植物生产与环境教案(第3章)

第3章植物生产与土壤培肥教学目标：◆掌握：土壤、土壤肥力、土壤质地、土壤有机质、土壤通气性、土壤胶体、土壤保肥性、土壤供肥性、土壤缓冲性、土壤空隙性、土壤结构、土壤耕性等基本概念；土壤的基本组成及各组分的特性。

◆理解：不同质地的农业生产特性；土壤有机质的转化及作用；土壤基本性质及对肥力的影响。

◆了解：土壤退化、污染和低产田的改良与开发。

◆学会：土壤样品的采集；土壤含水量与田间技术。

教学时数：18学时教学方法：理论讲授12学时、技能训练6学时教学内容：第一节土壤的基本组成教学重点：◆土壤的基本组成。

◆土壤质地的类型及质地与土壤肥力的关系。

◆土壤有机质的转化及作用。

◆土壤通气性对植物生长发育的影响。

教学难点：◆土壤有机质的转化及作用。

◆土壤矿物质。

一、土壤、土壤肥力概念1．土壤概念土壤即指覆盖在地球陆地表面上的，能够生长绿色植物的疏松表层。

自然土壤：自然界尚未开垦种植的土壤。

农业土壤：而在自然土壤基础上，人类开垦耕种和培育的土壤。

2．土壤肥力的概念土壤肥力是指在植物生长发育过程中，土壤不断地供给和调节植物所必需的水、肥、气、热等物质和能量的能力。

3．土壤的组成自然界土壤由矿物质、有机质（土壤固相）、土壤水分（液相）和土壤空气（气相）三相物质组成的。

二、土壤矿物质（一）土壤矿物质的组成土壤矿物质是岩石矿物质的风化产物，其颗粒大小差别很大。

通常肉眼可见的大颗粒多是破碎的原生矿物，而细小的土粒则是经过化学风化作用改造形成的次生黏土矿物。

原生矿物是在风化过程中没有改变化学组成而遗留在土壤中的一类矿物，主要有石英、长石、云母、辉石、角闪石、橄榄石等。

次生矿物是原生矿物在风化和成土作用下，重新形成的一类矿物，主要有高岭石、蒙脱石、伊利石等次生铝硅酸盐矿物和铁、铝、硅等氧化物或含水氧化物（如三水铝石）。

（二）土壤质地土壤中各种粒级的配合和组合状况称为土壤质地，即土壤沙黏程度。

土壤质地可划分为沙土、壤土和黏土三类。

几种主要质地土壤的生产特性为：三、土壤生物和有机质（一）土壤生物土壤生物包括土壤动物、植物和微生物。

1．土壤动物种类：土壤中有许多小动物，如蚯蚓、线虫、蚂蚁、蜗牛、蠕虫、螨类等。

作用：粉碎土壤中的有机物残体，促进了微生物的分解作用。

粪便排入土壤，提高土壤肥力。

蚯蚓和蚂蚁在形成团粒结构方面有重要作用，常作为土壤肥力的标志之一。

但有些动物对植物有害。

2．土壤微生物种类：重要的类群有细菌、放线菌、真菌、藻类和原生动物及病毒等。

作用：①分解有机质，释放养分；分解农药等对环境有害的有机物质。

②分解矿物养分，③固定大气氮素，增加土壤氮素养分。

④利用磷、钾细菌制成生物肥料，施入土壤促进土壤磷、钾的释放；⑤合成土壤腐殖质，培肥土壤；⑥分泌大量的酶，促进土壤养分的转化；⑦其代谢产物刺激作物生长，抑制某些病原菌活动。

（二）土壤有机质土壤有机质是指来源于生物（主要指植物和微生物）且经过土壤改造的有机化合物。

1．土壤有机质的来源与组成来源：施用的有机肥料、作物的秸秆以及残留的根茬等，此外，土壤动物残体和微生物、一些生物制品的废弃物、工业废水、废渣及污泥等也是土壤有机质的重要来源。

元素组成：C、O、H、N，分别占52%～58%、34%～39%、3.3%～4.8%和3.7%～4.1%，其次是P和S。

物质组成：碳水化合物（单糖、多糖、淀粉、纤维素、果胶物质等）、木质素、蛋白质、树脂、蜡质等占10%～15%。

腐殖质占土壤有机质的85%～90%，是土壤有机质的主体。

转化过程：矿质化过程是将有机质分解为简单的物质，释放出大量的能量，是释放养分和消耗有机质的过程；腐殖化过程是微生物作用于有机物质，使之转变为复杂的腐殖质，是积累有机质、贮存养分的过程。

