项目二土壤的基本组成.

项目二土壤的基本组成任务一土壤矿物质任务二土壤有机质任务三土壤生物2019/12/14任务一土壤矿物质一、土壤矿物组成1.土壤矿物质的概念：一切自然产生于地壳中的化合物或单质称为矿物。土壤矿物质指土壤中无机物质的总和，既组成土粒的物质。（1）土壤的主要组成物质，占95%以上；（2）提供植物矿质营养，不包括N元素。2019/12/142.土壤的矿物组成（1）原生矿物：来源于岩石风化，组成土壤中的粗粒，常见的有石英、长石、云母、角闪石、辉石；抗风化能力强。（2）次生矿物：成土过程中重新形成，组成土壤中的细粒，主要是次生硅铝酸盐矿物（如蒙脱石、伊利石、高岭石）；具有胶体性质。任务一土壤矿物质表1-1常见的原生矿物矿物名称化学组成风化特点分解产物石英SO2最不易风化矿粒主要来源正长石KAlSi3O8比石英易风化形成黏料矿物，黏粒和钾素的来源钠长石NaAlSi3O8黑云母K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2黑云母易风化，白云母抗风化能力强土壤黏粒和钾素的来源白云母KAl3Si3O10(OH)2易风化，土壤中较少土壤黏粒和其他无机养分的来源角闪石Ca2Na(Mg,Fe)4(Al,Fe)[(Si,Al)8O22(OH)2]辉石Ca(Mg,Fe,Al)[(Si,Al)2O6]风化缓慢土壤磷素来源磷灰石Ca5(PO4)3（F，Cl）二、矿物质土粒1.矿物质土粒的分级：是指将大小、成分及性质基本相近的矿物质土粒划分为一组。分石砾、砂粒、粉粒、粘粒四大基本粒级；土粒越细，土壤养分含量越丰富，比表面积越大，对土壤肥力的作用越大。物理性砂粒：粒径大于0.01mm的土粒。物理性黏粒：粒径小于0.01mm的土粒。任务一土壤矿物质粒级名称颗粒直径（mm）石块﹥10石砾3~10物理性砂粒砂粒粗砂粒中砂粒细砂粒0.5~0.250.25~0.20.1~0.05粉粒粗粉粒0.02~0.010.01~0.0050.005~0.002物理性黏粒中粉粒细粉粒黏粒粗黏粒细黏粒胶粒0.001~0.00050.0005~0.0001﹤0.0001表1-2几种矿质土壤分级标准2.各粒级土的性质（1）石砾山区土壤和河漫滩土壤中常见，易漏水漏肥、损坏农具，无保水保肥能力，不含养分，农业上利用时应进行改良。（2）砂粒冲积平原的土壤中含量大（3）粉粒在黄土中含量较高，通透性差，保水保肥力较强，营养元素含量较多，可塑性、黏结性较小。（4）黏粒含黏粒多的土壤，通透性极差，保水保肥力强，营养元素丰富等。1.1土壤矿物质2019/12/142019/12/14三、土壤质地1.土壤质地的分类指土壤中各粒级土粒所占的比例及其表现出的物理性质。分砂土、壤土和黏土。2.土壤质地对土壤肥力的影响（1）砂土：粒粗、孔隙大，通气能力强，保水性差；养分含量少；温差大；耕作省力。（2）黏土：粒细、孔隙小，保水性强，通气能力差；易吸收养分含量少；温差大；耕作费力（3）壤土：兼有砂、黏土的优点，是最理想的一种土壤质地。1.1土壤矿物质2019/12/143.质地层次由于自然及人类的活动，是土壤表现出层次性，有通体砂土型、通体黏土型、通体壤土型、上砂下粘，上粘下砂，夹砂或夹粘型。在土壤形成过程中，表层土壤中的黏粒或细土粒随水向下移动，或因下层土壤化学风化作用使黏粒增多，致使土体下部在一定深度黏粒增多，形成黏化层，导致上砂下黏的土壤质地剖面层次。经常不断的耕、耙、耱、中耕及农具的重压，也使土壤在耕层底下形成紧实的犁底层。鉴别时看各层的厚度。1.1土壤矿物质2019/12/142019/12/144.土壤质地的利用和改良1.土壤质地的利用：根据土壤质地，选择种植适宜作物。（举例、互动）2.土壤质地的改良（1）掺砂掺黏，客土调剂（2）翻淤压砂或翻砂压淤（3）引洪漫淤或引洪漫砂（4）增施有机肥（5）种树种草，培肥土壤1.1土壤矿物质2019/12/14任务二土壤有机质一、土壤有机质的来源、组成和存在的状态土壤有机质：广义地讲是指包括土壤中各种动物残体、微生物和合成的有机化合物。