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文档简介

1、土壤学名词解释1. 地球表层系统:指的是地球表层上屎大气对流层上界,下到海洋深处和岩石上部,由大气圈、水圈、生物圈、土壤圈和岩石圈组成的一个由非生物和生物过程叠加的物质体系。2. 土壤:是地球陆地表面能生长绿色植物的疏松表层。3. 土壤质量:即土壤在生态界面内维持植物生产力、保障环境质量、促进动物与人类健康行为的能力。(或在自然或人工生态系统中,土壤具有动植物持续性,保持和提高水质、空气质量以及职称人类健康生活的能力。)4. 养料库(矿质营养学说):土壤是植物养料的储存库,植物靠吸收土壤和肥料中的矿质养料而滋养。植物长期吸收消耗土壤中的矿质养料,会使土壤库的矿质养料储藏量越来越少,为了弥补土壤

2、库储量,可以通过施用化学肥料和轮作等方式如数归还土壤,以保持土壤肥力永续不衰。这一观点把土壤看做提供植物生长所必须的水分、养分和起无力支撑作用的介质,称为土壤“养料库”的概念。土壤学界把李比希的这一学说成为矿质营养学说。5. 同晶替代:是指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格结构保持不变的现象。6. 土壤腐殖质(humus)是除未分解和半分解动植物残体及微生物体以外的有机物质的总称。由非腐殖质物质和腐殖质物质组成7. 土壤有机质的周转时间:当土壤有机质水平处于稳定状态时,土壤中有机质流通量达到土壤有机质含量所需的时间,称作土壤有机质的周转时间。8. 微生物多样性(micro

3、bia了diversity):又称微生物群落结构,是指微生物群落的种类和种间差异,包括生理功能多样性、细胞组成多样性及遗传物质多样性等。9. 土壤微生物生物量(soil microbial biomass):指土壤中体积小于5×103m3的生物总量,包括细菌、真菌、放线菌和小型动物,但不包括植物体。土壤微生物生物量通常是以生物量碳的含量表示的。10. 菌根(mycorrhiza):高等植物根系与一类特殊的土壤真菌建立的共生体。11. 根瘤:是指原核固氮微生物侵入某些植物根部,刺激根部细胞增生而形成的瘤状物。12. 土壤生物之间主要分为竞争、互生、共生、拮抗、捕食和寄生关系。(1) 竞

4、争关系(competition):是生物之间存在的最广泛的关系,通过对食物、溶解氧、空间和其他共同需求的物质互相竞争,互相受到不利影响。(2) 互生关系(syntrophism):是指一种生物的生活(主要指代谢产物)创造或改善了另一种生物的生活条件。(3) 共生关系(symbiosis):是指两种生物共同生活在一起时形态上形成了特殊的共生体,在生理上产生一定的分工,互相有利,甚至互相依存,当一种生物脱离了另一种生物是便难以独立生存。(4) 拮抗关系(antagonism):是指一种生物在其生命活动过程中,产生某种代谢产物或改变其他条件,从而抑制其他生物的生长繁殖,甚至杀死其他生物的现象。(5)

5、 捕食关系(predation):是指一种生物直接捕食另一种生物的现象。(6) 寄生关系(parasitism):一种生物需要在另一种生物体内生活,从中摄取营养才能得以生长繁殖,这种关系称为寄生关系。13. 土壤水的类型(P58)(1) 吸湿水:把烘干土重新放在常温、常压的大气中,土壤的重量又逐渐增加,直到与当时空气湿度达到平衡为止,并且随着空气湿度的高低变化而相应的做增减变动,上述现象说明土壤有吸收水汽分子的能力,在土壤中以这种方式被吸附的水称为吸湿水。(2) 膜状水:在土粒周围的吸湿水层外形成薄的水膜,以这种状态存在的水称为膜状水。(3) 毛管水(capillary water):借助毛管

6、力吸持和保存土壤孔隙系统中的液态水,可以从毛管力小的方向朝向毛管力大的方向移动,并能够被植物吸收利用。悬着毛管水:是指不受地下水源补给影响的毛管水,即当大气降水或灌溉后土壤中所吸持的液态水。支持毛管水:是指土壤中受到地下水源支持并上升到一定高度的毛管水。(4) 重力水和地下水:重力水(gravitational water):当大气降水或灌溉强度超过土壤吸持水分的能力时,土壤的剩余引力基本上已经饱和,多余的水就由于重力的作用通过大孔隙向下流失,这种形态的水称为重力水。地下水(ground water):如果土壤或母质中有不透水层存在,向下渗漏的重力水,就会在它上面的土壤孔隙聚集起来,形成一定厚

