第二章 土壤的基本组成、性质和分类
土壤学第二章 土壤性质(水文)
Ca使土壤颗粒凝聚,形成水稳性结构体
2. 影响土壤养分有效性
养分离子从土壤胶体上被交换到土壤溶液中, 易被作物吸收(有效性提高),但也易流失
提问
土壤 A
阳离子组成 [cmol(+)/Kg]
K+ Ca2+ Mg2+ Fe3+ Al3+ H+ NH4+
6.6
6.4
3.8
0.4
成分的淋失,使土壤逐渐酸化;干旱地区,降雨量远远低于蒸发量
第二章 土壤的基本性质
(Soil basic characteristics)
§2-1 土壤孔隙性与结构性 §2-2 土壤胶体与离子交换作用 §2-3 土壤酸碱性 §2-4 土壤通气性与氧化还原性 §2-5 土壤热性质 §2-6 土壤养分状况
§2-1 土壤孔隙性与结构性
§ 2-1 soil porosity 、structure
度”)
旱地土壤在1.14~1.26g/cm3之间最适宜。 (2)影响因素:
土壤的矿物组成和含量 土壤有机质含量 土壤质地 土壤结构 土壤松紧度 人类活动
3. 土壤孔隙度:土壤孔隙的数量指标,即单位体
积土壤中孔隙体积占整个土壤体积的百分数。
孔隙体积 土壤孔隙度 100% 土壤体积
土壤体积-土粒体积 100% 土壤体积
土壤中带正电荷胶体吸附的阴离子与土壤溶液中阴 离子相互交换的作用。 类型: (1)易被土壤吸附的阴离子:磷酸根(H2PO4HPO42- 、PO43-)、硅酸根(HSiO3-、SiO32-)、某 些有机酸根(C2O42-); (2)很少或不被吸附的离子:Cl-、NO3- NO2-,易 随水流失; (3)中间类型的阴离子:SO42-、CO32-、HCO3-、 某些有机酸(CH3COO-)。
第二章 土壤的基本物质组成
母质
土壤的形成
土壤的形成是风化作用和成土作用共同 作用的结果。
只有在生物特别是高等绿色植物出现 后,不仅大大加速了风化作用,而且能累积 养分,促进肥力的发展,生物的出现标志着 成土过程的开始。
土壤的形成是多种因素综合作用的结果。
19世纪俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫,总结
认为成土因素主要有五个: 母质、气候、
物理风化
岩石风化
(2)化学风化
岩石在水、水溶液和空气中氧、CO2等作 用下由于溶解、水化、水解、碳酸化以及氧 化等作用下发生成分和性质变化的风化作用, 称为化学风化。
主要包括:溶解作用、水解作用、水化作用、 氧化作用等。 其中水解作用能使岩石中的矿物发生彻底分解, 引起岩石内部矿物组成和性质的彻底改变,所以水 解作用被认为是化学风化中最主要的作用。
动物:土壤中的动物从微小的原生动物到高 等脊椎动物在土壤中都有独特的生活方式, 它们参与了一些有机残体的分解破碎作用以 及搬运、疏松土壤和母质的作用,某些动物 还参与土壤结构的形成,有的脊椎动物能够 翻动土壤,改变土壤的剖面层次。
微生物:土壤中的微生物种类多、数量大, 在土壤形成中一方面能促进有机体分解;另 一方面又合成腐殖质,其后再进行分解,这 样就形成了土壤物质的循环。 另外,固氮菌能固定空气中的氮素,有的细 菌能促进矿物的分解、增加养分的有效性。
土壤矿物质是地壳中的化学元素在各种地质
作用下形成的自然产物,是岩石的组成单位 ,约 3000多种。
按照矿物的起源可分为:
原生矿物:在风化过程中没有改变化学组 成而遗留在土壤中的一类矿物。 次生矿物:原生矿物在风化和成土作用下, 新形成的矿物。
