土壤學(xué)復(fù)習(xí)資料

1、第一章 緒論目的要求： 使學(xué)生了解土壤在人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和自然環(huán)境中的重要性、土壤學(xué)的任務(wù)與土壤學(xué)和相關(guān)學(xué)科的關(guān)系；掌握土壤及 土壤肥力的內(nèi)涵。第一節(jié) 土壤在人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和自然環(huán)境中的重要性 土壤不僅是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)和寶貴財(cái)富的源泉，而且是人類最早開發(fā)利用的生產(chǎn)資料。一、土壤是人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基地 民以食為天，食以土為本（一）土壤是植物生長繁育和生物生產(chǎn)的基地1. 土壤的營養(yǎng)庫作用： 是陸地生物所需營養(yǎng)物質(zhì)的重要來源；2. 土壤在養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)中的作用 ； 無機(jī)物的有機(jī)化，有機(jī)物的礦質(zhì)化；3. 土壤的雨水涵養(yǎng)作用：是一個(gè)巨大的水庫；4. 土壤對(duì)生物的支撐作用 ； 土壤中擁有種類繁多，數(shù)量巨大

2、的生物群；5. 土壤在穩(wěn)定和緩沖環(huán)境變化中的作用 （緩沖庫）。（二）植物生產(chǎn)、動(dòng)物生產(chǎn)和土壤管理關(guān)系二、土壤是最珍貴的自然資源1. 數(shù)量的有限性和固定性 地球表面形成 1cm 厚的土壤，約需要 300 年或更長時(shí)間。2. 質(zhì)量的可變性（土壤肥力的可更新性） 治之得宜，地力常新3. 土壤空間位置的固定性三、土壤是地球陸地生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)1. 保持生物活性、多樣性及生產(chǎn)性；2. 對(duì)水和溶質(zhì)流動(dòng)起調(diào)節(jié)作用；3. 對(duì)有機(jī)、無機(jī)污染物具有過濾、緩沖、固定和解毒作用；4. 具有貯存并循環(huán)生物圈及地表的養(yǎng)分作用和其它元素的功能。四、土壤是地球表層系統(tǒng)自然地理環(huán)境的重要組成部分（一）土壤圈 （Pedospher

3、e） 的概念 地球表層系統(tǒng)五大要素：大氣圈、生物圈、巖石圈、水圈、土壤圈 土壤圈是覆蓋于地球和淺水域底部的土壤所構(gòu)成的一種連續(xù)體或覆蓋層，它是地圈系統(tǒng)的重要組成部分，它處于 地圈系統(tǒng)（氣圈、水圈、生物圈、巖石圈）的交界面，既是這些圈層的支撐者，又是它們長期共同作用的產(chǎn)物。1. 土壤圈涵義（ 1 ）永恒的物質(zhì)與能量交換（ 2 ）最活躍與最富生命力的圈層（ 3 ）記憶塊的功能（ 4 ）時(shí)空限制特征（ 5 ）僅部分為可再生資源2. 土壤圈功能（ 1 ）對(duì)生物圈 支撐和調(diào)節(jié)生物過程，提供植物生長的養(yǎng)分、水分與適宜的物理?xiàng)l件，決定自然植被的分布與演替。但土壤圈的 各種限制因素對(duì)生物也起不良影響。（ 2

4、）對(duì)水圈 影響降水在陸地的重新分配，影響元素的生物地球化學(xué)行為，影響水分平衡、分異、轉(zhuǎn)化及水圈的化學(xué)組成。（ 3 ）對(duì)巖石圈作為地球的 “ 皮膚”，對(duì)巖石圈具有一定的保護(hù)作用，以減少其受各種外營力破壞，同時(shí)與巖石圈進(jìn)行物質(zhì)交 換與地質(zhì)循環(huán)。（二）土壤圈在全球變化中的作用1. 通過土壤圈與其它圈層的物質(zhì)交換，影響土壤的全球變化2. 通過全球土被在時(shí)空上的演變，引起土壤全球變化3. 通過人為活動(dòng)對(duì)土壤圈的強(qiáng)烈作用，對(duì)全球土壤變化以至生存環(huán)境發(fā)生影響（ 1 ）人為砍伐森林，加劇水土流失；（ 2 ）對(duì)土壤資源利用不當(dāng)導(dǎo)致土壤退化嚴(yán)重；（ 3 ）水稻田、沼澤地及湖泊產(chǎn)生痕量溫室氣體。（三）土壤圈的研究方

5、向與內(nèi)容1. 研究方向 土壤圈研究的總方向是研究土壤圈物質(zhì)的組成、性質(zhì)和物質(zhì)與能量的循環(huán)及其對(duì)人類生存環(huán)境的影響。（ 1 ）研究土壤圈與生物圈之間養(yǎng)分元素的交換與平衡，土壤圈與水圈之間的水分循環(huán)與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，土壤圈與大 氣圈之間的大量氣體及痕量氣體的交換與平衡，以及土壤圈與巖石圈之間元素遷移與轉(zhuǎn)化；（ 2 ）研究土壤圈物質(zhì)和能量循環(huán)與地球生命、人類生存條件、自然環(huán)境及全球變化之間的關(guān)系。2. 研究任務(wù)（ 1 ）土壤資源的開發(fā)利用與保護(hù) 研究低耗土壤資源的節(jié)約型開發(fā)利用；綜合治理和集約經(jīng)營耕地；土壤資源承載能力；防止土地退化和提高土地 質(zhì)量；土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及土地?cái)?shù)字化數(shù)據(jù)庫 （SOTER） 。（ 2

6、 ）土壤肥力調(diào)節(jié)與農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展研究不同生態(tài)條件下土壤肥力演變 ; 施肥技術(shù)與提高肥效 ; 持續(xù)穩(wěn)定的土壤肥力培育的研究 ; 農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的 理論與戰(zhàn)略 ; 農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展中高效適度技術(shù)的管理、對(duì)策與合理布局；不同地區(qū)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展模式。（ 3 ）土壤生態(tài)環(huán)境的建設(shè) 研究農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中土壤生態(tài)環(huán)境演替規(guī)律，土壤生態(tài)環(huán)境建設(shè)的研究；防止土壤污染。（ 4 ）土壤圈物質(zhì)循環(huán)及全球變化 土壤圈與大氣圈大量與痕量氣體交換與平衡； 土壤圈與水圈的水循環(huán)； 土壤圈與巖石圈元素遷移； 土壤圈與生物圈養(yǎng)分元素交換與平衡； 土壤圈物質(zhì)組成、性質(zhì)、類型及時(shí)空變化規(guī)律； 全球土被演變及土壤退化 （ 土壤侵蝕、沙漠化、肥力退

7、化、鹽漬化、酸化、沼澤化 ） 的時(shí)空變化，形成機(jī)理及 預(yù)測(cè)預(yù)控； 人類活動(dòng)對(duì)土壤全球變化及人類環(huán)境變化的影響。（四）土壤圈的地位第二節(jié) 土壤及土壤肥力的概念一、土壤 （soil）能產(chǎn)生植物收獲的地球陸地表面的疏松層次。二、土壤肥力土壤具有肥力是其最本質(zhì)的特征，是其區(qū)別于其它事物的標(biāo)志。 土壤肥力：在植物生活全過程中，土壤供應(yīng)和協(xié)調(diào)植物生長所需水、肥、氣、熱的能力。（ 一）土壤肥力類型1. 自然肥力和人為肥力 自然肥力：指土壤在自然因子（氣候、生物、地形等）綜合作用下所具有的肥力。 人為肥力：土壤在人為條件熟化 （ 耕作、施肥、灌溉等 ） 作用下所表現(xiàn)出來的肥力。2. 潛在肥力與有效（經(jīng)濟(jì)）肥力