7、度的水分饱和层,其中的水可以流动,称为地下水。14. 土壤水分常数(soil water constant):是反映土壤水形态和性质转变点的几个特征性含水量,在一定程度上也反映了相当的土壤水能力水平。(1) 吸湿系数(hygroscopic coefficient):又称最大吸湿水量,是指干土从相对湿度接进饱和的空气中吸收水汽的最大量,即吸湿水的最大量与烘干土重量的百分比。吸湿系数的大小主要与土壤比表面积及有机质含量有关,砂土<砂壤土<壤土<黏土<泥炭土(2) 凋萎系数(wilting coefficient):是指植物产生永久凋萎时的土壤含水量,它用来表明植物可利用土

8、壤水的下限,土壤含水量低于此值,植物将枯萎死亡。(3) 田间持水量(field capacity):是指降雨或灌溉后,多余的重力水已经排除,渗透水流已降至很低或基本停止时土壤所吸持的水量,也是以重量百分率表示。其大小与土壤孔隙状况及有机质含量有关,黏质土壤、结构良好或富含有机制的土壤,田间持水量大。田间持水量是大多数植物可利用的土壤水上限。(4) 饱和含水量(saturated water content):是指全部土壤孔隙充满水时的含水量,又称最大持水量。15. 土壤水分有效性:是指土壤水能否被植物吸收利用及其难易程度。不能被植物吸收利用的水称为无效水,能被植物吸收利用的水称为有效水。16.

9、 土壤有效含水范围:是指土壤所含植物可以利用水的范围,它也是说明土壤水分物理特性的一个常数。17. 土水势:把单位数量纯水可逆的等温的以无穷小量从标准大气压下规定水平的水池中移至土壤中某一点而成为土壤水所需做功的数量。(1) 基质势(matric potential ):由吸附力和毛管力所制约的土水势,为负值;最大时土壤水完全饱和,即为0(假定纯水的势能为0)。(2) 压力势(hydrostatic potential):是指在土壤水饱和的情况下,由于受压力而产生土水势变化。(3) 溶质势(osmotic potential):是指由土壤水中溶解的溶质引起土水势的变化,也称渗透势,一般为负值。

10、(4) 重力势(gravitational potential):是指由重力作用引起的土水势变化。(5) 总水势:以上各分势之和。18. 土壤水分特征曲线(soil water characteristic curve):土壤水的基质势或土壤水吸力是随土壤含水率的多少而变化的,其关系曲线称为土壤水分特征曲线或土壤持水曲线。19. 滞后现象(hysteresis):对于同一土壤,即使在恒温条件下,由土壤脱湿(由湿变干)过程和土壤吸湿(由干变湿)过程测得的水分特征曲线也是不同的,这一现象称为滞后现象。20. 土壤通气性(soil aeration):是指土壤中的空气与大气中的空气相互交换的能力。土

11、壤通气不良会产生以下三个方面的作用:(1) 植物根系生长发育受到很大的限制(2) 植物根系的正常呼吸作用受到抑制或难以吸收利用水分和养分(3) 良好的土壤所必需的生物过程受到抑制而不能正常进行21. 土壤热性质(1) 土壤热容量(soil specific heat):是指单位质量(重量)或容积的土壤每升高或降低1所需要或放出的热量,又称土壤比热容(2) 土壤热导率:土壤吸收一定热量后,一部分用于他本身升温,一部分传给邻近土层。土壤具有对所吸收热量传导到邻近土层的性质,成为导热性(thermal conductivity),导热性大小用导热率表示。(3) 土壤导温率:土壤导温率是衡量土壤导温性

12、强弱的指标。即在土层垂直方向上,每厘米距离内有1的温度梯度。每秒流入1cm2土壤断面面积的热量使单位体积(1cm3)土壤发生的温度比22. 成土母质:是风化壳的表层,是原生基岩经过风化搬运堆积等过程于地表形成的一层疏松、年轻的地质矿物质层,它是形成土壤的物质基础,是土壤的前身。23. 物质的地质大循环:是指地面岩石的风化、风化产物的淋溶与搬运、堆积,进而产生成岩作用,这是地球表面恒定的周而复始的大循环。24. 生物小循环:是指植物营养元素在生物体与土壤之间的循环。25. 土壤颗粒(土粒,soil particle)是构成土壤固相骨架的基本颗粒,数目众多,大小和形状迥异,矿物组成和理化性质变化甚

