土壤学资料

绪论
土壤：在母质、气候、生物、地形和时间五大因子(五大成土因素)综合作用下形成的自然体，能够生产植物收获的陆地疏松表层。

其本质特性是土壤肥力。

土壤质量：土壤质量是土壤在生态系统的范围内，维持生物的生产能力、保护环境质量及促进动植物与人类健康的能力。

单个土体：能代表土壤个体的体积最小的三维土壤实体。

聚合土体：空间相邻、物质组成和性状相近的几个单个土体
土壤剖面：从地表向下垂直挖掘后露出的一个切面。

一般挖到母岩，如果太深则挖到１米即可。

发生层；在发育过程中由于物质和能量在上下部位之间的转化与转移，从而可能形成上下不同的层次，称为发生层，如A、B、C等。

一、生产功能-----人类农业生产的基地
（一）土壤是植物生产的介质
1、营养库的作用
2、养分转化和循环作用
3、雨水涵养作用
4、生物的支撑作用
5、稳定和缓冲环境变化的作用
（二）、生态功能-----陆地生态系统的基础
(三)、环境功能-----环境的缓冲净化体系
(四)、工程功能-----工程基地与建筑材料
(五)、社会功能-----支撑人类社会生存和发展的最珍贵的自然资源
农业化学土壤学派德)李比希)提出大田产量随施入土壤的矿质养料数量的多少而相应的变化
农业地质土壤学派: (德) 法鲁认为土壤是岩石经过风化而形成的地表疏松层，及岩石风化产物
土壤发生学派:(俄) 道库恰耶夫认为土壤有自己的发生和发育历史，是独立的历史自然体。

土壤肥力—指土壤经常地适时适量地供给并协调植物生长发育所需要的水分、养分、空气、温度的能力。

第一章
矿物的概念:岩石圈中的化学元素的原子或离子通过各种地质作用形成的，并在一定条件下相对稳定的自然产物。

岩石：是由一种或几种矿物构成的，是矿物的天然集合体。

风化作用：岩石在地表受到种种外力作用，逐渐破碎成为疏松物质，这一过程叫做风化作用。

所产生的疏松物质就是土壤母质。

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。

次生矿物：是原生矿物在地表常温常压条件下，经过风化、沉积作用所形成的一类矿物。

粘粒矿物；组成粘粒的次生矿物叫粘粒矿物。

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。

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。

第二章
土壤有机质（SOC）：土壤有机质是指存在于土壤中的所有含碳的有机化合物。

它主要包括土壤中各种动物、植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机化合物。

土壤有机质的来源 1.生物残体（植物残体、动物、微生物残体）2动物、植物、微生物的排泄物和分泌物3人为施入土壤中的各种有机肥料
土壤腐殖质：是除未分解和半分解动、植物残体及微生物体以外的有机物质的总称（由非腐殖物质和腐殖物质组成）
矿化作用----（从复杂到简单）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的过程。

腐殖化过程==（从简单到复杂）土壤有机质在微生物作用下，把有机质分解产生的简单有机化合物及中间产物转化成更复杂的、稳定的、特殊的高分子有机化合物—---腐殖质的过程。

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。

激发作用：土壤中加入新鲜有机物质会促进土壤原有有机质的降解，这种矿化作用称之激发作用。

矿质化和腐殖化过程的关系
1土壤有机质的矿质化过程和腐殖化过程是即互相对立，又互相联系，即互相独立，又互相渗透的两个过程。

2矿质化过程是有机质释放养分的过程，又是为腐殖质合成提供原料的过程，没有矿质化过程就没有腐殖化过程；
3同时腐殖化过程的产物—腐殖质并不是一成不变的，它可以再经矿质化过程而释放养分以供植物吸收利用。

富里酸呈淡黄色，胡敏酸为褐色。

富里酸溶于水、酸、碱。

胡敏酸不溶于水和酸，但溶于碱
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。

影响土壤有机质转化的因素
1、温度25-35 ℃：最适分解温度。

2、土壤水分与通气状况土壤中微生物的活动需要适宜的土壤含水量，但过多的水分导致进入土壤的氧气减少，从而改变土壤有机物质的分解过程和产物。

3、植物残体的特性
1）新鲜多汁的有机物质比干枯秸秆易于分解2）有机物质的细碎程度3）有机物质组成的碳氮比(C/N) 对微生物来说，同化1份氮到体内，必须相应需要约24份的碳。

一、土壤有机质的作用
1、在土壤肥力上的作用（1）提供植物需要的养分（2）促进植物生长发育（3）改善土壤的物理性质（4）促进微生物和动物的活动（5）提高土壤的保肥性和缓冲性（6）有机质具有活化磷的作用
2、在生态环境上的作用（1）有机质可降低或延缓重金属污染（2）有机质对农药等有机污染物具有固定作用（3）有机质对全球碳平衡的影响
如何提高土壤有机质含量（1）合理耕作制度（退化或熟化）（2）施用有机肥
（3）种植绿肥（4）秸秆还田
第三章
根圈（rhizosphere）或根际，泛指植物根系及其影响所及的范围。

