5第四章 土壤质能交换(4h)
土壤学第四章-土壤酸碱性和氧化还原反应
H2O+HC+O2
CO2很重要
②Na2CO3的水解
来源：a.矿物Na与H2CO3形成
b.矿物风化形成Na2SiO3与H2CO3作用形成
c.水溶性Na盐（NaCl,Na2SO4）与CaCO3
共存形成
2NaCl+CaCO3 CaCl2+Na2CO3
③ 交换性Na的水解：碱化土的一个重要指标
Na++H2O
三.土壤对氧化还原的缓冲性
第四节 土壤酸碱性和氧化还原性与生物环境
一.生物对土壤酸碱性、氧化还原性的适应
1.对土壤酸碱性的适应： 不同植物对土壤酸碱性的要求不同——这是自 然选择的结果，大多数植物适于生长在中性至微碱 性土壤上，但有些植物：
茶、映山红——酸性指示植物， 盐嵩、碱蓬——碱性指示植物
2.对氧化还原性的要求： 旱作植物要求 Eh在400—700mv（特别注意
15—20%为强度碱化土壤
③、影响土壤碱化的因素：
1> 气候 碱土分布于干旱、半干旱和 漠 境地区.其降雨量远小于蒸发量，特别是在冬春季 节，其比值在5:1—20:1故有明显的积盐和脱盐 过程
2> 生物 植物的选择性吸收，对K、Na、Ca、 Mg等盐基离子有强的富集作用
3> 母质 母质是碱性物质的直接来源，基性 岩，超基性岩中富含K、Na、Ca、Mg，其他如 质地的差异，不同母质在土体中垂直分布等也对 此有影响。
根际范围的Eh） 水田植物要求Eh在200—300mv
3．微生物活动与pH值和Eh的关系：细菌、放线菌 在中性和微碱性环境中，真菌在强酸性土壤中占 优势，Eh越高微生物活动越强。（特别是好气性 微生物）
二.养分的生物有效性与土壤酸碱、氧还的关系
第四章土壤环境化学(SoilEnvironmentalChemistry)
可交换性盐基总量 盐基饱和度（%） 100 阳离子交换量
（2）土壤胶体的阴离子交换吸附
带正电荷的胶体吸附的阴离子与土壤溶 液中的阴离子交换。 吸附顺序：
F- > C2O42- > 柠檬酸根 > PO43- > HCO3-> H2BO3- > Ac- > SCN- > SO42- > Cl- > NO3-
代换性酸度：
用过量中性盐（KCl、NaCl等) 溶液 淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中H+、 Al3+发生离子交换作用：
|土壤胶体|-H+ + KCl → |土壤胶体|-K+ + HCl |土壤胶体|-Al3++ 3KCl→|土壤胶体|-3K+ + AlCl3 AlCl3 + H2O → Al(OH)3 + 3HCl
形成过程：由地壳的岩石、矿物经过风化作用形成的。 按成因类型分类： 原生矿物
Soil)
次生矿物
原生矿物：
土壤中原先存在的岩石颗粒，受到不同
程度物理风化后形成的。
类别：
硅酸盐（石英、长石、云母等）；
氧化物（SiO2 、Al2O3、 TiO2、 Fe2O3）；
硫化物 (FeS)；
磷酸盐如氟磷灰石Ca5(PO4)3F等。
有机质和低价金属离子。
土壤氧化还原能力的大小可以用土壤的氧 化还原电位（Eh）来衡量。 根据土壤Eh值可以确定土壤中有机物和
无机物可能发生的氧化还原反应和环境行为。
一般旱地土壤的氧化还原电位(Eh)为 +400—+700mV;水田的Eh值在-200—300mV。
华师大版七年级科学化学下册第4章土壤综合课件
3.防止土壤污染
“预防为主”，控制和消除土壤污染源 具体措施包括：
（1）控制和消除工业“三废”的排放 （2）控制化学农药的使用 （3）科学合理使用化学肥料 （4）加强污水灌溉区的监测与管理
一旦土壤被污染，如何处理？ 利用植物缓解和净化被污染的土壤
1、植物提取； 2、植物降解； 3、植物固定。
⑵ 失去了植物的保护，流水能使土壤流失， 而风力也能侵蚀土壤。
A、水土流失
1、水土流失的速度与土壤植被类型和覆盖 程度有着密切的关系。
2、水土流失现象往往与人们滥伐乱砍、过 度放牧或过度开垦等不合理的利用方式密 切相关，因此这些行为必须加以制止。
B、土地荒漠化
土地荒漠化主要是人类乱砍滥伐、过 度放牧和过度耕种等不合理地利用而造成 的土壤退化、贫瘠甚至荒芜。
砂粒、粘粒比例适中。 土壤质地较均匀。
D、土壤结构
土壤结构可分为块状、柱状、片状、 团粒状等各种结构。
其中以团粒状结构最为理想。
E、肥沃的土壤
土壤的作用： 肥沃的土壤具有供应和协调植物生长、发育
所水分、养分、空气和热量的能力。
增加土壤肥了植物，也为动物提供了栖息地
以后草的生长，这说明植物繁衍的生长需 要（ B ）
A、水分
B、空气
C、大风