13、大。26. 土壤密度(soil density)单位容积固体土粒(不包括粒间孔隙的容积)的质量称为土壤密度。27. 土壤容重(bulk density)田间自然垒结状态下单位容积土体(包括土粒和孔隙)的质量或重量(g/cm3或t/m3)。土壤孔隙度(土壤孔度)土壤中各种形状的粗细土里集合和排列成固相骨架,骨架内部有宽狭和形状不同的孔隙,构成复杂的孔隙系统,全部孔隙容积与土体容积的百分率。28. 土壤孔隙性质(孔型)指土壤孔隙总量及大、小孔隙分布状况,它对土壤肥力有多方面的影响。29. 土壤机械组成(soil mechanical composition):根据土壤机械分析,分别计算各粒级的相对

14、含量,即为机械组成或称颗粒组成,并由此确定土壤质地。30. 土壤质地(soil texture)是在土壤机械组成基础上的进一步归类,它概括反映着土壤内在的肥力特征。土壤质地是根据机械组成划分的土壤类型31. 土壤结构:是土粒(单粒复粒)的排列组合形式32. 土壤力学性质(机械物理性质):包含土壤结构性(黏结性、黏着性、塑性),膨胀性、压板和阻力(穿透阻力和牵引阻力)、流变性、固结等(1) 土壤的结构性土壤黏结性(soil cohesion)在土壤中,土粒通过各种引力而粘结起来,就是粘结性土壤黏着性(soil adhesion)是土壤在一定含水量条件下,土壤粘附在外物(如农具)上的性质。土壤可塑

15、性:是指土壤在一定含水量范围内,可被外力造形,当外力消失或土壤干燥后,仍能保持其塑形不变的性能。塑限(plastic limit, PL)土壤表现可塑性的最低含水量,即土壤刚刚开始表现出可塑性的含水量称为下塑限或者塑限。流限(liquid limit, LL)土壤因含水增多而失去塑性,并开始成流体流动时的土壤含水量称为上塑限或称为流限塑性指数(plastic index,PI)上下塑限之间的含水量成为塑性范围,其含水量差值称为塑性值或塑性指数(2) 土壤的胀缩性土壤的膨胀性(soil swelling)黏性土由于含水量的增加而发生体积增大的性能称为膨胀性土壤的收缩性(soil shrinkag

16、e)由于土中水分蒸发而引起的体积减小的性能称收缩性(3) 土壤抗剪强度(soil shear strength)是土壤对土粒移动所产生的最大内阻力,即土壤彼此滑动和滑越时的阻力(4) 土壤的压缩性(soil compression)是指在压力作用下土壤体积减小的过程。33. 耕作(soil tillage)是在作物种植以前或在作物生长期间,为了改善植物生长条件而对土壤进行的机械操作34. 土壤液态水运动(1) 饱和流(saturated flow)推动力主要是重力势梯度和压力势梯度(2) 非饱和流(unstaturated flow)推动力主要是基质势梯度和重力势梯度35. 入渗(infilt

17、ration)是指地面供水期间,水进入土壤的运动和分布过程36. 土壤水的再分布(soil water redistribution)在地面水层消失后,入渗过程中至,由于土壤水入渗而进入土层内的水分在水势梯度作用下还将继续进一步运动和分布,这个过程称为土壤水的再分布。37. 土壤水的有效性(availability of soil water)是指土壤水能否被植物吸收利用及其难易程度38. 土壤胶体:颗粒直径在1100nm范围内的带电的土壤颗粒与土壤水组成的分散系39. 土壤胶体电荷的种类(1) 永久电荷:同晶置换一般形成于矿物的结晶过程,一旦晶体形成,它所具有的电荷就不受外界环境(如pH、电

18、解质浓度等)影响,故称为永久电荷、恒电荷或结构电荷(2) 可变电荷:测定土壤电荷量时,常发现有部分电荷是随pH的变化而变化的,这种电荷称为可变电荷40. 交换性阳离子:在土壤中被胶体静电吸附的阳离子,一般都可以被其他类型的阳离子交换而从胶体表面解吸。这种能相互交换吸附的阳离子称为交换性阳离子,把交换性阳离子发生交换吸附的反应称为阳离子交换作用41. 盐基饱和土壤:土壤胶体上吸附的交换性阳离子可以分为两种类型:一类是致酸离子,如Al3+、H+等;另一类是盐基离子,如K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+等。当土壤胶体上吸附的阳离子全部是盐基离子时,土壤呈盐基饱和状态,称为盐基饱和的土壤。当土