8、 潛在肥力：土壤肥力在生產(chǎn)上沒有發(fā)揮出來產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的部分。 有效（經(jīng)濟(jì)）肥力：土壤肥力在當(dāng)季生產(chǎn)中表現(xiàn)出來產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的部分。（二）基本觀點(diǎn)1. 肥力因素的全面觀點(diǎn)水、肥、氣、熱 全面分析、綜合評(píng)定2. 肥力因素的供應(yīng)和協(xié)調(diào)觀點(diǎn)供應(yīng)、協(xié)調(diào)3. 土壤肥力與生產(chǎn)力統(tǒng)一的觀點(diǎn) 土壤肥力的發(fā)揮與環(huán)境條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、科學(xué)技術(shù)條件密切相關(guān)。三、近代土壤學(xué)的發(fā)展及主要觀點(diǎn)1. 農(nóng)業(yè)化學(xué)土壤學(xué)派2. 農(nóng)業(yè)地質(zhì)土壤學(xué)觀點(diǎn)3. 土壤發(fā)生學(xué)派4. 土壤學(xué)發(fā)展的新觀點(diǎn)5. 我國土壤學(xué)的發(fā)展概況第三節(jié) 土壤學(xué)科體系、研究內(nèi)容和方法一、分支學(xué)科及研究內(nèi)容（一）土壤物理 研究土壤中物理現(xiàn)象和過程的土壤學(xué)分支。主要研究

9、土壤水、氣、熱運(yùn)動(dòng)及其調(diào)控的原理，其研究內(nèi)容包括土壤 水分、土壤質(zhì)地、土壤結(jié)構(gòu)、土壤力學(xué)性質(zhì)、土壤溶質(zhì)移動(dòng)及土壤植物 大氣連續(xù)體 （SPAC） 中的水分運(yùn)行和能量轉(zhuǎn)移等。（二）土壤化學(xué) 研究土壤化學(xué)組成，性質(zhì)及其土壤化學(xué)反應(yīng)過程的分支學(xué)科。重點(diǎn)研究土壤膠體的組成、性質(zhì)，及土壤固液界面 發(fā)生的系列化學(xué)反應(yīng)。為開展土壤培肥、土壤管理、土壤環(huán)境保護(hù)提供理論依據(jù) 。（三）土壤微生物 研究土壤中微生物區(qū)系、多樣性及其功能和活性的土壤學(xué)分支。研究內(nèi)容：1. 土壤微生物生態(tài)；2. 土壤微生物與土壤物質(zhì)循環(huán)（陸地 N,P,S,C 素循環(huán)） ;3. 土壤酶活性 ;4. 土壤微生物與土壤固氮作用 ;5. 根際微生

10、物與菌根 ;6. 土壤微生物之間的相互作用 ;7. 農(nóng)業(yè)措施對(duì)微生物的影響 ;8. 土壤微生物與土壤的污染防治 ;9. 有益微生物的農(nóng)業(yè)應(yīng)用。（四）土壤生物化學(xué) 研究土壤中的有機(jī)質(zhì)組成，結(jié)構(gòu)及生物化學(xué)轉(zhuǎn)化過程的土壤學(xué)分支學(xué)科，主要的研究內(nèi)容包括：1. 土壤腐殖質(zhì)形成，特性、及其對(duì)土壤肥力的影響；2. 土壤碳、氮、磷、硫的生物轉(zhuǎn)化（有機(jī)碳、氮礦化作用和腐殖化作用）；3. 土壤酶活性；4. 有機(jī)生物制劑包括有機(jī)農(nóng)藥、殺蟲劑、除草劑的生物降解及其對(duì)環(huán)境污染的影響等。（五）土壤地理學(xué)研究土壤發(fā)生、演變、分類、分布規(guī)律及其與地理環(huán)境之間關(guān)系的土壤學(xué)分支科學(xué)，是由土壤學(xué)與自然地理學(xué)交 叉發(fā)展而成的邊緣學(xué)科

11、。主要研究內(nèi)容包括 :1. 土壤發(fā)生和分類： 土壤發(fā)生學(xué)是土壤地理的核心，重點(diǎn)研究土壤形成與自然成土因子和人為活動(dòng)的復(fù)雜關(guān)系，回答地球表層系統(tǒng)多 樣性土壤的形成特點(diǎn)和機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)土壤的發(fā)生發(fā)育過程、土壤診斷學(xué)屬性進(jìn)行土壤分類。2. 土壤分布規(guī)律： 土壤是一個(gè)時(shí)間上處于動(dòng)態(tài)、空間上具有垂和水平方向上分異性的三維連續(xù)體，搞清土壤和土被結(jié)構(gòu)在地面空間 上的分布規(guī)律，可以為因地制宜合理利用和保護(hù)土壤資源，搞好農(nóng)業(yè)區(qū)劃及生產(chǎn)布局，改善生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。3. 土壤調(diào)查制圖和土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)；主要研究內(nèi)容是應(yīng)用現(xiàn)代新技術(shù)（如 3S 技術(shù)），建立土壤數(shù)據(jù)庫和土壤信息系統(tǒng)；研究土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、指

12、標(biāo)體系和退化土壤的恢復(fù)重建技術(shù)與措施。二、土壤學(xué)與相鄰學(xué)科的關(guān)系1. 土壤學(xué)與地質(zhì)學(xué)、水文學(xué)、生物學(xué)、氣象學(xué)有著密切的關(guān)系。 土壤作為地球表層系統(tǒng)的重要組成部分，它的形成、發(fā)育與地質(zhì)，水文、生物和近地表大氣息息相關(guān)。2. 土壤學(xué)與農(nóng)學(xué)、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)有著不可分割的關(guān)系。 土壤是綠色植物生長的基地，農(nóng)學(xué)中的栽培學(xué)、耕作學(xué)、肥料學(xué)、灌溉排水等，都以土壤學(xué)為基礎(chǔ)的，土壤學(xué)是 農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科的一部分。3. 土壤學(xué)與環(huán)境科學(xué)聯(lián)系密切。 土壤不僅是一種資源，還是人類生存環(huán)境的重要組成要素。土壤除能生產(chǎn)綠色植物外，還具有對(duì)環(huán)境污染物質(zhì)的 緩沖性、同化和凈化性能，在穩(wěn)定和保護(hù)人類生存環(huán)境中起著極重要的作用。三、土壤

