土壤学与农作学复习纲要

土壤学与农作学复习纲要第一章土壤的形成与组成一、土壤及土壤组成1.土壤及土壤肥力的概念土壤：由矿物质、有机质、水（溶液）、空气和生物等所组成的能够生长植物（包括作物）的陆地疏松表层。

土壤肥力：土壤同时地不断地满足和调节植物对水、肥、气、热等生活条件要求的能力。

它是土壤能生长植物的原因，也是土壤区别于自然界其他物质的最本质的特征。

2.土壤的形成（地质大循环、生物小循环）、五大成土因素、土壤的分布规律地质大循环：周期长，范围特别广生物小循环：时间短，速度快，范围小土壤的形成的实质是大、小循环对立统一发展的结果，是在地质大循环的基础上，有机质的合成和分解的过程。

五大成土因素：（1）母质：构成土壤的原始材料。

（2）气候：特别是气温和雨量，对土壤的形成具有最普遍的意义。

（3）地形：地形不同，可以引起气候条件的明显差异，如水、热条件的变化，从而产生地表物质与能量的再分配过程。

（4）时间：决定土壤形成发展的程度和阶段。

（5）生物：最重要的因素（主导）。

特别是绿色植物的作用。

五大因素相互影响、相互制约，生物起主导作用。

土壤的分布规律：水平地带性：土壤大致与纬度平行随生物气候带演替的分布规律性，主要受水、热控制。

垂直地带性：沿垂直方向随地势的增高而产生的土壤演替分布规律，是山地生物气候条件随地势改变而造成的。

区域性分布：由于中小地形，地区水、热条件和人为改造地形、耕作活动等影响，使土壤分布也出现一定的规律性。

二、土壤的组成1.土壤矿物质：粒级、土壤机械组成、土壤质地（沙土、粘土、壤土的特点）粒级：土粒大小的不同级别。

（石砾、沙粒、粉粒、粘粒）物理性沙粒＞0.01mm＞物理性粘粒土壤机械组成：不同粒级组合的相对比例。

土壤质地：根据不同机械组成所产生的特性而划分的土类。

（沙土、壤土、粘土）沙土类：物理性沙粒含量＞80%，粒间孔隙大，毛管孔隙少。

特点——有气、缺水、养分不足、土温不稳的矛盾状态。

粘土类：物理性粘粒含量＞60%，粒间孔隙小，毛管孔隙多。

特点——保水、保肥性强，但通气透水性差，易旱易涝，昼夜温差小，土性偏冷，粘性塑性强。

所以耕性不良，适耕期短。

壤土类：特点——通气透水，又保水保肥，水、肥、气、热状况比较协调。

耕性良好，适耕期长。

2.土壤有机质：（1）有机质的分类与来源：动植物残体1）各种形态的动、植物残体：土壤有机质的最重要来源，包括各种分解程度不同的动、植物残体、有机肥料及动物排泄物等。

2）腐殖质：土壤有机质的主要成分，是一种特殊的有机质，占有机质含量的85%-90%。

结构复杂，分子量高，呈黑褐色胶体（吸附力强，不溶于水）。

对土壤肥力有非常重要的作用。

3）土壤微生物：土壤中活的有机体。

分布广泛数量多。

（好气、嫌气、兼气）对有机质的分解转化及土壤肥力的高低有重要影响。

（2）有机质的构成：腐殖质、普通有机化合物普通有机化合物：与有机残体的有机组分相似的普通有机物，如糖、蛋白质、木质素。

（30%-40%）腐殖质：同时释放矿物养料和能量，如胡敏酸、富啡酸。

（3）有机质的转化：1）矿质化过程-----不含氮：有氧含氮无氧2）腐殖质化过程：分解：合成：矿质化过程：土壤有机质，在微生物的作用下，分解为简单的无机化合物的过程。

不含氮（放出二氧化碳和一定能量，提供了碳素和能量来源）有氧：好气微生物将土壤有机质迅速氧化分解为二氧化碳和水，并释放出能量。

无氧：嫌气微生物将葡萄糖分解为各种有机酸、氢、甲烷及二氧化碳。

含氮（成为无机态氮，如NH4、NH3）微生物通过酶分解转化：蛋白质→氨基酸→氨含磷→磷酸，含硫→硫酸矿质化——好气条件下，生成二氧化碳、水和矿质养分分解快而彻底，大量放热不产生有毒物质。

