東北林業(yè)大學土壤重點

東北林業(yè)大學土壤重點1、土壤資源的特性：相對不可再生性（治之得宜，地力常新），有限性，質(zhì)量可變性，空間分布的固定性。2、 土壤的概念：地球陸地表面能生產(chǎn)植物收獲物的疏松表層。3、 土壤肥力：土壤的基本屬性和質(zhì)的特征，概念：土壤從營養(yǎng)條件（水肥）和環(huán)境條件（水氣熱）方面，供應(yīng)和協(xié)調(diào)植物生長的能力。或：土壤供應(yīng)與協(xié)調(diào)植物正常生長發(fā)育所需要的養(yǎng)分和水，空氣，熱的能力。四大肥力因子：水、肥、氣、熱幾點說明：四大因子相互制約，使土壤及其肥力不斷變化且具有生態(tài)相對性。土壤肥力的分類：來源：自然肥力和人工肥力有效性：有效肥力和潛在肥力（受環(huán)境條件和科技水平限制，在一定生產(chǎn)條件下可轉(zhuǎn)化為有效肥力）。土壤肥力的生態(tài)相對性：某種土壤是否肥沃，只能針對某種植物或某些生理要求相同的植物而言，并不是對任何植物而言。肥沃土壤有廣泛的適宜性；生態(tài)廣譜植物對土壤有廣泛適宜性；特殊植物會對相對應(yīng)的極端土壤有特殊的耐性。即適地適作，適地適樹，適地適栽。第一章礦物巖石一、 礦物的概念礦物是巖石圈中化學元素的原子或離子通過各種地質(zhì)作用形成的，并在一定條件下相對穩(wěn)定的自然產(chǎn)物。1）礦物是各種地質(zhì)作用形成的天然化合物或單質(zhì)。2）礦物具有一定的化學成分。3）礦物還具有一定的晶體結(jié)構(gòu)，它們的原子呈規(guī)律的排列。4）礦物具有較為穩(wěn)定的物理性質(zhì)。5）礦物是組成巖石的基本單位?；瘜W組成：幾乎包括地殼中所有的元素，以氧、硅、鋁、鐵最多，SiO2、A12O3、Fe2O3占礦物質(zhì)總量的75%以上分類：1.原生礦物：由地下深處高溫高壓條件下（熔融狀態(tài)）的巖漿上升冷凝結(jié)晶而成的礦物。如石英、長石、云母、輝石、角閃石等。2.次生礦物：原生礦物經(jīng)物理、化學風化作用，組成和性質(zhì)發(fā)生化學變化，形成的新礦物稱次生礦物。如方解石、高嶺石等。二、礦物的物理性質(zhì)：顏色（自色，他色，假色），條痕，光澤，硬度，解理和斷口巖石：一種或幾種礦物組成的集合體。巖石都有一定的礦物組成，結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。一、巖漿巖巖漿巖是地球內(nèi)部熔融狀態(tài)的巖漿侵入地殼或噴出地表冷凝形成的巖石。噴出巖：玄武巖；侵入巖（深成巖，淺成巖）：花崗巖二、 沉積巖沉積巖是各種地質(zhì)沉積物（早期巖石風化物、生物殘體等）在地表或地下不太深的地方，在常溫常壓下經(jīng)壓緊、膠結(jié)硬化而形成的巖石。一般分為機械沉積巖、化學沉積巖和生物沉積巖三類。主要沉積巖：角礫巖，礫巖，砂巖，頁巖，石灰?guī)r三、 變質(zhì)巖片麻巖，片巖，板巖，石英巖，大理巖，千枚巖第二章巖石風化與土壤母質(zhì)風化作用：巖石、礦物在外界因素和內(nèi)部因素的共同作用下，逐漸發(fā)生崩解和分解的過程。由于作用因子不同，分物理風化，化學風化和生物風化三大類型，同時進行。（1）物理風化機械崩解作用。在水、風、流水、冰川等物理因素作用下，巖石、礦物發(fā)生崩解破碎，但不改變其化學成分和結(jié)構(gòu)的過程。