土壤学学习复习资料

土壤肥料学通论课程设置1分土壤学和肥料学两部分2理论课（18学时）+实验课（9学时）3考核方法：闭卷考试平时成绩（30%）+考试成绩（70%）土壤学部分第一章绪论一土壤的用途作物生产的基地，气体的生产者和吸收者，植物生长的介质，建筑、艺术、医药等行业的原料，水和废弃物的过滤器，生物的家园（植物、动物等），地质学、气候学、生物学以及人类历史的快照，废弃物的处理场所，土壤的形成过程土壤的形成是渐进的、缓慢的过程，任何一个环节受到影响都会波及到土壤的形成，因此，土壤是一个脆弱的，可耗竭的资源。面临的挑战！有限的土壤资源，缓慢的再生过程，土壤资源的破坏自然因素：水蚀、风蚀、盐渍化人为因素：矿山无序开垦,垃圾随意丢弃,农药等化学品的不合理生产使用,耕地的非农业占用以上种种自然或人为的因素，都会影响和改变土壤的性质，导致土壤生产力、环境调控潜力和可持续发展能力下降甚至完全丧失。具体表现为土壤数量减少和质量降低。其中人为因素是加剧土壤退化的根本原因。短暂不合理的使用，有可能会严重破坏经历几个世纪才形成的土壤。因此，面对有限的，不可再生，与人类生活息息相关而又脆弱的土壤系统，如何合理开发利用和保护是全人类的一项迫切而又长远的历史任务。二土壤和肥料的概念土壤（Soil）陆地表面——所处的位置，矿物质、有机物质、水、空气和生物——组成部分，具有肥力，能生长植物——基本性质，未固结层——物理状态（有别于岩石），土壤具有的独特性土壤剖面的垂直分层特性，土壤的物理特性，土壤的化学特性，土壤的生物特性，土壤的肥力特性土壤剖面的垂直分层特性O层有机残落物层枯枝落叶有机物残体厚度<10cmA层淋溶层较强度风化，富含有机质，颜色深暗厚度可达25cmB层淀积层中度风化，颜色较浅厚度约30-100cmC层母质层若度风化深度在1m以下R层基岩未受风化影响土壤的物理特性孔性、结构性、耕性土壤的化学特性土壤胶体，土壤吸附性能，土壤酸碱性，土壤缓冲性……土壤的生物学特性土壤的肥力特性土壤肥力（Soilfertility）在植物生活的全过程中，土壤具有能供应与协调植物正常生长发育所需的水分、养分、空气和热量的能力。狭义：土壤供给植物必需养分的能力。根据肥力产生的原因，可以将土壤肥力分为自然肥力和人为肥力。自然肥力（Naturalfertility）：由自然因素形成的土壤所具有的肥力，也就是土壤在自然因素综合作用下发生和发展起来的肥力。人为肥力（Anthropogenicfertility）：由耕作、施肥、灌排、改土等人为因素作用形成的土壤肥力。它是在自然土壤经过开垦耕种以后，在人类生产活动影响下创造出来的。根据肥力的不同表现形式，可以将土壤肥力分为土壤有效肥力和潜在肥力。土壤有效肥力（Effectivefertility）在一定农业技术措施下反映土壤生产能力的那部分肥力。潜在肥力（Potentialfertility）受环境条件和科技水平限制暂不能被植物利用的那部分肥力。土壤潜在肥力在一定条件下可以转化为有效肥力。土壤生产力（Soilproductivity）是指土壤产出农产品的能力。它不仅受到土壤肥力的影响，而且环境条件和植物本身因素都会影响土壤生产力。肥料（Fertilizer）能够直接供给植物生长的必需的营养元素的物料。有机肥料（Organicfertilizer）化学肥料（Chemicalfertilizer）三土壤和肥料学发展状况世界近代土壤肥料科学发展概况（一）农业化学派：以德国农业化学家李比希（J.V.Liebig）为代表。提出“植物矿质营养学说”（二）农业地质学派：以德国地质学家法鲁（Fallou）为代表。提出“土壤矿质淋溶学说”（三）土壤发生学派：以俄国土壤学家道库恰耶夫（Dokuchaev）为代表。认为自然土壤的发生是以生物因素为主导的生物、母质、气候、地形和时间五种自然因素相互作用的产物。四土壤肥料在农业可持续发展中的地位与作用1、农业可持续发展的可能性2、我国农业可持续发展的迫切性农业可持续发展的重要基础——土壤肥力我国耕地资源中尚有60%的中低产田，具有很大的土壤肥力提高空间。同时随之农业生产水平及复种指数的提高，耕地质量包括土壤肥力出现下降。土壤肥力最重要的物质基础——土壤养分（肥料是其主要来源）我国中低产田普遍存在养分贫瘠的现象。我国肥料的投放存在不合理性，增产潜力还是很大的。投放品种不协调，未重视化肥投入后续可能污染问题，肥料宏观分配不合理，肥料生产、销售、供应存在不稳定性。目前我国在可持续农业发展中对于土壤肥料学的主要研究领域：①土壤肥力的研究；②提高肥料利用率的研究；③高产作物营养特性与高效施肥综合配套技术的研究；④植物营养基因型差异研究；⑤植物根际微生态学研究；⑥植物养分和水分交互作用研究；⑦设施农业条件下的植物营养特性的研究。土壤肥料工作面临的主要任务主要有：1)与环境生态相结合，继续进行基础理论研究，2)进行土壤普查和土壤普查成果应用3)重点搞好中、低产田的利用改良4)采取有力措施坚决制止滥占耕地5)防止土壤侵蚀保持生态平衡6)合理施肥，增辟肥源，调整氮、磷、钾比例重点掌握1土壤、肥料、土壤肥力的概念2土壤肥力的四因素、土壤的基本物质组成3李比希的植物矿质营养学说以德国化学家李比希(J.V.Liebig，1803-1873)为代表的农业化学派，提出了“植物矿质营养学说”，认为植物的营养主要依赖于土壤的矿质成分以及有机质分解后产生的矿物质，只有不断地向土壤归还和供给矿质养分，才能维持土壤肥力。然而，李比希的学说片面地认为土壤是单纯的养分贮藏库，矿质养分是土壤肥力的唯一因素，只要施用矿质肥料把植物吸收的矿质养分归还土壤，就能保持土壤肥力，从根本上抛弃了有机肥的施用及各种生物因素在提高土壤肥力方面的重要作用。复习土壤的概念，土壤的基本物质组成，土壤肥力

第二章土壤的基本物质组成1土壤矿物质与岩石的风化

1.1土壤的基本物质组成三相：固相、液相、气相典型的菜园土空气25％水分25％矿物质45％有机质5％土壤的形成：1.1.1形成土壤的主要矿物类群矿物：自然产生于地壳中的具有一定化学成分、物理性质和内部构造的单质或化合物，是组成岩石的基本单位。自然界矿物有三千多种，主要的造岩矿物只有几十种，且主要是硅酸盐类（即硅的含氧盐）矿物（占地壳重量的80%）。土壤矿物几乎包括地壳中所有元素，其中O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K、Ti、C等10种元素占土壤矿物质总质量的99%以上。并以O、Si、Al、Fe四种元素含量最多。按照成因可将矿物分为原生矿物和次生矿物两类。原生矿物(primarymineral)：在风化过程中没有改变化学组成而遗留在土壤中的一类矿物。这部分矿物仅经物理机械作用、破碎变小，保留在土壤中。次生矿物(secondarymineral)：原生矿物风化和成土过程中经化学变化，或由分解产物重新结合而成的矿物。次生矿物是土壤物质中最细小的部分（粒径＜0.001毫米），具胶体的性质，所以又常称之为粘土矿物或粘粒矿物。原生矿物硅酸盐类：橄榄石、辉石、角闪石、云母、长石；氧化物类：石英，赤铁矿；硫化物：黄铁矿，白铁矿；磷酸岩类：磷灰石。次生矿物简单盐类：方解石（CaCO3）、白云石CaMg(CO3)2次生氧化物类：氧化铁、氧化铝、氧化硅、氧化锰；次生铝硅酸盐类：伊利石、高岭石、蒙脱石、水云母。1.1.2形成土壤的主要岩石类型岩石：一种或数种矿物的集合体。岩石按照成因分为：岩浆岩、变质岩、沉积岩岩浆岩：由岩浆冷凝而成，无层次和化石。分为：侵入岩：岩浆侵入地壳冷凝（花岗岩、正长岩等）喷出岩：岩浆喷出地面冷凝（玄武岩）岩浆岩按照酸碱度分超碱性岩、碱性岩、中性岩、酸性岩沉积岩：在地表常温常压下，先生成的岩石经过风化、搬运、沉积、重新固积而成或由生物遗体堆积而成的岩石。有层次性，常含有生物化石。

