第二章 植物生長(zhǎng)的土壤環(huán)境

第二章植物生長(zhǎng)的土壤環(huán)境第1頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有關(guān)土壤的概念土壤：地球表面可以生長(zhǎng)植物的疏松表層土壤肥力：指在植物生長(zhǎng)過(guò)程中，能夠提供給作物生長(zhǎng)的水分和養(yǎng)分的能力。土壤肥力的四大因素：水分，養(yǎng)分，空氣和溫度小問(wèn)題：土壤肥力和土壤生產(chǎn)力有何異同？土壤肥力是土壤生產(chǎn)力的基礎(chǔ)，但不是全部，土壤生產(chǎn)力是土壤生產(chǎn)植物產(chǎn)量的能力，它還包括環(huán)境因子。了解這個(gè)概念的區(qū)別，有利于進(jìn)行植物生長(zhǎng)的管理。第2頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)土壤的礦物質(zhì)土壤是由裸露在地表堅(jiān)硬、巨大的巖石，經(jīng)過(guò)風(fēng)化作用和成土作用而形成：巖石→母質(zhì)→土壤。土壤最初來(lái)源是巖石，而巖石又是由一種或多種礦物組成，所以我們對(duì)土壤的認(rèn)識(shí)需要從認(rèn)識(shí)巖石和礦物開始。第3頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、巖石的風(fēng)化（一）地殼的元素組成第4頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）主要的成土礦物礦物是指天然存在于地殼中有一定的化學(xué)組成、物理特性、內(nèi)部構(gòu)造的化合物或單質(zhì)元素。在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的自然界的3000多種礦物中，絕大多數(shù)是化合物、結(jié)晶質(zhì)、固態(tài)的。少數(shù)是單質(zhì)、非結(jié)晶質(zhì)、液態(tài)的。礦物是巖石的組成部分，按照礦物的起源可分為：

原生礦物:巖石的組成礦物。

次生礦物:原生礦物經(jīng)過(guò)分化形成新生的礦物，又稱粘土礦物，主要有鋁、鐵氧化物及硅酸鹽的次生礦物，是土壤的無(wú)機(jī)膠體，對(duì)土壤肥力有很重要的作用。

第5頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）主要的成土巖石巖石：一種或多種礦物的集合體稱為巖石。不同的巖石具有不同的礦物組成和結(jié)構(gòu)形態(tài)，按照成因可分為三大類：1.巖漿巖：由巖漿冷凝以后而形成的巖石。我們還可以根據(jù)巖石中SiO2含量多少來(lái)劃分巖漿巖的類型：

SiO2＞65%酸性巖；52%～65%中性巖；45%～52%基性巖；＜45%超基性巖。共同特征：沒(méi)有層次、沒(méi)有化石、不含有機(jī)沉淀物。第6頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、沉積巖：各種先成巖（巖漿巖、變質(zhì)巖、原有的沉積巖）經(jīng)過(guò)風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積，重新固結(jié)而成的巖石，或者生物的遺骸、生物新陳代謝所形成的物質(zhì)沉積以后所形成的巖石。沉積巖種類很多，一般可分為三類：a：碎屑巖：礫巖、砂巖；b：粘土巖：頁(yè)巖、粘土巖；c：化學(xué)巖、生物巖：石灰?guī)r、白云巖。共同特征：有層次、常有化石。第7頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、變質(zhì)巖：地殼中的巖漿巖、沉積巖、原有的變質(zhì)巖由于受到地殼的運(yùn)動(dòng)或巖漿活動(dòng)的影響，在高溫、高壓的條件下，使巖石內(nèi)部發(fā)生激烈變化，使礦物發(fā)生重新結(jié)晶或重新排列，甚至化學(xué)成分發(fā)生激烈變化而形成的新巖石。共同特征：巖石致密堅(jiān)硬，不易風(fēng)化，呈片狀組織。第8頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第9頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（四）巖石的風(fēng)化與土壤母質(zhì)的形成1.巖石的風(fēng)化作用：地殼表面堅(jiān)硬而巨大的巖石，在外界因素的作用下逐漸發(fā)生崩解破碎和分解作用，巖石由大塊→小塊→細(xì)粒，同時(shí)巖石的礦物組成和化學(xué)組成發(fā)生改變的過(guò)程。按照風(fēng)化作用的因素和特點(diǎn)可分為物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化、生物風(fēng)化三種類型。第10頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）物理風(fēng)化：巖石受物理因素作用而崩解碎裂的過(guò)程；物理風(fēng)化的因素主要是：溫度引起的熱脹冷縮，冰凍的擠壓，流水的沖刷，風(fēng)、冰川等自然動(dòng)力的磨蝕、根系的穿插等。其結(jié)果使巖石由大塊→小塊→細(xì)粒，使巖石有了對(duì)水分和空氣的通透性，為巖石的進(jìn)一步風(fēng)化，尤其是化學(xué)風(fēng)化創(chuàng)造條件，但沒(méi)有改變巖石的礦物組成和化學(xué)組成。

