土壤肥料学复习资料

------------------------------------------------------------------------土壤肥料学复习资料土壤肥料学复习资料第一章土壤的物质组成四部分组成成分相互混合构成极其复杂的单个土体：矿物质（土壤固相）38%有机质（土壤固相）12%土壤空气（土壤气相）25-30%土壤水（土壤液相）12-25%第一节土壤矿物质1.主体物质——“骨骼”——95%~98%2.土壤母质1经风化成土作用2形成3.对土壤的物理性质3和化学性质4以及生物与生物化学性质5均有深刻的影响一、土壤矿物质的来源（一）主要的成土岩石一、土壤矿物质的来源（一）主要的成土岩石一、土壤矿物质的来源（一）主要的成土岩石沉积岩和岩浆岩通过变质作用形成变质岩。岩浆岩和变质岩通过母岩的风化、剥蚀和一系列的沉积作用而形成沉积岩。变质岩和沉积岩进入地下深处后，在高温高压条件下发生熔融形成岩浆，经结晶作用而变成岩浆岩（二）岩石的风化风化作用：岩石、矿物在外界因素和内部因素的共同作用下，逐渐发生分解和崩解的过程。可分为：a.物理风化：物理崩解、T、结冰、水流、风b.化学风化：化学变化产生新物质的过程，H2O，CO2，O2c.生物风化：生物作用+分泌+有机产物物理+化学作用1.物理风化因温度变化和孔隙中水的冻融以及盐类的结晶而产生的机械崩解过程。只有物理形状的改变，由大变小，而不会引起岩石的成分和性质的改变。1)热力作用受热因昼夜和季节的不同而变化，因而气温与地表温度均有相应的日变化和年变化。2)冰劈作用在寒冷地带、岩石的孔隙或裂隙中的水在冻结成冰时，由于体积的膨胀，产生960㎏/cm2的压力，使岩石逐渐崩解为岩屑。3)盐崩作用随着水分的蒸发，浓度逐渐达到饱和，对周围裂隙壁产生巨大的压力，使岩石崩裂。物理风化是机械力作用的结果流水的冲击、风、冰川等自然动力对岩石的磨蚀，树根生长时对岩石造成的挤压作用，均能加速岩石的破碎。物理风化的结果，产生许多岩石碎屑和细粒，获得了岩石所没有的透水性和通气性。但由于物理风化只是岩石在机械力作用下的破碎，产生的岩屑一般都大于0.1mm，没有毛管作用，所以对水的保蓄性能很差。增加了与大气和水的接触面积，为化学风化创造了有利的条件。2.化学风化化学风化指岩石在水、CO2、氧等作用下所发生的溶解、水化、水解、碳酸化和氧化等一系列复杂的化学变化作用，而水、氧、CO2对岩石作用的结果常是交叉进行的。化学风化-水解作用水解作用是水中呈离解状态的H+和OH-离子与风化矿物中的离子发生交换的反应，影响水的解离平衡，有两大因素：一为温度。二为水中溶解的CO2和各种酸类，K2A水解的结果使一些金属离子与OH-离子一道溶解于水被淋失，还有一部分金属离子可被土壤胶体吸附。水解作用是化学风化中最主要的作用与基本环节。化学风化-水化作用水化作用指无水的矿物与水结合，成为含水矿物的作用。CaSO4(硬石膏)+2H2O→CaSO4·2H2O(石膏)2Fe2O3(赤铁矿)+nH2O→Fe2O3·nH2O(褐铁矿)矿物经水化后，硬度降低，体积增大，溶解度增加，从而促进物理风化。化学风化-溶解作用溶解作用水是一种极性溶剂，岩石中的矿物都是无机盐，在水中都将产生一定程度的溶解。Ca(PO4)2+2H2O+2CO2→Ca(H2PO4)2+2CaCO3矿物在水中的溶解度，岩石中易溶解矿物的含量愈多，愈易风化。化学风化-碳酸化作用碳酸化作用指溶解在水中的CO2成为H2CO3溶液后，其可以促进对岩石的水解作用。CaCO3(方解石)+CO2+H2O→Ca(HCO3)2(重碳酸钙)KAlSi3O8(正长石)+4H2O+2CO2→2K2CO3+8SiO2+Al4[Si4O10][OH]8(高岭石)这一反应在含CO2的水溶液中的速度要比在纯水中快得多。化学风化-氧化作用氧化作用：空气中的氧，在有水的情况下氧化能力很强，如：2Fe2SiO4(橄榄石)+3H2O+O2→2Fe2O3·3H2O(含水氧化铁)+2SiO2(氧化硅胶状)4FeS2(黄铁矿)+14H2O+15O2→2(Fe2O3·3H2O)(含水氧化铁)+8H2SO43.生物风化1)生物的物理风化主要表现为机械破碎作用，如树根在岩隙中的穿插与长大，穴居幼物的挖掘作用等。2)生物的化学作用，其表现为多方面。如生命活动与动植物残体的分解所产生的大量CO2，在水解和溶解作用中起着重要作用；而使岩石矿物更易发生风化。另外，人类活动如开矿、筑路、耕作等都会对风化作用有影响。（三）成土母质的类型及分布规律母质主要可分以下类型：1残积物是指岩石矿物经过风化后残留在原地未经搬运的碎屑。2坡积物是指山坡上部的风化碎屑母质，经重力作用，雨水和融雪水的侵蚀冲刷，搬运到山坡的中，下部而成的堆积物。3洪积物是指山洪搬运的碎屑物质在山前平原地区沉积而成的山洪沉积体，在干旱与半干旱地带的山区，间歇性的暴雨形成流速较大的洪水，将山区长期累积的风化碎屑搬运到山谷出口处，因地势高平缓，水流由集中分散，所带的物质即沉积下来，形成扇形，称为洪积扇。4冲积物是指风化碎屑经河流(经常性水流)侵蚀，搬运和在河流两岸沉积的沉积物。A、成层性由于不同时期河流流速不一致，其搬运和沉积物质颗粒大小也不一致，这就造成了在一个地方上下层在质地上发生变化，而且有明显的成层性。B、成带性因流速不同，还有区域变化。上游粗，下游细，近河粗，离河远则细。C、成分复杂矿物种类多，营养成分也较丰富，近代河流冲积物上，往往形成很肥沃的土壤。5湖积物是指湖泊的静水沉积物，质地较细，主要是粘土，并且夹杂着在湖水中生活的藻类和动物遗体。6海积物是指海相的海机沉积物，由于海岸上升露出水面而成，在海滨地区可以见到。7风积物是由风力将贯地成因的堆积物搬运沉积而成。8黄土黄土及黄土状物质是属第四纪(近一百年以内的地质年代)沉积物。9红土在我国南方，多呈红色、红棕色、质地黏重，养分少。二、土壤矿物质的组成与性质矿物质颗粒越粗大，含石英及原生原生铝硅酸盐类愈多；反之，矿物质颗粒愈小，含石英及原生原生铝硅酸盐类愈少，而次生矿的含量愈多。（二）土壤矿物质的化学组成O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Ti、C等SiO2、Al2O3、Fe2O3占土壤矿质总质量75%四、土壤质地及其利用改良（一）土壤质地分类三、土壤的颗粒组成（一）土壤粒级分类四、土壤质地及其利用改良（一）土壤质地分类三、土壤的颗粒组成（一）土壤粒级分类各级土粒的主要特征１．石砾及砂粒它们是风化碎屑，其所含矿物成分和母岩基本一致，粒级大，抗风化，养分释放慢，比表面积小，无可塑性、粘结性、粘着性和吸附性。无收缩性和膨胀性。SiO2含量在80%以上，有效养分贫乏。２．粉粒颗粒较小，容易进一步风化，其矿物成分中有原生的也有次生的，有微弱的可塑性、膨胀性和收缩性。湿时有明显的粘结性，干时减弱。粒间孔隙毛管作用强，毛管水上升速度快。SiO2含量在60%—80%之间，营养元素含量比砂粒丰富。３．粘粒颗粒极细小，比表面积大，粒间孔隙小，吸水易膨胀，使孔隙堵塞，毛管水上升极慢。可塑性、粘着性、粘结性极强，干时收缩坚硬，湿时膨胀，保水保肥性强，SiO2含量在40%—60%之间，营养元素丰富。土壤质地指各粒级土粒占土壤重量的百分数，也叫土壤的机械组成。国际制：

根据砂粒(2-0.02毫米)、粉粒(0.02-0.002毫米)和粘粒(<0.002毫米)三粒级含量的比例，划定12个质地名称，可从三角图上查质地名称。

查三角图的要点为：以粘粒含量为主要标准，

<15%者为砂土质地组和壤土质地组;

