土壤学课后习题答案

土壤学1-1土壤在农林牧、人类及生态系统中有何意义？(1)土壤是农业最基本的生产资料。土壤是地球的皮肤，在植物生长中起到营养库的作用、养分转化和循环作用、雨水涵养作用、生物的支撑作用以及稳定和缓冲环境变化的作用；(2)土壤是陆地生态系统的重要组成部分。保持生物活性，多样性和生产性；对水体和溶质流动起调节作用；对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解和解毒作用；具有贮存并循环生物圈及地表养分和其它元素的功能。(3)土壤是最珍贵的自然资源。土壤资源具有再生性，质量具有可变性，资源数量具有有限性；(4)土壤资源是可持续农业的基础。可持续发展的条件之一就是资源破坏的零或负增长。1-2什么是土壤、土壤圈？土壤有什么功能？何谓土壤肥力？土壤是在地球表面生物、气候、母质、地形、时间等因素综合作用下所形成能够生长植物的、处于永恒变化中的疏松矿物质与有机质的混合物。1-3土壤与地球各圈层之间有何关系？2-1常见的成土母质有那些？什么叫残积母质、洪积母质、冲积母质、风积母质？(1)残积母质：岩石风化后,基本上未经动力搬运而残留原地的风化物；(2)洪积母质：山洪搬运的碎屑物质在山前平原的沉积物。(3)冲击母质：风化的碎屑物质，经河流常年性流水的侵蚀、搬运、沉积在河流两岸的沉积物。沉积物具有成层性。(4)风积母质：风积母质是风力搬运的堆积物，也是风蚀作用的产物，没有风蚀作用也就没有风积作用。2-2岩石风化作用分那几个阶段？各阶段有何特点？(1)碎屑阶段:1)岩石风化的最初阶段，以机械破碎为主的物理风化占优势，只有最易淋失的Cl、S发生移动；2)风化壳中主要是粗大碎屑，产生碎屑风化壳，释放易溶于水的简单盐类，粘土矿物以水化度低的水云母为主；3)土壤类型为石质幼年土。(2)钙沉积或饱和硅铝阶段:1)Cl、S已流失，Ca、Mg、K、Na等仍大部分保留，部分Ca游离出来，以CaCO3的形式，淀积在岩石碎屑孔隙中；2)产生碳酸盐风化壳，粘土矿物以蒙脱石最多，还含有水云母、绿泥石等;3)土壤类型为各类型钙积土。(3)酸性硅铝阶段:1)强烈淋溶，Ca、Mg、K、Na均已淋失，硅酸盐与铝硅盐中分离出的硅酸也部分淋失，风化壳呈酸性反应，颜色以棕和黄棕为主;2)产生硅铝风化壳；粘土矿物以蒙脱石为主，还有高岭石与绿泥石等;3)土壤类型为棕色森林土、黄棕壤及部分高山土壤。(4)富铝阶段:1)岩、矿的分解与淋溶彻底，只有氧化铁、铝残留，有鲜明的红色。2)产生富铝风化壳，粘土矿物为高岭石、赤铁矿及三水铝石及水云母等。3)土壤主要为红壤和砖红壤。2-3花岗岩、砂岩、页岩、流纹岩的风化物上发育的土壤各有何特征？(1)花岗岩：主要成分是长石和石英，不易风化，颜色美观，外观色泽可保持百年以上；(2)砂岩：胶结紧实的砂岩，因抗风化力强，形成的土层较薄，砂性大；(3)页岩：比砂岩容易风化，形成的土质较粘，含片状碎屑多，养分含量较丰富;(4)流纹岩：一种相当于花岗岩的火山喷出岩。大多数流纹岩都具斑状结构，结晶作用在喷发作用以前就已开始。流纹岩按其特征和产出的地质环境可分为钙碱性和碱性两个系列。3-1核心名词：(1)原生矿物：指那些经过不同程度的物理风化，未改变化学组成和结晶结构的原始成岩矿物。(2)次生矿物：指原生矿物经过不同程度的物理、化学、生物风化，改变化学组成和结晶结构的新形成的矿物。(3)同晶替代：是指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格构造保持不变的现象。(4)硅铝铁率：Sa值。(5)2:1型：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。(6)粘土矿物：组成粘粒的次生矿物,颗粒的粒径＜0.002mm，表现出胶体的性质。3-2什么叫做矿物?分析原生矿物和次生矿物在土壤中的主要作用是什么?(1)矿物指由地质作用所形成的天然单质或化合物。