成土矿物
第二章 土壤的形成、分类与分布
3.母质透水性对成土作用有显著影响
总而言之,土壤母质与土壤矿物质的矿物组成和化学组成、土壤 机械组成有着先天的关系,同时也影响到土壤成土作用。
土壤的形成过程
(1)岩石风化过程 形成疏松的成土母质 形成原始土壤 形成成熟土壤 高等植物
(2)低等植物着生过程
(3)高等植物生长过程 微生物、低等植物 风化作用 岩石 成土母质
盐化、脱盐过程
盐化过程是指土体中各种易溶性盐类在土壤表层积 聚的过程。发生在滨海区、干旱区、半干旱区,形成具 盐化层的盐渍土。
脱盐化过程是指盐 渍土中可溶性盐在 降水、人为因素等 作用下降低或排出 土体或迁移到下层 的过程。
碱化、脱碱化过程
碱化过程是指土壤胶体上吸持较多交换性钠,使土壤呈碱 性反应,并引起土壤物理性质恶化的过程。结果在土壤底层形 成具碱化层的碱化土,pH值大于9.0。 脱碱化过程是指通过淋洗和化学改良,从土壤吸收性复合 体上除去钠离子的过程。 盐化与碱化相伴随进行。先盐化,发生脱盐化过程,土壤 胶体发生交换性钠吸附,从而产生碱化,即碱化土是盐化、脱 盐化相互交替的结果。
“岩漆”阶段:自养型微生
物
“地衣”阶段:异养型微 生物-原始微生物群落 “苔藓”阶段:生物风化 与成土过程速度升高
有机质聚积过程 是指在各种植物和水、 热等成土因素的综合作用下, 在土体中特别是土层上部大 量积累有机物的过程。
黏化过程
土体中粘土矿物的生成和聚集过 程。可分为残积黏化过程和淀积 黏化过程。 残积黏化:原生矿物进行土内风 化形成黏粒,未经迁移。 淀积黏化:风化作用形成的黏粒 受水份的机械淋洗,迁移到一定 深度的土层聚集,是该层黏粒含 量增加,质地变黏。
处于A层的下面,是物质淀积作用造成的。淀积的 物质可以来自土体的上部,也可来自下部地下水 的上升,可以是粘粒也可以是钙铁锰铝等,淀积 的部位可以是土体的中部也可以是土体的下部。 一个发育完全的土壤剖面必须具备这一个重要的 土层。
3.2土壤的基本性质
第二节 土壤的基本性质一、土壤孔隙性与结构性(一)土壤孔隙性1.概念 土壤孔隙性是指土壤孔隙的数量、大小、比例和性质的总称。
2.土壤密度土壤密度是指单位体积土粒(不包括粒间孔隙)的烘干土重量,单位是gcm -3 或tm -3。
一般情况下,把土壤的密度视为常数,即为2.65 gcm -3。
3.土壤容重 土壤容重是指在田间自然状态下,单位体积土壤(包括粒间孔隙)的烘干土重量,单位也是gcm -3 或tm -3。
4.土壤孔隙度 土壤孔隙度是指单位体积土壤中孔隙体积占土壤总体积的百分数。
实际工作中,可根据土壤密度和容重计算得出。
土壤孔隙度的变幅一般在30%~60%之间,适宜的孔隙度为50%~60%。
土壤孔隙度(%)= (密度容重-1)⨯100 5.土壤孔隙类型 根据土壤孔隙的通透性和持水能力,将其分为三种类型,如表所示。
土壤孔隙类型及性质6.土壤孔隙性与植物生长的关系适宜于植物生长发育的耕作层土壤孔隙状况为:总孔隙度为50%~56%,通气孔隙度在10%以上,如能达到15%~20%更好,毛管孔隙度与非毛管孔隙度之比为2:1为宜,无效孔隙度要求尽量低。
对于植物生长发育而言,在同一土体内孔隙的垂直分布应为“上虚下实”。
(二)土壤结构性1.概念 土壤中的土粒,一般不呈单粒状态存在(沙土例外),而是相互胶结成各种形状和大小不一的土团存在于土壤中,这种土团称为结构体或团聚体。
土壤结构性是指土壤结构体的种类、数量及其在土壤中的排列方式等状况。