D、矿物质元素
4、土壤板结不利于植物生长，原因是（ D ） A、缺少肥力，妨碍光合作用 B、缺少水分，妨碍光合作用 C、缺少二氧化碳，妨碍根的呼吸作用 D、缺少氧气，妨碍根的呼吸作用
5、农田覆盖地膜是农村广泛应用的一项技术， 单塑料制品在自然界由于“顽固不化”，造成 环境的污染。然而加入一种新的降解物质后， 几个月内塑料就会被细菌吃得一干二净。这种 降解物质被认为是目前世界上解决“白色污染” 的最好的方法。“白色污染”通常是指（ C ） A、冶炼厂的白色烟尘 B、石灰窑的白色粉末 C、乙烯等塑料垃圾 D、白色建筑材料
第四章 土壤有机质
2、腐殖酸的化学性质
腐殖酸的主要元素组成是碳、 氢、氧、氮、硫，此外还含有 少量的钙、镁、铁、硅等灰分 元素。不同土壤中腐殖酸的元 素组成不完全相同，有的甚至 相差很大。腐殖质含 碳55％-60％，平均为58％， 氮3％-6％，平均为5.6％， C/N比值为10:1-12:1
腐殖酸分子中含各种功能基。其中主要是含氧的酸性功 能基，包括芳香族和脂肪族化合物上的羧基(R-COOH) 和酚羟基(酚-OH)，其中羧基是最重要的功能基团。此 外，腐殖物质中还存在一些中性和碱性功能基，中性功 能基主要有醇羟基(R-CH2-OH)、醚基(R-CH2-O-H2-R)、 酮基(R-C=O(-R))、醛基(R-C=O(—H))和酯(R-C=O(-OR))， 碱性功能基主要有胺(R-CH2-NH2)和酰胺(R-C=O(-NHR))。富啡酸的羧基和酚羟基含量以及羧基的解离度均较 胡敏酸高，醌基较胡敏酸低；胡敏素的醇羟基比富啡酸 和胡敏酸高，但富啡酸中羰基含量最高。我国各主要土 壤中胡敏酸的羧基含量在270～480cmol/kg之间，醇羟基 在220-430cmol/kg，醌基在90-189cmo1/kg之间。富啡酸 的羧基含量为640-850cmol/kg，是胡敏酸的2倍左右，富 啡酸的醇羟基和醌基的含量分别在500-600和5060cmol/kg之间。
第四章 土壤有机质
有 机 质 是 土 壤 的 重 要 组 成 部 分
在土壤肥力、 环境保护、 农业可持续 发展等方面 都有着很重 要的作用和 意义
一方面它含有植物生长所需要的各种营养元素， 是土壤微生物生命活动的能源，对土壤物理、 化学和生物学性质都有着深刻的影响
土壤有机质对重金属、农药等各种有机、无机 污染物的行为都有显著的影响，而且土壤有机 质对全球碳平衡起着重要作用，被认为是影响 -全球“温室效应”，的主要因素
《土壤学》章节笔记
《土壤学》章节笔记第一章土壤概述一、土壤的定义与功能1. 土壤的定义：土壤是地球陆地表面的一层复杂自然体，它是由矿物质、有机质、水分、空气和生物等多个组成部分相互作用形成的。
土壤不仅是植物生长的介质，也是地球生态系统的重要组成部分。
2. 土壤的功能：（1）生产功能：- 提供植物生长所需的水分和养分。
- 为植物根系提供支持和固定。
- 作为农业生产的基础，直接影响作物产量和品质。
（2）生态环境功能：- 维持生物多样性，为微生物、动物和植物提供栖息地。
- 参与地球上的水循环，影响地表水和地下水的质量和数量。
- 吸收、转化和降解环境中的污染物，具有自净能力。
- 固定碳素，对全球气候变化有重要影响。
（3）水文功能：- 调节降水径流，减少水土流失。
- 储存水分，缓解干旱对植物生长的影响。
- 过滤和净化水分，影响水质。
（4）社会功能：- 提供建筑和工程用地的基础。
- 作为文化和历史遗产的一部分，反映人类活动的历史。
- 为人类提供休闲娱乐的场所。
二、土壤的形成与分类1. 土壤的形成：土壤的形成是一个长期的地质过程，主要包括以下几个阶段：（1）成土过程：母质经过物理、化学和生物作用形成土壤的过程。
（2）土壤风化：母质在气候因素作用下发生物理和化学变化。
（3）土壤侵蚀：水流、风力等自然因素和人类活动导致土壤流失。
（4）土壤沉积：侵蚀后的土壤物质在低洼地带沉积。
土壤形成的主要因素：（1）气候：温度和降水影响土壤的风化和生物活动。
（2）母质：提供土壤的矿物质和部分养分。
（3）生物：植物、动物和微生物通过其生命活动影响土壤的形成。
（4）地形：影响土壤的水分、温度和侵蚀程度。
2. 土壤的分类：土壤分类系统多样，以下是一些常见的分类方法：（1）按土壤质地分类：- 砂土：颗粒粗糙，通透性好，但保水保肥能力差。
- 壤土：颗粒适中，通透性和保水保肥能力较好。
- 粘土：颗粒细小，保水保肥能力强，但通透性差。
（2）按土壤酸碱度分类：- 酸性土壤：pH值小于7，常见于湿润气候区。
了解土壤
四、土壤污染的发生类型