嫌气条件下，分解慢，不彻底，释放能量少，且产生还原性有毒物质，如H2S、H2、CH4。

腐殖质化：一种复杂的生物化学过程（两个阶段）第一阶段：微生物作用下，一部分转化为矿质化的最终产物；另一部分转化为较简单的有机化合物。

第二阶段：第一阶段产生的简单有机化合物缩合成新的高分子化合物——腐殖质。

腐殖质：呈胶体悬浮液，不溶于纯水，能溶于稀碱，某些成分能溶于酸。

土壤有机质的矿质化和腐殖质化过程相互对立又联系，也是土壤形成过程中最重要的过程。

（4）影响土壤有机质分解和转化的因素：C/N比、土壤环境条件（通气性及含水量）C/N比：一般要求为25/1，小于这个值则有多余氮素供作物吸收。

土壤环境条件：通气性——有机质的转化速度和方向，含水量——湿度和温度直接影响微生物的生命活动还有土壤的酸碱反应、气候条件、耕作、灌排等措施也为影响因素（5）土壤有机质在土壤肥力上的作用（5点）1.提供作物所需要的养分；2.促进团粒结构的形成，降低粘土的粘结力，提高沙土的粘结力，改善土壤的物理化学性质；3.促进有益微生物的活动；4.增加了土壤的保肥、保水性能，提高了土壤缓冲能力；5.腐殖质对植物生长具有刺激作用，促进植物和微生物的生理活性；能消除土壤中农药残留和重金属污染；第二章土壤的基本性状一、土壤的孔隙性与结构性1.土粒密度、土壤比重、土壤容重的概念及有关计算土粒密度：单位体积的固体干土粒（不包括粒间孔隙）的重量。

土壤比重：土粒密度/水（4°C）的密度均值：2.65土壤容重：单位体积的自然状态土壤（包括孔隙）的干重（105-110°C条件下的烘干重）2.土壤孔隙度及其计算孔隙度（%）=（1-土壤容重/土粒容重）*100%孔隙比=孔隙度/（1-孔隙度）当量孔径d=3/土壤水吸力S3.土壤孔隙的分级及计算（1）无效孔隙：作物无法吸收利用。

无效孔隙度（%）=凋萎系数*土壤容重（2）毛管孔隙：对作物最有效的水分。

毛管孔隙度（%）=（田间持水量-凋萎系数）*土壤容重（3）通气孔隙：通气透水。

通气孔隙度（%）=总孔隙度-无效孔隙度-毛管孔隙度二、土壤胶体与离子交换作用1.土壤胶体的概念与种类（上层有机无机复合胶体、下层无机胶体）土壤胶体：土壤中1-100mm之间的微细土粒（即胶粒）分散在微粒间溶液（土壤溶液）所组成的体系。

（1）无机胶体：主要是土壤中极微小的粘粒部分；（2）有机胶体：主要是土壤腐殖质；（3）有机无机复合胶体：二者机械混合，非极性吸附和极性吸附。

2.土壤胶体的基本构造（特别是双电层构造）胶核、决定电位离子层、补偿离子层双电层构造：决定电位离子层（一般带负电）、补偿离子层（非活性补偿离子层和扩散层）3.土壤胶体的基本性质：重点为胶体的带电性（带点原因、为什么常带负电）1）同晶置换作用（永久电荷）：矿物晶格中的离子可以被半径相近而原子价不同的其它离子所代替，而不破坏结构，亦称同型异质代替作用。

一般为相邻的半径小于自己的离子代替，故产生过剩的负电荷。

2）胶体表面分子的解离（可变电荷）：胶粒表面分子因与介质（如土壤溶液）之间发生化学作用而解离。

解离后其中一种离子牢固地吸附在胶粒表面，而另一种离子则扩散到介质中去。

一般情况下，土壤中的酸胶体（解离出氢离子）多于碱胶体，故土壤胶体经常带有负电荷。

3）晶格断裂（可变电荷）：矿物在风化过程中，由于晶格的晶格破裂，使晶体边角上的断键增加而产生游离电荷。

胶体表面分子解离和晶格断裂等方式产生的电荷，一般以带负电为主。

4.土壤离子交换作用（1）阳离子交换作用的特点1）是一种可逆反应2）等当量交换（等离子量交换）3）受质量作用定律支配：交换能力弱的离子提高浓度后，可以交换出交换能力强但浓度较小的离子。

