《土壤学》配套PPT教学课件

第一章地学基础矿物岩石风化作用主要矿物和岩石的风化土壤母质地质大循环（岩石与土壤循环）地表岩石风化物、土壤沉积岩岩浆变质岩火成岩侵入岩风化搬运岩化作用变质作用融化作用上升隆起岩浆上升变质作用喷出地面第一节矿物概念矿物：在地质作用下形成的化合物或单质固定的成分、稳定的结构、特定的形态和性质矿物的物理性质颜色：自色、他色、假色条痕：矿物粉末的颜色（自色）光泽：金属、半金属、非金属硬度：莫氏硬度10级解理：极完全、完全、中等、不完全、极不完全断口：贝壳、锯齿、参差、土状、平坦第一节矿物常见矿物石英颜色：无色、乳白色、（含杂质）各种颜色光泽：玻璃光泽、脂肪光泽硬度：7解理：无断口：贝壳状第一节矿物石英透明石英称水晶晶体：六方柱状成分：SiO2非晶质石英：玉髓、燧石、玛瑙、蛋白石是土壤颗粒的主要成分：为什么？第一节矿物正长石（钾长石）颜色：肉红色光泽：玻璃光泽硬度：6解理：中等－完全解理成分：KAlSi3O8较难分解土壤钾的重要来源第一节矿物斜长石（钙钠长石）颜色：白－灰白光泽：玻璃光泽硬度：6～6.5解理：中等－完全解理成分：NaAlSi3O8,CaAl2Si2O8容易分解第一节矿物白云母颜色：无－浅色光泽：珍珠或玻璃光泽硬度：2～3解理：片状极完全解理成分：KH2Al3Si3O12化学分解困难土壤钾的重要来源第一节矿物黑云母颜色：黑－深褐色光泽：珍珠或玻璃光泽硬度：2.8～3.2解理：片状极完全解理成分：KH2[Mg/Fe]3AlSi3O12易分解土壤钾的重要来源第一节矿物角闪石颜色：褐色－绿黑色光泽：玻璃光泽硬度：5.5～6解理：完全解理成分：Ca[Mg/Fe]3Si4O12易分解辉石与角闪石相似，Ca稍多分解成绿泥石、绿帘石、方解石长柱状针状纤维状短柱状第一节矿物橄榄石颜色：橄榄绿、淡褐灰红绿粒状晶体光泽：玻璃光泽硬度：6.5～7.1成分：(Mg/Fe)2SiO4条痕：白色、淡黄色中等完全解理，贝壳状断口富含Fe易风化为蛇纹石第一节矿物蛇纹石绿色、白色、褐黄等块状、纤维状、片状等硬度：2.5～4光泽：脂肪、丝绢、土状H4Mg3Si2O3多出现于大理岩、白云岩中第一节矿物绿泥石层状次生矿物含Mg、Fe的铝硅酸盐与云母极相似暗黑、绿黑色玻璃光泽硬度：2～2.5片状极完全解理易分解分解产物：石英、蛋白石、褐铁矿、赤铁矿、氢氧化铁第一节矿物高岭石铝硅酸盐次生矿物H2Al2Si2O8.H2O土状白色、浅红、浅绿有可塑性土壤的重要组成部分第一节矿物方解石CaCO3块状、钟乳状玻璃光泽硬度：3完全解理大理岩、石灰岩主要矿物砂岩、砾岩的胶结物遇稀盐酸急剧反应第一节矿物白云石CaCO3.MgCO3灰白、黄褐色硬度：3.5～4完全解理白云岩造岩矿物玻璃光泽遇盐酸反应微弱，粉末反应剧烈第一节矿物磷灰石Ca5(PO4)3(F/Cl)灰白、淡绿、黄褐色硬度：5氟磷灰石最常见难风化土壤磷的重要来源第一节矿物磁铁矿Fe3O4无解理硬度：5.5～6难风化第一节矿物赤铁矿Fe2O3块状、鲕、肾、粉末状赤红色第一节矿物褐铁矿（针铁矿）铁锈的主要成分Fe2O3.nH2O针铁矿＋水针铁矿条痕：黄褐色使土壤呈黄色第二节岩石岩石：矿物的集合体成分、结构、构造、风化性影响土壤性质岩浆岩（火成岩）概念岩浆岩：熔融岩浆，喷出或上升，冷却，固化喷出岩侵入岩：深成岩、浅成岩成分：硅酸盐、硫化物、氧化物长石、石英、云母、角闪石……分类：依化学成分（SiO2含量）、矿物成分、产状等第二节岩石岩浆岩（火成岩）岩浆岩的分类超基性岩类SiO2<45%，铁镁矿物>95%橄榄石、辉石、角闪石、黑云母易风化基性岩类SiO2=45～52％，深色矿物和浅色矿物含量接近玄武岩、灰长石、辉绿岩第二节岩石岩浆岩（火成岩）岩浆岩的分类中性岩类SiO2=52～65％浅色矿物增多闪长岩－安山岩，正长岩－粗面岩酸性岩类SiO2>65％，浅色矿物为主花岗岩、花岗斑岩、石英斑岩、流纹岩第二节岩石岩浆岩（火成岩）结构和构造结构：结晶程度、颗粒大小和形状、矿物相互结合全晶质、半晶质、玻璃质等粒状、斑状构造：矿物在空间上的排列、配置、充填方式块状、流纹状、气孔状、杏仁状岩浆岩的构造块状流纹状岩浆岩的构造杏仁状气孔状常见岩浆岩玄武岩主要矿物：辉石、斜长石次要矿物：橄榄石、铁钛氧化物、石英、角闪石、云母、磷灰石风化物粘重常见岩浆岩安山岩中性岩主要矿物：角闪石、斜长石，几乎无石英建筑材料，耐酸材料常见岩浆岩花岗岩主要矿物：长石、石英、黑云母、角闪石次要矿物：磷灰石常见岩浆岩流纹岩类似花岗岩第二节岩石沉积岩概念沉积岩：地表原有岩石在外力地质作用下形成的岩石常温常压，风化、剥蚀、搬运、沉积、压紧固结矿物组成：无深色矿物，多石英、云母、长石成层性无矿物结晶往往有化石第二节岩石沉积岩结构碎屑状结构：碎屑岩碎屑＋胶结物碎屑大小：砾状(>2)、砂状(0.05)、粉砂状(0.005)、泥状(<0.005mm)棱角状、次棱角状、半圆状、圆状、极圆状胶结物：泥质、钙质、铁质、硅质泥质结构：粘土岩化学结构：溶液沉淀、晶粒结构生物结构：生物遗体、化石沉积岩的结构沉积岩的结构（内碎屑石灰岩）沉积岩的结构沉积岩的结构（石英砂岩）第二节岩石沉积岩构造层