变质岩：高温高压下岩石中的矿物发生重新结晶或结晶定向排列而形成的岩石。它的特点是致密坚硬，不易风化，呈片状组织。 片麻岩（多由花岗岩变质而成）石英岩（一般由石英砂岩变质而成）大理岩（一般由石灰岩重新结晶而成）片岩（大多由基性岩和超基性岩变质而成）千枚岩（页岩、长石砂岩和酸性喷出岩变质而成）

岩石圈三大岩类的物质循环不同岩石矿物对土壤的性质的影响：1.土壤质地的影响石英含量多，质地粗，通透性好，保水肥差（花岗岩、石英岩）；含黑云母，角闪石、辉石、橄榄石等易风化的深色矿物多的，可形成较多粘粒，通透性差，保水肥力强（玄武岩、页岩）。2.土壤养分的影响K（正长石、云母）；P（磷灰石）；Ca、Mg、Fe（褐铁矿、橄榄石、角闪石等）；土壤养分匮乏（石英较多）3.土壤pH的影响花岗岩：偏酸性石灰岩：偏碱性1.1.3岩石的风化作用风化(weathering)：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。按照其作用因素和风化的特点可以分为物理风化、化学风化、生物风化三种类型。物理风化(physicalweathering)：外力作用使岩石、矿物发生崩解破碎，但不改变其化学成分和结构的过程。外力作用包括有：温度作用<不均匀配置>；结冰作用（冰劈作用）<不均匀收缩>；流水的冲刷；大风的磨蚀化学风化(chemicalweathering)：岩石、矿物在水、二氧化碳等因素作用下，发生化学变化而产生新物质的过程。风化过程包括：溶解作用，水化作用，水解作用，碳酸化作用，氧化作用。水的溶解作用：水是一种天然的溶剂，经过水的溶解作用，岩石中的易溶物质随水流失，难熔物质残留于原地。水化作用：指水与某些不含水的矿物相化合，改变了原來矿物的分子結构，形成新的矿物。CaSO4+2H2O←→CaSO4•2H2O体积扩大60%→物理破坏作用溶解度增加→被水溶解流失最终加速风化水解作用：指矿物与水发生反应而分解。水中存在游离的H+和OH-离子，能使某些弱酸强碱或强酸弱碱的盐类矿物在水中出现离解，其离子与水中的H+及OH-結合，产生新的矿物，矿物和岩石遭到新的破坏。碳酸化作用：当水中溶有CO2时，与水结合形成碳酸，碳酸根（CO32-和HCO3-）易与矿物中的阳离子（K、Na、Ca等）化合成易溶于水的碳酸盐，从而使矿物分解，并增强了水溶液的溶解力，这种化学作用称碳酸化作用。氧化作用：是空气和水中的游离氧使地表及其附近的矿物氧化，改变其化学成分，并形成新的矿物。生物风化(biologicalweathering)：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的过程。（1）生物物理风化作用根劈作用——树根对岩石的劈裂作用穴居动物破坏作用——打洞（2）生物化学风化作用生物的新陈代谢作用、分泌酸性物质生物遗体腐烂形成腐殖质母质的类型及分布规律：岩石风化成土母质搬运动力沉积特点就地堆积残积物重力、洪水堆积于山坡中、下部坡积物山洪山前平原沉积洪积物水流中下游两岸与入海口沉积冲积物水流湖面静水沉积湖积物水流海相沉积海积物风风搬运堆积风积物冰川搬运沉积冰碛物1.2土壤的机械组成土壤颗粒组成（又称土壤机械组成）：土壤中不同粒径矿质颗粒的组合比例，一般以各粒级所占百分比表示。土壤粒级：土粒大小的等级。一般将土粒分为石砾(gravel)、砂粒(sand)、粉砂粒(silt)和粘粒(clay)四级。各粒级土粒的矿物组成和化学组成:（加标记）1.3土壤的质地土壤质地(soiltexture)：土壤中各粒级土粒含量(质量)百分率的组合，及其所表现的粘砂性质。土壤质地分类：根据土壤中各粒级含量的百分率进行的土壤分类。土壤质地与肥力的关系砂土类：（1）水：粒间孔隙大，毛管作用弱，通气透水性强而保水性弱，内部排水通畅，易干不易涝（2）气:：大孔隙多，通气性好，不易积聚还原性有害物质，有机质分解快，易释放有效养分（3）热:：含水量低，热容量较小，易增温也易降温，为热性土，有利于早春作物播种（4）肥:：矿物成分主要是石英，含养分少，要多施有机肥料；保肥性差，施肥后因灌水降雨而易淋失；肥效快，肥劲猛，但不持久，易造成作物后期脱肥早衰（5）耕性:：松散易耕，缺少有机质,砂土泡水后易沉淀、板结、闭气。粘土类：（1）水：粒间孔隙小，多为极细毛管孔隙和无效孔隙，毛管细而曲折，透水性差，内部排水慢，易产生地表径流,保水抗旱力强，易涝不易旱（2）气:：小孔隙多，通气性差，容易累积还原性物质；有机质分解慢，不易释放有效养分（3）热:：含水量多、热容量较大，升温慢降温也慢；称冷性土，对早春作物播种不利（4）肥:：粘土一般矿质养分较丰富，特别是钾、钙、镁等含量较多，保肥力强；肥效缓慢，稳而持久，有利于禾谷类作物生长，籽实饱满。早春低温时，由于肥效缓慢易造成作物苗期缺素（5）耕性:：粘土干时紧实坚硬，湿时泥烂，耕作费力，宜耕期短壤土类：（1）水，气：既有一定数量的大孔隙，又有相当多的毛管孔隙，通气透水性良好（2）热，肥：含水量适宜，具有一定的保水保肥性能，土温稳定（3）耕性：粘性不大，耕性较好，宜耕期较长，适宜各种作物的种植土壤质地的层次性：土壤质地的层次性表现为上砂下粘、上粘下砂或砂粘相间。产生原因包括人为因素（耕作）和自然因素（包括冲积性母质发育的土壤、水分在剖面中的淋洗作用）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，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”。不同质地土壤的利用：（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。对土壤环境要求：水、气、温度、肥（供肥、保肥能力）、扎根难易等砂土：宜种植生长期短根茎类作物，耐旱耐瘠作物；粘土：需肥较多，生长期长的作物（2）土壤质地的改良措施：a.增施有机肥料;有机质的粘结力比砂粒强，比粘粒弱，b.掺砂掺粘、客土调剂；泥入砂，砂掺泥，以改良质地，改善耕性c.翻淤压砂、翻砂压淤；下层砂土或粘淤土翻到表层使砂粘混合，改良土性d.引洪放淤、引洪漫沙；利用洪水中泥沙改良土质e.根据不同质地采用不同的耕作管理措施。砂土：深播种，多次少量施肥，粘土：深沟，精耕，适量施肥思考题1.名词解释：矿物（原生矿物、次生矿物）岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩）土壤粒级、土壤颗粒组成、土壤质地2.简答题：1)土壤质地与土壤肥力的关系2)土壤质地的改良措施复习矿物，岩石，土壤质地，土壤质地与土壤肥力的关系，土壤质地的改良措施。2土壤生物与土壤有机质2.1土壤生物土壤生物：生活在土壤中的微生物、动物和植物等的总称。栖居在土壤中的活的有机体。土壤微生物：细菌，真菌，放线菌，藻类，原生动物。土壤动物：环节动物（蚯蚓、线蚓），节肢动物（蚂蚁、螨类），线性动物（线虫），软体动物（蜗牛），脊椎动物（鼠）。土壤微生物：（1）细菌：占土壤微生物总数量70%-90%。主要为异养型，少数自养型。异养型细菌→土壤有机质的分解和腐殖质的形成自养型细菌→转化着矿质养分的存在状态细菌形体微小，通常以微米为测量单位。一般球菌的直径约lμm，中等大小的杆菌长2～3μm，宽0.3～0.5μm，但由于数量多，所以单位体积中，活细胞的重量（生物量）也高。据估计，土壤中细菌的生物量，若以每亩半尺深耕作层的土壤重30万斤计，则每亩土壤的这一深度内细菌的活重为180～460斤。以土壤有机质含量为3％计算，则所含细菌的干重约为土壤有机质的1％左右，而占土壤重量的万分之三左右。由于它们个体小，数量大，与土壤接触的表面积特别大，成为土壤中最大的生命活动面，也是最活跃的生活因素，时刻不停地进行着与周围环境的物质交换。（2）放线菌：数量仅次于细菌。约占土壤微生物总数量的5%-30%。适宜于有机质含量高、偏碱性土壤环境。除少数自养型菌种如自养链霉菌外，绝大多数为异养型。土壤中放线菌的数量也很大，仅次于细菌，每克土壤含有几百万到几千万的菌体和孢子，约占土壤中微生物总数的5％～30％。它们多喜欢碱性富含有机质的温暖的土壤。放线菌数量虽比细菌少，但由于体积大，比细菌大几十倍到几百倍，所以在土壤中的生物量并不低于细菌。放线菌耐干燥能力较细菌要强，能存在于干燥的土壤乃至沙漠中，它们随土壤深度的增加而减少的速度比细菌慢，因此，深层土壤中放线菌往往比其他微生物要多。土壤特有的泥腥味，主要是放线菌的代谢产物所致。（3）真菌：菌丝比放线菌宽几倍到几十倍。大多好气，喜酸性土壤。包括霉菌、酵母菌和担子菌等。这些真菌往往具有很强的分解能力。如：酵母菌、白色假丝酵母、野生蘑菇、内生菌根真菌（4）藻类：数量少于细菌、真菌等，大多数单细胞硅藻或丝状绿藻和裸藻。多半具有光合作用能力。当与真菌共同生长，可风化岩石。如硅藻、绿藻、地衣（5）原生动物：单细胞能运动的微生物，以有机物料为食，形体差异很大，通常以分裂方式进行无性繁殖，同时还捕食细菌、单细胞藻类和真菌的孢子。土壤微生物在土壤中的作用：1促进土壤的形成和发育2参与土壤有机物质的矿化和腐殖质化过程3参与土壤中营养元素的循环4固氮作用5与植物根部营养关系密切6为工农业生产和医药卫生事业提供有效菌种，培育高效菌系7某些抗生性微生物能防治土传病原菌对作物的危害8降解土壤中残留的有机农药、城市污物和工厂废弃物等，降低残毒危害9某些微生物可用于沼气发酵，提供生物能源和有机肥料