第11頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）化學(xué)風(fēng)化：巖石由于受到化學(xué)因素作用而引起的破壞過(guò)程；這些化學(xué)作用過(guò)程主要包括：溶解作用、水解作用、水化作用、氧化作用等。其中水解作用能使巖石中的礦物發(fā)生徹底分解，引起巖石內(nèi)部礦物組成和性質(zhì)的徹底改變，所以水解作用被認(rèn)為是化學(xué)風(fēng)化中最主要的作用和基本環(huán)節(jié)?；瘜W(xué)風(fēng)化的結(jié)果：使巖石進(jìn)一步分解，徹底改變了原來(lái)巖石的礦物組成和性質(zhì)，產(chǎn)生了一批新的次生粘土礦物，它們的顆粒很細(xì)，一般均＜0.001㎜，呈膠體分散狀態(tài)，使母質(zhì)開始具有吸附能力、粘性和可塑性，并出現(xiàn)了毛管現(xiàn)象，有一定的蓄水性，同時(shí)也釋放了一些可溶性鹽，是植物養(yǎng)分的最初來(lái)源。

第12頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3)生物風(fēng)化：礦物在生物影響下所引起的破壞作用；主要表現(xiàn)為植物根系的穿插作用，動(dòng)物的穴居習(xí)性對(duì)巖石引起的機(jī)械破碎作用，以及生物生命活動(dòng)產(chǎn)生的CO2、O2以及分泌的各種有機(jī)酸、無(wú)機(jī)酸能加速化學(xué)風(fēng)化的進(jìn)程。生物風(fēng)化的結(jié)果：一方面加速巖石的風(fēng)化，更重要的能使風(fēng)化產(chǎn)物中的植物營(yíng)養(yǎng)元素能在母質(zhì)表層累積和集中，同時(shí)累積了OM，發(fā)展了肥力，所以生物參與風(fēng)化作用，也就意味著成土作用的開始。第13頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.成土母質(zhì)的類型巖石風(fēng)化所形成的母質(zhì)，很少殘留在原來(lái)的地方，大部分受自然動(dòng)力（如水、風(fēng)、冰川、重力等）的作用而搬運(yùn)到其它的地方，形成各種各樣的沉積物，根據(jù)風(fēng)化產(chǎn)物搬運(yùn)動(dòng)力和沉積特點(diǎn)的不同，可把成土母質(zhì)分為以下幾類：1、殘積物：2、坡積物：3、洪積物：4、沖積物5、黃土母質(zhì)土壤的形成是多種因素綜合作用的結(jié)果。19世紀(jì)俄國(guó)土壤學(xué)家B.B.道庫(kù)恰耶夫，總結(jié)認(rèn)為成土因素主要有五個(gè)：母質(zhì)、氣候、生物、地形、時(shí)間。土壤是在這五大成土因素綜合作用下形成的。第14頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、土壤的機(jī)械組成土壤粒級(jí)土壤的固相部分稱土壤顆粒簡(jiǎn)稱土粒。按照土粒的成分可分為礦物質(zhì)土粒和有機(jī)質(zhì)土粒。礦物質(zhì)土粒在數(shù)量上占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而有機(jī)質(zhì)土粒，有的是有機(jī)殘?bào)w的碎屑，很容易被土壤中的小動(dòng)物吞噬掉或被微生物分解掉，有的與礦物質(zhì)土粒緊密結(jié)合在一起，所以通常所說(shuō)的土粒實(shí)際上專指礦物質(zhì)土粒。第15頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第16頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第17頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)什么叫土壤有機(jī)質(zhì)：泛指土壤中的各種含碳的有機(jī)化合物是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)作用：提供氧分保水保肥改善土壤結(jié)構(gòu)與耕性什么叫土壤有機(jī)質(zhì)：泛指土壤中的各種含碳的有機(jī)化合物是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)作用：提供氧分保水保肥改善土壤結(jié)構(gòu)與耕性第18頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、土壤有機(jī)質(zhì)的來(lái)源、類型和組成

