土壤地理学第一章土壤的组成与性质

三、土壤有机质
（一）土壤有机质的来源、组成和性质 1、土壤有机质的概念：土壤中动植物的残体
及其分解产物和合成产物及活的或死的微生物的 总称叫土壤的有机质，化学成分主要有：碳水化 合物，含氮化合物、纤维素、木质素、灰分物质 （K、Na、Ca等）油、蜡、单宁物质。
2、有机质的来源：来源于动、植（包括微生 物）的残体，主要是绿色高等植物的根、茎（草 本植物）、枯枝落叶（木本植物，水溶性占 10%—15%）等有机残体及分解的中间产物和 代谢产物。（土壤中有机质一般只占百分之几， 最高不过20%）。
（二）土壤空气
1、土壤空气的来源和组成
土壤空气（soil air） 主要来自大气。由于土壤生 物生命活动的影响，二氧化碳比大气中含量高，而氧含量 比大气的低。大气中CO2含量为0.03%，氧在大气中约占 20%，而土壤空气中只有10—12%。
2、土壤与大气间的气体交换
由于土壤中氧气和二氧化碳浓度不同，根据气 体运动规律，气体总是从浓度高的地方向浓度小 的地方扩大，大气中氧的浓度高，可不断进人土 壤中，而土壤中由于生物等的影响，二氧化碳浓 度高，不断向大气中扩散。土壤这种扩散机制称 为“土壤呼吸作用”。
3、土壤的通气性 土壤空气与大气间的气体交换，以及土体内
部允许气体扩散和流通的性能，称为土壤通气性。 4、土壤气体交换速率的指标
土壤呼吸系数（RQ），是指土壤中产生二氧 化碳的容积与消耗氧的容积的比率，两者容积相 当时，RQ＝1，如果RQ＞1，土壤中二氧化碳含 量高，说明土壤通气性差。
氧扩散率（ODR），是指植物吸收，微生物 活动或为水所置换时氧的补充速率，通常以每平 方厘米，每分钟所扩散氧的克数（或微克）来表 示。
符号表示如 下：（图1.3）
3、土壤剖面构型
土壤剖面构型是土壤剖面构造类型的简称。 根据土壤发育程度的弱强把土壤剖面分为（A）C剖
面，AC剖面、A（B）C剖面、ABC剖面，按水成 作用影响分出AG剖面。这种表示土壤剖面发育的 剖面构型划分，在土壤调查工作和科研上被广泛 应用。
土壤剖面构造反映了土壤的发育程度、土壤形 成的特点以及土壤的形成演化过程。
1、原生矿物 土壤原生矿物是指自然界的各种 岩石在物理风化过程中产生的未改变化学成分和 结晶构造的造岩矿物。如石英、长石、辉石、角 闪石、云母、橄榄石等。
2、次生矿物 次生矿物是指原生矿物经风化 作用后重新形成的改变了化学成分及结晶构造的 新矿物。特点是：其化学组成和构造都经过改变， 而不同于原来的原生矿物。
三、本节小结
通过本节的讲授，学生应重点掌握和理解以 下内容和原理：土壤剖面，土层，土壤是一个组 成十分复杂的多相分散体系，土壤矿物质，土壤 有机质，土壤水分与空气。
八、思考与作业题
1、土壤形态？通常包括哪些方面？ 2、土壤剖面、单个土体、聚合土体的概念？ 3、土层含义？它是怎样划分的？ 4、土壤剖面构型是什么？土壤剖面有哪些类
2、有机残体的组成和性质对有机质转化的影 响：如：有机质的碳氮比过高、过小，都影响有 机质的转化。
3、土壤条件影响主要是： ①土壤的通气状况 ②土壤水分状况 ③土壤温度 ④土壤的酸碱性影响
4、腐殖质的性质
1、胡敏酸的组成和性质： （1）胡敏酸是一种溶于碱而不溶于酸的呈黑色
和褐色的高分子化合物，（故又称黑腐酸）。 （2）其组成元素主要有碳（52—62%）、氢
3、有机质的组成和性质：组成：①碳水化合 物和有机酸（如：草酸、柠檬酸）；②纤维素和 半纤维素（属多糖类）不易溶于水；③木质素： （其分子中含有笨环，在空气中易被氧化）；④ 树脂单宁：油蜡（化学分解和物理分解都比较困 难）；⑤含氮化合物：是挥发性物质；⑥灰分元 素如：K、Na、Ca、Mg、Fe、Al等。 （二）土壤有机质的转化：
五、教学课时：2课时 六、教学过程
一、土壤是一个组成十分复杂 的多相分散体系
土壤是由固相（矿物质、有机质）、液 相（土壤水分）、气相（土壤空气）等三 相物质组成的，它们之间是相互联系、相 互转化、相互作用的有机整体。
二、土壤矿物质
