤矿物质是岩石经过物理风化和化学风化形成的。原生矿物：它们是各种岩石（主要是岩浆岩）受到程度不同的物理风化而未经化学风化的碎屑物，其原来的化学组成和结晶构造都没有改变；如长石、石英、云母、角闪石、辉石、橄榄石等。次生矿物：它们大多数是由原生矿物经化学风化后形成的新矿物，其化学组成和晶体结构都有所改变。主要有：蒙脱石、伊利石、高岭石、铁铝氧化物、水化氧化物等。,石英,黑云母,辉石,方解石,2、土壤有机质,土壤有机质是土壤中含碳有机化合物的总称。包括土壤中各种动植物微生物残体、土壤生物的分泌物与排泄物，及其这些有机物质分解和转化后的物质。一般占固相总重量的10%以下，是土壤的重要组成部分，也是土壤形成的主要标志。土壤有机质主要来源于动植物和微生物残体。非腐殖物质（蛋白质、糖类、树脂、有机酸）腐殖质（腐殖酸、富里酸、腐黑酸等）。,土壤有机质的转化,土壤有机质矿质化过程,土壤有机质腐殖化过程,把复杂的有机物转变为简单的化合物，最后变成无机物CO2、H2O、NH3、H2、SO2等的过程。,把有机质矿化过程中形成的中间产物合成为比较复杂的有机化合物-腐殖质的过程,称为腐殖化过程.,分解，提供养分和能量,合成，积累养分和能量,（1）、提供植物生长所需的养分；（2）、提高土壤的持水性，减少水土流失；（3）、提高土壤的保肥性和缓冲性；（4）、改善土壤的物理性质；（5）、提高土壤生物和酶的活性，促养分转化；（6）、改善生态环境；,土壤有机质的作用,3、土壤水分,土壤水分是土壤的重要组成部分，主要来自大气降水和灌溉。土壤水分并非纯水！实际上土壤水是溶解有一定浓度的无机盐离子、有机离子、分子的稀薄溶液。因此土壤水分既是植物养分的主要来源，也是进入土壤的各种污染物向其他环境圈层（如水圈、生物圈等）迁移的媒介。,土壤水分含量,土壤水分含量通常用质量含水量表示。即单位质量的土壤中水分质量占烘干【105】土质量的比值，用百分数表示。土壤质量含水量=,土壤水质量,烘干土质量,100%,土壤水分含量,土壤水分类型吸湿水、膜状水、毛管水、重力水等。土壤水分有效性为植物生长创造一个良好的水、气、热环境，增加土壤水分的入渗，减少土壤水分的非生产性消耗和提高土壤水分的利用率。土壤水分管理的主要措施a、农田基本建设合理化；b、合理灌溉和排水；c、合理耕作保墒；d、正确覆盖，保水保温；,4、土壤中的空气,土壤是一个多孔体系，在水分不饱和的情况下，孔隙中充满空气。土壤空气主要来自大气，其次来自土壤中的生物化学过程。土壤空气是不连续的，它存在于被土壤固体隔开的土壤孔隙中，其组成在不同位置是有差异的。,土壤空气的含量和组成在很大程度上取决于土水关系。在土壤孔隙里贮存的水分和空气，它们的相对含量经常随自然条件的改变而变化。,土壤空气与大气组成有较大的差别,（1）土壤空气是一个不连续的体系。（2）CO2含量一般远比在大气中高，氧的含量则低于大气。造成这种差别的原因是土壤中植物根系的呼吸作用、微生物活动中有机物的降解及合成时消耗其中的O2，放出CO2。（3）土壤空气一般比大气含有较高的水量。土壤含水量适宜时，相对湿度接近100%。（4）除此之外，由于土壤空气经常被水汽所饱和，在通气不良情况下，厌氧细菌活动产生的少量还原性气体如CH4、H2S、H2也积累在土壤空气中。（5）、土壤空气各成分的浓度在不同季节和不同土壤深度内变化大。,土壤通气性,1、土壤空气与大气不断进行气体交换的能力称为土壤通气性。2、土壤通气性调节方法：A、深耕结合使用有机肥料B、客土【外地土】掺沙掺黏C、深耕或雨后及时中耕D、灌溉结合排水E、科学施肥,作业,1、名词解释：原生矿物次生矿物粒级土壤有机质质量含水量土壤通气性2、土壤有机质的作用是什么？3、土壤水分管理的具体措施是什么？,(二)、土壤基本性质,土壤基本性质包括土壤的物理性质和化学性质。其中物理性质包括土壤质地、土壤孔隙性、土壤结构性、土壤热性质、土壤耕性等，土壤化学性质包括土壤吸收性、土壤酸碱性、土壤缓冲性、土壤养分等。,定义：由不同的粒级混合在一起所表现出来的土壤粗细状况，称为土壤质地（或土壤机械组成）。依据：土壤质地分类是以土壤中各粒级含量的相对百分比作标准的。分类方法：国际制和美国制均采用三级分类法，即按砂粒、粉砂粒、粘粒三种粒级的百分数，划分为砂土、壤土、粘壤土和粘土四类十二级。,1、土壤质地,土壤质地可在一定程度上反映土壤矿物质组成和化学组成，同时土壤颗粒大小与土壤的物理性质有密切关系，并且影响土壤孔隙状况，因此对土壤水分、空气、热量的运动和养分转化有很大影响。质地不同的土壤表现出不同的性状。,壤土兼有砂土和粘土的优点,土壤性状,土壤质地改善措施,增施有机肥，改良土性；掺沙掺黏；客土调剂；引洪漫淤，引洪漫沙；翻淤压沙，翻沙压淤；种树种草，培肥改土；因土制宜，加强管理；,2、土壤孔隙性,定义：土壤孔隙性是指土壤孔隙的数量、大小、比例、性质的总称。