《土壤学》.绪论

1、土 壤 学绪 论考核办法考核办法 平时成绩包括：平时成绩包括：课堂提问、小测验、课堂提问、小测验、主要参考教材：1. 黄昌勇，2000。土壤学。北京：中国农业出版社2. 熊顺贵，2001。基础土壤学。北京：中国农业大学出3. 李保国黄元仿，吕贻忠，2001。绿色的根基：土壤学。济南：山东科学技术出版4. B.A.柯夫达 【苏著 （上、下册）土壤学原理，科学出版社，1981.5. N.C. 布雷迪 （美） 土壤的本质与性状，科学出版社，19826. Edward J. Plaster (美）Soil Science and Management 3rd Edition. New York :De

2、lmar Publishers. 1997. 土壤的重要性土壤的重要性 土壤的概念及土壤学的发展概况土壤的概念及土壤学的发展概况 土壤学的研究内容和方法土壤学的研究内容和方法绪 论主要内容 (重点)：教学目标与要求：教学方式与手段：课时安排与进度：1.1.土壤的重要性（重点）土壤的重要性（重点）2.2.土壤及土壤科学的发展土壤及土壤科学的发展 （重点）（重点）3.3.土壤学科体系、研究内容和方法土壤学科体系、研究内容和方法 要求充分认识土壤的重要性，掌握土壤的基本概念，土壤的基本特性。幻灯，动画演示；举例分析；2课时第一节 土壤的重要性如果没有土，世界将会怎么样？如果没有土，世界将会怎么样？如

3、果没有土，如果没有土， 明天将会怎么样？明天将会怎么样？Whats the soil?!你想过你想过www吗？吗？ what is this soil? www: where is this soil? why is this soil? Soil sciene tell you 3w! 话说土壤土 地之吐生物者也。说文 百谷草木丽乎土。易彖传 。壤：柔土也，南方的土多称壤，如红壤，砖红壤。土地地：土也， 与天相对应。地生养万物。管子形势解地产、地主、地势、地位。坏（壞）形声。从土,褱(huai)声。古代建筑物主要以土建造,故从“土”。本义:倒塌(指建筑物遭到破坏)。按:古代“坏”与“壞”是音

4、义都不相同的两个字。“坏”,本读作pei,是个从土、不声的形声字,指“未烧过的砖瓦、陶器”。现在“壞”简化为“坏”)-坏土坏不人SOILSearch Our Interesting Live天人合一土壤是陆地表面能够生长植物的疏松的风化层。 土壤是农业最基本的生产资料土壤是农业最基本的生产资料 土壤是陆地生态系统的重要组成部分土壤是陆地生态系统的重要组成部分 土壤是最珍贵的自然资源土壤是最珍贵的自然资源 土壤资源是可持续农业的基础土壤资源是可持续农业的基础第一节土壤的重要性第一节土壤的重要性 土壤是农业最基本的生产资料土壤是农业最基本的生产资料 在人类赖以生存的物质生活中，人类消耗的约80以上

5、的热量，75以上的蛋白质和大部分的纤维都直接来源自土壤。 土壤的重要性土壤的重要性 民以食为天，食以土本！民以食为天，食以土本！ 土壤土壤植物性生产动物性生产一、土壤在农业和自然环境中的重要性（一）土壤是人类农业的生产基地土壤是人类农业的生产基地 1、 植物生长的要素植物的生活因子植物的生活因子与土壤环境条件与土壤环境条件植植 物物 生生 长长 土壤土壤水体水体砂培砂培水培水培基质基质太空太空载体载体 设施农业设施农业（以色列）（以色列）大田农业大田农业太空农业太空农业2、 植物生长的载体 （1）营养库的作用）营养库的作用 （2）养分转化和循环作用）养分转化和循环作用 （3）雨水涵养作用）雨水

6、涵养作用 （4）生物的支撑作用）生物的支撑作用 （5）稳定和缓冲环境变化的作用）稳定和缓冲环境变化的作用3、土壤在植物生长中的特殊作用土壤在植物生长中的特殊作用（二）土壤是地球表层系统自然地理环境的重要组成部分土壤是地球表层系统自然地理环境的重要组成部分 一、土壤在农业和自然环境中的重要性 土壤圈 大气圈 生物圈 岩石圈 水圈土壤圈：土壤圈：是地球表层系统中处于四大圈交接面上是地球表层系统中处于四大圈交接面上最富有生命力的土壤连续体或覆盖层最富有生命力的土壤连续体或覆盖层 大气圈 释放CO2、CH4、H2S、 N2O， 吸收O2 支持生物过程， 重新分配 生物圈 提供生物养分、 土壤圈 水循环

