任务一土壤基本组成

1、任务一土壤基本组成,任务目标,2,知识目标 熟悉土壤、土壤肥力及土壤质地。 了解土壤有机质的组成及特点。 了解土壤生物的组成及作用。 熟悉土壤水分的类型、表示方法及调节。 了解土壤空气特点，熟悉土壤通气性及调节,能力目标 能用手测法判断土壤质地。 能进行土壤自然含水量的测定,2.1土壤固相组成,土壤是由固相、液相和气相三相物质所组成。固相物质包括土壤矿物质、有机质及土壤生物，而分布于大小孔隙中的成分为土壤液相和气相。液相的主要成分是水分与溶解在其中的各种物质，土壤气相的主要成分是氧气、二氧化碳等气体,3,土壤的基本物质组成,土壤固相组成,4,矿物质来自于岩石风化，是组成土壤的“骨架”； 有机质

2、含量很少，但好似土壤的“肌肉”，对土壤肥力和生产性 能影响很大。 土壤水分是极稀薄的溶液，存在并运动于孔隙之中，就像土壤的“血液”一样，是三相物质最活泼的部分。 土壤的气相部分是土壤中的混合气体，充满在那些未被水分占据 的孔隙之中，是土壤的“肺部,土壤的物质组成,土壤固相组成,1.土壤矿物质 （1）主要的成土矿物 矿物是指自然产出的、具有一定化学组成和物理特性的元素或化合物。它是岩石的组成成分，也是土壤矿物质的来源。 目前，已知的矿物约有3000多种，但与土壤有关的不过数十种。 根据其产生的方式不同，可将矿物分成两大类，即原生矿物和次生矿物,5,生长在岩石缝隙中的树木,土壤固相组成,2）土壤颗

3、粒 土壤是由各种大小不同的矿质土粒组成的。土粒大小不同，其物理、化学性质不同，对土壤肥力的作用也不相同，为了研究和使用方便，根据土粒的粒径和性质将其划分为若干等级，称为粒级,常用土粒分级标准,6,土壤质地分类是根据土壤的粒级组成对土壤颗粒组成状况进行的类别划分,土壤固相组成,国内常用的有国际制和卡庆斯基制,土壤质地分类,国际制,卡庆斯基制,美国制,中国制,7,土壤质地是指土壤中各粒级土粒含量(质量)百分率的组合，又称土壤机械组成。土壤质地是最基本物理性质之一，对土壤各种性状，如土壤通透性、保蓄性、耕性及养分含量有重要影响，是评价土壤肥力和植物适宜性的重要依据,国际制土壤质地分类表（四类十二级,

4、8,卡庆斯基土壤质地分类制（三类九级,9,国际制分类特点：首先根据黏粒(0.01mm）的含量，并参考土壤类型，将土壤质地分成砂土类、壤土类和黏土类；然后再根据各粒级含量的变化进一步细分为三类九级。 对我国而言，一般选用卡庆斯基制中草原土及红黄壤类的分类级别,土壤固相组成,土壤固相组成,2.土壤生物 土壤生物是指全部或部分生命周期在土壤中生活的生物类群，是土壤具有生命 活动的主要成分。 （1）土壤生物的多样性：土壤生物包括土壤动物、土壤植物和土壤微生物等。土 壤生物不仅种类多，数量也大，其生物量通常可占土壤有机质总量的1%8,11,土壤中常见生物的种类与数量,注：生物量的数值以活重为基础，土壤深

5、度为表层15cm,土壤固相组成,2）土壤生物类型 土壤动物：土壤动物是指在土壤中度过全部或部分生活史的动物，其种类繁多，常见有原生动物（变形虫、鞭毛虫、纤毛虫）和后生动物（昆虫、蚯蚓、线虫、蠕虫、蜈蚣、蜘蛛、蛇类、蚁类、蜗牛、螨类、千足虫、环节动物等）。 土壤植物：土壤植物是土壤的重要组成部分，就高等植物而言，主要是指高等植物地下部分，包括植物根系、地下块茎（如甘薯、马铃薯等,12,土壤生物的主要类群,土壤固相组成,3）土壤微生物 是土壤中最重要的生物类型，种类多、数量大，是土壤生物中最活跃的部分。 细菌：有近50个属250种，占微生物总数量的70%90%。细菌是单细胞生物，个体很小，较大的个

6、体长度很少超过5m，但它表面积/体积比大，代谢强，繁殖快，与土壤接触的表面积大。据估计，每克干土中细菌总表面积达20cm2。 土壤细菌的最适温度为2040，最适pH为6.08.0。 放线菌：占土壤微生物总数的5%30%，是典型的好氧性微生物，适宜在中性至偏碱性、通气良好的土壤中生长,13,土壤生物的主要类群,土壤固相组成,真菌：土壤真菌约有170个属，690多种，广泛分布于耕作层中。土壤真菌有藻状菌、子囊菌和担子菌。 真菌大多是好气性的，耐酸性较强，最适pH为6.07.5。 藻类：藻类是微小的含有叶绿素的有机体，主要有硅藻、绿藻和黄藻。在温暖、水分充足的土壤表面大量繁殖，在肥沃土壤中藻类发育也