2.土壤结构体的类型及特性 按照结构体的大小、形状和发育程度可分为以下几类。
(1)团粒与粒状结构 团粒结构是指近似球形且直径大小在0.25~10 mm 之间的土壤结构体,俗称“蚂蚁蛋”、“米糁子”等,常出现在有机质含量较高、质地适中的土壤中。
图 土壤结构的主要类型1—块状结构 2—柱状结构 3—棱柱状结构 4—团粒结构5—微团粒结构 6—核状结构 7—片状结构(2)块状与核状结构这两种结构近似立方体形状。
土壤的形成、分类与分布
灰化成土过程
脱硅富铝化成土过程 铝硅酸盐类矿物发生强烈的水解,释放了盐基及游离硅酸,并发生强烈的淋失,而铁、铝氧化物淋溶作用较弱,在土层中相对的富积。
在指土壤长期受水浸渍,在土体内所发生的还原过程。
该过程的实质是土壤处于静水封闭中,因长期缺氧,加上分解有机质的参与,便形成低价化合物状态。通常若以低价铁为主,土壤呈兰青或黑色,若以低价锰为主,土壤则呈红棕色或稍带紫色。总之,潜育化是土壤长期浸没于不流动的地下水或托水层中发育的,潜育性土壤pH值一般在7左右,且往往含较多的易溶性磷。
土壤的基本成土过程
原始成土过程
有机质聚积过程
粘化成土过程
盐化脱盐过程
碱化与脱碱过程
白桨化成土过程
灰化、隐灰化和漂灰化过程
脱硅富铝化成土过程
潜育化和潴育化成土过程
钙积与脱钙成土过程
(十一)熟化成土过程
原始成土过程 原始成土过程是成土过程的起始阶段,岩石矿物开始风化,只有低等的植物和低等微生物参与成土过程。 三个阶段: “岩漆”阶段:自养型微生物 “地衣”阶段:异养型微生物-原始微生物群落 “苔藓”阶段:生物风化与成土过程速度升高
04
在草本植被下形成的土壤,具有比较深厚的腐殖质层。
草甸植物环境湿润,形成深厚腐殖质层;草原植物气候干燥,腐殖质层浅,有机质含量少,但矿质营养丰富。
草本植被下形成的土壤,具有较高品质的腐殖质和良好的团粒结构。
草本植物对成土过程的影响
地球上最古老的生物体
合成腐殖质
在土壤能量与物质循环中的作用
固氮、释放养分
土壤剖面的发育
自然土壤的土体构型
农业土壤的土体构型
影响土壤形成的因素 自然土壤是在母质、气候、生物、地形、时间及人为因素的综合作用下逐渐发育形成的。
大学土管知识点总结大全
大学土管知识点总结大全第一章:土壤学基础知识1.1 土壤的定义与分类土壤是地球表面最上层由岩石颗粒、有机质、水和空气所组成的,支持生物生长的物质。
土壤根据其形成过程、化学性质、物理性质和生物性质可以分为多种类型,常见的有砂土、壤土、粘土、沙壤土等。
1.2 土壤的物理性质土壤的物理性质主要包括土壤颗粒的大小和形状、土壤的密度、孔隙度等。
这些性质对土壤的渗透性、通气性、保水性等有一定的影响。
1.3 土壤的化学性质土壤的化学性质包括土壤的酸碱度、土壤中的养分含量等。
这些性质对于土壤的肥力、养分供应等有着重要的作用。
1.4 土壤的生物性质土壤的生物性质主要指土壤中的微生物、腐解生物等。
这些微生物能够分解有机物、促进土壤的肥力等,对土壤的生态系统有着重要的作用。
第二章:土壤与植物2.1 土壤对植物的影响土壤中的养分、水分、氧气等对植物的生长有着直接的影响。
不同类型的土壤对植物的影响也有所不同,需要根据具体情况进行合理的土壤处理和管理。
2.2 土壤养分的供给土壤中的养分对于植物的生长发育至关重要。
常见的养分包括氮、磷、钾等,需要通过施肥等方式来进行补充。
2.3 土壤中的微生物土壤中的微生物对于植物的生长发育有着积极的影响。