理构造：成层性水平层理：层面平行，海洋湖泊沉积环境稳定斜层理：部分层理倾斜，河流沉积交错层理：层理方向交错，沉积环境频繁变化层面构造：岩面保留的地质作用痕迹波痕、雨痕泥裂足迹、生物化石结核沉积岩的层面构造沉积岩的层面构造沉积岩的层理构造第二节岩石沉积岩常见沉积岩砾岩：石砾砂岩：沙粒，砂性页岩：细腻，易风化，粘重石灰岩：化学沉积，Ca，粘重白云岩：白云石为主砾岩砂岩页岩石灰岩白云岩第二节岩石变质岩变质作用变质作用：内力地质作用（高温高压）下原固态岩石发生变化接触变质：热力变质，重结晶，出现新矿物动力变质：动压力，轻度变质区域变质：高压，高热，片岩，片麻岩变质岩变质作用形成的新岩石定向构造、片麻状构造、矿物重结晶第二节岩石变质岩变质岩的矿物组成与岩浆岩类似石英、长石、辉石、角闪石、云母出现大量次生矿物：碳酸盐矿物、绿泥石、绢云母出现部分变质矿物：石榴子石、硅灰石、红柱石、绿泥石第二节岩石变质岩结构和构造结构变晶结构：重新结晶变余结构：部分组成和物质变化、部分保留不变碎裂结构：弯曲、破裂、磨细构造块状构造：无定向排列，不规则块体片理构造（定向构造）：最主要重结晶，定向压力，平行排列片麻、片状、千枚、板状构造等第二节岩石变质岩主要变质岩板岩：←页岩、泥岩千枚岩：←黏土岩、粉砂岩变晶结构，片理发达（千枚状构造）绿、淡红、灰、黑，丝绢光泽变质程度深片岩：←页岩等（石英多于长石）片麻岩：←花岗岩等（长石多于石英）大理岩：←石灰岩、白云岩石英岩：←石英砂岩板岩页岩→板岩片岩页岩→片岩千枚岩粉砂岩→千枚岩片麻岩花岗岩→花岗片麻岩大理岩石灰岩→大理岩石英岩石英砂岩→石英岩蛇纹岩橄榄岩→蛇纹岩第三节风化作用风化作用：地表岩石在大气、水、温度、生物作用下的崩解和分解作用。物理风化概念：机械破碎，改变大小形状，不改变成分矿物的差异性膨胀冻融吸水与结晶膨胀结果形成土壤中粗粒（大块变小块）表面积增加（理想状况下增加1倍）获得通透性，为化学风化创造条件59物理风化使表面积增大第三节风化作用化学风化概念：改变大小形状、成分，产生新矿物（次生矿物）水的作用溶解水化水解最主要和最基本的化学风化作用H+与矿物中盐基交换，使矿物遭到破坏长石→铝硅酸→高岭石→含水氧化物第三节风化作用化学风化CO2的作用碳酸化氧化作用FeS2氧化后产生H2SO4，使其它矿物进一步遭到分解化学风化的结果改变了原来岩石矿物的组成和性质释放可溶盐产生粘土矿物（成为粘粒）抗风化强的留下来（成为沙粒）第三节风化作用生物风化概念：生物活动物理作用：树根生长、动物挖掘化学作用产生CO2产生各种有机酸、无机酸直接分解矿物吸收营养人类活动第四节主要矿物和岩石的风化主要造岩矿物的抗风化性相对稳定顺序：橄榄石＜辉石＜角闪石＜黑云母＜滑石＜蛇纹石＜绿帘石＜斜长石＜正长石＜白云母＜石英石英最稳定土壤和岩石中最常见长石难风化。正长石较斜长石难风化低pH和还原条件下强烈风化→高岭石，蒙脱石，埃洛石第四节主要矿物和岩石的风化主要造岩矿物的抗风化性云母黑云母易风化，→水云母→粘土矿物白云母难风化，→水云母＋高岭石土壤和沉积岩中可见白云母铁镁矿物（深色矿物）易风化→氧化铁镁＋蛋白石等第四节主要矿物和岩石的风化主要造岩矿物的抗风化性碳酸盐矿物易溶解，物理风化慢易沉淀硫化物矿物易风化，→硫酸盐强酸第四节主要矿物和岩石的风化主要岩石的风化表现花岗岩石英、长石、云母容易物理风化，→崩解南方湿热，化学风化强烈土层深厚，水土流失玄武岩长石，辉石，（橄榄石，角闪石，黑云母）极易风化，→质地粘细盐基多，养分丰富第四节主要矿物和岩石的风化主要岩石的风化表现页岩粘土、（石英、长石）容易物理风化，→吸水膨胀不易化学风化易水土流失矿质养分较多砂岩碎屑（石英，长石），胶结物（硅质、碳酸盐、粘土）较难风化第四节主要矿物和岩石的风化主要岩石的风化表现石灰岩方解石，（白云石、粘土）易化学风化，不易物理风化风化物浅薄，粘重片岩云母、绿泥石、滑石、角闪石、阳起石，石英，长石容易风化石英岩石英很难风化，薄，肥力差第五节土壤母质土壤母质类型残积母质运积母质水风冰川－冰碛母质重力－崩积（重积）母质流水沉积湖积母质海积母质冲积母质洪积母质坡积母质沙丘黄土母质成土母质第五节土壤母质残积母质定义：就地风化残留特征平缓高地粗骨性棱角继承基岩性质厚or薄？第五节土壤母质运积母质坡积物洪积物冲积物（淤积物）湖积物（静水沉积）海水沉积母质风积母质崩积母质（重积母质）第五节土壤母质第四纪沉积物第四纪距今260万年以来（2.6Ma）用Q表示更新世（Q1、Q2、Q3）、全新世（Q4）第四纪划分第五节土壤母质第四纪沉积物黄土干旱半干旱地区广泛分布黄土地层Q4：现代黄土Q3：马兰黄土（新黄土），主要成土母质Q2：离石黄土，黄土高原的主体Q1：午城黄土黄土性物质：黄土侵蚀搬运后再形成（次生黄土）有层理，含砂和砾下蜀黄土：深厚，颗粒细小均匀第五节土壤母质第四纪沉积物红土广泛分布于南方低丘岗地第四纪红色粘土强烈风化富含铁铝酸性红色粘重深厚网纹第四纪红色粘土母质SoilsSustainLife78第2章土壤矿物质第一节土壤矿物组成第二节土壤颗粒特性第三节土壤质地SoilsSustainLife79第一节土壤矿物组成

