土壤肥料学(全套1292张课件)

1、 土壤的物质组成 土壤的物质组成主要内容1.1 土壤矿物质1.2 土壤有机质1.3 土壤生物与土壤酶1.4 土壤胶体1.5 土壤溶液主要内容1.1 土壤矿物质本章重点黏土矿物的类型与特点土壤质地及其利用改良有机质的转化及影响因素有机质的作用及其管理土壤胶体的结构、电性土壤溶液的作用及调节本章重点黏土矿物的类型与特点第一节 土壤矿物质 矿物质的作用 1) 土壤的骨架 2）矿质养分的主要来源 3）缓冲、保水保肥、耕性 4）土壤理化性质的基础 5）不可再生的资源第一节 土壤矿物质 矿物质的作用第一节 土壤矿物质风化作用外力作用搬运土壤矿物质母质、沉积物成土作用岩石矿物第一节 土壤矿物质风化作用外力作

2、用搬运土壤矿物质母质、沉积物1.矿物的定义： 天然产生于地壳中，具有一定化学组成、物理性质和内部构造的化合物或单质。大多呈晶态(crystalline)。一、矿物质的组成与性质1.矿物的定义：一、矿物质的组成与性质一、矿物质的组成与性质（一）土壤原生矿物 (primary mineral)1、定义* 由地壳深处的岩浆直接冷凝和结晶而成的矿物2、组成 石英和原生硅酸盐类3、作用 构成土壤的“骨架”通过风化释放各种养分一、矿物质的组成与性质（一）土壤原生矿物 (primary 正长石斜长石 白云母石英 黑云母 常见的原生矿物正长石斜长石 白云母石英 黑云母 （二）次生矿物 (secondary m

3、ineral)1、定义*原生矿物经风化作用，使其组成和性质发生变化而形成的新矿物2、组成 简单盐类 方解石、石膏、芒硝、食盐等 含水的氧化物 三水铝石、赤铁矿 、针铁矿 层状铝硅酸盐高岭石、蒙脱石、伊利石等 次生黏土矿物土壤黏粒的主要组成部分一、矿物质的组成与性质（二）次生矿物 (secondary mineral)简单盐赤铁矿氟磷灰石常见的次生矿物方解石高岭石辉石赤铁矿氟磷灰石常见的次生矿物方解石高岭石辉石萤石方铅矿金黄铁矿萤石方铅矿金黄铁矿（三）黏土矿物1、组成 主要由层状硅酸盐黏土矿物组成，非硅酸盐黏土矿物其次。 一、矿物质的组成与性质四个类组：高岭组-高岭石、珍珠陶土、迪恺石、埃洛石

4、蒙蛭组-蒙脱石、绿泥石、拜来石、蛭石 水化云母组-伊利石 绿泥石组-绿泥石（三）黏土矿物一、矿物质的组成与性质四个类组：高岭组-高岭石1）层状硅酸盐矿物（1）基本结构单元： 硅氧四面体 (Si-O tetrahedron)1）层状硅酸盐矿物（1）基本结构单元：（1）基本结构单元： 铝氧八面体(Al-O octahedron)1）层状铝硅酸盐矿物（1）基本结构单元：1）层状铝硅酸盐矿物（2）单位晶片： 四面体片（硅片）八面体片（铝片）1）层状铝硅酸盐矿物（2）单位晶片：四面体片（硅片）八面体片（铝片）1）层状铝硅（3）单位晶层: 1:1型晶层 铝氧八面体层 硅氧四面体层 层间氢键 1）层状铝硅酸

5、盐矿物（3）单位晶层: 1:1型晶层铝氧八面体层 硅氧四面体层 （3）单位晶层：2:1型晶层 硅氧四面体层 铝氧八面体层 硅氧四面体层 OSiAl1）层状铝硅酸盐矿物（3）单位晶层：2:1型晶层 硅氧四面体层 铝氧八面体层 （3）单位晶层：2:1:1型晶层 八面体水镁片（水铝片） 2:1型晶层 1）层状铝硅酸盐矿物（3）单位晶层：2:1:1型晶层八面体水镁片（水铝片） 2:高岭组（1:1型矿物）包括：高岭石、珍珠陶土、迪恺石及埃洛石等特点：（1）1:1型的晶层结构 （2）无膨胀性 两个晶层的层面间产生了键能较强的氢 键，膨胀系数一般小于5% （3）电荷数量少阳离子交换量低 （4）胶体特性较弱、

6、较粗（0.2-2um），颗粒的总表面 积相对较小高岭组粘土矿物是南方热带和亚热带土壤中普遍存在的粘土矿物，在华北、西北、东北和西藏高原土壤中含量很少高岭组（1:1型矿物）包括：高岭石、珍珠陶土、迪恺石及埃洛石蒙蛭组（2:1型膨胀性矿物）包括：蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石等特点：（1）2:1型的晶层结构蒙脱石是其主要代表 （2）胀缩性大 蒙脱石晶层间距变化在0.96-2.14nm之间 （3）电荷数量大，同晶替代现象普遍 （4）胶体特性突出、较细（有效直径0.01-1m）， 颗粒的总表面积较大蒙脱石组广泛分布在我国东北、华北和西北地区的土壤中蒙蛭组（2:1型膨胀性矿物）包括：蒙脱石、绿脱石、拜来石

7、、蛭水化云母组（2:1型非膨胀性矿物）特点：（1）2:1型的晶层结构伊利石是其主要代表 （2）无膨胀性，在伊利石晶层之间吸附有钾离子，对 相邻两晶层产生了很强的键联效果，使晶层不易 膨胀 （3）电荷数量大 （4）胶体特性一般，其可塑性、粘结性、粘着性和吸 湿性都介于高岭石和蒙脱石之间伊利石广泛分布于我国多种土壤中，尤其是华北干旱地区的土壤中含量很高，而南方土壤中含量很低水化云母组（2:1型非膨胀性矿物）特点：（1）2:1型的晶层绿泥石组（2:1:1型）绿泥石为代表，是富含镁、铁及少量铬的硅酸盐粘土矿物特点：（1）2:1:1型晶层结构 （2）同晶替代较普遍，元素组成变化较大 （3）颗粒较小，可塑

