【北林】土壤学复习笔记

一、绪论1土壤及土壤学的概念1.1土壤：能够产生植物收获物的地球陆地疏松表层1.2土壤学：一门研究土壤性状、发育、分布、分类、改良和利用的科学1.3森林土壤：森林植被下发育的土壤（1）养分丰富，有大量凋落物（2）根系发达：穿插作用、改善结构、保持水土（3）生物繁多2土壤的物质组成和一般性质2.1基本组成：固体：矿物质（多）+有机物（少）+生物（少）液体：水（溶液）空气：大气2.2土壤的一般性质（1）五大组成因素：气候、地形、岩石、生物（最重要）、时间（2）多颗粒系统：土粒（3）具有巨大的表面积，化学反应剧烈（4）不断进行物质与能量的交换（5）土壤具有明显的层次2.3土壤肥力（1）土壤肥力：土壤为植物的生长提供和协调营养条件和环境条件的能力（2）土壤肥力相对性：生态上不同的植物，他们所要求的土壤生态条件是不同的。

某种肥沃或不肥沃的土壤只是针对某种（或某些生态要求上相同的）植物而言的，而不是针对任何植物的。

（3）土壤肥力相对性对指导园林生产的意义：根据其树木的生物学特性，将其种植在满足他们生态特征需求的土壤上二、矿物与岩石的分化1矿物的概念及分类1.1矿物：地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的自然产物（1）分类：原生矿物（岩浆冷却）+次生矿物（原生矿物经过复杂变化）（2）矿物鉴别：光学法化学法物理法：形状、颜色、条痕、硬度、解离、光泽2岩石：矿物在地质作用下形成的集合体(元素矿物岩石)岩石的分类：岩浆岩、沉积岩、变质岩在地球表面或接近地表的条件下，由风化的疏松物质经过搬运，沉积和成岩作用形成的岩石。

（1）砾岩：由直径大于2mm的颗粒占50%以上。

具砾状结构。

（2）砂岩：由2～0.05mm的砂粒胶结组成，具砂质结构。

（3）页岩：由颗粒直径<0.005mm的微细颗粒组成.成分主要是粘土矿物.（4）石灰岩：主要由碳酸钙组成，加盐酸冒泡快（5）白云岩：主要有碳酸镁组成，加盐酸冒泡慢2.3变质岩在地球内力作用下，各类岩石经过变质作用形成的岩石。

变质岩的构造：板状、片状、块状、千枚状、片麻状（1）板岩：变质程度低，板状构造或变余构造。

（2）千枚岩：千枚状构造，片理面具丝绢光泽。

（3）片岩：可由各种岩石变质形成，片状构造，鳞片状变晶结构。

（4）片麻岩：具有片麻构造，等粒状变晶结构。

（5）大理岩：由石灰岩和白云岩等变质而来，块状构造，等粒状变晶结构，白色或具各种条纹。

（6）石英岩：由石英砂岩变质而来，块状构造，等粒状变晶结构，矿物组成为石英。

2.3矿物岩石风化（1）物理风化：岩石在物理作用下形状改变（2）生物风化（3）化学风化：岩石在化学作用下成分性质改变岩石在水的（溶解、水解、水化）作用下，已经氧气的（氧化）作用下，释放出养分（4）土壤母质：矿物岩石经过风化作用破碎形成的疏松物质根据搬运方式和沉积特点将母质分为定积母质和运积母质。

定积母质：颗粒粗大，形成的土壤土层薄，养分差运积母质：（冲积母质或冲积物）砾石磨圆度好，分选性好。

且有明显的层理，每层中的颗粒粗细均匀。

2.4土壤形成过程（1）土壤形成的五大因素●母岩（母质）: 不同母质上生成不同的土壤●气候: 水、热共同影响风化速率、程度，进而影响土壤形成●地形：海拔上升，温度下降，湿度增加，但即使海拔相同，南北面土壤状况不同●生物：土壤在地质大循生物小循环作用下形成，生物在土壤形成中最重要母质中不含植物可吸收的氮素。

固氮细菌能创造性地提供出植物能利用的氮素。

低等植物在母质上缓慢生长。

其残体在动物、微生物的作用下，进行分解，不断增加母质中的营养物质，植物不断进化，微生物和动物也在不断进化。

最终使母质中的有机质不断积累，并合成了比较复杂的高分子物质——腐殖质。

腐殖质可以改变母质中颗粒的结构，改善母质的通透性、增加母质的保水性能，在高等生物的影响下，明显改变了母质性质，使它在肥力上得到了发展，能满足植物生长的要求，最终母质发育成土壤。