它们可以分解有机物,促进植物的吸收养分等。
第三章:土壤改良与施肥技术3.1 土壤改良土壤改良是通过改变土壤的物理性质、化学性质、生物性质等,来提高土壤的肥力、改善土壤的透气性、保水性等。
通常采用的方法有耕作、施肥、植被覆盖等。
3.2 施肥技术施肥是为了保证植物充分获得所需的养分而对土壤进行的一种活动。
施肥的方式有化肥施用、有机肥施用等,需要结合实际情况进行选择。
第四章:土壤保护与治理4.1 土壤侵蚀土壤侵蚀是指风、水、人类等因素对土壤进行的剥蚀、冲刷等,导致土壤流失的过程。
土壤侵蚀对于土地的生产力有着严重的影响,需要采取措施加以防治。
4.2 土壤污染土壤污染是指土壤中出现的有毒物质,对土壤环境和人类健康带来危害的情况。
水利专业土壤农作学学复习思考题(二)
水利专业土壤农作学学复习思考题(二)一、名词解释:绪论1.土壤:是地球陆地能够产生绿色植物收获物的疏松表层。
2.土壤肥力:是土壤为植物生长提供和协调营养条件和环境条件的能力。
第一章土壤形成、组成及分类3.土壤机械组成:土壤中各粒级土粒重量百分率的组合叫土壤颗粒组成,也称为土壤机械组成。
4.土壤质地:根据土壤颗粒组成所划分的土壤类别名称。
第二章土壤性质5. 土壤活性酸:由土壤溶液中H+所引起的酸度。
6. 土壤潜性酸:是由土壤胶粒上吸附着氢离子和铝离子所造成的酸性。
以厘摩尔(+)/千克为单位,南方的红壤、黄壤呈酸性,土壤胶体吸附的阳离子主要是H+和Al3+。
7. 永久电荷:由粘粒矿物晶层内的同晶替代所产生的电荷。
8. 可变电荷:其数量和性质随土壤溶液 pH 的变化而改变的电荷。
9.. 土壤吸收性:土壤能吸持各种分子、离子、气体、悬浮颗粒及微生物的能力。
10. 阳离子交换量:土壤溶液为中性(pH = 7)时,每千克土所含的全部交换性阳离子的厘摩尔数称为土壤的阳离子交换量。
(CEC:cmol(+)kg-1 )11. 盐基饱和度:在土壤胶体所吸附的阳离子中,交换性盐基离子占阳离子交换总量(CEC)的百分数称盐基饱和度。
12.土壤孔(隙)度:单位体积自然状态土壤中,所有孔隙的容积占土壤总容积的百分数。
13.土壤孔隙比:土壤中孔隙容积与土粒容积的比值。
14.土壤容重(ρ):单位体积自然状态土壤的干重(容重=土壤干重/土壤容积)。
15.土壤重量热容量(C):单位重量的土壤,当温度增高或降低 1℃时所需要吸收或放出的热量(J/g ·℃).16.土壤容积热容量(Cv):单位容积的土壤,当温度增高或降低 1℃时所需要吸收或放出的热量(J/cm3·℃) 。
17.导热率(入):指厚度为1cm的土层,温度相差1℃时,每秒钟通过面积为1cm 2断面的热量。
单位是J/cm·s·℃。
第三章土壤水分形态18.吸湿系数:吸湿水达最大时的土壤含水量称最大吸湿量(也称吸湿系数)。
第二章 土壤的基本物质组成
(三)生物化学风化(biochemical weathering):指 岩石矿物在生物及其分泌物或有机质分解产物的作 用下,进行的机械破碎作用和化学分解过程 1、机械破碎作用 高等植物(high plants) 低等植物(low plants):地衣(lichen)、苔藓(moss)、菌类
(fungi)等。
如花岗岩granite片麻岩gneiss页岩板岩boardrock石灰岩大理岩砂岩石英岩quartzite三成土岩石和矿物对土壤性质的影响1土壤质地soiltexture浅色矿物石英长石及花岗岩等因含有较多石英易形成砂粒深色矿物及页岩板岩石灰岩等含有较多的黑云母等易风化为深色矿物形成较多粘粒2土壤酸碱度soilacidity花岗岩片麻岩发育土壤多呈酸性石灰岩大理岩含钙多土壤中性微碱性3土壤养分soilnutrients长石云母富含钾素