8、性、粘结性、粘着性和吸湿性居中土壤中的绿泥石大部分是由母质遗留下来，但也可能由层状硅酸盐矿物转变而来。沉积物和河流冲积物中含较多的绿泥石绿泥石组（2:1:1型）绿泥石为代表，是富含镁、铁及少量铬的四种主要粘土矿物的特性比较项目蒙脱石类水化云母类绿泥石类高岭石类晶层结构2:1型2:1型2:1:1型1:1型外表面大中等中等较小内表面很大中等中等较小比表面(m2/kg)700-800100-12070-1505-20粘结性，可塑性强中等中等弱胀缩性强中等中等弱阳离子交换量(cmol/kg)60-10015-4010-403-15四种主要粘土矿物的特性比较项目蒙脱石类水化云母类绿泥石类高岭土壤矿物质的

9、化学成份 1、几乎包括地球上所有元素。2、O、Si、Al、Fe、Ca、K、Na、Mg 占97%以上3、因成土母质（母岩）而不同一、矿物质的组成与性质土壤矿物质的化学成份 1、几乎包括地球上所有元素。一、矿物质二、成土岩石岩石：一种或数种矿物的集合体。根据成因分为：岩浆岩 沉积岩 变质岩二、成土岩石岩石：一种或数种矿物的集合体。二、成土岩石1、岩浆岩（火成岩） 岩浆冷凝而成 特点：没有层次和化石成分主要是硅酸盐基性岩浆： SiO265%，多K、Na ，少 Fe、Mg二、成土岩石1、岩浆岩（火成岩） 岩浆冷凝而成 意大利庞贝城被岩浆吞噬后人们的遗体意大利庞贝城被岩浆吞噬后人们的遗体1、岩浆岩（火成

10、岩）喷出岩岩浆喷出地面冷凝而成冷却快、结晶细流纹岩、安山岩、玄武岩侵入岩侵入地壳冷凝而成冷却慢、结晶粗深成侵入、浅成侵入 (8 km)花岗岩、正长岩、闪长岩类型1、岩浆岩（火成岩）喷出岩类型二、成土岩石2、沉积岩 沉积岩：由先成岩(岩浆岩、变质岩和原有的沉积岩)经风化、搬运、沉积、重新固积而成或由生物遗体堆积而成的岩石。分布面积最广，地球表面75%以上的岩石都是沉积岩类。有层次性，常含有生物化石。二、成土岩石2、沉积岩 沉积岩：由先成岩(岩浆岩、变质岩和原沉积岩沉积岩二、成土岩石3、变质岩变质岩：先成岩类在高温高压下使岩石中的矿物发生重新结晶或结晶定向排列而成。致密坚硬，不易风化，呈片状组织。

11、常见的变质岩：片麻岩、石英岩、板岩、千枚岩、片岩和大理岩。二、成土岩石3、变质岩变质岩：先成岩类在高温高压下使岩石中的变质岩变质岩土壤肥料学(全套1292张课件)三、岩石的风化风化：指岩石、矿物在外界因素和内部因素的共同作用下，逐渐发生崩解和分解的过程。类型：物理风化 化学风化 生物风化三、岩石的风化风化：指岩石、矿物在外界因素和内部因素的共同作三、岩石的风化1. 物理风化岩石在物理因素作用下，逐渐崩解破碎，仅只有大小形状发生改变，而不改变矿物成份和化学成分的过程。主要因素为温度、流水、冰冻和风蚀等。形成母质或土壤中的粗粒部分；表面积增加；获得通透性，为化学风化创造条件。三、岩石的风化1. 物

12、理风化岩石在物理因素作用下，逐渐崩解破土壤肥料学(全套1292张课件)三、岩石的风化2、化学风化： 岩石在化学作用下的破坏过程。使岩石改变其组成和性质而产生新的矿物。其主要因素为水、氧和二氧化碳等。释放出可溶性的盐类物质；产生黏土矿物；溶解作用水化作用水解作用氧化作用三、岩石的风化2、化学风化： 岩石在化学作用下的破坏土壤肥料学(全套1292张课件)三、岩石的风化3.生物风化 岩石、矿物在生物及其分泌物或有机质分解产物的作用下进行的机械破碎和化学分解过程。生物的机械破碎作用 生物的化学分解作用 三、岩石的风化3.生物风化 岩石、矿物在生土壤肥料学(全套1292张课件)四、成土母质 母质：是风化

13、壳的表层，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、最年轻的地质矿物层，是形成土壤的物质基础，是土壤的前身。四、成土母质 母质：是风化壳的表层，原生基岩经过风化、搬运四、成土母质1、按风化物搬运动力和沉积特点分10类1）残积物就地风化未经搬运山地和丘陵顶部等较高部位性质深受母岩影响母质类型四、成土母质1、按风化物搬运动力和沉积特点分10类母质类型母质类型2）坡积物风化物在重力或流水作用下移动、沉积在较低处层次稍厚，无分选性性质与基岩无过渡性3）洪积物山洪将风化物冲至坡麓、山口及平原边缘沉积四、成土母质母质类型2）坡积物四、成土母质母质类型4）冲积物流水分选，上游粗，下游细近粗，远

14、细层次性、条带性明显土层深厚肥沃5）湖积物静水沉积质地偏黏，夹杂有大量的生物遗体四、成土母质母质类型4）冲积物四、成土母质母质类型6）海积物海岸上升、海退或江河入海的回流淤积物露出水面各处粗细不一7）风积物风吹泥沙堆积质地粗、砂性大、土壤肥力低四、成土母质母质类型6）海积物四、成土母质母质类型8）黄土第四纪沉积物，富含碳酸钙的土状沉积物风力搬运堆积而成/水流搬运堆积而成马兰黄土、离石黄土和午城黄土9）红土第四纪温暖潮湿气候下形成的红色粘质残积物富含铁、铝氧化物质地粘重，呈红色、棕红色，养分含量少四、成土母质母质类型8）黄土四、成土母质母质类型10）冰碛物冰川夹带的物质搬运沉积有擦痕 作用不是单