13、學(xué)的任務(wù) （一）合理利用土壤 水土流失、土壤沙化、土壤次生鹽漬化、土壤酸化、土壤污染（農(nóng)藥和三廢）、土壤鹽堿化、土壤潛育化等。（二）中低產(chǎn)土壤改良 中低產(chǎn)田土面積約占一個(gè)地區(qū)土壤面積的三分之二（三）基礎(chǔ)理論研究1. 土壤溫室氣體形成機(jī)理、變化規(guī)律與減緩?fù)緩降难芯浚ㄖ攸c(diǎn)是CH 4 、 N x O y 、 CO 2 ）。2. 土壤污染發(fā)生類型、形成規(guī)律與防治途徑研究。3. 土壤退化時(shí)空變化、形成機(jī)理、調(diào)控對(duì)策。重點(diǎn)是荒漠化（西北）、鹽漬化（黃淮海）、沼澤化（東北）、土 壤酸化（西南及東南）、肥力減退（南方）及土壤污染（經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)）。4. 土壤質(zhì)量演變機(jī)制、評(píng)價(jià)體系及恢復(fù)重建的研究。5. 經(jīng)濟(jì)快速發(fā)

14、展地區(qū)土壤環(huán)境演變機(jī)制與調(diào)控研究。6. 不同地區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境建設(shè)及其治理途徑的研究。7. 土壤與環(huán)境問題有關(guān)基礎(chǔ)應(yīng)用與開發(fā)項(xiàng)目的研究。四、土壤學(xué)的研究方法（一）宏觀研究和微觀研究（二）綜合、交叉研究（三）野外調(diào)查與實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)合（四）新技術(shù)的應(yīng)用五、21 世紀(jì)土壤科學(xué)所面臨的挑戰(zhàn) 來自人口膨脹的挑戰(zhàn) 如何保證糧食的持續(xù)增產(chǎn)； 來自全球生態(tài)環(huán)境的挑戰(zhàn) 如何保持土壤的生態(tài)健康功能，建立良好生態(tài)環(huán)境； 來自土壤學(xué)自身發(fā)展的挑戰(zhàn) 加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，加速新技術(shù)在土壤學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用； 社會(huì)對(duì)土壤學(xué)認(rèn)同的挑戰(zhàn) 強(qiáng)化土壤資源在國民經(jīng)濟(jì)中的戰(zhàn)略地位； 立足于為解決人類的吃飯問題和環(huán)境健康問題服務(wù)。第二章 土壤礦物質(zhì)

15、目的要求： 使學(xué)生了解土壤礦物質(zhì)組成和化學(xué)組成，層狀鋁硅酸鹽粘土礦物、非硅酸鹽粘土礦物的主要性狀及其分布。第一節(jié) 土壤礦物質(zhì)的礦物組成和化學(xué)組成一、元素組成1. 幾乎包括元素周期表中所有元素；2.O 、 Si 、 Al 、 Fe 為主，四者共占 88.7% 以上；3. 植物必需營養(yǎng)元素含量低，分布不平衡。二、礦物組成 （ 一 ） 原生礦物1. 原生礦物以硅酸鹽和鋁硅酸鹽為主； 以氧化硅和硅酸鹽礦物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。常見石英、長石、云母、輝石、角閃石等。2. 原生礦物類型和數(shù)量決定于礦物的穩(wěn)定性； 石英最穩(wěn)定，是粗土粒的主要成分； 白云母和長石較穩(wěn)定，在粗土粒中較多； 黑云母、角閃石、輝石等暗色礦物易

16、風(fēng)化。3. 原生礦物是植物養(yǎng)分的重要來源 。uCa、 Mg、 K、 P、 S 等。（二）次生礦物1. 原生礦物分解轉(zhuǎn)化形成的礦物。2. 以粘土礦物為主，又以結(jié)晶層狀硅酸鹽礦物為主；3. 此外有 Si 、 Al 、 Fe 的氧化物及其水合物 。第二節(jié) 粘土礦物一、層狀硅酸鹽粘土礦物( 一 ) 構(gòu)造特征1. 基本結(jié)構(gòu)單位(1) 硅氧四面體( SiO 4 4- t Si 2 O 5 2-宀 Si 4 O 10 4-)(2) 鋁氧八面體 (AIO 6 9- t Al 4 O 12 12 - t Al 4 ( OH ) 8 O 4 4-)2. 單位晶片硅氧四面體 硅層鋁氧八面體 鋁層3. 單位晶層( 1

17、 ) 1:1 型 一層硅層與一層鋁層重疊而成( 2 ) 2:1 型 兩層硅層中間夾一鋁層( 3 )2:1:1 型 2:1 型基礎(chǔ)上增加一鋁層 ( 或鎂層 )4. 同晶替代 指硅酸鹽礦物的中心離子被電性相同、大小相近的其它離子所代替而礦物晶格構(gòu)造保持不變的現(xiàn)象。 發(fā)生同晶替代后，硅酸鹽礦物產(chǎn)生負(fù)電荷。( 二 ) 硅酸鹽礦物的種類1. 高嶺 ( 石 ) 組( 1:1 型)：包括高嶺石、埃洛石、珍珠陶土等。特點(diǎn)：( 1 ) 單位晶胞(層)化學(xué)式為 Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8 ，硅鋁鐵率為 2 ； 硅鋁鐵率：土壤粘粒部分的 SiO 2 和 Fe 2 O 3 、 Al 2 O 3( R

18、2 O 3 )含量的分子比。硅鋁率：土壤粘粒部分SiO 2 和 Al 2 O 3 的分子。硅鐵率：土壤粘粒部分SiO 2 和 Fe 2 O 3 的分子比例：某土壤粘粒部分 SiO 2 含量為 41.89% ， Al 2 O 3 含量 33.27% ， Fe 2 O 3 含量 11.85% ，計(jì)算其硅鋁鐵率、 硅鐵率。解:SiO 2的分子含量= 41.89/60 = 0.698 Al 2 O 3 的分子含量= 33.27/102 = 0.326 Fe 2 O 3的分子含量=11.85/160 = 0.074 SiO 2/ R 2 O 3 = 0.689/ (0.326+0.074) = 1.75

19、意義： 硅鋁鐵率可以反映土壤母質(zhì)的化學(xué)風(fēng)化程度； 硅鋁鐵率還可以反映土壤的成土過程和保肥能力。(2) 膨脹性小晶層間距約 0.72nm, 硅片和鋁片之間存在氫鍵(3) 電荷數(shù)量少同晶替代極少(4) 顆粒較大(有效直徑0.22卩m),可塑性、粘結(jié)性、吸濕性、粘著性弱。2. 蒙脫石組：包括蒙脫石、綠脫石、蛭石等。特點(diǎn)：(1) 2:1 型單位晶胞的理論化學(xué)式：Al 4 Si 8 O 20 (OH) 4 nH2 O蒙脫石理論硅鋁率SiO 2 /Al 2 O 3 =8/2=4(2) 膨脹性大晶層以分子引力聯(lián)結(jié)，晶層間距：蒙脫石 0.96 2.14nm 蛭石 0.96 1.45nm(3) 電荷數(shù)量大同晶替

20、代現(xiàn)象普遍(4) 顆粒較細(xì)，呈片狀，可塑性、粘結(jié)性、吸濕性、粘著性顯著，對(duì)耕作不利。 蒙脫石在我國北方土壤分布較廣，蛭石分布在風(fēng)化不太強(qiáng)而排水良好的土壤中。3. 水化云母 ( 伊利石 ) 組(又稱 2 :1 型非膨脹性礦物)特點(diǎn)：(1) 2:1 型單位晶胞化學(xué)式： K 2 (Al Fe Mg) 4 (Si Al) 8 O 20 (OH) 4 nH 2 O SiO 2 /Al 2 O 3 :34(2) 非膨脹性晶層之間吸附的 K+ 的強(qiáng)吸附力，層間距 1.0nm 。(3) 電荷數(shù)量大同晶替代現(xiàn)象普遍，主要發(fā)生在硅片，電荷量較大，但部分被層間 K+ 中和，有效電荷量少于蒙脫石。(4) 可塑性等性質(zhì)

