土壤高等化学课后习题作业

1、土壤有机质: 土壤有机质，泛指土壤中的有机质化合物：碳水化合物、有机酸、氨基酸、核酸、纤维素等。

狭义特指：有机高分子聚合物—腐殖质。

2、土壤腐殖质: 土壤腐殖质不是一种纯化合物，而是代表一类有着特殊化学和生物本性的、构造复杂的高分子化合物。

由此可知，腐殖质是土壤中有机物存在的一种特殊形式，是土壤有机质存在的主要形态。

3、矿化作用: 土壤有机质在土壤微生物及其酶的作用下，分解成二氧化碳和水，并释放出其中的矿质养分和能量的过程。

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过程。

5、腐殖化系数：每克干重的有机物经过一年分解后转化为腐殖质（干重）的克数。

6、矿化率：每年因矿质化而消耗的有机质量占土壤有机质总量的百分数，称为土壤有机质的矿化率。

7、C/N比：有机质中碳的总含量与氮的总含量的比叫做碳氮比。

8、腐殖酸：能溶于稀苛性碱和焦磷酸钠溶液的一组多种缩合的含酸性基团的高分子化合物。

9、激发效应：土壤中加入新鲜有机物质会影响土壤原有有机质的降解，这种矿化作用称之激发效应。

1. 什么叫土壤有机质?包括哪些形态?
土壤有机质: 土壤有机质，泛指土壤中的有机质化合物：碳水化合物、有机酸、氨基酸、核酸、纤维素等。

狭义特指：有机高分子聚合物—腐殖质。

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。

包括新鲜的有机物，分解的有机物和腐殖质。

1)新鲜的动、植物残体2)半分解的动、植物残体3)腐殖物质以及腐殖质部分的细化
2. 增加土壤有机质的方法有哪些?你认为最有效是哪种?
1）合理耕作制度，包括保护性耕作、免耕等
2）施用有机肥、种植绿肥
3）发展畜牧业
4）秸秆还田
增施有机肥，经过堆肥和沤肥，肥效长稳定性好，同时还有利于环境保护。

3. 叙述土壤有机质在土壤肥力上的意义和作用?
土壤有机质可以提供氮肥磷肥，同时可以给微生物分解矿物质提供能量，对于土壤团粒结构的形成有至关重要的作用，改善土壤的透气性和保水性，土壤有机质有非常强大吸附能力，可以吸附大量的矿物质离子，有很强的保肥能力。

（一）提供植物生长需要的养分，为土壤微生物、土壤动物活动提供养分和能量。

碳素营养：碳素循环是地球生态平衡的基础。

土壤每年释放的CO2达1.35×1011吨，相当于陆地植物的需要量
氮素营养：土壤有机质中的氮素占全氮的90-98%
磷素营养：土壤有机质中的磷素占全磷的20-50%
其他营养：K、Na、Ca、Mg、S、Fe、Si等营养元素。

（二）增强土壤的保水保肥能力和缓冲性
1）增强土壤保肥能力。

比矿质胶体大20-30倍
2）提高土壤中磷和微量元素的有效性，减轻Al3+毒害作用。

3）提高土壤对酸碱缓冲能力。

4）促进岩石矿物风化,养分释放。

微酸性加之微生物活动。

（三）改善土壤物理性质
1）其粘结力比砂土强，比粘土弱，从而避免砂土松散结构状态，和避免粘土形成坚韧大块。

2）促进团粒结构形成，使土壤透水性、蓄水性、通气性及根系生长环境有良好改善。

3）改善土壤有效持水量。

4）改善土壤热量状况。

颜色深，吸热多
（四）促进微生物的生命活动
土壤有机质能为微生物生活提供能量和养分，同时又能调节土壤水、气热及酸碱状况。

（五）促进植物的生理活性
1）植物体内糖代谢，提高渗透压，抗旱性。

2）提高过氧化氢的活性，加速种子发芽和养分吸收。

3）加强作物呼吸作用，增加膜的透性，提高其对养分的吸收，增强根系的发育。

（六）减少农药和重金属的污染
1、降低土壤中重金属离子的浓度
1）螯合作用—NH2 —COOH —OH
2）吸附作用：带负电荷，暂时
3）还原作用：Cr6+——Cr3+
具有两面性，有时可增加重金属离子浓度，如H+ 小分子有机物
2、固定农药等有机污染物
1）可与有机污染物结合，使之失去作用。