15、一的而是几个因素交织作用 如残积坡积物、坡积洪积物、洪积冲积物四、成土母质母质类型10）冰碛物 作用不是单一的而是几个因素交织作用四、ABCD判断以下土壤母质类型ABCD判断以下土壤母质类型上节回顾土壤的概念？土壤肥力的概念？土壤肥力的四要素是什么？发育于地球陆地表面能生长绿色植物的疏松多孔结构表层。土壤供给植物养分的能力水、肥、气、热上节回顾土壤的概念？发育于地球陆地表面能生长绿色植物的疏松多上节回顾原生矿物、次生矿物的概念？判断以下矿物类型？黏土矿物的四大类型？由地壳深处的岩浆直接冷凝和结晶而成的矿物。原生矿物经风化作用，使其组成和性质发生变化而形成的新矿物高岭组、蒙蛭组、水化云母组、绿泥

16、组石英 赤铁矿高岭石上节回顾原生矿物、次生矿物的概念？由地壳深处的岩浆直接冷凝和上节回顾岩石分为哪三大类？成土母质的概念？成土母质10大类型？岩浆岩、沉积岩、变质岩经过风化、搬运、堆积等过程于地表形成疏松的堆积物上节回顾岩石分为哪三大类？岩浆岩、沉积岩、变质岩经过风化、搬五、土壤的颗粒组成（一）土壤颗粒概念：土壤中的各种固体颗粒来源：岩石矿物的风化产物即土壤母质过程：土壤母质在成土因素的影响下，经过成土作用把母质逐渐变成土壤，母质中的矿物质颗粒渐渐变成矿物质土粒。五、土壤的颗粒组成（一）土壤颗粒（二）土壤颗粒粒径分级石砾砂粒粉粒粘粒（二）土壤颗粒粒径分级石砾砂粒粉粒粘粒（三）土壤颗粒的矿物组成

17、颗粒越粗，原生矿物越多，颗粒越细，次生矿物越多。（三）土壤颗粒的矿物组成颗粒越粗，原生矿物越多，颗粒越细，次（四）土壤颗粒的化学组成土壤各粒级的化学组成（阿捷列辛，1974）细土粒中各种植物养分的含量要比粗土粒中多得多。高 低 （四）土壤颗粒的化学组成土壤各粒级的化学组成（阿捷列辛，19土壤颗粒中颗粒是均一的吗？不同的颗粒配比土壤性质一样吗？什么样的配比最好？六、土壤质地及其改良利用（一）概念*土壤质地：土壤中各粒级土粒占土壤重量的百分数，也称土壤机械组成。土壤颗粒中颗粒是均一的吗？不同的颗粒配比土壤性质一样吗？什么（二）土壤质地分级-国际制 以粘粒(0.002mm)含量判定4类：45% 粘土

18、类 依据砂粒、粉粒和粘粒三种粒级的数量(), 细分为12级 六、土壤质地及其改良利用（二）土壤质地分级-国际制 以粘粒(0.002mm)含量判（二）土壤质地分级-国际制六、土壤质地及其改良利用（二）土壤质地分级-国际制六、土壤质地及其改良利用土壤肥料学(全套1292张课件)（二）土壤质地分级-前苏联制（卡庆斯基制） 二级分类法，根据物理性粘粒（0.01mm）的含量，把土壤质地分为： 三大类，九种； 对我国而言，一般土壤可按卡庆斯基制中的草原土及红黄 壤类标准划分质地类别；实验1六、土壤质地及其改良利用（二）土壤质地分级-前苏联制（卡庆斯基制） 二级分类法，根据前苏联制土壤质地分类标准前苏联制土

19、壤质地分类标准（二）土壤质地分级-中国制以0.01mm和0.001mm两个粒级来划分质地 三元原则（三个粒级含量） 用粗粉粒含量代替国际制的粉粒含量 三元粒级互不衔接，不能构成三角质地图六、土壤质地及其改良利用（二）土壤质地分级-中国制以0.01mm和0.001mm两个（1）砂土质地分级中的砂粒含量等级以北方土壤的研究结果为依据；（2）粘土质地分类中的细粘粒含量的等级则主要以男方土壤研究结果为依据；（3）南北方过渡的中等风化程度的土壤常以粗粉粒作为划分壤土的主要标准， 再参照砂粒和细粘粒含量来区分（1）砂土质地分级中的砂粒含量等级以北方土壤的研究结果为依据（二）土壤质地分级-美国农业部制粘粒(

20、0.002mm)粉粒(0.050.002mm)砂粒(20.05mm)六、土壤质地及其改良利用（二）土壤质地分级-美国农业部制粘粒(0.002mm)六、分类标准粘粒粉粒砂粒国际制0.002mm0.02-0.002mm2-0.02mm美国制0.002mm0.05-0.002mm2-0.05mm中国制0.001mm0.05-0.01mm(粗粉粒)1-0.05mm土壤质地分级标准分类标准粘粒粉粒砂粒国际制0.002mm0.02-0.00（三）土壤质地分析砂土:不成球不成条砂壤土：成球不成条轻壤土：成球条易断难成环中壤土：成条成环有裂纹重壤土：成环压扁有裂纹 粘土：成条压扁无裂纹有光泽六、土壤质地及其改

21、良利用（三）土壤质地分析砂土:不成球不成条六、土壤质地及其改良利用（四）不同质地土壤特性*砂土(Sand)砂粒大于50%，大孔隙，通气好；排水好，保水差；养分少，分解快，肥效猛，保肥差；土温变幅大（热性土）；易耕作;分布：平原河谷，丘陵山地也有施肥：少量多次，发小苗不发老苗六、土壤质地及其改良利用（四）不同质地土壤特性*砂土(Sand)六、土壤质地及其（四）不同质地土壤特性* 粘土类(Clay)粘粒高于30%，大孔隙少，通透性差；排水不良，持水量大；养分多，分解慢，肥效平稳（慢）;保肥能力强；土温变幅小（冷性土）；难耕作，发老苗不发小苗；适合于禾谷类作物六、土壤质地及其改良利用（四）不同质地土