21、介于高嶺組和蒙脫組之間。伊利石主要存在于我國北方干旱地區(qū)土壤中。四川盆地紫色土和河流沖積土一般以伊利石為主。4. 綠泥石組(以綠泥石為代表，富含鎂、鐵)特點(diǎn)：(1) 2:1:1 型三八面體，化學(xué)式為 MgFe Al) 12 (Si Al)8 O 20 (OH) 16(2) 同晶替代現(xiàn)象普遍硅片、水鋁片和水鎂片上均有發(fā)生， 硅片中 Al 3+ 代 Si 4+ 、鋁片中 Mg 2+ 代 Al 3+ 產(chǎn)生負(fù)電荷，水鎂片中 Al 3+ 代 Mg 2+ 產(chǎn)生正電荷，兩者相抵為凈負(fù)電荷，介于伊利石與高嶺石之間。(3) 顆粒較小 可塑性、粘結(jié)性、吸濕性、粘著性居中 土壤中綠泥石大部分來自母質(zhì)遺留，沉積巖和沉

22、積物中較多。二、非硅酸鹽粘土礦物1. 氧化鐵( 1 )氧化鐵的類型針鐵礦(aFeOOH)：晶體較大者為黃色，較小者為棕色，存在于濕潤土壤有較高氧化性的亞表層，銹紋銹斑，鐵結(jié) 核。赤鐵礦(aFe 2 O 3 ):紅色，存在于干燥的氧化性表土層及膠膜。 纖鐵礦(-FeOOH):棕橙色，存在于排水不良而富含有機(jī)質(zhì)土壤。磁赤鐵礦(-Fe 2 O 3 ):暗紅棕色，存在于高度風(fēng)化且有機(jī)質(zhì)少的表土。 磁鐵礦( Fe 3 O 4 )：棕黑色，多存在于母質(zhì)中 , 有時(shí)與磁赤鐵礦共存。 無定形鐵( Fe(OH) 3 ):棕色，膠膜，銹水。2 )氧化鐵的形態(tài)及轉(zhuǎn)化% )= Fed/ Fet100% )= Feo/

23、 Fed100% )= Fep/ Fed100土壤鐵的游離度( 土壤鐵的活化度( 土壤鐵的絡(luò)合度(無定形t隱晶質(zhì)t晶質(zhì)2. 氧化鋁硅酸鹽礦物徹底分解產(chǎn)物土壤中常見:三水鋁石 Al 2 O 3 3H 2 O ,Al(OH) 3 。粘土礦物 : 濕熱強(qiáng)度風(fēng)化脫硅富鋁化的指標(biāo)之我國北緯 30 度以南土壤(紅壤、磚紅壤等)中才出現(xiàn) 花崗巖風(fēng)化土壤中較多。山地土壤中也有三水鋁石存在H 2 PO 4 - 等陰離子，減低其有效性。無定形鐵鋁氧化物比表面大，包被土粒，改變表面性質(zhì)可吸附固定3. 氧化硅(粘粒)(結(jié)晶質(zhì)和非晶質(zhì))晶質(zhì)以a 石英為主；非晶質(zhì)為蛋白石(SiO 2 nH 2 O)，脫水結(jié)晶為玉髓、石英

24、、方石英、鱗石英等變體。土壤中部分蛋白石來源于有機(jī)體 , 其含量常與有機(jī)質(zhì)含量有關(guān)?？勺鳛楣磐寥缆癫乇韺拥闹甘拘缘V物。4. 水鋁英石 非晶質(zhì)硅酸鹽礦物，火山灰土壤的主要粘土礦物 ,Si/Al 變化在 1-2 之間。比表面較大，帶較多負(fù)電荷，數(shù)量決定于水 化程度和溶液 pH 。三、粘土礦物的形成和分布規(guī)律1. 粘土礦物形成途徑 風(fēng)化和成土過程中形成的次生礦物 , 有兩種形成途徑。( 1 )原生礦物風(fēng)化淋溶直接演變+H 2 O ， -K -K -Mg -Si -Si云母類T伊利石 一t蛭石蒙脫石 一T高嶺石三水鋁石( 2 )風(fēng)化沉淀(自然合成)學(xué)說 原生礦物徹底風(fēng)化產(chǎn)物重新組合沉淀而成。SiO 2

25、 nH 2 O :土壤pH條件下帶負(fù)電荷，酸膠基。Al 2 O 3 nH2 O , Fe 2 O 3 nH2 O :帶正電荷，堿膠基。鹽基離子 Ca 2+ 、 Mg 2+ 、 K + 、 Na + 等，決定溶液 pH ，并參與礦物形成。 正負(fù)電荷膠體相互中和沉淀組成新礦物。沉淀一t老化、結(jié)晶溶膠 凝膠（非晶質(zhì)）結(jié)晶質(zhì)當(dāng)溶膠 SiO 2 /Al 2 O 3 > 3 ,可形成 2:1型礦物；當(dāng)溶膠SiO 2 /Al 2 O 3 v 3 ,可形成1:1型礦物及氧化鋁礦物 風(fēng)化液 pH 與鹽基淋溶有關(guān)，并影響膠體的正、負(fù)電荷數(shù)量和沉淀凝膠中正負(fù)電荷膠體的比例。鹽基離子 Mg 2+ 、 K + 等

26、直接參與新礦物合成，分別形成富鉀（伊利石）、富鎂（蛭石、綠泥石）等礦物。2. 粘土礦物的形成條件 粘土礦物形成與氣候等成土條件密切相關(guān)。南方熱帶磚紅壤、亞熱帶紅壤礦物風(fēng)化程度高，粘土礦物以1:1 型為主，并有三水鋁石，粘粒硅鋁鐵率為 2 左右，屬鐵鋁土。北方溫帶地區(qū)，粘粒礦物為各種 2:1 型 （ 伊利石、蒙脫石等 ） ，粘粒硅鋁鐵率多在 3 以上。風(fēng)化度低，屬硅鋁土。3. 我國土壤粘土礦物分布規(guī)律 :全國分為 7 個(gè)分布區(qū)。北方以水云母（伊利石）為主的 1 、2 、3 區(qū)；秦嶺、長江中下游水云母、蛭石、高嶺石交錯(cuò)分布區(qū)（4 區(qū) ） ；南方西部蛭石和高嶺石為主的分布區(qū)（ 5 區(qū)）； 南方以高嶺

27、石為主的 6 、 7 分布區(qū)。西北和青藏高原水云母區(qū) （1 區(qū) ） ，土壤風(fēng)化程度最低； 華南高嶺區(qū)（ 7 區(qū)）土壤風(fēng)化程度最高。第三章 土壤有機(jī)質(zhì)目的要求: 要求學(xué)生掌握土壤有機(jī)質(zhì)的概念、來源、含量與組成，土壤有機(jī)質(zhì)分解與轉(zhuǎn)化，土壤有機(jī)質(zhì)的主體腐殖質(zhì)的形成與性 質(zhì)，土壤有機(jī)質(zhì)在土壤肥力上和生態(tài)環(huán)境方面的作用與管理。第一節(jié) 土壤有機(jī)質(zhì)的來源、含量及組成一、土壤有機(jī)質(zhì)來源 森林土壤:枯枝落葉 草原土壤:草、根系耕作土壤:作物殘茬 （ 一般占籽實(shí)產(chǎn)量的 35 40%） 、施用的有機(jī)肥。作為土壤有機(jī)質(zhì)最主要來源的各種植物殘?bào)w，其化學(xué)組成和各種成分的含量，因植物種類、器官、年齡等的不同而有 很大差異。