2）作为还原剂改变其结构，使之失去作用
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. 影响土壤有机质转化的条件是什么?其中最主要的条件是哪一种?为什么?
土壤微生物的组成与活性：土壤特性；植物残体的特性。

其中最重要的是土壤微生物的组成与活性，只有土壤的环境适合微生物高效活动才可以使有机物高效的矿质化而被植物体利用。

6. 土壤腐殖质的存在形态及基本特性有哪些?
1)不是一种纯化合物,而是代表一类有着特殊化学和生物本性的,构造复杂的稳定的高分子有机化合物;
2)是一种黑色或棕色的有机胶体;
3)带有电荷,为两性胶体,常以带负电荷为主;
4)具有亲水性和凝聚性
7. 腐殖质与有机质联系与区别
有机质
有机质是指此种物质含有碳(C)这种原素的物质,一般是天然的物质.
腐殖质
土壤有机质的主要部分。

是黑色的无定形的有机胶体。

腐殖质是具有酸性、含氮量很高的胶体状的高分子有机化合物。

腐殖质在土壤中，在一定条件下缓慢地分解，释放出以氮和硫为主的养分来供给植物吸收，同时放出二氧化碳加强植物的光合作用。

土壤有机质在微生物作用下形成的复杂而较稳定的大分子有机化合物。

腐殖质是土壤有机质的主要组成部分，一般占有机质总量的50～70％。

腐殖质的主要组成元素为碳、氢、氧、氮、硫、磷等。

腐殖质并非单一的有机化合物，而是在组成、结构及性质上既有共性又有差别的一系列有机化合物的混合物，其中以胡敏酸与富里酸为主。

胡敏酸是一类能溶于碱溶液而被酸溶液所沉淀的腐
殖质物质，其分子量比富里酸大，分子组成中各元素的百分含量分别是：C50～60，H2.8～6.6，O 31～40，N2.6～6.0。

胡敏酸比富里酸的酸度小，呈微酸性，吸收容量较高，它的一价盐类溶于水，二价和三价盐类不溶于水，这对土壤养分的保持及土壤结构的形成都具有意义。

富里酸是一类既溶于碱溶液又溶于酸溶液的腐殖质物质，其分子量比胡敏酸小，分子组成中各元素的百分含量分别是：C40～52，H4～6，O 40～48，N2～6。

富里酸呈强酸性，移动性大，吸收性比胡敏酸低，它的一价、二价、三价盐类均溶于水，因此富里酸对促进矿物的分解和养分的释放具有重要作用。

腐殖质在土壤中可以呈游离的腐殖酸和腐殖酸盐类状态存在，也可以呈凝胶状与矿质粘粒紧密结合，成为重要的胶体物质。

腐殖质不仅是土壤养分的主要来源，而且对土壤的物理、化学、生物学性质都有重要影响，是土壤肥力指标之一。

1. 硅氧四面体与铝氧八面体：是硅酸盐晶体结构中的基本构造单元。

它是由位于中心的一个硅原子与围绕它的四个氧原子所构成的配阴离子[SiO4]4-，因周围的四个氧原子分布成配位四面体的形式，故名。

铝氧八面体，是层状硅酸盐晶体结构中的基本构造单元之一。

它是铝离子距离稳定地配上六个氧，三个在上，三个在下，相互错开作最紧密的堆积，配位形成八面体的形式，而得名。

2. 层状硅酸盐：含(Si2O5)2-阴离子具有层状晶体结构和片状或纤维状晶形的矿物。

其晶体结构由硅氧四面体片和铝(或镁)氧八面体片按1∶1或2∶1的比例组成
3. 二八面体和三八面体：若Al3+替代Mg 2+则4个Al3+替换6个Mg 2+达到电中性，Al3+只占Mg 2+的2/3位置，故水铝片称二八面体片Al4(OH)12，相应水镁片称为三八面体片。