22、壤特性* 粘土类(Clay)六、土（四）不同质地土壤特性* 壤土类(Loamy)粉粒大于30%砂、粘粒配比恰当；特点介于砂、粘土之间；理想土壤 六、土壤质地及其改良利用（四）不同质地土壤特性* 壤土类(Loamy)六、土（五）土壤质地剖面1、概念在同一土壤上下层之间，其质地粗细及厚度亦有很大的差异，这种差异称为土壤质地剖面。2、产生原因自然因素：母质，地形人为因素：耕作六、土壤质地及其改良利用（五）土壤质地剖面1、概念六、土壤质地及其改良利用（五）土壤质地剖面（五）土壤质地剖面夹砂层夹粘层夹砂层夹粘层 上砂下粘：胶泥底、上浸地，托水又托肥； 上粘下砂：砂砾底、菜蓝地，漏水又漏肥。上部为轻壤质，

23、下层为中壤重壤，这种土壤既有利于种子出苗，又利于苗期根系下扎吸水吸肥，对土壤水、肥、气、热状况具有较强的调节能力。有利于植物生长。这种土称为“蒙金土”。（五）土壤质地剖面 上砂下粘：胶泥底、上浸地，托水又托肥；（五）土壤质地（五）土壤质地剖面4、不同作物的适宜土壤质地（五）土壤质地剖面4、不同作物的适宜土壤质地（五）土壤质地剖面4、不同作物的适宜土壤质地（五）土壤质地剖面4、不同作物的适宜土壤质地（六）土壤质地的改良1、增施有机肥料，改良土性2、掺砂掺粘，客土调剂3、翻淤压砂，翻砂压淤4、引洪放淤、引洪漫砂5、种树种草，培肥改土6、因地制宜，加强管理（六）土壤质地的改良1、增施有机肥料，改良土

24、性本章思考题1、土壤中的矿物主要有哪些类型？举例说明次生矿物如何影响土壤的性质？2、土壤质地的概念是什么？卡庆斯基制和国际制土粒分级标准的差异？3、砂土、粘土和壤土各有什么肥力特点？本章思考题1、土壤中的矿物主要有哪些类型？举例说明次生矿物如 土壤的物质组成 土壤有机质 土壤的物质组成 土壤有机质 土壤有机质一、土壤有机质的来源与转化二、土壤腐殖质三、土壤有机质的作用与管理 土壤有机质一、土壤有机质的来源与转化 土壤有机质本节重点土壤有机质的分解和转化土壤有机质的作用和管理 土壤有机质本节重点一、土壤有机质的来源与转化1、概念：土壤有机质（soil organic matter）土壤有机质指土

25、壤中的各种动植物残体，在土壤微生物的作用下形成的一类特殊的高分子化合物。一、土壤有机质的来源与转化1、概念：土壤有机质（soil o一、土壤有机质的来源与转化2、土壤有机质的来源 微生物 动物来源 植物来源工农业的副产品一、土壤有机质的来源与转化2、土壤有机质的来源 土壤有机质主要来源是各种植物残体(residue: dead plant part)，其化学组成和各种成分的含量，因植物种类、器官、年龄等的不同而有很大差异，从而导致土壤有机质的差异。 Forest soil（森林土壤)：枯枝落叶(lither) Steppe soil（草原土壤)：草、根系(grass and root syst

26、em) Cultivated soil（耕作土壤)：作物残茬(crop residue)、 施用的有 机肥 Forest soil（森林土壤)：酸性有机质 (acid organic mater) Steppe soil（草原土壤)：中性有机质 (neutral organic mater)一、土壤有机质的来源与转化 土壤有机质主要来源是各种植物残体(residue: d3、有机质的含量 耕作土壤中，表层有机质的含量通常在5%以下 不同土壤中差异很大，高的可达20%或30%以上（如 泥炭土、一些森林土壤等），低的不足0.5%（如一 些漠境土和砂质土壤）。 在土壤学中，一般把耕层含有机质20%以

27、上的土壤， 称为有机质土壤，含有机质在20%以下的土壤，称 为矿质土壤。 一、土壤有机质的来源与转化3、有机质的含量 一、土壤有机质的来源与转化土壤有机质0.5%5%0.5-2.0%7%土壤有机质0.5%5%0.5-2.0%7%土壤肥料学(全套1292张课件)一、土壤有机质的来源与转化3、有机质的含量分级有机质含量（%）肥力水平1.5高一、土壤有机质的来源与转化3、有机质的含量分级有机质含量（%一、土壤有机质的来源与转化 4、有机质组成元素组成 土壤有机质的主要元素组成是C、O、H、N，分别占52-58 %、34-39 %、3.3-4.8 %和3.7-4.1%，其次是P 和 S，C/N比大约在

28、1012之间。一、土壤有机质的来源与转化 4、有机质组成元素组成一、土壤有机质的来源与转化 4、有机质存在状态（1）动、植物残体（2）半分解的动、植物残体（3）腐殖物质一、土壤有机质的来源与转化 4、有机质存在状态（1）动一、土壤有机质的来源与转化 4、有机质组成一、土壤有机质的来源与转化 4、有机质组成一、土壤有机质的来源与转化 4、有机质组成化合物组成 可分为： 腐殖物质 （Humic Substance） 非腐殖物质（Non-Humic Substance）6080%2040%一、土壤有机质的来源与转化 4、有机质组成化合物组成6一、土壤有机质的来源与转化 4、有机质组成非腐殖物质 （N

29、on-Humic Substance） 糖类、有机酸、和一些含氮的氨基酸、氨基糖等。易被微生物分解，具有一定物理化学性质。一、土壤有机质的来源与转化 4、有机质组成非腐殖物质 一、土壤有机质的来源与转化 4、有机质组成腐殖物质 （Humic Substance） 非腐殖物质经微生物作用酚类和醌类含氮化合物碳水化合物复杂多聚体（性质稳定、暗棕色）一、土壤有机质的来源与转化 4、有机质组成腐殖物质 （一、土壤有机质的来源与转化4、影响土壤有机质含量的因素植被气候地形母质生产措施草本木本 草甸草原阔叶针叶 潮湿、寒冷有利于积累干燥、炎热有利于分解低洼处高海拔高处，有机质含量高质地粘，有利于有机质的积