15％－25％者为粘壤组;

>25%者为粘土组。

当土壤含粉粒>45%时，“粉质”；

当砂粒含量在55%-85%时，“砂质”，

当砂粒含量>85%时，则称壤砂土或砂土

土壤质地与肥力关系砂土类质地特点：松散的土壤固相骨架，砂粒多，粘粒少粒间空隙大肥力特点：通气性、透水性强，易耕作蓄水弱，抗旱能力弱养分含量少，保肥能力差，有机质分解快，养分供应快土温变化快对植物生长影响：发小苗不发老2、粘质土壤主要特性：粘质土类质地特点：孔隙小，多为极细的毛管孔隙。肥力特点：保水保肥性强，养分含量丰富（肥效缓慢，劲长），土温较稳定，温差小。透水、透气性差，耕作困难，宜耕期短对植物生长的影响：发老不发小3、壤质土壤主要特性含有适量的砂粒、粉粒和粘粒，兼砂质土和粘质土的优点，是理想的农业土壤。特点：含水量适宜，耕性好，通透性好，相当的毛管孔隙。（三）土壤质地的评价与其合理利用（自修）（四）不同质地土壤的利用和改良（1）土壤质地和作物生长的关系各种作物所需的最适宜的作物生长环境不同土壤环境要求：水、肥（供肥、保肥能力）、扎根难易，保温等砂土：宜种植生长期短根茎类作物，耐旱耐瘠作物，需肥较多；粘土：生长期长的作物（2）土壤质地的改良措施增施有机肥料：有机质的粘结力比砂粒强，比粘粒弱，家畜粪便，绿肥，秸杆还田客土法：泥入砂，砂掺泥，以改良质地，改善耕性引洪漫淤法：农田表层土壤，肥，含养料丰富，改良砂质土壤翻砂压淤，翻淤压砂第二节土壤有机质土壤有机质的组成土壤有机质是土壤中所有有机物质的总称（C占52-58%)、H占3.3-4.8%、O占34-39%、N占3.7-4.1%，C/N比在10-12之间。（1）动植物残体；（2）微生物体（生物量占土壤有机质的2%—5%）；（3）上述二类物质的中间分解物以及微生物生命活动的代谢产物，如多肽、简单有机酸、脂蜡物质、碳水化合物等；（4）进入土壤的有机残体，经一系列复杂的生物化学变化后生成的稳定的高分子化合物——腐殖质。（三）土壤有机质的分解与转化-生物化过程1、矿化作用(Mineralization)土壤有机质在土壤微生物及其酶的作用下，分解成二氧化碳和水，并释放出其中的矿质养分的过程。腐殖质化过程：进入土壤的有机物质在微生物的作用下转变为比原物质组成更为复杂、结构更为稳定的腐殖质的过程。腐殖物质：土壤中特有的、分子结构复杂的一类有机大分子。腐殖物质(humus)：土壤中特有的、分子结构复杂的一类有机大分子。腐殖质的化学功能基团酸性功能基：羧基(R-COOH和酚羟基(酚-OH);中性功能基：醇羟基(R-CH2-OH)、醚基(R-CH2-O-CH2-R)、酮基(R-C=O-R)、醛基(R-C=O-H)和酯(R-C=O-R-O)；碱性功能基：胺(R-CH2-NH2)、酰胺(R-C=O-NH-R);3.影响土壤有机质转化的因素温度微生物活动响应于温度变化无分解：≤0℃；分解随温度而加强：0-35℃；升温10℃分解速率提高2~3倍。最适分解温度：20~35℃水分微生物适宜的含水量<-0.03Mpa,厌气分解；-0.03~-0.1Mpa,适宜分解；>0.3MPa,分解迅速降低；>-4MPa,onlyfungi（真菌）但是，频繁的干湿交替，强烈促进分解二、土壤有机质的作用（一）对肥力的影响a.提供作物及微生物需要的养分Ｎ、Ｃ源及微量元素等，植物生长所需氮：土壤，肥料b.增强土壤的保肥性能带电性主要是带负电，吸附阳离子c.促进团粒结构的形成，改善物理性质腐殖质是种胶体，包被于矿质土粒的外表，松软，絮状，多孔d.促进作物生长极低浓度的腐殖质分子，对植物有刺激作用e.消除土壤污染与农药、重金属络合，减少毒害。（二）提高士壤的蓄水保肥和缓冲能力腐殖质本身疏松多孔,具有很强的蓄水能力。土壤中的粘粒吸水力一般为50％～60％，而腐殖质可高达400％～600％。（三）改善土壤的物理性质新鲜有机质是土壤团聚体主要的胶结剂，在钙离子的作用下，能够形成稳定性团聚体，腐殖质颜色深，能吸收大量的太阳辐射热，同时有机质分解时也能释放热，所以有机质在一定条件下能提高土壤温度。（四）促进微生物的生命活动土壤有机质能为微生物生活提供能量和养分，同时又能调节土壤水、气热及酸碱状况。（五）促进植物的生长发育胡敏酸具有芳香族的多元酚官能团，可以加强植物的呼吸过程，提高细胞膜的透性，促进养分进入植物体，还能促进新陈代谢，细胞分裂，加速根系和地上部分的生长。（六）其他方面的作用