1、水体污染型 2、大气污染型 3、农业污染型 4、固体废弃物污染型
第三节 重金属对土壤的污染
一、土壤中重金属的来源 1、原生岩石 2、人类的经济活动 二、土壤中重金属元素的背景值 土壤环境中重金属元素背景值是指一定 区域内自然状态下末受人为污染影响的 土壤中重金属元素的正常含量。
（一）平均值加标准差法
平均值加标准差的方法，即在一定区域 内的土壤中用重金属元素自然含量的平 均值加二倍或三倍标准差的方法，以确 定土壤是否受到重金属污染的标准。对 大于平均谨加二倍或三倍标准经的样品 视为可疑污染值，应予以剔除。其表达 式：
（二）差异检验法
采用T检验法P126 （三）富集系数法 （四）元素相关分析法
第四节、化肥、农药对土壤的污染
一、农药、化肥的类型 农药按化学组成可分为：有机磷、有机 汞、有机砷、氨基甲酸、酯类等 有机氯类：含氯的有机化合物，特点： 化学性质稳定，在环境中残留时间长。 短期内不易分解，易溶于脂肪中并蓄积， 是造成污染的主要农药，已禁产禁用。
有机磷类：含磷的有机化合物，有的也 含S.N特点：较易分解，残留时间短， 不易蓄积，比较安全。 氨基甲酸酯类：是一种甲酯类，其作用 与中毒症状与有机磷农药一样，较易分 解，属于低残留的农药。 除草剂：大多具有选择，只能杀杂草， 而不伤作物，少数是百选择，易分解， 对人、畜毒性不大。
3．土壤胶体的吸附作用与重金属迁移转化： 在土壤中重金属元素呈两种存在形式： (１)重金属元素在土壤溶液中呈胶体状态。 (2)土壤中存在的有机和天机胶体对金属离 子的吸附固定。 土壤胶体能吸附重金属的数量，主要取 决于土壤胶体的代换能力和重金属离子 在土壤溶液中的浓度与酸碱度。
4．土壤中重金属的络合—螯合作用： 当金属离子浓度高时，以吸附交换作用 为主，而土壤溶液中重金属离子浓度低 时，则以络合—螯合作用为主。 在无机配位体中，主要是金属与羟基和 氯离子的络合作用，在有机配位体中， 常常是腐殖质与金属离子发生螯合作用。
土壤的组成及性质
我国南方土 壤的名字多 称为“壤”， 如红壤、黄 壤等；北方 的土壤多称 为“土”， 如黑土、褐 土等。
土壤环境机能
（1）培育植物
植物生长支持体、植物生长提供水、空气和养分
（2）推动物质循环
原生矿物和次生矿物的作用
• 原生矿物：
粒径比较大，土壤中1—0.001mm的砂粒和粉粒 几乎全部是原生矿物。原生矿物对土壤肥力的贡 献，一是构成土壤的骨架，二是提供无机营养物 质，除碳、氮外，原生矿物中蕴藏着植物所需要 的一切元素。
• 次生矿物 多数颗粒细小（粒径小于0.001 mm ），具有胶 体特性，是土壤固相物质中最活跃的部分，它影 响着土壤许多重要的物理、化学性质，如土壤的 颜色、吸收性、膨胀收缩性、粘性、可塑性、吸 附能力和化学活性。
• 土壤水分的意义：土壤水分既是植物 营养物的来源，也是污染物向其他圈 层迁移的媒介
• 土壤水分存在的形式：
土壤颗粒表面有很强 的粘附力，土壤颗粒吸 附的水分称吸着水，几 乎不移动，不被植物吸 收。
外层的膜状水称内聚水 或毛细管水，是植物生 长的主要水源。
4．土壤空气 H2O，CO2，O2，CH4，C2H的吸附性 土壤的酸碱性 土壤的氧化还原性 土壤的生物学性质 土壤的自净作用
（一）、土壤吸附性
土壤具有吸附并保持固态、液态和气态物质的能力，称为土 壤的吸附性能
土壤的吸附作用 ： 生物吸附 ——吸收 机械吸附——过滤 物理吸附——分子吸附 化学吸附——生成沉淀物 物理化学吸附——离子交换
全球范围的土壤环境问题
• 土壤酸化、盐碱化、土壤污染 • 土壤沙漠化（石漠化） • 陆地植被破坏 • 水土流失
七年级科学下册第四章土壤复习课件华东师大版.pptx
思考与阅读
1、施化肥有什么作用？ 经常施用好吗？
答：给土壤提供养分，但长期和单一地施用化 肥，会使土壤的腐殖质得不到补充，团粒结 构破坏，土壤变贫瘠。容易积水通气性差， 土壤容易板结。
⁽ 水土流失速度比较（草地和裸地）？ （课本P106分析）
₷说明了什么问题？
土壤水土流失的速度与土壤植被类型和覆 盖程度有着密切的关系。
1、保护土壤上的植被 2、使土壤免受污染：
（1）加强对工业三废的管理，减少工业三废的 排放，并且要经过无害化处理后，才能排放 。
（2）合理使用化肥和农药，提倡使用有机肥， 对病虫害实现综合防治，提倡以虫治虫。
（3）通过生物降解净化土壤，如蚯蚓能降解农 药重金属；蜈蚣草能吸收大量磷，也能吸收 含砷的有毒化合物，研制转基因烟草等。
土壤污染是指人类活动产生的
污染物进入土壤并超过土壤的自净能 力,引起土壤质量恶化，并影响到植物 的生长发育以及产量和质量的现象.