穴居动物(troglodyte animals ) 原生动物(protozoa) 2、生化作用 动植物生命活动分泌(excrete)有机酸及二氧化碳 等对岩石矿物产生溶蚀作用。
二、土壤母质soil parent material
(一)母质的概念 岩石矿物经过各种风化作用,变成疏松的、粗细不等 的矿物质颗粒。 (二)母质的特点(与岩石矿物比较) 1、具分散性,疏松,但结构仍差。 2、表面积增大,具一定的吸附养分的能力。 3、具有孔隙,通气透水性增强。 4、养分有所释放,但仍处于分散状态。 5、由于没有成土, 故缺乏氮素,不具备完整肥力。
一、土壤无机矿物质颗粒的来源
(一)矿物的概念(Concept of minerals)
1、矿物( minerals ):自然存在于地壳中的具有一定物理
性质、化学组成和内部构造的单质或化合物。 • 土壤中的无机矿物质颗粒是陆地表层的岩石、矿物风化
《土壤的成分》PPT课件
土壤形成过程
母质风化
岩石经过物理和化学作 用破碎成细小颗粒,形
成母质。
生物作用
微生物和植物根系对母 质进行改造,增加有机
质和团聚体。
气候影响
气候通过影响母质风化 和生物作用,进而影响
土壤形成。
地形因素
地形通过影响水分和热 量分布,影响土壤形成
和发育。
土壤类型及其特点
黏土
黏土颗粒细,保水保肥能力强 但通气性差,适宜种植水稻等 水生作物。
推广秸秆还田
将作物秸秆直接还田,补充土壤 有机质,同时提高土壤微生物活 性。
种植绿肥作物
种植紫云英、苕子等绿肥作物, 翻压入土后增加土壤有机质和养 分含量。
实行轮作休耕
通过合理的轮作和休耕制度,促 进土壤有机质的积累和更新。
04
水分含量与特性
水分在土壤中存在形式
气态水
存在于土壤空气中, 对植物生长影响较小。
《土壤的成分》 PPT课件
目录
• 土壤基本概念与分类 • 矿物质组成与性质 • 有机质组成与性质 • 水分含量与特性 • 空气组成与通气性 • 微生物种类及其作用
01
土壤基本概念与分类
土壤定义及功能
土壤定义
土壤是地球表面能够生长植物的疏 松表层,由矿物质、有机质、水分 和空气组成。
土壤功能
土壤具有提供植物生长所需养分和 水分、支撑植物体、调节气候、净 化环境等多种功能。
通过深耕、松土等措施改善土壤通气性和透水性,为微生物提供良好的生长环境。此外,保持土壤适宜的湿 度和温度也有利于微生物的生长繁殖。
生物防治
利用有益微生物或其代谢产物来防治病虫害,减少化学农药的使用量,保护土壤生态环境和微生物多样性。 例如,使用生物农药和生物肥料等。
土壤科学知识点总结
土壤科学知识点总结一、土壤的定义土壤是地球表面由岩屑、有机质、水、空气以及生物组成的自然体系,是生物生存和地球生态系统中最重要的组成部分之一。
土壤的形成主要是由于岩石经过风化、破碎和化学作用等过程,形成了细小的颗粒并与有机物和水以及生物一起构成了土壤。
二、土壤的组成1.岩屑:岩屑是土壤中的颗粒物质,主要由石英、长石、粘土矿物、碎屑岩等矿物颗粒组成。
岩屑的大小不一,从砾石、砂、淤泥到粘土都有。
2.有机质:有机质是土壤中的有机物,主要来源于生物残体、生物排泄物、腐殖质等。
有机质对土壤的物理、化学和生物学性质都有很大的影响。