2．土壤有机质的作用及管理作用：①提供作物需要的养分。

②增加土壤保水、保肥能力。

③形成良好的土壤结构，改善土壤物理性质。

④促进微生物活动，活跃土壤中养分代谢。

⑤其他作用。

腐殖质有助于消除土壤中的农药残毒和重金属污染，起到净化土壤作用。

腐殖质中某些物质如胡敏酸、维生素、激素等还可刺激植物生长。

管理：增施厩肥、堆肥、种植绿肥、水田放养绿藻、秸秆还田等措施来进行。

同时结合耕作、排灌等措施，调节土壤水、气、热等状况。

四、土壤水分和空气土壤水分和空气存在于土壤孔隙中，二者彼此消长，即水多气少，水少气多。

（一）土壤水分土壤水并不是纯水，而是含有多种无机盐与有机物的稀薄溶液。

具体内容第五章有详细阐述。

（二）土壤空气1．组成特点：①土壤空气中CO2含量高于大气；②土壤空气中的O2低于大气；③土壤空气中的水汽含量高于大气；④土壤空气中还原性气体高于大气；⑤土壤空气成分随时、空而变化。

2．土壤通气性概念：土壤空气与大气之间常通过扩散作用和整体交换形式不断地进行气体交换，这种性能称之为土壤通气性。

作用：①影响种子萌发。

②影响植物根系的发育与吸收功能。

③影响土壤养分状况。

④影响作物的抗病性。

调节：通过深耕结合施用有机肥料、合理排灌、适时中耕等措施来调节土壤的通气状况，改善土壤水、肥、气、热条件，给植物生长创造适宜的环境条件。

复习思考：1. 土壤由哪几部分组成？2. 各质地土壤的农业生产特性如何？3. 土壤生物有哪些作用？4. 土壤有机质的转化有哪些方面？有何作用？5. 什么叫土壤通气性？对植物生长发育有哪些重要作用？第二节土壤的基本性质教学重点：◆土壤结构的类型。

◆土壤团粒结构在土壤肥力上的作用及创造土壤团粒结构的农业措施。

◆土壤酸碱性及其在土壤肥力上的作用。

◆土壤耕性的判断与改良。

教学难点：◆土壤结构的类型与特点。

◆土壤胶体。

土壤物理性质包括土壤孔隙性、土壤结构性、土壤物理机械性和土壤耕性等，土壤化学性质包括土壤保肥性、土壤供肥性、土壤酸碱性、土壤缓冲性等。

一、土壤孔隙性与结构性（一）土壤孔隙性1．概念土壤孔隙性是指土壤孔隙的数量、大小、比例和性质的总称。

2．土壤密度土壤密度是指单位体积土粒（不包括粒间孔隙）的烘干土重量，单位是gcm－3或tm－3。

一般情况下，把土壤的密度视为常数，即为2.65 gcm－3。

3．土壤容重土壤容重是指在田间自然状态下，单位体积土壤（包括粒间孔隙）的烘干土重量，单位也是gcm－3或tm－3。

4．土壤孔隙度土壤孔隙度是指单位体积土壤中孔隙体积占土壤总体积的百分数。

实际工作中，可根据土壤密度和容重计算得出。

土壤孔隙度的变幅一般在30%~60%之间，适宜的孔隙度为50%~60%。

土壤孔隙度（%）＝ （密度容重-1）⨯100 5．土壤孔隙类型 根据土壤孔隙的通透性和持水能力，将其分为三种类型，如表所示。

土壤孔隙类型及性质孔隙类型通气孔隙 毛管孔隙 无效孔隙（非活性孔隙） 当量孔径＞0.02mm 0.02~0.002mm ＜0.002mm 土壤水吸力＜15kPa 15~150kPa ＞150 kPa 主要作用 此孔隙起通气透水作用，常被空气占据 此孔隙内的水分受毛管力影响，能够移动, 可被植物吸收利用，起到保水蓄水作用 此孔隙内的水分移动困难，不能被作物吸收利用，空气及根系不能进入 6．土壤孔隙性与植物生长的关系适宜于植物生长发育的耕作层土壤孔隙状况为：总孔隙度为50%~56%，通气孔隙度在10%以上，如能达到15%~20%更好，毛管孔隙度与非毛管孔隙度之比为2：1为宜，无效孔隙度要求尽量低。