工农业生产排放 的污染物，人类 生活的废弃物以 及大气中的污染 物，通过灌溉、 施肥和降雨等方 式进入土壤，并 被土壤吸收。
土壤污染的发生类 按照土壤污染来源的型途径可以分为五种：
1、水体污染型 2、大气污染型 3、农业污染型 4、生物污染型 5、固体废物污染型
活动 土壤酸碱度对植物的影响
各种生物适应于不同酸碱性的土壤且能 正常生长，当外界条件改变土壤酸碱性后将 影响植物的正常生长。
测定物质的酸碱性：PH试纸
方法：用洁净的玻璃棒蘸取被测的溶液，滴 在PH试纸上，将试纸显示的颜色与标准比色 卡对照，看与哪种颜色最接近，从而确定被 测溶液的PH值。
6.土壤资源的最大威胁来自 土壤污染和 过度开发
第四章土壤有机质-PPT课件
4.3 土壤腐殖质的形成和性质
土壤腐殖质形成的四种途径
木 质 素
③ ①生成类木质素 ②酚醛和酸 腐殖物质 腐 殖 物 质
醌+氨基化合物
氧化
植物残体 微 生 物 的 代 谢
产 生 糖 和 氨 基 酸
由 木 质 素 碳 源
合 成 多 元 酚
醌
腐 殖 物 质
④经非酶性的聚合作用形成棕色的含氮聚合物。
4.3 土壤腐殖质的形成和性质
第四章 土壤有机质
4.1 土壤有机质的含量、来源及其组成 4.2 土壤有机质的转化 4.3 土壤腐殖质的形成和性质 4.4 土壤有机质的作用
4.5 提高土壤有机质的途径
4.1 土壤有机质的含量、来源及其组成
4.1.1 土壤有机质的含量
表4-1 不同地区旱地和水田耕层土壤有机质含量
地 东北平原 黄淮海平原 长江中下游平原 南方红壤丘陵 珠江三角洲平原 区 有机质含量（%） 旱地 水田 4.45 0.99 1.74 1.65 2.01 4.96 1.27 2.74 2.52 2.73
4.1 土壤有机质的含量、来源及其组成
4.1.1 土壤有机质的含量 4.1.2 土壤有机质的来源
最早出现在母质中的有机体是微生物 原始土壤中：
动、植物残体及其分泌物就成为土壤有机质的基本来源。
在自然土壤中：地面植被残落物和根系是土壤有机质的主要来源 ①作物的根茬、还田的秸秆和翻压绿肥； 农业土壤中：
4.1 土壤有机质的含量、来源及其组成
4.1.3 土壤有机质的组成
4.1.3.1 土壤有机质化学元素组成 4.1.3.2 土壤有机质化合物组成 4.1.3.3 土壤有机物质的形态
（1）新鲜的有机物质
（2）半腐解的有机物质 （3）腐殖物质
土壤的交换作用
土壤的交换作用土壤交换性能的分析包括阳离子交换量的测定、交换性阳离子分析及盐基饱和度的计算。
对植物营养和施肥具有重大意义，它能调节土壤溶液的浓度，保证了土壤溶液成分的多样性，因而保持了土壤溶液的生理平衡，同时还可以保持各种养分免于被雨水淋失。
中文名土壤交换性能外文名Soil exchange performance内容土壤交换性能的分析包括阳离子交换量的测定、交换性阳离子分析及盐基饱和度的计算。
在测定阳离子交换量的同时，测定土壤交换性盐基总量及其组成（K+、Na+、Ca2+、Mg2+），然后通过阳离子交换量及交换性盐基总量，计算盐基饱和度。
盐基饱和度的大小，可为土壤改良和土壤分类提供重要依据。
相关指标阳离子交换量土壤阳离子交换性能是指土壤溶液中的阳离子与土壤固相的阳离子进行的交换作用。
土壤具有吸附溶液中阳离子，同时释放出等量的其他阳离子的能力。
就是土壤溶液中阳离子与土壤胶体表面阳离子的相互取代作用。
主要包括两个过程(1)土壤溶液的阳离子进入胶体双电层，被吸附(2) 胶体扩散层中阳离子为平衡电荷进入土壤溶液，被解吸。
阳离子交换量必测项目：根据土壤类型、分析目的及实际需要分析交换性阳离子。
酸性土壤，交换性K+、Na+含量极少，一般不测，可测交换性Ca2+、Mg2+和H+、Al3+，或二者之一。
中性土壤，交换性H+、Al3+极少或无，可测交换性性K+、Na+和Ca2+、Mg2+，或二者之一。
石灰性土壤，盐基饱和，Ca2+、Mg2+含量接近或等于CEC，一般只测CEC和交换性Ca2+、Mg2+。