7、与 水圈 水分等 水平衡等 地球 保护层 地质 循环 岩石圈地球生态系统地球生态系统陆地生态系统陆地生态系统农业生态系统农业生态系统森林生态系统森林生态系统土壤（土壤（Soil）生命系生命系统统环境系统环境系统二、土壤在农业和自然环境中的重要性（三）土壤是陆地生态系统的重要组成部分土壤是陆地生态系统的重要组成部分 生态系统：生态系统：在一定空间在一定空间范围内各生物成分和非范围内各生物成分和非生物成分通过能量流动生物成分通过能量流动和物质循环而相互作用，和物质循环而相互作用，相互依存所形成的一个相互依存所形成的一个功能单位。功能单位。光、水、光、水、 气、热、土气、热、土土壤在陆地生态系统中的

8、四大作用：土壤在陆地生态系统中的四大作用：（一）保持生物活性，多样性和生产性（一）保持生物活性，多样性和生产性（二）对水体和溶质流动起调节作用（二）对水体和溶质流动起调节作用（三）对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解和解毒作用（三）对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解和解毒作用（四）（四） 具有贮存并循环生物圈及地表养分和其它元素的功能具有贮存并循环生物圈及地表养分和其它元素的功能二、土壤在农业和自然环境中的重要性（三）土壤是陆地生态系统的重要组成部分土壤是陆地生态系统的重要组成部分 二、土壤在农业和自然环境中的重要性（四）土壤是土壤是最珍贵的自然资源最珍贵的自然资源1 1、土壤资源的再生

9、性与质量的可变性土壤资源的再生性与质量的可变性红壤严重流失后红壤严重流失后形成的红色沙漠形成的红色沙漠 人类生产、生活不可缺少的重要自然资源，为人类社会人类生产、生活不可缺少的重要自然资源，为人类社会的发展创造了生存和发展的环境的发展创造了生存和发展的环境治之得宜治之得宜地力常新地力常新水土流失，水土流失，土地沙漠化，土地沙漠化，土壤盐碱化，土壤盐碱化，土壤遭污染土壤遭污染土壤肥力退化土壤肥力退化国在山河破国在山河破2 2、土壤资源数量的有限性（土壤资源数量的有限性（ 1cm1cm厚需厚需300300年年） 土壤资源的破坏吃祖宗的饭，断子孙的路土壤资源的破坏吃祖宗的饭，断子孙的路表表1.2中中

10、国国土土壤壤资资源源的的总总量量，人人均均占占有有量量及及其其与与世世界界和和部部分分国国家家比比较较 (摘自“土壤学” ，黄昌勇主编)人均占有量土地类型中国的总占有量(%) 世界中国美国巴西印度中国人均占有量与世界人均量比率(%)土地总面积(hm2)2.770.913.926.280.4332.9耕地与园地面积(hm2)6.80.310.100.800.560.2232.3永久草地面积(hm2)9.00.660.271.011.220.0240.9森林和林地面积(hm2)0.850.0915.5二、土壤在农业和自然环境中的重要性（四）土壤是土壤是最珍贵的自然资源最珍贵

11、的自然资源3 3、土壤资源土壤资源空间分布上的固定性空间分布上的固定性 土壤资源具有地带性分布规律土壤资源具有地带性分布规律 土壤的可持续利用是持续农业的基础土壤的可持续利用是持续农业的基础 我国要跨进可持续发展的我国要跨进可持续发展的“大门大门”还需要：还需要：30-5030-50年？年？粮食供应压力加大！土壤的重要性土壤的重要性短期内不可逆转的趋势：短期内不可逆转的趋势： 1 1、 耕地减少不可逆转；耕地减少不可逆转； 2 2、人口增长不可逆转；、人口增长不可逆转； 3 3、消费水平的提高不可逆转；、消费水平的提高不可逆转；可持续发展的条件：可持续发展的条件： 人口的零或负增长人口的零或负

12、增长 （中国每年净增人口中国每年净增人口1000万万） 资源破坏的零或负增长资源破坏的零或负增长 （中国每年减少土地中国每年减少土地300万亩万亩） 生态环境恶化的零或负增长生态环境恶化的零或负增长 （中国荒漠化速度中国荒漠化速度2620km2/年年）SOSSAVE OUR SOILS ! 红壤严重流失后形成的红色沙漠红壤严重流失后形成的红色沙漠 20世纪科学与技术迅速进步， 但“人口粮食资源环境”仍是困扰人类社会发展的难题，科学工作者责任越来越重大。 土壤的重要性土壤的重要性现在你已经不再以普通人的眼光看待土壤，你将成为一个土壤工作者地球的医生和卫士。 答案： 土壤和科技！ “老”问题： 2