一、土壤原生矿物1、定义在风化、成土过程中，抗风化力强保留下来未经变化的矿物2、组成与岩浆岩不同石英>长石>云母>>角闪石、辉石3、作用构成土壤骨架通过风化释放养分SoilsSustainLife80第一节土壤矿物组成定义：风化和成土过程中新形成的矿物。粘土矿物的类型：层状铝硅酸盐矿物高岭、蒙脱、伊利石等含水的氧化物三水铝石、赤铁矿、针铁矿简单的盐类方解石、石膏、芒硝（硫酸钠）、食盐等二、次生矿物SoilsSustainLife81第一节土壤矿物组成1、层状铝硅酸盐矿物基本单元：硅氧四面体、硅氧片铝氧八面体、铝氧片二、次生矿物硅氧四面体SoilsSustainLife82铝氧八面体SoilsSustainLife83SoilsSustainLife84第一节土壤矿物组成1:1型粘土矿物(高岭石组)一片硅片和一片铝片相叠，成1:1晶层SoilsSustainLife851:1型(高岭组)粘土矿物结构铝氧片硅氧片SoilsSustainLife86第一节土壤矿物组成1:1型粘土矿物(高岭石组)层间靠H键联结，联结力强，不膨胀收缩铝氧八面体层

硅氧四面体层

层间氢键层间距0.72nm

OOHSoilsSustainLife87第一节土壤矿物组成1:1型粘土矿物(高岭石组)高岭石组（类）高岭石、埃洛石、珍珠陶土、迪恺石湿热地区土壤中多性质膨胀性、粘结性、黏着性、可塑性差表面积小电荷少，CEC小SoilsSustainLife88三种主要粘土矿物的特性比较项目蒙脱石类水云母类高岭石类形状不规则片状不规则片状六角形片状外表面大中等较小内表面很大中等无比面(m2/g)700~800100~1205~20粘结性和可朔性强中等弱膨胀性强中等弱CEC(cmol/kg)60~10015~403~15SoilsSustainLife89第一节土壤矿物组成膨胀2:1型粘土矿物（蒙脱石组）2片硅片中夹1片铝片叠成的晶层

硅氧四面体层

铝氧八面体层硅氧四面体层OSiAlSoilsSustainLife90第一节土壤矿物组成膨胀2:1型粘土矿物（蒙脱石组）层间靠分子引力，易膨胀收缩分子引力层间Ca、Mg、H2OSoilsSustainLife91第一节土壤矿物组成膨胀2:1型粘土矿物（蒙脱石组）蒙脱石组（类）蒙脱石、拜来石、绿脱石、蛭石温暖潮湿（温带和亚热带）土壤中多性质膨胀性强，粘结性、可塑性强电荷多，CEC大胶体性质明显粘重SoilsSustainLife92三种主要粘土矿物的特性比较项目蒙脱石类水云母类高岭石类形状不规则片状不规则片状六角形片状外表面大中等较小内表面很大中等无比面(m2/g)700~800100~1205~20粘结性可朔性强中等弱膨胀性强中等弱CEC(cmol/kg)60~10015~403~15SoilsSustainLife93第一节土壤矿物组成3）非膨胀2:1型粘土矿物（水云母组）层间靠K键联结（不易膨胀）水云母组（类）伊利石、海绿石、迪恺石干旱半干旱地区，风化差性质介于蒙脱石、高岭之间SoilsSustainLife94非膨胀2:1型粘土矿物（水云母组）K+键层间K＋SoilsSustainLife95三种主要粘土矿物的特性比较项目蒙脱石类水云母类高岭石类形状不规则片状不规则片状六角形片状外表面大中等较小内表面很大中等无比面(m2/g)700~800100~1205~20粘结性可朔性强中等弱膨胀性强中等弱CEC(cmol/kg)60~10015~403~15SoilsSustainLife96第一节土壤矿物组成2、含水的氧化物主要类型氧化铁：赤铁矿（Fe2O3）、针铁矿（Fe2O3.H2O）、褐铁矿（2Fe2O3.3H2O）氧化铝：水铝石(Al2O3.H2O)、三水铝石(Al2O3.3H2O)氧化硅：水铝英石(xAl2O3.ySiO2.nH2O)、蛋白石(SiO2.nH2O)形态：胶膜或粘粒包被土壤颗粒→稳定很强的土壤结构二、次生矿物土壤矿物质(土粒)的化学成分氧、硅、铝、铁（>75%）钙、镁、钾、钠钛、磷、硫、锰、锌、硼、钼、铜SoilsSustainLife97SoilsSustainLife98地壳和土壤主要元素的平均组成（%）元素地壳中土壤中O46.649.0Si27.733.0Al8.17.1Fe5.03.8Ca3.61.4K2.61.2Na2.80.6Mg2.10.6SoilsSustainLife99第二节土壤颗粒特性一、概念土粒单粒复粒土壤矿物质由不同大小的颗粒组成SoilsSustainLife100第二节土壤颗粒特性土壤粒级石砾、砂粒、粉粘、粘粒（胶粒）二、土粒分级Fine（clay）Medium（silt）Coarse（sand）SoilsSustainLife101第二节土壤颗粒特性苏联制（卡庆斯基制）1957年>3mm：石块1~3mm：石砾<1mm分成3级每级再分3级，共9级简明分级1~0.01mm：物理性砂粒<0.01mm：物理性粘粒二、土粒分级SoilsSustainLife102卡庆斯基制土粒分级标准粒级名称粒径(mm)石块>3石砾3～1砂粒粗砂粒1～0.5中砂粒0.5～0.25细砂粒0.25～0.05粉粒粗粉粒0.05～0.01中粉粒0.01～0.005细粉粒0.005～0.001粘粒粗粘粒0.001～0.0005细粘粒0.0005～0.0001胶粒<0.0001物理性砂粒1～0.01物理性粘粒<0.01SoilsSustainLife103第二节土壤颗粒特性国际制十进制，便于记忆，人为性强二、土粒分级粒级名称粒径(mm)石砾>2砂粒粗砂粒2~0.2细砂粒0.2~0.02粉砂粒0.02~0.002粘粒<0.002SoilsSustainLife104第二节土壤颗粒特性美国制>2mm：石砾2－0.05mm：砂粒0.05－0.002：粉粒<0.002mm：粘粒中国制可以用经验公式在不同标准之间转换二、土粒分级几种土粒分级制SoilsSustainLife105SoilsSustainLife106第二节土壤颗粒特性三、粒级与性质不同粒级的土粒具有不同的矿物组成SoilsSustainLife107第二节土壤颗粒特性三、粒级与性质粒级不同，性质不同粗粒细粒粒级砂粒、粉粒粘粒矿物组成原生矿物多次生矿物多化学组成SiO2多SiO2少养分少多表面积小大最大吸湿量小大阳离子交换量小大持水能力小大SoilsSustainLife108第三节土壤质地概念土壤机械组成（土壤颗粒组成）土壤中各种粒级所占的重量百分比机械组成相近，土壤性质相近土壤质地是根据土壤的颗粒组成划分的土壤类型砂土、壤土、粘土SoilsSustainLife109第三节土壤质地一、土壤质地分类1、卡庆斯基制分类三大类，九种考虑土壤类型差别SoilsSustainLife110卡庆斯基制土壤质地分类(简制)SoilsSustainLife111第三节土壤质地一、土壤质地分类国际制分类四大类，十二种根据粘粒含量区分为四大类<15%：砂土、壤土，15~25%：粘壤土，>25%：粘土粉砂粒>45%加“粉砂质”砂粒55~85%加“砂质”，砂粒>85%→砂土SoilsSustainLife112国际制土壤质地分类SoilsSustainLife113第三节土壤质地一、土壤质地分类中国制分类美国制分类三级分类法可由三角座标图表示土壤质地三角坐标图SoilsSustainLife114粘粒Clay砂粒Sand粉粒SiltSoilsSustainLife115第三节土壤质地1、砂土类水分空气热量养分耕性利用改良二、不同土壤质地的肥力特点SoilsSustainLife116第三节土壤质地二、不同土壤质地的肥力特点粘土类水分空气热量养分耕性利用改良SoilsSustainLife117第三节土壤质地二、不同土壤质地的肥力特点壤土类砂、粘粒配比较恰当特点介于砂、粘土之间理想土壤利用SoilsSustainLife118第三节土壤质地三、质地评价与利用改良土壤质地的层次性排列方式层次厚度障碍层次作物对质地的适宜性不同质地采取不同管理措施SoilsSustainLife119第三节土壤质地三、质地评价与利用改良质地改良改变颗粒组成客土法深耕法引洪漫淤改变土粒胶结方式和土壤结构增施有机肥植树种草旱改水SoilsSustainLife120本章结束土壤质地田间测量Table1:FieldTestsforSoilTextureTextureFeelTestMoistCastTestRibbonTestSandGrainy,littleflourymaterialNocastCan'tformaribbonLoamysandGrainywithslightamountofflourymaterialVeryweakcast,doesnotallowhandlingCan'tformaribbonSiltysandSomeflourymaterialdoesnotallowhandlingCan'tformaribbonSandyloanGrainywithamoderateamountofflourymaterialWeakcast,allowscarefulhandlingBarelyformsaribbon—1.5-2.5cm(0.6-1in.)LoamFairlysoftandsmoothwithobviousgraininessGoodcast,easilyhandledThickandveryshort-<2.5cm(1in.)SiltloamFloury,slightgraininessWeakcast,allowscarefulhandlingMakesflakesratherthanaribbonSiltVeryflouryWeakcast,allowscarefulhandlingMakesflakesratherthanaribbonSandyclayloamVerysubstantialgraininessModeratecastShortandthick—2.5-5cm(1-2in.)ClayloamModerategraininessStrongcastclearlyevidentFairlythin,breakseasily,barelysupportsitsownweight.SiltyclayloamSmooth,flouryStrongcastFairlythin,breakseasily,barelysupportsitsownweight.SandyclaySubstantialgraininessStrongcastThin,fairlylong,5-7.5cm(2-3in.).Holdsitsownweight.SiltyclaySmoothVerystrongcastThinandfairlylong,5-7.5cm(2-3in.).Holdsitsownweight.ClaySmoothVerystrongcastVerythinandverylong—>7.5cm(3in.)SoilsSustainLife121第三章土壤生物与土壤有机质第一节土壤生物第二节土壤有机质的来源与转化第三节土壤腐殖质第四节土壤有机质的作用与管理第一节土壤生物土壤中的生物第一节土壤生物一、土壤微生物1、病毒个体最小数量最多，1010个/g引起植物和动物病害可控制杂草和有害昆虫进入地下水第一节土壤生物一、土壤微生物2、细菌土壤中重要的生物数量少于病毒，108～109个/g生物量低于真菌参与物质代谢第一节土壤生物一、土壤微生物2、细菌按营养类型划分光能营养型：蓝细菌、藻类、高等植物化能营养型：化学物质为能源自养型（CO2，无机营养型）：NH4、Fe2＋、NO2、S2-、S2O32-异养型（有机营养型）：大多数细菌第一节土壤生物2、细菌根据需氧情况划分需氧（好气）细菌大多数细菌、霉菌、放线菌厌氧（厌气）细菌产甲烷细菌、脱硫弧菌兼厌气性细菌酵母菌、大肠杆菌、某些硝酸硫酸还原细菌等氧气与微生物生活的关系微生物类群氧气的影响需氧性微生物专性需氧性需氧才能生活兼性需氧性有氧生活更好微需氧性仅需低于大气中含氧量的条件厌氧微生物微耐氧性不需要氧，有氧时也可以生活严格厌氧性氧有毒害作用第一节土壤生物2、细菌按温度、pH划分土壤常见细菌节细菌链霉菌假单胞菌芽孢杆菌蓝细菌第一节土壤生物3、真菌数量较多生物量最大：几百米长/g土分解有机残余物：异养生物4、藻类含叶绿素的真核生物生物结皮，促进土壤形成5、地衣真菌和藻类的共生体促进土壤发生第一节土壤生物二、根际微生物根际：根系及其影响范围根际效应：离根越近，微生物越多根土比：根际和非根际土壤的微生物数量之比1、有益作用改善植物营养产生生长调节物质分泌抗生素类物质产生铁载体根际微生物的活动和作用微生物活动作用呼吸作用还原Fe3+、Mn4+离子分泌质子和有机酸酸化根际，溶解某些金属养分元素释放毒素抑制某些微生物和植物的生长分泌铁载体活化铁氧化还原作用增加或降低铁锰有效性硝化作用增加NO3-浓度溶磷作用提高磷有效性固氮作用增加有效氮供应反硝化作用导致气态氮损失真菌与植物共生扩大宿主植物根系吸收面，增加磷和微量元素吸收第一节土壤生物二、根际微生物2、不利影响竞争养分连作病害毒性物质第一节土壤生物