它们具有相对固定的化学组成，呈固态者还具有确定的内部结构；它们在一定的物理化学条件范围内稳定，是组成岩石和矿石的基本单元。(2)原生矿物是直接来源于母岩的矿物，其中岩浆岩是其主要来源，而次生矿物，则是由原生矿物分解转化而来。原生矿物类型和数量的多少在很大程度上决定矿物的稳定性，是植物养分的重要来源。3-3试比较高岭石、蒙脱石和伊利石在晶架构造上有何不同?高岭石：1：1型的晶层结构；蒙脱石：2:1型的晶层结构；伊利石：2:1型的晶层结构。3-4矿物的SiO2/R2O3比值大小说明什么问题?判断土壤矿物的风化程度与成土阶段；作为土壤分类的数量指标之一；代表土壤中酸胶基和碱胶基的数量；3-5试比较高岭石组矿物与蒙脱石组矿物在性质上的差异?以及产生这些差异的原因是什么?高岭石组矿物具有非膨胀性，电荷数量少，胶体特性较弱，而蒙脱石组矿物胀缩性大，电荷数量大，胶体特性突出。主要是因为高岭石组矿物晶层由一层硅片和一层铝片重叠而成，可以产生键能较强的氢键，极少同晶代替现象，蒙脱石组矿物晶层由两层硅片夹一层铝片构成，晶层间形成很小的分子引力，同晶替代现象普遍。3-61:1型、2:1型硅酸盐黏土矿物晶层构造有何不同？矿物的种类及特性？(1)1:1型是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。其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。单位晶层的两个层面都是氧原子面。(2)高岭组：1:1型蒙蛭组：2:1型膨胀性水化云母组：2:1非膨胀性4-1土壤生物有那些类型？对土壤肥力有何作用？土壤生物可分为土壤动物和土壤微生物。其中，土壤微生物可分为原核细胞的细菌、放线菌等、真核细胞的真菌、藻类等以及没有细胞结构的分子生物病毒等，它们在土壤中分布广、数量大、种类多、最活跃，参与土壤有机质分解，腐殖质合成，养分转化和推动土壤的发育和形成；土壤动物包括原生动物和后生动物，原生动物有变形虫、纤毛虫、鞭毛虫等，后生动物包括线虫、微节肢动物、白蚁和蚂蚁等，后生动物对植物残体起到破碎作用，使得这些物质有利于原生动物的取食和微生物的进一步分解，原生动物则调节细菌数量，增进某些细菌数量，增进某些土壤的生物活性，参与植物残体分解。4-2土壤酶的来源、类型有那些？主要受哪些因素的影响？(1)土壤酶主要来自微生物，土壤动物和植物根，可分为氧化还原酶类、水解酶类、转移酶类和裂解酶类；(2)主要受土壤物理性质如土壤质地、土壤结构、土壤水分和温度的影响，土壤化学性质如土壤有机质的含量和组成及有机矿质复合体组成、特性，土壤pH和某些化学物质的抑制作用的影响，耕作管理影响。4-3影响土壤微生物活性的环境因素有那些？温度、水分及其有效性、pH、氧气和Eh值、生物因素和人为管理措施包括土壤耕作和杀虫剂和其他化学制剂。5-1基本概念(1)土壤有机质：是指存在于土壤中的所有含碳的有机物质，它包括土壤中各种动、植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机物质。(2)土壤腐殖质：即土壤中的各种动植物残体，在微生物的作用下形成的一类特殊的高分子化合物。(3)矿化作用：有机化合物进入土壤后，一方面在微生物、酶的作用下发生氧化反应，彻底分解而最终释放出CO2、H2O和能量，所含N、P、S等营养元素在一系列特定反应后，释放成为植物可利用的矿质养料。(4)腐殖化作用：各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组织中的聚合转变为组成和结构比原来有机化合物更为复杂的新的有机化合物，这一过程称为腐殖化作用。简单定义即是土壤腐殖物质的形成过程。(5)腐殖化系数：单位重量的有机物质碳在土壤中分解一年后的残留碳量。(6)C/N：有机物质组成的碳氮比（C/N）对其分解速度影响很大，以25:1或30:1较为合适。(7)腐殖酸：腐植酸（Humicacid,HA），又称胡敏酸，一种天然有机高分子化合物，是腐殖质的主要组成部分。(8)黄腐酸：黄腐酸是一种溶于水的灰黑色粉末状物质。