腐殖质中含维生素、抗生素和激素，可增强植物抗病免疫能力，胡敏酸还有助于消除土壤中农药残毒及重金属离子的污染。另外，腐殖质还有利于盐、碱土的改良。

第三节土壤生物和土壤酶一、土壤生物土壤生物有:多细胞的后生动物单细胞的原生动物真核细胞的真菌（酵母、霉菌）和藻类原核细胞的细菌、放线菌和蓝细菌没有细胞结构的分子生物（如病毒）2.土壤微生物1)土壤微生物的概念和类型土壤微生物是一种非常微小的生物，要用显微镜才能看见。土壤中的微生物很多，一两土壤就有几十亿到上千亿个。(1)、细菌包括有杆菌，球菌等。它们的主要特点是单细胞，个体小，繁殖快，分布广。土壤细菌大部分都是异养性的，靠分解各种不同的有机物获得能量及养分以进行生活和繁殖。(2)、真菌真菌大多数是多细胞的，菌体呈丝状分枝，叫菌丝体。它们在土壤中，特别在通气良好的酸性土壤中，是有机质转化的主力，且能利用或分解木质，单宁等复杂的有机物质。真菌一般是需氧的，以腐生或寄生方式生活，在表土最活跃。根据土壤微生物的形态构造和生理活动特点，一般可分为：细菌、真菌、放线菌(3)、放线菌这是一种放射性的微生物，它介于细菌和真菌之间，其主要特征是单细胞的菌丝体。放线菌的菌丝相当长，但是很细。放线菌一般在酸性土壤中较少，多存在于干燥的桔杆和土壤中。抗旱能力较细菌大。(4)、藻类和原生动物土壤藻类主要有蓝藻中的念珠藻，颤藻，绿藻中的衣藻，小球藻以及裸藻，硅藻等。它们的主要特点是具有叶绿素，可进行光合作用，能自营生活和积累有机质。它们多栖于多水的表土，往往使表土呈绿色。微生物对空气的喜爱不同，有的要在空气流通的环境下才能生活，称为好气性微生物，真菌，放线菌及大部分细菌是属于这一类。有的微生物不喜欢或不能在空气流通条件下生活，称为嫌气性微生物。例如，乳酸细菌是源于这一类。还有一些对空气要求并不严格，有无、空气均能生活，称为兼气性微生物。例如，反硝化细菌就属于此类微生物。2)土壤微生物与土壤肥力的关系土壤微生物在土壤中的巨大作用，主要表现在时土壤物质的转化上，从而丰富了植物营养，提高了土壤肥力。1、分解土壤中有机质成为植物可吸收的无机盐，供给植物营养；如腐生细菌的作用。2、分解植物不能吸收的矿物质(如磷矿粉、骨粉)，使其转化成植物可以吸收的状态。如磷细菌、钾细菌等。3、同化大气游离氮，供给植物氮素营养。如根瘤菌，自生固氮菌等。4、微生物合成腐殖质，增加土壤团粒结构，协调土壤肥力状况。5、微生物吸收养料，使养料免于流失，死亡后分解为植物利用。5.土壤生物对土壤和植物的影响1．有利于土壤结构的形成和养分的循环2．无机物的转化作用3．生物固氮4、土壤微生物对土壤污染的净化作用6.土壤管理对土壤生物的影响1）耕作制度对土壤生物的影响（1）常规耕作：有利于生命周期短，代谢率高，扩散迅速的生物发展；（2）频繁耕作：不利真菌、蚯蚓、中、大型动物。2）施肥措施：有机肥有利于土壤微生物和动物繁衍，无机肥会使土壤微生物数量下降；3）化学物质：农药、除草剂、杀虫剂：不利于土壤动物4）其他：改变土壤pH：有利于蚯蚓（酸性土壤）二、土壤酶（一）来源土壤微生物、动物和植物（二）种类与功能1)种类：p332)功能：p33（四）土壤酶的作用1.腐殖质的形成2.C、N、P等化学元素在生物地球化学循环3.保持土壤的生物化学稳定和平衡（五）影响土壤酶活性的因素1.土壤的物理性状--质地；结构组成；湿度2.土壤的化学性状—土壤的酸碱性3.土壤管理-施肥；耕作4.土壤污染第四节土壤胶体一、胶体的组成及结构矿物颗粒：铝硅酸盐，铁、铝、锰、钛的氧化物有机态颗粒：膜状或游离态的腐殖质（一）土壤胶体的组成三类：1.无机胶体2.有机胶体3.有机无机复合胶体二、土壤胶体的性质（一）土壤胶体电荷可分为永久电荷和可变电荷两种。1.永久电荷（内电荷）：粘粒矿物晶层内的同晶代换所产生的电荷。电荷数量取决于同晶替的多少。特点：不受pH的影响。2：1型矿物带负电的主要原因。2.可变电荷定义:电荷的数量和质量随介质的pH而改变的电荷。可变电荷零点(pH0):土壤的可变正、负电荷数量相等时的pH来源：胶核表面分子（或原子团）的解离1、黏土矿物晶面上-OH的解离2、含水铁、铝氧化物的解离（Al2O3.3H2O)3、腐殖质上某些官能团的解离（COOH）4、含水氧化硅的解离带电：净电荷总之，土壤电荷总体上带负电荷，使得它能够紧密结合土壤溶液中的等阳离子，使这些阳离子被吸附在表面而不被流失，这是土壤具有保肥性的原因所在（二）土壤胶体的吸收性指土壤能够吸收和保持土壤溶液中的分子和离子，悬液中的悬浮颗粒、气体及微生物的能力。土壤吸收性能：1、机械吸收：机械阻隔2、物理吸收性3、化学吸收性4、物理化学吸收性5、生物吸收性1.机械吸收性是指土壤对物体的阻留。如施有机肥时，其中大小不等的颗粒，均可被保留在土壤中；污水、洪淤灌溉时，其土粒及其他不溶物，也可固机械吸收性而被保留在土壤中。主要决定于土壤的孔隙状况。2.物理吸收性这种吸收性能是指土壤对分子态物质的保持能力，它表现在某些养分聚集在胶体表面，其浓度比在溶液中为大，另一些物质则胶体表面吸附较少而溶液中浓度较大，前者为正吸附，后者为负吸附。3.化学吸收性是指易溶性盐在土壤中转变为难溶性盐而沉淀保存在土壤中的过程，这种吸收作用是以纯化学作用为基础的。4.物理化学吸收性是指土壤对可溶性物质中离子态养分的保持能力，由于土壤胶体带有正电荷或负电荷，能吸附溶液中带异号电荷的离子，这些被吸附的离子又可与土壤溶液中的同号电荷的离子交换而达到动态平衡。这一作用是以物理吸附为基础，而又呈现出化学反应相似的特性。5.生物吸收性是指土壤中植物根系和微生物对营养物质的吸收，这种吸收作用的特点是有选择性和创造性，并且具有累积和集中养分的作用。只有此种吸收才能吸收硝酸盐，生物吸收对于提高土壤肥力方面有着重要意义。第五节土壤溶液定义：含有溶质和可溶性气体的土壤间隙水，被称为“土壤的血液”意义：土壤与环境之间物质交换，是物质迁移与运动的基础，也是提供作物有效养分的重要途径。可反映土壤最新动态。（一）组成：水+溶质（包含哪些物质？）二、土壤溶液的特性主要体现在：浓度、活度、离子强度、导电性、酸碱性、氧化还原性及时空变异等。(一）土壤溶液的表示方法1.浓度：kg/m3、g/cm3、g/L、mg/L;mol/m3、mol/L、mmol/L2.活度：α=γc•c3.离子强度：I=1/2CZ2iC为物质的量浓度；Z为离子价数，i为离子种类四、土壤溶液的动态平衡与调节（一）影响土壤溶液动态平衡的因素1.土壤水热状况：土壤微生物活动和植物根系生长都要求适宜的温度范围，土壤温度对土壤溶液动态平衡的影响主要在于温度对土壤微生物和根系群体活性的影响，从而间接影响土壤溶液的组成和浓度。2.土壤溶液的化学特性：溶质组成不同所产生的吸附与解吸、溶解与沉淀、氧化与还原、配合与螯合等化学反应各异，均对土壤溶质运移有不同的影响。