盐碱土，主要是交换性性K+、Na+（K+极少），一般测定CEC和交换性Na+，计算碱化度。
交换性盐基交换性盐基是土壤胶体吸附的碱金属和碱土金属离子，盐基饱和度是土壤特性，可为土壤改良及分类提供依据。
常用乙酸铵提取。
（1）盐基组成的测定：钙、镁含量：EDTA络合滴定法、AAS法。
钾、钠含量：火焰光度法或AAS法。
（2）盐基总量的测定残渣法——中和滴定法；钙、镁、钾、钠总和法。
第4章1土壤物质的迁移转化
第二节 机械运移过程
一、土壤中水分的运动特征 二、溶质的运移
1.对流 2.扩散 3.机械弥散 4.水动力弥散
一、土壤中水分的运动
包括：渗吸过程→土壤内部运动 土壤水的渗吸过程
渗吸过程：水分从土壤表面进入土壤的过程。 渗吸速率：是变化的，从快倒慢，最后趋于稳定。 影响因素:供水的速度和数量、土壤对水分的吸收能力
对流作用：土壤水分运动总是从水势高的地方向低的地方运移。 扩散作用： 机械弥散作用： 水动力弥散：
1、对流作用
2
、 扩 散 作 用
3
、 机 械 弥 散
4
、 水 动 力 弥 散
第三节 土壤物质运移与成土过程
因此，根据土壤形成中的物质能量迁移、转化过程的特点， 划分出以下类型
1、与有机质有关的成土过程 2、与物质迁移转化有关的成土过程 3、与土壤熟化有关的成土过程 4、与土壤退化有关的成土过程
结果：在土体中、下层形成一个碳酸钙和碳酸镁相对富集的钙积层 (Bk)。星散状、结核、钙版
发生条件：在干旱或者极端干旱地区，因缺乏淋溶过程难以使土壤剖面中 的碳酸钙向下层淋移富集，故钙化过程较弱；而在湿润气候条件下， 则因强烈的淋溶过程使得碳酸钙难以在土壤剖面中、下层淀积，故也 无钙化过程。
脱钙过程：指碳酸钙从土层中被溶解淋失的过程。
碱化过程
富铁铝化过程
盐化过程
矿物质
钙化过程
黏化过程
灰化过程
（1）灰化过程：
过程：土壤形成中的灰化过程，是指在土体表层Si02的残留、R2O3及 腐殖质淋溶与淀积的过程。主要发生在寒冷湿润、郁闭的针叶林 植被下，由于土壤有机酸(主要是富里酸)溶液的下渗过程，使上 部土体的碱金属和碱土金属淋失，土壤矿物中的硅铝铁发生分离， 铁铝胶体遭到淋失，并淀积于土体下部，而二氧化硅则残留在土 体上部，从而在表土层形成了一个灰白色淋溶层次，称为灰化层 (A2或E层)。
土壤有机质分解和转化
土壤有机质如何分解和转化土壤有机质是土壤的重要组成部分,对土壤肥力、生态环境有重要的作用;土壤有机质是指存在于土壤中所有含碳的有机物质,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物质,即由生命体和非生命体两部分有机物质组成;原始土壤中微生物是土壤有机质的最早来源;随着生物的进化和成土过程的发展,动物、植物残体称为土壤有机质的基本来源;自然土壤经人为影响后,还包括有机肥料、工农业和生活废水、废渣、微生物制品、有机农药等有机物质; 土壤有机质分为新鲜有机质、半分解有机质和腐殖质三种;新鲜有机质和半分解有机质,约占有机质总量的10％～15％,易机械分开,是土壤有机质的基本组成部分和养分来源,也是形成腐殖质的原料;腐殖质约占85%～90％,常形成有机无机复合体,难以用机械方法分开,是改良土壤、供给养分的重要物质,也是土壤肥力水平的重要标志之一;耕作土壤表层的有机质含量通常<5%,一般在1%～3%之间,一般把耕作层有机质含量>20%——有机质土壤,耕作层有机质含量<20%——矿质土壤; 一、土壤有机质组成土壤有机质由元素和化合物组成; 1、元素组成主要元素组成是c、h、o、n,分别占52％～58％、34％～39％、3.3％～4.8％和3.7％～4.1％,其次是p、s; 2、化合物组成１糖、有机酸、醛、醇、酮类及其相近的化合物,可溶于水,完全分解产生ｃｏ２和ｈ２ｏ,嫌气分解产生ｃｈ４等还原性气体; 2纤维、半纤维素,都可被微生物分解,半纤维素在稀酸碱作用下易水解,纤维素在较强酸碱作用下易水解; 3木质素,比较稳定,不易被细菌和化学物质分解,但可被真菌和放线菌分解; 