三、土壤环境和管理对土壤微生物的影响1、影响土壤微生物的环境因素温度水分pH氧气能量和养分第一节土壤生物

三、土壤环境和管理对土壤微生物的影响2、土壤管理对微生物的影响耕作：常规、少耕、免耕施肥化学制剂：农药、杀虫剂其它措施：调节pH第一节土壤生物四、土壤动物种类繁多，数量庞大作用破碎生物残体参与土壤物质和能量转化按系统分：原生、扁形、线性、软体、环节、节肢、脊椎动物门按大小分：小型（<0.2mm）、中型、大型、巨型土壤动物(>20mm)按食性分：落叶食性、材食性、腐殖、植、苔藓、菌、藻、细菌、捕食、尸、粪、杂、寄生第一节土壤生物四、土壤动物1、原生动物真核单细胞动物大小：微米～毫米数量：104～105个/g种类鞭毛虫变形虫纤毛虫有壳虫第一节土壤生物四、土壤动物2、后生动物线形动物：线虫、轮虫环节动物：蚯蚓、线蚓其它动物节肢动物：蜘蛛、蜱螨多足纲：马陆、蜈蚣昆虫纲：跳虫、白蚁、马义、蝉、原尾虫…脊椎动物：蛇类、鼠类…土壤生物的作用1、促进养分循环构成生态食物链分解有机物，产生矿质养分2、活化土壤养分硝化、反硝化作用固氮作用溶磷作用增加或降低铁锰有效性5、净化污染物4、改善土壤结构土壤生物的食物链土壤中生物的食物链植物残落物动物尸体、粪便垃圾以植物残体为食料的微生物以植物残体为食料的微动物以微生物为食料的动物、原生动物以土壤动物为食料的动物食肉动物细菌放线菌真菌蚯蚓、螨类甲虫、蜗牛螨类白蚁蜈蚣、蜘蛛线虫、蜗牛蚂蚁蜈蚣甲虫尸体粪便形成腐殖质，释放养料第二节土壤有机质的来源与转化一、来源与形态1、土壤有机质广义：土壤中各种动植物残体、微生物体及其分解和合成的有机物质的总称狭义：土壤腐殖质2、形态新鲜的动植物残体半分解的有机物质腐殖质85～90%：非常复杂第二节土壤有机质的来源与转化3、化学组成C、H、O、N为主，部分灰分元素糖、有机酸、醛、醇、酮纤维素和半纤维素木质素含氮化合物树脂、油脂、蜡质、单宁等第二节土壤有机质的来源与转化4、土壤中的含量一般1～6%；范围0.5～20%有机质土壤；矿质土壤我国南方东北华北、西北水田、旱地第二节土壤有机质的来源与转化二、分解与转化1、矿质化定义：有机→无机；复杂→简单1）糖类多糖→单糖→CO2+H2O+热能多(好气条件)多糖→有机酸+CH4+H2+CO2+H2O+热能少(厌氧)2）脂肪、树脂分解缓慢，不彻底→H2O+CO2+热能→有机酸→多酚类第二节土壤有机质的来源与转化3）纤维素、木质素分解缓慢4）含N有机化合物水解作用：蛋白质→多肽→氨基酸氨化作用：氨基酸→氨硝化作用：氨→硝态氮