土壤动物：土壤动物数量众多，形态、功能等方面差别悬殊，根据土壤动物体形大小可分为：

①小型土壤动物(microfauna)，平均体宽<0.2mm，生活在土壤或枯落物的充水孔隙中，以原生土壤动物和线虫类为主，包括原生动物、线虫、轮虫、最小的弹尾和螨等；②中型土壤动物(mesofauna)，平均体宽介于0.2~2mm，生存在土壤和枯落物的充气孔隙中，以螨类、弹尾目、寡毛纲等小型无脊椎动物为主，包括弹尾、螨、线蚓、双翅目幼虫和小型甲虫等；

③大型土壤动物(macrofauna)，平均体宽>2mm，以白蚁、蚯蚓(LumbricusTerrestris)和大型节肢动物为主，包括等足目、端足目、倍足纲、唇足纲(蜈蚣)、直翅目、蜚蠊目、半齿目、鞘翅目、蚯蚓、线蚓和鳞翅目及其幼虫等。

蚯蚓：典型的也是最重要的土壤动物，以土壤中有机质为食，同时土壤的矿物质成分也受到蚯蚓体内机械研磨和各种消化酶的生物化学作用而变化。此外，蚯蚓的活动留下大量洞穴、孔道，对土壤通气、排水以及根系生长发育有重要意义。

线虫：严格好气性动物，是土壤中最多的非原生物，线虫可分为腐生型线虫和寄生型线虫，前者的主要取食对象为细菌、真菌、低等藻类和土壤中的小原生动物。寄生型线虫的寄主主要是活的植物体的不同部位，寄生的结果通常导致植物发病。

