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文檔簡介
1、第一節(jié) 土壤有機質(zhì),概念:土壤有機質(zhì)(soil organic matter) 土壤有機質(zhì)是土壤中的各種動植物殘體,在土壤生物的作用下形成的一類特殊的高分子化合物。,土壤有機質(zhì),0.5%,5%,0.5-2.0%,7%,一、土壤有機質(zhì)的來源、含量及其組成 (一)、土壤有機質(zhì)的來源,微生物 動物來源 植物來源,(二)、有機質(zhì)含量 一般含量在0-5%之間。 泥炭土可高達20%或30%以上 漠境土和砂質(zhì)土壤不足0.5%,(三)、有機質(zhì)的組成,(1) 化學(xué)元素組成 土壤有機質(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、植物殘體 半分解的動、植物殘體 腐殖物質(zhì),決定土壤有機質(zhì)含量的因素: 進入土壤的有機物質(zhì)數(shù)量 土壤有機質(zhì)的損失量 土壤有機碳的平衡,二、土壤有機質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化 (一)礦化過程與腐殖化過程 1、礦化作用(Mineralization)* 土壤有機質(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)分的過程。,2. 腐殖化過程:(Humification)* 各種有機化合物通過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)比原來有
3、機化合物更為復(fù)雜的新的有機化合物,這一過程稱為腐殖化過程。,圖4-1 有機質(zhì)的分解與合成示意圖,在好氧條件下,微生物活動旺盛,分解作用可進行較快而徹底,有機物質(zhì)-CO2和H2O,而N、P、S等則以礦質(zhì)鹽類釋放出來。 在嫌氣條件下,好氧微生物的活動受到抑制,分解作用進行得既慢又不徹底,同時往往還產(chǎn)生有機酸、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,對植物生長不利。,注 意,1. 土壤生物的組成與活性 土壤動物促進植物殘體的破碎和運輸 真菌可促進木質(zhì)素的分解 細菌和放線菌可促進碳水化合物的分解,(二)、影響有機物質(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、積水有利于有機質(zhì)的積累) 通氣性 通氣不良易有機質(zhì)累積 溫度 最適宜溫度大約為25-35,有機物質(zhì)組成的碳氮比(C/N)對其分解速 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,相反由于有機質(zhì)較完全的分解而釋放礦質(zhì)態(tài)氮,C/N比*,動畫演示,3. 植物殘體的特性,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,土壤有機無機復(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、二價鹽溶于水,三價鹽幾乎不溶于水; 胡敏酸的一價鹽溶于水,但二價、三價鹽幾乎不溶于水。 3、吸水性 最大吸水量可以超過500% 4.膠體特性 土壤有機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,故計算有機質(zhì)的含量時,一般以1.724為折算系數(shù)。,3、含氧官能
6、團,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,一般植物殘體的半分解周期少于3個月,植物殘體形成的新的有機質(zhì)的半分解期為4.7-9年,而胡敏酸的平均停留時間為780-3000年,富里酸的平均停留為200-
7、630年。,一個碳原子的旅程,據(jù)Garrels等(1975)計算: 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:一個碳原子的旅程,據(jù)
8、Garrels等(1975)計算: 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10萬年; 在地殼中停留3.42108,題外話:有機農(nóng)業(yè),“有機農(nóng)業(yè)”是指遵照有機農(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)過程。 主要的有機肥源包括: 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、播種期遠近、化
9、肥施用量等,課堂測試 1、土壤有機質(zhì)是化學(xué)中已有的有機化合物( ) 2、土壤有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化是受微生物控制的一系列生化反應(yīng)() 3、C/N高會抑制有機質(zhì)的分解( ) 4、一般南方土壤有機質(zhì)的/,而北方大與 ( ) 5、一般隨著土壤熟化度的提高,/也提高( ) 6有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化是先礦化后腐殖化,兩個過程是矛盾對立的( ) 7、土壤微生物主要分解碳水化合物,不分解腐殖質(zhì)( ) 8、土壤有機質(zhì)在土壤中是完全獨立存在的( ),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。土壤水實際上是指在105溫度下從土壤中驅(qū)逐出來的水。,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,植被也不能吸收 只有在105左右,經(jīng)過若干小時后,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 呈粘滯液體狀態(tài),能從水膜厚處向薄處移動,即從濕土向干土移動 它的外層可被植物吸收,但移動速度太慢,解決不了植被對水分的需要,膜 狀 水 示
11、 意 圖,(3)土壤毛管水*:,毛細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動,即從粗毛管向細毛管運動,同時也從溫度高處向低處運動,從溶質(zhì)濃度低處向濃度高處運動。 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 0.05-0.005mm 毛管作用最強 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)生的重力水向下運動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,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*: 毛管懸著水達到最大值時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所能達到的相對高度,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)土壤水分含量超過田間持水量時,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,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):,教學(xué)目標(biāo)與要求:,教學(xué)方式與手段:,課時安排與進度:,
14、1.土壤空氣(重點) 2.土壤熱量 3.土壤熱性質(zhì) (重點) 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 空氣運動的方式;了解土壤熱量的來源,掌握 土壤的三個熱參數(shù),理解土壤溫度變化的影響 因素。,幻燈,動畫演示;案例分析;,課時數(shù):2課時,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 二土壤空氣的運動 三土壤空氣與土壤肥力,1 土壤空氣的組成與植物生長,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,微生物活動加快,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的含量是相互消長的,二者的總和維持在1922%之間,,土壤空氣對植物生長的影響,有許多過程和因素需進一步研究。如土壤微生物需O2有一個很寬的范圍。 僅僅一個空氣容量指標(biāo)并不
16、能肯定土壤是否能滿足植物和微生物對氧的需求。 土壤中CO2濃度對植物生長的影響也有待進一步研究?,F(xiàn)有的研究表明,某一特定植物對CO2濃度有一最佳值,過高或過低都會引起根系生長衰退。過高濃度CO2往往伴隨缺O(jiān)2而造成不良后果,但一定濃度CO2對植物生長也有促進作用,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行交換以及土體內(nèi)部允許氣體擴散和通氣的能力。,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、通過各種耕作手段來調(diào)節(jié)土壤通性,對旱作土壤,有中耕松土,深耙勤鋤,打破土表結(jié)殼,疏松耕層等措施。,對于水田土壤,可通過落水曬田、曬垡,擱田及合理的下滲速率等措施。,課堂測驗: 1、土壤空
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