引起因素：熱力作用巖石受熱后引起表層和內(nèi)部熱脹冷縮不同引起。冰劈作用進入巖石裂縫中的水反復融化與凍結(jié)，對巖面產(chǎn)生劈裂作用而引起。風和流水的作用主要風和流水把巖石表層剝落的碎屑吹走、沖走及磨蝕。卸荷作用指由巖石卸荷釋重而引起的剝離作用。在花崗巖分布區(qū)最為常見。（2） 化學風化巖石、礦物在水、二氧化碳等因素作用下，發(fā)生化學變化而產(chǎn)生新物質(zhì)的過程。溶解作用，水化作用，水解作用（最基本，最重要），氧化作用（3） 生物風化作用巖石和礦物在生物影響下發(fā)生的物理和化學變化稱生物風化作用。生物風化作用主要有兩個方面：生物的機械破碎作用：由生物的生命活動引起的巖石機械破碎作用（物理風化）。例如：根劈作用生物的化學分解作用：某些生物（高等植物根系、地衣、微生物）在生命活動中靠分泌酸類物質(zhì)分解巖石或礦物（有機酸的絡(luò)合溶解作用），從中吸取營養(yǎng)物質(zhì)。礦物、巖石風化后形成的疏松碎屑物，是形成土壤的基礎(chǔ)，因此稱為成土母質(zhì)，簡稱母質(zhì)。一、成土母質(zhì)地球化學類型碎屑類型、鈣積類型、飽和硅鋁類型、酸性硅鋁化類型、富鐵鋁化類型二、成土母質(zhì)的運積類型殘積物坡積物洪積物沖積物（東北平原長江中下游平原）濱海沉積物湖積物風積物黃土及黃土狀沉積物第四紀紅色粘土冰川沉積物和冰水沉積物第三章土壤形成和土壤剖面第一節(jié)土壤=f（母質(zhì)、氣候、生物、地形、時間…）土壤形成因素可分為兩大類：自然因素和人為因素生物因素中：土壤動物種類的組成和數(shù)量在一定程度上是土壤類型和土壤性質(zhì)的標志，可作為土壤肥力的標志。氣候因素是土壤形成的能量源泉。第二節(jié)土壤形成過程1、有機質(zhì)聚集過程（1）腐殖化植物殘體被轉(zhuǎn)化成腐殖質(zhì)，聚積在土體的上部而形成暗色的腐殖層（黑土層）。腐殖化過程的結(jié)果，使土體發(fā)生分化，往往在土體上部形成一個暗色的腐殖質(zhì)層。（2）斑氈化腐殖化程度低的粗腐殖質(zhì)（3）泥炭化斑氈化和泥炭化的區(qū)別環(huán)境條件：前者是寒溫性森林植被下，環(huán)境涼濕，后者是低溫或過高濕度條件下分解程度：前者分解不徹底，可見葉脈；后者半分解狀態(tài)，僅顏色改變，仍保持原狀。2、粘化過程及其類型：殘積粘化、淋淀粘化3、脫硅富鋁化過程4、鈣化過程5、灰化過程：灰化一一隱灰化一一漂灰6.潛育化、潴育化和白漿化過程這三種過程都是由于土體滯積水引起的。（1）潛育化過程：土體中發(fā)生的還原過程。在長期滯水條件下，有機質(zhì)嫌氣分解，F(xiàn)e、Mn呈還原態(tài)，從而形成藍灰色或青灰色的還原層次，稱作潛育層-強烈還原的土層（注意：Fe、Mn并未移動）.（2）潴育化和白漿化過程：潴育化和白漿化過程是土壤季節(jié)性滯水，在干濕交替環(huán)境中發(fā)生的氧化還原過程?！镤笥菏艿叵滤麧q影響的成土過程。地下水上升，土壤漬水，F(xiàn)e、Mn還原移動；地下水下降，F(xiàn)e、Mn氧化淀積。于是，在結(jié)構(gòu)面上形成黃棕色的鐵質(zhì)銹斑或黑色錳斑…潴育層★白漿化：土壤表層季節(jié)性滯水而發(fā)生的潴育漂洗過程。1.土壤剖面:從地面向下挖掘直到母質(zhì)所露出的一段垂直切面。土壤剖面的構(gòu)造（或土體構(gòu)型），是指從上到下不同土層的排列方式。