新生土壤物質(zhì).ppt

1、第一節(jié) 土壤有機(jī)質(zhì),概念：土壤有機(jī)質(zhì)(soil organic matter) 土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中的各種動(dòng)植物殘?bào)w，在土壤生物的作用下形成的一類特殊的高分子化合物。,土壤有機(jī)質(zhì),0.5%,5%,0.5-2.0%,7%,一、土壤有機(jī)質(zhì)的來(lái)源、含量及其組成 （一）、土壤有機(jī)質(zhì)的來(lái)源,微生物 動(dòng)物來(lái)源 植物來(lái)源,（二）、有機(jī)質(zhì)含量 一般含量在0-5%之間。 泥炭土可高達(dá)20%或30%以上 漠境土和砂質(zhì)土壤不足0.5%,（三）、有機(jī)質(zhì)的組成,(1) 化學(xué)元素組成 土壤有機(jī)質(zhì)的基本元素組成是C、H、O、N， C/N比大約在1012之間。,(2) 化合物組成 可分為: 腐殖殖物質(zhì) （Humic Subst

2、ance) 非腐殖物質(zhì) （Non-Humic Substance) 常見化合物有纖維素、半纖維素、蛋白質(zhì)、木質(zhì)素及脂類。,(3) 存在形態(tài)： 動(dòng)、植物殘?bào)w 半分解的動(dòng)、植物殘?bào)w 腐殖物質(zhì),決定土壤有機(jī)質(zhì)含量的因素： 進(jìn)入土壤的有機(jī)物質(zhì)數(shù)量 土壤有機(jī)質(zhì)的損失量 土壤有機(jī)碳的平衡,二、土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化 （一）礦化過(guò)程與腐殖化過(guò)程 1、礦化作用(Mineralization)* 土壤有機(jī)質(zhì)在土壤微生物及其酶的作用下，分解成 二氧化碳和水，并釋放出其中的礦質(zhì)養(yǎng)分的過(guò)程。,2. 腐殖化過(guò)程:(Humification)* 各種有機(jī)化合物通過(guò)微生物的合成或在原植物組織中的聚合轉(zhuǎn)變?yōu)榻M成和結(jié)構(gòu)比原來(lái)有

3、機(jī)化合物更為復(fù)雜的新的有機(jī)化合物，這一過(guò)程稱為腐殖化過(guò)程。,圖4-1 有機(jī)質(zhì)的分解與合成示意圖,在好氧條件下，微生物活動(dòng)旺盛，分解作用可進(jìn)行較快而徹底，有機(jī)物質(zhì)-CO2和H2O，而N、P、S等則以礦質(zhì)鹽類釋放出來(lái)。 在嫌氣條件下，好氧微生物的活動(dòng)受到抑制，分解作用進(jìn)行得既慢又不徹底，同時(shí)往往還產(chǎn)生有機(jī)酸、乙醇等中間產(chǎn)物。 在極端嫌氣的情況下，還產(chǎn)生CH4、H2等還原物質(zhì)，其中的養(yǎng)料和能量釋放很少，對(duì)植物生長(zhǎng)不利。,注 意,1. 土壤生物的組成與活性 土壤動(dòng)物促進(jìn)植物殘?bào)w的破碎和運(yùn)輸 真菌可促進(jìn)木質(zhì)素的分解 細(xì)菌和放線菌可促進(jìn)碳水化合物的分解,（二）、影響有機(jī)物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化的因素：,2 土壤環(huán)

4、境條件 質(zhì)地 粘粒含量越高，有機(jī)質(zhì)含量也越高。 pH值 中性、鈣質(zhì)豐富較好，pH6.5-7.5。 水分 最適濕度：土壤持水量的50-80%（低洼、積水有利于有機(jī)質(zhì)的積累） 通氣性 通氣不良易有機(jī)質(zhì)累積 溫度 最適宜溫度大約為25-35,有機(jī)物質(zhì)組成的碳氮比（C/N）對(duì)其分解速 度影響很大。 以2530：1較為合適。 C/N降至大約25：1以下，微生物不再利用土壤中 的有效氮，相反由于有機(jī)質(zhì)較完全的分解而釋放礦質(zhì)態(tài)氮,C/N比*,動(dòng)畫演示,3. 植物殘?bào)w的特性,三 土壤腐殖物質(zhì)的形成和性質(zhì),（一）、土壤腐殖質(zhì)-粘土礦物復(fù)合體,土壤有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體示意圖,（二）、土壤腐殖酸的分組,目前常用的提取劑

