土壤学复习资料

（0）绪论1、土壤肥力的生态性相对性（1）土壤肥沃或者不肥沃是针对植物而言的，应从植物的生态要求出发来认识土壤肥力的生态相对性。（2）如果植物的生态要求和土壤所能提供的生态性质不一致，即使土壤具有丰富的物质和能量，植物也不能利用或利用很少。（3）通俗意义上讲的土壤肥力高低，如果不指明植物，一般只能说明其有机质和养分的高低及适宜的物理性质。2、土壤肥力的量化指标（1）以地上部分生物量来评价（2）以土壤的某些性质和养分数值来评价如：土层厚度、土壤质地、pH值、有机质含量、养分含量、全氮等。3、肥力的影响因素水气热：受土壤中不同粗细颗粒的控制。土壤颗粒的粗细取决于母岩中稳定性矿物和易分解矿物的比例。养分：(1)受母岩释放的养分多少控制。土壤养分取决于母岩中含有的盐基离子即金属离子的数量。(2)受土壤细粒部分吸持养分能力的影响。一、土壤矿物质1、层状硅酸盐粘土矿物（是胶体的主要成分）（一）构造特征：（1）硅氧四面体，硅氧四面体是硅酸盐矿物的最基本的结构单位。（2）铝氧八面体3、单位晶层：1:1型单位晶层:由一个硅片和一个铝片构成。硅片顶端的活性氧与铝片底层的活性氧通过共用的方式形成单位晶层。这样1:1型层状铝硅酸盐的单位晶层有两个不同的层面，一个是由具有六角形空穴的氧原子层面，一个是由氢氧构成的层面。2:1型单位晶层：由两个硅片夹一个铝片构成。两个硅片顶端的氧都向着铝片，铝片上下两层氧分别与硅片通过共用顶端氧的方式形成单位晶层。这样2:1型层状硅酸盐的单位晶层的两个层面都是氧原子面。2:1:1型单位晶层：在2:1单位晶层的基础上多了一个八面体片水镁片或水铝片，这样2:1:1型单位晶层由两个硅片、一个铝片和一个镁片（或铝片）构成。4、同晶替代：同晶替代的结果使土壤产生永久电荷，能吸附土壤溶液中带相反电荷的离子,使土壤具有保肥能力。2、土壤中同晶替代的规律1）高价阳离子被低价阳离子取代的多；因此，土壤胶体一般其净电荷为阴性。2）四面体中的Si4+被Al3+离子所替代，八面体中Al3+被Mg2+替代。3）同晶替代现象在2:1和2:1:1型的粘土矿物中较普遍，而1:1型的粘土矿物中则相对较少。3、高岭石和蒙脱石的区别？（简单题）高岭石：(1）1:1型的晶层结构。（2）无膨胀性。（3）电荷数量少。（4）胶体特性较弱。蒙脱石：（1）2:1型的晶层结构（2）胀缩性大（3）电荷数量大（4）胶体特性突出。4、粘土矿物的南北方哪边肥力更强？为什么？（问答题）答：北方更强。北方以2：1型矿物为主，含蒙脱石、水云母较多，土壤反应又多为中性或微碱性，因此，阳离子交换量一般较高，则保存养分的能力大。其胀缩性大，吸湿性强，易发生同晶替代，因此永久性电荷数比较多，其粘结性、可塑、胀缩性比较强。而南方以1：1型矿物较多，为红、黄壤地带，无机胶体以高岭石和含水氧化铁、氧化铝为主，土壤酸性大，pH值低，阳离子交换量小，晶格内的水铝片和硅氧片很少发生同晶替代，因此无永久性电荷。晶片与晶片之间形成氢键而结合牢固，水分子及其他离子难以进入层间，并且形成较大的颗粒。因此其吸湿性、粘结性和可塑性较弱，富含高岭石的土壤保肥性差。二、土壤有机质1、土壤有机质的来源1）动物、微生物残体2）植物残体3）动物、植物、微生物的排泄物和分泌物4）人为施入土壤中的各种有机肥料2、影响土壤有机质分解和转化的因素（1）土壤生物的组成与活性：土壤动物促进植物残体的破碎和运输、真菌可促进木质素的分解、细菌和放线菌可促进碳水化合物的分解。（2）土壤特性：a、质地。粘粒含量越高，有机质含量也越高。b、pH值。中性、钙质丰富较好，pH6.5-7.5。c.水分。最适湿度：土壤持水量的50-80%。低洼、积水有利于有机质的积累。d.通气性。通气不良易有机质累积。e.温度。最适宜温度大约为25-35度。（3）植物残体的特性：a、物理状态：新鲜程度、破碎程度、紧实程度。b、C/N比：以25或30：1较为合适。