《土壤学》复习大纲教学资料

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。土壤学复习大纲-土壤学复习大纲第一章：绪论土壤的定义：地球陆地表面能生长绿色植物的疏松层土地的概念：土地是指地球表面的陆地，内陆水域，滩涂和岛屿，广义的还包括海洋。是土壤，气候，地貌，岩石，生物和水文因素构成包括人类劳动在内的自然综合体。土壤肥力的概念：土壤为植物正常生长提供并协调营养物质和环境条件的能力（是母质向土壤演化过程中，在自然因素和人为因素共同作用下形成的）团粒结构是基础自然肥力：土壤在自然因素的综合作用下所发展起来的肥力，是成土作用的产物人为肥力：在耕作熟化过程中发展起来的，是人为因素作用下

2、产生的，是劳动的产物有效肥力：指在生产上表现出来的肥力。潜在肥力：指在生产上没有直接表现出来的肥力土壤生产力：土壤肥力的各种性质和土壤的自然、人为环境条件构成了土壤生产力。（是由土壤本身的肥力属性和发挥肥力作用的外界条件所决定的）第二章：土壤矿物质矿物的概念：矿物是天然产生于地壳中具有一定化学组成、物理性质和内在结构的物体，是组成岩石的基本单位。原生矿物：直接来源于母岩的矿物，其中岩浆岩是其主要来源，主要是硅酸盐和铝硅酸盐矿物原生矿物对土壤肥力的贡献：A.构成了土壤的骨骼-土粒B.提供养分：有的矿物风化产生大量的养分次生矿物：是在风化成土过程中新形成的矿物，主要为粘粒，所以，也叫粘土矿物或粘粒

3、矿物，它们是成土过程和成土条件的反映-土壤分类的重要依据层状硅酸盐矿物的基本结构单元：硅氧四面体铝氧八面体粘粒矿物的同晶替代作用：粘粒矿物晶格中的组成离子被另一种大小相近而且电性符号相同的离子替代而晶格不变的现象（结果使土壤产生永久电荷）非硅酸盐粘土矿物：主要是Fe、Mn、Al、Si的氧化物及其水合物-氧化物组矿物粘土矿物的分布：中国南方地区温度高，风化强烈，以高岭石为主，其次为氧化铁铝矿物；北方气候干旱，淋溶弱，粘土矿物以伊利石和蒙脱石为主。粘土矿物的形成：粘土矿物是一次生矿物，由母岩风化产生。自然合成学说，由化学风化产生的简单风化产物在一定的条件下重新组合沉淀而成。所以，粘土矿物反映了成土

4、环境第三章：土壤有机质土壤有机质：指存在于土壤中的所有含碳的有机物质，它包括土壤中各种动、植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机物质。土壤有机质的来源：动、植物残体是土壤有机质的基本来源。有机质是土壤的重要组成：一方面它含有植物生长所需要的各种营养元素，是土壤微生物生命活动的能源，对土壤物理、化学和生物学性质都有着深刻的影响。土壤有机质对重金属、农药等各种有机、无机污染物的行为都有显著的影响，而且土壤有机质对全球碳平衡起着重要作用，被认为是影响-全球“温室效应”，的主要因素。土壤腐殖质：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。非腐殖物质：为有特定物理化学性质、结构已知

5、的有机质化合物，一般占土壤腐殖质的20-30%腐殖物质：腐殖物质是经土壤微生物作用后，由多酚和多醌类物质聚合而成的含芳香环结构的、新形成的黄色至棕黑色的非晶形高分子有机化合物。它是土壤有机质的主体，也是土壤有机质中最难降解的组分，一般占土壤有机质的60-80有机质的矿化过程：有机化合物进入土壤后，一方面在微生物酶的作用下发生氧化反应，彻底分解而最终释放出二氧化碳、水和能量，所含氮、磷、硫等营养元素在一系列特定反应后，释放成为植物可利用的矿质养料腐殖化过程：各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组织中的聚合转变为组成和结构比原来有机化合物更为复杂的新的有机化合物二氧化碳的释放速率通常是衡量土壤

6、有机质分解率和微生物活性的重要指标；因为无论是在好氧条件还是在嫌氧条件下，有机物质降解的终端产物主要是二氧化碳。影响土壤有机质分解和转化的因素：温度，土壤水分，通气状况，植物残体的特性（有机物质组成的碳氮比(C/N)对其分解速度影响很大）土壤特性（有机质含量与土壤粘粒含量呈正关系，腐殖质与粘粒胶体结合形成的粘粒一腐殖质复合体，可防止有机质遭受分解，免受微生物的破坏。土壤PH也影响有机质的分解）；土壤有机质的分解和转化也受土壤干湿交替作用的影响。干湿交替作用使土壤呼吸强度在很短时间内大幅度地提高，并使其在几天内保持稳定的土壤呼吸强度，从而增加土壤有机质的矿化作用。另一方面干湿交替作用会引起土壤胶