根据土壤线虫头部形态学特征和取食习性，将其分为5个主要营养类群=4\*GB3④其他动物：取食、酶解有机质，疏松土壤。如螨类、弹尾虫、蜗牛、蚂蚁、田鼠土壤动物在土壤中的作用：1土壤动物是物质生物循环的积极参与者。2对土壤有机物质进行着强烈的破碎和分解作用。3影响土壤腐殖质的形成、养分的富集、土壤结构的形成、土壤剖面的发育以及土壤的通气透水性能。对土壤的理化性质产生显著影响。4某些动物对土壤和农、林、牧业生产有一定危害。2.2土壤有机质2.2.1土壤有机质的概念土壤有机质存在于土壤中的所有含碳的有机化合物。它主要包括土壤中各种动物、植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机化合物。在土壤固相组成中，除了矿物质之外，就是土壤有机质。它是土壤肥力的重要物质基础。土壤有机质的含量在不同土壤中差异很大，含量高的可达20％或30％以上（如泥炭土，某些肥沃的森林土壤等），含量低的不足1％或0.5％（如荒漠土和风沙土等）。2.2.2土壤有机质的来源及存在形态来源（1）自然土壤①植物残体②土壤中的动物、微生物（2）耕作土壤①有机肥料的施用作物残体存在形态①新鲜有机质②半分解的有机质③腐殖质（占有机质总量85%-90%）2.2.3土壤有机质的组成和性质主要元素组成：C(52-58%)，H(34-39%)，O(3.3-4.8%)，N(3.7-4.1%)。主要化学组分：（1）糖类化合物：单糖、双糖、多糖；（2）纤维素、半纤维素（3）木质素（4）含N化合物（蛋白质、氨基酸）（5）脂肪、树脂、蜡质和单宁（6）灰分物质（Ca、Mg、K、Na、Si、P、S、Fe、Al、Mn）2.2.4土壤有机质的转化过程有机质转化包括：①矿化（有机质养分的释放过程）②腐殖质化（土壤腐殖质的形成过程）↗—————植物————↘残根落叶——→（微生物分解）—→庄稼可以吸收的养料↘（微生物分解合成）→腐殖质→（微生物分解）↗一、有机质矿化过程有机质在微生物作用下，分解为简单无机化合物的过程，最终产物为CO2、H2O等，而N、P、S等以矿质盐类释放出来，同时放出热量，为植物、微生物提供养分和能量。该过程也为形成土壤腐殖质提供物质来源。有机质分解由易而难的递进：单糖、淀粉、简单蛋白质，粗蛋白质，纤维素、半纤维素，脂肪、蜡质，木质素。（1）糖类化合物（2）含氮有机物的转化蛋白质、腐殖质、生物碱、尿素等。三个过程：氨基化（水解）、氨化、硝化和反硝化a氨基化过程(水解作用)蛋白质首先通过微生物好气和厌气细菌分泌的蛋白水解酶的作用，水解形成氨基酸。b.氨化作用氨基酸经微生物分解作用而释放氨的过程①水解作用②氧化作用=3\*GB3③还原作用c硝化、反硝化作用硝化作用：在通气良好条件下，氨态氮在亚硝化细菌和硝化细菌作用下，氧化形成亚硝酸态氮和硝酸态氮的过程。反硝化作用：在某些条件下（通气不良，硝酸盐存在，大量碳水化合物存在，pH值7.0-8.2之间），通过反硝化细菌的作用下，将硝酸或硝酸盐还原成氧化亚氮或氮气的过程5C6H12O6+24KNO3→24KHCO3+6CO2+12N2↑+18H2O（补充：NH4+和硝酸盐是植物氮素养料的重要来源。硝态氮肥一般用于旱作追肥较为理想，增产效果很好。但硝态氮用于水稻田的效果就不如铵态氮肥好。其主要原因是硝态氮移动性大，氮素易随水进入水稻田的还原层，在还原层中，由于反硝化作用，把硝态氮还原成氮气或氧化氮气逸山水面而挥发损火。应该指出，水田施用铵态氮肥时，必须施到还原层中，才能有良好的效果。、因此，硝态氮肥适宜于气候较冷凉的地区和季节，在旱地分次施用，肥效快而明显，但不宜在高温、多雨的水田地区使用；铵态氮肥适宜于水田，也适宜于旱地使用，但施用于土壤表面或撒施于水田，氨挥发的损失较大。）（3）含磷、含硫有机物的转化土壤中含磷有机物主要有核蛋白、卵磷脂、核酸、核素等，它们在有机磷细菌的作用下进行分解，产生磷酸。磷细菌↗（金属离子）→磷酸盐（营养）含磷有机物——→磷酸水解↘（缺氧还原）→磷化氢（危害）硫主要存在于蛋白质中，经过微生物分解可产生硫化氢，硫化氢在硫细菌作用下可氧化成硫酸，最终形成硫酸盐。含硫蛋白质→含硫氨基酸→H2SH2SO4→硫酸盐二、有机质腐殖化过程humificationprocess进入土壤中的生物残体，在土壤微生物作用下，合成为腐殖质的过程。关于腐殖化过程有很多种学说：1）植物物质形成学说瓦克斯曼认为，腐殖质是由植物组织中不为微生物所分解的组分在稍经改变后形成的。最初形成的腐殖物质是胡敏素。在胡敏素经过微生物的降解后才形成胡敏酸。胡敏酸进一步降解才形成富里酸。2）细胞自溶学说腐殖质的生物合成过程是在微生物体内进行的，微生物死亡后，细胞自溶的物质如糖、氨基酸、酚，以及其他芳香族化合物经过缩合和聚合作用而形成腐殖质。3）微生物合成学说微生物利用生物残体的碳源和能源，并以这些有机质为原料在微生物细胞内合成各种类似于腐殖质的高分子化合物。当微生物细胞死亡并发生自溶后，这些高分子化合物便进入土壤成为土壤腐殖质。细胞内合成的类似腐殖质的高分子化合物，只有当其进入土壤以后，在细胞外才被微生物降解为胡敏酸和富里酸。4）生物化学聚合学说第一阶段：有机残体在微生物分泌的胞外酶作用下，其中一部分彻底矿化；另一部分转化为较简单的有机化合物（多元酚）和含氮化合物（氨基酸、肽等），提供了形成腐殖质的材料。第二阶段：上述半分解产物在微生物酶的作用下经缩合形成腐殖质的基本单元。先是多元酚在微生物的作用下氧化为醌，然后醌再与含氮化合物缩合成原始腐殖质。氧化缩合腐殖质分子的大小与熟化程度有关，熟化程度越高，分子越复杂，越大。形成后的腐殖质较难分解，协调控制土壤肥力。腐殖质的组成：物质组成：胡敏酸：分子量大，分散性和活动性小，一价盐溶于水、二价盐不溶于水，是水稳定性团粒结构形成不可或缺的物质。富里酸：分子量小，分散性和活动性大，其酸性和溶解性强，能强烈地破坏矿物质。胡敏素：胡敏酸冰冻或干燥的变性产物，或胡敏酸与矿物质紧密结合而成，没有水溶性和碱溶性。元素组成：和其他有机化合物一样，主要由C、H、O、N、S等元素组成。从元素的含量看，胡敏酸含C、N量较富里酸高，而含O、S量则较富里酸低。腐殖质的分子结构：分子结构：腐殖质的基本结构，除了含碳水化合物、氨基酸等含氮物质、芳香族化合物外，尚有各种含氧功能团。如羧基（—COOH）甲氧基（OCH3）、酚羟基酮基醌基醇羟基（Alcoholic----OH）。腐殖质的土壤中的存在形态：游离状态的腐殖质；与盐基化合成稳定的盐类(腐质酸钙镁)；与含水三氧化物化合成复杂的凝胶体；与粘粒结合成胶质复合体（有机无机复合体）。腐殖质在土壤中主要和矿物质胶体结合，并形成土壤无机有机复合胶体，这对土壤团粒结构的形成及保持具有重要作用。腐殖质的性质：（1）带电性：两性胶体，通常以带负性电荷为主，属可变电荷，随pH而变化（2）吸水性：亲水性胶体，吸水能力强，吸水量可超过500%。因此具有膨胀性和收缩性。（3）稳定性：亲化学稳定性高，抗分解能力强，分解周期长。三、影响土壤有机质转化的因素腐殖化系数：通常把每克干重的有机质经过一年分解后转化为腐殖质（干重）的克数。有机质的矿质化和腐殖化作用都是在微生物参与下的完成的，因此，所有影响微生物生命活动的因素都可以影响有机质的转化。（1）有机质的碳氮比和物理状态（2）土壤水、热状况（3）土壤通气状况（4）土壤酸碱性……1、有机质的碳氮比和物理状态微生物的生长需要一定比例的碳和氮。一般来说，生物残体的C/N在25∶1或30∶1时，最有利于微生物的生长。C/N过大，微生物在分解过程中就会感到氮素的不足，其分解速度就会减缓甚至停顿。不同的植物以及不同的腐解条件，腐殖化系数都不同，从而影响腐殖质的形成。此外，经粉碎的植物残体比未经粉碎的植物残体更容易腐解。2、土壤水、热状况土壤中适当的水分含量有利于土壤矿质化作用的进行，一般以田间持水量的60－80％为适宜。温度是影响微生物生活和繁殖速度的一个重要因素。一般微生物存活温度为0－45℃，当温度接近0℃时，其活性很低，接近45℃时，活性也受到抑制，只有处于适温范围内（25－35℃），微生物活动最活跃，生物残体的矿化速率才较大。当环境温度在5—35℃内，年平均每增加10℃，生物残体的矿质化速率就增加23、土壤通气状况通气状况直接影响着分解有机质的微生物群落分解的速度和最终产物。通气良好条件下，好氧微生物活跃，有机质分解迅速完全。通气不良条件下，以嫌气性微生物为主，有机质分解缓慢，常积累有机酸，甚至形成还原性物质。好气和嫌气分解交替进行，有利于腐殖质的形成。4、土壤酸碱性各种微生物都有最适宜的生长环境。细菌：中性环境，在适宜水分和钙的作用下易形成胡敏酸型腐殖质；放线菌：微碱性环境，有利于矿化作用；真菌：酸性环境，易产生酸性富里酸型的腐殖质。2.2.5土壤有机质对土壤肥力的作用1）是土壤养分的主要来源；2）促进土壤结构形成，改善土壤物理性质；3）提高土壤的保肥能力和缓冲性能；4）腐殖质具有生理活性，能促进作物生长发育；5）腐殖质具有络合作用，有助于消除土壤的污染。2.2.6土壤有机质的积累和调控种植绿肥，增施有机肥料，秸秆还田，调节土壤水热状况。思考题1.名词解释：土壤有机质有机质的矿化作用腐殖化系数有机质的腐殖化作用2.简答题：1)土壤有机质的来源及形态2)土壤有机质转化的影响因素有哪些？3）土壤有机质与土壤肥力的关系？4）如何积累和调控土壤中有机质含量复习土壤生物组成。土壤有机质：定义、来源及形态、元素及组成、转化方式及影响因素。3土壤水分3.1土壤水分的重要性土壤水实质上是极稀的土壤溶液1）供作物生长需要2）影响养分的溶解和移动3）土壤的氧化还原电位4）有机质的分解与积累5）土壤热量状况6）土壤的耕性土壤水分的来源：降雨、灌溉水。受力类型=1\*GB3①土粒与水界面的吸附力（氢键）=2\*GB3②土体的毛管引力=3\*GB3③重力3.2土壤水分的类型和性质1土壤吸湿水：固相土粒靠其表面的分子引力和静电引力从大气和土壤空气中吸附气态水，附着于土粒表面成单分子或多分子层。吸湿水的特点：水分子呈定向紧密排列、密度1.2～2.4g/cm3、无溶解能力、不能以液态水自由移动，不能被植物吸收（无效水）。