反硝化作用：硝态氮→NO2、NO、N25）含P、S有机化合物核蛋白→核酸→磷酸植物组织和土壤有机质的部分组成第二节土壤有机质的来源与转化二、分解与转化2、腐殖化定义：土壤中动植物残体或施入的有机肥料在微生物作用下形成腐殖质的过程中间产物→复杂、特殊化合物有机物质→相对简单的有机化合物→腐殖质两阶段分解：产生原始材料合成：重新合成土壤有机质腐殖化的两个阶段阶段1：有机物料分解产生原材料OHOHOO……OO+2RCH(NH2)COOH→OHOH－NH－R－COOH－NH－R－COOH阶段2：重新合成多种功能团：羟基(COOH),酚羟基(OH),醇羟基(OH),甲氧基(OCH3),氨基(NH2),酮基(C=O)……第二节土壤有机质的来源与转化三、影响土壤有机质转化的因素1、有机物本身的物质组成易分解成分：糖和蛋白质>纤维素>木质素C/N比值：25:1C/P：200～300:1C/S：200～400:12、有机物质状态鲜嫩程度含水多少粉碎程度第二节土壤有机质的来源与转化三、影响土壤有机质转化的因素3、土壤条件通气：好，易矿化水分：适当温度：25～35℃酸碱性：pH6～8土壤质地第三节土壤腐殖质一、概念特殊的高分子化合物，结构复杂，性质稳定是混合物主体是腐殖酸和它的盐吸附其它简单化合物二、组分胡敏素：黑色，不溶胡敏酸（HA）：分子量大，改善土壤结构富里酸（FA）：酸性强，促进养分有效化土样磨碎过筛后的土样黑色残余物（胡敏素） 溶液褐色沉淀（胡敏酸）黄色溶液（富里酸）除去动植物残体碎屑用NaOH稀液浸提过滤酸化过滤分子量大、芳化度高、不溶于水、C、N多、稳定性高分子量小、芳化度低、可溶于水、O、S多、活性强所占比例很小土壤腐殖质的分离提取和分组第三节土壤腐殖质三、元素组成主要C、H、O、N、P、SC：55～60%（平均58%）N：3～6%（平均5.6%）C/N=10～12:1C:N:P:S=100～120:10:1:1少量Ca、Mg、Fe、Si四、分子结构及化学特征分子量几百～几万许多取代基，多种官能团电性、吸附、络合、酸性、氧化还原、生理活性HumicacidstructureGeometricallyoptimized3-Dstructureofhumicacid(C308H335O90N5,738atoms)Humicacidstructure第三节土壤腐殖质五、形态疏松球形黑褐色吸水力强很稳定胡敏酸钾Macromolecularstructuresoforganicmolecules

inpineUltisolA)andC)Imagescollectedatthewaterwindow.B)andD)ImagescollectedattheFeabsorptionedge.ThebrighterportionsintheFemapindicateparticlesrichinFe.TheambientsoilsolutionpHin(A)and(B)is5.0.In(C)and(D),pHis9.5andNaClis1.0M.第三节土壤腐殖质六、随生物气候条件而变化东北土壤含量高HA/FA高（>1）分子量大南方土壤水稻土：特殊的生态环境第四节土壤有机质的作用与管理一、有机质的作用1、提供植物所需营养元素是全料肥料，养料库缓效，长效促进土壤养分有效化2、改善土壤物理性质改良质地，改善结构持水性、耕性、温度3、提高土壤的保肥性和缓冲性4、其它作用减轻重金属和农药危害对全球C平衡的影响全球碳循环

Carbonflowinsoil-plantsystem第四节土壤有机质的作用与管理二、土壤有机质管理的目标保持O.M平衡和维持O.M在适当水平平衡：矿化←→腐殖质化

1、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=矿化消耗掉的有机质×100%土壤原来有机质总量第四节土壤有机质的作用与管理2、腐殖化系数在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。腐殖化系数=新形成的腐殖质施入的有机物总量第四节土壤有机质的作用与管理例：某土壤有机质含量20g/kg，矿化率为2%，每亩耕层土壤重量为150000kg，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=150,000kg×(1-15%)×20×2%=51kg紫云英×(1-90%)×0.20=51kg紫云英=2550kg第四节土壤有机质的作用与管理三、土壤有机质管理措施开源节流1、增加外来有机质数量绿肥、秸秆还田、植物凋落物、有机肥料2、有机无机肥配合施用3、少耕或免耕4、旱地改水田5、调节土壤水、气、热本章结束168第三章土壤物理性质第一节土壤孔性第二节土壤结构第三节土壤力学性质与耕性第四节土壤水分第五节土壤空气第六节土壤热量169第一节土壤孔性一、土壤密度与容重1、土壤密度定义单位：Mg/m3，g/cm3常数＝2.65g/cm3170土壤矿物和腐殖质的密度名称密度名称密度正长石2.54~2.58斜长石2.62~2.76石英2.60~2.70白云母2.76~3.10黑云母2.80~3.20角闪石、辉石2.90~3.60方解石2.71~2.90白云石2.80~2.90磷灰石3.16~3.22赤铁矿4.90~5.30褐铁矿3.60~4.00高岭石2.60~2.65蒙脱石2.53~2.74腐殖质1.20~1.80不同土壤的密度都近似为2.65g/cm3171第一节土壤孔性2、土壤容重（BulkDensity）定义：自然状态下单位体积土壤（包括孔隙体积）的烘干重单位：g/cm3范围：0.9～1.7影响因素：质地、O.M,、结构、松紧、耕作一、土壤密度与容重172第一节土壤孔性3、土壤容重的应用1）判断土壤肥力状况的指标之一2）计算土壤重量例：每亩耕层土壤重量