3.介质pH和Eh（氧化还原电位）的影响：

土壤中的许多生物化学反应，都是在一定的pH和Eh条件下进行的：

pH：改变土壤的电荷性质和土壤胶体的物理状况；

Eh：对溶质元素的迁移等产生影响。4.土壤生物有机体的影响与土壤溶液有关的有机体：土壤有机质；土壤生物；酶；植物根系等。土壤有机质的分解与转化过程，影响土壤溶质中的数量、配合比例、存在状态、动态变化，对土壤溶液中的溶质运移产生重大影响。第二章土壤的形成、分类及分布第一节土壤的形成一、风化作用及母质类型地表的岩石在外界因素的作用下，发生形态、组成和性质变化的过程，称为风化作用。物理风化因温度变化和孔隙中水的冻融以及盐类的结晶而产生的机械崩解过程。只有物理形状的改变，由大变小，而不会引起岩石的成分和性质的改变。1)热力作用受热因昼夜和季节的不同而变化，因而气温与地表温度均有相应的日变化和年变化。2)冰劈作用在寒冷地带、岩石的孔隙或裂隙中的水在冻结成冰时，由于体积的膨胀，产生960㎏/cm2的压力，使岩石逐渐崩解为岩屑。3)盐崩作用随着水分的蒸发，浓度逐渐达到饱和，对周围裂隙壁产生巨大的压力，使岩石崩裂。2.化学风化-水解作用水解作用是水中呈离解状态的H+和OH-离子与风化矿物中的离子发生交换的反应，影响水的解离平衡，有两大因素：一为温度。二为水中溶解的CO2和各种酸类，K2A水解的结果使一些金属离子与OH-离子一道溶解于水被淋失，还有一部分金属离子可被土壤胶体吸附。水解作用是化学风化中最主要的作用与基本环节。2.化学风化-水化作用水化作用指无水的矿物与水结合，成为含水矿物的作用。CaSO4(硬石膏)+2H2O→CaSO4·2H2O(石膏)2Fe2O3(赤铁矿)+nH2O→Fe2O3·nH2O(褐铁矿）矿物经水化后，硬度降低，体积增大，溶解度增加，从而促进物理风化。2.化学风化-溶解作用溶解作用水是一种极性溶剂，岩石中的矿物都是无机盐，在水中都将产生一定程度的溶解。Ca(PO4)2+2H2O+2CO2→Ca(H2PO4)2+2CaCO3矿物在水中的溶解度，岩石中易溶解矿物的含量愈多，愈易风化。2.化学风化-碳酸化作用碳酸化作用指溶解在水中的CO2成为H2CO3溶液后，其可以促进对岩石的水解作用。CaCO3(方解石)+CO2+H2O→Ca(HCO3)2(重碳酸钙)KAlSi3O8(正长石)+4H2O+2CO2→2K2CO3+8SiO2+Al4[Si4O10][OH]8(高岭石)这一反应在含CO2的水溶液中的速度要比在纯水中快得多。2.化学风化-氧化作用氧化作用：空气中的氧，在有水的情况下氧化能力很强，如：2Fe2SiO4(橄榄石)+3H2O+O2→2Fe2O3·3H2O(含水氧化铁)+2SiO2(氧化硅胶状)4FeS2(黄铁矿)+14H2O+15O2→2(Fe2O3·3H2O)(含水氧化铁)+8H2SO43.生物风化1)生物的物理风化主要表现为机械破碎作用，如树根在岩隙中的穿插与长大，穴居幼物的挖掘作用等。2)生物的化学作用，其表现为多方面。如生命活动与动植物残体的分解所产生的大量CO2，在水解和溶解作用中起着重要作用；而使岩石矿物更易发生风化。另外，人类活动如开矿、筑路、耕作等都会对风化作用有影响。二、土壤形成（一）土壤形成因素1.母质-形成土壤的物质基础2.气候-影响土体物理、化学、生物化学作用，土壤形成方向、速率3.生物-有机质的积累和腐殖质的形成4.地形-多方面综合5.时间-土壤的形成和发展需要时间（二）土壤形成过程1.物质的地质大循环过程坚硬块状的结晶岩出露地表后，受太阳辐射能及大气降水作用进行风化，形成疏松多孔体的母质。在生物未出现之前，地球表面的物质循环，可认为一直就是这样进行的。2.物质的生物小循环过程物质的生物小循环是有机物质的合成与分解的对立统一过程。它从地球上出现生物有机体时起，就存在于自然界。生物小循环过程是一个生物学过程，其特点是时间短，范围小，植物营养元素有向上富集的趋势。是地质大循环和生物小循环相互作用的结果。第二节土壤分类一、土壤分类的原则和级别（一）分类原则1.以土壤发生演变为基础2.辩证地看待和运用土壤地带分布规律3.重视成土母质的内动力作用4.耕作土壤在统一的分类系统中，依质变和量变的差异程度，作合理安排5.土壤属性差异是划分土壤类型的主要依据（二）分类级别我国第二次土壤普查，1978年公布草案，1987、1992、1998结合土壤普查进行修订，我们书上是1992年，第一次土壤普查资料汇总阶段，专家制定，共分7级。高级分类：土纲、亚纲、土类、亚类低级分类：土属、土种、变种（一）土纲土纲为最高级土壤分类级别，反映了土壤不同发育阶段中，土壤物质移动累积所引起的重大属性的差异，是土壤重大属性的差异和土类属性的共性的归纳和概括。（二）亚纲亚纲是在同一土纲中，根据土壤形成的水热条件和岩性及盐碱的重大差异来划分。（三）土类土类是高级分类的基本单元。它是在一定的自然或人为条件下独特的成土过程及其相适应的土壤属性的一群土壤。每一类土壤均要求：1.具有一定的特征土层或其组合；2.具有一定的生态条件和地理分布区域；3.具有一定的成土过程和物质迁移的地球化学规律；4.具有一定的理化属性和肥力特征及改良利用方向。（四）亚类亚类是土类范围内的进一步细分，反映主导成土过程以外其他附加的成土过程。（五）土属土属为中级分类单元。主要根据成土母质的成因、岩性及区域水分条件等地方性因素的差异进行划分。（六）土种土种是土壤基层分类的基本单元。它处于一定的景观部位，是具有相似土体构型的一群土壤。同一土种要求：1.景观特征、地形部位、水热条件相同；2.母质类型相同；3.土体构型一致；4.生产性和生产潜力相似，而且具有一定的稳定性，在短期内不会改变。（七）亚种是土种的辅助分类单元，是根据土种范围内由于耕层或表层性状的差异进行划分，如根据表层耕性、质地、有机质质量分数和耕层厚度等进行划分。第三章土壤的基本性状第一节土壤的孔性一、土壤的相对密度和容重1．土壤相对质量密度（比重）是指单位容积的固体土粒（不包括粒间孔隙）的干重与同体积水的质量之比。多数土壤矿物比重在2.6-2.7左右，（将2.65作为土壤矿物的平均值），而一般土壤有机质的比重为1.25-1.40。由于表层土壤有机质含量较多，其比重通常都低于心土及底土层。2.土壤容重是指单位容积土壤体（包括粒间空隙）的烘干重，单位为g/cm3。土壤容重大体为1.00-1.70g/cm3之间，是土壤肥力的重要标志之一。

3.土壤容重的应用

（1）计算土壤总孔度

（2）配合水分常数计算各级孔度