3、土壤腐殖酸的性质（重点）（1）腐殖酸的物理性质a、颜色：黑褐色，富里酸呈淡黄色，胡敏酸呈褐色。b、溶解性：富里酸溶于水、酸、碱，胡敏酸不溶于水和酸，但溶于碱。富里酸的一价、二价盐溶于水，三价盐几乎不溶于水；胡敏酸的一价盐溶于水，但二价、三价盐几乎不溶于水。c、吸水性：最大吸水量可以超过500%。d.胶体特性：是土壤有机胶体的主要组成部分。e、腐殖物质的分子结构：胡敏酸（890-2500）大于富里酸（675-1450）。（2）腐殖酸的化学性质a、腐殖物质的组成：胡敏酸、富里酸、胡敏素。b、化学组成：习惯上C以58%为其平均值。c、含氧官能团：羧基、酚羟基、羰基、醌基、醇羟基、甲氧基等。d、腐殖酸的电性：腐殖酸是一种两性胶体。即可以带负电荷，也可以带正电荷。而通常以带负电荷为主。腐殖质的负电荷数量随pH质的升高而升高。（3）腐殖物质的稳定性与变异性a、稳定性：在温带条件下，一般植物残体的半分解周期少于3个月，植物残体形成的新的有机质的半分解期为4.7-9年，而胡敏酸的平均停留时间为780-3000年，富里酸的平均停留为200-630年。b、腐殖质的变异性：HA/FA值：表示胡敏酸与富里酸含量的比值。是表示土壤腐殖质成份变异的指标之一。一般我国北方的土壤，特别干旱区与半干旱区的土壤腐殖质以胡敏酸为主，HA/FA比大于1.0。而在温暖潮湿的南方的酸性土壤中，土壤中以富里酸为主，HA/FA比一般小于1.在同一地区，水稻土的腐殖质的HA/FA比大于旱地。在同一地区，熟化程度高的土壤的HA/FA比较高。4、有机质在土壤肥力上的作用（水、肥、气、热）（1）提供植物需要的养分：C、N、P等。（2）促进植物生长发育：胡敏酸可以加强植物呼吸过程，促进养分迅速进入植物体。胡敏酸钠盐对植物根系生长具有促进作用。土壤有机质中的激素、异生长素、抗生素等对植物的生长起促进作用，并能增强植物抗性。（3）改善土壤的物理性质：腐殖质形成团粒状结构，增加土壤的疏松性，改善通气性和透水性。土壤腐殖质是亲水胶体，具有巨大的比表面积和亲水基团，能提高土壤的有效持水量。腐殖质为棕色至褐色或黑色物质，增加了土壤吸热的能力，提高土壤温度。（4）促进微生物和土壤动物的活动：土壤有机质是土壤微生物、土壤动物生命活动所需养分和能量的主要来源。（5）提高土壤的保肥性和缓冲性：腐殖质胶体以带负电荷为主，从而可吸附土壤溶液中的交换性阳离子，因此，土壤有机质具有巨大的保肥能力。腐殖酸本身是一种弱酸，腐殖酸和其盐类可构成缓冲体系。（6）有机质具有活化磷的作用：土壤有机质具能与难溶性的磷反应，可增加磷的溶解度，从而提高土壤中磷的有效性和磷肥的利用率。5、有机质在生态环境上的作用（跟土壤污染联系起来）（1）对重金属离子的络合、吸附、还原作用，Cr3+。（2）对农药等有机污染物的固定作用。（3）是全球碳平衡过程中重要的碳库。6、提高有机质含量的措施（补充）A合理耕作制度（退化或熟化）B施用有机肥C.种植绿肥D.秸秆还田三、土壤生物1、影响土壤微生物活性的环境因素1）温度2）水分及其有效性（一般在土壤含水量为田间持水量的50-80%之间较好。）3）pH4）氧气和Eh值5）生物因素6）土壤管理措施2、三大微生物的主次：细菌放线菌真菌3、土壤微生物营养类型1）化能有机营养型为主：有机化合物作为碳源。2）化能无机营养型：以CO2作为碳源。3）光能有机营养型。4）光能无机营养型。其能源都来自于光。四、土壤质地与结构1、不同质地有哪些优缺点？如何改善？一、1）砂质土壤：通透性强；保蓄性弱；养分含量低；气多水少；温度高，土温变化快。改善措施：应加强抗旱保墒措施，注意灌水技术;少量多次的及时施肥，注意基肥与追肥并重，防止发生苗木早衰现象。晚秋时节，苗木容易遭受冻害，对林木注意加强防寒措施。2）壤质土壤：砂粘适中；大小孔隙比例适当，通气透水性好；养分丰富；耕性表现良好。壤质土壤中水、肥、气、热以及植物扎根条件协调，适种范围较广，是农林业生产较为理想的质地类型。3）粘质土壤：保水保肥性强；养分含量丰富；土温比较稳定；通气透水性差，易滞水受涝。