根圈微生物与植物的关系更加密切。

根/土比值（R/S）（根际效应）：即根圈土壤微生物与邻近的非根圈土壤微生物数量之比。

菌根；真菌的菌丝侵入植物根部后，和植物根组织生活在一起，称为菌根。

其真菌称为菌根真菌
第四章
吸湿水；干土从空气中吸着水汽所保持的水称为吸湿水。

膜状水；土壤颗粒表面上吸附的水分形成水膜，这部分水称为土壤膜状水。

毛管水就是指借助于毛管力(势)，吸持和保存土壤孔隙系统中的液态水,又分为悬着水和支持毛管水。

悬着水是指不受地下水源补给影响的毛管水，即当大气降水或灌溉后土壤中所吸持的液态水。

支持毛管水是指土壤中受到地下水源支持并上升到一定高度的毛管水，即地下水沿着土壤毛管系统上升并保持在土壤中的那一部分水分。

土壤质量含水量(θm) =（土壤水质量/烘干土质量）⨯100%
土壤容积含水量(θv) = (土壤水容积/土壤总容积)⨯100%
相对含水量=土壤含水量/田间持水量
吸湿系数：干土从相对湿度接近饱和的空气中吸收水汽的最大量，即吸湿水的最大量与烘干土重量的百分率。

凋萎系数（W）：植物产生永久凋萎时的土壤含水量。

田间持水量（F）：毛管悬着水达到最大值时的土壤含水量称为田间持水量，通常作为灌溉水量定额的最高指标（相当于吸湿水、膜状水和悬着水的全部）。

饱和含水量（最大持水量）；指全部土壤孔隙充满水时的含水量。

土壤有效含水范围（A）；是指土壤所含植物可以利用水的范围，可表示为；A=F-W
土壤水的有效性指土壤水能否被植物吸收利用及其难易程度。

不能被植物吸收利用的水称为无效水。

能被植物吸收利用的水称为有效水。

土壤水的基质势或土壤水吸力是随土壤含水率而变化的，其关系曲线称为土壤水分特征曲线。

土壤水分特征曲线表示土壤水的能量和数量之间的关系，是研究土壤水分的保持和运动所用到的反映土壤水分基本特性的曲线。

水分特征曲线的用途
1.可利用土壤水吸力S和含水率θ之间的关系，计算有效水的数量，分析不同质地土壤的
持水性和土壤水分的有效性。

2.土壤水分特征曲线可以间接地反映出土壤孔隙大小的分布
3.水分特征曲线可用来应用数学物理方法对土壤中的水运动进行定量分析时，水分特征曲
线是必不可少的重要参数
滞后现象；对于同一土壤，即使在恒温条件下，由土壤脱湿（由湿变干）过程和土壤吸湿（由干变湿）过程测得的水分特征曲线也是不同的。

这种现象称为滞后现象。

土壤空气与近地表大气组成的差别
1土壤空气中的CO2含量高于大气2土壤空气中的O2含量低于大气
3土壤空气中水汽含量高于大气4土壤空气中含有较多的还原性气体
对流（质流）；是指土壤与大气间由总压力梯度推动的气体整体流动。

对流的流向一般是由高压区流向低压区。

气体扩散是指气体分子由浓度大（或分压大）处向浓度小（或分压小）处的运动，由分压梯度推动。

土壤空气运动的意义：土壤与外界不断地进行气体的交换，如果土壤空气和大气不进行交换，土壤空气中的氧气可能会由于土壤生物的存在，而在12-40h被消耗无余。

土壤通气性；是指土壤中的空气与大气中的空气相互交换的能力
土壤热容量：单位质量（重量）或容积的土壤每升高（或降低）1℃所需要（或放出的）的热量，被称为土壤热容量。

C代表质量（重量）热容量[单位是J/（g·℃）]，CV代表容积热容量[单位是J/（cm3·℃）]，C与CV的关系为:CV＝C·ρ。

ρ是土壤密度。

土壤热性质1、土壤热容量; 液> 固> 气。

2、土壤导热率:固>液> 气
3、导温率：气>固>液
土壤水、气、热的关系
土壤水、气、热是组成土壤肥力的重要因素，三者是互为矛盾，又互相制约的统一体。

1、土壤水和空气。

土壤水和空气共存于土壤孔隙，它们之间有着相互消长的数量关系。

2、土壤水和土壤温度。

湿土温度上升慢，下降也慢，不同土层深度的温度梯度也比较小；干土温度上升快，下降也快，而且不同土层深度的温度梯度也比较大。

3、土壤热量对土壤水、气的影响。

当土温较高时，土壤的蒸发量也较大，土壤易于失水干燥，易于通气。

土壤不同层次中的温度梯度还可引起土壤水分的运动，即从热处向冷处的运动；特别是土壤冻结时可导致上层滞水，促使土壤过湿和通气不良。

土壤水、气、热的调节措施
1.通过耕作和施肥：改善土壤的物理性质
2.灌溉和排水措施：调节水、气及温度
3.混交、间种措施：小气候及土壤物理性质
4.采用人工覆盖物：调节温度、水分
“夜潮”现象；多出现于地下水埋深度较浅的“夜潮地”。