阳离子交换能力顺序：铁、铝、氢、钙、镁、钾、氨、钠（2）阳离子交换量与盐基饱和度阳离子：致酸离子氢和铝；盐基离子，如钙镁钾钠氨等。

只有盐基离子才对土壤肥力有效。

盐基饱和度（%）=交换性盐基离子总量（mmol/100g土）/阳离子交换总量（mmol/100g土）*100%三、土壤的酸碱反应1.土壤的酸度：（1）活性酸度（2）潜性酸度（1交换性酸度、水解性酸度）活性酸度：由土壤溶液中的氢离子所引起的酸度。

原因——主要由于生物的呼吸作用和有机质的分解过程中所放出的二氧化碳溶于水形成碳酸再解离的结果，其次是由于有机质嫌气分解所产生的有机酸（腐殖质酸、氨基酸等），好气分解所产生的无机酸及无机肥料中残留的酸根等。

潜性酸度：由土壤胶体上吸收的氢离子和铝离子所造成的。

交换性酸度：用过量的中性盐与土壤胶体发生交换作用水解性酸度：用弱酸强碱盐与土壤胶体发生交换作用二者的区别：测定潜性酸度使用的盐类的不同。

水解性酸度一般都大于交换性酸度，交换性酸度只是水解性酸度的一部分。

二者没有明显的界限。

潜性酸度比活性酸度大得多2.土壤碱度：碱度的液相指标（CO3+HCO3离子）和固相指标（碱化度）液相指标：用中和滴定法测定，以每百克土壤中碳酸盐与重碳酸盐的毫摩尔表示碱化度：钠离子饱和度（交换性钠离子占土壤阳离子交换量的百分数）四、土壤的通气性与氧化还原状况1.土壤的通气性：机制（主要为扩散运动）：整体交换、扩散运动通气性产生的原因：1）空气流动引起的整体空气交换：由大气和土壤间的总压力差造成的。

2）通过扩散运动进行的个别气体成分的交换：由组成空气的各个气体成分本身的分压而引起的。

2.土壤的氧化还原状况（1）土壤氧化还原反应（有机质、Fe、Mn、S等）某些无机质的电子得失过程。

（2）土壤氧化还原状况：旱地、水田一般氧化还原状况（旱地300-600mv、水田100-200mv）旱地：大于700时，完全氧化，有机质分解迅速，养分趋于缺乏，铁、锰离子因氧化而析出，失去有效性小于200时，剧烈还原，破坏氮素营养，并累积许多还原性物质如有机酸、硫化氢、低价铁锰及甲烷等。

氧气缺乏，根系呼吸受阻，根毛减少，甚至发黑腐烂。

（3）影响土壤氧化还原状况因素：1）土壤通气性及与含水量关系（最主要）：含氧量2）易分解有机质（主要）：愈多耗氧愈多，Eh值降低3）易氧化、还原无机物质4）根系的代谢作用：分泌物参与反应五、土壤的热状况1.土壤的热特性：（1）土壤热容量：单位质量或单位体积土壤温度升高1°C所需的热量（2）土壤导热率：厚度为1cm的土层温度相差1°C时，每秒钟通过面积为1cm断面的热量。

（3）土壤导温率：单位面积（1cm）上，单位距离(1cm)的土壤温度相差1°C时，单位时间(1s)内传导的热量所产生的温度变化值。

（自行画下图2-8、2-9、2-10）六、土壤养分状况1.土壤养分形态及其转化：1）氨基化过程2）氨化过程3）硝化过程4）反硝化作用1）氨基化过程：蛋白质及其类似的含氮有机质在水解酶等作用下，逐步分解成各种含氨基的简单化合物。

蛋白质→多肽→氨基酸、酰胺、胺2）氨化过程（水田）：氨基酸及其它含有氨基的有机化合物在酶的作用下，进一步分解而释放出氨，并溶解于土壤溶液形成铵盐。

（水解、氧化、还原）3）硝化过程（旱地）：氨或铵盐经微生物作用，氧化为硝酸或硝酸盐的过程。