7、体，尤其是蒙脱石、蛭石等粘土矿物的收缩和膨胀作用，使土壤团聚体崩溃，其结果一是使原先不能被分解的有机物质因团聚体的分散而能被微生物分解；使干燥引起部分土壤微生物死亡。腐殖物质是一类组成和结构都很复杂的天然高分子聚合物，其主体是各种腐殖酸及其与金属离子相结合的盐类，它与土壤矿物质部分密切结合形成有机无机复合体，因而难溶于水不溶于酸碱：胡敏素不溶于酸，只溶于碱：胡敏酸溶于酸碱：富啡酸土壤有机质的作用：1、提供植物需要的养分2、改善土壤肥力特性（有机质通过影响土壤物理、化学和生物学性质而改善土壤肥力特性）有机质在生态环境上的作用3、有机质与重金属离子的作用（土壤腐殖物质含有多种功能基，这些功能基对重

8、金属离子有较强络合和富集能力。土壤有机质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。）4、有机质对农药等有机污染物的固定作用5、土壤有机质对全球碳平衡的影响腐殖化系数：是单位重量的有机物质碳在土壤中分解一年后的残留碳量第四章：土壤质地结构土壤密度：单位容积固体土粒(不包括粒间孔隙的容积)的质量土壤容重：田间自然垒结状态下单位容积土体(包括土粒和孔隙)的质量或重量土壤三相组成：固相率、液相率和气相率土壤孔隙度：全部孔隙容积与土体容积的百分率；孔隙度=1-容重/密度=液相率+气相率土壤粒级：按土粒的大小，分为若干组；重要分界点，0.1mm毛管孔隙/传导孔隙0.10.

9、03mm贮藏孔隙M2+M+；对化合价相同的阳离子而言，吸附强度主要决定于离子的水合半径。一般情况下，离子的水合半径越小，离子的吸附强度越大。阳离子交换作用：在土壤中，被胶体静电吸附的阳离子，被溶液中另一种阳离子交换而从胶体表面解吸；对这种能相互交换的阳离子叫做交换性阳离子。阳离子交换作用的主要特点：1阳离子交换是一种可逆反应2阳离子交换遵循等价离子交换的原则3阳离子交换符合质量作用定律高价阳离子的交换能力大于低价离子。就同价离子而言，水化半径较小的阳离子的交换能力较强（氢离子是一个例外，H+的半径较小，水化程度也极弱。由于它的运动速度快，其交换能力也很强）/阳离子交换量(CEC)：指土壤所能吸

10、附交换的阳离子的容量，用每千克土壤的一价离子的厘摩数表示即土壤阳离子交换量的影响因素：胶体类型腐殖质和2：1型粘土矿物较多的大；高岭石和氧化物多的少土壤质地粘粒多，大土壤ph一般的说，随着土壤pH的升高，土壤可变负电荷增加，土壤阳离子交换变大致酸离子，如H+、Al3+离子盐基离子，如K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+离子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，称之为盐基饱和的土壤。当土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，称之为盐基不饱和土壤。盐基饱和的土壤具有中性或碱性反应，而盐基不饱和的土壤则呈酸性反应。盐基饱和

11、度()=交换性盐基cmol(+)/kg/阳离子交换量cmol(+)/kgx100离子的互补效应：胶体表面并存的交换性阳离子之间的互相影响；某离子的互补离子被土壤胶体的吸附力越强，该离子的有效度越高。交换性阳离子有效度影响因素：离子饱和度（越高有效性越高）；互补离子效应（竞争吸附）；粘土矿物类型：不同类型的粘土矿物具有不同的晶体构造特点，因而吸附阳离子的牢固程度也不同。在一定的盐基饱和度围，蒙脱石类矿物吸附的阳离子一般位于晶层之间，吸附比较牢固，因而有效性较低。而高岭石类矿物吸附的阳离子通常位于晶格的外表面，吸附力较弱，因此有效性较高。阳离子的专性吸附:IB、IIB族，许多过渡金属其原子核的电荷

12、数较多，离子半径较小，因而其极化能力和变形能力较强，一般都能与配体形成内络合物，稳定性增加；由于过渡金属的结构特点，离子在向吸附剂表面靠近时所需克服的能障降低，从而产生不可逆的吸附作用。（产生阳离子专性吸附的土壤胶体物质主要是铁、铝、锰等的氧化物及其水合物）被土壤胶体专性吸附的金属离子均为非交换态，不能参与一般的阳离子交换反应，只能被亲和力更强的金属离子置换或部分置换，或在酸性条件下解吸专性吸附意义：1.重金属污染物被土壤胶体专性吸附所固定，对水体中的重金属污染起到一定的净化作用，并对这些金属离子从土壤溶液向植物体内迁移和累积起一定的缓冲和调节作用2.氧化物及其水合物对重金属离子的专性吸附，起