19、壤胶体吸附的阳离子仅部分为盐基离子,而其余部分则为致酸离子时,该土壤呈盐基不饱和状态,称为盐基不饱和土壤。42. 互补离子效应:一般来讲,土壤胶体表面总是同时吸附着多种交换性阳离子。对某一指定离子而言,其他同时存在的离子都认为是该离子的互补离子也称陪补离子。假定某一土壤同时吸附有H+、Ca2+、Mg2+、K+四种离子,对于H+来讲Ca2+、Mg2+、K+是它的互补离子,而Ca2+的互补离子则是H+、Mg2+、K+。胶体表面斌存的交换性阳离子之间的互相影响就是离子的互补效应。43. 土壤酸度的强度指标:(1) 土壤pH:代表与土壤固相处于平衡的溶液中的H+离子浓度的负对数(2) 石灰位:土壤酸度

20、不仅取决于土壤交替上吸附的氢、铝两种离子,在很大程度上取决于这两种致酸离子与盐基离子的相对比例。石灰位它将H+离子数量与Ca2+数量联系起来,以数学式pH-0.5pGa表示。在用化学位来衡量养分的有效度时,钙作为植物必要营养元素,也可以把pH-0.5pGa作为这一体系钙的养分位。44. 土壤酸度是土壤酸、碱性的简称 45. 土壤碱性指标(1) 总碱度是指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的总量。(2) 碱化度(ESP)是指土壤胶体吸附的交换性钠离子占阳离子交换量的百分率。46. 碱化作用:度达到一定程度,可溶盐含量较低时,土壤就呈极强的碱性反应,土壤理化性质上发生恶劣变化,称为土壤的“碱化作用

21、”47. 土壤碳循环:陆地生态系统中,光合作用吸收大气CO2,合成有机碳化合物,经过生态系统内植物和土壤中的一系列复杂的代谢转化过程,最终有机碳化合物通过呼吸作用分解消耗,以CO2形式返回大气,如此循环往复,构成了土壤的碳循环48. 土壤氮的内循环:在土壤植物系统中,氮在动植物体、微生物体、土壤有机质和土壤矿物中的转化和迁移,包括有机氮的矿化和无机氮的生物固定作用、黏土对铵的固定和释放作用、硝化和反硝化作用、腐殖质形成和腐殖质稳定化作用等。49. 生物固定(immobilization)矿化作用生成的铵态氮、硝态氮和某些简单地氨基态氮(-NH2),通过微生物和植物的吸收同化,成为生物有机体组成

22、部分,称为生物固定或生物固持50. 土壤肥力:土壤肥力是土壤供应植物生长所必需养料的能力;肥力是土壤的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,土壤肥力是土壤物理、化学和生物学性质的综合反映;(1) 自然肥力:是指在自然成土因子(生物、气候、母质、时间和地形)综合作用下自然成土过程的产物,(2) 人为肥力:是指在自然成土因子的基础上,人类活动参与下通过耕作、施肥和灌溉等措施在耕作熟化过程中形成的。51. 土壤生产力:是由土壤本身的肥力属性和发展肥力作用的外界条件所决定的,肥力只是生产力的基础,而不是生产力的全部。52. 土壤养分的有效性:指的是土壤中养分元素

23、活化、迁移与植物根系对养分元素的吸收、输送的复合过程;按照Barber的定义是指土壤中能够与植物根系接触、被植物吸收并影响其生长速率的那部分养分。53. 空间有效养分:是指植物根系活动的“特区”,即根际土壤微区在植物生长发育过程中根系能直接接触到并可吸收利用的部分,除土壤溶液中可溶性部分,还包括迁移到根土界面的一部分。54. 养分管理:平衡和供给作物生产所需要植物养分,合理利用植物养分,保持和改善土壤质量、保护水、空气、植物、动物和人类资源。55. 农田养分管理:从农田生态系统的观点出发,利用自然和人类的养分资源,通过有机肥与化肥投入、土壤培肥与保护、生物固氮、植物品种改良和农艺措施等有关技术

24、的综合运用,协调农业生态系统中养分的输入、输出和投入产出平衡,调节养分循环与再利用强度,实现养分的高效利用,使生产、生态、环境和经济效益协调发展。56. 土壤污染:当加入土壤的污染物超过土壤的自净能力或污染物在土壤中积累量超过土壤基准量,而给生态系统造成了危害,此时才能被称为污染57. 土壤自净:是指进入土壤的污染物,在土壤矿物质、有机质和土壤微生物的作用下,经过一系列的物理、化学及生物化学反应,降低其浓度或改变其形态,从而降低甚至消除污染物毒性的现象。58. 环境容量:在一定条件下环境对污染物的最大容纳量59. 土壤环境容量:土壤环境单元一定时限内遵循环境质量指标,既保证农产品产量和生物学质