4.混层矿物：在土壤中存在较普遍。

系指两种以上的层状硅酸盐矿物，由于环境条件的变化，层状硅酸盐发生离子代换，形成新的矿物；新矿物和原来的矿物混在一起，即产生混层矿物。

1. 氧化铁的主要形态：
氧化物以不同形态存在:无定形,游离态,络合态等
土壤氧化物，以不同的形态存在，因而有不同的名称，如Fe2O3：
以氢氧化铁存在→→无定形铁；
氧化铁及其水合物→→游离铁；
与有机质络合、以络合物存在→→络合铁。

2. 氧化铁的活化与老化：氧化铁老化过程：非结晶形(无定形氧化铁FeO)铁向结晶形铁(游离氧化铁Fed)转化过程；氧化铁活化过程：结晶铁(游离氧化铁Fed)向非结晶(无定形氧化铁FeO)铁转化过程。

1. 什么是永久电荷和可变电荷？
永久电荷：产生于晶体内部的同晶置换，主要发生于2：1型矿物
可变电荷：这种电荷的数量和性质，随着介质的PH值而改变，所以称它为可变电荷或PH 因变电荷
2. 电荷零点的概念及其影响因素？
在某一pH值条件下，当胶体所带负电荷和正电荷的数量相等时，胶体的净电荷为零，这就是该土壤胶体的等电点pH值。

A．PZC首先决定于金属离子（M）对电子亲和力的大小，
B. 土壤粘土矿物和氧化物类型: 土壤中主要粘粒和氧化物的PZC（下表）有一定范围。

C. 土壤PZC受专性吸附影响：
1. 离子吸附：离子吸附是指土壤胶体表面与离子之间的相互作用，在能量关系上表现为离子的吸附能（或离子的结合能）；
2. 离子交换：离子交换是指土壤胶体表面吸附的离子与溶液中离子的相互作用，在能量上表现为离子的交换能
3. 专性吸附：是指在吸附自由能中非静电因素的贡献比静电因素的贡献大时的吸附，也称
化学吸附或强选择性吸附
4. 交换吸附：非专性吸附由库仑引力引起，故吸附剂所带的电荷越多，则吸附离子数量越大。

6、应用土壤与离子相互作用原理，设计一个试验来分析说明土壤对养分离子的保蓄和供应能力
土壤对养分离子的保蓄和供应能力；土壤中离子交换与吸附是土壤中最重要的化学现象，反；
1.材料和方法；1.1土壤养分含量的测定；选取5种有代表性土壤进行试验，每种土壤类型的采样；1.2实验方法；1.
2.1土壤对P、K和铵态氮养分的吸附试验：；取各养分元素按不同梯度浓度分别加入一系列定量的土；1.2.2进行盆栽试验；在每一个花盆中放入相同体积的处理好的土，每个土样土壤中离子交换与吸附是土壤中最重要的化学现象，反映的是土壤与离子的相互作用，在土壤养分保持与供应中起决定作用。

离子交换通常是可逆的反应，有时在土壤中也出现不可逆的反应，主要表现在被交换的离子不再被交换出来，即被土壤固定。

这种固定也不是不变的，可能由于时间或者温度的改变也可能会再度释放出来。

离子吸附与离子交换不同，土壤胶体通过静电引力将溶液中的阳离子吸附在自己表面。

离子吸附的研究，反应着土壤养分的保蓄能力，对合理施肥等土壤管理措施有现实意义。

1.材料和方法
1.1土壤养分含量的测定
选取5种有代表性土壤进行试验，每种土壤类型的采样面积为16 ～20 hm2，按网格法取0 ～25 cm 土样，每个土样由20 个样点土壤混合，风干、研磨后备用。

进行土壤基本养分和速效养分测定。

土壤pH 值用2. 5∶1 水土比测定;土壤有机质用0.2mol/L重铬酸钾—浓硫酸溶液消煮进行测定;同时测定速效P、K和铵态氮，整理数据，进行对比使用。

1.2实验方法
1.2.1土壤对P、K和铵态氮养分的吸附试验：
取各养分元素按不同梯度浓度分别加入一系列定量的土样中，摇匀后自然风干，然后以相同的方法测定上述各种元素的含量。