有机质的积累和腐殖质的合成是土壤形成的标志。

●时间：土壤随时间在不断发展和变化。

岩石风化-→搬运-→沉积-→岩石-→风化-→搬运。

生物出现后，形成了物质的生物小循环，即营养元素-→有机体-→营养元素三、土壤形态3.1土壤剖面：自地表向下的垂直切面3.2划分层次（1）自然土壤发生层次：O层：枯枝落叶层由覆盖在矿质土壤中的有机物构成。

A层：腐殖质层（淋溶层）颜色深，营养丰富，物质会在水中淋溶随水向地下走B层：淀积层淋溶层物质向下淀积，结构紧实C层：母质层由岩石风化形成过渡层：(OA/AB/BC层) 兼有两种层面的特点缺失土层：侵噬厉害，淋溶冲走某些层（2）耕作土壤层次A耕作层（0-20cm）受人类影响大，耕种、施肥等，土层厚B犁底层（10-15cm）紧实，影响上下土层交流和根系生长C心土层（20-39cm）D底土层（更深）3.3形态特征的观察颜色（反应物质组成）：黑色，有机物质；白色，碳酸钙、石英；红色，氧化铁；蓝色，氧化亚铁根系多少（反应养分状况，根有趋养性）质地结构新生体：在土壤形成过程中新产生或新聚集的物质侵入体：存在于土壤中，但不是土壤形成过程中聚集和产生的物质（人的影响）孔隙（通气状况）紧实度（孔隙大小等状况）四、土壤生物：根系、动物、微生物4.1根系对土壤的作用1)增加土壤有机质。