（4）计算土壤固、液、气三相容积比率，用以反映土壤自身调节肥力因素的功能（5）将土壤某些以质量为基础的数据换算为以容积为基础。（6）计算一定面积与深度的土壤质量（7）计算一定土层内各种土壤成分的储量二、土壤空隙度与空隙比（各公式及计算）土壤孔隙：土壤中土粒或团聚体之间及团聚体内部形成空隙。土壤总孔隙度：指单位容积土壤中孔隙容积占整个土体容积的百分数。土壤总孔隙度=孔隙容积╳100%/土壤容积=（1-容重/相对密度）╳100%土壤容重：单位容积土体（包括孔隙在内的原状土）的干重，g/cm3。特点：土壤的紧实程度，适宜范围1.14~1.26g/cm3土壤孔隙度=孔隙容积/土壤容积╳100%=（土壤容积-土粒容积）/土壤容积╳100%=（1-土粒容积/土壤容积）╳100%=（1-（土壤重量/相对密度）/（土壤重量/容重））╳100%=（1-容重/相对密度）╳100%举例：1、某土壤耕层容重为1.33g/cm3，土壤相对密度为2.65，求该土壤的总孔隙度？将上述参数代入公式即得：土壤总孔隙度=（1-1.33/2.65）╳100%=50%土壤孔隙比：孔隙容积与土粒容积的比值。

孔隙比=孔隙度/（1-孔隙度）=孔隙容积/土粒容积三、土壤孔隙类型①非活性孔隙：当量孔径<0.002mm，土壤水吸力>1.5╳105Pa。特点：最细的孔隙，束缚水，非活性，无效孔，移动慢，难被植物吸收，粘质土中非活性孔隙多，耕性差，粘着力强。②毛管孔隙：d在0.02~0.002mm，土壤水吸力为1.5╳104~1.5╳105Pa。具有毛管作用，孔隙中水的毛管传导率大，易于被植物利用。③通气孔隙：孔隙粗大，d>0.02mm孔隙中的水分在重力作用下排出，或为通气的通道，称通气孔隙（空气孔隙）。旱地土壤通气孔隙在8~10%以上，植物正常生长。第二节土壤的结构性二、土壤结构类型（1）块状结构：立方体型，纵轴与横轴大体相等，内部紧实，多出现于有机质含量低，耕性不良的粘质土壤中。（2）柱状和棱柱状结构体：在土体中直立，棱角不显的叫做柱状结构，棱角明显的叫棱柱状结构体。（3）核状结构：长、宽、高大致相近，边面棱角明显，较块状结构小。（4）片状结构：横轴大于纵轴，呈扁平状，出现于老耕地的犁底层。（5）团粒结构：团粒结构是指近似球形的较疏松的多孔的小团聚体，直径约为0.25~10mm。微团聚结构指0.25mm以下的团聚体。三、土壤结构性评价和管理1、增施有机肥：---有机质是形成团粒的良好的胶结剂，可以明显改善土壤结构性。---有机质用量大时效果较好，秸杆直接回田比沤制的效果好。2、实行合理轮作：---作物根系的活动及耕作活动对土壤结构有重要影响。不管什么作物，只要根系发达，都能促进团粒的形成。---不同的轮做制对土壤结构有不同影响。冬季种植一季豆科绿肥有利于团粒的形成，其中以紫云英为最好。3、合理耕作：---选择合适的含水量时期进行耕作，避免烂耕烂耙。---水田实行水旱轮作，有利于土壤结构的改善。---酸性土壤施用石灰，有利于结构的改善。4、土壤结构改良剂的应用：---土壤结构改良剂指能改善并稳定结构的制剂。可分为天然结构改良剂、人工合成高分子聚合物和无机制剂等三类。（1）人工合成高分子聚合物：上世纪五十年代在美国问世。主要种类有四类。特点是用量少，形成的结构体稳定。（2）天然有机制剂：由自然有机物料加工而成。与合成制剂比较，用量较大，稳定性较差，稳定时间较短。（3）无机制剂：如硅酸钠、澎润土、沸石、氧化铁（铝）硅酸盐等。利用他们某一方面的特性来改良土壤结构。如澎润土的膨胀性强，可以减少水份滲漏。氧化铁（铝）制剂的孔隙多，可以改善土壤的通透性。四、土壤耕性指土壤耕作时表现出来的土壤物理性质。包括：（1）耕作时土壤对农具操作的机械阻力，即耕作的难易问题；（2）耕作后与植物生长有关的土壤物理性状，即耕作质量问题；（3）宜耕期长短第四节土壤的酸碱性一、土壤酸性---游离于土壤溶液中的H+所表现出来的酸度。---H+活度越大，活性酸度越强。---通常用pH值表示活性酸度。土壤酸碱性的分级强酸性pH<5.0酸性pH5.0-6.5中性pH6.5-7.5碱性pH7.5-8.5强碱性pH>8.52、潜性酸（1）概念与成因土壤胶粒上吸附的氢离子和铝离子进入土壤溶液后表现出来的酸度，称为潜性酸。在一般矿质土壤中,由交换性铝离子产生的酸度,比由交换性氢离子产生的酸度重要。红壤的交换性酸度，90%以上是由交换性铝所引起。只有盐基不饱和的土壤，才有潜性酸。二、土壤碱性土壤碱性是由于土壤中OH-浓度高于H+离子浓度而造成的。土壤中OH-主要来自于强碱弱酸盐的水解和土壤吸附的钠离子的解离。土壤中的强碱弱酸盐主要是碳酸盐或重碳酸盐的碱金属（K+，Na+）或碱土金属（Ca2+，Mg2+）的盐类。三、影响土壤酸碱性的因素1、气候的影响：气候对土壤酸碱性有深刻的影响。---南方多雨，盐基淋失强烈，土壤盐基饱和度低，土壤多呈酸性。---西北雨量较少，盐基淋失较弱，盐基饱和度较高，土壤多呈碱性。2、母质的影响：---石灰岩、基性岩、超基性岩的盐基含量较高。当土壤的淋溶程度较弱时，土壤pH会比附近其它母质上发育的土壤高。---滨海盐土含有丰富的易溶盐类及碳酸钙，加之地下水矿化度较高。因此，发育的土壤的pH一般较高，土壤常呈碱性。3、自然植被不同植被凋落物的分解产物对土壤酸碱性产生不同影响。针叶林凋落物分解后形成的有机酸较多，盐基较少，故其下的土壤一般呈酸性。滨海红树林残体分解后形成大量SO42-，使土壤呈强酸性。一些耐盐、耐碱的植物会选择性地富集盐基离子，其残体分解后会促进土壤碱性的发展。4、地形不同地形部位的盐基淋失和富集状况不同，土壤pH也有差异。地形高处的土壤的盐基淋失较强烈，pH可能较低；低洼处的土壤多接受盐基的淀积，所以pH可能较高；内陆一些闭流区域或集水洼地，由于大量富集径流水带来的Ca，Mg，K，Na的重碳酸盐类，pH可能较高。5、人类耕作活动施肥和灌溉会改变土壤酸度：酸性肥料降低土壤pH（KCl）；施用石灰提高土壤pH；污染水的灌溉；大气污染；淹水耕作；三、土壤缓冲性能概念及其意义一、土壤缓冲性的概念和意义当土壤溶液中的H+或OH-离子浓度发生较大变化时，土壤通过自身的调节能力使土壤酸碱性不致于发生太大变化的能力，称为土壤缓冲性。土壤缓冲性为植物和微生物创造一个比较缓和的生长环境，意义十分重大。产生机制二、产生缓冲性能的机制1、土壤溶液中弱酸及其盐类的存在土壤溶液中的硅酸、碳酸、磷酸、腐植酸以及其它有机酸及其盐类，可以构成良好的缓冲体系：Na2CO3+2HClH2CO3+2NaCl(酸缓冲)H2CO3+Ca(OH)2CaCO3+2H2O(碱缓冲)2、土壤胶体的阳离子交换作用吸附的交换性阳离子对酸起缓冲作用；(S)-M+HCl(S)-H+MCl(M=盐基离子)吸附的H+，Al3+对碱性物质起缓冲作用(S)-H+NaOH(S)-Na+H2O3、酸性土壤铝离子聚合对碱的缓冲作用在pH<5的土壤中，Al3+被6个水分子所环绕，形成水合铝离子。当土壤中OH-增多时，水合铝离子聚合成更大的离子团，释放出H+：2Al(H2O)63++2OH-[Al2(OH)2(H2O)8]4++4H2O四、土壤酸碱性对土壤肥力