=667m2×0.18m×1.25Mg/m3

≈150Mg一、土壤密度与容重173第一节土壤孔性3）换算土壤水分、养分含量每亩耕层土壤每年可供N素

=150Mg×1.5g/kg×2%=4.5kg容重1.3，含水量15%，20cm耕层土壤，1公顷土壤贮存的水量

=10000m2×0.2m×1.3×15％

=390m34）计算土壤孔隙度3、土壤容重的应用174第一节土壤孔性二、土壤孔隙度（SoilPorosity）土壤孔隙体积占土壤体积的百分数孔隙总的数量状况50%左右为宜，过大过小均不好一般不直接测定175第一节土壤孔性二、土壤孔隙度（SoilPorosity）土壤三相比空气体积水体积固相体积孔隙体积土壤体积176第一节土壤孔性三、土壤孔隙类型土壤中的毛细管当量孔径1、非毛管孔隙大孔隙>0.1mm毛细管现象弱，持水能力弱通气透水通气孔隙177第一节土壤孔性三、土壤孔隙类型2、毛管孔隙（CapillaryPore）对水分有明显毛管作用活性孔隙,0.1～0.03mm非活性孔隙，<0.03mm小孔隙保持水分178第一节土壤孔性3、总孔隙度总孔隙度=毛管孔度+非毛管孔度总孔度50～60%、非毛管孔度>10%较好大孔隙:小孔隙=1:2～4较好179第一节土壤孔性土壤孔性：孔隙数量及孔隙大小分布质地结构四、影响土壤孔性的因素180第二节土壤结构一、概念1、结构体单个土粒（总是）相互胶结成各种形状和大小不一的土团无结构土壤2、结构性结构体的类型、数量、稳定性、孔性影响水、肥、气、热状况和耕性土壤结构体181182第二节土壤结构1、块状、核状块状：>3cm，边面不明显大块、小块、碎块、碎屑核状：边面棱角明显，似立方体大、中、小水、肥、气、热及耕性均差多在质地粘重、O.M.含量少的土壤中出现二、土壤结构类型与性质183第二节土壤结构2、柱状、棱柱状体型较大，纵轴>横轴柱状：边角不分明棱柱状：边角分明结构体之间有明显裂缝水田的心土、底土，干湿交替作用下形成心土层中会导致漏水、漏肥二、土壤结构类型与性质184柱状结构185棱柱状结构186第二节土壤结构3、片状水平状结壳、结皮、板结犁底层土粒排列紧凑透水通气极差水田犁底层片状结构有利于托水保肥二、土壤结构类型与性质187片状结构188第二节土壤结构二、土壤结构类型与性质4、团粒团粒：0.25～10mm，三轴长度近似微团粒<0.25mm，水耕条件下、表层形成稻田肥力高低的指标之一土壤表层理想的土壤结构团粒结构土壤：70％为团粒状189团粒状结构辨认土壤结构190191第二节土壤结构三、土壤结构的稳定性概念：抵抗机械破坏与水的分散而不破碎的能力机械稳定性粘粒和无机盐胶结块状、柱状、核状、片状水稳定性铁铝氧化物胶结、有机质胶结团粒结构生物稳定性192第二节土壤结构四、团粒结构的形成多级团聚过程单粒微团聚体团粒193第二节土壤结构四、团粒结构的形成胶结作用胶体的凝聚：带电的粘土矿物和有机物有机质胶结：带电胶结、粘结无机盐胶结：碳酸钙、硫酸钙结晶沉淀水胶结：水膜张力194第二节土壤结构四、团粒结构的形成外力切割作用干湿交替冻融交替根系穿插动物穿行、吞食、排泄耕作195第二节土壤结构五、团粒结构的意义大小孔隙协调水气协调团粒之间：透水团粒内部：蓄水保水供肥与保肥协调具有良好的耕性稳定性高，抗蚀能力强196第二节土壤结构性六、土壤结构的管理1、增施有机肥2、合理耕作耕作时期：含水量耕作方法：次数、深度3、轮作与间套种水与旱禾木科与豆科4、改良盐碱土：降低钠盐含量5、适当应用结构改良剂（soilconditioner）197第三节土壤力学性质与耕性一、粘结性土粒之间相互吸引粘结的性能分子力氢键静电引力水膜张力影响因素土壤表面积土壤含水量有机质含量抵抗外力破碎，对耕作产生阻力198第三节土壤力学性质与耕性二、粘着性土壤粘附外物的性能增加耕作阻力，降低耕作质量在适量含水量时才产生199第三节土壤力学性质与耕性三、塑性任意改变和保持成各种形状的性能原因颗粒之间的粘结力受质地、有机质、离子组成等影响下塑限（塑限）：上塑限（流限）：塑性指数：上下塑限含水量之差200各种质地土壤塑性值（含水量％）质地下塑限（塑限）上塑限（流限）塑性值（塑性指数）粘土23～3041～5018～20粘壤土16～2228～4012～17壤土10～1517～277～12砂壤土<10<16<7砂土000201第三节土壤力学性质与耕性四、胀缩性土壤吸水后体积膨胀、干燥后收缩的性质使土壤物理性质恶化水、气、热交换受阻或过快根系损伤或撕断202第三节土壤力学性质与耕性五、压实土壤在本身重量及外力作用下由松变紧、孔隙度减小的现象物理性质恶化六、耕作阻力农机具受到的阻力抗压强度（楔入阻力）抗剪强度（位移阻力）203第三节土壤力学性质与耕性七、土壤耕性1、概念耕作时土壤所表现出来的一系列物理机械性的总称耕作阻力耕作质量宜耕期长短2、宜耕期土壤无粘着性、无塑性、粘结性弱、阻力小的时期204第三节土壤力学性质与耕性3、影响耕性因素质地质地粘重难耕；宜耕范围窄有机质O.M.高，宜耕范围宽，质量高土壤含水量205土壤含水量与耕性的关系水分状况干润潮湿饱和过饱和结持度坚硬酥软可塑粘韧粘滞流体物理性状耕作阻力大小大小耕作质量硬块状团状大垡条状泥垡条状稠泥浆状稀泥浆状宜耕性不宜宜不宜水耕宜无粘着性无可塑性粘结性弱206第三节土壤力学性质与耕性4、改善耕性的措施掌握宜耕期增施有机肥改良土壤质地创造良好土壤结构5、土壤易耕期的简易判断花脸状外干里湿不沾手不粘犁七、土壤耕性第四节土壤水分一、土壤含水量的表示方法1、质量（重量）含水量土壤含水量(g/g)=水分重/烘干土重法定计量单位土壤含水量(%)=水分重/烘干土重常用单位第四节土壤水分一、土壤含水量的表示方法2、体积含水量土壤含水量(cm3/cm3，或容积%)

=水的体积/土体体积

=水的体积/(土壤重/容重)

=重量含水量×容重第四节土壤水分例田间取回土样，连采土圈重237.4g，烘干称重为213.4g，采土圈重93.4g，采土圈容积100cm3，求土壤容重？土壤重量含水量？体积含水量？解：湿土重=237.4-93.4=144g烘干土重=213.4-93.4=120g容重=烘干土重/土壤体积

=120/100=1.20重量含水量=水分重/烘干土重

=(144-120)/120

=0.200g/g体积含水量=水分体积/土壤体积

=(144-120)/100=0.24cm3/cm3第四节土壤水分3、相对含水量绝对含水量与田间持水量的比值表示饱和程度一、土壤含水量的表示方法用于作物生长适宜含水量、土壤适耕含水量如，田间持水量的70-80%时作物生长良好第四节土壤水分4、土壤水贮量水层厚度（或水深）一定厚度土层内土壤水的总厚度(mm)和气象、水文数据接轨绝对水体积以每亩若干m3或吨表示用于灌溉换算关系