植物根系在生长的过程中，不断有死亡和破坏的根冠、根毛和表皮组织脱落。

这些物质是土壤有机质的来源。

2)根系分泌物是土壤微生物的能源物质3)改善土壤的物理性质。

根系的穿插作用以及在土壤中的不断延伸，会增加土壤的通透性能。

促进土壤结构的形成。

促进土壤结构改善的机理在于根系分泌物中的高分子物质。

另外，根系死亡后分解形成的腐殖质和多糖类物质可以团聚土壤颗粒。

4.2微生物种类：细菌、放线菌、真菌、藻类1)细菌●碳水化合物分解菌：碳水化合物在碳水化合物分解菌的作用下，好气的分解为二氧化碳、水和能量；厌气的分解为中间产物和能量●氨化细菌：在氨化细菌的作用下，有机态氮变成无机态氮，即氨或铵的过程——氨化作用●硝化细菌：氨在微生物作用下，经过亚硝酸的中间阶段，进一步氧化为硝酸——硝化作用●反硝化细菌：在厌气条件，如水淹、有机质含量过高的情况下，硝态氮在反硝化细菌作用下，转化为还原态氮等——反硝化作用2)放线菌：好气性，分解纤维素、木素等难分解物质3)真菌：好气性五、土壤有机质5.1来源、组成、转化1)来源：动物残体、分泌物、排泄物，分解过程的中间产物2)化学组成：碳-水化合物，含氮物质、脂肪、腊脂、树脂、树胶、灰分物质（如草木灰）……3)转化过程●矿化过程：在微生物作用下，无效的有机物分解为有效的无机物，释放养分的过程●腐殖化过程：在微生物作用下，原本存在的有机物，合成新的含氮有机物，养分保存的过程5.2土壤腐殖质的性质1)含有大量元素2)是一种酸类物质（可以形成盐类，产生风化作用）3)有节电性4)强大吸水性（疏松多孔，保水性）5)深色，吸热性好，保热性5.3土壤腐殖质/有机质的作用（对肥力）1)大量元素在矿化作用下释放出大量养分供植物生长2)提供养分，促进岩石风化，养分释放、保存3)有保肥能力4)保水性：疏松多孔、保存水分，但对水的吸力不及植物，因此可被充分利用5)增温效果：因为颜色深，所以吸热性好，可以提高土壤温度，为土壤内活动提供能量来源6)增强土壤缓冲性：有抵抗酸碱变化的能力六、土壤的物理性质6.2土壤质地1)概念：●土壤颗粒（机械）组成：各粒级所占的百分含量●土壤质地：根据土壤的颗粒组成将土壤分为不同的组合，并给每一组合一定的名称，这种分类称为土壤的质地2)质地：砂土、壤土、粘土供肥力取决与矿物种类的易分解程度；保肥力取决于带电性，存在于小于0.002mm的粘粒上，吸附离子；水、气、热取决于空隙大小6.4质地改良：掺土法（容土法）：砂土中掺粘土或粘土中掺砂土施用有机肥：来源充足便宜；人畜排泄物，成效慢但治本6.5土壤结构1)土壤结构的形成●阳离子的凝聚作用●水膜的粘结作用（不稳定，水膜蒸发，作用无效）●胶结物质的胶结作用（稳定，水膜包裹的粘团表面）无机物（铁、铝，作用像胶水比较稳定持久）有机物质（作用像绳子，一次性捆绑，有机物质被分解则绳断，无效）粘粒（本身有粘性，南方大多土壤）●外力的推动作用●结构和土壤肥力的关系●片状结构（如犁底层土壤）：紧实（孔隙小），不利水气交流●团粒结构：最好的结构，既有大孔隙又有小孔隙，所以既能保水又能通气顺畅6.6土壤比重、容重、孔隙度——计算题1)比重（Ms/Vs）：单位体积（固体物质体积）土壤中，固体物质的重量，单位为g/cm3（固体物质：矿物质组成，有机物质……所以矿物质增加，比重增加）比重的平均值：2.65g/cm32)容重（M干土/V总）：单位体积原状土壤的干土重，单位为g/cm3（干土：烘箱105℃，烘干）（孔隙减少，M土增加，容重增大）3)孔隙度：单位体积（总体积）原状土壤中，空隙总体积的百分含量●孔隙度=V孔/V总×100%=（1-容重/比重）×100%（比重代入2.65）●非毛管孔隙>0.06mm 通气●毛管孔隙0.06-0.002mm 保水（可用水）●非活性孔隙<0.002mm 保水（无效水）（虽然孔隙中装有水，但空间太小，植物根部无法吸收，固无效）●土壤中大小孔隙同时存在，土壤总孔隙度在50%左右，而毛管孔隙在30～40%之间，非毛管孔隙在20～10%，非活性毛管孔隙很少，则比较理想.七、土壤水7.1土壤水的类型1)固态水（冰、雪）不能直接利用2)气态水（水汽）不能直接利用3)液态水●束缚水●吸湿水：烘干土壤之于自然状态下，质量增加，土壤可以吸收水汽●不能运动，不能利用（土壤吸力>根系吸力）✓膜状水：可运动（速度极慢），部分利用（来不及补充给根系）●自由水✓毛管水：通过毛管力作用保存在土壤中的水，充分利用（最珍贵）✓重力水：通过重力作用，排出土壤的水，部分可用✓地下水：流动快，难保存，部分可用7.2土壤水分常数1)吸湿系数：干土从相对湿度近饱和的空气中，吸收水汽分子的最大量（达到系数时，水分类型——吸湿水）2)凋萎系数：当植物产生永久萎蔫时，土壤的水分含量（=吸湿系数×1.34~1.50 达到系数时，水分类型——吸湿水，部分膜状水）3)田间持水量：当土壤被水充分饱和，且重力水已排除时的土壤水分含量（=吸湿系数×2.5 达到系数时，水分类型——吸湿水、膜状水、毛管水）4)全容水量：当土壤中所有孔隙都充满水的土壤水分含量（自然界中少有：水稻田、沼泽）可用水的水分含量范围：调位系数~田间持水量有效水的实际含量：实际含水量-凋萎系数可灌溉增加的水分含量：田间持水系数-实际含水量7.3土壤水分含量表示方法：1.重量法2.容积法7.4土壤水分调节7.5该理论体系的缺陷静态描述，无法表现出水的运动方向和量从量角度：1)动能2)势能：水势：水用势能大小（浓度、重力、土壤、压力）八、土壤的交换性8.1带电性：绝大多数土壤呈负电性，负电荷》正电荷>0来源：永久电荷：矿物形成时，杂质混入导致电荷不平衡可变电荷：环境改变时，土壤中有机质、腐殖质表面集团与离子结合8.2土壤交换性阳离子和阳离子交换作用1)交换性阳离子：●盐基离子：钾，钠，铵根●致酸离子：氢离子，铝，钙2)阳离子间的交换作用：可逆的，等mol进行3)交换过程释放养分，使离子可以随水流动被根系吸收，有效性增加大于直接截获8.3阳离子交换量：每百克干土所能吸附的全部交换性阳离子的毫mol数。