25、量,同时也不使环境污染时,土壤能允许容纳的污染物的最大数量或负荷量60. 植物修复(phytoremediation):利用植物本身特有的吸附富集污染物、转化污染物以及通过氧化还原或水解反应等生物化学过程,使土壤环境中的有机污染物得以降解,使重金属等无机污染物被固定脱毒;与此同时,还利用植物根际圈特殊的生态条件加速土壤微生物生长,显著提高根基微生物的生物量和潜能,从而提高对土壤有机污染物的分解能力以及利用某些植物特殊的积累与固定能力去除土壤中某些无机物让无的能力。(1) 植物提取(phytoextraction):是指植物直接吸收污染物并在体内积蓄,植物收获后才进行处理(2) 植物降解(phy

26、todegradation):是指植物本身及相关微生物和各种酶系将有机污染物降解为无毒的小分子中间产物,最终分解为CO2和H2O(3) 植物稳定(phytostabilization):是指植物在于土壤的共同作用下,将污染物固定并降低其活性,以减少其对生物和环境的危害(4) 植物挥发(phytovolatilization):是指与植物吸收相互联系的,利用本身的吸收、积累、挥发而减少土壤中的挥发性污染物。61. 土壤质量(soil quality):土壤提供食物、纤维、能源等生物物质的土壤肥力质量,土壤保持周边水体和空气洁净的土壤环境质量,土壤容纳消解无机和有机毒害物质、提供生物必须的养分元素

27、、维护人畜健康和确保生态安全的土壤健康质量的综合量度(1) 土壤质量主要是依据土壤功能进行定义的,即目前和未来土壤功能正常运行的能力(2) 土壤质量概念的内涵不仅包括作物生产力、土壤生态环境保护还包含食物安全及人类和动物健康(3) 目前对土壤质量上存一些模糊认识,即土壤质量内涵与土壤肥沃度含义的混淆,这与土地利用、生态系统、土壤类型以及土壤相互作用过程的复杂性认识有关62. 土壤质量指标的筛选条件:(1) 与生态过程关联,并能用数学模型来表征(2) 综合了土壤物理化学和生物学性质和过程(3) 为多数用户接受并能应用于田间条件,容易被测定,且重现性好(4) 对气候和管理条件变化足以敏感,以便能足

28、够敏感的检测出退化导致土壤性质的变化(5) 尽可能是现有数据中的一部分63. 土壤(地)退化:指土壤数量减少和质量降低。数量减少可表现为土表丧失,或整个土体的毁失,或土地被非农业占用;质量降低表现在土壤物理、化学、生物学方面的质量下降。64. 土壤流失:是土壤物质由于水力及水力加上重力作用而搬运移走的侵蚀过程,也称水土流失作用。采用土壤侵蚀模数来衡量,即每年每平方千米土壤流失量65. 生态恢复(restoration):是帮助退化、受损或毁坏的生态系统的恢复过程,它是一种旨在启动及加快对生态系统健康、完整性及持续进行恢复的主动行为66. 土壤分类学:是研究和描述土壤和他们之间的差别,探讨这种差

29、别的因果关系,并运用所掌握的资料去建立某个土壤分类系统的学科67. 土壤分类:是建立一个符合逻辑的多级系统,每一个级别中可包括一定数量的土壤类型,从中容易查询各种土壤类型,将有共性的土壤划分为同一类,即根据土壤性质和特征对土壤进行分门别类68. 土壤鉴定:是指借助参考已有的土壤分类系统去命名土壤69. 土壤分类单元:是指在所选用的作为土壤分类标准的土壤性质上相似的一组土壤个体,并依据这些性质区别其他土壤个体土壤学知识要点总结土壤学概况土壤的主要功能1) 生产功能人类农业生产的基地2) 生态功能陆地生态系统的基础3) 环境功能环境的缓冲净化体系4) 工程功能工程基地与建筑材料5) 社会功能支撑人

30、类社会生存和发展的最珍贵的自然资源1. 土壤在陆地生态系统中的作用功能简单概述为1) 维持生物活性和多样性。土壤性质决定着植物、微生物的生长繁殖,一旦土壤性质改变就会引起生物种群数量、类型变化及生物群落迁移等;2) 更新废弃物的再循环利用。动植物残体、城市和工业废弃物、大气沉降物等通过土壤生物的分解,释放养分被生物再次吸收利用,这对维持地球生命是不可缺少的。3) 缓解消除有害物质。有机、无机污染物通过土壤的过滤、吸附、固定、讲解,降低污染物的环境风险。4) 调控水分循环系统。土壤水作为土壤-植物-大气连续系统的核心成分和地标物质的运移载体,在调节全球气候变化和荣之流动中起关键作用。5) 稳定陆