4肪、蜡质、树脂和单宁等,不溶于水而溶于醇、醚及苯中,抵抗化学分解和细菌的分解能力较强,在土壤中除脂肪分解较快外,一般很难彻底分解; 5含氮化合物,易被微生物分解; 6灰分物质植物残体燃烧后所留下的灰,占植物体重的５％;主要成分有ca、mg、k、na、si、p、s、fe、al、mn等; 二、土壤有机质的分解和转化进入土壤的有机质在微生物作用下,进行着复杂的转化过程,包括矿质化过程与腐殖化过程一矿质化微生物分解有机质,释放co2和无机物的过程称矿化作用;这一过程也是有机质中养分的释放过程;土壤有机质的矿质化过程主要有以下几种; 1、碳水化合物的分解土壤有机质中的碳水化合物如纤维素、半纤维素、淀粉等糖类,在微生物分泌的糖类水解酶的作用下,首先水解为单糖：c6h10o5n＋nh2o--→nc6h12o6;生成的单糖由于环境条件和微生物种类不同,又可通过不同的途径分解,其最终产物也不同;如果在好气条件下,有好气性微生物分解,最终产物为水和二氧化碳,放出的热量多,称氧化作用;其反应如下：nc6h12o6＋6o2—→6co2＋6h20＋热量如果在通气不良的条件下,则在嫌气性微生物作用下缓慢分解,并形成一些还原性气体、有机酸,产生的热量少,称发酵作用;其反应为c6h12o6--→ch3ch2ch2cooh＋2h2＋2co2＋热量4h2＋co2－→ch4＋2h2o 碳水化合物的分解,不仅为微生物的活动提供了碳源和能源,扩散到近地表大气层中的co2,还可供绿色植物光合作用所需要的碳素营养;co2溶于水形成碳酸,有利于土壤矿质养分的溶解和转化,丰富土壤中速效态养分; 2、含氮有机质的分解含氮有机物是土壤中氮素的主要贮藏状态,包括蛋白质、氨基酸、腐殖质等;不经分解多数不能为植物直接利用; 1水解作用蛋白质在微生物分泌的蛋白质水解酶作用下,分解成氨基酸的作用称水解作用蛋白质蛋白质-------→氨基酸水解酶氨基酸大多数溶于水,可被植物、微生物吸收利用,也可进一步分解转化; 2氨化作用分解含氮有机物产生氨的生物学过程称氨化作用氧化ch2nh2cooh＋o2-----→hcooh＋co2＋nh3 好气分解还原ch2nh2cooh＋h2-----→ch3cooh＋nh3嫌气分解水解ch2nh2cooh＋h2o-----→ch2ohcooh＋nh3 不论土壤通气状况如何,只要微生物生命活动旺盛,氨化作用就可以在多种条件下进行;氨化作用生成的氨,在土壤溶液中与酸作用生成铰盐,植物也可以直接吸收利用,也可以nh4＋吸附在土壤胶粒上,免遭淋失,也会以nh3逸入大气造成氮素的损失,或进行硝化作用,转化成硝酸; 3硝化作用氨态氮被微生物氧化成亚硝酸,并进一步氧化成硝酸的过程,称硝化作用;这一作用可分为两个阶段：第一阶段,氨被亚硝酸细菌氧化成亚硝酸；第二阶段,亚硝酸被硝化细菌氧化成硝酸;其反应如下：2nh2＋3o2--→2hno2＋2h2o＋热量2hno2＋o2—→2hno3＋热量硝化作用是一种氧化作用,只能在土壤通气良好的条件下进行,因此适当地中耕、松土、排水、经常保持土壤疏松透气,是硝化作用顺利进行的必要条件; 硝化作用产生的硝酸与土壤中的盐基作用生成硝酸盐,no3－也可直接被植物吸收,但no3－不易被土壤胶粒吸附,易随水淋失; 4反硝化作用同细菌在无氧或微氧条件下以no3－或no2－作为呼吸作用的最终电子受体生成n2o和n2的硝酸盐还原过程,称反硝化作用;其反应如下：反硝化细菌c6h12o6＋24kno3------→24khco3＋6co2＋12n2↑＋18h2o 反硝化作用是土壤氮素损失的过程,多发生在通气不良或富含新鲜有机质的土壤中,改善土壤的通气状况,能抑制反硝化作用的进行;3、含磷、硫有机物的分解1含磷有机物的分解土壤中含磷有机物主要有核蛋白、卵磷脂、核酸、核素等,它们在有机磷细菌的作用下进行分解：磷细菌k＋＋na＋＋ca2＋核蛋白质-------→磷酸-----------→磷酸盐水解产生的磷酸盐是植物可吸收的磷素养分,但在酸性或石灰性土壤中易与fe、al、ca、mg等生成难溶性的磷酸盐,降低其有效性;在缺氧条件下磷酸又被还原为磷化氢,其反应如下：h3po4－--→h3po3---→h3po2---→ph3磷化氢有毒,在水淹条件下常会使植物根系发黑甚至死亡; 