7、极为广泛,14,土壤固相组成,根际微生物 根际是指植物根系及其影响所及的范围，一般在距根表2mm的范围内。离根越近，微生物数量越多。 根际微生物旺盛的代谢可促进植物营养元素的矿化，增加对植物养分供应。 某些根际微生物能产生维生素、氨基酸或生长刺激素，刺激根际微生物和植物的生长。 可分泌抗生素类物质，有助于植物避免土著性病原菌的侵染。 还能产生铁载体，改善植物的铁营养，保护植物免受病菌的侵害。 但一些根际微生物也会对植物生长产生不利影响，如与植物竞争养分、产生连作病害、分泌毒性物质等,15,根际微生物,土壤固相组成,土壤生物的主要功能,16,土壤固相组成,3.土壤有机质 土壤有机质是指以各种形态

8、存在于土壤中的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。 大部分土壤中有机质含量只占到土壤总重的很小一部分，但在土壤肥力、物质循环、农业可持续发展及土壤环境中发挥重要的作用,17,土壤固相组成,1）土壤有机质的来源与形态 农业土壤中有机质的重要来源是每年施用的有机肥料、植物残茬和根系及分泌物、人畜粪便、工农业副产品的下脚料、城市垃圾、污水等,18,土壤固相组成,有机质的形态 新鲜的有机物质，是指刚进入土壤不久，基本未分解的动植物残体。 半分解的有机物质，指多少受到微生物分解，多呈分散的暗黑色碎屑和小块，如泥碳等。 腐殖物

9、质，是指经微生物改造后的一类特殊高分子有机化合物，呈褐色或暗褐色，是土壤有机质的最主要的一种形态，占有机质总量的85%90,19,土壤固相组成,2）土壤有机质的组成 组成元素： 主要有C、O、H、N等；，C/N在1012之间； 灰分元素：Ca、Mg、K、Na、Si、P、S、Fe、Al、Mn； 少量的I、Zn、B、F等。 主要组分： 非腐殖物质:主要是一些较简单、易被微生物分解的糖类、有机酸、氨基酸、木质素、蛋白质、纤维素、半纤维素、脂肪等高分子物质。 腐殖物质：是一类经过土壤微生物作用后，由酚类和醌类物质聚合、由芳环状结构和含氮化合物、碳水化合物组成的复杂多聚体，是性质稳定、新形成的深色高分子

10、化合物,20,土壤腐殖物质的形成示意,土壤固相组成,3）土壤有机质的转化 土壤有机物质在微生物的作用下，向着两个方向转化，即有机质矿质化和腐殖化过程。 有机质矿质化过程 是指有机质在微生物作用下，分解为简单无机化合物的过程。该过程为植物和微生物提供养分和能量，也为土壤腐殖质提供物质来源。 有机质腐殖化过程 指有机质在微生物的作用下，先分解产生简单有机化合物，继而将简单有机化合物作为中间产物，又转化合成为腐殖质的过程,21,土壤有机质的转化示意,土壤固相组成,4）土壤腐殖质 土壤腐殖质通常由胡敏酸、富里酸和胡敏素三种。由于胡敏素与土粒结合较紧，一般不易提取出来。胡敏酸和富里酸合称为腐殖酸，占腐殖

11、质的60%左右。通常都以腐殖酸作为腐殖质的代表。 土壤腐殖质主要由碳、氧、氢、氮、磷、硫等元素组成，以及与腐殖质形成腐殖酸盐的阳离子。在不同的土壤中，腐殖质各组成分的元素含量相差很大,22,富里酸（黄腐酸）与 胡敏酸（褐腐酸,土壤固相组成,土壤有机质的作用,23,2.2 土壤液相组成,土壤液相主要成分是土壤水分与溶解在水分中的各种物质。 土壤水分并非纯水，而是溶解有一定浓度无机有机离子和分子的稀薄溶液。 通常所说的土壤水实际上是指在105下从土壤中驱逐出来的水分,24,土壤液相组成,1. 土壤含水量 （1）质量含水量 即单位质量土壤中水分的质量占烘干土质量的比值，通常用百分数表示，标准单位是g