土壤孔隙类型：通气孔隙、毛管孔隙、无效孔隙。土壤孔隙性调节有利于创造松紧适宜的土壤环境，对种子出苗、扎根都有重要作用：防止土壤压实；实行粮肥轮作、水旱轮作，增施有机肥料；深耕结合使用有机肥料，再配合耙耱、中耕、镇压等措施；采用工程措施改造或改良铁盘、砂姜、漏沙、黏土等障碍土层。,3、土壤结构,土壤结构包含土壤结构体和土壤结构性。土壤结构体是指土壤颗粒或颗粒团聚形成的具有不同形状和大小的土团和土块。常见有7种结构【见P61页图】。土壤结构性是指土壤结构体的类型、数量、稳定性、土壤孔隙状况等。,团粒结构是良好的土壤结构体，具有多孔性和稳定性。团粒结构多是土壤肥沃的标志之一。促进土壤团粒结构形成的主要措施有：一是增施有机肥；二是酸碱性土壤改良；三是合理的精耕细作；四是合理轮作；五是合理灌溉、晒垡、冻垡；六是使用土壤结构改良剂。,1.3土壤吸附性,土壤胶体的比表面积和带电性，使土壤具有吸附性。1.3.1土壤胶体的性质（1）土壤胶体具有巨大的比表面和表面能：,比表面：单位重量（或体积）物质的表面积。,一定体积的物质被分割时，随着颗粒数的增多，比表面也显著地增大。,蒙脱石比表面积最大（600-800m2/g）高岭石最小（7-30m2/g）有机胶体比表面积也大（700m2/g）,（2）土壤胶体的电性：土壤胶体微粒内部一般带负电荷，形成一个负离子层（决定电位离子层），其外部由于电性吸引而形成一个正离子层（反离子层或扩散层），即合称双电层。,（3）土壤胶体的凝聚性和分散性：凝聚性：由于胶体的比表面和表面能都很大，为减小表面能，胶体具有相互吸引、凝聚的趋势，这就是胶体的凝聚性。分散性：由于土壤胶体微粒带负电荷，胶体粒子相互排斥，具有分散性，负电荷越多，负的电动电位越高，相互排斥力越强，分散性也越强。影响因素：土壤胶体的电动电位和扩散层厚度及土壤溶液中电解质浓度、pH值影响土壤凝聚性能。,土壤溶液中常见阳离子的凝聚能力顺序如下：Na+K+NH4+HMg2Ca2+Ca2+Mg2+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+。（三价离子二价离子一价离子）,每千克干土中所含全部阳离子总量，称为阳离子交换量(cmol/kg)，不同土壤的阳离子交换量不同：不同种类胶体的阳离子交换量的顺序为：有机胶体蒙脱石水化云母高岭土含水氧化铁、铝。土壤质地越细，阳离子交换量越高。土壤胶体中SiO2/R2O3比值越大，其阳离子交换量越大，当SiO2/R2O38.5土壤溶液中OH-的主要来源，是CO32-和HCO3-的碱金属（Na、K）及碱土金属（Ca、Mg）的盐类。强碱性土对大多数植物和微生物有害，可使微量元素沉积，恶化土壤物化性能。,Na+离子饱和度亦称为土壤碱化度。,胶体上吸附的盐基离子不同，对土壤的pH的影响也不同。,当土壤胶体上吸附的Na、K、Mg（主要是Na）等离子的饱和度增加到一定程度时，会引起交换性阳离子的水解作用：,表4-9不同盐基离子完全饱和吸附黑钙土的pH值,1.4.3土壤的缓冲性能,土壤缓冲性能是指土壤具有缓和其酸碱度发生变化的能力，它可以保持土壤反应的相对稳定。（1）土壤溶液的缓冲作用：土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸等弱酸及其盐类，构成一个良好的缓冲体系，对酸碱具有缓冲作用。Na2CO3+2HCl2NaCl+H2CO3H2CO3+Ca(OH)2CaCO3+2H2O,土壤中的某些有机酸是两性物质，具有缓冲作用。如氨基酸含氨基和羧基可分别中和酸和碱，从而对酸和碱都具有缓冲能力。,（2）土壤胶体的缓冲作用：土壤胶体吸附有各种阳离子，其中盐基离子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。对酸的缓冲作用（以M代表盐基离子）对碱的缓冲作用,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。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。一般土壤缓冲能力：腐殖质土粘土砂土,还原态元素氧化态CH4CCO2NH3、N2、NONNO2-、NO3-H2SSSO42-PH3PPO43-Fe2+FeFe3+,1.5土壤的氧化还原性,土壤中主要的氧化剂：土壤空气中的游离O2、少量的NO3-、和高价的金属离子,如Fe（III）、Mn（IV）、V（V）等。土壤中主要的还原剂：土壤有机质、厌氧条件下的分解产物以及低价金属离子。,土壤中氧化、还原物质组成复杂