13、着控制土壤溶液中金属离子浓度的重要作用，因此，专性吸附在调控金属元素的生物有效性和生物毒性方面起着重要作用3.土壤和沉积物中的锰、铁、铝、硅等氧化物及其水合物，对多种微量重金属离子起富集作用。阴离子的静电吸附：土壤对阴离子的静电吸附是由于土壤胶体表面带有正电荷引起的。阴离子的负吸附：大多数土壤在一般情况下主要带负电荷，因此会造成对同号电荷的阴离子的排斥；阴离子的负吸附是指电解质溶液加入土壤后阴离子浓度相对增大的现象。阴离子专性吸附：阴离子专性吸附是指阴离子进入粘土矿物或氧化物表面的金属原子的配位壳中，与配位壳中的羟基或水合基重新配位，并直接通过共价键或配位键结合在固体的表面。这种吸附发生在胶体

14、双电层的内层，也称为配位体交换吸附。（专性吸附的阴离子不仅可以在带正电荷的表面发生吸附，也可在带负电荷或零电荷的表面被吸附、吸附的结果使表面正电荷减少负电荷增加，体系的pH上升）第九章：土壤酸碱性和氧化还原反应土壤酸化过程：土壤中的盐基离子被淋失，氢铝离子积累；土壤酸性的形成：1、水的解离2、碳酸解离3、有机酸的解离4、酸雨5、其它无机酸6、土壤中铝的活化土壤中铝的活化：当交换氢达到一定限度时，胶体的结构破坏，晶格中的铝离子成为活性离子，水解产生氢离子。活性酸：土壤溶液中的H+反映出来的酸度，能参与土壤中的各种化学反应。占总酸的小部分。潜性酸：吸附在土壤胶体表面的交换性H+和Al3+离子。占总

15、酸的大部分。土壤中的碱性物质主要是Ca、Mg、Na的碳酸盐和重碳酸盐以及交换性Na，它们通过水解反应产生OH-。土壤碱性的形成：(1)碳酸钙水解CaCO3+H2O=Ca2+HCO3-+OH-CO2+H2O=HCO3-+H+石灰性土壤的pH主要受土壤空气中CO2分压控制，CO2浓度愈高，pH愈低，这种由石灰性物质引起的弱碱性反应叫石灰反应，这种土壤叫石灰性土壤。(2)碳酸钠的水解(3)交换性钠的水解测定土壤潜性酸时，由于提取剂的不同，可分为交换性酸度和水解性酸度，它们是土壤酸度的数量指标：石灰位：将氢离子数量与钙离子数量联系起来数学式：pH-0.5pCa交换性酸度：用中性盐提取的酸度，常用1mo

16、l/LKCL提取；水解性酸：用弱酸强碱盐提取的；如醋酸钠。水解性酸交换性酸总碱度：土壤溶液中碳酸根和重碳酸根的总量：总碱度=CO32-+HCO3-cmol/L碱化度(ESP)：土壤胶体吸附的交换性钠占阳离子交换量的百分率；碱化度(%)=交换性钠/阳离子交换量100影响土壤酸度的因素：1.盐基饱和度正比2.土壤空气中CO2分压（石灰性土壤）正比3.土壤含水量（水土比）正比4土壤氧化还原条件：酸性或碱性土壤淹水后均趋于中性1.还原性碳酸铁锰碱性2.硫酸被还原为硫化物氧化还原体系：无机：氧体系、铁体系、锰体系、氮体系、硫体系、氢体系等主要的氧化剂是大气中的氧，主要还原性物质是有机质。特点：无机体系和

17、有机体系虽属化学反应，但是很大程度上是由生物参与土壤是一个不均匀相体。即使同一块田不同点位置都有一定的变异土壤中氧化还原平衡经常变动，不同时间空间不同耕作管理措施等都会改变Eh值。时空变异氧化还原电位(Eh)：由于溶液中氧化态物质和还原态物质的浓度关系变化而产生的电位（V或mV）电子活度负对数(pe)：氧化体系中pe值是正值，氧化性越强，则pe值越大还原体系中pe值是负值，还原性越强，则pe的负值也越大Eh与PH关系：Eh随PH的增加而降低，所以碱性溶液里氧化还原反应更容易进行影响土壤氧化还原的因素:土壤通气性微生物活动易分解有机质的含量植物根系的代谢作用土壤pH土壤缓冲性：土壤抵抗酸碱物质，