对于植物生长发育而言，在同一土体内孔隙的垂直分布应为“上虚下实”。

（二）土壤结构性1．概念 土壤中的土粒，一般不呈单粒状态存在（沙土例外），而是相互胶结成各种形状和大小不一的土团存在于土壤中，这种土团称为结构体或团聚体。

土壤结构性是指土壤结构体的种类、数量及其在土壤中的排列方式等状况。

2．土壤结构体的类型及特性 按照结构体的大小、形状和发育程度可分为以下几类。

（1）团粒与粒状结构 团粒结构是指近似球形且直径大小在0.25~10 mm 之间的土壤结构体，俗称“蚂蚁蛋”、“米糁子”等，常出现在有机质含量较高、质地适中的土壤中。

图土壤结构的主要类型1—块状结构2—柱状结构3—棱柱状结构4—团粒结构5—微团粒结构6—核状结构7—片状结构（2）块状与核状结构这两种结构近似立方体形状。

一般块状结构大小不一，边面不明显，结构体内部较紧实，俗称“坷垃”。

而核状结构的直径一般小于3cm，棱角多，内部紧实坚硬，泡水不散，俗称“蒜瓣土”，多出现在有机质缺乏的黏土中。

（3）柱状与棱柱状结构是指近似直立、体形较大的长方体结构，俗称“立土”。

如果顶端平圆而少棱的称柱状结构，多出现在典型碱土的下层；如果边面棱角明显的称棱柱状结构，多出现在质地黏重而水分又经常变化的下层土壤中。

（4）片状结构是指形状扁平、成层排列的结构体，俗称“卧土”。

如果地表在遇雨或灌溉后出现的结皮、结壳，称为“板结”现象。

3．团粒结构形成：团粒结构一般要经过多次（多级）的复合、团聚而形成，可概括如下几步：单粒→复粒（初级微团聚体）→微团粒（二级、三级微团聚体）→团粒（大团聚体）。

作用：①团粒结构土壤的大小孔隙兼备。

②能够协调水分和空气的矛盾。

③能协调保肥与供肥性能④具有良好的物理性和耕性。

培育：①通过深耕，使土体破裂松散，适时适当耕、锄、耱、镇压等耕作措施，结合施用有机肥料促进团粒结构的形成；②通过种植绿肥或牧草，实行合理轮作倒茬增加团粒结构；③采用沟灌、喷灌、滴灌和地下灌溉等节水灌溉技术，并结合深耕进行晒垡、冻垡，可充分利用干湿交替、冻融交替作用，有利于团粒形成；④施用胡敏酸、树脂胶、纤维素黏胶等土壤结构改良剂来促进团粒结构的形成。

二、土壤耕性（一）土壤耕性的含义土壤耕性是指耕作土壤中土壤所表现的各种性质以及在耕作后土壤的生产性能。

它是土壤各种理化性质，特别是物理机械性在耕作时的表现；同时也反映土壤的熟化程度。

（二）土壤耕性的表现1．耕作的难易程度。

群众常将省工省劲易耕的土壤称为“土轻”、“口松”、“绵软”，而将费工费劲难耕土壤称为“土重”、“口紧”、“僵硬”。

2．耕作质量的好坏。

耕性良好的土壤，耕作时阻力小，耕后疏松、细碎、平整，有利于作物的出苗和根系的发育。

3．宜耕期的长短。

宜耕期是指保持适宜耕作的土壤含水量的时间。

如沙质土宜耕期长，表现为“干好耕，湿好耕，不干不湿更好耕”；黏质土则相反，宜耕期很短，表现为“早上软，晌午硬，到了下午锄不动”。

（三）宜耕期的选择1．看土验墒。

雨后或灌溉后，地表呈“喜鹊斑”状态，外白（干）、里灰（湿），外黄里黑，半干半湿，水分正相当，此时可耕。

2．手摸验墒。

用手抓起二指深处的土壤紧握手中能成团，稍有湿印但不黏手心，不成土饼，呈松软状态。

松开土团自由落地，能散开即宜耕。

3．试耕，耕后土壤不黏农具，可为犁抛散，即可耕。

（四）土壤耕性的改良改良耕性措施是：①增施有机肥料。

因为有机质可降低黏土的黏结性和黏着性，减少耕作阻力；②通过掺沙掺黏，改良土壤质地；③创造良好的土壤结构；④掌握宜耕含水量和宜耕时期。