2.土壤層次：大致與地表平行的土壤層次稱土層。在土壤形成過程中所產(chǎn)生的土層叫發(fā)生學土層。土壤剖面形態(tài)特征：土壤顏色、結(jié)構(gòu)、緊實度、植物根系和動物孔穴，濕度，質(zhì)地，新生體與侵入體新生體是在土壤形成過程中新產(chǎn)生的或聚積的物質(zhì)。侵入體不是土壤形成過程中的物質(zhì)，而是外來入侵土體中的物體，故稱作侵入體。（1）新生體：新生體是判斷土壤性質(zhì)，土壤組成和發(fā)生過程等非常重要的特征。（2）侵入體：與現(xiàn)代成土過程無關(guān)，但有利于弄清成土的條件和環(huán)境，特別是作為認為活動歷史見證。第四章土壤物質(zhì)組成概述：土壤由固相，液相，氣相和土壤生物體組成第一節(jié)土壤礦物質(zhì)按照發(fā)生類型可將土壤礦物劃分為原生礦物（直接來源于母巖）、次生礦物（風化與成土過程中生成）、可溶性礦物三大類。土壤礦物質(zhì)對肥力的作用：土壤的立體結(jié)構(gòu)支撐，土壤質(zhì)量的主體，顆粒大小影響水、氣、熱狀況，繼續(xù)風化可提供養(yǎng)分，影響離子吸附以及養(yǎng)分的積釋。土壤有機質(zhì)是土壤固相的組成成分之一。是存在于土壤中的所有含碳的有機化合物。含量小，但對土壤肥力的形成，維持與發(fā)展起關(guān)鍵作用。2土壤有機質(zhì)的類型：生物有機質(zhì)（新鮮有機質(zhì)一層、半分解有機質(zhì)一F層）土壤腐殖質(zhì)（H層）腐殖質(zhì):土壤有機質(zhì)的主體成分，占總量的80~90%二、土壤有機質(zhì)的礦化作用1概念：復雜的土壤有機質(zhì)在微生物作用下，分解為簡單無機化合物的過程（徹底分解為二氧化碳、水和無機鹽，并放出能量）。3主要生物有機質(zhì)的礦化（分解）過程2）含氮有機質(zhì)的分解①水解作用②氨化作用：分解含氮有機物（氨基酸）產(chǎn)生氨的生物學過程稱氨化作用。③硝化作用：氨態(tài)氮或銨被微生物氧化成亞硝酸，并進一步氧化成硝酸的過程，稱硝化作用。分為兩個階段：第一階段，氨被亞硝酸細菌氧化成亞硝酸；第二階段，亞硝酸被硝化細菌氧化成硝酸。其反應(yīng)如下：2NH3+3Q2 2HNO2+2H2O+熱量2HNO2+O2 2HNO3+熱量④反硝化作用三、 土壤有機質(zhì)的腐殖化作用腐殖化作用：土壤有機質(zhì)在微生物的作用下，把有機質(zhì)產(chǎn)生的簡單有機化合物及中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成更復雜的、穩(wěn)定的、特殊的高分子有機化合物一—腐殖質(zhì)的過程。簡單說，土壤有機質(zhì)在微生物的作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)楦迟|(zhì)的過程胡敏酸的特性胡敏酸是土壤中溶于稀堿的棕褐色的天然有機高分子化合物。胡敏酸縮合度高，分子量大，平均大于25000，高者可達上百萬；胡敏酸的官能團多，所以它具有較強的交換能力；官能團中羧基相對較少，弱酸性；僅1價鹽溶于水，2、3價鹽均不溶；凝聚性好，利于土壤結(jié)構(gòu)形成。富里酸的特性富里酸是土壤中溶于稀堿也溶于稀酸的黃棕色天然有機高分子化合物；富里酸的縮合度相對較低，分子量較胡敏酸小（3000?6000）；羧基官能團相對較多，酸性較強；其1、2、3價鹽皆溶于水；絡(luò)合溶解能力強。