改善措施：应注意改良粘质土壤，同时注意苗木的前期施肥和整个生长期的中耕、松土。二、土壤质地的改良（改良的实质：改良土壤颗粒）1）掺砂掺粘，客土调剂。2）引洪放淤，引洪漫沙。3）施有机肥，改良土性。4）植树种草，培肥改土。2、为什么说团粒结构是良好的结构体？1.空气方面：不同大小的孔隙共存且搭配得当，使水气协调。2.养分方面：是很好的养分保存和供应场所,并且能较好地协调快速而持久地供应。3.水分方面：既能较好地接受降水，蓄积水分、减少土壤冲刷，又能使土壤水分蒸发减慢，从而使水分得到充分利用4.热量方面：水气协调的土壤土温也比较稳定。5.团里结构具有力稳定性、生物稳定性、水稳定性，团粒土壤宜于耕作，具有良好的耕层构造。3、土壤容重的影响因素A、质地：砂质土壤密度多在1.4-1.7g/cm3之间;粘质土壤密度在1.1-1.6g/cm3之间;壤质土壤则介于上二者之间。B、结构：团粒结构多的土壤密度相应降低。C、有机质：富含腐殖质的土层一般结构良好，比较疏松，密度较小，约为0.8-1.2g/cm3D、土粒排列方式。4、土壤孔隙的影响因素1）质地：粘土孔隙小，以无效孔隙和毛管孔隙占优势，但孔隙数量多，土壤总孔隙度高；砂土以通气孔隙为主，但数量少，土壤总孔隙度低；壤土的孔隙度居中。2）结构：团粒结构多土壤疏松，孔隙状况好。3）土壤有机质含量含量多的土壤总孔隙度高。4）土粒排列5）自然因素和土壤管理5、孔隙与水汽的关系非活性孔隙：土壤中最细小的孔隙，其直径0.002mm。由于孔隙过小，土粒表面所吸附的水膜已将其充满，其中水分的保存依靠极强的分子引力，不能移动，不能被植物吸收利用，成为无效水，因此，也称无效孔隙。毛管孔隙：直径范围为0.002mm-0.02mm，这种孔隙具有明显的毛管作用，所以水分能借助毛管引力保存在孔隙中，并靠毛管引力向各个方向移动，且移动速度快，易于被植物吸收利用。空气孔隙：孔径0.02mm。这类孔隙中的水分主要受重力支配而排出，因而使这部分孔隙成为空气的通道，故称之为空气孔隙或通气孔隙。土壤含水量达到全容水量时，其大小孔隙往往充满水，造成土壤的通气状况不良。当土壤含水量达到田间持水量时，其大多数大孔隙充满了空气。当土壤含水量进一步降低，有许多毛管孔隙也为空气充满。这时容易造成土壤水的供应不良，形成植物的旱害。6、国际质地制：砂粒（2~0.02mm）、粉粒（0.02~0.002mm）、粘粒（0.002mm)五、土壤水1、最大有效水含量：F（田间持水量）—W（凋萎系数）。2、影响有效含水范围的因素土壤质地：壤土的有效含水范围大，而粘土和砂土的有效含水范围则较小。土壤结构：具有团粒状结构的土壤，由于田间持水量增大，从而扩大土壤的有效含水范围。土壤有机质含量：有机质在一定程度上通过改善土壤结构和增大渗透性的作用，使土壤有效含水范围扩大。土壤层位：表层土壤有机质含量高，且受人为干扰多。3饱和土壤中的水流的运动特点1）饱和流的推动力主要是重力势梯度和压力势梯度，基本上服从饱和状态下多孔介质的达西定律。即单位时间内通过单位面积土壤的水量，土壤水通量与土水势梯度成正比。2）土壤饱和导水率反映了土壤的饱和渗透性能，任何影响土壤孔隙大小和形状的因素都会影响饱和导水率。3）土壤确定条件下饱和流导水率是一个常数；饱和流导水率是土壤导水率中的最大值；4）饱和流导水率的大小受土壤的质地、结构、有机质含量和无机胶体类型等因素的影响。六、土壤空气和热量状况1、土壤空气运动的方式有两种：对流（动力：总压力梯度）和扩散（动力：分压梯度）。一般情况下，扩散作用是土壤与大气交换的主要机制。2、影响土壤空气运动的因素：气象因素、土壤性质（质地、孔隙、通气性等）、营林耕作措施等。气象因素主要有气温、气压、风力、降水等。3、土壤热量的来源1）太阳辐射能：土壤热量的最基本来源。2）生物热：微生物分解有机质的过程是放热的过程。释放的热量，一部分被微生物自身利用，而大部分可用来调节土温