白天土壤表层被晒干，夜间降温，底土土温度高于表土，所以水汽由底土向表土移动，遇冷便凝结，使白天晒干的表土又恢复潮湿
“冻后聚墒”现象；是我国北方冬季土壤冻结后的聚水作用。

冬季表土冻结，水汽压降低，而冻层以下土层的水汽压较高，于是下层水汽不断向冻层集聚、冻结、使冻层不断加厚，其含水量有所增加，这就是“冻后聚墒”现象。

第五章
土壤年龄是指土壤发生发育时间的长短，通常把土壤年龄分为绝对年龄和相对年龄。

土壤绝对年龄:母质从开始形成土壤直到现阶段发育时间的总和。

又称真实年龄。

土壤相对年龄:反映土壤发育阶段的先后或土壤的发育程度。

脱硅富铝化；又叫富铝化过程或者脱硅过程。

它是热带，亚热带地区土壤物质由于矿物的风化形成弱碱性条件，随着可溶性盐，碱金属和碱土金属盐及硅酸的大量流失，而造成铁铝在土体内相对富集的过程，它包括脱硅和铁铝相对富集作用。

成土过程；(一）原始成土过程(二）有机质积聚过程(三）粘化过程(四）钙积与脱钙过程(五）盐化脱盐过程(六）碱化与脱碱过程（七）富铝化过程（八）灰化、隐灰化和漂灰化过程（九）潜育化和潴育化过程（十）白浆化过程（11）熟化过程（12）退化过程
第六章
土壤颗粒；是构成土壤固相骨架的基本颗粒。

土壤粒级（或粒组）；土壤中矿物质单粒按其直径大小分成不同的组，这些组别成为土壤的粒级
土壤密度:单位容积固体土粒（不包括粒间孔隙）的质量。

土粒密度与水的密度之比，叫做土粒相对密度。

土壤容重:自然状态下（包括土粒之间的孔隙），单位容积土壤的烘干质量，
土壤孔隙度；土壤孔隙占土壤总体积的百分率。

土壤孔隙度(%)=(1－土壤容重／土粒密度)×100
土壤孔隙比=孔隙度／（1－孔隙度）
土壤孔隙的类型：
1非活性孔隙2毛管孔隙3空气孔隙
当量孔径；是指与一定的土壤水吸力相当的孔径。

当量粒径：计算不同粒级土粒在静水中的沉降速度，把土粒看做光滑的实心圆球，取与此粒级沉降速度相同的圆球直径，作为其当量粒径
土壤不是由单一粒级所组成，而是由大小不同的各级土粒以各种比例关系自然地混为一体。

土壤中各级土粒所占的质量百分数称为土壤机械组成。

土壤质地；依据土壤机械组成相近与否而划分的土壤组合叫做土壤质地。

不同质地和肥力的关系
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。

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。

由于土质粘重，耕性不好，苗木根系伸展范围小，林木易成风倒树种。

在生产上应该注意改良粘质土壤，同时注意苗木的前期施肥和整个生长期的中耕、松土。

不同土壤质地的利用和改良
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
土壤结构包含着两重含义，即土壤结构体和土壤结构性
土壤中的固体颗粒很少以单粒存在，多是单个土粒在各种因素综合作用下相互粘合团聚，形成大小、形状和性质不同的团聚体，称为土壤结构体。

土壤结构性指土壤中结构体的大小、形状、及相互排列组合形式等性质
土壤结构体分类；1块状和核状结构2柱状3片状4团粒结构
团粒结构体: 通常指土壤中近乎球状的小团聚体，其直径约为0.25-10mm，具有水稳定性，对土壤肥力诸因素具有良好作用的结构体。

团粒结构在土壤中的意义
１、空气方面：不同大水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。

土壤结构体的改良
1.合理耕作与灌溉，增施有机肥料2种植绿肥和牧草，合理轮作
3 改良土壤酸碱性
4 应用土壤结构改良剂
土壤粘结性是土粒间通过各种引力而粘结在一起的性质。