30、累少耕、免耕有利于有机质的积累一、土壤有机质的来源与转化4、影响土壤有机质含量的因素植被草一、土壤有机质的来源与转化一、土壤有机质的来源与转化一、土壤有机质的来源与转化决定有机质含量的因素 进入土壤的有机物质数量 土壤有机质的损失量土壤有机碳的平衡一、土壤有机质的来源与转化决定有机质含量的因素一、土壤有机质的来源与转化5、土壤有机质的分解与转化一、土壤有机质的来源与转化5、土壤有机质的分解与转化5、土壤有机质的分解与转化（一）矿质化过程 (mineralization)*： 土壤有机质在微生物作用下，分解为简单的无机化合物的过程。其最终产物为CO2、H2O，而N、P、S则以矿质盐类释放出来，同

31、时放出热量的过程 。矿化率*：每年因矿化作用而消耗掉的有机质数量占土壤有机质总量的百分数。矿化率一般在1%3%。5、土壤有机质的分解与转化（一）矿质化过程 (mineral1）不含氮的简单有机化合物的分解和转化多糖 (C6H10O5)n 分解过程多糖单糖CO2+H2O+热量H2+CH4+CO2+有机酸好氧厌氧水解（一）矿质化过程 (mineralization)1）不含氮的简单有机化合物的分解和转化多糖 (C6H10O5简单有机化合物的分解从易到难的排列次序为：（一）矿质化过程 (mineralization)强简单有机化合物的分解从易到难的排列次序为：（一）矿质化过程 2）含氮有机物质的分解

32、和转化（一）矿质化过程 (mineralization)含氮有机物：蛋白质、腐殖质、生物碱、络合态氨基酸和氨基糖等水解: 蛋白质多肽氨基酸氨化: 氨基酸氨硝化: 氨 硝态氮反硝化: 硝态氮NO2、NO、N2通气良好通气不良2）含氮有机物质的分解和转化（一）矿质化过程 (minera（一）矿质化过程 (mineralization)常见的有机物料的养分含量（一）矿质化过程 (mineralization)常见的有机（二）腐殖化过程 (Humification)* 土壤有机质的分解与转化 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，

33、这一过程称为腐殖化过程。腐殖化系数*：有机物料投入土壤一年后形成的腐殖质的量与原来有机物料总量的比值（二）腐殖化过程 (Humification)* Humification腐殖化作用 Humification腐殖化作用土壤有机质腐殖化的两个阶段（二）腐殖化过程 (Humification) 第一阶段：产生构成腐殖质主要成分的原始材料第二阶段：合成阶段。（生物、化学、物理）土壤有机质腐殖化的两个阶段（二）腐殖化过程 (Humific阶段 1：有机物料分解产生原材料OHOHOO土壤有机质腐殖化的两个阶段多元酚、醌类化合物、以及由木质素降解产生的芳核结构单元（二）腐殖化过程 (Humificati

34、on) 阶段 1：有机物料分解产生原材料OHOHOO土壤有机质腐阶段2：重新合成 O O+ 2RCH(NH2)COOH OHOHNHRCOOHNHRCOOH含多种功能团：羟基(COOH),酚羟基(OH),醇羟基(OH),甲氧基(OCH3),氨基(NH2),酮基(C=O)土壤有机质腐殖化的两个阶段（二）腐殖化过程 (Humification) 阶段2：重新合成 O O+ 2RCH(NH2)COOH 土壤腐殖质的形成途径还原糖形成途径多元酚理论Selman Waksman 木质素蛋白质理论土壤腐殖质的形成途径还原糖形成途径多元酚理论Selman W5、土壤有机质的分解与转化（三）影响土壤有机质转化

35、的因素：土壤微生物 1）有机残体的物理状态与化学组成（C:N） 物理状态： 新鲜程度破碎程度紧实程度5、土壤有机质的分解与转化（三）影响土壤有机质转化的因素：土5、土壤有机质的分解与转化（三）影响土壤有机质转化的因素：土壤微生物 1）有机残体的物理状态与化学组成（C:N） 化学组成（C:N）* 有机物质组成的碳氮比(C:N)对其分解速度的影响很大。一般以25或者30:1较为合适。 C:N25 时 与植物竞争土壤NC:N NH2 N=N N COO O C=O 烯醇基 氨基 偶氮化合物 环氮 羧基 酰基 羰基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重要影响。2. 生

36、态环境方面三、土壤有机质的作用 (1) 对重金属的影响 络合重金属离子 金属富里酸复合体稳定常数： Fe3+ Al3+ Cu2+ Ni2+ Co2+ Pb2+ Ca2+ Zn2+ Mn2+ Mg2+ 腐殖物质金属离子复合体的稳定常数反映金属离子与有机配位体之间的亲和力，对重金属环境行为的了解有重要价值。 稳定常数常受pH值得影响，稳定常数在较高pH时稍大。主要是因为羧基等功能基在较高pH条件下有较高的解离度。在低pH时，由于H+与金属离子一起竞争配位体的吸附位，腐殖酸络合的金属离子较少。 金属富里酸复合体稳定常数：腐殖物质金属 重金属离子的存在形态受腐殖酸物质的络合作用和氧化还原作用的影响腐殖

37、酸对无机矿物有一定的溶解作用 实际上是其对金属离子的络合、吸附和还原作用的综合结果。 胡敏酸作为还原剂可将有毒的Cr6+还原为Cr3+ ， Cr3+能与胡敏酸上的羧基形成稳定的复合体，从而限制了动植物对它的吸收。 重金属离子的存在形态受腐殖酸物质的络合作用和氧化还原作用的 (2) 对农药等有机污染物的固定SOM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。SOM对农药的固定与腐殖质功能基的数量、类型和空间排列密切相关，也与农药本身的性质有关。极性有机污染物可以通过离子交换和质子化、氢键、范德华力、配位体交换、阳离子桥和水桥等不同机理与SOM结合；非极性有机污染物可