分散性高，移動性大；凝聚性相對較差，對土壤結(jié)構(gòu)形成的作用相對較小。四、 土壤有機質(zhì)的作用和調(diào)節(jié)土壤有機質(zhì)對提高土壤肥力的作用★植物養(yǎng)分主要來源之一N（全氮90-98%），P（全磷20-50%），K…★促進植物生長發(fā)育類激素★促進土壤微生物和動物活動★改善土壤物理性質(zhì)，改良結(jié)構(gòu)，增強蓄水通氣性★提高土壤保肥性和緩沖性★促進土壤養(yǎng)分的有效化P及金屬元素★減輕重金屬污染★固定農(nóng)藥等有機污染物★影響全球碳平衡第五章土壤的物理性質(zhì)——質(zhì)地，結(jié)構(gòu)，孔性第一節(jié)土壤質(zhì)地土壤粒級：按照土粒直徑大小和性質(zhì)而劃分的土粒級別。石礫＞2mm＞砂粒＞0.02mm＞粉粒＞0.002mm＞粘粒。土壤的機械組成（質(zhì)地）：土壤中各粒級土粒所占的質(zhì)量百分比。我國土壤質(zhì)地由南至北一次可大致劃分為粘性土，壤性土，砂性土三級。質(zhì)地與土壤肥力一一水、肥、氣、熱與耕性砂性土：通透而不保蓄，養(yǎng)分少，溫度高（熱性土），耕性好，發(fā)小不發(fā)老粘性土：保蓄而難通透，養(yǎng)分多，溫度低（冷性土），發(fā)老不發(fā)小壤性土：砂粘程度適中，通透而且具有保蓄性，養(yǎng)分豐富，老苗小苗都可以發(fā)團粒與粒狀結(jié)構(gòu)（螞蟻蛋，良好的結(jié)構(gòu)）土壤容重：自然狀況下，單位容積土壤（包括孔隙在內(nèi)的原狀土）的烘干質(zhì)量它表示土壤的緊實程度，適宜范圍1.14~1.26克每立方厘米適宜孔隙標準：耕層孔隙度：50~56%通氣孔隙度：8~10%第六章土壤水、氣、熱狀況類型及對植物的有效性：按物態(tài)：固態(tài)（冰晶），氣態(tài)（水汽），液態(tài)（主要）液態(tài)水包括：膜狀水（松束縛水）吸濕水達到飽和后繼續(xù)吸附的水一一部分有效吸濕水（緊束縛水）一一無效毛管水（支持毛管水【河谷及泛濫平原】，懸著毛管水）由于毛細作用而保留在土壤孔隙中的水——有效重力水：會因重力而發(fā)生移動的水一一部分有效地下水1、土水勢：將極小單位水量從一個平衡的土水系統(tǒng)可逆的移到和它溫度相同，出于參比狀態(tài)水池時所做的功是負值，包括：基質(zhì)勢（主要），滲透勢，壓力勢（氣壓勢和靜水壓勢），重力勢用Pa或MPa表示2、土壤水吸力：及土壤對水的吸持能力，是正值，土壤的水分越飽和，水吸力越小3、土壤水勢與水分運動：趨勢是從水勢高移動到水勢低的地方，并釋放能量。土壤空氣組成特點：二氧化碳按量高，水汽含量高，具有還原性氣體土壤熱容量：單位質(zhì)量（容積）的土壤升高單位溫度所需的熱量土壤導熱率：單位溫度梯度下單位時間通過土壤截面的熱量，反應(yīng)土壤傳導熱量的難易程度第七章土壤化學性質(zhì)土壤膠體1、概念：直徑小于廣2微米的土壤微粒2、種類、組成：按化學成分分為無機膠體，有機膠體，有機無機復合膠體3、無機膠體（礦質(zhì)膠體）同晶代換作用：指組成礦物的中心離子被電性相同，大小相近的離子代替而晶格構(gòu)造保持不變的一種現(xiàn)象4、有機膠體：土壤中一類分子量大，結(jié)構(gòu)復雜的高分子化合物，主要是腐殖質(zhì)，其次還有少量的蛋白質(zhì)，氨基酸以及多糖類高分子。