13、1世纪怎么养活15亿中国人？！土壤学及土壤工作者的任务土壤学及土壤工作者的任务 培养土壤学人才从事土壤研究宣传土壤知识治理和拯救土壤资源任重而道远任重而道远第二节 土壤及土壤学科的发展土壤及土壤学科的发展一、土壤的概念及特性土壤学（Soil science)：广义的土壤科学可分为：发生土壤学（Pedology) 农业土壤学(Edaphology) 环境土壤学（ Environmentail soil)生态学家生态学家：土壤是：土壤是地球表层系统地球表层系统中，生物多样性最丰富，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）最活跃的生物地球化学的能量交换、物质循环（转化）最活跃的

14、生生命层。命层。环境科学家环境科学家：土壤是重要的环境因素，环境污染物的：土壤是重要的环境因素，环境污染物的缓冲缓冲带和过滤器。（净化、阻留）带和过滤器。（净化、阻留）工程专家工程专家：土壤是承受高强度压力的：土壤是承受高强度压力的基地基地或作为或作为工程材料工程材料的来源。的来源。农业科学工作者和广大农民农业科学工作者和广大农民：土壤是植物生长的介质：土壤是植物生长的介质1、土壤的概念土壤的传统定义：土壤的传统定义：“发育于地球陆地表面能够生长绿色发育于地球陆地表面能够生长绿色植物的疏松多孔结构表层植物的疏松多孔结构表层”。自然土壤自然土壤 自然植被下发育而成自然植被下发育而成耕作土壤耕作土

15、壤 已被开垦利用，具有耕作影响已被开垦利用，具有耕作影响人为作用的影响人为作用的影响 的那部分土壤的那部分土壤森林土壤森林土壤 ：是在森林植被下发育的土壤，是供给森林植物生活物质的基质是在森林植被下发育的土壤，是供给森林植物生活物质的基质 植被类型植被类型农业土壤：农业土壤：林业土壤：林业土壤：相对农业土壤而言，是营林范围内所涉及的土壤相对农业土壤而言，是营林范围内所涉及的土壤 园林土壤：园林土壤：城市绿地土壤：城市绿地土壤：生长园林植物绿化地块的土壤生长园林植物绿化地块的土壤温室土壤：温室土壤： 玻璃和塑料大棚的土壤。玻璃和塑料大棚的土壤。 盆栽土壤盆栽土壤 花卉盆栽或盆景栽培时用的土壤，花

16、卉盆栽或盆景栽培时用的土壤，类型：类型：2、土地的概念土地是气候、地貌、岩石、土壤、植被和水文等自然要素土地是气候、地貌、岩石、土壤、植被和水文等自然要素组成的自然综合体和人类过去和现在生产劳动的产物。组成的自然综合体和人类过去和现在生产劳动的产物。 用数学表示为：用数学表示为：L（土地土地）=C（气候气候）+G（基础地质基础地质）+T（地形地形）+H（水文水文）+S（土壤土壤）+V（植被植被）+M（人类的经济活动人类的经济活动）土地资源：土地资源：是指在一定技术条件和一定时间内，可为人类利用的土地。是指在一定技术条件和一定时间内，可为人类利用的土地。在一定程度上可以将土地与土地资源同等看待在

17、一定程度上可以将土地与土地资源同等看待3、土壤的物质组成（降水、地下水）（降水、地下水）类生物体类生物体蕴含着巨大的生命力蕴含着巨大的生命力 土壤是一个多孔体系。土壤是多相体系，一般可分为固、液、气三相。土壤三相物质组成示意图土壤三相物质组成示意图 土壤的组成-多孔多相性土壤剖面垂直分层特性土壤剖面垂直分层特性土壤的生物学特性土壤的生物学特性土壤的化学特性土壤的化学特性土壤的肥力特性土壤的肥力特性 土壤的土壤的“记忆记忆”特性特性土4、土壤的特性（了解）土壤的组成土壤的组成-多孔多相性多孔多相性红黄壤红黄壤北京：东北旺北京：东北旺保定 潮褐土土壤剖面垂直分层特性土壤剖面垂直分层特性土壤的生物学