土壤吸湿水含量取决于土粒比表面积和大气相对湿度。吸湿水达到最大值时的土壤吸湿水量就叫做最大吸湿量。2土壤膜状水：吸湿水达到最大后，土粒还有剩余的引力吸附液态水，在吸湿水的外围形成一层水膜。膜状水的特点：能从膜厚的地方向薄的部位移动，这部分能移动的水可被作物吸收利用（有效水）。凋萎系数：作物无法从土壤中吸收水分而呈现永久凋萎，此时的土壤含水量就称为凋萎系数。土壤质地越粘，凋萎系数越大。最大分子持水量：当膜状水达到最大厚度时的土壤含水量，包括吸湿水和膜状水，其数值相当于最大吸湿量的2～4倍。3土壤毛管水：当土壤水分含量超过最大分子持水量后，水分不再受土粒引力的左右成为可以自由移动的水。靠毛管力保持在土壤空隙中的水分。毛管水的特点：这种水在土壤毛管中上下左右移动、具有溶解养分的能力，既能保持在土壤中，也可以被植物吸收（有效水）。毛管水的数量：主要取决于土壤质地、腐殖质含量和土壤结构状况。砂、粘比例适当，有良好团粒结构，内部毛管空隙发达的土壤，毛管水数量最多。根据土层中毛管水与地下水有无连接，可毛管支持水和毛管悬着水毛管支持水：地下水层藉毛管力支持上升进入并保持在土壤中的水分。毛管支持水达到最大量时土壤含水量称土壤毛管持水量，实质是吸湿水、膜状水和毛管支持水的总和。毛管悬着水：地下水埋藏较深时，靠毛管力保持在土壤上层未能下渗的水分。毛管悬着水达到最大量时的土壤含水量称田间持水量。4土壤重力水：指土壤水分含量超过田间持水量之后，过量的水分不能被毛管吸持，而在重力的作用下沿着大孔隙向下渗漏成为多余的水。重力水的特点：淋溶作用强，容易造成养分损失；使土壤的通气状况变差；可被作物吸收利用，但由于下渗不能被持续利用（多余水）。土壤全蓄水量或饱和持水量当重力水达到饱和，土壤所有孔隙都充满水分时的含水量，它计算稻田灌水定额的依据3.3土壤水分含量的表示方法1土壤质量含水量是指土壤中保持的水分质量占土壤质量(一般为土壤干重)的分数，单位g/kg(也曾用%表示)θm=[(m1-m2)/m2]×1000式中θm为土壤质量含水量（g/kg）、m1为湿土质量（g）、m2为干土质量（g）。例题：土壤样品质量100g，烘干后质量80g，质量含水量为？250g/kg2土壤容积含水量指土壤水分容积与土壤容积之比，常用θv表示单位为cm3/cm3。θv（%）=（土壤水分容积/土壤容积）×100%θv（%）=土壤质量含水量×容重/1000×100%θv=θm·ρ/1000*100%（ρ为土壤容重）例题：土壤质量含水量200g/kg，容重1.2g/cm3，计算容积含水率？24%3土壤相对含水量某一时刻土壤含水量占该土壤田间持水量的百分数称为相对含水量。土壤相对含水量=(土壤含水量/土壤田间持水量)×100%通常旱地作物生长适宜的相对含水量是田间持水量的70%～80%，成熟期则宜保持在60%左右。3.4土壤水分能态1土水势表示土壤水分在土—水平衡体系中所具有的能态。在标准大气压下，将单位水量从一个土—水系统可逆地移到温度和它完全相同的纯水池时所做的功。通常规定纯水池参比系统的水势能为零，因此土水势一般为负值。土水势（Ψw）包括：基质势（Ψm）压力势（Ψp）溶质势（Ψs）重力势（Ψg）基质势（Ψm）：由于基质吸力对水分的吸持，非饱和土壤的基质势为负值，饱和的土壤水不受基质吸持，基质势最大为0。土壤含水量越高，基质势也越高。压力势（Ψp）：参比大气压力，在不饱和土壤中，空隙与大气相通，压力势为0，饱和的土壤由于连续水柱的静水压力高于参比大气压力，压力势为正值。饱和土层越深，压力势越高。溶质势（Ψs）：由于溶质分子对水分的吸持，土壤溶液溶质势为负值，若土壤水不含溶质，溶质势为0。土壤溶质浓度越高，溶质势越低。重力势（Ψg）：由重力作用引起的，规定某特定海拔高度的重力势为零，高于参比面时为正，反之为负。任何时候重力势都存在。2土壤水吸力指土壤水因受土壤基质的吸附和毛管作用，表面形成一个凹形弯月面，形成土壤水的负压力。在数量上与土壤水负压力相等，通常简称为土壤吸力。3土壤水分特征曲线土壤水分特征曲线又称土壤持水曲线，它是指土壤水的基质势或土壤水吸力与含水量的关系曲线。它能表征土壤水分的能量和数量之间的关系，是研究土壤水分的保持和运动，反映土壤水分基本特征的曲线。3.5土壤水分状况与作物生长1作物对土壤水分的需求水分是作物的重要组成部分；影响作物的出苗情况；作物不同生育期对土壤水分要求不同。某一生育期的土壤缺水对作物产量影响最为严重，这一时期称为需水临界期。2土壤水分影响作物对养分的吸收土壤中有机养分的分解矿化，土壤中的化学肥料的溶解，养分离子向根系表面迁移，作物根系对养分的吸收，3.6土壤水分调节（增强入渗、控制蒸发）①控制地表径流，增加土壤水分入渗：合理翻耕；等高种植、建立水平梯田；改良表土质地和结构②减少土壤水分蒸发：中耕除草；地面覆盖；免耕与施用保水剂③合理灌溉：根据作物及土壤含水量、确定灌溉定额④提高土壤水分对作物的有效性：深耕结合有机肥⑤多余水的排除：地表积水、地下水、上层滞水4、土壤空气4.1土壤空气的组成组成与大气相似，但有差别。表现在：CO2含量高；O2含量低；相对湿度高；含还原性气体；组成和数量处于变化中。4.2土壤通气性土壤通气性又称土壤透气性：是指土壤空气与近地层大气进行气体交换以及土体内部允许气体扩散和流动的性能。产生机制包括：土壤空气扩散，土壤空气整体交换1土壤空气扩散：指某种气体成分由于其分压梯度与大气不同而产生的移动。F=－D·dc/dx式中：F是单位时间气体扩散通过单位面积的数量；dc/dx是气体浓度梯度或气体分压梯度；D是扩散系数，负号（－）表示其从气体分压高处向低处扩散。土壤呼吸：土壤空气与大气间通过气体扩散作用不断地进行着气体交换，使土壤空气得到更新的过程。2.土壤空气整体交换：也称土壤气体的整体流动，是指由于土壤空气与大气之间存在总的压力梯度而引起的气体交换，是土体内外部分气体的整体相互流动.土壤空气的整体交换常受温度、气压、刮风、降雨或灌溉水的影响。4.3土壤通气状况与作物生长（1）影响种子的萌发要求氧浓度>10%，否则，嫌气呼吸产生有机酸类物质（2）影响作物根系生长及其吸收水肥的功能根系生长需要氧：氧浓度<9~10%，生长受阻；氧浓度<5%时，发育停止。缺氧，吸收水分、养分功能受损。4.4土壤空气调节合理耕作、增施有机肥、改善土壤结构，增大土壤孔隙度；加强土壤水分管理，建立完整的排水系统，降低地下水位，及时排除渍涝，控制通气状况。5、土壤热量5.1土壤热量来源与平衡1土壤热量来源（1）太阳辐射能：是土壤热量主要来源（2）生物热：微生物分解有机质释放的能量（3）地热：岩浆传导至土壤表面的热量2土壤热量平衡土壤热量的收支情况土壤热量平衡可用下式表示：Q=E-Q1-Q2-Q3式中：Q为用于土壤增温的热量；E为土壤表面获得的太阳辐射能；Q1为地面辐射所损失的热量；Q2为土壤水分蒸发所消耗的热量；Q3为其它方面消耗的热量（向下层传导）。（图，29）5.2土壤的热特性1土壤热容量土壤热容量是指单位容积或单位质量的土壤在温度升高或降低1℃可分为：容积热容量；质量热容量。容积热容量：指每1cm3土壤增、降1℃时需要吸收或释放的热量，用Cv表示，单位为J/(cm3·K)；质量热容量(比热)：指每1g土壤增、降温1℃时所需吸收或释放的热量，用c表示，单位为J/(g·Cv=c×ρ（式中ρ为土壤容重）。热容量愈大，土壤温度变化愈缓慢，反之，热容量愈小，则土壤温度变化频繁土壤热容量的大小主要受土壤的三相组成影响。C水>C土>C气2土壤导热率土壤导热率是评价土壤传导热量快慢的指标，它是指单位厚度（1cm）土层，温度相差1℃时，每秒钟经单位断面（1cm2）通过的热量焦耳数。单位:J/（cm·℃·s）l土>l水>l与土壤容重成正相关，与空隙度成负相关3土壤导温率土壤导温率又称土壤导热系数或热扩散率。它是指在标准状况下，当土层在垂直方向上每cm距离内，1J的温度梯度下，每秒钟流入1cm2土壤断面面积的热量，使单位体积（1cm3）土壤所发生的温度变化。K=l/Cvl为导热率，Cv为土壤容积热容量。与导热率呈正相关，与热容量呈负相关。K气>K水>K土5.3土壤温度变化土温变化影响因素：太阳辐射平衡、土壤质地、有机质、含水量、土壤矿物质等。A.土壤温度的年变化：地表：1～7月为升温，7～12月为降温，7月土温最高。B.土壤温度的日变化：地表：日出时最低，日出后开始升温，13、14时最高，随后降低。C.不同深度土层的土温变化：表土日变化辐度大，愈深变化愈小，随土层加深，温度变化滞后，60～100cm后基本稳定。5.4土壤温度与作物生长1.种子萌发：小麦大麦：1－2℃，谷子6－8℃，棉花、水稻、高梁12－2.作物根系生长：2-4℃,微弱生长；10℃以上，生长活跃；大于30－3.作物营养生长和生殖生长：春小麦16－20℃，冬小麦12－16℃，玉米24－28℃，棉花25－304.养分转化与吸收：有机质转化、微生物活动等5.5土壤温度调节包括土壤热量平衡调节和热特性调节，措施主要有：1）合理耕作与施用有机肥：质地粘的土壤：中耕、耙、耱，以疏松表土，增加空隙，减小土壤热容量和导热率，增加土温；质地轻的土壤：镇压土壤，以加大热能传导，改善温度状况；2）以水调温3）覆盖与遮荫6、土壤氧化还原性质6.1土壤氧化还原体系土壤是一个氧化物质与还原物质并存的体系。土壤中主要氧化剂是O2，主要还原剂是土壤有机质。土壤氧化还原体系可分为无机体系和有机体系无机体系中又包括氧、铁、锰、硫等，无机体系的反应一般是可逆的。有机体系包括多种有机酸、酚醛类和醣类等，有机体系和微生物参与条件下的反应是半可逆或不可逆的。6.2土壤氧化还原电位由于溶液氧化态物质和还原态物质的浓度关系而产生的电位，称为氧化还原电位(Eh)，单位为mv。Eh＝E0＋[RT/nF]log[氧化态/还原态]。式中，E0为标准氧化还原电位，它是指在体系中氧化剂浓度和还原剂浓度相等时的电位，R为气体常数，T为绝对温度，F为法拉第常数，n为氧化还原反应中的电子转移数目。6.3土壤氧化还原电位分级旱地土壤的Eh值多在400~700mV之间，大于700mV，表明土壤通气过强，应适当灌水以降低氧分压；Eh值低于200mV，则土壤通气不良，应排水降渍，疏松土层。