31、地生态平衡。土壤作为陆地生物的支持结构,通过绿色植物生产,物质与能量迁移转化,输入输出,必然引起陆地生态系统结构、功能的变化,促进系统的稳定发展。6) 用作地面建筑基地和工程建筑材料。土壤有机质1. 土壤有机质的来源:土壤有机质的来源主要有三部分:1) 在风化和成土过程中,最早出现于母质中的有机体是微生物,所以对原始土壤来说,微生物是土壤有机质的最早来源。随着生物的进化和成土过程的发展,动植物残体就成为土壤有机质的基本来源。2) 在通常的自然植被条件下,土壤中的有机物质绝大部分直接来源于土壤上生长的植物残体的和根系分泌物,其次是动物排泄物及残体。3) 农业土壤中,土壤有机质的来源较广。主要有

32、a.作物的根茬、还田的秸秆和翻压绿肥;b.人类粪尿、工农业副产品的下脚料;c.城市生活垃圾、污水;d.土壤微生物、动物的遗体以及分泌物(蚯蚓昆虫等);e.人为施用的各种(厩肥、堆沤肥、腐殖酸肥料、污泥以及土杂肥等)。2. 植物残体在土壤中的分解过程分为两个阶段:1) 加入土壤后的最初几个月,植物残体很快矿化,这主要是植物残体中的可溶性有机化合物以及部分类似的有机物所引起的,当然也包括植物残体初期分解转化所形成的土壤微生物生物量以及代谢产物。2) 第二阶段,残留在土壤中的植物残体碳相对缓慢分解,第一阶段为受多大程度分解的木质素、蜡质等,或在第一阶段未被矿化的植物残体碳,也或多或水发生物理或化学转

33、化,是土壤中较稳定的微生物代谢产物。据此,常将植物残体碳分为两个组分:易分解组分和难分解组分。3. 影响土壤有机质分解和转化的因素(p32)有机质是土壤中最活跃的物质组成。一方面,外来有机物质不断的输入土壤,并经微生物的分解和转化形成新的腐殖质;另一方面,土壤原油有机质不断地被分解和矿化,离开土壤。由于微生物是土壤有机物质分解和周转的主要驱动力,因此凡是能影响微生物活动及其生理作用的因素都会影响有机物质的分解和转化。1) 温度2) 土壤水分和通气状况3) 植物残体的特性4) 土壤特性4. 腐殖质的性质(1)物理性质 分子量与形状。腐殖质分子量的变动范围为几百至几百万之间,其大小与单体分子的缩合

34、度有关。腐殖质结构松散,含有大量的孔隙,具有巨大的内外表面。 吸水性及溶解度。腐植酸是一种亲水胶体,具有很强的吸水力,单位重量腐殖质的持水量是黏粒矿物的 4-5 倍。腐植酸是一种弱酸,可溶于碱性溶液生成腐植酸盐,在中性以上的碱性环境中溶解度较低。 颜色与光学性质。腐殖质不分组时,整体溶液呈黑色,不同组分深浅不同。胡敏酸呈棕褐色,富里酸呈淡黄色。不同的腐植酸有各自的红外光谱,多数腐植酸具有荧光效应,而且不同组分的荧光效应不同。 (2)化学性质 元素及化合物组成。腐植酸分子主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成,还有一些灰分元素,如磷、钾、钙、镁、铁、硅等。化合物主要由芳香族的酚、醌化合物,含氮化合物

35、,以及一些碳水化合物、脂肪酸等。 腐植酸的功能团、带电性及交换量。腐植酸中最重要的是含氧功能团,如羧基、酚羟基、羰基等。腐植酸是两性胶体,即可带负电荷、又可带正电荷,但常以带负电荷为主。腐植酸具有较大的阳离子交换量,平均为 35 000 mmolM + /kg。 腐植酸的稳定性。化学稳定性高,抗微生物分解能力较强,因此分解缓慢。腐殖化系数一般在0.2-0.5之间。腐殖物质具有变异性。随时间、条件的变化,胡敏酸和富里酸还可以相互转化。 (3)腐植酸是高分子聚合物,分子结构复杂。5. 土壤有机质的作用土壤有机质的作用主要分为在土壤肥力上的作用和在生态环境上的作用。 (一)有机质在土壤肥力上的作用