然后模拟田间试验。

用与原始土样相同的测定方法浸提和测定各营养元素含量，然后以K、P和铵态氮等营养元素的加入量对风干后的浸提量作吸附曲线，用来评价土壤的吸附固定能力，并确定盆栽试验的适宜施肥量。

1.2.2进行盆栽试验
在每一个花盆中放入相同体积的处理好的土，每个土样做3个平行，同时用未处理过的土壤做空白试验，选取西红柿为种植作物，分别栽种同样棵数的西红柿，一段时间后，收获植株的地上部分，以空白试验为对比，计算植株的相对产量。

同时用相同的试验方式测定土壤养分状况。

2. 试验结果
通过吸附试验研究可以判断施入的营养元素是否与土壤发生反应，将土壤对营养元素的吸附固定能力作为土壤养分综合评价及推荐施肥的依据。

2.1土壤对所有营养元素都有一定的吸附作用，但不同土壤对不同元素的吸附能力不同。

2.2营养元素的吸附作用，直接影响当季作物的产量，故根据不同的吸附强度，应该合理安排施肥，并注意各营养元素的配合使用。

2.3土壤吸附试验的时间长短对于土壤的吸附能力的影响还有待进一步的研究。

1. 土壤缓冲能力：土壤具有通过各种方式抵制土壤酸性或碱性变化的能力
2. 土壤酸化：是指土壤内部产生和外部输入的氢离子引起土壤pH值降低和盐基饱和度减小的过程。

1.盐渍化土：在干旱或半干旱气候下没有足够的水从土壤中淋洗可溶性盐，使可溶性盐在土壤中积累而成为盐影响的土壤。

2. 土壤电导率：土壤溶液传导电流的能力。

在标准状态下，盐溶液携带的电流随溶液中盐浓度的增大而提高
3.钠碱化度：土壤胶体吸附的交换性钠离子占阳离子交换量的百分率。

4.钠吸附比：灌溉水和土壤溶液中Na+离子浓度同Ca2+、Mg2+离子平均浓度的平方根的比值。

5.总碱度：灌溉水或土壤溶液中，碳酸根、重碳酸根含量之和
6.残余碳酸钠：灌溉水中总碱度减去Ca2+、Mg2+含量之和的余数。

7. 碱化土：一般是指pH>8.5的土壤，这些土壤除SAR过高外，土壤溶液中主要以碳酸盐和碳酸氢盐等碱式盐为主。

8. Na 质土：是指交换性Na含量高，其饱和度大于15%。

2.、盐渍化土壤的改良
建立完善的灌溉系统
建立完善的灌溉系统，使地下水深度保持在临界深度以下。

前苏联科学院v.AKovda等专家认为，可能引起土壤盐渍化的矿化地下水的深度平均为2.5~3m。

采取平整土地，畦格化、田园化灌水，渠道清淤防堵等措施。

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建立现代化排水系统
①水平排水，主要以明沟、暗管的形式进行，既能降低地下水位，又可以排出土壤中的盐份;
②垂直(竖井)排水，竖井排水价格低、不占地、水量大、水质好、控制调节性地下水位灵活、维修工作少，同时又可以和灌溉相结合，竖直设井以梅花型布井效果为最好。

建立井沟渠结合的灌排工程系统，合理排灌。

机井灌溉，淋洗土壤盐分，降低地下水位，增加地下库容，起到灌排调蓄等作用;井沟渠结合，加速水盐交换循环，使土壤脱盐淡化。

化学改良
化学改良剂。

一些发达国家如美国、澳大利亚在盐渍土上，特别在碱土上施化学改良剂，如:石膏、硫酸、矿渣(磷石膏)，因土地类型不同，施入量也不同，施用时间长短取决于当地的经验和资金的状况。