水田土壤的Eh值变化较大，正常值低于200~300mV，长期积水的水稻土可降至100mV甚至下降到负值，而水稻一般适宜在轻度还原条件（180-300mV）下生长。水田土壤的Eh值低于180mV或100mV，将使土壤中Fe2+、Mn2+的浓度升高，导致水稻Fe、Mn中毒。Eh降至负值时，会产生有机酸和H2S。Eh<-100mV时，硫化物与亚铁生成硫化铁沉淀，使水稻产生黑根。

土壤养分的转化也与Eh值有密切的关系。

6.4土壤氧化还原电位影响因素

1土壤通气性：在通气良好的土壤中，土壤空气与大气中的气体交换迅速，致使土壤中氧浓度较高，Eh值较高。

2土壤中的易分解有机质：在淹水条件下施用新鲜的有机物料，土壤Eh值急剧下降。

3土壤中易氧化物质或易还原物质4植物根系的代谢作用5土壤pH

6.5土壤氧化还原电位的调节

核心是水、气关系，通常通过排灌和施用有机肥等来实现。在强氧化条件下，如所谓的“望天田”，要解决水源问题，并增施有机肥料，以促进土壤适度还原。在强还原条件的土壤，如“冷浸田”、“冬水田”等，则应采取开沟排水，降低地下水位等措施，以创造氧化条件。

思考题名词解释萎蔫系数、田间持水量、土壤水吸力、土壤呼吸、土壤热容量简答题1、土壤水分类型有几种，各有什么特点2、土壤水分特征曲线含义是什么，试分析不同质地土壤的水分特征曲线的差异3、土壤空气组成与大气的差异处4、土壤空气运动的方式？复习1土壤水分类型2萎蔫系数3田间持水量4土壤空气组成与大气的差异5土壤空气运动的方式6土壤呼吸7土壤热容量第三章土壤的基本性质1土壤的孔性、结构性和耕性1.1土壤孔性土壤孔隙：土壤中土粒或团聚体之间以及团聚体内部的空隙。单位容积土壤中孔隙容积占整个土体容积的百分数。它表示土壤中各种大小孔隙度的总和。一般是通过土壤容重和土壤密度来计算。土壤孔隙度=[1-(容重)/相对密度]×100%（1）土壤相对密度（土壤比重）：单位容积固体土粒（不包括粒间空隙）的干重与4℃时同体积水重之比。土壤相对密度的大小主要决定于土壤的各种矿物和土壤有机质的相对密度。大多数土壤矿物的相对密度在2.6-2.7左右，因此土壤相对密度一般取其平均值2.65。土壤有机质相对密度为1.25-1.40，表层土壤有机质含量较多，所以表层土壤相对密度通常低于底土。（2）土壤容重：是指单位容积土体（包括孔隙在内的原状土）的干重。单位为g/cm3或t/m3。一般旱地土壤容重大体在1.00～1.80g/cm3之间。土壤容重是一个重要的参数：反映土壤松紧度(作物适宜的容重1.14-1.26g/cm3)=1\*GB3①计算土壤的重量ms=S·h·d(ms：土重，S：面积，h：土层深度，d：容重）=2\*GB3②计算土壤中各组分的含量：如土壤水分、有机质、养分和盐分等=3\*GB3③土壤容重一般是比重的一半左右。（3）土壤孔隙比：是指土壤中孔隙容积与土粒容积的比值。土壤孔隙比=孔隙容积/土粒容积=孔隙度/(1-孔隙度)结构良好的耕层土壤的孔隙比应≥1例：一亩地，耕层深度为20cm，土壤容重为1.15g/cm3，土粒密度为2.65g/cm3，计算耕层土重和孔隙度，孔隙比。耕层土重=20*10-2*666.67*1.15=153.3t孔隙度=（1-1.15/2.65）*100%=56.6%孔隙比=56.6%/1-56.6%=1.32、土壤孔隙类型：土壤孔径（当量孔径）:指与一定的土壤水吸力相当的孔径,它与孔隙的形状及其均匀性无关。土壤水吸力与当量孔径的关系式为d=3/Td为孔隙的当量孔径（mm）、T为土壤水吸力（100Pa）当量孔径与土壤水吸力成反比，土壤水吸力愈大，则当量孔径愈小。按照土壤当量孔径的大小分为：A非活性孔（无效孔、束缚水孔）最细微的孔隙，当量孔径一般小于0.002毫米，土壤水吸力大于1500Pa。即使细菌（0.001～0.05mm）也很难在其中居留，这种孔隙的持水力极大，水分不易移动，不能被植物利用。B毛管孔隙当量孔径在0.02～0.002毫米之间，毛管力发挥作用，水分贮存于该类孔隙中。植物根毛和一些细菌可在其中活动，贮存的水分可被植物吸收，保水保肥。C通气孔隙当量孔隙大于0.02毫米，毛管作用减弱，孔隙中水分受重力支配而排除，通气透水，孔隙直径大于0.02mm，植物幼小的根可在其中顺利伸展可分为两种，大孔和小孔。土壤中各孔隙的计算:总孔隙度=非活性孔度+毛管孔度+通气孔度;非活性孔度=非活性孔容积/土壤容积×100％毛管孔度=毛管容积/土壤容积×100％通气孔度=通气容积/土壤容积×100％毛管孔度=(田间持水量-凋萎含水量)×容重×100%3、土壤孔隙状况与土壤肥力、作物生长的关系：（1）土壤孔隙状况与土壤肥力：土壤孔隙影响土壤的松紧和保水通气能力。土壤疏松时，保水透水能力强，而紧实的土壤蓄水少、渗水慢。（2）土壤孔隙状况与作物生长：旱作土壤耕层的土壤总孔隙度为50%-56%，通气孔度不低于10%，大小孔隙之比在1:2-4，较为合适。1.2土壤结构性土壤结构体的概念：土壤中的固体颗粒往往不是以单粒状态存在，而是形成大小不同，形状各异的团聚体。在内外因素的综合作用下，土粒相互团聚成大小、形态和性质不同的团聚体，这种团聚体称为土壤结构，或叫土壤结构体。土壤结构性：土壤结构体的大小、形状、力稳性、水稳性及孔隙状况的综合特征。(图，14)块状、盒状：质地粘重而缺乏有机质的土壤。团粒、微团粒：有机质含量高、肥沃的耕层土壤中。柱状、棱柱状：半干旱地带的心土和底土中。片状：冲积性土壤中和老耕地的犁底层中。团粒结构：通常指土壤中近于圆球状的小团聚体，直径0.25-10mm。团粒结构经水浸泡较长时间不松散者称为水稳性团粒结构，它对调节土壤中水肥矛盾作用较大。良好团粒结构具备的条件=1\*GB3①有一定的结构形态和大小：旱地一般以直径0.25-10mm、边面不明显的球形较好。=2\*GB3②有多级孔隙：单粒→微团粒→团粒→大团粒，大孔隙通气透水，小孔隙保水蓄水。=3\*GB3③有一定的稳定性：水稳性、机械稳固性和生物稳固性。=4\*GB3④有抵抗微生物分解破碎的能力：有机质和矿物质土粒相互结合而成的团粒具有不同程度的生物稳定性。团粒结构对土壤肥力的作用：=1\*GB3①协调水分和空气的矛盾：改善土壤透水通气能力，由于团粒的毛管孔隙，因能大量接纳降水和灌溉水，减轻地表径流。团粒间孔隙能充满空气，而团粒内孔隙持水能力强。=2\*GB3②能协调土壤有机质中养分的消耗和积累的矛盾：团粒间氧气充足，有机质分解快，团粒内氧气少，有机质分解慢。=3\*GB3③能稳定土壤温度，调节土热状况：团粒内部小孔隙保持的水分较多，温度变化小，土温较稳定。=4\*GB3④改良耕性和有利于作物根系伸展：团粒间孔隙大，作物根系穿插容易；团粒内又有利于根系的固着。团粒结构的形成（两个阶段）：1土粒的粘聚：①胶体的凝聚作用：如带负电的粘粒与阳离子因电性中和而凝聚。②水膜的粘结作用：带电粘粒吸引极性水分子，形成薄层水膜，靠近的粘粒通过水膜联结在一起。③胶结作用：胶结物质有简单的无机胶体、粘粒、有机物质。2成型动力：在土壤粘聚的基础上，通过一定的作用力才能形成稳定的独立结构体、①生物作用：生长的植物根系对土壤的分割和挤压，根系死亡形成腐殖质，有利于形成团粒结构。蚯蚓、线虫、昆虫等的作用。②干湿交替作用：土壤由湿变干时，不同胶体因干缩程度不同而裂开，反之亦然。③冻融交替作用孔隙水结冰对土体产生压力而使土块崩解，同时有利于胶体的凝聚作用。④土壤耕作的作用等：合理耕作可促进团粒结构的形成。形成土壤团粒结构的措施：1农业措施:深耕与施肥：深耕使土松散，变成小土团，施用有机质能增加胶结物质。正确的土壤耕作，合理的轮作制度，调节土壤阳离子组成，合理灌溉、晒垡和冻垡。2土壤结构改良剂的应用改良剂能溶于水，与土壤作用转化为不可溶态，吸附土壤成为水稳性的团粒结构。1.3土壤耕性土壤耕性：是指土壤在耕作时所表现的特性。主要包括1）耕作的难易程度：耕作阻力的大小2）耕作质量的好坏：耕后土垡松散、容易耙碎、不成坷垃，土壤松紧孔隙状况适中3）宜耕期的长短：适宜耕作时间的长短。土壤物理机械性：是多项土壤动力学性质的统称。它包括粘结性、粘着性、可塑性、胀缩性以及受其它外力作用后而发生形变的性质。粘结性和粘着性:土壤粘结性:指土粒与土粒之间由于分子引力而相互粘结在一起的性质。这种性质使土壤具有抵抗外力破碎的能力，也是耕作产生阻力的原因。土粒－土粒（干燥）土粒－水－土粒（湿润）土壤粘着性:是土壤在一定含水量的情况下，土粒粘着外物表面的性能。土粒－水－外物影响土壤粘结性和粘着性的因素有：①土壤质地：土壤愈细，接触面愈大，粘结性和粘着性愈强。②土壤含水量：含水量愈少，土粒距离愈近，分子引力愈大，粘结性愈强，水分含量增加，粘结性减小。饱和状态饱和状态③土壤结构：团粒结构可使土团接触面减少，因而其粘结性和粘着性降低，土壤疏松易耕。④土壤腐殖质含量：腐殖质含量增加可减弱粘土的粘结性，因为腐殖质在土粒外围形成薄膜，改变了粘粒接触面的性质。⑤土壤代换性阳离子的组成：不同的阳离子种类可影响土粒的分散和团聚，一价阳离子可分散土粒，增大土壤粘结性和粘着性；而二价阳离子能凝聚胶体，降低土壤粘结性和粘着性。可塑性：土壤在一定含水量范围内，可被外力任意改变成各种形状，当在外力解除和土壤干燥后，仍能保持其变形的性能称为可塑性。影响土壤可塑性的因素：①水分含量：干土没有可塑性，当水分含量逐渐增加时，土壤才表现可塑性。土壤开始呈现可塑状态时的水分含量称为下塑限（塑限）；土壤失去可塑性而开始流动时的土壤含水量，称为上塑限（流限）。上塑限与下塑限含水量之差称为塑性值，也叫塑性指数。塑性值大，土壤的可塑性强。②土壤质地:土壤中粘粒愈多，质地愈细，塑性愈强。上塑限、下塑限和塑性值的数值随着粘粒含量的增加而增大。上塑限、下塑限和塑性值的数值随着粘粒含量的增加而增大。③代换性阳离子：代换性钠离子因水化度大，使土壤分散，因此可塑性增大。相反，钙离子因具有凝聚作用可减少土壤的可塑性。④土壤有机质：有机质能提高土壤上、下塑限，但一般不改变其塑性值。胀缩性:土壤吸水后体积膨胀，干燥后体积收缩的特性。对土壤性质影响1）湿时膨胀使土壤密实,难以通气透水。2）干时收缩拉断植物根系，同时产生裂隙。3）在这种土壤的建筑物，其地基也不牢固。影响因素主要因素是土壤胶体，而胶体的的品质则影响着胀缩性的强弱。蒙脱石由于晶层间结合不紧，水分容易进入而使晶层间距拉开，其胀缩性远较晶层结合紧密的高岭石大。改良措施培育良好的土壤结构，可以通过增加有机质，增大孔隙，以提高土地胀缩时的缓冲余地。还可以适时耕锄，使土壤保持疏松状态。改良土壤耕性：（1）防止压板土壤耕作土壤在降雨、灌溉、人、畜践踏与农机具等作用下由松变紧的过程称为土壤压板过程。避免过湿进行耕作，减少不必要的作业项目；实施免耕少耕。（2）注意土壤的宜耕状态和宜耕期土壤宜耕期是指保持适宜耕作的土壤含水量的时间。（3）改良土壤耕性增施有机肥料、合理排灌、适时耕作等。2土壤胶体与土壤吸收性能2.1土壤胶体土壤胶体概念：土壤中最细微的颗粒，胶体颗粒的直径一般在1nm～100nm之间（长宽高至少一个方向在此范围内），实际上土壤中小于1000nm的粘粒都具有胶体性质。所以直径在1～1000nm之间的土粒都可归属于土壤胶体的范围。土壤胶体种类：无机胶体，有机胶体，有机无机复合胶体。A、无机胶体：主要为极细微的土壤粘粒，包括成分简单的非晶体含水氧化物和成分复杂的各种次生铝硅酸盐粘粒矿物。数量上是有机胶体高数倍至数十倍。a.含水氧化硅胶体：游离态无定型SiO2.H2O→H2SiO3带负电H2SiO3==H++HSiO3-==H++SiO32-b.含水氧化铁、铝：两性胶体Al（OH）3+H+→Al（OH）2++H2O酸性环境Al（OH）3+OH-→Al（OH）2O-+H2O碱性环境c.层状硅酸盐：粘土矿物硅氧片和铝氧片硅氧片由硅四面体连接而成，硅四面体是由四个氧原子和一个硅原子所组成。四面体键价不平衡，因此许多硅四面体可以共用氧原子形成一层。氧原子排列成为中间有空的六角形，称为硅氧片。铝氧片由铝八面体连接而成，铝八面体为六个氧原子围绕一个铝原子而构成。许多个铝八面体相互连接成片称为铝氧片。同晶替代：原来晶格中的中心原子可被其大小相近且电性符号相同而原子价较低的原子所代换。由一层硅氧片和一层铝氧片组成一晶层，属1∶1型晶格，如高岭石、埃洛石等。这类矿物晶层与晶层之间距离稳定，连接紧密，内部空隙不大。由二层硅氧片夹一层铝氧片结合而成一晶层，属2∶1型晶格，如蒙脱石、蛭石和伊利石等。这类矿物易发生同晶替代作用，是其带负电的原因，而且胀缩性、粘性、阳离子交换量高于1：1型矿物。不同层状硅酸盐矿物的性质比较