12、/kg。 （2）容积含水量 单位体积土壤中水分体积占总体积的百分比。可以计算土壤水分占孔隙度的比例。 土壤容积含水量（%）土壤质量含水量（%）土壤容重 例如，某土样的质量含水量为20%，容重为1.20g/cm3，如假定该土壤的体积为1L和水的密度为1 g/cm3，则,25,该土壤的水量=10001.20 20%=240g=240cm3,土壤液相组成,3）相对含水量 相对含水量是指土壤实际的质量含水量占田间持水量的百分数,26,土壤水分含量的测定（烘干法,27,土壤液相组成,2.土壤水分类型 （1）吸湿水 吸湿水是指固相土粒借助其表面的分子引力从大气中吸收的那部分气态水。 吸湿水受到的土粒吸引力

13、极大，不能溶解其他物质，不能自由移动，植物不能吸收利用，属于无效水。 吸湿水达到最大时的土壤实际含水量叫吸湿系数。 土壤质地是影响吸湿水含量的主要因素,28,土壤空隙,吸湿水,土壤液相组成,2）膜状水 吸湿水含量达到最大后，土粒剩余分子引力吸附的液态水为膜状水。膜状水其受到的吸引力较小，因此，对植物部分有效。 吸湿水能从水层厚的土粒缓慢运动到水层薄的土粒表面。 当植物发生永久萎蔫时的土壤含水量称为凋萎系数，或萎蔫系数。当土壤含水量低于凋萎系数时，水分受到的土壤吸力大于植物根系对其的吸引力，则植物不能利用这部分水，所以为无效水。 质地越黏重的土壤，其凋萎系数越大,29,土壤空隙,吸湿水,土壤液相

14、组成,3）毛管水 受毛管力保持在土壤毛管孔隙中的水分为毛管水，毛管水移动能力很强，可以在土层中向上、向下方向运动，对植物全部有效。 不与地下水直接相连的毛管水称为毛管悬着水，当毛管悬着水达到最大含量时的土壤含水量称为田间持水量。 田间持水量越大，则土壤保水能力能，反之土壤保水能力弱。 影响土壤田间持水量大小的主要因素是土壤的毛管孔隙度，而土壤质地、有机质及耕作状况是影响土壤毛管孔隙度的主要因素,30,土壤液相组成,4）重力水 重力水是指土壤中只受重力作用沿着大孔隙向下运动的水分。只有当土壤水分含量超过土壤田间持水量时才能出现重力水。 由于重力水不易被保持在表层土壤中，植物基本不能吸收利用这部分

15、水，是一种多余水,31,土壤液相组成,32,土壤液相组成,土壤最大有效水含量的高低主要取决于土壤质地和有机质含量，但质地黏于壤土的土壤，其最大有效水含量变化不大。有机质能够促进良好土壤结构的形成，而良好的土壤结构能够改善土壤的孔隙性质，提高土壤的保水能力，增加有效水的最大含量,33,不同类型质地土壤的最大有效水含量,土壤液相组成,3. 土壤水分管理 （1）农田基本建设 农田、排灌渠系、路网、防护林带等的合理规划和建设。 田面平整。 排灌渠系的配套。 （2）灌溉和排水 灌溉是增加农田水分含量的重要措施。灌溉的方式有漫灌、畦灌、喷灌、滴灌等。 农田排水可分为排除地面积水、降低地下水位及排除表层土壤

16、内滞水三类,34,土壤液相组成,3）耕作保墒 墒是土壤水分的另一种习惯叫法。保墒是使土壤维持一定的含水量。通过适当的耕作措施也可以达到减少土壤水分损失、维持土壤含水量的目的。 耕翻、中耕、耙耱、镇压等耕作措施，在不同情况下可以起到不同的水分调节效果。 （4）覆盖 覆盖是旱物农业保水保温的良好生产措施。所有覆盖措施都有利于少了土壤水分的蒸发损失，提高了表层土壤水分含量,35,2.3 土壤气相组成,1. 土壤空气来源与含量 土壤空气主要来自于大气，其次是在土壤中存在的动植物与微生物活动产生的气体，还有部分气体来源于土壤中的化学过程。 土壤空气含量受土壤孔隙度和含水量影响，在孔隙度一定情况下，土壤空

17、气含量随含水量增加而减少。一般旱地土壤空气含量要求10%15%以上,36,土壤气相组成,2. 土壤空气组成 土壤空气与大气组成基本相似，但有些气体有明显差异。 土壤空气的组成特点如下： （1）土壤空气中的二氧化碳的含量高于大气。 （2）土壤空气中的氧气含量低于大气。 （3）土壤空气的相对湿度比大气高。 （4）土壤空气中有时像甲烷等还原性气体的含量远高于大气。 （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很大,37,土壤空气与大气的体积组成(,土壤气相组成,3. 土壤空气与植物生长,38,土壤气相组成,4. 土壤通气性 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。 （1）整体交换 整体交换是指土壤空气在一定的条件下全部移出土壤，或在大气中以同样的方式进入土壤。这种情况在灌溉、降雨、温度变化、耕作扰动、近地面空