18、特性土壤的生物学特性土壤的物理、化学特性土壤的物理、化学特性土壤的肥力特性土壤的肥力特性 土壤的土壤的“记忆记忆”特性特性4、土壤的特性土壤的组成土壤的组成-多孔多相性多孔多相性土壤的“记忆”特性瞧！地中海边一层层土壤沉积层多象地球的笔记本1、土壤的本质特性肥力西方土壤学家：西方土壤学家：土壤供应养分的能力（一元论）土壤供应养分的能力（一元论）威廉斯认为：威廉斯认为：土壤在植物生长的全过程中，同时而又不断地土壤在植物生长的全过程中，同时而又不断地供给植物以最大量的有效养分和水分的能力（二元论）供给植物以最大量的有效养分和水分的能力（二元论）中国土壤：中国土壤：肥力是土壤基本属性和质的特征，是土

19、壤从营养肥力是土壤基本属性和质的特征，是土壤从营养条件和环境条件方面，供应和协调植物生长的能力条件和环境条件方面，供应和协调植物生长的能力（四元论：（四元论：水、肥、气、热）水、肥、气、热）土壤肥力：土壤肥力：土壤连续地、适时地供给和协调植物生长所需的水分、养分、土壤连续地、适时地供给和协调植物生长所需的水分、养分、空气、温度、扎根条件和无毒害物质的能力空气、温度、扎根条件和无毒害物质的能力 四大肥力因子：水、肥、气，热四大肥力因子：水、肥、气，热二、土壤肥力和土壤生产力土壤生产力土壤生产力：由土壤本身的肥力属性由土壤本身的肥力属性（基础，内基础，内因因）和发挥肥力作用的外界条件（和发挥肥力作

20、用的外界条件（外因）外因）所决定所决定的。从这个意义上来看，肥力只是生产力的基础的。从这个意义上来看，肥力只是生产力的基础，而不是生产力的全部，而不是生产力的全部肥力因素基本相同的土壤，如果处在不同的环境肥力因素基本相同的土壤，如果处在不同的环境条件下，其表现出来的生产力彼此可能相差很大条件下，其表现出来的生产力彼此可能相差很大土壤肥力土壤生产力 联系联系区别区别是土壤生产植物是土壤生产植物产品的能力产品的能力 本质本质属性属性肥沃土壤上生长的作物肥沃土壤上生长的作物瘠薄土壤上生长的作物瘠薄土壤上生长的作物2 2、肥力分类、肥力分类 自然肥力自然肥力 土壤在自然因素综合作用下发生和发展起来的肥

21、力土壤在自然因素综合作用下发生和发展起来的肥力人工肥力人工肥力 在人类生产活动影响下创造出来的肥力在人类生产活动影响下创造出来的肥力发生：发生：经济效益或对作物的供应状况经济效益或对作物的供应状况有效肥力有效肥力 由于环境条件及土壤管理由于环境条件及土壤管理（耕作、施肥、栽培等）（耕作、施肥、栽培等）等技等技术术 水平的限制，只有其中的一部分水平的限制，只有其中的一部分在当季生产中能发挥在当季生产中能发挥出来而产生经济效益的那部分肥力出来而产生经济效益的那部分肥力潜在肥力潜在肥力 而没有直接表现出来的那部分肥力而没有直接表现出来的那部分肥力3 3、土壤肥力的生态相对性、土壤肥力的生态相对性 土

22、壤肥力的生态相对性：土壤肥力的生态相对性： 生态上不同的植物，他们所要求的土壤生态条件是不同生态上不同的植物，他们所要求的土壤生态条件是不同的。某种肥沃或不肥沃的土壤只是针对某种（或某些生的。某种肥沃或不肥沃的土壤只是针对某种（或某些生态要求上相同）植物而言的，而不是针对任何植物的。态要求上相同）植物而言的，而不是针对任何植物的。“适地适树适地适树” 三、现代土壤学科发展的简要回顾三、现代土壤学科发展的简要回顾2020世纪土壤学科的迅速发展世纪土壤学科的迅速发展F土壤学科发展的驱动力土壤学科发展的驱动力 F前前6060年年: : 作物生产作物生产-独轮驱动独轮驱动 6060年代后年代后: :作

23、物生产和环境质量保护作物生产和环境质量保护 - - 双轮驱动双轮驱动2020世纪土壤学科的迅速发展世纪土壤学科的迅速发展世界土壤学科的大融合世界土壤学科的大融合-国际土壤学会国际土壤学会ISSS(1924,ISSS(1924,罗马罗马) ) 历 次 国 际 土 壤 学 会 会 议 的 举 办 时 间 、 举 办 国 以 及 学 术 论 文各 专 业 委 员 会 学 术 论 文*历 次时 间国 家 或地 区其 它论 文合 计11 9 2 7美 国2 24 45 02 65 82 2-82 3 021 9 3 0俄 罗 斯2 53 15 84 16 62 9-1 62 6 631 9 3 5英 国