性质高岭石组蒙脱石组水化云母组构造类型1：12：12：1键合力氢键分子键离子键胀缩性胀缩性弱胀缩性强胀缩性弱晶层间距nm0.721—21同晶置换少多较多阳离子交换量cmol（+）/kg土3—1580—15020—40颗粒表面积m2/kg*10*103700*103100*103分布南方酸土温带草原干旱土壤B、有机胶体：土壤腐殖质（胡敏酸、富非酸、胡敏素等）为主体、其次还有少量木质素、纤维素、蛋白质、多肽、氨基酸、以及多糖类高分子化合物。为无定形物质，高度的亲水性。一般带负电。易受微生物作用而分解，不如无机胶体稳定。土壤微生物也具有胶体性质，属于一种生物胶体。C、有机无机复合胶体：有机胶体和无机胶体通过物理、化学或物理化学的作用，相互结合在一起形成有机-无机复合体。可形成良好的团粒结构，改善保肥供肥性能。2.2土壤胶体的构造土壤胶体胶核内双电层决定电位离子层补偿离子层非活性层扩散层外2.3土壤胶体的特性1）土壤胶体比表面和表面能2）土壤胶体电荷3）土壤胶体有凝聚和分散作用1）土壤胶体比表面和表面能比表面（比面）是指单位重量或单位体积的总表面积（cm2/g，cm3/cm3）。此外，有些无机胶体，不仅具有巨大的外表面，而且在颗粒内部的晶层之间可以扩展，存在极大的内表面。外表面指粘土矿物、氧化物和腐植质分子暴露在外的表面。内表面指膨胀性粘土矿物的晶层间的表面和腐植质分子聚集体内部的表面。土壤有机胶体也有巨大的比面，如土壤腐殖质的比面可高达1000m2/g。表面能：由于表面分子与外界的液体或气体介质相接触，因而在内、外方面受到的是不同分子的吸引力，不能相互抵消，所以具有多余的表面能。这种能量产生于物体表面，故称为表面能。胶体数量愈多，比面愈大，表面能也愈大，吸附能力也就愈强。土壤有机质含量高，2:1型粘粒矿物多，则比表面积较大，如黑土。有机质含量低，1:1型粘粒矿物较多，则比表面积较小，如红壤。2）土壤胶体电荷永久电荷：它是由于粘粒矿物晶层内的同晶替代所产生的电荷。该电荷一旦产生即为该矿物永久所有，所以成为永久电荷。该电荷取决于同晶替代的多少，不受介质的pH值的影响。主要发生在2：1型粘粒矿物中，在1：1型矿物中极少。可变电荷：电荷的的数量和性质随介质pH而改变的电荷。土壤的pH0值：土壤的可变正、负电荷数量相等时的pH值，或称为可变电荷零点、等电点，是表征其可变电荷特点的一个重要指标。有机胶体、氧化物胶体的电荷属于可变电荷，层状硅酸盐矿物的电荷既有永久电荷，也有可变电荷。产生可变电荷的主要原因是胶核表面分子解离，主要有：①粘粒矿物晶面上-OH基的解离：pH愈高，H＋愈易解离，1：1型粘土矿物带电的主要原因。②含水铁、铝氧化物的解离：小于pH0，显正电，反之显负电。③腐殖质上某些原子团的解离：高pH条件下解离H＋带负电，低pH时吸附H＋带正电。④含水氧化硅的解离：pH0为2，一般带负电。⑤粘粒矿物晶层上的断键形成可变电荷。3）土壤胶体的凝聚和分散作用胶体有两种状态：溶胶状态：胶粒带同种电荷，彼此互相排斥，所以可以稳定地分散在介质中。凝聚状态：胶粒与胶粒之间互相凝聚在一起形成絮状或无定形沉淀。土壤胶体溶液如受到某些因素的影响，使胶体微粒下沉，由溶胶变成凝胶，这种作用叫做胶体的凝聚作用；反之，由凝胶分散成溶胶，叫做胶体的分散作用。促使胶体凝聚或分散的原因，主要决定于电动电位的高低。而电动电位的高低又取决于扩散层的厚度，而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子化度有关。影响胶体凝聚和分散作用的因素：凡电荷数量少而水化度大的离子(如Na+)，形成的扩散层厚，电动电位高，使胶体分散；电荷数量多，水化度小的离子(如Ca2+)，形成的扩散层薄，电动电位降至一定程度时，胶体即可凝聚。电解质种类对胶体的凝聚作用：一般是一价离子<二价离子<三价离子。Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>H+>NH4+>K+>Na+电解质浓度对胶体的凝聚也有很大影响:浓度大,可促使凝胶形成。胶体凝聚作用的可逆性：一价阳离子引起的凝聚作用可逆，当电介质浓度降低时，凝胶又分散成溶液；二、三价阳离子引起的凝聚作用不可逆，形成水稳性团聚体；带相反电荷胶体和胶体陈化也会发生凝聚作用。2.4土壤吸收性能土壤吸收性能：土壤能吸收和保留土壤溶液中的分子和离子，悬液中的悬浮颗粒、气体以及微生物的能力。作用：吸收保存肥料，随时释放供作物生长，；影响土壤pH和缓冲性能。与土壤结构性、物理机械性、水热状况等有关。土壤吸收性能与土壤保肥供肥能力关系密切，因此土壤吸收性能又称土壤吸收保肥性能。土壤吸收性能类型：1）机械吸收性2）物理吸收性3）化学吸附性4）物理化学吸收性5）生物吸收性（1）机械吸收性：是指土壤对物体的机械阻留。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。这种吸收能力的大小主要取决于土壤的孔隙状况。（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，其浓度比溶液中大，为正吸附，另一些物质则胶体表面吸附较少而溶液中浓度较大，为负吸附。产生这种作用的原因是由于固体颗粒界面上的表面自由能的作用。气态物质（水气、CO2、NH3等）和细菌的吸附是物理吸附。3）化学吸附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。这种吸收是纯化学作用过程。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。以物理吸收为基础，又呈现出化学反应相似的特性，所以称为物理化学吸附（离子交换作用）。是土壤中最重要的一种吸收性能。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五种吸收性能相互联系，相互影响，共同作用。土壤物理化学吸收性能（土壤离子交换作用）=1\*GB3①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。（研究较多）=2\*GB3②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。（研究较少）一、土壤阳离子交换作用：土壤胶体通常带有大量负电荷，能从土壤溶液中吸附阳离子，以中和电荷，而在一定条件下，被吸附的阳离子可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。离子从溶液中转移到胶体上的过程，称为离子的吸附过程；原来吸附在胶体上的离子转移到溶液中的过程，称为离子的解吸过程。1.阳离子交换作用特点：a可逆反应：始终处于动态平衡状态下。b反应迅速：几秒钟内完成。c等量交换：它是等量电荷对等量电荷的反应。2.阳离子交换能力：是指一种阳离子将胶体上另一种阳离子交换出来有能力。各种阳离子交换能力大小的顺序为：Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+影响阳离子交换能力的因素有：a.电荷的数量：电荷价愈高，交换能力愈大；b.离子半径和离子水化半径：同价的离子，离子半径越大，其水化半径减小，则交换能力强；c.离子浓度：浓度越大，交换性能越大。3.土壤阳离子交换量（CEC）：是指在一定pH值条件下每1000g干土所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数（cmol/kg）。可以作为土壤保肥力的指标。影响CEC的因素a胶体数量b胶体类型c土壤pH值a.胶体数量（土壤质地）：土壤胶体物质越多（包括矿质胶体、有机胶体和复合胶体），则CEC越大。就矿质胶体而言，CEC随着质地粘重程度增加而增加，所以粘质土CEC较砂质土要大的多。砂土砂壤土壤土粘土阳离子交换量增加b.胶体类型：不同土壤胶体阳离子交换量相差很大。有机胶体>矿质胶体；2：1型矿质胶体>1：1型矿质胶体c.土壤pH值：土壤酸碱度影响胶体表面官能团中H+的解离，酸性时H+不易解离，胶体电荷少，CEC降低。阳离子交换量的意义：①作为土壤保肥性能的评价指标是评价土壤肥力的一个指标。它直接反应土壤可以提供速效养分的数量，也能表示土壤保肥能力、缓冲能力的大小。CEC<1010-20>20保肥性弱中等强②作为制定施肥计划的参考CEC高的土壤，稳肥，耐肥性好，可以少次多量CEC低的土壤，性燥，耐肥性差，可以少量多次对于交换量小、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。4.土壤的盐基饱和度：土壤胶体吸附的阳离子分为两类:盐基离子：包括Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等；盐基离子为植物所需的速效养分。致酸离子：即H+、Al3+。盐基饱和度:土壤中交换性盐基离子总量占阳离子交换量的百分数。即：盐基饱和度=交换性盐基总量/阳离子交换量´100%这里盐基离子指的是除H+、Al3+以外的阳离子。同理，某个交换性阳离子占土壤阳离子总量的百分数叫该离子的饱和度。盐基饱和度的意义：①依据盐基饱和度将土壤分为盐基饱和土壤（土壤胶体吸附的阳离子，80%以上为盐基离子）和盐基不饱和土壤（盐基饱和度在80%以下，H+、Al3+等离子含量较多）。②影响土壤pH值。盐基饱和的土壤具有中性或碱性反应，如果是钙、镁饱和的土壤，显微碱性，钠饱和度高的土壤才是碱性的；而盐基不饱和土壤则具有酸性反应，为酸性土壤，可能出现交换性铝的毒害。③盐基饱和度也可以作为判断土壤肥力水平的指标。盐基饱和度≥80%的土壤，一般认为是很肥沃的土壤，盐基饱和度为50～80%的土壤为中等肥力水平，而盐基饱和度低于50%的土壤肥力较低。