28、從而導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)的差異。森林土壤:酸性有機(jī)質(zhì) 草原土壤:中性有機(jī)質(zhì)二、土壤有機(jī)質(zhì)的含量及組成1. 含量土壤學(xué)中，一般把耕層含有機(jī)質(zhì) 20% 以上的土壤 , 稱為有機(jī)質(zhì)土壤，在 20% 以下的土壤，稱為礦質(zhì)土壤 , 但耕作 土壤中，表層有機(jī)質(zhì)的含量通常在 5% 以下。土壤有機(jī)質(zhì)含量與氣候、植被、地形、土壤類型、農(nóng)耕措施密切相關(guān)。不同土壤中含量差異很大。 目前，我國土壤有機(jī)質(zhì)含量普遍偏低?？傮w而言 , 北方土壤有機(jī)質(zhì)含量高于南方土壤。四川土壤有機(jī)質(zhì)含量（ % ）OM% > 4.00 3.01 4.00 2.01 3.00 1.01 2.00 0.61 1.00 v 0.60水田 % 1.2

29、9 6.19 39.9 51.99 0.63 0.004旱地 % 3.14 5.52 18.72 46.26 24.66 1.102. 元素組成（水 % = 75 ,干物質(zhì) % = 25 ）干物質(zhì) C H O N 灰分元素% 44 8 40 8C/N 大約為 10 左右。3. 化學(xué)組成成分 纖維素 半纖維素 木質(zhì)素 蛋白質(zhì) 脂肪、樹脂等% 2 10 0 2 30 50 28 35 1 84. 土壤腐殖質(zhì)（ humus ） 土壤腐殖質(zhì)：是除未分解和半分解動(dòng)、植物殘?bào)w及微生物體以外的有機(jī)物質(zhì)的總稱，由非腐殖物質(zhì)（ Non-humic substances ）和腐殖物質(zhì)（ Humic substan

30、ces ）組成，通常占土壤有機(jī)質(zhì)的 90% 以上。第二節(jié) 土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化一、簡單有機(jī)化合物的分解和轉(zhuǎn)化 礦質(zhì)化：指復(fù)雜的有機(jī)質(zhì)在微生物的作用下，轉(zhuǎn)化為簡單的無機(jī)物的過程。 （ 一 ） 碳水化合物的礦質(zhì)化 在低溫、嫌氣條件下 , 有機(jī)酸變?yōu)?CO 2 和 H 2 O 的過程受到阻礙 , 產(chǎn)生有機(jī)酸的累積 , 從而造成植物根系萎縮、 腐爛。如：甲酸 3.2 X10 -3 M、乙酸4.6 X10 -3 M、 正丁酸7 X10 -4 M，就會(huì)對(duì)植物根系產(chǎn)生較嚴(yán)重的危害。 解決辦法：排水曬田、施草木灰（中和酸、補(bǔ)充 K 素）有機(jī)肥施用前進(jìn)行堆漚。（二）含 N 化合物的礦質(zhì)化N素生物固定與有效化過

31、程與有機(jī)物C/N比密切相關(guān)。 C/N > 25時(shí)，產(chǎn)生 N素生物固定； C/N V 25時(shí)，產(chǎn)生 N 素有效化。豆科綠肥（三葉草等） C/N 小，施入土壤后能提供 N 素（ N 素有效化）。禾本科作物秸稈 C/N 大，直接還田易造 成 M 與作物爭奪 N 素，造成 N 素的生物固定。秸稈還田應(yīng)配施化學(xué) N 肥：一般畝施秸稈 300 400kg, 需要配施化學(xué)純 N3 4kg 。（ 三 ） 脂肪、樹脂、蠟質(zhì)、單寧的礦質(zhì)化 這類有機(jī)物的礦質(zhì)化過程與碳水化合物基本相同，不同之點(diǎn)是在嫌氣條件下產(chǎn)生多酚化合物，這是形成腐殖質(zhì)的基本 材料。（四）木質(zhì)素的礦質(zhì)化 木質(zhì)素是芳香性聚合物，含碳量高，在土壤

32、中真菌和放線菌作用下緩慢的轉(zhuǎn)化，最終產(chǎn)物是CO 2 和 H 2 O ，但往往只有 50% 可形成最終產(chǎn)物，其余僅為降解產(chǎn)物，作為形成腐殖質(zhì)的原始材料。土壤有機(jī)質(zhì)因礦質(zhì)化作用每年損失的量占土壤有機(jī)質(zhì)總量的百分?jǐn)?shù)稱為有機(jī)質(zhì)的礦化率，一般在1%3%。由于土壤有機(jī)質(zhì)的礦化率與有機(jī)氮的礦化率同步，因而可通過測(cè)定土壤有機(jī)氮的礦化率來代表有機(jī)質(zhì)的礦化率。二、植物殘?bào)w的分解和轉(zhuǎn)化1. 可溶性有機(jī)化合物以及部分類似有機(jī)物入土壤后的頭幾個(gè)月很快礦化。2. 殘留在土壤中的木質(zhì)素、蠟質(zhì)以及第一階段未被礦化的植物殘?bào)w碳相對(duì)緩慢分解。三、土壤腐殖物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化1. 腐殖質(zhì)經(jīng)過物理化學(xué)作用和生物降解，使其芳香結(jié)構(gòu)核心與其

33、復(fù)合的簡單有機(jī)物分離，或是整個(gè)復(fù)合體解體。2. 釋放的簡單有機(jī)物質(zhì)被分解（礦化）和轉(zhuǎn)化，酚類聚合物被氧化。3. 脂肪酸被分解，被釋放的芳香族化合物（如酚類）參與新腐殖質(zhì)的形成。四、影響土壤有機(jī)質(zhì)分解和轉(zhuǎn)化的因素1. 溫度25 - 35 C條件下，M活動(dòng)最為旺盛，利于 0M礦質(zhì)化分解，提供作物所需養(yǎng)分。2. 土壤濕度和通氣狀況好氣：水少氣多 , M 活動(dòng)旺盛 ,0M 礦質(zhì)化分解 , 釋放養(yǎng)分 嫌氣：水多氣少 , M 活動(dòng)受抑制 , 0M 腐殖化合成腐殖質(zhì)3. 干濕交替一方面增加土壤呼吸作用，破壞土壤結(jié)構(gòu)體，利于 0M 的礦質(zhì)化分解，另一方面干燥時(shí)引起 M 死亡，又不利于 0M 分解。4. 有機(jī)殘