土壤有機(jī)質(zhì)的來(lái)源和類型來(lái)源：動(dòng)植物及微生物的殘?bào)w（10-15%

土壤中半分解的有機(jī)物的再合成---腐殖質(zhì)（85-90%）組成及性質(zhì)：糖和有機(jī)酸，醇，醛，纖維素和半纖維素，木質(zhì)素，樹脂，脂肪和單寧，含氮化合物。第19頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、土壤有機(jī)物的轉(zhuǎn)化作用第20頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、土壤腐殖質(zhì)的組分

第21頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、有機(jī)質(zhì)的作用提供植物生長(zhǎng)的養(yǎng)分增強(qiáng)土壤的保水保肥的能力促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤的物理性質(zhì)其他：生理活性物質(zhì)土壤微生物的能源消除和緩沖土壤的農(nóng)藥和重金屬污染第22頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)土壤的孔性與水氣狀況一、土壤孔性——指土壤孔隙的狀況

土壤中大小,形狀不同的復(fù)雜孔隙的狀況好壞由兩方面衡量:①孔隙的量,以孔隙度表示②孔隙的質(zhì),即大小孔隙分配,上下土層分布.孔隙狀況必須保證作物對(duì)水分和空氣的需要,有利于根系的伸展和活動(dòng),因此一是要求土壤中孔隙的容積要較多,二是要求大小孔隙的搭配和分布較為恰當(dāng).

第23頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、土壤容重

單位體積自然土壤的重量(干重)稱為土壤容重.單位為g/cm3,t/m3,（一）土壤之間差別較大,受五個(gè)因素影響:

①是土壤的礦物組成和含量有關(guān);

②是與土壤有機(jī)質(zhì)含量有關(guān);

③與土壤質(zhì)地有關(guān);

④與土壤結(jié)構(gòu)有關(guān);

⑤與土壤松緊度有關(guān).所以容重必須測(cè)定獲得,容重值砂質(zhì)土1.2~1.8,粉質(zhì)土1.0~1.5,容重用處很大,不僅在農(nóng)業(yè)上建筑,筑路,橋梁工程常用,也是十分重要的基本數(shù)據(jù).

第24頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(二)土壤孔隙的大小分級(jí)

土壤孔隙度只能說(shuō)明土壤孔隙的數(shù)量,還不能說(shuō)明大小孔隙在土壤中的比例分配,即土壤孔隙的質(zhì),因此應(yīng)對(duì)土壤孔隙的大小級(jí)別進(jìn)行研究.土壤孔隙大小形狀非常復(fù)雜,難以按其真實(shí)的孔徑來(lái)研究,因此提出了當(dāng)量孔徑的概念:第25頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）土壤孔隙的類型(1)非活性孔隙(無(wú)效孔隙)土壤最細(xì)小的孔隙