5、（1）0.1M NaOH溶液 （2）0.1M NaOH + 0.1M 焦磷酸鈉混合提取液,腐殖質(zhì)分組方法,（三）、土壤腐殖酸的性質(zhì),物理性質(zhì) 1、顏色 黑褐色，富里酸呈淡黃色，胡敏酸呈褐色 2、溶解性 富里酸溶于水、酸、堿； 胡敏酸不溶于水和酸，但溶于堿； 富里酸的一價(jià)、二價(jià)鹽溶于水，三價(jià)鹽幾乎不溶于水； 胡敏酸的一價(jià)鹽溶于水，但二價(jià)、三價(jià)鹽幾乎不溶于水。 3、吸水性 最大吸水量可以超過(guò)500% 4.膠體特性 土壤有機(jī)膠體的主要組成部分,化學(xué)性質(zhì) 、腐殖質(zhì)的組成,、化學(xué)組成,我國(guó)主要土壤腐殖酸的元素組成,習(xí)慣上以58%為其平均值，故計(jì)算有機(jī)質(zhì)的含量時(shí)，一般以1.724為折算系數(shù)。,3、含氧官能

6、團(tuán),羧基、酚羥基、羰基、醌基、醇羥基、甲氧基等。,腐殖質(zhì)的含氧官能團(tuán)含量（m mol M）.kg-1,4、腐殖酸的絡(luò)合性,絡(luò)合物的穩(wěn)定性隨pH值的升高而增大。 在Ph4.8時(shí)能與Fe、Al、Ca等離子形成可溶性絡(luò)合物，但在中性或堿性條件下會(huì)產(chǎn)生沉淀。,5、腐殖酸的電性,腐殖酸是一種兩性膠體。即可以帶負(fù)電荷，也可以帶正電荷。而通常以帶負(fù)電荷為主。腐殖質(zhì)的負(fù)電荷數(shù)量隨pH質(zhì)的升高而升高。,（三）腐殖質(zhì)的穩(wěn)定性與變異性,1、穩(wěn)定性 在溫帶條件下，一般植物殘?bào)w的半分解周期少于3個(gè)月，植物殘?bào)w形成的新的有機(jī)質(zhì)的半分解期為4.7-9年，而胡敏酸的平均停留時(shí)間為780-3000年，富里酸的平均停留為200-

7、630年。,一個(gè)碳原子的旅程,據(jù)Garrels等（1975)計(jì)算： 在大氣圈中停留4年； 在生物圈中停留11年； 在海洋上層水域停留385年； 在深海中停留10萬(wàn)年； 在地殼中停留3.42108,2、腐殖質(zhì)的變異性 HA/FA值*：表示胡敏酸與富里酸含量的比值。是表示土壤腐殖質(zhì)成份變異的指標(biāo)之一。 一般我國(guó)北方的土壤，特別干旱區(qū)與半干旱區(qū)的土壤腐殖質(zhì)以胡敏酸為主，HA/FA比大于1.0 而在溫暖潮濕的南方的酸性土壤中，土壤中以富里酸為主，HA/FA比一般小于1. 在同一地區(qū)，水稻土的腐殖質(zhì)的HA/FA 比大于旱地。 在同一地區(qū)，熟化程度高的土壤的HA/FA比較高。,題外話：一個(gè)碳原子的旅程,據(jù)

8、Garrels等（1975)計(jì)算： 在大氣圈中停留4年； 在生物圈中停留11年； 在海洋上層水域停留385年； 在深海中停留10萬(wàn)年； 在地殼中停留3.42108,題外話：有機(jī)農(nóng)業(yè),“有機(jī)農(nóng)業(yè)”是指遵照有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)，在生產(chǎn)中不采用基因工程獲得的生物及其產(chǎn)物，不使用化學(xué)合成的農(nóng)藥、化肥、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、飼料添加劑等物質(zhì)，而是遵循自然規(guī)律和生物學(xué)原理，協(xié)調(diào)種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的平衡 ，采用一系列可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)技術(shù)，維持持續(xù)穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。 主要的有機(jī)肥源包括： 綠肥、糞肥、廄肥、堆肥、漚肥、餅肥、蠶沙、魚肥、河泥、塘泥 秸稈還田: 要注意秸稈的C/N比、破碎度、埋壓深度以及土壤墑情、播種期遠(yuǎn)近、化