土壤矿物质按其成因可分为原生矿物和次生矿 物两大类。 （一）土壤矿物质的类型及性质
2、有机质能改善土壤的物理性质，因新鲜的 腐殖质是促进团粒结构的胶结剂。
3、有机质能提高土壤保肥能力和酸碱的缓冲 性，因土壤腐殖质多为有机胶体，它能吸附和保 持大量的可溶性养分。
4、有机质能促进作物的生长发育。 5、有机质有利于土壤微生物的活动。
四、土壤水分与空气
土壤水分和空气同存在于土壤孔隙中，土壤 空隙若未充满水分，就必然被空气充满，二者互 相消长着。 （一）土壤水分
Δ水=水收入-水支出 3、土壤水分类型及其特性
水分进入土壤后，受到重力、分子引力、毛管 力等作用，存在不同的形态和运动形式，通常把 土壤水分划分为：固态水、汽态水、吸湿水、膜 状水、毛管水、重力水等几种类型。
（1）固态水：固态水是以固体状态存在的水 分。固态水不能为植物所利用。
（2）气态水：一般情况下，土壤中存在着气 体状态的水分。
（4）吸湿水：由土壤颗粒的表面张力所吸附 的水汽的分子，称吸湿水。
（5）膜状水：被吸附在吸湿水膜外层的水分 称膜状水，解决不了植物对水分的需要。
（6）毛管水：毛管孔隙中毛管力吸附保存的 水分称毛管水。毛管力来源于水的表面张力和毛 管壁对水分子的吸力，即弯月面力，弯月面力吸 收的水分。
（7）重力水：当土壤水分含量超过田间持水 量时，多余的水分就会在重力作用下，沿着土中 的非毛管孔隙向下渗透，称为重力水，植物不能 吸收利用。
（3）富里酸的一价、二价、三价盐都溶于水， 只有与铁、铝生成的盐在中性土壤中易沉淀；
（4）富里酸的缩合程度比胡酸小，故分子量 也小，分子结构也较简单；
（5）富里酸与金属离子的交换能力比胡敏酸 为低。
（四）土壤有机质对土壤肥力的作用（二者的关系）
1、有机质中的（氮、磷、钾、钙、镁、铁、 硫和微量元素）是植物养分的重要来源。
（3—4.5%）、氧（31—39%）、氮（3.5— 5%），另外还有硫、磷等。
（3）胡敏酸含有甲氧基、羧基、羟基、酚羟基、 氨基等多种功能团。
（4）胡敏酸因功能多而具有较高的交换能力， 使它呈微酸性反应，微溶于水。
（5）胡敏酸与钾、钠、铵等形成可溶于水的一 价盐，与钙、镁、铁、铝等形成不溶于水的二价 和三价盐。
五、教学课时：2课时
Hale Waihona Puke 六、教学过程土壤形态指土壤的外部特征，如土壤剖面构造、土壤颜
色、质地、结构、结持性等。
一、土壤剖面
从地面垂直向下至母质的土壤纵切面称为土壤剖面 （Soil Profile）。
单个土体面积为1—10平方米，在此范围内任何土层 在性态上是一致的。单个土体的垂直面相当于土壤剖面的 A十B层的总和，称为土体层（solum）。
型？ 5、土壤的组成包括哪些？它们之间的相互关
系如何？
第二节 土壤组成
一、教学目标
1、通过讲授，使学生了解土壤矿物质、有机质及 腐殖质来源和组成；
2、理解土壤有机质转化的方向和过程；掌握腐殖 质的性质；
3、了解土壤水分、土壤空气的来源、类型及影响 因素；
4、了解土壤组成物质与土壤肥力的关系。
二、教学重点
2、富里酸的组成和性质：
（1）富里酸是一类既溶于碱又溶于酸的（黄 色或淡棕色）分子量较胡敏酸小的高分子化合物， 它的组成结构与胡敏酸近似，但较为简单；
（2）它的组成元素也是碳（44—48%）、氢 （3.5—5%）、氧（44—48%）、氮（34%），其中含碳量比胡敏酸低，而氢、氧含量 比胡酸高。并含有多种功能团（即5种基），其中 羧基含量比胡敏酸多、故酸性较强；
（3）压力势pp：土壤水在饱和状态下，使土壤水所承受的 压力不同于参照水面万以自由水面作为参比标准，这种水 势的变化即为压力势。压力势均为正值。
（4）重力势pg：土壤水分受重力影响而获得的位能，产生 的水势称重力势。
土壤总水势以上各分势的总和，即Pt=Pm+Po+Pg…。在饱 和土壤水运动中，决定土水势的是 Pp与 Pg，在不饱和土 壤水的运动中则是Pm与Pg。
第一章 土壤的组成与性 质
第一节 土壤形态
一、教学目标
1、通过对土壤形态的观察和讲授，了解土壤剖面及构 造，土壤颜色、质地、结构、结特性、孔隙状况；