34、體特性（1）物理狀態(tài)：多汁、幼嫩綠肥易于分解，磨細(xì)粉碎易于分解（2）C/N大，不易分解 小，易于分解一般耕作土壤表層有機(jī)質(zhì)的 C/N 在 8:1 到 15:1 ，平均在 10:1 到 12:1 之間，處于植物殘?bào)w和微生物 C/N 之間。（3）硫、磷等元素缺乏也會(huì)抑制土壤有機(jī)質(zhì)分解。激發(fā)效應(yīng) （ 作用 ） ：土壤中加入新鮮有機(jī)物質(zhì)會(huì)促進(jìn)土壤原有有機(jī)質(zhì)的降解，可以是正、也可以是負(fù)。5. 土壤特性（ 1 ） pH 中性條件下利于 OM 分解（ 2 ）質(zhì)地 質(zhì)地愈粘重，腐殖化系數(shù)愈高，愈難分解第三節(jié) 土壤腐殖質(zhì)的形成和性質(zhì)一、土壤腐殖質(zhì)形成1. 腐殖化作用 腐殖質(zhì)：土壤腐殖質(zhì)是土壤中一類性質(zhì)穩(wěn)定，成分

35、、結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜的高分子化合物。腐殖化作用：進(jìn)入土壤中的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化形成腐殖質(zhì)的過程。2. 腐殖質(zhì)的形成過程（ 1 ）植物殘?bào)w分解產(chǎn)生簡單的有機(jī)碳化合物；（ 2 ）通過微生物對(duì)這些有機(jī)化合物的代謝作用及反復(fù)的循環(huán)，增殖微生物細(xì)胞；（ 3 ）通過微生物合成的多酚和醌或來自植物的類木質(zhì)素，聚合形成腐殖物質(zhì)。3. 腐殖質(zhì)的形成途徑二、土壤腐殖質(zhì) - 粘土礦物復(fù)合三、土壤有機(jī)質(zhì)的分組四、土壤腐殖酸性質(zhì)（一）物理性質(zhì)1. 分子量、形狀、顏色 分子量 很大。分子量大小與單體和聚合度有關(guān)； 形狀 球形結(jié)構(gòu)，疏松多孔，似海棉； 顏色分子量愈大，顏色愈深（ HA 分子量大，褐色； FA 分子量小，呈淡黃色）2. 溶

36、解性與吸收性溶解性FA 、 HA 都溶解于堿， HA 不溶于酸，而 FA 溶解于酸。吸收性 親水膠體，吸水能力強(qiáng)，吸水量可達(dá)其重量的 500% 。（二）化學(xué)性質(zhì)1. 元素組成c 、H 、0 、N 、P 、S 為主c ：N ：P ：S =100 ：10 ： 1 ： 1 120 ： 10 ：1 ：1含C量為55 60%，平均58% ，100/58= 1.724實(shí)驗(yàn)測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)時(shí)，測(cè)出含 C量后X 1.724即得土壤有機(jī)質(zhì)含量0M% = c%x 1.7242. 功能團(tuán)：含有 COOH 、 OH 及酚羥基等多種功能團(tuán)，能團(tuán)的解離導(dǎo)致腐殖酸帶電（三）分子結(jié)構(gòu)特征 分子結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜的有機(jī)高分子化合物。單

37、體中有芳核結(jié)構(gòu)物質(zhì)，芳核上有多種取代基 第四節(jié) 土壤有機(jī)質(zhì)的作用及管理一、在土壤肥力上的作用1. 養(yǎng)分較完全 含有植物生長所需各種養(yǎng)分。N :8097%，平均 95% ; P :2076% ; S :3894% 為有機(jī)態(tài)，由有機(jī)質(zhì)提供。2. 促進(jìn)養(yǎng)分有效化0M 礦質(zhì)化過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸，腐殖化過程中產(chǎn)生的腐殖酸，一方面促進(jìn)土壤礦質(zhì)養(yǎng)分溶解釋放養(yǎng)分；另一方面可 以絡(luò)合金屬離子，減少金屬離子對(duì) P 的固定，提高 P 的有效性。3. 提高土壤保肥性土壤腐殖質(zhì)是一種有機(jī)膠體 , 有巨大的表面積和表面能 , 吸附能力大于礦質(zhì)膠體 , 從而大大提高土壤保肥性。膠體類型 有機(jī)膠體膠體對(duì)陽離子吸附能力比較（

38、cmol/kg ）高嶺石 蒙脫石吸附力150 450（ 平均 350） 3 5 80 1004. 提高土壤緩沖性 腐殖質(zhì)含有多種功能團(tuán) , 遇 OH 時(shí) , 電離出 H 與之作用生成水對(duì)堿緩沖 ; 遇 H 時(shí)則由于帶負(fù)電荷而吸附 H 對(duì)酸緩沖 ; 由于腐殖質(zhì)膠體帶負(fù)電荷 , 可吸附土壤溶液中鹽基離子 , 對(duì)肥料起緩沖作用。5. 促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤物理性質(zhì)粘結(jié)力：砂V有機(jī)膠體V粘粒因此，有機(jī)質(zhì)能改變砂粒的分散無結(jié)構(gòu)狀態(tài)，又能改善粘粒的粘重大塊結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤良好結(jié)構(gòu)的形成，從而改善土 壤的通透性等物理性質(zhì)。二、有機(jī)質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用1. 絡(luò)合重金屬離子，減輕重金屬污染；2. 減輕農(nóng)藥殘

39、毒：腐殖酸可溶解、吸收農(nóng)藥，如 DDT 易溶于 HA ；3. 全球 C 平衡的重要 C 庫(含 C 平均為 58% )。三、其它方面作用1. 為 M 提供 C 源和 N 源；2.OM 含有多種生理活性物質(zhì)，有利于植物生長；3. 腐殖酸在一定濃度下能促進(jìn) M 和植物的生理活性。四、土壤有機(jī)質(zhì)的管理 我國土壤有機(jī)質(zhì)含量普遍偏低 腐殖化系數(shù)：單位重量的有機(jī)碳在土壤中分解一年后殘留的碳量，常作為有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有機(jī)質(zhì)的換算系數(shù)。1. 大量施用有機(jī)肥；2. 大力提倡秸稈還田(沃土計(jì)劃)目前四川還田秸稈不到 20% ，川中丘陵區(qū)不到 10% 。(1) 直接還田 秸稈直接還田時(shí)注意配施速效性化學(xué)氮肥。(2)

40、過腹還田 適應(yīng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，發(fā)展蓄牧業(yè)。第四章 土壤生物目的要求： 通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握土壤生物的多樣性及其生存環(huán)境和功能。土壤生物活性 (biological activity) 和肥力直接或間接地與土壤生物有關(guān)。土壤生物是土壤具有生命力的主要成分，在 土壤形成 (soil formation) 和發(fā)育過程 (development process) 中起主導(dǎo)作用 (the leading effects) 。也是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量 (soil quality) 和健康狀況 (health level) 的重要指標(biāo)之一。本章重點(diǎn)闡述土壤微生物的多樣性及其功能。第一節(jié) 土壤生物多樣性一、土壤