3.水:土壤中的水分对于植物的生长和发育非常重要,也是土壤中的重要组成部分。
4.空气:土壤中的空气对于土壤中微生物的生活和土壤的通气透气有重要作用。
5.生物:土壤中有大量的微生物、植物和动物,它们对于土壤的形成和营养循环有重要的影响。
三、土壤的性质1.物理性质(1)粒径组成:土壤的颗粒大小可以分为砂、粉砂、粘土等,其大小对土壤的通气性、透水性等有很大的影响。
(2)密度和孔隙度:土壤的密度和孔隙度直接影响土壤的保水性和通气透气性。
(3)肥力:土壤的肥力主要取决于土壤中有机质的含量和土壤中的营养元素。
2.化学性质(1)酸碱度:土壤的酸碱度对土壤中微生物的生态环境和植物的养分吸收都有重要影响。
(2)养分含量:土壤中的氮、磷、钾等养分的含量对于植物的生长和发育非常重要。
3.生物学性质土壤中的微生物、植物和动物对于土壤的形成和养分循环有着非常重要的作用,它们构成了土壤生态系统的重要组成部分。
四、土壤的形成土壤的形成主要受到气候、地形、岩石性质、植被和生物活动等因素的影响。
其中,气候是土壤形成的重要因素之一,气候对土壤的风化和矿物质的分解有着直接的影响。
地形的高差和坡度对于水的径流和土壤的堆积也有很大的影响。
岩石性质对土壤的颗粒组成和矿物质的含量有着直接的影响。
植被和植物物质对土壤的有机质含量和土壤的肥力等有着非常重要的作用。
土壤与肥料知识点总结
土壤与肥料知识点总结一、土壤的组成1. 土壤的基本组成土壤是地球表面的陆地壳层的一种自然体,是由矿物质颗粒、有机质、水、空气和微生物组成的。
其中,矿物质颗粒是土壤的主要固体部分,有机质则是土壤的有机部分,水和空气在土壤中则占据着孔隙的空间,而微生物则参与了土壤的生物活动。
2. 土壤的物理性质土壤的物理性质主要指的是土壤的颗粒分布以及土壤的孔隙结构。
颗粒分布是指土壤中不同粒径的颗粒的分布情况,通常分为砂、粉砂、粉土、壤土和粘土五种。
而孔隙结构则是指土壤中的孔隙空间的大小、分布和连通性等,对土壤的水分和空气运移以及植物根系的生长都有着重要的影响。
3. 土壤的化学性质土壤的化学性质主要包括土壤的酸碱度、养分含量和微量元素等方面。
土壤的酸碱度通常用pH值表示,而养分含量则主要包括土壤中的氮、磷、钾等植物所需的主要元素。
此外,土壤中的微量元素虽然含量较少,但对植物的生长却有着不可忽视的作用。
4. 土壤的生物性质土壤的生物性质主要指的是土壤中的微生物、动物和植物等生物的活动和作用。
微生物对土壤中的养分循环、有机质分解和土壤呼吸等起着重要的作用,而土壤中的动物和植物则会影响土壤的结构和养分的分布。
二、土壤的分类1. 按成因划分土壤按成因可以划分为天然土壤和人工土壤两大类。
天然土壤是指自然形成的土壤,通常根据土壤的形成过程,可以分为残积土壤、黏土土壤、沉积土壤、风化土壤和盐渍土壤等;而人工土壤则是指通过人工方式建造的土壤。
2. 按物理性质划分根据土壤的物理性质,土壤可以分为砂土、壤土、壤土质地等不同的类型。
3. 按化学性质划分根据土壤的化学性质,土壤可以分为酸性土壤、碱性土壤和中性土壤等。
4. 按养分含量划分根据土壤的养分含量,土壤可以分为肥沃土壤、贫瘠土壤和盐碱土壤等。
5. 按栽培用途划分根据土壤的栽培用途,土壤可以分为耕地土壤、园地土壤、林地土壤和草地土壤等。
三、土壤的改良1. 土壤改良的原则土壤改良的原则主要包括增加土壤有机质、改善土壤结构、提高土壤肥力和调节土壤酸碱度等几个方面。
土壤性质(水文)
Vermiculite
(二)土壤胶体的构造
土壤胶体 分散系