9、肥施用量等,課堂測(cè)試 1、土壤有機(jī)質(zhì)是化學(xué)中已有的有機(jī)化合物( ） 2、土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化是受微生物控制的一系列生化反應(yīng)() 3、C/N高會(huì)抑制有機(jī)質(zhì)的分解( ) 4、一般南方土壤有機(jī)質(zhì)的/，而北方大與 ( ) 5、一般隨著土壤熟化度的提高，/也提高( ) 6有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化是先礦化后腐殖化，兩個(gè)過(guò)程是矛盾對(duì)立的( ) 7、土壤微生物主要分解碳水化合物，不分解腐殖質(zhì)( ) 8、土壤有機(jī)質(zhì)在土壤中是完全獨(dú)立存在的( ),第二節(jié) 土壤水,第二節(jié) 土壤水,一、土壤水的重要性： 所有的水只有進(jìn)入土壤轉(zhuǎn)化為土壤水，才能被植物吸收利用。土壤水是作物吸水的最主要來(lái)源。 土壤水是土壤的最重要組成部分之一。 土壤水是

10、土壤形成發(fā)育的催化劑； 土壤水并非純水、而是稀薄的溶液。土壤水實(shí)際上是指在105溫度下從土壤中驅(qū)逐出來(lái)的水。,二、土壤水分類型及有效性 1、土壤水分類型* 吸濕水 膜狀水 毛管水 重力水,（1）土壤吸濕水*：,由土壤顆粒的表面張力所吸附的水汽分子。 由于吸濕不能移動(dòng)，植被也不能吸收 只有在105左右，經(jīng)過(guò)若干小時(shí)后，才能將它完全排出,（2）土壤膜狀水*：,被吸附在吸濕水膜外層的水稱膜狀水，這部分水稱為土壤膜狀水。 水膜厚約0.056um，不受重力影響而移動(dòng) 呈粘滯液體狀態(tài)，能從水膜厚處向薄處移動(dòng)，即從濕土向干土移動(dòng) 它的外層可被植物吸收，但移動(dòng)速度太慢，解決不了植被對(duì)水分的需要,膜 狀 水 示

11、 意 圖,（3）土壤毛管水*：,毛細(xì)管孔隙中毛管力吸附并保存的水稱毛管水。 從毛管力小處向大處的方向運(yùn)動(dòng)，即從粗毛管向細(xì)毛管運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也從溫度高處向低處運(yùn)動(dòng)，從溶質(zhì)濃度低處向濃度高處運(yùn)動(dòng)。 包括毛管懸著水和毛管上升水。,水沿 著毛 管上 升,毛管作用力范圍： 0.1-1mm 有明顯的毛管作用 0.05-0.1mm 毛管作用較強(qiáng) 0.05-0.005mm 毛管作用最強(qiáng) 0.001mm 毛管作用消失,借助于毛管力保持在上層土壤的毛管孔隙中的水分，它與來(lái)自地下水上升的毛管水并不相連，好像懸掛在上層土壤中一樣，故稱之為毛管懸著水。 主要是由降水、灌溉、融雪等產(chǎn)生的重力水向下運(yùn)動(dòng)而保存在土壤表層的水分,

12、毛管懸著水*,當(dāng)土壤含水量降低到一定程度時(shí)，較粗毛管中懸著水的連續(xù)狀態(tài)出現(xiàn)斷裂，蒸發(fā)速率明顯降低，此時(shí)土壤含水量稱為毛管水?dāng)嗔蚜俊?大約相當(dāng)于該土壤田間持水量的75左右。,毛管水?dāng)嗔蚜?,土 粒,毛管 懸著 水示 意圖,田間持水量*： 毛管懸著水達(dá)到最大值時(shí)的土壤含水量稱為田間持水量，通常作為灌溉水量定額的最高指標(biāo)。 在數(shù)量上它包括吸濕水、膜狀水和毛管懸著水。 田間持水量的大小，主要受質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、結(jié)構(gòu)、松緊狀況等的影響。,土 粒,毛管 上升 水示 意圖,地下水位,*毛管水上升高度 從地下水面到毛管上升誰(shuí)所能達(dá)到的相對(duì)高度，叫毛管水上升高度。,h水柱高度（cm)，d孔隙直徑（mm）,（4）

13、重力水*,當(dāng)土壤水分含量超過(guò)田間持水量時(shí)，多余的水分在重力作用下，沿著土壤中的毛管孔隙向下滲透，直至地下水中，稱為自由重力水 與土壤養(yǎng)分的淋失有關(guān)。 如有不透水層阻隔，它可在不透水層之上滯積起來(lái)，即成支持重力水或叫上層滯水。,三、土壤水的調(diào)控措施 主要包括土壤水的保蓄和調(diào)節(jié)。 1、耕作措施 秋耕 中耕 鎮(zhèn)壓等 2、地面覆蓋 薄膜覆蓋 秸稈覆蓋 3、灌溉措施 噴灌、滴灌、滲灌 4、生物節(jié)水,以色列塑料壩,以色列花農(nóng),以色列沙地優(yōu)質(zhì)土豆,問(wèn)答題： 1、研究土壤水有何重大意義?土壤水在土壤中有何重要作用?,第三節(jié) 土壤空氣,主要內(nèi)容 (重點(diǎn))：,教學(xué)目標(biāo)與要求：,教學(xué)方式與手段：,課時(shí)安排與進(jìn)度：,