2含硫有机物的分解植物残体中的硫,主要存在于蛋白质中,能分解含硫有机物的土壤微生物很多,一般能分解含氮有机物的氨化细菌,都能分解有机硫化物,产生硫化氢,其反应如下：蛋白质——硫氨基酸——h2s 还原型的无机硫化物被硫化细菌氧化成硫酸的过程,称硫化作用;其反应如下：2h2s＋o2---→2h2o＋2s2s＋3o2＋2h2o－→2h2so4硫化作用产生的硫酸与土壤中的盐基物质作用,形成硫酸盐,硫酸盐是植物可吸收的养分;硫酸还可增加土壤中矿质养分的溶解度,提高其有效性; 细菌在无氧条件下,以so42－作呼吸作用的最终电子受体产生s或h2s的硫酸盐还原过程,称反硫化作用;硫化氢对根系有毒害作用,能造成根系腐烂;因此,应排除土壤多余水分,改善土壤通气条件,抑制反硫化作用进行; 二腐殖化腐殖化指有机质被分解后再合成新的较稳定的复杂的有机化合物,并使有机质和养分保蓄起来的过程;一般认为腐殖质的形成要经过两个阶段：第一阶段：微生物将动植物残体转化为腐殖质的组分,如芳香族化合物多元酚和含氮的化合物氨基酸和多肽；第二阶段：在微生物的作用下,各组分通过缩合作用合成腐殖质的过程;在第二阶段中,微生物分泌的酚氧化化酶,将多元酚氧化为醌,醌与其它含氮化合物合成腐殖质;即1多元酚氧化为醌；2醌和氨基酸或肽缩合; 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;激发效应可正可负; 矿质化和腐殖化两个过程互相联系,随条件改变相互转化,矿化的中间产物是形成腐殖质的原料,腐殖化过程的产物,再经矿化分解释放出养分,通常需调控两者的速度,使其能供应作物生长的养分同时又使有机质保持在一定的水平;。
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由土壤含氮有机质通过微生物的铵化作用而生成的。水田和 旱地土壤中都可能生成。在土壤中也易被转化为硝态氮。
在好气条件下很易于被硝化成硝态氮，在水田里才比较稳 定，而有可能累积。
旱地土壤中，只要土壤通气良好，温度、湿度和反应适宜， 其施入的铵态氮也会在数天之内很快转化成硝态氮。
一般把土壤含氮量 >0.2%者为“高”；0.2%~0.1%之间 者为“中”；0.1%~0.05%者为“低”，<0.05%者为“极低”。 一般把作物在不施氮区的全年生长期所吸收的氮量为土 壤供氮能力的良好指标。
（二）来源 土壤中的氮素并非来源于土壤矿物质，是生物固氮作用产
生的。
固氮作用主要是靠微生物。固氮微生物分共生和自生 两类。 （1）与豆科作物共生的固氮菌，其固氮能力很强。
第四章 土壤质能交换
§1 土壤与外界的物质交换
大量营养元素（Macronutrients）：H、O、C、N、P、 K、 Ca、Mg、S；
微量元素（micronutrients）：Fe、Cu、Zn、B、Mo、 S、Cl
大量元素 Macronutrients
Nitrogen ( N )：所有生命细胞的组成，为蛋白质、酶的组成，叶绿 素、色素组成部分，促进植物生长，提高产量和品质。来源：肥料、 固氮、土壤有机质。
主要为交换态离子及部分为溶液中游离态离子外，还有一部分在进入 粘粒矿物晶架结构中后，被闭蓄于晶层间的孔穴内，既不能溶解于土壤 溶液中，也不易被其它阳离子所代出，而成为所谓“固定铵”。这种固定 态铵不仅不易为植物吸收和利用，而且也很难为硝化细菌硝化。
（2）硝态氮（NO3-N）在土壤主要以游离态存在。
（2）水解性有机氮50~70%，用酸碱或酶处理而得。包 括：蛋白质及肽类、核蛋白类、氨基糖类
（3）非水解性有机氮30~50%，主要可能是杂环态氮、 缩胺类
2．无机态氮
土 壤 无 机 氮 占 全 氮 1~2% (1~50ppm) 。 最 多 不 超 过 5~8%；
（1）铵态氮（NH4） 在土壤里有三种存在方式：游离 态、交换态、固定态。