2、通过实习观察使学生学会在野外辩认土层、单个土 体，聚合土体。
3、通过对土壤标本的观察，了解土壤由哪些物质组成， 各组成物质间有何联系？
二、教学重点
（3）化合水和结晶水：化合水和结晶水统称 为化学束缚水。化合水是指参与粘土矿物晶格组 成，并被矿物所牢固保存的水，如Fe(OH)3、 Al(OH)3等。结晶水是和矿物晶格相结合不够牢 固的水分，如石膏CaSO4·2H2O、芒硝 Na2SO4·10H2O等。这两种水分不能直接参与 土壤的物理作用，也不能为植物所利用。
从上述各种土壤水分可知，由于各种因素的影 响，只有一部分水分是植物可以吸收的，能够被 植物所吸收的水分，称为土壤有效水。
土壤含水量(%)
物理分类 土壤颗粒
吸湿水 内层毛管水 外层毛管水 重力水
吸湿系数 凋萎系数
田间持水量
最大持水 量
吸湿水
毛管水
重力水
生态分类
无效水
土壤吸水力(atm) 10000
31
进入土壤中的有机质，可向下列两个方向转化： 即，矿物质化和腐殖质化。
1、矿物质化——在微生物的作用下，把复杂 的有机物质变成简单的无机物质的过程。
2、腐殖质化——指土壤微生物把分解后的简 单有机质合成为复杂的有机质的过程。
（三）影响有机质转化的因素： 1、微生物：微生物是土壤有机质转化的承担
者。
土壤微生物的种类： （1）细菌 （2）真菌 （3）放线菌（4）藻类
有效水
过剩水
15
0.1
0
4、土壤水的能量概念 土壤水和自然界中其他物体一样，
含有不同数量和形式的能，经典物理学分别出两种主要形 式的能：动能和势能。
（1）基质势pm：土壤固体颗粒作为吸水基质，水分被土壤 基质吸附后其自由活动能就降低了，即基质吸力使水势降 低，所以基质势是负值。
（2）溶质势ps：由土壤溶液中的溶质离子吸水，使土壤水 分失去部分自由活动能力，也称渗透势。
土壤水分是植被生活不可缺少的生存因子，而 且它和可溶性盐构成土壤溶液，成为向植物供给 养分的介质。
1、土壤水分的来源及其耗损 大气降水是土壤水的最大来源，而且是一切土 壤水的原始补给源。
土壤水分的消耗主要有土壤蒸发、植物吸收和 蒸腾，水分渗漏和径流损失等，其中地面蒸发和 水分渗漏最为重要。
降水到达地表后，先由土壤孔隙吸收水分，孔 隙充满水后，多余水分受重力作用向下渗漏，这 种孔隙吸收水和重力作用的渗漏水分，叫做土壤 透水性。 2、土壤水量的平衡
土壤通气量是指单位时间内在单位压力下，进 人单位体积土壤中的气体总量，主要是氧气和二 氧化碳。常用单位是毫升每平方厘米每秒，通气 量大表示通气良好。
五、本节小结
通过本节的讲授，学生应重点掌握和理 解以下内容和原理： 1、土壤矿物质、有机质及腐殖质来源与组成； 2、土壤腐殖质的性质； 3、土壤水分、土壤空气的来源、类型； 4、土壤组成物质与土壤肥力的关系。
土壤的组成物质
三、教学难点
土壤组成物质与土壤肥力的关系
四、教学方法
1、课堂讲授法：主要解决该门课程的基本理 论，基本研究方法与理论问题；
2、室内实践教学：主要解决该门课程调查研 究的基本技术、技能和验证理论的问题。
3、野外实践教学：主要解决和训练该门课程 的理论与实践相结合，使学生学会在野外开展科 研考察活动的实际动手能力。
两个以上的单个土体组成的群体，称为聚合土体 （polypedon），又称土壤个体（soil individual），土 壤实体（soil body）等。
土 壤 剖 面 图
土壤剖面、单个土体和聚合土体三者之间的关系可 用（图1.2）表示。
1、土壤发生层 的划分和命 名
二、土层
2、 土壤发生 层特征的划 分 土层附加
土壤剖面及其构型
三、教学难点
①单个土体和聚合土体的概念； ②土壤颜色及所含物质的辨别
四、教学方法
1、课堂讲授法：主要解决该门课程的基本理论，基 本研究方法与理论问题；
2、室内实践教学：主要解决该门课程调查研究的基 本技术、技能和验证理论的问题。
3、野外实践教学：主要解决和训练该门课程的理论 与实践相结合，使学生学会在野外开展科研考察活动的实 际动手能力。