狭义地讲一般是指有机物残体经微生物作用后，形成一类特殊的、复杂的、性质比较稳定的多种高分子有机化合物，一般包括部分半腐解的有机物质和全部的腐殖质。来源：主要来源于植物残体和根系，以及施入的各种有机肥料，包括城市垃圾堆肥、造纸和食品工业的废水废渣、动物粪便等，土壤中的微生物和动物也为土壤提供一定量的有机质。组成：普通化合物（非腐殖质）是指一般的有机化合物，一般占土壤有机质的小部分，如有机酸、单糖、多糖（包括淀粉、半纤维素、纤维素、果胶）、糖醛酸、氨基糖、木质素、脂肪、蛋白质、树脂和腊质等，特殊化合物是指土壤中特有的腐殖物质，包括胡敏素、胡敏酸、富理酸等，占土壤有机质的80%以上。存在状态：新鲜的有机物——指那些刚进入土壤中未被微生物分解的动、植物残体。半分解的有机物——经微生物分解的动、植物残体，它们失去了原来的形态学特征，呈分散的暗黑色小块。腐殖质——是有机质经过微生物分解和再合成的一种褐色或暗褐色的大分子的胶体物质。2019/12/142019/12/14二、土壤有机质的转化过程及影响因素（一）土壤有机物质的转化过程各种动、植物有机残体进入士壤后，进行着多种多样的复杂的转化过程，这些过程可归结为两个对立的过程，即有机质的矿质化过程和腐殖化过程。这两个过程就是有机质的转化过程。任务二土壤有机质2019/12/14土壤有机质（碳）的转化2019/12/141.矿质化过程土壤矿质化过程：在微生物和动物的作用下，土壤中复杂的有机质分解为简单的化合物的过程。土壤矿质化系数：在一定条件下，单位时间内（一般为一年）土壤中复杂有机物分解为简单的化合物的数量。（1）含碳有机物质的转化土壤有机质中的碳水化合物如纤维素、半纤维素、淀粉等糖类，在微生物分泌的糖类水解酶的作用下，首先水解为单糖：(C6H10O5)n＋nH2O→nC6H12O6如果在好气条件下，有好气性微生物分解，最终产物为水和二氧化碳，放出的热量多，称氧化作用。其反应如下：nC6H12O6＋6O2→6CO2＋6H20＋热量如果在通气不良的条件下，则在嫌气性微生物作用下缓慢分解，并形成一些还原性气体、有机酸，产生的热量少，称发酵作用。糖类的分解多糖（淀粉和纤维素）葡萄糖酒精醋酸CO2+H2O（好气性分解）丁酸甲烷+CO2（嫌气性分解）2019/12/14（2）含氮有机化合物的转化①水解过程蛋白质在微生物所分泌的蛋白质水解酶的作用下，分解成为简单氨基酸类含氮化合物。蛋白质→水解蛋白质→消化蛋白质→多肽→氨基酸。②氨化过程蛋白质水解生成的氨基酸在多种微生物及其分泌酶的作用下，产生氨的过程。③硝化过程亚硝酸细菌和硝酸细菌在有氧条件下，将氨转化为硝酸的过程。④反硝化过程也称脱氮作用。反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的过程。2019/12/142019/12/14（3）含磷、硫有机化合物的转化土壤中有机态磷、硫等物质，经过各种微生物的作用，分解成无机态可溶性物质后，才能被植物吸收利用。a含磷有机化合物的分解b含硫有机化合物的分解2.土壤的腐殖化过程土壤腐殖质化过程：在以微生物为主导的生物化学因素的作用下，土壤中各种化合物重新合成为一类性质更稳定、结构更复杂的高分子物质的过程，即腐殖质的形成过程。土壤腐殖质化系数：在一定环境条件下，单位有机物质经过一年后形成的腐殖物质数量。土壤腐殖质的形成是一个复杂的过程，大致可分为两个阶段：第一阶段：有机残体在微生物分解作用下，其中一部分彻底矿化，最终生成CO2、H2O、NH3、H2S等无机化合物。另一部分转化为较简单的有机化合物（多元酚）和含氮化合物（氨基酸、肽等），提供了形成腐殖质的材料。第二阶段：在微生物的作用下经缩合形成腐殖质的基本单元。先是多元酚在微生物的作用下氧化为醌，然后醌再与含氮化合物缩合成原始腐殖质。2.土壤的腐殖化过程2019/12/14（二）影响土壤有机质转化的条件土壤有机质的分解与合成受各种因素的影响，这些因素可影响它们的强度和速度。