18、减缓pH变化的能力广义上土壤是一个巨大的缓冲体系，包括对氧化还原、污染物质、养分等。指抗衡外界环境变化的能力。缓冲作用:1土壤溶液的缓冲作用：弱酸及弱酸盐、弱碱及弱碱盐共存时都具有缓冲作用。2土壤胶体的缓冲作用：阳离子交换作用，土壤缓冲性的大小取决与CEC的大小，CEC愈大，缓冲性愈大3酸性土壤中的活性铝和交换性铝对碱的缓冲作用：PH5.0)：为游离CaC03与交换性盐基缓冲控制带第二段(pH4.0-5.0，以至于pH3.0)：为交换性盐基缓冲带第三段(pH4.0)：主要为活性铝缓冲控制带酸性沉降与土壤中铝的活化和溶出：土壤中含铝矿物以三水铝石Al(OH)3和一水软铝石AlOOH为主，pH较低

19、(44.5)的酸化环境下铝可被活化、溶出，可水解成一系列单体和多聚体的羟基铝，其中以Al(OH)+和A1(OH)2+对生物的毒性较大。酸雨对土壤的酸化导致铝的活化和释放。当酸性溶液pH4.5时，土壤铝溶出量开始增加，当pH拜来石伊利石蒙脱石土壤质地黏者强水分干湿交替酸度聚合铝离子，酸性固弱钾的释放：土壤中的缓效钾（非交换性钾）转化为速效钾（交换性钾）的过程。数量强度，干燥灼烧冰冻微量元素：在土壤和植物中,通常把元素含量低于nx10-3%，最多不超过0.01%的元素。来源母质大气沉降污泥、固废、矿区污染、污水化肥、农药有机肥输出：植物吸收和带走淋失侵蚀有效性影响因素：pH：矿物的溶解度胶体表面的

20、电性有机和无机配位体Eh：Fe、Mn、Cu有机质：络合物土壤质地土壤力学性质和耕作土壤耕作是土壤管理的主要技术措施之一，它与灌溉排水技术、施肥技术、间套轮作技术等，共同构成土壤管理技术体系耕作是在作物种植以前，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加工传统的耕作通常分两步进行，首先用犁具将土壤翻转，然后将翻转的土块破碎，以形成松散而平整的土层。耕作目的：改良土壤结构把作物残茬和有机肥料掩埋并掺和到土壤中去控制杂草或其它不需要的植株红壤：土壤形成过程以脱硅富铝过程和生物富集作用为主，发育成红色，铁铝聚集，酸性，盐基高度不饱和的土壤。广泛分于我国的亚热带与热带，是我国热带与亚热带

21、的稻、棉及经济作物、水果等重要产区由于其生物气候的特殊性，即高温与高湿的气候条件，使母岩进行彻底的地球化学风化，在土壤形成中即进行脱硅富铝化过程。首先是原生矿物的强烈水解，形成一些简单的化合物。第二阶段：由于水解风化中形成较大量的碱金属与碱土金属，使风化溶液呈中性至微碱性，因而形成碱性的所谓硅酸淋溶。第三阶段，由于风化盐基的进一步淋溶而使土体上部酸化，因而使铁、铝胶体开始活动，在干湿交替的气候条件下，一方面是铁的氧化物胶体蒙覆于粘粒表面，在土壤干旱期变为针铁矿与赤铁矿，使土壤颗粒变红，即所谓红化过程；另一方面是粘土矿物的进一步破坏，形成高岭石，以至三水铝石，这就是富铝化过程的最后阶段。特点：化

22、学风化过程强烈。剖面深厚土壤肥力低4由于高温、多湿，铁的氧化物在土体中表现突出的颜色，如赤铁矿、褐铁矿等水化度低，为红色；针铁矿水化度高，为黄色等。网纹层成因随地下水升降氧化还原交替使铁质氧化物的还原和氧化而凝聚淀积而成;水分流动:在红色土层内，水分沿裂隙流动使铁、锰还原流失形成红、橙、灰白色条纹斑块而成；生物作用:生物呼吸作用产生二氧化碳,有机酸使铁锰溶解；地质时期湿热气候条件下形成,不均匀风化作用、不同岩石碎块形成不同颜色。人为土：人为影响明显的人工土壤。是在原来自然土壤（母土）的基础上，经过人为长期熟化，如种稻的水耕熟化、灌淤熟化与园艺旱耕熟化等方式，或者改变了原来母土的性质，或是在原母土的表层之上又重新淤垫了新的熟化土层，所以统称之为人为土。第一，具有一定深厚的熟化土层，熟化土层的标志是具有适量的土壤活性腐殖质、良好的水稳性团粒结构，近于中性的pH值和高量的（如80100mg/kg）有效磷，以及一个良好的微生物区系。第二，土壤具有较高的缓冲能力，即具有有关土壤的水、肥、气、热的良好的综合调节能力，使作物根系具有一个比较稳定的良好的土域生态环境。水稻土相当于水耕