36、(1)提供植物需要的养分。土壤有机质是作物所需的氮、磷、钾、微量元素等各种养分的主要来源。另外,土壤有机质的分解和合成过程中,产生的多种有机酸和腐殖酸对土壤的矿质部分有一定的分解能力,可以促进矿物风化,有利于某些养料的有效化。 (2)改善土壤的肥力特性。 物理性质。土壤有机质能促进土壤形成良好的团粒结构;土壤有机质能改变砂土的分散无结构状态和黏土的坚韧大块结构,使土壤的透水性。蓄水性、通气性以及根系的生长环境有所改善;同时由于土壤孔隙结构得到改善,导致水的入渗速率加快和土壤持水量增加,从而以减少水土流失;腐殖物质具有巨大的比表面积和亲水基团,吸水量时粘土矿物的5倍,能改善土壤有效持水量,使得更

37、多的水能为作物利用,改善土壤的耕性;土壤有机质含有大量的热潜能,可以提高土壤温度,改善土壤的热性质。 化学性质。腐殖质因带有电荷可以吸附阴、阳离子,增强土壤的缓冲性;由于腐殖质的代换量比黏粒等矿质胶体大很多,因此,腐殖质可以大大增强土壤的保蓄养分的能力。 生物性质。土壤有机质是土壤微生物生命活动所需养分和能量的主要来源,没有它就不会有土壤中所有的生物化学过程。不过,有机质分解时也可能产生一些不利于植物生长甚至毒害的产物(如还原性气体 H2S、脂肪酸等)。 (二)有机质在生态环境上的作用 (1)有机质与重金属离子的作用土壤腐殖质含有多种功能基因,这些功能基对重金属离子有较强的络合富集能力。有机质

38、与重金属离子的络合作用对土壤和水体中重金属离子的固定和迁移有极其重要的影响。(2)有机质对农药等有机污染物的固定作用土壤有机质对农药等有机污染物又强烈的亲和力,对有机污染物在土壤中的生物活性、残留、生物降解、迁移和蒸发等过程有重要影响。可溶性腐殖质能增加农药从土壤向地下水的迁移,腐殖物质还能作为还原剂而改变农药的结构,一些有毒有机化合物与腐殖物质结合后,对其毒性降低或消失。(3)土壤有机质对全球碳平衡的影响。每年因土壤有机质分解释放到大气中的总碳量比燃烧各种染料释放到大气中的碳多的多。因此,土壤有机碳水平的下降,对全球气候变化的影响将不亚于人类活动向大气排放的影响。土壤生物1. 土壤微生物生物

39、量的测定方法(P47)土壤微生物生物量(soil microbial biomass):指土壤中体积小于5×103m3的生物总量,包括细菌、真菌、放线菌和小型动物,但不包括植物体。土壤微生物生物量通常是以生物量碳的含量表示的。按测试原理可分为3大类:成分分析法、底物诱导呼吸法、熏蒸法。(1) 成分分析法:是根据微生物中某种特定成分的含量来确定微生物生物量。所提取的成分仅仅存在于活细胞中,死细胞和非生命物质中都没有,所有细胞所含该成分的浓度均一致;测定必须方便迅速,适于大量样品测定。目前应用的成分分析法有蛋白质总量法、磷脂脂肪酸法、ATP法等。(2) 底物诱导呼吸法:如果想土壤中加入足

40、够量的葡萄糖,使生物量酶系统达到饱和时,CO2释放率与生物量的大小呈直线关系。该方法适用于土壤比较宽,但受土壤PH及含水量的影响较大。(3) 熏蒸法:土样经过氯仿熏蒸后再培养,则能释放出更多的CO2,由此他提出熏蒸培养法。氯仿熏蒸培养法是将土壤经过氯仿熏蒸后,在好氧条件下培养,然后测定培养期间CO2的释放量,根据CO2的增量计算土壤中微生物生物量碳。Vance在此基础上提出熏蒸提取法,该方法的原理是土壤微生物被氯仿熏蒸杀死后,其细胞溶解释放的可溶性有机碳能够被0.5mol/L的K2SO4等溶液所提取,提取量和微生物生物量碳之间存在较稳定的比例关系。2. 土壤生物的环境影响因素(1) 温度温度是