胶体 胶核微粒双ຫໍສະໝຸດ 层土壤 溶液决定电位
离子层
胶
粒
非活性补
补偿 偿离子层
离子层 扩散层
胶核是胶体的固 相部分,由粘 粒、腐殖质或 两者的复合体 等组成。
决定电位离子层(双 电层内层) ——胶 核表面因分子解离 而产生一层离子并 带有某种电荷。通 常所说的胶体带电 既指该层电荷。
土壤中交换性盐基离子(K+、Na+、NH4+、Ca2+ 、 Mg2+等)总量占阳离子交换量的百分数。
盐基饱和度(%)
交换性盐基[cmol() / 阳离子交换量[cmol()
kg] / kg]
100
盐基离子(Bases):K+、Na+、NH4+、Ca2+、Mg2+ 等阳离子。
酸离子(Acidic ions):H+、Al3+离子。
土壤酸碱性产生的原因
(一)气候因素 热带地区气温高、降雨量大,造成土壤中盐基
成分的淋失,使土壤逐渐酸化;干旱地区,降雨量远远低于蒸发量 ,盐基成分易积累,使土壤向碱化方向演化。我国“南酸北碱”。
(二)母岩、母质因素 母岩为酸性岩易发育为酸性土壤,基性
岩则相反。
(三)生物因素 生物产生的CO2溶于水产生的H+易导致土壤酸
土壤中带正电荷胶体吸附的阴离子与土壤溶液中阴 离子相互交换的作用。
类型: (1)易被土壤吸附的阴离子:磷酸根(H2PO4HPO42- 、PO43-)、硅酸根(HSiO3-、SiO32-)、某 些有机酸根(C2O42-); (2)很少或不被吸附的离子:Cl-、NO3- NO2-,易 随水流失; (3)中间类型的阴离子:SO42-、CO32-、HCO3-、 某些有机酸(CH3COO-)。
土壤基础理 第二章
第一篇 土壤基础理论
• 第二章 土壤的组成
第二章 土壤的组成
•
土壤,作为农业生产的基本资料和作物生长
的重要环境条件,是一种疏松多孔的物体,它是
由大小不等的微细土粒 (固体颗粒) 堆集而成,在
固体颗粒之间是各种大小和形状的孔隙,土壤空
气和水分经常充满着这些孔隙。所以,土壤是由
固、液、气三相物质组成的,在这三相物质中,
体积约占土壤总体积的 2--45%,它是土壤的
“血液”部分。气相物质即土壤空气,其体积约
占土壤总体积的5--48% 。
第二章 土壤的组成
土壤的三相物质,是土壤各种性质产生 和变化的物质基础,也就是肥力的基础。在 基本农田的建设工作中,改造土壤,首先就 是改造土壤的固相组成,调节三相比,使之 适合于作物丰产的要求。
§2-1 土壤矿物质
• 土粒的形状都是不规则的,特别是薄 片状和棍棒状的细土粒,在长、宽、高三 个方向上相差很大,因此人们把不同形状 的土粒假定为理想的球形土粒,把这个理 想球体的直径叫做“当量直径”或“有效 直径”,以这个“当量直径”作为划分土 粒的标准。所以在土壤学中所说的土粒直 径(粒径)往往是指其“当量直径”。
§2-1 土壤矿物质 • 二、土壤矿物质的化学组成
• 土壤矿物质的化学组成很复杂,几乎包括地壳中 所有的元素。其中氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾、 钛、碳等10种元素占土壤矿物质总重的99%以上, 其它元素不过1%。这些元素中,以氧、硅、铝、铁 四种元素含量最多。如以氧化物的形态来表示, SiO2、Al2O3和Fe2O3三者之和通常约占土壤矿物 质部分总重量的75%以上。因此,人们常把它们看成 为土壤的骨干成分。从我国主要土壤的化学组成分析 中也可得到证明(表1-2-1)。
第二章2 土壤机械组成.