及植物生长的影响（一）土壤酸碱性与土壤肥力的关系1.表现在土壤养分的有效性方面；2.对胶体带电性的影响，pH升高，可变负电荷增多，阳离子交换量大，保肥能力增强pH低，则反之。3.对土壤物理性质的影响。土壤反应影响土壤胶体上吸附的阳离子种类，进而影响土壤的物理性质。如：红壤胶体上氢、铝离子多，钙离子少，所以结构不良；东北黑土中钙离子多，加之有机质含量高，形成了丰富的团粒结构，物理性状好。（二）土壤酸碱性与植物生长的关系不同作物对土壤酸碱性都有一定的要求，这是植物长期的自然选择的结果。常见植物对土壤pH的要求见下表：四、土壤酸碱性对土壤肥力

及植物生长的影响（一）土壤酸碱性与土壤肥力的关系1.表现在土壤养分的有效性方面；2.对胶体带电性的影响，pH升高，可变负电荷增多，阳离子交换量大，保肥能力增强pH低，则反之。3.对土壤物理性质的影响。土壤反应影响土壤胶体上吸附的阳离子种类，进而影响土壤的物理性质。如：红壤胶体上氢、铝离子多，钙离子少，所以结构不良；东北黑土中钙离子多，加之有机质含量高，形成了丰富的团粒结构，物理性状好。施用石灰的益处1、降低酸度，提高盐基饱和度；2、促进团粒结构的形成；3、提高磷酸盐、钼酸盐等的有效性；4、提高微生物的活性；5、抑制铁、铝、锰的毒性；过度施用石灰的负面影响土壤板结，结构变劣；部分微量元素有效性降低；磷的有效性也下降。因此，施用石灰要适量。影响石灰施用量的因素有：土壤潜性酸和pH；盐基饱和度；质地；有机质含量；石灰的种类和施用方法；作物的要求等；石灰需要量的估算石灰需要量=土壤体积*容重*CEC*（1-盐基饱和度）单位：千克/公顷例子：某红壤的pH为5.0,耕层土壤重为2250000kg/hm2,土壤含水量为20%,CEC为10cmol/kg,盐基饱和度为60%,试计算达到pH=7时,中和活性酸和潜性酸的石灰需要量(理论值).中和活性酸:pH=5时,每升土壤溶液所含H+为10-5mol,每公顷土壤水份所含的H+为:2250000*20%*10-5=4.5mol/hm2pH=7时,每升土壤溶液所含H+为10-7mol,每公顷土壤水份所含的H+为:2250000*20%*10-7=0.045mol/hm2需要中和的H+的量为:4.5-0.045=4.455mol所需CaO为:4.455*56/2=124.74g中和潜性酸:每公顷土壤所含的潜性酸量为:2250000*1/100*4=90000molH+需要CaO量:90000*56/2=2520kg/hm2---从上述计算可知，中和活性酸所需的石灰量极少，而中和潜性酸所需的石灰很多。---计算出的理论值，实际用量一般低于理论需要量。第五节土壤电性与离子交换4、土壤吸收性能指土壤能够吸收和保持土壤溶液中的分子和离子，悬液中的悬浮颗粒、气体及微生物的能力。土壤吸收性能：1、机械吸收：机械阻隔2、物理吸收性3、化学吸收性4、物理化学吸收性5、生物吸收性（1）机械吸收性：是指土壤对物体的阻留。如施有机肥时，其中大小不等的颗粒，均可被保留在土壤中；污水、洪淤灌溉时，其土粒及其他不溶物，也可固机械吸收性而被保留在土壤中。主要决定于土壤的孔隙状况。（2）物理吸收性：这种吸收性能是指土壤对分子态物质的保持能力，它表现在某些养分聚集在胶体表面，其浓度比在溶液中为大，另一些物质则胶体表面吸附较少而溶液中浓度较大，前者为正吸附，后者为负吸附。（3）化学吸收性：是指易溶性盐在土壤中转变为难溶性盐而沉淀保存在土壤中的过程，这种吸收作用是以纯化学作用为基础的。（4）物理化学吸收性：是指土壤对可溶性物质中离子态养分的保持能力，由于土壤胶体带有正电荷或负电荷，能吸附溶液中带异号电荷的离子，这些被吸附的离子又可与土壤溶液中的同号电荷的离子交换而达到动态平衡。这一作用是以物理吸附为基础，而又呈现出化学反应相似的特性。（5）生物吸收性：是指土壤中植物根系和微生物对营养物质的吸收，这种吸收作用的特点是有选择性和创造性，并且具有累积和集中养分的作用。只有此种吸收才能吸收硝酸盐，生物吸收对于提高土壤肥力方面有着重要意义。土壤物理化学吸收性能即土壤离子交换作用。土壤离子交换可分为两类：一类为阳离子交换作用，另一类为阴离子交换作用。阳离子交换作用：带负电胶体所吸附的阳离子与溶液中的阳离子进行交换。阴离子交换作用：带正电胶体吸附的阴离子与溶液中阴离子互相交换的作用。（1）阳离子交换作用概念：土壤胶体吸附阳离子，在一定条件下，与土壤溶液中的其他阳离子发生交换，这就是土壤阳离子的交换过程。能够参与交换过程的阳离子，就成为交换性阳离子。特点：1、是可逆反应任何一方的反应都不能进行到底，反复浸提（交换性阳离子测定），才能把胶体表面上的钙离子和钾离子全部交换出来；2、等量交换，等摩尔交换，20克Ca2+可以和39.1克K+交换；3、快速性影响阳离子交换能力的因素电荷的数量Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+离子半径和离子水化半径离子半径大水化半径小，交换性能强离子浓度4、土壤阳离子交换量（CationExchangeCapacity）CEC定义：在一定pH值条件下，每千克土壤所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数。单位：cmol/kg。阳离子交换量和施肥的密切关系施肥时不仅要了解作物的需要，同时还要考虑土壤交换量的大小：例如在砂土上施用化肥土壤交换量？土壤保肥能力？施肥次数？施肥量？对于交换量小、保肥力差的土壤，可通过施用河塘泥、厩肥、泥炭或掺粘土，以增加土壤中的无机、有机胶体，以及通过施用石灰调节土壤pH等来提高土壤的阳离子交换量。土壤交换量的大小，基本上代表了土壤的保持养分数量，也就是平常所说的保肥力高低；交换量大，也就是保存养分的能力大，反之则弱。所以，土壤交换量可以作为评价土壤保肥力的指标。一般地：小于10cmol/kg，保肥力弱；10~20cmol/kg，中等；大于20cmol/kg，强。5、土壤盐基饱和度1、盐基饱和度（BSP）：土壤胶体上的交换性盐基离子总量占交换性阳离子总量的百分比。土壤交换性阳离子可分为二类：致酸离子（H+、Al3+）盐基离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+等)盐基离子为植物所需的速效养分。6、影响交换性阳离子有效性的因素：（1）交换性阳离子的饱和度：饱和度大，该离子的有效性大。饱和度:胶体上被吸附的某种阳离子的量占土壤阳离子交换量的百分数。（2）陪补离子的种类：对于某一特定的离子来说，其它与其共存的离子都是陪补离子。（如胶体吸附了H+、Ca+、Mg2+、K+等离子，对H+来说，Ca+、Mg2+、K+是它陪补离子）与胶体结合强度大的离子，本身有效性低，但对其它离子的有效性有利。反之亦然。（3）无机胶体的种类：在饱和度相同的前提下，各种离子在无机胶体上的有效性：高岭石〉蒙脱石〉水云母；这是因为：高岭石：阳离子吸附点主要在破裂边缘外表面；蒙脱石：吸附点主要在晶层间内表面；水云母：层间空隙狭窄，易使NH4+、K+等离子产晶穴固定。第六节、土壤氧化还原性一、土壤氧化还原体系土壤氧化还原状况实质上是土壤中氧化态物质和还原态物质浓度的相对比值，可以用氧化还原电位来表示：Eh=E0+(59/n)lg[氧化态]/[还原态]（毫伏）土壤溶液中氧化态和还原态物质的相对浓度取决于土壤溶液的氧压和溶解态氧的浓度，这直接与土壤的通气性相联系。所以氧化还原电位可以作为土壤通气性的指标。三、土壤氧化还原电位与土壤肥力1、反映土壤氧化还原状况---Eh越高，土壤溶液中氧压越高，有利于植物根不的呼吸作用。---旱地土壤在田间持水量情况下，Eh一般不低于200mV；正常水田土壤的Eh往往低于200-300mV2、指示土壤养分的存在形态及其有效性直接影响：Fe，Mn，N，S，间接影响：P形态—数量—供应三、影响土壤有效N的因素有机质含量和全氮含量质地温度湿度酸度施肥第四章土壤肥力概念狭义：土壤供给植物养分的能力。广义：土壤为植物生长提供和协调营养条件和环境条件的能力。营养条件：水分+养分环境条件：温度、空气、湿度、酸碱度、松紧度和洁净度。第一节土壤养分严格意义上讲：可将土壤养分分为速效、、缓效和无效养分。速效养分：直接被植物吸收利用或通过便捷的形态转化后就能被植物吸收利用的养分形态，主要包括水溶态养分和交换态养分；缓效养分：不易被植物吸收，但可以缓慢释放出来转化为速效养分；与速效养分保持平衡关系。无效养分：不能被植物直接吸收利用，且难向速效养分形态转化的养分。高等植物所必需的营养元素，除C，H，O主要来自大气之外，其余元素主要靠土壤供应，包括：大量元素：N，P，K，Ca，Mg，S微量元素：Fe，Mn，Cu，Zn，Mo，B所谓土壤养分，就是指这些主要靠土壤提供的植物必需营养元素。土壤养分的存在形态水溶态：溶解于土壤溶液中的养分，有效性很高，很容易被作物吸收。交换态：被吸附于土壤胶体上的养分离子，有效性高。缓效态：存在于某些矿物中，如固定于矿物中的K，有效性较低。难溶态：存在于土壤矿物中的养分，难溶解，难被利用，基本无效。有机态：主要存在于有机质和微生物中的养分，经过转化以后，才能被吸收。一、土壤氮素（一）、土壤氮素的形态和含量（i）形态1、有机态2、无机态有机态氮是土壤氮素的主要形态，约占土壤全氮量的95%以上；按溶解度和水解的难易程度有可以分为三种：（1）水溶性有机态N：〈5%，易水解称为速效N；（2）水解性有机N：50-70%，可以被酸、碱、酶水解成为可溶性或无机态N。（3）非水解性有机N：〉30%，不溶于水，也不能被酸、碱、酶水解。无机态N一般只占土壤全N的1-2%，最多不超过5-8%。主要是NH4+，NO3-，可以直接被作物吸收利用（ii）含量土壤全N量与土壤有机质有显著的相关性，全N一般占有机质含量的5%左右。除少数土壤外，我国大部分土壤全N含量大都在0.2%以下。二、土壤氮素的转化三种主要转化过程：--有机N的矿化作用；--脱N作用；--氮素的固定作用。