41、生物類型的多樣性(一) 后生動(dòng)物 (metazoa) 后生動(dòng)物由小的土居性的多細(xì)胞動(dòng)物，主要包括線蟲、蠕蟲、蚯蚓、蛞蝓、蝸牛、千足蟲、蜈蚣、輪蟲、螞蟻、螨、 環(huán)節(jié)動(dòng)物、蜘蛛和昆蟲等混合組成。(二) 原生動(dòng)物 (protozoa)原生動(dòng)物為單細(xì)胞真核生物，簡稱原蟲。原生動(dòng)物在土壤中的作用有：調(diào)節(jié)細(xì)菌數(shù)量；增進(jìn)某些土壤的生物活性； 參與土壤植物殘?bào)w的分解。(三) 微生物 (microbe) 土壤中微生物分布廣、數(shù)量大、種類多，是土壤生物中最活躍的部分。它們參與土壤有機(jī)質(zhì)分解，腐殖質(zhì)合成，養(yǎng) 分轉(zhuǎn)化和推動(dòng)土壤的發(fā)育和形成。1 公斤土壤可含 5 億個(gè)細(xì)菌， 100 億個(gè)放線菌和近 10 億個(gè)真菌， 5

42、 億個(gè)微小動(dòng)物。二、土壤微生物種群的多樣性(一) 原核微生物 (procaryotes)1 、古細(xì)菌 (archaea)2 、細(xì)菌 (bacteria)( 1 )節(jié)桿菌屬( Arthrobacter )( 2 )芽孢桿菌屬( Bacillus )( 3 )假單胞菌屬( Pseudomonas )( 4 )土壤桿菌屬( Agrobacterium )( 5 )產(chǎn)堿桿菌屬( Alcaligenes )( 6 )黃桿菌屬( Flavobacterium )3 、放線菌 (actinomyces)4 、藍(lán)細(xì)菌( Cyanobacterium )是光合微生物，行光能無機(jī)營養(yǎng)，過去稱為藍(lán)(綠)藻，由于原核

43、特征現(xiàn)改稱為藍(lán)細(xì) 菌，與真核藻類區(qū)分開來。5 、粘細(xì)菌 (myxomycota)(二) 真核微生物 (eukaryotic microorganisms)1 、真菌 (eumycota)2 、藻類 (alga)3 、地衣 (lichens)(三) 非細(xì)胞型生物即分子生物 病毒 (virus)三、土壤微生物營養(yǎng)類型的多樣性根據(jù)微生物對(duì)營養(yǎng)和能源的要求，一般可將其分為四大類型。(一) 化能有機(jī)營養(yǎng) (chemoorganotrophy) 型 化能有機(jī)營養(yǎng)型又稱為化能異養(yǎng)型，需要有機(jī)化合物作為碳源，并從氧化有機(jī)化合物的過程中獲得能量。(二) 化能無機(jī)營養(yǎng) (chemolithotrophy) 型 化

44、能無機(jī)營養(yǎng)型又稱化能自養(yǎng)型，以 CO 2 作為碳源，從氧化無機(jī)化合物中取得能量。(三) 光能有機(jī)營養(yǎng) (photoorganotrophy) 型 光能有機(jī)營養(yǎng)型又稱光能異養(yǎng)型，其能源來自光，但需要有機(jī)化合物作為供氫體以還原 CO 2 ，并合成細(xì)胞物質(zhì)。(四) 光能無機(jī)營養(yǎng) (photolithotrophy) 型 光能無機(jī)營養(yǎng)型又稱光能自養(yǎng)型，利用光能進(jìn)行光合作用，以無機(jī)物作供氫體以還原 CO 2 , 合成細(xì)胞物質(zhì)。四、土壤微生物呼吸類型的多樣性(一 )好氧性微生物的有氧呼吸(aerobic respiration)土壤中大多數(shù)細(xì)菌如芽孢桿菌、假單胞菌、根瘤菌、固氮菌、硝酸化細(xì)菌、硫化細(xì)菌等以

45、及霉菌、放線菌、藻類和原 生動(dòng)物等屬好氧性微生物。(二 )厭氧性微生物的無氧呼吸(anaerobic respiration)厭氧性微生物如梭菌、產(chǎn)甲烷細(xì)菌和脫硫弧菌等，在缺氧的環(huán)境中生長發(fā)育，進(jìn)行不需氧的呼吸過程，基質(zhì)的氧化不 徹底，產(chǎn)生一些比基質(zhì)更為還原的終產(chǎn)物，釋放的能量也少。(三) 兼厭氧性微生物兼性呼吸 兼厭氧性微生物能在有氧和無氧環(huán)境中生長發(fā)育，但在兩種環(huán)境中呼吸產(chǎn)物不同。典型的例子就是酵母菌和大腸桿菌。第二節(jié) 影響土壤微生物活性的環(huán)境因素一、溫度 溫度是影響微生物生長和代謝最重要的環(huán)境因素。微生物生長需要一定的溫度，溫度超出最低和最高限度時(shí)，即停止 生長或死亡。二、水分及其有效性

46、 水是微生物細(xì)胞生命活動(dòng)的基本條件之一。水分對(duì)微生物的影響不僅決定它的含量，更重要決定水的有效性。水分的 微生物有效性，用水的活度( a )表示。三、pH大多數(shù)細(xì)菌、藻類和原生動(dòng)物的最適宜的pH值為6.57.5 ,在pH4.010.0也可以生長。四、氧氣和 Eh 值通氣狀況或氧化還原電位( Eh 值)的高低對(duì)微生物生長有一定影響。 因此，結(jié)構(gòu)良好、通氣的旱作土壤中有較豐富 的好氧性微生物生長發(fā)育。五、生物因素1 、土壤中微生物按照來源不同可分為：土居性 ( 土生土長的 ) 和客居性 ( 外來的 ) 兩種類型。2 、土居性微生物 (edaphon) 由于長期生活在土壤中，對(duì)土壤環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)性

47、，當(dāng)土壤環(huán)境變惡劣時(shí)，能存活下 來，環(huán)境好轉(zhuǎn)時(shí)又重新繁殖。六、土壤管理措施(一) 土壤耕作 (soil tillage)常規(guī)耕作、覆蓋減耕和免耕 (zero tillage) 等耕作措施對(duì)土壤微生物的影響程度是不同的。(二) 殺生劑和其他化學(xué)制劑 (chemicals) 大田施用的除草劑 (herbicide) 和葉面殺蟲劑 (insecticide) 的劑量很少會(huì)使土壤達(dá)到足以直接傷害土壤微生物。 第三節(jié) 土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分布一、不同類型土壤中微生物的數(shù)量和分布 不同土壤類型、肥力水平，土壤微生物的數(shù)量和分布有很大差異。 一般來說，我國不同土壤微生物總數(shù)，呈如下變化趨勢(shì)：黑鈣土 >

48、; 棕壤 > 灰壤 > 水稻土 > 磚紅壤二、土壤剖面中微生物的數(shù)量和分布在土壤的不同層次中，由于水分、養(yǎng)分、通氣、溫度、 pH 等因素的差異及不同微生物的特異性，致使微生物在土壤 剖面中的分布不均。一般來說，表土層微生物數(shù)量最多，隨層次加深，數(shù)量減少。三、土壤團(tuán)聚體中微生物的分布各種團(tuán)聚體 (cluster) 是微生物在土壤中生活的微環(huán)境。團(tuán)聚體內(nèi)外的條件不同，微生物的分布也不一樣。四、微生物與植物根的聯(lián)合(一) 根圈微生物 (rhizosphere microorganisms)(二) 菌根 (mycorrhiza)(三) 共生固氮 (symbiotic nitrogen