38、以通过分隔机理与之结合。2. 生态环境方面三、土壤有机质的作用 (2) 对农药等有机污染物的固定2. 生态环境方面三、土壤空气中CO2浓度变化(3)对全球碳循环的影响 2. 生态环境方面三、土壤有机质的作用空气中CO2浓度变化(3)对全球碳循环的影响 2. 生态环境 (3) 对全球碳循环的影响 土壤有机质是全球C平衡的重要C库。 全球土壤有机质总碳量： 141017151017g 陆地生物总碳量： 5.61017g 全球每年土壤有机质生物分解释放到大气中的总碳量：681015g 全球每年因焚烧燃料释放到大气中的总碳量： 61015g 土壤有机碳水平的不断下降，对全球气候变化的影响不亚于人类活动

39、向大气排放的影响。 (3) 对全球碳循环的影响 一个碳原子的旅程据Garrels等（1975)计算：在大气圈中停留4年；在生物圈中停留11年；在海洋上层水域停留385年；在深海中停留10万年；在地壳中停留3.42108年四、土壤有机质的管理一个碳原子的旅程四、土壤有机质的管理四、土壤有机质的管理土壤有机质管理的目标 保持有机质平衡和维持有机质在适当水平平衡 ：矿化腐殖质化四、土壤有机质的管理土壤有机质管理的目标有机质管理的措施1、施用有机肥 主要的有机肥源包括：绿肥、粪肥、厩肥、堆肥、沤肥、饼肥、蚕沙、鱼肥、河泥、塘泥、有机、无机肥料配合施用2、种植绿肥 田菁 紫云英 紫花苜蓿等 休闲绿肥、套

40、作绿肥 养用结合：因地制宜、充分用地、积极养地、养用结合有机质管理的措施1、施用有机肥 主要的有机肥源包括：2、种植土壤肥料学(全套1292张课件)土壤肥料学(全套1292张课件)土壤肥料学(全套1292张课件)有机质管理的措施3、秸秆还田有机质管理的措施3、秸秆还田有机质管理的措施4、合理的耕作制度 免耕、少耕有机质管理的措施4、合理的耕作制度 什么叫有机农业？/ 欧洲把有机农业描述为，一种通过使用有机肥料和适当的耕作和养殖措施，以达到提高土壤的长效肥力的系统。有机农业生产中仍然可以使用有限的矿物物质，但不允许使用化学肥料。通过自然的方法而不是通过化学物质控制杂草和病虫害。 “有机农业”是指

41、遵照有机农业生产指标，在生产中部采用基因工程获得的生物及其产物，不使用化学合成的农药、化肥、生长调节剂、饲料添加剂等物质，而是遵循自然规律和生物学原理，协调种植业和养殖业的平衡 ，采用一系列可持续发展的农业技术，维持持续稳定的农业生产过程。 什么叫有机农业？1、名词解释：土壤有机质、土壤腐殖质、矿化作用、腐殖化作用、矿化率、腐殖化系数2、影响土壤有机质转化的因素主要有哪些？它们是如何影响的？3、土壤有机质在土壤肥力上有何重要意义？4、土壤有机质主要指土壤中的哪些物质？5、腐殖质物质包括哪些物质？它们有何差异？本节思考题1、名词解释：土壤有机质、土壤腐殖质、矿化作用、腐殖化作用、矿化率 =矿化消

42、耗掉的有机质100%土壤原来有机质总量腐殖化系数 =新形成的腐殖质施入的有机物总量有机质的平衡矿化率 =矿化消耗掉的有机质100%土壤原来有机质总量腐例：某土壤有机质含量20 g/kg，矿化率为2%，每亩耕层土壤重量为150 000kg，重量含水量为 15。问每年每亩要消耗多少有机质？每年要施多少紫云英（腐殖化系数为0.20，含水量90%)才能使土壤有机质含量保持平衡（不下降）?解： 年消耗有机质=150 000 kg(1-15%)20g/kg0.0012%=51 kg 紫云英(1-90%)0.20 = 51 kg 紫云英 = 2550 kg有机质平衡的计算*例：某土壤有机质含量20 g/kg

43、，矿化率为2%，每亩耕层土上节回顾母质的类型土壤质地砂土、粘土和壤土的肥力特点影响土壤有机质含量的因素上节回顾母质的类型II. 土壤质地土壤质地：土壤中各粒级土粒占土壤重量的百分数，也称土壤机械组成。分类标准粘粒粉粒砂粒国际制0.002mm0.02-0.002mm2-0.02mm美国制0.002mm0.05-0.002mm2-0.05mm中国制0.001mm0.05-0.01mm(粗粉粒)1-0.05mmII. 土壤质地土壤质地：土壤中各粒级土粒占土壤重量的百分数图 美国农部制土壤质地三角图查询举例：砂粒35%，粘粒25%，粉粒40%黏土图 美国农部制土壤质地三角图查询举例：土壤肥料学(全套1

44、292张课件) 土壤的物质组成 土壤生物和土壤酶 土壤的物质组成 土壤生物和土壤酶一、土壤生物一、土壤生物 按其功能可分为生产者和分解者。1、生产者占的比例很小。 藻类是土壤中唯一能进行光合作用的生物，土壤 生态系统中的有机物主要来自于地上部分的植物 残体。2、分解者无论在数量和功能上都是十分重要的。第一节 土壤生物种类及其多样性（一）、土壤生物的多样性一、土壤生物 按其功能可分为生产者和分解者。第一节 土壤生物种类及其多分解者可分为第一消费者以植物残体为食，最先对植物残体分解的动物和微生物；第二消费者包括食肉动物和消耗低等植物的食微植物者；第三消费者以第二消费者为食物的食肉动物。土壤生物广义

45、上应包括土壤微生物、土壤动物和高等植物的根系。一、土壤生物分解者可分为一、土壤生物土 壤 食 物 链土 壤 食 物 链一、土壤生物按大小和形态分类微生物 Micro-organism: 20 mm 蚯蚓一、土壤生物按大小和形态分类一、土壤生物按形态分类后生动物（多细胞）原生动物（单细胞）微生物真核微生物：真菌和藻类原核微生物：细菌、放线菌、蓝细菌分子生物（无细胞结构，如病毒）一、土壤生物按形态分类生物种类土壤表层中的数量每平方米数量每克数量生物量（kg/hm2)细菌1012-1014108-109450-4500放线菌1012-1013107-108450-4500真菌1010-1011105