41、影响微生物生长和代谢最重要的环境因素。微生物生长需要一定的温度,温度超过最低和最高限度时,即停止生长或死亡。在最适温度范围内,随温度升高,生长速度加快,代谢活性增强;超过最适温度时,生命活动减慢,甚至细胞中有些质粒不能复制而被消除;温度超过最高界限后,生长和代谢停止、死亡。低温效应则不同,温度在最低界限以下时,微生物虽停止生长和代谢,但无致死作用。(2) 水分及其有效性水是微生物细胞生命活动的基本条件之一,水分对微生物的影响不仅取决于他的含量,更取决于水的有效性。如果溶液中溶质浓度过高(盐碱土壤),渗透压过大,水活度很小,对于微生物是去了可给性,甚至使细胞脱水造成生理干燥,引起质壁分离,细胞停

42、止生命活动。(3) pH酸碱度ph对微生物生命活动有很大影响。每种微生物都有其最适宜的pH和一定的pH适应范围。(4) 氧气和Eh通气状况和氧化还原电位(Eh)的高低对微生物生长有一定影响。好氧微生物需要在有氧气或者氧化还原电位高(Eh为100mV以上)的条件下生长,最适宜值为300-400mV。厌氧微生物必须在缺氧或氧化还原电位Eh在100mV以下的条件下生长。兼性厌氧微生物适应范围广,在有氧或无氧,氧化还原地位较高或较低的环境中都能生长。因此,结构良好、通气的旱作土壤中有较丰富的好氧微生物生长发育。淹水下层土壤,覆盖作物秸秆土壤或施用新鲜有机肥时的土壤,常常是厌氧微生物占优势。土壤水、空气

43、和热量1. 土壤水分含量(P61)(1) 质量含水量:质土壤中水分的质量与干土质量的比值(2) 容积含水量:单位土壤总容积中水分所占的容积分数(3) 相对含水量:土壤含水量占某一标准(田间持水量或饱和含水量)的百分数(4) 土壤储水量:是指一定面积和厚度土壤中含水的绝对数量。2. 土壤水分含量的测定(P63)(1) 烘干法(2) 中子仪法(3) TDR法(4) 电阻法3. 土壤水分特征曲线(P68)4. 土壤热量的来源:太阳的辐射能、生物热(微生物分解有机质的过程是放热的过程)、地球内热土壤的形成发育过程1. 土壤形成因素及其在土壤发生中的作用(P80)土壤形成因素又称成土因素,是影响土壤形成

44、和发育的基本因素,它是一种物质、力、条件和关系或者他们的组合。土壤成土过程式地壳表面的岩石经过岩石风化体及其搬运的沉积体,受其所受环境的作用,形成具有一定剖面形态和肥力特征的土壤的历程。因此,土壤的成土过程实际上是土壤成土因素的函数。土壤的成土因素主要有母质、气候,生物,地形和时间五大自然因素。(1) 母质是风化壳的表层,是指原生基岩经过风化、搬运、堆积等过程于地表形成的一层疏松,最年轻的地质矿物质层,同时形成土壤的物质基础,是土壤的本身。母质在土壤形成中的作用主要有:1不同母质因其矿物组成,理化性状的不同,在其他成土因素的制约下,直接影响着成土过程的速度、性质和方向2母质对土壤理化性质有很大

45、的影响,不同的成土母质所形成的土壤,其养分情况有所不同,成土母质与土壤质地也密切相关。3不同成土母质发育的土壤的矿物组成往往有很大的差异4母质的不均一性也影响着土壤的发育和形态特征。(2) 气候对土壤成土过程的影响:气候对土壤成土过程的影响主要表现在两个方面:一是直接参与母质的风化,水热状况直接影响着矿物质的分解与合成及物质累计和淋湿;二是控制植物生长和微生物的活动影响有机制的积累和分解,决定养料物质循环的速度。气候对土壤形成的影响主要包括适度和温度两个方面。温度:1影响土壤中物质的迁移(土壤中物质的迁移主要是以水位载体进行的,不同地区,由于土壤湿度的差异,物质的运移可有很大的差别)2影响土壤中物质的分解合成和转化,土壤许多化学过程都必须有水的参与,因此水分状况会影响这些过程的速度和产物的数量3土表有机质含量常随大气湿度的增加而增加;温度:温度状况影响矿物的风化和合成,有机质的合成与分解,一般来说,温度每增加10度,反应速率成倍增加。气候:对于年轻的土壤,由于成土过程短,其形成于几乎不变的气候条件下,土壤性质与目前气候条件关系密切,但对于世界上的某些土壤,由于在其形成过程中,气候条件变化较大,土壤性质变得错综复杂。(3) 生物因素:生物因素包括植物,土壤动物和土壤微生物。生物因素是促进生物发

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