5.影响交换性阳离子有效度的因素交换性阳离子的饱和度、无机胶体的种类、陪伴（补）离子效应、阳离子的非交换性吸收

a、交换性阳离子的饱和度：施肥一大片，不如一条线

离子饱和度：土壤吸附的某离子量占土壤全部阳离子量的百分数。饱和度越大，有效度越大。

b、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+等离子晶穴固定。

c、陪伴（补）离子效应：土壤胶体上同时吸附着多种阳离子，对其中某种离子来说，其余的各种离子都称为它的陪补离子。如胶体吸附了H+、Ca+、Mg2+、K+等离子，对H+来说，Ca2+、Mg2+、K+是它的陪补离子。一般陪伴离子与胶体结合力愈强，则所指定的离子交换性愈大，此种作用称为陪伴离子效应。与胶体吸附能力：H+>Mg2+>Na+。陪补离子的种类；陪补离子和被陪补离子的吸附的顺序影响有效度。

d、阳离子的非交换性吸收：

专性吸附（矿物固定、晶穴固定）：NH4+、K+离子被固定在硅氧四面体联成的六边型晶穴中，不能被交换出来的现象。K+离子浓度越大，越易产生非交换性吸附。离子大小与晶格孔径相近，离子易进入孔穴中，且稳定性较大，从而降低了有效性。如：孔穴半径为1.4埃，钾离子的半径为1.33埃，铵离子的半径为1.42埃，与之相近，极易被挤压进入网穴中，成为非交换性离子，有效性较低。

二、土壤阴离子交换作用：

阴离子的交换吸附：指土壤中带正电荷的胶体吸附的阴离子与土壤溶液中的阴离子相互交换的作用。

土壤吸收阴离子的原因：1两性胶体在酸性条件下，带正电酸性Al(OH)3+HCl=Al(OH)2++Cl-+H2O2土壤腐殖质中的—NH2酸性条件下吸收H+成为—NH3+，带正电3粘粒矿物表面上的-OH原子团可与土壤溶液中的阴离子代换这种交换作用与阳离子