1.土壤条件（1）通气条件：土壤通气良好时，好气性微生物活跃，有机质进行好气分解，分解速度快，较完全。（2）水热条件：每一种微生物都有其适宜的生活温度，一般为25℃~35℃，过高或过低，都不利于微生物的活动。（3）酸碱度：适于土壤微生物活动的PH为6.5~7.5，土壤酸性过强（PH﹤4.5）和碱性过强（PH﹥8.5）时，微生物的活动都显著受到抑制。2.有机物质的组成及状态有机物质中的碳和氮物质的量的比（C/N）对其分解速度影响很大。有机残体的C/N比C/N=25：1时，最有利于有机残体的分解C/N25：1时，分解过程会释放部分N供植物吸收；C/N25:1时，微生物会与植物争夺有效N,造成植物氮素缺乏。2019/12/143.温度土温在0℃以下，土壤有机质的分解较慢，在0-35℃范围内，有机质随温度的升高分解速度加快。4.土壤特性土壤质地、PH影响土壤的水、气状况以及微生物的活动性，从而将影响有机物质的分解。2019/12/142019/12/14三、土壤腐殖质组分、性质和变异（一）土壤腐殖质组分腐殖质：在以微生物为主导的作用下，土壤中多种芳环结构的化合物和含氮化合物经多重缩合作用，重新合成为一类性质更稳定、结构更复杂的高分子物质，包括胡敏素、胡敏酸、富里酸等。2019/12/14土壤中腐殖质存在的形态大致有四种：（1）游离状态的腐殖质，在一般土壤中占极少部分。（2）与矿物成分中的强盐基化合成稳定的盐类，主要为腐殖酸钙和镁。（3）与含水三氧化物（4）与粘粒结合成有机无机复合体。2019/12/14（二）腐殖酸的性质和变异1.腐殖质的性质（1）腐殖酸的元素组成（C、H、O、N、P、S、Ca）（2）腐殖质的官能团（羟基、羧基、甲氧基）和电性（负电荷）（3）腐殖酸的溶解度和凝聚性（4）腐殖酸的颜色是黑色或棕色的有机胶体。（5）腐殖酸的吸水性（亲水胶体）（6）腐殖物质的稳定性2.腐殖质的变异土壤腐殖质形成的过程也是土壤形成发育中的一个重要过程。不同的土壤，不仅其腐殖质的含量不同，而且其腐殖质的形成，各组成成分的复杂程度等也有差异，有的土壤胡敏酸为主，有的土壤则以富里酸为主，即使都是胡敏酸，不同土壤的胡敏酸分子量和分子结构也有差别。2019/12/14四、土壤有机质对土壤肥力的影响（1）提供植物需要的各种养分（2）增强土壤的保肥保水能力和缓冲性能（3）促进土壤团聚体的形成，改善土壤的物理性状（4）促进土壤微生物活动，增强作物的抗旱能力（5）促进植物的生理活动，减轻农药污染2019/12/14五、土壤有机质的调节（1）调节原则①生态平衡原则②经济原则（2）增加土壤有机质的途径①种植绿肥、②增施有机肥料、③秸秆还田（3）调节土壤有机质的分解速率①调节土壤水、气、热状况，控制有机质的转化。②合理耕作和轮作③调节碳氮比率和土壤酸碱度2019/12/14任务三土壤生物一、土壤生物组成及特点1.土壤生物生物类型多样性（1）后生动物如线虫、蠕虫、蚯蚓、蜗牛、蜈蚣、蚂蚁、昆虫等混合组成。（2）原生动物单细胞真核生物，如鞭毛虫、变形虫、纤毛虫等，在土壤表层最多。（3）微生物参与土壤有机质分解，养分转化，在土壤中分布广，数量大、种类多。2019/12/142019/12/142.土壤微生物种群的多样性（1）原核生物古细菌、细菌、放线菌、蓝细菌、黏细菌、（2）真核生物真菌、藻类、地衣（3）病毒2019/12/142019/12/143.土壤微生物营养类型的多样性分为四大类型（1）化能有机营养型（2）化能无机营养型（3）光能有机营养型（4）光能无机营养型光能自养型2019/12/144.土壤微生物呼吸类型的多样性（1）好气性微生物（2）厌气性生物的无氧呼吸（3）兼厌气性微生物的兼性呼吸2019/12/14二、影响土壤微生物活性的环境因素（1）温度温度是影响微生物生长和代谢最重要的环境因素。根据微生物的最适生长温度，将微生物划分为高温型、中温型、低温型3种类型。（2）水分及其有效性