施用改良剂后需用大量水冲洗，在水资源缺乏的情况下应用困难，而且成本高。

但是，用这种方法能使土壤积水从379天降到145天，渗水从292mm升到605mm。

化学改良尽管成本高，但是从经济效益看是有益的。

有机肥料。

盐渍土除了盐渍危害以外，干旱、瘠薄常常制约着农作物生长，并呈现着盐化程度加重、土壤肥力愈低的趋势。

增施有机肥、秸秆还田、翻压绿肥牧草、使用腐殖酸类肥料等改良盐碱土，都可收到脱盐与培肥的较好效果。

种植水稻对碱土的改良较有效
匈牙利、罗马尼亚、前苏联、泰国、中国都在大面积盐土上种水稻，取得良好的改土增产效果。

匈牙利专家通过对中欧及东欧地区盆遗土的研究提出灌溉冲洗、施用化学改良剂和种稻改良三结合的综合改良措施，这一措施为当前改良盐渍化的重点措施。

但这一措施要求水平排水畅通。

合理轮作，深耕、伏耕、秋翻、选育抗盐作物种类品种，采用密播作物倒茬套种，利用地膜覆盖，盖草改良盐斑地等。

向土壤中注入聚丙烯酸脂溶液
日本东京大学研究向土壤中注入聚丙烯酸脂溶液，与土壤形成0.5cm的不透水层，从而减少土壤水分的蒸发，减少盐份随毛管水蒸发向表土累积，使作物产量明显增加。

伊拉克土壤学家研究将沥青混入表层5cm土层中，然后冲洗，可提高土温1.3-2.3℃，从而提高盐份的溶解度，增加淋洗效果。

施用磷石膏等化学改良剂等进行盐碱地改良。

也可使用硫磺、含钙质的水、各种酸性肥料、碳渣等改良盐碱地。

应用"康地宝"节水型盐碱土壤改良剂。

利用咸水灌溉
咸水灌溉虽然能增加土壤中盐份，但也能增加土壤湿度，降低土壤溶液中的浓度?。

美国、
突尼斯、意大利、中亚、阿拉伯和北非分别用小于1g/1或3-8g/1的咸水灌溉，印度还研究利用稀得了的海水灌溉。

美国和前苏联为利用咸水灌溉提供了大量的理论与实践基础。

种植耐盐碱的树种
种植耐盐碱的树种特别是能固氮的耐盐树种和草木(绿肥)植物，既可以减少地表水分的蒸发、防止土壤表面积盐，又可以降低地下水位和盐份，改良土壤的物理性状，增加有机质和土壤微生物，降低土壤pH值，从而彻底改善周围的生态环境。

开展土壤水盐动态监测，对土壤盐碱化进行预测预报，为改良利用盐碱地提供科学依据，为预防土壤次生盐渍化奠定基础。

2.为什么土壤具有自净功能？
土壤本身有很强的自净能力，可以在土壤这个环境中通过物理、物理化学、化学和生物等一系列变化过程，促使污染物逐渐分解和消失。

其原因为，土壤中的微生物存在强大的生物降解能力，土壤液中含有碳酸、磷酸、硅酸、腐殖酸和其他有机酸及其盐，构成一个很好的缓冲体系，本身对酸碱改变具有相当的缓冲能力。

同时土壤胶体能降低反应得活性能，成为很多污染物转化反应的催化剂。

此外，土壤中的氧气、硝酸根离子和高价金属离子可作为氧化剂，土壤中的水可分为溶剂，在土壤中植物的根系和土壤生物的参与下发生氧化还原反应，这些都是土壤的自净因素。

1.试述硝化作用与反硝化作用的定义及其影响因素。

硝化作用(nitrification)是指氨在微生物作用下氧化为硝酸的过程。

硝化细菌将氨氧化为硝酸的过程。

通常发生在通气良好的土壤、厩肥、堆肥和活性污泥中。

反硝化作用（denitrification）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。

交换态钾：可为1N NH4Ac代换出来的K，含量：一般40-600 mg/kg，占全K1-2%。

非交换性钾：存在于2：1型矿物晶层间，一般可用热HNO3浸提，占全K的2-6%。

矿物态钾：存在于矿物晶格内的钾。