46、-106562.5-5625藻类109-1010104-10556.25-562.5原生动物109-1010104-10516.875-168.75线虫106-10710-10211.25-112.5其他动物103-105-16.875-168.75蚯蚓30-300-112.5-1125土壤中常见的生物的数量生物种类土壤表层中的数量每平方米数量每克数量生物量（kg/h第一节 土壤生物种类及其多样性Micro-organism 微生物 分布广 数量大 种类多 最活跃 它们参与土壤有机质分解，腐殖质合成，养分转化和推动土壤的发育和形成。一、土壤生物第一节 土壤生物种类及其多样性Micro-orga

47、nism 1公斤土壤可含： 5亿个微小动物。 5亿个细菌， 近10亿个真菌 100亿个放线菌 土壤微生物：土壤是微生物生活的大本营单体数量最多生物多样性最复杂生物量最大第一节 土壤生物种类及其多样性一、土壤生物 1公斤土壤可含：土壤微生物：土壤是微生物生活的大本营单体数Bacteria 细菌个体微小，1微米左右单细胞原核生物一、土壤生物Bacteria 细菌个体微小，1微米左右单细胞原核生物一形状多为棒状或杆状Bacteria 细菌以杆菌为主，其次是球菌形状多为棒状或杆状Bacteria 细菌以杆菌为主，其次是土壤细菌数量很大（占土壤微生物总数的70-90%），但生物量不大。代谢强、繁殖快，与

48、土壤接触表面积大。土壤中最活跃的因素Bacteria 细菌10g肥沃土壤的细菌总数相当于全球人口的总数土壤细菌数量很大（占土壤微生物总数的70-90%），但生物量根瘤菌固氮细菌苜蓿根毛尖上的根瘤菌Bacteria 细菌根瘤菌固氮细菌苜蓿根毛尖上的根瘤菌Bacteria 细菌第一节 土壤生物种类及其多样性 土壤中重要的各种细菌生理群： 纤维分解细菌 固氮细菌 硝化细菌 亚硝化细菌 硫化细菌 氨化细菌 在土壤碳、氮、磷、硫循环中担当重要 的角色。Bacteria 细菌第一节 土壤生物种类及其多样性 土壤中重要的各种细菌生理第一节 土壤生物种类及其多样性细菌菌落第一节 土壤生物种类及其多样性细第一节

49、 土壤生物种类及其多样性根瘤第一节 土壤生物种类及其多样性根瘤土壤中细菌的作用分解有机质参与碳循环、氮循环改善土壤结构净化土壤病害土壤中细菌的作用分解有机质土壤微生物 放线菌(actinomyces) 土壤放线菌占土壤微生物总数的5%30%典型的好氧性微生物大部分为链霉菌属，其次是诺卡氏菌属和小单胞菌属链霉菌诺卡氏菌小单胞菌一、土壤生物土壤微生物土壤放线菌占土壤微生物总数的5%30%链霉菌诺卡放线菌(actinomyces)特点以孢子或菌丝片断存在，细胞数104-106/g土。肥土比瘦土多，耕地比林地多，春秋季比夏冬季多。最适宜生长在中性、偏碱性、通气良好土壤中，转化土壤有机质。放线菌(act

50、inomyces)特点以孢子或菌丝片断存在，细Actinomycetes 放线菌Actinomycetes 放线菌真菌(fungus /eumycota)藻类(alga)地衣(lichen) 真核微生物 (Eukaryotic microorganisms)森林土壤和酸性土壤中占优势单细胞或多细胞的真核原生生物硅藻、绿藻、黄藻土壤生物的先行者真菌和藻类形成的不可分离的共生体在土壤发生早期起重要作用真菌(fungus /eumycota)藻类(alga)地衣第三节 土壤生物与土壤酶土壤微生物 真菌 有170个属，690多个种，分三个类群 A、酵母菌 土壤中很少 B、霉菌 土壤中最多 C、伞菌青霉

51、属（Penicillium）曲霉属（Aspergillus）镰刀菌属（Fusarium）木霉属（Trichoderma）毛霉属（Mucor）根霉属(Rhizopus)酵母菌青霉第三节 土壤生物与土壤酶土壤微生物 真菌 第一节 土壤生物种类及其多样性真菌菌落Fungus 真菌第一节 土壤生物种类及其多样性真Fungus 真菌第一节 土壤生物种类及其多样性真菌孢子Fungus 真菌第一节 土壤生物种类及其多样性真菌孢子Fungus 真菌Fungus 真菌酵母菌蘑菇霉菌菌根Fungus 真菌酵母菌蘑菇霉菌菌根第一节 土壤生物种类及其多样性 对土壤通气性非常敏感， 霉菌在酸性土壤中能生活，在酸性土壤中

52、具有明显的 优势。 霉菌多数分布在有机质丰富，通气好的表层土壤中， 较常见的有青霉、毛霉、链霉、和曲霉四个属的许种。 霉菌的数量在正常情况下，每克土壤中有0.1-1百万 个，相当于每平方米100-1000亿个，其生物量可达每 英亩500- 5000磅。 霉菌是土壤中异养型微生物的重要部分。霉菌 第一节 土壤生物种类及其多样性 对土壤通气性非常敏感，霉菌第一节 土壤生物种类及其多样性真菌在土壤中的作用 是土壤有机质的主要降解者。 某些真菌和植物的根系产生菌根。 促进土壤结构的形成，菌丝的穿插 对于促进土壤的凝聚有重要的作用。第一节 土壤生物种类及其多样性真菌在土壤中的作用 第三节 土壤生物与土壤

53、酶土壤微生物 藻类 （ Alga ） 硅藻绿藻黄藻 藻类为单细胞或多细胞的真核原生生物。 土壤藻类主要由硅藻、绿藻和黄藻组成。 肥沃土壤，藻类生长旺盛，土表常出现黄褐色或黄绿色的薄藻层，硅藻多则是土壤营养丰富的证明。第三节 土壤生物与土壤酶土壤微生物 藻类 （ Al 非细胞型生物即分子生物病毒 (virus)一种活细胞内的寄生物，超显微的非细胞生物，只是一种核酸。靠其宿主代谢系统的协助复制核酸，合成蛋白质等组分，然后再装配而得以繁殖。离体条件下，以无生命的化学大分子状态长期存在并保持其侵染活性。 非细胞型生物即分子生物病毒 (virus)一种活细胞内的病原微生物对植物的危害： 草原局部溃疡 根