1.土壤有机N的矿化作用包括氨基化、氨化和硝化等三个步骤。以蛋白质为例：（1）氨基化作用：蛋白质水解成为肽，最后变为氨基酸的过程。（2）氨化作用：氨基酸进一步分解成为NH3的过程。（3）硝化作用：氨在亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用下，氧化成为硝酸的过程。2.土壤的脱N作用指土壤氮素从土壤中损失的过程，包括反硝化作用、硝酸盐的淋失、氨的挥发等过程。3.反硝化作用指土壤中的硝酸盐，在反硝化细菌的作用下，最后还原成为氧化二氮等气体逸失的过程2HNO32HNO2N2ON22NO反硝化作用是土壤氮素损失的主要途径，应设法加以控制。影响反硝化作用的主要土壤条件有：（1）氧的供应：通气性越差，反硝化作用越强烈。（2）土壤反应：强烈影响反硝化作用的速率，最佳：7.5-8（3）温度：最适30-35°C（4）有机质：含量高，反硝化作用强。4.硝酸盐淋失NO3-易溶于水，又难以被土壤胶体吸附，所以容易随渗漏水淋失这是土壤氮素引起地下水硝酸盐污染的主要途径。5.氨的挥发土壤中的NH3，NH4+与土壤中的碱性物质作用形成的NH3的挥发；挥发性铵肥（氨水、碳酸氢铵等）自身分解产生NH3挥发；质地粘重、腐植质含量高、含水量高、石灰和碱性物质含量少的土壤，氨的挥发少。6.氮素的固定作用通过矿物的、生物的或化学的作用将土壤氮素固定为暂时不能被植物利用的状态的过程，称为氮素的固定过程。包括微生物对氮素的同化作用、2：1型矿物对NH4+的晶格固定作用、以及土壤某些有机质与亚硝酸反应而产生的化学固定作用。这种作用是暂时的，在适合的条件下，可以重新释放。二、土壤磷素(一)、形态与含量（i）形态1、有机磷2、无机磷1、有机磷土壤有机磷占全磷的比例变异很大，从<10%到80%。有机磷主要包括核酸类、植素类、和磷脂类。有机磷经过水解后可以被植物吸收利用。2、无机磷可以分为三类：---磷酸钙（镁）化合物---磷酸铁（铝）化合物---闭蓄态磷(二)土壤的固磷作用及其机制目前我国一般作物对化学磷肥的利用率不到30%，最重要的原因是因为土壤对磷具有强大的固磷能力。将土壤可溶性或速效磷转变成为不溶或缓效态磷的过程，称为磷的固定作用。土壤对磷的固定作用主要有四种：化学沉淀机制、表面反应机制、闭蓄机制、生物固定机制。(三)影响磷素有效性的因素固磷强度低，有效性高。主要影响因素：pH值有机质Eh值土壤温度土壤矿质胶体性质三、土壤K素(一)形态和含量（i）含量土壤K的含量比N，P高。我国多数土壤全K含量变化在15-20g/kg。最低的为广西的砖红壤，仅3.6g/kg，最高的为吉林的风沙土，达26.1g/kg。（ii）形态可以分为三种形态：1、矿物态K：指存在于矿物晶格中的K，约占全K的90%以上。只有在矿物被风化后才有效，属于无效态K。2、缓效态K：指被固定在粘粒矿物晶层中的K和存在于部分黑云母中的K。它们一般不被作物直接吸收利用，但通过适当的耕作，可以使之释放出来。3、速效K：包括水溶性和交换性K，仅占全K的1-2%。(三)影响土壤有效K的因素1、全K量：全K量与有效K没有必然的联系。但在其他性质相似的情况下，全K量高的土壤，有效K也较高。2、母质：母质是土壤有效K的重要来源。母质含云母、长石多的，供K能力较强。风化度高的土壤，K的淋失严重，故K的有效性较低。3、质地：砂粒供K能力微弱，粉砂粒供K能力较强，粘粒的含K量和供K潜力都较强。因此，质地粘重的土壤的供K能力较强。砂土容易出现缺K现象。4、土壤吸收性和pH：吸附量高的土壤可以保存较多的K，因此供K能力较强。酸性土壤有效K含量比中性和碱性土壤低。5、干湿交替：过分干燥影响K离子向植物根部移动，植物容易缺K。干燥往往使部分土壤K被固定。水份过多也导致土壤的缺K，其主要原因是水溶性K的淋失。四、土壤中的Ca、Mg、S和微量元素(一)土壤的钙和镁1.来源和含量：植物：Ca:0.6%,比Mg大一倍。不同土壤母质：岩浆岩：CaO5.8%；MgO3.48%沉积岩：CaO5.41%石灰岩：CaO42.57%土壤中全钙：微量4%以上，全镁0.1-4%不同地区因气候、土壤酸度不同造成土壤淋失，钙、镁含量有所差别。（二）土壤硫1.来源与含量来源：母质、灌溉、大气沉降、施肥矿质土壤含S：0.18-5.0g/Kg,平均0.85g/Kg2.形态：有机S和无机S一般土壤中有机S为主：95%以上东南部（湿润）有机S：85-94%；西北部（石灰性土壤）无机S：39.4-61.8%(三）土壤微量元素1.含量：百万分之几～十万分之几Fe最高（百分之几）Mo最低（1）受土壤母质的影响（2）受成土过程的影响土壤有机质可与微量元素起络合反应，起富集作用，因此，富含有机质的表层土壤或有机土壤微量元素比较高。2.形态非常复杂，主要可分为水溶态、代换态、有机结合态、矿物态（1）水溶态：土壤溶液或水溶液浸提液中所含的微量元素（几纳克/克～几微克/克），属简单的无机阳离子及水解产生的羟基离子：Fe2+、Fe3+、Zn2+、Cu2+、Fe(OH)2+、Fe(OH)3+、(MnOH)+、Zn(OH)+、Cu(OH)+（2）交换态：吸附土壤胶体表面（可交换）（3）固定态：与土壤其他成分相结合、共沉淀而成固相的一部分或被包被在新形成的固相物质的微量元素（对植物无效）（4）有机结合态：与胡敏酸、富里酸形成络合物（微生物将有机物分解释放）（5）矿物态：存在于矿物晶格中的微量元素。第二节土壤水分土壤水的重要意义：土壤水是作物吸收水分的主要来源，因此是作物生存的重要条件；土壤水是土壤内部化学、生物和物理过程不可缺少的介质；土壤水是土壤肥力的重要因素。土壤水的重要意义土壤水是作物吸收水分的主要来源，因此是作物生存的重要条件；土壤水是土壤内部化学、生物和物理过程不可缺少的介质；土壤水是土壤肥力的重要因素。一、土壤水量15%～35%（一）土壤水平衡1.自然界水循环（自习）2.土壤水平衡：指一定面积和厚度的土体，在指定时间内土壤水的收入和支出情况。ΔW=P+I+U-E-T-R-In-DΔW:时段末与时段初土壤储水量的变化值P：降水量；I：灌溉水量；U：上行水量；E：土面蒸发量；T：植物叶面蒸腾量；R：离开计算面积的径流量In：植物冠层截留量；D：离开土体下渗水量（二）土壤含水量的概念及表示方法土壤质量含水量：土壤中保持的水分质量占土壤质量的分数(g/kg)。1.绝对含水率：（1）质量含水率θm=（m1-m2）/m2.m1：湿质土壤m2：干质土壤105℃烘干８小时，至恒重，粘粒土壤16小时。（2）容积含水率θv=土壤水容积/土壤总容积或θv（%）=土壤水容积/土壤总容积×100θv与θm的关系：(由于水的密度近似为1g/cm3)θv=θm·ρρ为土壤容重2.土壤储水量（1）水深（Dw）：指一定厚度（h）土层含水厚度，单位常用mm。Dw=θv·h（3）土壤相对含水量:土壤实际含水量占该土壤田间持水量的百分数。（三）土壤含水量的测定1.经典烘干法（标准方法）2.快速烘干法3.电阻法4.中子法5.γ射线法6.TDR法（时域反射仪法）（后四种又统称仪器法）（五）土壤含水量与土壤水吸力关系土壤含水量与土壤水吸力呈负相关，随含水量升高，土壤水吸力降低。含水量相同时，不同质地土壤水吸力大小顺序为：粘土>壤土>砂土土壤水吸力相同时，不同质地土壤含水量大小顺序为：粘土>壤土>砂土（六）土壤水分的有效性土壤水分的有效性指土壤水是否能被植物利用及其被利用的难易程度。传统的水分形态学观点认为：旱地土壤水分有效性的上限是田间持水量，下限是凋萎系数。土壤水分能量观点认为：土壤水分有效性是一个与大气条件紧密相连的问题，应该从土壤-植物-大气这个动态系统来阐明土壤水分的有效性。只要根系吸收水分的速率能平衡蒸腾损耗水分的速率，植物就能正常生长，土壤水分就是有效的。一旦根系吸水速率低于蒸腾速率，植物就失水，并且迅速凋萎。此时土壤水分就是无效的。第三节、土壤空气二、土壤通气性土壤通气性泛指土壤空气与大气进行交换、不同土层之间气体扩散或交换的能力。（一）土壤通气性的重要意义其重要性在于补充氧气。如果没有大气氧气的补充，土壤中的氧气将迅速被耗尽，缺氧将严重影响根系的正常生长，影响好气微生物的活动，从而影响土壤养分的有效化。一些有毒的还原性物质的累积将毒害根系，严重时会使植物死亡。因此，土壤必须具有一定的通气性。土壤通气性的衡量比较使用的衡量指标有二：（1）土壤氧化还原电位；（2）土壤的空气孔隙度（土壤容气量）土壤空气孔隙度=总孔隙度-容积含水量对多数土壤来说，土壤的空气孔隙度应大于10%。第五节土壤缓冲性一、土壤缓冲性的概念和意义当土壤溶液中的H+或OH-离子浓度发生较大变化时，土壤通过自身的调节能力使土壤酸碱性不致于发生太大变化的能力，称为土壤缓冲性。土壤缓冲性为植物和微生物创造一个比较缓和的生长环境，意义十分重大。（三）影响土壤酸碱缓冲性的因素1.土壤无机胶体：不同土壤的胶体种类不同、阳离子交换量不同，缓冲性差别较大。土壤阳离子交换量愈大，缓冲性愈强。无机胶体缓冲性大小顺序：蒙脱石＞伊利石＞高岭石＞含水氧化铁和含水氧化铁铝。2.土壤质地:粘土＞壤土＞砂土3.土壤有机质：含量愈高，缓冲性愈大第六节土壤的保肥性与供肥性一、土壤的保肥性土壤保蓄养分的性能。两种形式：1.以难溶化合物形式2.以离子形式被土壤固相吸附（三）土壤保肥性指标及提高保肥性的措施指标：＞20cmol（厘摩尔）(+)/Kg:保肥能力强；20～10cmol(+)/Kg:保肥能力中等；＜10cmol(+)/Kg:保肥能力弱。措施：改良土壤质地；增加土壤粘粒；增施有机肥；提高土壤有机质含量。二、土壤供肥性（一）土壤供肥机制和指标机制：固态（结构态和有机态）-吸附态-溶解态平衡体系，三种形态的数量影响土壤养分的供应。指标：养分缓冲容量（Q/I)Q/I:当溶液中养分强度改变一个单位，所引起的土壤固相吸附态养分的变化量。（二）改变土壤供肥性的途径1.合理的养分保存储备2.调控土壤的保供关系第五章土壤培肥与