土壤粘着性是土壤在一定含水量条件下，土粒粘附在外物（如农具）上的性质。

第八章
土壤胶体；颗粒直径在1-100nm范围内的带电的土壤颗粒与土壤水组成的分散系
永久电荷；起源于矿物晶格内部离子的同晶置换所产生的电荷。

可变电荷；随pH的变化而变化的土壤电荷。

土壤胶体为什么一般带负电?
在土壤pH5-8的条件下，大多数土壤胶体的等电点低于这个范围，因此，对于土壤胶体来讲，pH5-8相当于在碱性环境下，此时，腐殖质和铝硅酸盐等胶体都带负电，表现为对阳离子的吸附，只有Fe(OH)3和Al(OH)3带正电，吸附阴离子。

故土壤胶体在通常情况下以带负电为主。

总结可变电荷的成因：
A. 含水氧化硅的解离
B. 粘粒矿物的晶面上的OH和H的解离
C. 腐殖质上某些官能团的解离
D. 含水氧化和水铝石表面的分子中OH的解离；pH< 3.2
阳离子交换吸附作用；土壤胶体表面所吸附的阳离子，与土壤溶液中的阳离子或不同胶粒上的阳离子相互交换的作用，称为阳离子交换吸附作用。

影响阳离子交换作用的因素
1、阳离子的交换能力a、离子电荷价：M3+> M2+> M+（M表示阳离子）
b、离子的半径及水化程度：同价离子，离子半径大水化半径小，交换能力越强。

c、离子运动速度：阳离子交换能力顺序Fe3 + >Al 3+ >H + >Ca2 + >Mg 2+ >K + >NH4+ >Na+
2 、速度受交换点位置、胶体性质和温度的影响
3、阳离子的相对浓度及交换生成物的性质
土壤阳离子交换量（CEC）；在一定土壤pH值条件下，土壤能吸附的交换性阳离子的总量。

通常以每千克土壤所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数。

单位：cmol（+）·kg-1 。

影响CEC的因素
1、胶体数量（土壤质地）
2、胶体类型 3.PH 4、土壤有机质含量
土壤胶体上吸附的交换性阳离子分为两类：
致酸离子（如H+ 和Al3+）
盐基离子（如Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等）盐基离子为植物所需的速效养分
示为：
影响交换性阳离子有效性的因素
1、交换性阳离子的饱和度
2、陪补离子的种类3.黏土矿物类型4、阳离子固定
陪补离子；对于某一特定的离子来说，其它与其共存的离子都是陪补离子。

第九章
土壤溶液；可溶性物质与水组成的体系，称为土壤溶液
土壤酸分为活性酸与潜性酸
活性酸；土壤溶液中游离的H+所表现的酸度。

潜性酸；指土壤胶体上吸附的H+和Al3+所引起的酸度。

土壤缓冲性；土壤抵抗酸碱物质，减缓pH变化的能力。

（或广义上土壤抗衡外界环境变化的能力）
氧化还原电位（Eh）；氧化还原反应中的氧化态和还原态同时在电极上达到平衡，其平衡电位，称为氧化还原电位，
土壤酸性的调节，施用石灰的益处
1、降低酸度，提高盐基饱和度；
2、促进团粒结构的形成；
3、提高磷酸盐、钼酸盐等的有效性；
4、提高微生物的活性；
5、抑制铁、铝、锰的毒性(pH<5.5时）
过度施用石灰的负面影响1土壤板结，结构变劣；
2部分微量元素有效性降低；磷的有效性也下降。

因此，施用石灰要适量。

土壤碱性的调节施用石膏是通过离子代换作用把土壤中有害的钠离子代换出来，结合灌水使之淋洗
第十一章
土壤养分；指主要依靠土壤来供给的植物必需营养元素。

土壤养分的生物有效性；是指植物生长能够吸收利用那部分养分。

是土壤生产力的主要因素之一，是土壤肥力的重要因子之一。

第十二章
土壤背景值；未受人类活动影响的土壤本身的化学元素组成和含量。

土壤自净；是指进入土壤的污染物，在土壤矿物质、有机质和土壤微生物的作用下，经过一系列的物理、化学及生物化学反应过程，降低其浓度或改变其形态，从而消除污染物毒性的现象。

土壤污染；是当加入土壤的污染物超过土壤的自净能力，或污染物在土壤中积累量超过土壤基准量，且给生态系统造成了危害，此时才能被称为污染。

第十四章
土壤退化；土地(壤)退化指的是数量减少和质量降低。

(是指在各种自然和人为因素影响下，导致土壤生产力、环境调控潜力和可持续发展能力下降甚至完全丧失的过程。

)
土壤侵蚀；土壤或成土母质在外力（水、风等）作用下被破坏剥蚀、搬运和沉积的过程。

土壤盐渍化：是指易溶性盐分在土壤表层积累的现象或过程，也称盐碱化。