5、有機無機復合體:腐殖質(zhì)與礦質(zhì)粘粒通過化學鍵結(jié)合，是形成土壤良好結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)永久電荷：風化過程中的同晶置換導致可變電荷：土壤隨pH條件改變而改變的電荷第二節(jié)土壤的離子交換作用定義:土壤膠體微粒擴散層中離子與土壤溶液的離子相互交換的過程陽離子交換作用：特點：等量可逆隨溫陽離子交換量：一定pH下土壤能吸附的交換陽離子總量，單位cmol/kg鹽基飽和度：交換鹽基離子總量占交換陽離子總量的百分比我國土壤pH一般在4~9之間土壤中氫離子的來源：水電離，二氧化碳溶于水，微生物分解出的酸，氧化作用出現(xiàn)的酸，酸雨土壤酸度類型：活性酸度（游離氫離子）與潛性酸度（吸附的氫鋁離子）用水和中性鹽分別浸提同一土壤，中性鹽的pH小因為代換出了可水解的致酸離子土壤緩沖性：土壤具有的抵抗少量酸堿而不使pH發(fā)生變化的能力產(chǎn)生原因：1、土壤中有許多弱酸2、土壤具有陽離子交換作用（主要作用）3土壤中兩性物質(zhì)的存在第八章土壤養(yǎng)分與施肥第一節(jié)植物必須營養(yǎng)元素（一）標準1、這種元素對所有高等植物的生長發(fā)育是不可缺少的。如果缺少該元素，植物就不能完成其生活史一一必要性2、這種元素的功能不能由其它元素所代替。缺乏這種元素時，植物會表現(xiàn)出特有的癥狀，只有補充這種元素后癥狀才能減輕或消失一一專一性3、這種元素必須直接參與植物的代謝作用，對植物起直接的營養(yǎng)作用，而不是改善環(huán)境的間接作用一一直接性（二）分組大量元素：植物對這種元素的需要量大，占植物體干重的0.05%-5%。C、H、0、N、P、K、Ca、Mg、S微量元素：植物對這種元素的需要量小，一般占植物干重的10-5-10-1%，包括Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl、B、Ni。大量元素和微量元素是根據(jù)植物的需要量來分的，而非根據(jù)各元素在土壤中的含量。N，大量元素，植物一2%，土壤一0.1%；Fe，微量元素，植物一0.01%，土壤一3.5%。土壤養(yǎng)分的來源：礦質(zhì)風化釋放，有機質(zhì)分解，生物固定，大氣降水，人為施肥土壤養(yǎng)分的消耗：植物吸收（主要），淋溶損失，徑流流失，還原為氣體釋放，人為損失第二節(jié)土壤的氮素營養(yǎng)來源1.施入土壤中的化學氮肥和有機肥料2.動植物殘體的歸還3.生物固氮4.雷電降雨帶來的NH4+-N和NO3--N土壤含氮量范圍一般為0.01%-1.0%，與有機質(zhì)含量成密切正相關(guān)。我國東北土壤有機質(zhì)豐富，表層含氮量多在0.1%-0.5%。土壤含氮量>0.2% 高；0.2%-0.1%中；0.1%-0.05%低；<0.05%極低（三）土壤中氮的形態(tài)與植物有效性1、有機態(tài)氮：存在于土壤有機物質(zhì)中的氮，一般占全氮的98%以上。（1）難礦化有機氮：腐殖質(zhì)氮（胡敏酸氮、富里酸氮）為主，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，難以被分解，遲效性氮，占有機氮總量的80%。（2）易礦化有機氮：生物殘體及半分解產(chǎn)物中的有機氮，近期內(nèi)可礦化，如核酸、蛋白質(zhì)、酰胺、氨基糖等，有效性氮。