改良利用第二节土壤资源开发利用的优势与问题一、土壤资源开发利用的优势1.自然环境条件优越，良好灌溉条件，热辐射充沛；2.土壤资源类型丰富，有利于综合利用；3.耕地面积大，以水稻土和潮土为主；4.有历史悠久的有效的管理技术如引水灌溉、修筑梯田及立体开发等。5.我国劳动人民精耕细作、合理施肥及深翻客土的传统。二、土壤资源开发利用中存在的问题我国各类土壤资源的利用尚不够平衡，仍存在不合理之处，耕地生产潜力有待进一步发挥。1.我国土地资源开发利用中存在的问题主要表现在长期以来不少地区人地矛盾突出，耕地负荷过重，灌溉和耕作不合理，忽视了养地和保护性开发，耕地资源严重退化，农田开发失衡；2.森林乱砍滥伐，草原盲目开发，过度放牧，陡坡开荒种植，工业“三废”污染导致土壤生态环境恶化。3.受自然因素作用和认为经济活动影响，土壤资源利用与破坏的矛盾日益严重：1）土壤侵蚀（p151）2）土壤盐碱化3）耕地养分亏缺（p152）4）土壤污染：（p153）①污灌污染②¡°三废¡±污染③农用化学品污染5）非农业占地第四节耕地土壤资源的培肥与改良利用现状：人多地少（目前土地资源日趋减少），重用轻养，制约因素多，中低产面积大，地力出现或潜伏衰退。措施：因地制宜，改善耕地条件，克服不利的障碍因素，提高耕地质量，进行中低产土壤改良，高产稳产农田建设，立体农业开发利用，旱地农业综合开发。第六章植物营养概论二、植物营养学的主要领域植物营养学：研究植物对营养物质的吸收、运输、转化和利用的规律及植物与外环境之间的营养物质和能量交换的科学。植物营养学与多个学科交叉，目前其主要领域包括如下：1.植物矿质营养生理学2.根际微生态系统中的物质环境及其调控3.逆境植物营养生理学4.作物产量生理学5.植物营养生态学6.植物矿质营养遗传学7.植物土壤营养8.肥料学与优化平衡施肥三、植物营养学的研究方法1.田间生物方法1）最基本的研究方法2）接近于生产条件3）比较客观地反映农业实际4）结果对生产更有实际的和直接的指导意义5）其他试验结果在应用于生产以前，都应该通过田间试验的检验2.模拟研究方法通常叫盆栽试验或培养试验特点：在人工严格的控制条件下，在特定的营养环境下对植物的营养问题进行研究。优点：便于调控水、肥、气、热和光照等因素，有利于开展单因子的研究和开展在田间条件下难于举行的探索性试验。-----结果都停留在理论阶段，只有通过田间试验进一步检验，才能应用于生产。方法：土培、砂培和水培（溶液培养）等3.植物根系和根际研究方法根系：摄取、运输和储存营养物质以及合成一系列有机化合物的器官，是植物的地下生长部位。根系研究近年来发展迅速。主要领域有：根系生态学、根系生理学、根系解剖学根际是受植物根系生理活动的影响，在物理、化学和生理学特征上不同于原土体的特殊区域，是土壤-植物根-微生物三者相互作用的场所。根际研究在理论及生产实践上都有重大意义。4.生物统计和生物数学的方法在近代植物营养研究中，数理统计已成为指导试验设计、检验试验数据资料不可缺少的手段和方法。优点：能正确对试验方法进行设计和研究试验误差出现的规律性，从而确定误差的估计方法，帮助试验者评定试验结果的可靠性，能客观地认识试验资料，合理地判断试验结果，从而做出正确的科学结论。近态：计算机技术的应用-数学模拟、数学模型其它：p166-1675.近代物理化学、生物化学和仪器分析方法6.核技术研究方法7.酶学诊断法8.植物营养诊断与调查研究法第二节植物的营养成分一、植物的组成和必须营养元素的概念植物新鲜植物中含水分75%—95%，干物质含量5%—25%，干物质中有机质占绝大部分，约占干物重的95%，主要元素为C、H、O、N四种，灰分中主要是各种金属氧化物、磷酸盐及氯化物等，亦称矿质元素，包括P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、Zn、Cu、Mo、B、Cl、Si、Na、Se、Al、Hg、Se等，这些化学元素的含量和种类要受到土壤的物质组成，植物种类，气候条件，栽培技术等多种因素的影响。必须营养元素的概念判断植物必需的营养元素应该满足以下三个标准:（1）这种元素对植物的营养生长和生殖生长是必要（2）缺少该元素植物会显示出特殊的症状（缺素症），满足这一元素，该症状消失而恢复正常；（3）这种元素必须对植物起直接营养作用，而不是间接作用。某一化学元素只有符合这三条标准才能确定为植物必需的营养元素。三、必须营养元素的一般营养功能K.Mengle和E.A.Kirkby把植物必须营养元素分为四组，1.有机体的主要组分：C、H、O、N和S2.P、B（Si）3.K（Na)、Mg、Mn、Cl4.Fe、Cu、Zn、Mo其主要营养功能如见p170第三节植物对养分的吸收离子从土壤进入植物体内包括离子向根迁移和根对养分离子的吸收两个过程一、养分离子向根表的迁移三种方式：1.截获：植物根系纵横交错分布于土壤中，与土粒密切接触而吸收的养分，这一养分过程称为根系截获。对于氮、磷、钾来讲，根系截获量占总养分吸收量的百分之几。2.质流离子态养分还可通过质流的方式到达根表。植物的蒸腾作用，消耗了根际周围土壤中的水分，使其含水量降低，促进了根际以外的水分向根表流动，以补充水分的消耗，溶解在土壤水中的养分也会随之而到达根表，这种现象，称之为“质流”。3.扩散当根系对养分的吸收大于养分由质流方式迁移到根表的速率，这时根表面养分离子浓度下降，根际土壤中养分浓度也不同程度地减少，根际与周围土体之间产生浓度梯度，高浓度养分向低浓度扩散，土体中的养分向根表迁移，这种现象称之为“扩散”。二、植物对离子态养分的吸收养分离子被植物吸收而进入植物细胞内的方式包括被动吸收和主动吸收。凡是进入根细胞内需要消耗能量、逆化学势梯度吸收称主动吸收；养分离子进入根细胞内不需供给能量、顺化学势梯度吸收称为被动吸收。（一）被动吸收1.概念：又称非代谢吸收，是一种顺电化学势梯度的吸收过程，不需消耗能量。特点：1.顺电化学势梯度2.没有选择性3.不消耗能量2.方式（1）简单扩散：当细胞或根系中养分的浓度低于外界环境时，离子较易进入根中，并在很短时间内与外界溶液达到平衡，发生被动吸收。（2）杜南扩散：植物吸收离子的过程中，即使细胞内某些离子是浓度已经超过外界溶液离子浓度，外界离子仍能向细胞内移动，这是因为植物细胞是质膜具有半透性，在细胞内含有带负电荷的蛋白质分子（R-），它虽然不能扩散到细胞外，但能够与阳离子形成相应的盐，如与Na+生成NaR。

（二）主动吸收：

概念：养分离子逆电化学势梯度进入植物细胞内的现象。它需要消耗生物代谢能量。

特点：1.养分逆电化学势梯度积累2.吸收被代谢抑制剂（如KCN）所抑制，吸收需要消耗代谢提供的能量。3.不同溶质之间有竞争。4.吸收浓度与细胞外的浓度梯度呈线性关系，吸收具有饱和性。5.吸收具有选择性。6.温度系数高载体学说和离子泵学说1.载体学说一般认为，载体是生物膜上能携带离子穿过膜的蛋白质或其他物质。当无机离子跨膜运输时，离子首先要结合在膜上，这一结合过程与底物和酶的结合原理相同。尽管对载体的真正性质及类型认识很少，但大多数人认为载体是类脂分子，它可以透过生物膜，在膜内扩散能力强，可能是磷脂的衍生物或是具有脂类特性的肽。有的资料认为，载体可能是质膜上存在的某些蛋白质，也可能是酶，它能与某些特定的蛋白质分子相结合，透过膜运送离子。或是一些在膜内经常发生构型变化的蛋白质分子在