d＜0.002mm,土壤水吸力>1.5bar,該類孔隙充滿無(wú)效水,根毛難以進(jìn)入,微生物亦難進(jìn)入,在粘質(zhì)土壤中此孔較多,板結(jié)土壤此孔也較多.(2)毛管孔隙d=0.002mm~0.02mm,具毛管作用,土壤水吸力1.5~0.15bar,壤土和結(jié)構(gòu)好的土壤此孔較多.(3)通氣孔隙(非毛管孔隙)d>0.02mm,此類孔隙中的水分可在重力作用下短時(shí)間內(nèi)排出而成為通氣孔隙,土壤水吸力<0.15bar第26頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第27頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、土壤毛管水土壤含水量超過(guò)最大分子持水量后，水分可以自由移動(dòng)，靠毛管力保持在土壤孔隙中的水分稱為毛管水。特點(diǎn)：（１）可以自由移動(dòng)；（２）溶解養(yǎng)分能力；（３）植物有效。影響因素：質(zhì)地，有機(jī)質(zhì)，結(jié)構(gòu)等第28頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土壤三相組成的計(jì)算

1.土壤的固相率=1-土壤孔隙度

2.土壤液相率(容積含水率)=土壤含水量(質(zhì)量%)×土壤容重

3.土壤氣相率=土壤孔隙度-土壤容積含水率

4.土壤三相比=固相率∶液相率∶氣相率

適宜旱地土壤要求固相率50%左右,容積含水量在25—30%之間,氣相率10%~20%,土體還應(yīng)"上虛下實(shí)".

第29頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、土壤的結(jié)構(gòu)性土壤結(jié)構(gòu)性的概念

通常所說(shuō)的"土壤結(jié)構(gòu)"實(shí)際包含兩個(gè)方面,土壤結(jié)構(gòu)性和土壤結(jié)構(gòu)體,土壤結(jié)構(gòu)體是指土壤中的土粒相互黏結(jié)團(tuán)聚成大小形狀和性質(zhì)不同的聚合體稱之為土壤結(jié)構(gòu)體.土壤結(jié)構(gòu)性是指土體中土壤結(jié)構(gòu)體的大小,類型,數(shù)量,品質(zhì)及其相互排列方式和相應(yīng)的孔隙狀況等的綜合特性.它是土壤的重要物理性質(zhì)

第30頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第31頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)土壤的膠體性質(zhì)

一、概念是指大小在1-100毫微米（在長(zhǎng)、寬和高的三個(gè)方向，至少有一個(gè)方向在此范圍內(nèi)）的固體顆粒而言。實(shí)際上凡1-1000nm粘粒都具有膠體的特性。二、種類礦物顆粒：鋁硅酸鹽，鐵、鋁、錳、鈦的氧化物有機(jī)態(tài)顆粒：膜狀或游離態(tài)的腐殖質(zhì)第32頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、土壤膠體的構(gòu)造+++++++-++-+-+-+-+-++--+--++-+本體溶液擴(kuò)散層雙電層結(jié)構(gòu)：當(dāng)靜電引力與熱擴(kuò)散相平衡時(shí)，在帶電膠體表面與溶液的界面上，形成的由一層固相表面電荷與一層溶液中相反符號(hào)離子所組成的電荷非均勻分布的空間結(jié)構(gòu)決定電位離子層非活性補(bǔ)償離子層微粒核第33頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、土壤吸收性能指土壤能夠吸收和保持土壤溶液中的分子和離子，懸液中的懸浮顆粒、氣體及微生物的能力。土壤吸收性能：1、機(jī)械吸收：機(jī)械阻隔2、物理吸收性3、化學(xué)吸收性4、物理化學(xué)吸收性5、生物吸收性第34頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

五、陽(yáng)離子交換作用

概念：土壤膠體吸附陽(yáng)離子，在一定條件下，與土壤溶液中的其他陽(yáng)離子發(fā)生交換，這就是土壤陽(yáng)離子的交換過(guò)程。能夠參與交換過(guò)程的陽(yáng)離子，就成為交換性陽(yáng)離子。第35頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六、陽(yáng)離子交換量和施肥的密切關(guān)系施肥時(shí)不僅要了解作物的需要，同時(shí)還要考慮土壤交換量的大?。?/p>

例如在砂土上施用化肥土壤交換量？土壤保肥能力？施肥次數(shù)？施肥量？