1m3/亩=1.5mm水层厚度第四节土壤水分1、烘干法经典方法105～110℃，>8h优缺点快速烘干法二、土壤含水量的测定烘干称重法第四节土壤水分2、中子仪法慢中子数量～含水量二、土壤含水量的测定第四节土壤水分3、时域反射仪法（TDR）测量土壤的介电常数主流方法体积含水量二、土壤含水量的测定时域反射仪217时域反射仪（TDR）218时域反射仪频域反射仪第四节土壤水分三、土壤水分类型1、吸附水受土粒表面引力吸持的水。吸附力：分子力、氢键、静电引力1）吸湿水从气态中吸持的水，最小土壤颗粒含量多少与质地、相对湿度、O.M.含量有关吸湿系数（最大吸湿量）特点：吸力最强：>31大气压呈固态，不能移动不能溶解溶质大于根系吸水力，属于无效水第四节土壤水分1、吸附水2）膜状水吸湿水外层上吸附着的一层液态水膜特点：吸力很大，6.25～31大气压呈液态，移动慢能溶解溶质部分可被根系吸收，属难效态萎蔫系数（萎蔫点）最大分子持水量：含最大量膜状水时的含水量第四节土壤水分2、毛管水毛管水：依靠毛管引力保持在土壤毛管孔隙里的水特点：移动速率快能溶解溶质可被根系吸收，属易效态是植物利用土壤水分的主要形态第四节土壤水分2、毛管水毛管水上升高度（理论）茹林公式h(cm)=3/d(mm)当量孔径实际壤土上升高度最大根据地下水位毛管上升（支持）水毛管悬着水田间持水量=最大毛管悬着水第四节土壤水分3、重力水概念：在重力作用下沿大孔隙能自上而下渗漏的水分饱和含水量=孔隙度特点：移动速率快，难以保持在土壤中可被根系吸收占据大孔隙，影响通气性对旱作属多余水土壤水分类型225吸附水毛管水重力水萎蔫系数田间持水量第四节土壤水分四、土壤水分的能态为什么要用能态表示土壤水分状况？1、土壤水势（土水势）指土壤水分所具有的势能（自由能）表征土壤水分在各种力的作用下自由能的变化是相对值规定水池纯水自由能=0土壤水势<0第四节土壤水分1、土壤水势（土水势）1）基质势吸附力（分子引力等）、毛管力使水的自由能降低2）溶质势（渗透势）溶质→吸收水分分子→定向排列→失去自由能3）重力势重力作用位置不同大小不同，参照点以上为正4）压力势上层（静水、气体、载荷）对下层水产生压第四节土壤水分1、土壤水势（土水势）土壤总水势土水势=基质势+溶质势+重力势+压力势盐碱土（旱地）土水势=基质势+重力势+溶质势不饱和土壤（旱地）土水势=基质势+重力势饱和土壤（地下水、水田）土水势=重力势+压力势第四节土壤水分2、土壤水吸力也是表示土壤水分能态的一种方式是指土壤水承受一定吸力的情况下所处的能量状态数值上=（基质势+溶质势）的反号不包括压力势和重力势避免土壤水势用负值不是指土壤对水的吸力，但仍用土壤吸水力的单位第四节土壤水分3、土壤水势与土壤水吸力的单位法定单位：帕（Pa）过去常用的单位巴bar、毫mb、大气压（atm）、厘米汞柱、水柱等换算：1Pa=1N/m21bar=105Pa=1000mb=0.9869大气压1atm=76cm汞柱=1033cm水柱=1.013巴1mb=1cm水柱

1cm水柱=98Pa≈100Pa第四节土壤水分4、土壤水势的测定张力计法压力膜仪法离心机法张力计(tensiometer)第四节土壤水分5、土壤水分特征曲线概念：土壤水分能量与数量所作成的相关曲线含水量与水吸力呈负相关同一含水水量时，吸力：粘土>壤土>砂土同一水吸力时，含水量：粘土>壤土>砂土第四节土壤水分5、土壤水分特征曲线作用吸力（基质势）与含水量换算反映土壤持水、供水性能计算当量孔径，反映土壤中大小孔隙的分布土壤水分运动参数计算第四节土壤水分土壤水分总是从能量高的地方向能量低的地方运动总是从吸力小的地方向吸力大的地方运动。不一定是从含水量高的地方向含水量低的地方流动。植物可以吸收吸力小于15bar的水分。SPAC理论四、土壤水分的能态第四节土壤水分五、土壤水的有效性有效水无效水1、土壤有效水的上限是毛管水达最大贮量时的土壤含水量也就是田间持水量是旱地灌水上限土壤水吸力10～30KPa第四节土壤水分五、土壤水的有效性2、土壤有效水的下限凋萎系数：植物发生永久凋萎时的土壤含水量吸力约1.5MPa如用%表示则不同质地土壤不同粘土>壤土>砂土第四节土壤水分二、土壤水的有效性3、土壤有效水含量最大有效水含量＝田间持水量－凋萎系数砂土、粘土有效水少，壤土有效水多有效水含量＝当前含水量－凋萎系数有效水的三种经典认识有效水的三种经典认识2、在有效水范围内，随含水量降低，有效性降低1、在有效水范围内，同等有效3、在有效水范围内，临界点以上，同等有效；临界点 以下，随含水量降低，有效性降低有效性含水量土壤水分能量和有效性的关系吸湿系数凋萎系数最大分子持水量毛管断裂含水量田间持水量毛管上升水饱和含水量水分常数水分能量水分形态有效性1～2万3116～156.250.50.080.001吸湿水膜状水毛管水重力水无效水难效水速效水多余水(旱地)有效水第四节土壤水分六、土壤水分运动1、饱和水分运动饱和流：水分饱和、渗漏、地下水达西（Darcy）定律第四节土壤水分1、饱和水分运动决定于土壤孔隙状况(导水率K)和水压梯度(H/L)饱和导水率（渗透系数）是土壤透水性能指标，决定于土壤孔隙状况水流速率与孔隙半径的4

次方成正比砂质比粘质土饱和导水率大许多不同质地土壤的渗透系数

（饱和导水率）土壤mm/hrm/d砂土5.00.120砂壤土3.20.077轻壤土2.90.070中壤土2.50.060重壤土1.50.036粘土0.50.012（数据仅供参考，实际导水率需要测量）第四节土壤水分1、饱和水运动4）饱和水分运动(渗漏)的意义更新土壤空气输送养分排除有毒物质第四节土壤水分2、非饱和水分运动包括膜状水和毛管水运动膜状水运动意义不大运动速度比饱和运动小得多对地面蒸发、水分分布、植物供应有重大意义土壤水势大小决定运动方向1）水的运动方向湿（毛管力小）→干（毛管力大）大毛管→小毛管第四节土壤水分2、非饱和水分运动2）上升运动毛管水上升高度与毛管孔径有关在一定孔隙大小范围内与孔径成反比理论上可计算H=0.3/r(茹林公式)r为毛管直径实际中较复杂上升高度以壤质土最高一般地下水上升高度不会超过3m有时会引起表土盐化第四节土壤水分3、入渗和再分布1）入渗地表水进入土壤的过程入渗速率土壤入渗性能降水或灌溉速度2）土壤水再分布入渗结束后，土壤剖面水分的继续运动再分布一直在进行，土壤水是动态的对田间持水量的再认识第四节土壤水分4、水汽运动1）以扩散方式，在大孔隙中运动气态水运动2）移动方向水汽压高→水汽压低水汽压决定于土壤湿度与温度梯度土壤水汽压一般近饱和，故主要决定于温度白天：表层→下层3）夜潮现象夜晚，下层(温度高)水汽→表层(温度低)第四节土壤水分4、水汽运动4）土壤蒸发表土水分以气态形式向地面大气中扩散受气象和土壤影响，非常复杂土壤蒸发3个阶段大气蒸发力控制阶段（能量控制）土壤剖面控制阶段（导水率控制）水汽扩散控制第四节土壤水分5、田间土壤水分平衡和管理土壤水分收支项目降水(P)、灌溉(I)渗漏(D)径流(R)土面蒸发(E)植物蒸腾(T)水量平衡公式土壤水分变化=收入项-支出项ΔW=(P+I)-(E+T+R+D)ΔW=(P+I)-(E+T)ET=(P+I)-ΔW第五节土壤空气一、含量和组成1、含量受土壤水分控制2、组成与大气组成基本一致O2、N2为主，少量CO2251气体O2(%)CO2(%)N2(%)其它气体(%)大气20.940.0378.050.98土壤空气18.0-20.030.15-0.6578.8-80.240.98第五节土壤空气一、含量和组成3、组成特点O2略低于大气过低影响出苗、根系生长CO2是大气的几十倍与O2相互消长，促进地上部光合过多有害有部分还原性气体CH4、H2S、SO2、H2有毒害作用水汽处于饱和状态252第五节土壤空气二、土壤空气运动