它是一种植物生长调节剂，能促进植物生长，对抗旱有重要作用，能提高植物抗逆能力，增产和改善品质作用。(9)激发作用：土壤中加入新鲜有机物质后，促进土壤原有有机质降解的矿化作用。激发效应可以是正、也可以是负。5-2问答题：1.什么叫土壤有机质?包括哪些形态?其中哪种最重要?(1)土壤有机质是指存在于土壤中的所有含碳的有机物质，它包括土壤中各种动、植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机物质。(2)存在形态有动、植物残体（新鲜），版分解的动、植物残体以及腐殖物质；(3)腐殖物质最重要。2.增加土壤有机质的方法有哪些?你认为最有效是哪种？增加土壤有机质要坚持两个原则，即”平衡原则”和“经济原则”。增加土壤有机质的方法有：免耕法、施用有机肥、实行绿肥或牧草与作物轮作、秸秆还田同时施加氮肥、旱地改成水田等。其中，施用有机肥最显著。3.叙述土壤有机质在土壤肥力上的意义和作用?(1)提供植物需要的养分。土壤有机质是作物所需的N、P、S、微量元素等各种养分的主要来源。而且，多种有机酸和腐殖酸对土壤矿质部分有一定的溶解能力，可以促进矿物风化，有利于某些养料的有效化，一些与有机酸和富里酸络合的金属离子可以保留于土壤溶液中不致沉淀而增加有效性；(2)对土壤物理、化学和生物化学等各方面都有良好的作用。它是土壤养分的主要来源，可以改善土壤物理性质，提高土壤的保肥性，促进作物生长发育，并且有助于消除土壤的污染。4.水田的腐殖质含量一般比旱地高?为什么?腐殖质是动植物残体在厌氧微生物（真菌、放线菌等）作用下形成的，这类细菌必须在潮湿环境下（而且要有适当的温度和pH值）繁殖，只有水田和湿地才满足这些条件，所以更有利于腐殖质的形成。5.土壤有机质转化的主要包含那两个过程？影响转化条件是什么?其中最主要的条件是哪一种?为什么?(1)矿化作用和腐殖化作用；(2)由于微生物是土壤有机质分解和周转的主要驱动力，因此凡是能影响微生物活动及其生理作用的因素都会影响有机质的分解和转化。主要有：温度、土壤水分和通气状况、植物残体的特性、土壤特性。(3)植物残体对土壤有机质分解起到一种激发作用，促进土壤原有有机质的降解，它是影响转化的最主要条件。6.土壤腐殖质分解转化有哪几个过程？(1)腐殖质经过物理化学作用和生物降解，使其芳香结构核心与其复合的简单有机物分离，或是整个复合体解体；(2)有机物质被分解（矿化）和转化，酚类聚合物被氧化；(3)脂肪酸被分解与被释放的芳香族化合物（如酚类）参与新腐殖质的形成；(4)有机无机复合过程。腐殖质在土壤中与粘土矿物紧密结合以有机-无机复合体的方式存在。7.土壤腐殖质的形成有哪几个阶段？哪几个途径？(1)第一阶段是植物残体分解产生简单的有机碳化合物；第二阶段是通过微生物对这些有机化合物的代谢作用及反复的循环，增殖微生物细胞；第三阶段是通过微生物合成的多酚和醌或来自植物的类木质素，聚合形成高分子多聚化合物，即腐殖物质。(2)途径1：假定腐殖物质通过还原糖形成的，糖和氨基酸经非酶性的聚合作用形成棕色的含氮聚合物，即腐殖物质。途径2和3：构成了现在比较盛行的多元酚理论即在腐殖物质形成过程中有多元酚和醌有机化合物的参与，它们可直接来自木质素（途径3），也可以是微生物的合成产物（途径2）。途径4：是SelmanWaksman的经典理论，即木质素-蛋白质理论。6-1基本概念(1)土壤比重:土壤比重是指单位体积土粒（不包括孔隙）的烘干重与同体积水重之比容重：田间自然垒结状态下单位容积土体（包括土粒和孔隙）的质量或重量(克/厘米3或吨/米3)或单位容积原状土壤（包括孔隙）的质量。(2)土壤孔隙度：即土壤孔隙容积占土体容积的百分比。(3)团粒结构：土粒由腐殖质胶结成粒状和小团块状，大体成球形的土团，自小米粒至蚕豆粒般大，称为团粒结构。(4)土壤结构体：是土粒（单粒和复粒）互相排列和团聚成为一定形状和大小的土块或土团。(5)土壤结构性：由土壤结构体的种类、数量（尤其是团粒结构的数量）及结构体内外的孔隙状况等产生的综合性质