（4）施肥； ①有机肥；②无机化肥；它们是土壤氮肥的主要来源。
如：粪肥、厩肥、堆肥．绿肥、残槎、枯枝、落叶以 及其它各种含氮有机杂肥。
（三）影响土壤氮素含量的因素
1．植被与气候 一般： 草本植物 ＞ 木本植物 草本植物：豆科＞非豆科 木本植物：阔叶林＞针叶林
一般而言： ∆ 温度愈高，有机质分解愈快，OM含量低，N少； ∆ 湿度愈高，有机质分解愈慢，OM积累的多，N多。
微量元素 Micronutrients
Boron ( B )
• 营养元素的利用； • 有助糖和其他碳水化合物代谢； • 种子和果实发育必需； • 来源于有机质及含硼的化合物。
Molybdenum ( Mo )
• 有助ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ氮素的利用； • 主要来源于土壤。
Chloride ( Cl )
• 有助于植物代谢； • 来源于土壤。
Iron ( Fe )
• 形成叶绿素必需； • 来源于土壤、硫酸铁、螯合铁。
Manganese ( Mn )
• 与酶一起参与碳水化合物和蛋 白质代谢；
• 来源于土壤。
Copper ( Cu )
• 对植物发育重要； • 有利于根中的代谢和对蛋白质的
利用。
Zinc ( Zn )
• 碳水化合物代谢与运输必需； • 调节植物生长的酶系的组成部
Magnesium ( Mg )：叶绿素的组成部分，光合作用必需，有助于植 物生长酶活性。来源：土壤矿物、肥料、有机质和白云质灰岩。
Sulfur ( S )：植物蛋白质合成必需，刺激酶及维生素的生成及活 性，有利叶绿素形成，促进植物生长和种子发育，有助于植物的抗 逆性。来源：雨水、肥料、石膏、土壤矿物。
水溶性，土壤溶液中主要的成分，为植物立即直接吸收的速效养分。 呈阴离子，不能为土壤所吸附，所以很易于流失。
（3）亚硝态氮（NO2-N）主要在嫌气性条件下才有可能 存在，而且数量也极少。在土壤里主要以游离态存在。
有时在短期内也可能存在，但一般数量不多。亚硝态氮也是水溶性 的，呈阴离子状态，通气良好的土壤，一般不存在。在土壤中浓度超过 了一定限度，就会对植物产生毒害。
Phosphorus ( P )：参与油类、糖、淀粉的合成，核酸的主要成分， 促进生长发育。来源：肥料、土壤矿物、有机质。
Potassium ( K )：酶的激活剂，有助于蛋白质合成、光合作用、提 高水果品质和减少病虫害的危害，维持细胞渗透平衡。来源：土壤 矿物、有机质和肥料。
Calcium ( Ca )：植物细胞壁的组成，有助其他元素的运输及功能 维持，有助于维持植物的硬度，植物体内与碱性盐和有机酸有颉颃 作用。来源：白云石、石灰、石膏、磷酸钙。
10~20斤/亩 （2）自生固氮菌，有分为好气和嫌气两类。
好气性固氮能力强，在热带林地，可达10~30斤/ 亩。
对于农田来说，土壤氮素的来源不止以上两种途径，包括： （1）固氮作用；自生固氮 、共生固氮和联合固氮 （2）降水；大气雷电固氮 （3）灌水；
这主要呈硝态氮形态，其数量因地区和季节、雨量而异。
分； • 来源于土壤。
辣椒
番茄
缺氮
缺钾
缺镁 缺锰
缺钙 缺硼
Watermelon Blossom-end Rot
脐腐病
Tomato Blossom-end Rot
大豆缺钼
玉米缺磷
棉花缺镁
玉米缺镁
小麦、玉米、大豆缺锰
一、土壤中的氮
（一）含量
我国耕地土壤含氮一般在0.02%~0.2%之间；高于0.2% 的很少，大部分低于0.1%。而华北、西北大部分地区土 壤耕层发含氮量不足0.1%；南方土壤的含氮量介于二者 之间。
2．土壤有机质含量
土壤氮素和土壤有机质二者呈正相关关系。土壤氮素的 含量大致占土壤有机质含量的5%左右。
3．质地 质地： 砂性土 壤性土 粘性土
N%： 低
高
4．地形及地势
（四）土壤氮素的存在形态
1．有机氮占全氮的绝大部分，92~98%。有机氮的矿化 率只有3~6%。
（1）可溶性有机氮 < 5%，主要为： 游离氨基酸、胺盐 （速效氮）及酰胺类化合物