24、2 22 21 83 53 91 8-01 5 441 9 5 0荷 兰2 87 12 74 69 91 2-02 8 351 9 5 4L e op o ld v il le1 83 02 32 06 52 0-01 7 661 9 5 6法 国5 35 87 66 81 0 53 9-03 9 971 9 6 0M a d i s o n3 74 63 88 16 73 51 8-03 2 281 9 6 4罗 马 尼 亚5 35 46 71 0 71 1 44 13 6-2 64 9 891 9 6 8澳 大 利 亚3 52 36 14 76 26 21 4-63 1 01 01 9 7

25、 4俄 罗 斯4 57 32 85 51 2 94 32 2-03 9 51 11 9 7 8加 拿 大5 66 44 16 59 45 22 7-1 24 1 11 21 9 8 2印 度5 25 24 11 1 29 07 72 4-1 94 6 71 31 9 8 6德 国1 1 32 0 29 02 1 71 8 75 45 5-9 51 0 1 31 41 9 9 0日 本1 0 71 3 91 2 02 5 61 9 91 0 36 3-6 91 0 5 61 51 9 9 4墨 西 哥1 8 62 7 31 6 03 1 72 8 82 0 66 2-7 81 5 7 01 61

26、 9 9 8法 国1 9 42 3 91 4 93 1 22 7 51 1 96 91 6 85 4 42 0 6 9* ： 各 专 业 委 员 会 分 别 为 ： 、 土 壤 物 理 ； 、 土 壤 化 学 ； 、 土 壤 生 物 学 ； 、 土 壤 肥 力 与植 物 营 养 ； 、 土 壤 发 生 、 分 类 与 制 图 ； 、 土 壤 技 术 ； 、 土 壤 矿 物 学 ； 、 土 壤 与 环 境 。其 中 最 后 两 个 分 别 于 第 6 和 1 6 次 会 议 确 定 。2020世纪土壤学科的迅速发展世纪土壤学科的迅速发展F2020世纪土壤学科的新观点世纪土壤学科的新观点F土壤圈土

27、壤圈: (: (英英) Matson(1938),() Matson(1938),(美美) ) Arnold(1990)Arnold(1990)F土壤水能量理论与运动方程的土壤水能量理论与运动方程的 建立建立: : ( (美美) ) Buckingham(1907), Richards(1930s)Buckingham(1907), Richards(1930s)F土壤生态系统土壤生态系统: (: (美美) ) Jenny(1940-1960)Jenny(1940-1960)F土壤质量土壤质量 综合调控理论综合调控理论 ( (美美) ) SSSA(1990s)SSSA(1990s)2020世纪

28、土壤学科的迅速发展世纪土壤学科的迅速发展1919世纪土壤学世纪土壤学化学化学地学地学生物学生物学欧洲2020世纪土壤学世纪土壤学化学化学地学地学生物学生物学物理学物理学数学数学生态学生态学系统科学系统科学美国2. IUSS2. IUSS对土壤学科的新划分对土壤学科的新划分ISSS(1924-1998)ISSS(1924-1998)IUSS(1998-)IUSS(1998-)ISSS: International Society of Soil SciencesIUSS: International Union of Soil Sciences我国土壤学的发展概况我国土壤学的发展概况古代古代：尚

29、书、周礼、管子地贡篇、吕氏春秋任地篇、齐民要术、农桑辑要、农政全书等近代近代：20世纪20年代开始，1930-1939，中国土壤概要 1958、1978两次全国土壤普查，基本摸清了我国的土壤资源特性和数量。现代现代：20世纪70年代后期，改革开放以来，由于国际间学术交流增多，国外一些先进的土壤研究成果与技术传入我国，土壤学科的基础学科水平得以全面迅速提高，我国土壤学科在我国科学研究中的地位得到了巩固和确认，到目前为止，土壤学科在中国科学院和中国工程院的院士累计达17人根据历届土壤学会，较成熟的分支学科有：第三节 土壤学科体系、研究内容、方法土壤物理土壤化学土壤生物学土壤矿物学土壤肥力学水土保持土壤发生分类和制图土壤技术土壤学科体系、研究内容、方法土壤学科体系、研究内容、方法土壤学科与其它学科的关系土壤学科与其它学科的关系土壤学科体系、研究内容、方法土壤学科体系、研究内容、方法土壤学的研究方法土壤学的研究方法空气日光养分水分热量刀耕火种刀耕火种，烧掉大量林木，换来一点粮食，既得不偿，烧掉大量林木，换来一点粮食，既得不偿失，而又严重破坏了生态平衡，造成水土流失的不良后果失，而又严重破坏了生态平衡，造成水土流失