49、 fixation)(四) 聯(lián)合固氮 (associative nitrogen fixation)第四節(jié) 土壤生物活性及表征一、土壤酶( 一 ) 土壤酶種類和功能 P61-63( 二 ) 酶在土壤中存在狀態(tài)及特性( 三 ) 環(huán)境條件對(duì)土壤酶活性 (soil enzyme activity) 的影響1 、土壤物理性質(zhì) (soil physical properties) 的影響2 、土壤化學(xué)性質(zhì) (soil chemical property) 的影響3 、耕作管理的影響二、生物活性物質(zhì)植物激素 (phytohormone)植物毒素 (phytotoxicant) 維生素和氨基酸 (vitam

50、in and amion acid) 多糖 (polysaccharide)第五章 土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)目的要求： 使學(xué)生掌握土壤的密度、容重、孔隙度與三相組成，土壤機(jī)械組成與質(zhì)地分類，不同質(zhì)地土壤肥力特點(diǎn)與利用改良； 土壤結(jié)構(gòu)的概念及類型，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成過程與其肥力意義。第一節(jié) 土壤三相組成 土壤固、液、氣三相容積比，反映土壤水、氣關(guān)系。一、土壤的密度和容重(一) 土壤密度1. 概念 單位容積固體土粒 ( 不包括粒間孔隙 ) 的質(zhì)量。 (g/cm 3 )2. 影響土壤密度的因素 礦物組成、有機(jī)質(zhì)含量、土壤質(zhì)地 土壤密度一般取平均值 2.65g/cm 3 。土壤比重：土壤密度與 4 C時(shí)純水密度之比

51、。一般取 2.65。(二) 土壤容重1. 概念 單位體積自然狀態(tài)土壤體 ( 含粒間孔隙 ) 的重量。( g/cm 3 )2. 土壤容重作用(1) 計(jì)算土壤孔隙度孔隙度=（1 容重/比重）X100%（2）計(jì)算工程土方量土壤重量=土壤體積吐壤容重（3）估算各種土壤成分儲(chǔ)量設(shè)耕層厚度 0.2m ，容重 1.3t/m 3 ，有機(jī)質(zhì)含量 15g/kg=0.015t/t ，全氮量 0.75g/kg=0.00075t/t 。1hm 2（ 10 4 m 2 ）0.2m 土層計(jì)：土壤=10000 X0.2 來3=2600t有機(jī)質(zhì)儲(chǔ)量=2600 X 0.015=39.0t全氮儲(chǔ)量=2600 X 0.00075=1

52、.95t（4）計(jì)算土壤儲(chǔ)水量及灌水（或排水）定額設(shè)土層厚度 1m ，土壤含水量 25% ，容重為 1.3 t/m 3 。1hm 2 的 1m 土層儲(chǔ)水量 =10000m 2 1m M.3 t/m3 25%=3250m 3 /hm 2 = 325mm3. 浸水容重 反映土壤在浸水條件下的結(jié)構(gòu)狀態(tài)和緊實(shí)度。4. 影響土壤容重的因素 質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)含量、緊實(shí)度等，主要通過影響孔隙而影響容重。二、土壤三相和孔度1. 土壤孔度 土壤全部孔隙容積占土體容積的百分率。水和空氣共存并充滿于土壤孔隙中。2. 土壤三相組成及孔度計(jì)算總孔度=（1 容重/比重）100%固相=（容重/比重）X100%液相=（水分重

53、量百分率 熔重）100%氣相=（總孔度一液相 ）100%土壤三相比=固相：液相：氣相3. 土壤三相組成的適宜范圍多數(shù)旱地作物適宜的土壤固、液、氣三相比為：0.5 : 0.250.3 : 0.150.25第二節(jié) 土壤質(zhì)地一、土粒和粒級(jí)1. 土粒：土壤顆粒 土粒，通常專指礦物顆粒。 土粒大小以粒徑為標(biāo)準(zhǔn)，土粒形狀大多不是球形，只能用當(dāng)量粒徑（即與其靜水沉降速度相同的圓球直徑）代替之。土壤v 1mm（卡氏制）或v 2mm部分（國際制、美國制 ）2. 土粒的大小劃分 粒級(jí)：分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：國際制、美國制、卡慶斯基制 及中國制。二、各級(jí)土粒的組成和性質(zhì)（一）礦物組成（1）砂粒以原生礦物為主，最多的是石英；（2

54、）粉粒除原生礦物外 , 還有一些風(fēng)化后形成的次生礦物；（3）粘粒則以次生礦物為主。（二）化學(xué)組成（1）隨粒徑由大到小， SiO 2 含量由多到少；（2）R 2 O 3 （ 即 Fe 2 O 3 與 Al 2 O 3 的總稱 ） 與 SiO 2 相反，隨粒徑由大到小，R 2 O 3 含量由少到多；（3）CaO 、 MgO 、 P 2 O 5 、 K 2 O 隨土粒由大到小，含量增加。（三）各級(jí)土粒的物理性質(zhì)土粒由大到小， 保水能力增加， 但通透性降低。隨著土粒由大到小 , 土壤濕脹性和可塑性增加， 對(duì)耕作帶來不利影響。三、土壤機(jī)械組成和質(zhì)地1. 土壤機(jī)械組成 土壤中各級(jí)土粒的百分含量，又稱土壤顆

55、粒組成。2. 土壤質(zhì)地概念(Soil按土壤顆粒組成進(jìn)行分類，將顆粒組成相近而土壤性質(zhì)相似的土壤劃分為一類并給予一定名稱，稱為土壤質(zhì)地 texture） 。劃分土壤質(zhì)地的目的在于認(rèn)識(shí)土壤的特性并合理利用土壤和改良土壤。3 、土壤質(zhì)地分類制（ 1 ）國際制 根據(jù)粘粒含量將質(zhì)地分為三類即： 粘粒含量小于 15% 為砂土類、壤土類； 粘粒含量 15%25% 為粘壤土類； 粘粒含量大于 25% 為粘土類。 根據(jù)粉砂粒含量，凡粉砂粒含量大于45%的，在質(zhì)地名稱前冠“粉砂質(zhì)”。 根據(jù)砂粒含量，凡砂粒含量大于55%的，在質(zhì)地名稱前冠“砂質(zhì)”。（ 2 ）美國制 等邊三角形的三個(gè)邊分別表示砂粒、粉粒、粘粒的含量。根據(jù)土壤中砂粒、粉粒、粘粒的含量，在圖中查出其點(diǎn)位再 分別對(duì)應(yīng)其底邊作平行線，三條平行線的交點(diǎn)即為該土壤的質(zhì)地。（ 3 ）卡慶斯基制：卡慶斯基質(zhì)地分類可歸納為以下幾個(gè)步驟： 根據(jù)物理性粘粒含量，將土壤分為三大質(zhì)地類型九種質(zhì)地，通過查表4-6確定。 根據(jù)砂粒（砂質(zhì)）、粗粉粒（粗粉質(zhì)）、中細(xì)粉粒（粉質(zhì)）、粘粒含量（粘質(zhì)），進(jìn)一步劃分質(zhì)地，確定質(zhì)地詳細(xì) 名稱。第二優(yōu)勢(shì)粒級(jí)第一優(yōu)勢(shì)粒級(jí)質(zhì)地名稱 根據(jù)石礫含量，查下表，冠在質(zhì)地詳細(xì)名稱之前。大于 1 毫米的石礫含量 % 石質(zhì)程度<0.5 非石質(zhì)土0.55.0 輕石質(zhì)土5.010