（3）可溶性有機氮：少量游離氨基酸等，約0.1?幾個mg/kg,對植物直接有效，〈全氮5%。2、礦質(zhì)態(tài)氮（無機態(tài)氮）：一般由有機氮礦化而來，大都不足全氮的2%。（1）固定態(tài)銨（NH4+）:土壤粘土礦物中固定的銨離子，含量一般幾十?幾百mg/kg，一般遲效，僅晶格膨脹或破裂時才能釋放。（2）吸附態(tài)銨（NH4+）：被土壤膠體表面所吸附的銨，一般十幾?幾十mg/kg，能解析，速效。（3）水溶態(tài)氮：溶于土壤溶液中的NH4+和NO3-，對植物直接有效。一一NH4+、NO3-是植物吸收的主要形式。（四）植物的氮素缺乏與過剩1、氮素缺乏：植株矮小，瘦弱，葉片黃化，根冠比較大，分枝、分蘗少，早衰、早熟，結(jié)實率低，籽實少，產(chǎn)量低，品質(zhì)差。缺素首先出現(xiàn)在下部老葉上2、氮素過多植株徒長，貪青晚熟。枝葉茂盛，群體過大，通風透光不好，碳水化合物消耗太多，使莖桿細弱，機械強度小，易受機械損傷（倒伏）；體內(nèi)可溶性氮化合物過多，容易遭受病蟲害；貪青晚熟，結(jié)實率下降，產(chǎn)量降低；瓜果的含糖量降低，風味差，不耐貯藏，品質(zhì)低;葉菜類植物中硝酸鹽高，危害健康。氮的衡量指標全氮全部氮素含量。時間穩(wěn)定性好。自然土壤或新開墾土壤上，是氮素養(yǎng)分供應(yīng)的較好指標；老耕地中，由于腐殖質(zhì)態(tài)氮所占比例高，往往不能很好地反映土壤供氮水平。堿解氮包括堿性條件下水解的部分有機氮（易分解蛋白質(zhì)、肽、氨基酸等）和速效氮的全部。含量范圍幾十至上千mg/kg，穩(wěn)定性較好，能較好地反映土壤近期的供氮水平。速效氮包括銨態(tài)氮和硝態(tài)氮兩部分，前者為吸附代換態(tài)銨和水溶性銨，后者為水溶性硝態(tài)氮。含量范圍幾至幾十mg/kg，對植物有效性高，但含量太低，往往因植物和微生物吸收等原因而季節(jié)波動性極大。植物吸收的氮素主要是鉉態(tài)氮和硝態(tài)氮。在旱地農(nóng)田中，硝態(tài)氮是植物的主要氮源。土壤中的銨態(tài)氮通過硝化作用可轉(zhuǎn)變?yōu)橄鯌B(tài)氮，所以植物吸收的硝態(tài)氮多于銨態(tài)氮。1、蛋白質(zhì)的重要組分（蛋白質(zhì)中平均含氮16%-18%）2、核酸和核蛋白質(zhì)的成分3、葉綠素的組分元素4、許多酶的組分（酶本身就是蛋白質(zhì)）氮還是一些維生素的組分，而生物堿和植物激素也都含有氮。總之，氮對植物生命活動以及作物產(chǎn)量和品質(zhì)均有極其重要的作用。合理施用氮肥是獲得作物高產(chǎn)的有效措施。氮素缺乏第三節(jié)土壤的磷素營養(yǎng)二、土壤磷的形態(tài)（一）無機態(tài)磷，占全磷的85-20%礦物態(tài) 水溶態(tài)吸附態(tài)相互平衡1、水溶態(tài)磷一土壤溶液中的磷H2PO4-（最易被吸收）、HPO42-（其次）、PO43-（最難被吸收）（二）有機態(tài)磷，占全磷的15-80%三、土壤磷素養(yǎng)分衡量指標1、全磷：不能作為衡量磷素供應(yīng)能力的確切指標，只是表達土壤磷素養(yǎng)分貯備（或潛力）的相對指標。2、速效磷：包括水溶性磷、部分或全部吸附態(tài)磷和易礦化有機磷以及某些易溶解的沉淀態(tài)磷酸鹽。測定時浸提劑不同測定結(jié)果也