54、部瘿瘤病原微生物对植物的危害： 草原局部溃疡 根原生生物 Microfauna单细胞真核生物（简称原虫）。最低级的动物，结构简单，数量多（68000种），分布广，表土多而底土少。原生动物的典型种类：变形虫 纤毛虫鞭毛虫孢子虫一、土壤生物原生生物 Microfauna一、土壤生物原生生物 Microfauna原生生物 Microfauna原生生物在土壤中的作用：通过选择性的取食某些微生物（如细菌），改变微生物的群落结构，调节细菌的数量。增进某些微生物的活性（如固氮菌等）参与土壤植物残体的分解，如鞭毛虫与白蚁共生，加速对木质素的分解。某些原生动物也侵害植物，造成植物病害，有的可引起严重的人畜传染病

55、。一、土壤生物原生生物在土壤中的作用：一、土壤生物一、土壤生物后生生物 Metazoan小的 土居性的 多细胞动物种类：线虫、蠕虫、蚯蚓、蜗牛、千足虫、蜈蚣、 蚂蚁、螨、蜘蛛、环节动物和昆虫等。作用：植物残体破碎、混合一、土壤生物后生生物 Metazoan土壤中的线虫 Nematodes in soils线虫体形呈纺锤形，后部较尖，微型，透明的丝状动物。土壤中存在1000多种。数目可达每平米100万个，只有棉线的1/5粗，主要生活在土粒周围的水膜中和植物的根里。食性可分为三类以腐败的有机质为食的以其他线虫、细菌、原生动物为食的寄生在高等植物根系的土壤中的线虫 Nematodes in soil

56、s线虫土壤中的线虫 Nematodes in soils所有线虫都需要取食活的有机物质。取食方式：刺吸式，吸食真菌、细菌，吸食的原生质。把细菌整个吞下。线虫对植物的侵害非常广泛。包括番茄、豌豆、胡萝卜、苜蓿、草皮。如发育为结节、畸形根等土壤中的线虫 Nematodes in soils所有线虫蚯蚓 Earthworm耕地中每平米30300条，肥沃的草地土壤每平米多达500条。蚯蚓喜欢潮湿、肥沃、钙质丰富的土壤。蚯蚓对土壤肥力的影响：增加土壤通气性改善土壤结构活化土壤养分蚯蚓 Earthworm耕地中每平米30300条，肥沃的草第三节 土壤生物与土壤酶4、土壤植物 包括植物根系、地下块茎第三节

57、土壤生物与土壤酶4、土壤植物 包括植第三节 土壤生物与土壤酶5、土壤生物的作用 1）促进养分循环 分解动植物残体，释放碳、氮、磷等营养元素2）形成良好的结构 微生物分泌物和有机残体分解的中间产物促进土壤腐殖质的合成和土壤团聚体形成3）影响无机物的转化 磷、硫、铁等元素的生物转化4）生物固氮5）净化污染物 通过自身的各种代谢活动对污染物进行代谢、降解和转化6）有害作用第三节 土壤生物与土壤酶5、土壤生物的作用 1）促进第三节 土壤生物与土壤酶6、土壤管理对土壤生物的影响 1）耕作制度与方法2）施肥3）化学物质：农药、杀虫剂4）其它措施：调节pH第三节 土壤生物与土壤酶6、土壤管理对土壤生物的影响

58、 第一节 土壤生物种类及其多样性1）土壤耕作与方法 个案：Doran(1980)在美国内布拉斯加州研究了免耕土壤和常规耕土壤中两种土壤层中的微生物数量的比值发现免耕土壤的好氧菌和硝化细菌数量明显减少。6、土壤管理对土壤生物的影响 第一节 土壤生物种类及其多样性1）土壤耕作与方法6、土壤管理第一节 土壤生物种类及其多样性2）施肥施有机肥能增加土壤微生物和土壤动物的数量。 提供营养、抑制病害施用化学肥料则可能导致某些土壤生物的密度下降。6、土壤管理对土壤生物的影响 第一节 土壤生物种类及其多样性2）施肥施有机肥能增加土壤微生第一节 土壤生物种类及其多样性3）杀生剂和其他化学制剂 杀菌剂、熏蒸剂及其

59、杀伤力强的化学剂可造成土壤微生物区系的破坏，应禁用或慎用。6、土壤管理对土壤生物的影响 第一节 土壤生物种类及其多样性3）杀生剂和其他化学制剂6、土第一节 土壤生物种类及其多样性4）pH 大多数细菌、藻类和原生动物的最适宜的pH值为6.57.5，在pH4.010.0也可以生长。 放线菌一般在微碱性即pH7.58.0最宜。 酵母菌和霉菌则适宜于pH5.06.0的酸性环境,而生存范围可在pH5.09.0之间。6、土壤管理对土壤生物的影响 第一节 土壤生物种类及其多样性4）pH 大多数细菌、藻第三节 土壤生物与土壤酶二、土壤酶 酶是一类具有专性催化作用的蛋白质。土壤中的一切生物化学反应实际上都是在酶

60、活性的参与下进行的。检测土壤酶活性比检测微生物数量更能直接表达土壤的生物活性。第三节 土壤生物与土壤酶二、土壤酶 酶第三节 土壤生物与土壤酶1、土壤酶的来源 土壤酶主要来自土壤微生物、植物根和土壤动物的分泌物2、土壤酶的种类 Oxidoreductases (氧化还原酶类）Transferases（转移酶类）Hydrolases（水解酶类）Lyases （裂解酶类）第三节 土壤生物与土壤酶1、土壤酶的来源 土壤酶主要第三节 土壤生物与土壤酶3、土壤酶存在状态和存在部位 存在部位：胞外酶：结合在细胞壁外表面的酶。 胞内酶：存在于生物体内的酶存在状态：自由态：游离在土壤溶液中，较少。活 性大，但易