02土壤肥力的物质基础

第二章土壤肥力的物质基础第一节土壤矿物质•一、土壤矿物质的种类与化学组成原生矿物：起源于岩浆岩，存在于岩浆岩中的矿物。次生矿物：原生矿物经过风化作用，其组成和性质发生改变而形成的新矿物。石英长石云母角闪石辉石原生矿物次生矿物高岭石蒙脱石伊利石•二、土粒分级及其性质•石粒和砂粒•黏粒•粉砂粒•土壤质地分类•4、不同质地土壤的生产特性砂质土1、粒间空隙大，通气性好2、蓄水量小但蒸发失水强烈3、抗旱力弱4、养分少，保肥性差5、应增施有机肥6、增温、降温快7、耕作阻力小•黏质土1、粒间空隙多但是小2、束缚水占据大量非活性孔，组织毛管水移动3、灌溉、排水困难4、矿质养分丰富，有机质含量较高5、保肥性强6、昼夜温度变化小（蓄水多）7、缺少有机质的黏土容易黏结•壤质土1、黏比例6:42、兼有砂质土与黏质土优点3、是较为理想的土壤•五、土壤质地层次•1、上松下紧（砂盖黏）•2、上紧下松（黏盖砂）•3、夹层型•4、松散型和紧实型•六、土壤质地改良•掺砂掺黏，客土调剂•引洪漫淤，引洪漫砂•翻淤压砂，翻砂压淤2020/1/15第二节土壤有机质•有机质是土壤重要组成部分。•可提供植物生长所需营养元素，以及•消除重金属、农药等污染物。•土壤有机质是维持全球碳平衡的重要部分。2020/1/15•土壤有机质•广义：包含土壤中各种动植物残体等•（土壤有机物质）•狭义：微生物作用后产生的腐殖质•（土壤有机质）2020/1/152020/1/15•一、土壤有机质来源及组成•1、各类动植物残体•2、腐殖质2020/1/15•土壤有机质的转化2020/1/151.碳水化合物的转化(C6H10O5)n＋nH2O→nC6H12O62.含氮有机物质的转化含氮有机物是土壤中氮素的主要贮藏状态，包括蛋白质、氨基酸、腐殖质等。•矿质化•有机质被分解成简单的无机化合物（CO2、H2O和NH3等）的过程。2020/1/153.含磷有机物的转化土壤中含磷有机物主要有核蛋白、卵磷脂、核酸、核素等。磷细菌水解K＋＋Na＋＋Ca2＋核蛋白质磷酸磷酸盐2020/1/154.含硫有机物的转化植物残体中的硫，主要存在于蛋白质中，蛋白质被土壤微生物分解产生含硫氨基酸，含硫氨基酸进一步分解产生硫化氢，其反应如下：蛋白质硫氨基酸H2S2020/1/15分解新鲜有机质CO2、H2O、NH3、H2S等无机化合物较简单的有机化合物和含氮、磷、硫化合物腐殖化腐殖质单体分子矿质化分解分解缩合高级腐殖质分子矿质化缩合2020/1/15•三、土壤有机质的转化条件•1、有机质的碳氮比（C/N）•一般比例1:25•略大于1:25不适合有机制分解转化•略小于1:25最适合有机质分解转化•2、土壤环境条件•土壤通气条件。•通气良好，分解迅速彻底，但不易累积保存。•通气不好，分解慢且不彻底，形成不利物质。2020/1/15一、土壤有机质的作用1、植物养分的重要来源土壤有机质中含有大量的植物营养元素，如N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、微量等重要元素。四、土壤有机质的作用2、提高士壤的蓄水保肥和缓冲能力腐殖质疏松多孔,具有很强的蓄水能力。土壤中的粘粒吸水力一般为50％～60％,而腐殖质可高达400％～600％。2020/1/153、改善土壤的物理性质改良土壤结构，促进团粒状结构的形成。提高土壤温度，促进种子萌发。4、促进土壤生物的生命活动是土壤生物生命活动所需养分和能量的主要来源。5、促进植物的生长发育6、有机质具有活化磷的作用7、其他方面的作用2020/1/15五、增加土壤有机质的途径：1、增施有机肥料2、种植绿肥3、秸杆还田4、其他途径2020/1/15第三节土壤胶体•土壤胶体：一种或多种物质、1~100nm、分散在另一种物质中的、两相或多相体系•土壤胶体是土壤中最活跃的部分，它们的质和量对土壤理化性质和肥力水平具有明显的影响和作用。2020/1/15土壤无机胶体层状硅酸盐粘土矿物2：1型如蒙脱石1：1型如高岭石氧化物及其水合物AlFeSiCaMnTi的氧化物及水合氧化物，常呈胶膜被覆于土粒表面土壤有机胶主要是腐殖质及其各种组分少量的蛋白质或氨基酸多肽，多糖类化合物土壤有机矿质复合体2、类型土壤胶体是一种分散系统。土壤胶体分散系统由胶体微粒（分散相）和微粒间溶液（分散介质）两大部分构成2020/1/15二.土壤胶体的基本特性•*（一）具有丰富的表面积和巨大的表面能。1.比表面是一个比值，即每一单位质量或单位容积的表面积(单位质量比表面积叫质量比表面，cm2/g，单位容积比表面叫做容积比表面，cm2/m3）。r113.165.2rr4rr43342s3342质量总表面积比表面2020/1/15土壤中常见粘土矿物的比表面积（m2/g)胶体成分内表面外表面总表面蒙脱石蛭石水云母高岭石埃洛石水化埃洛石水铝英石腐殖质700~750400~7500~500400130~140-15~1501~590~1504~4010~4525~30130~140-700~850400~80090~1505~4010~45430260~800800~900不同土壤矿物组成不同，比表面积也不同。一般土壤中有机质含量高，2:1型粘粒矿物多，则比表面积较大，如黑土。反之，如果有机质含量低，1:1型粘粒矿物较多，则其表面积就较小，如红壤、砖红壤。2020/1/152.影响颗粒表面积的因素•（1）粒径大小•（2）颗粒形状：同体积颗粒表面积最大的是薄片状、最小的是球体•（3）矿物类型2020/1/15二、土壤胶体的带电性•土壤都带有电荷，大多显现负电荷。•产生电荷的原因：•1、同晶置换作用•2、胶体表面分子的解离•3、晶格断裂2020/1/15三、土壤胶体的凝聚和分散作用•土壤胶体有两种不同状态：•1、溶胶：胶体微粒均匀分布在水中•2、凝胶：胶体微粒彼此相互凝聚，呈无定型絮状沉淀。溶胶凝胶凝聚作用分散作用