1、对流土壤空气与大气之间整体的气体交流由气压、风、温度、降水等产生

2、扩散个别气体成分（如O2）与大气间存在浓度差而移动如：O2大气→土壤；CO2土壤→大气遵循Fick扩散定律3、旱地、水田空气交换方式不一样旱地以扩散为主水田空气溶解、排水空气进入第五节土壤空气二、土壤空气运动

4、土壤通气性指标充气孔隙度总孔度-体积含水量旱地需要>10%氧扩散率单位氧梯度单位时间通过单位截面积的氧气量土壤氧化还原电位土壤氧化和还原物质浓度第五节土壤空气三、土壤通气性的调节

1、土壤通气性对植物的影响影响种子萌发影响根系生长影响养分有效性影响有害物质积累2、土壤通气性的调节排水改善土壤结构水旱轮作第六节土壤热量一、土壤热量的意义1、植物种子发芽、根系生长需要在一定土温下进行各种作物的适时播种常以土温决定2、土壤热量影响土壤中的生命活动和化学过程微生物，O.M.分解、累积、矿物风化3、土壤热状况是土壤肥力因素之一第六节土壤热量二、土壤热量来源1、太阳辐射能是土壤热量的主要来源太阳常数1.90卡/cm2/min→反射、散射、大气吸收→50%到地面→反射、热辐射→30%到土壤中R=太阳总辐射（1-α）-地面长波辐射2、生物热微生物分解O.M.放热作用有限是温床育苗的原理3、地热地壳导热能力差，地表获热很少，地壳每cm2每年获地热<226J第六节土壤热量三、土壤热量平衡1、收支项目太阳净辐射Rn土壤－大气水分交换（潜热）L（λE）土壤－大气湍流热交换（显热）P(H)土壤上层与下层热交换S(G)2.热量平衡土壤热量变化Q=Rn+P+L+SRn=G+H+λE第六节土壤热量四、影响土壤热量的因素1、太阳辐射低纬度>高纬度、海拔低>高海拔南坡>北坡、阳坡>平地2、地面反射率土壤颜色、含水量、植被等3、地面有效辐射云雾、水汽、风海拔地表特征地面覆盖第六节土壤热量五、土壤热性质1、土壤热容量C单位土壤每升高1℃所需热量C（质量热容量）：焦/（克·度）Cv（容积热容量）：焦/（cm3·度）主要决定于含水量多少以水调温早春晴天排水增温，雨天灌水保温；夏天灌水降温土壤成分C(Jg-1℃-1)Cv(Jcm-3℃-1)矿物质0.75～0.962.05～2.43腐殖质2.002.51空气1.000.0013水4.184.18第六节土壤热量2、土壤导热率λ单位厚度土层单位温差时，单位时间经单位断面通过的热量数。单位：J/(cm·s·℃)矿物>水>空气慢（λ小）：干土、疏松土壤含水分少、空气多快（λ大）：潮湿土、紧实土壤，含水多空气少冬季、早春灌水防冻第六节土壤热量3、土壤热扩散率D单位厚度、单位温差时，每秒经单位断面通过的热量使单位体积土壤发生的温度变化。D=λ/Cv单位cm2/sλ、K、与θ的关系在土壤热容量不变（土壤含水量不变）时，导温率与导热率同时一致变化受含水量影响第六节土壤热量六、土壤温度1、土壤温度的季节变化正弦波动，深层滞后表层幅度大，深层幅度小2、土壤温度的日变化14时左右温度最高3、土壤温度的调节耕作灌溉和排水覆盖温室效应本章结束264本章思考题一、名词解释

1、吸湿水、2、膜状水、3、毛管水、4、重力水、5、凋萎系数、6、田间持水量、7、毛管持水量、8、有效水、9、相对含水量、10、土水势、11、土壤重量热容量、12、土壤容积热容量、13、土壤导热率、14、土壤热扩散率二、简答与计算1、土壤水含量表示方法有哪些？2、计算土壤含水量时为什么要以烘干土为标准？3、土水势由哪些分势构成？4、试述农业生产中“中耕保水”的理论依据。本章思考题二、简答与计算5、现有一容重为1.2g/cm3的土壤，初始含水量为10%（体积），田间持水量为30%（体积），要使30厘米土层含水量达田间持水量的80%，每1hm2需灌水多少m3？6、土壤容重为1.2g/cm3，计算其体积含水量为25%时的固、液、气三相比。7、土壤空气与近地面大气组成上有何差异？为什么？8、土壤空气与作物生长有何关系？9、土壤热量来源有哪些？10、土壤热容量主要受什么因素影响？11、土壤温度变化主要受哪些因素影响？267第五章土壤化学性质第一节土壤胶体第二节土壤离子吸附与交换第三节土壤酸碱性第四节土壤氧化还原性质268本章重点掌握土壤胶体的电荷特性土壤阳离子交换土壤酸性的成因与种类土壤酸碱性对土壤肥力的影响土壤氧化还原状况的调节269一、土壤胶体的概念

1、土壤胶体胶体和其它分散系第一节土壤胶体270胶体与其它分散系粗分散系胶体分散系分子分散系>1000nm1-1000nm0.0-1nm悬浮体胶体真溶液多相态多相态单相态271一、土壤胶体的概念

1、土壤胶体（soilcolloid）土壤胶体土壤中小于2μm的固相颗粒第一节土壤胶体272一、土壤胶体的概念

2、土壤胶体的种类无机胶体粘粒矿物有机胶体腐殖质、高分子有机化合物微生物体有机无机复合体第一节土壤胶体273第一节土壤胶体1、外表面2、内表面无机胶体晶层间有机胶体蜂窝状二、土壤胶体的表面内表面274第一节土壤胶体3、总表面总表面=内表面＋外表面常用比表面（specificsurfacearea）表示m2/g腐殖质>蒙脱