14、1.土壤空氣（重點(diǎn)） 2.土壤熱量 3.土壤熱性質(zhì) （重點(diǎn)） 4.土壤溫度,掌握土壤空氣的組成與大氣組成的差異及土壤 空氣運(yùn)動(dòng)的方式；了解土壤熱量的來(lái)源，掌握 土壤的三個(gè)熱參數(shù)，理解土壤溫度變化的影響 因素。,幻燈，動(dòng)畫演示；案例分析；,課時(shí)數(shù)：2課時(shí),第六章 土壤空氣和熱量,第一節(jié) 土壤空氣,一 土壤空氣的組成 二土壤空氣的運(yùn)動(dòng) 三土壤空氣與土壤肥力,1 土壤空氣的組成與植物生長(zhǎng),一、土壤空氣的組成與變化,土壤空氣與大氣組成的比較（容積%）,第六章 土壤空氣和熱量,土壤空氣和進(jìn)地面大氣空氣組成的差異,1土壤空氣中的CO2含量高于大氣 2土壤空氣中的O2含量低于大氣 3土壤空氣中的水汽含量一般

15、高于大氣 4土壤空氣中含有較高量的還原性氣體（CH4等）,土壤空氣組成顯然不是固定不變的。,覆膜和裸露棉田在不同生長(zhǎng)期內(nèi)土壤空氣含量(%),土壤空氣的變化規(guī)律：,隨著土層深度的增加，土壤空氣中CO2含量增大，O2含量減少，無(wú)論在膜地或露地均是如此；,氣溫和土溫升高，根系呼吸加加強(qiáng)，微生物活動(dòng)加快，土壤空氣中CO2含量增加，夏季CO2含量最高；,覆膜田塊的CO2含量明顯高于未覆稻草原露地，而O2則反之,土壤空氣中的CO2和O2的含量是相互消長(zhǎng)的，二者的總和維持在1922%之間，,土壤空氣對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，有許多過(guò)程和因素需進(jìn)一步研究。如土壤微生物需O2有一個(gè)很寬的范圍。 僅僅一個(gè)空氣容量指標(biāo)并不

16、能肯定土壤是否能滿足植物和微生物對(duì)氧的需求。 土壤中CO2濃度對(duì)植物生長(zhǎng)的影響也有待進(jìn)一步研究。現(xiàn)有的研究表明，某一特定植物對(duì)CO2濃度有一最佳值,過(guò)高或過(guò)低都會(huì)引起根系生長(zhǎng)衰退。過(guò)高濃度CO2往往伴隨缺O(jiān)2而造成不良后果，但一定濃度CO2對(duì)植物生長(zhǎng)也有促進(jìn)作用，而且CO2造成的土壤溶液的微酸性也有利于有些土壤養(yǎng)分的釋放.,注意：,二、 土壤通氣性(soil aeration),（一）、土壤通氣性的定義和指標(biāo) 土壤通氣性是泛指土壤空氣與大氣進(jìn)行交換以及土體內(nèi)部允許氣體擴(kuò)散和通氣的能力。,1靜態(tài)指標(biāo) （1）容積分?jǐn)?shù)或充氣孔隙度 （2）土壤的空氣組成 （CO2和O2等的含量） 取樣的代表性不十分確定,3土壤氧化還原電位（Eh）,土壤的Eh取決于土壤溶液中氧化態(tài)和還原態(tài)物質(zhì)的濃度比，而后者又主要取決于土壤中的氧化壓或溶解態(tài)氧的濃度，這就直接與土壤通氣性相聯(lián)系。因此Eh可以做為土壤通氣性的指標(biāo)，它指示土壤溶液中氧壓的高低，反映土壤通氣排水狀況。,（二）、土壤通氣性的調(diào)節(jié),1、調(diào)節(jié)土壤水分含量,2、改良土壤結(jié)構(gòu),3、通過(guò)各種耕作手段來(lái)調(diào)節(jié)土壤通性,對(duì)旱作土壤，有中耕松土，深耙勤鋤，打破土表結(jié)殼，疏松耕層等措施。,對(duì)于水田土壤，可通過(guò)落水曬田、曬垡，擱田及合理的下滲速率等措施。,課堂測(cè)驗(yàn)： 1、土壤空