石砾
>0.01
砂 粗砂粒 粒 细砂粒
2-0.2 0.20.02 0.02- 0.002
物理性 砂粒
粉砂粒
<0.01 物理性 黏粒
黏粒
<0.002
黏粒
胶粒
1、国际制(ISSS):三级分类制 国际制是1930年第二届国际土壤学会提出的,其特点是十进制, 以粒径2 mm为土粒的上限,以小于0.002为土粒的下限。
(三)各粒级矿物组成和化学组成如下:
(1)矿物组成 • 砂粒主要是由各种原生矿物组成的,其中以石英最多,其次 是原生硅酸盐矿物。 • 土壤中原生矿物很少,基本上是次生矿物,主要是高岭石、
蒙脱石和水云母三类以及铁、铝等的氧化物和氢氧化物。
(2)化学组成 • 以石英和长石等原生矿物为主,二氧化硅含量较高; • 则以次生硅酸盐矿物为主,铁、钾、钙、镁等的含量较多。
1.国际制土壤质地分类标准
• (1)砂土及壤土类以黏粒含量在15%以下为其主 要标准;黏壤土类以黏粒含量在15%一25%为其 主要标准;黏土类以含黏粒25%以上为主要标准。 • (2)当土壤含粉粒达45%以上时,在上述4类质 地名称前加“粉质”字样。 • (3)当砂粒含量在55%一85%时,则在各类名称 前加“砂质”字样。如砂粒大于85%,则称壤质 砂土,其中砂粒达90%以上者称为砂土。 ☻ 根据这个分类标准将土壤划分为砂土、壤土、 黏壤土和黏土4类12级
2、粘质土(clayey soil)
(1)水分状况:透水性差,土内排水不畅,低洼处易受渍害 (waterlogging );保水性强,但有效性差;结构不良时,裂 隙大,土内蒸发严重,易受干旱。 (2)空气状况:通气性差, O2少,嫌气性强。 (3)养分状况:潜在养分多;保肥性强;养分转化慢,但有效 性差,肥劲稳长。 (4)热状况:热容量和导热率高,土温稳定,温差小,群众称 之为“冷性土”。 (5)耕性:粘重、坚硬、难耕,阻力大,质量差,适耕期短。 (6)发棵性:“发老不发小,把籽不养苗”。播种质量差,易 造成“缺苗断垄”。作物后期易发生贪青晚熟。 (7)适种性:耐水肥、中晚熟作物品种。禾本科植物。叶菜类。
第二章-2-土壤质地
粘土
Textural Triangle
Sand texture class
Silt texture class
Clay texture class
SAND: 15% SILT: 35% CLAY: 50%
100% sand
100% silt
Changing Soil Texture
Soil texture can be changed only by mixing with another soil with a different textural class Adding peat or compost to a mineral soil is not considered changing the texture
Changes in soil texture
Over long periods pedologic processes alter soil horizon textures As soils get older sand weathers to silt and silt weathers to clay….therefore old soils have more clay
Determining Soil Texture –Hydrometer Method
The velocity of settling (V) is proportional to the square of particle diameters (d)
Stokes Law V = kd2
Bigger particles settle more quickly
How is texture determined?
In the field: the “feel” method In the lab: sieves and sedimentation
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土壤胶体
Al3+
+ 3NaOH
土壤碱度
• Ca2+、Mg2+、Na+的碳酸盐和重碳酸盐 以及土壤胶体表面吸附的可交换性Na+ (1)碱度=HCO3-+CO32(2)碱化度(%)= >20%,碱土 交换性Na+
阳离子交换量
影响土壤酸碱度的因素
(1)气候(盐基饱和度)
高温多雨:较酸;干旱:较碱
(2)生物、植被
H+ Al3+
+ KCl + 3KCl
土壤胶体
K+ + HCl
土壤胶体 3K+ + AlCl3 Al(OH)3 + 3HCl
Al3+ + 3H2O
CH3COONa + H2O 土壤胶体 H+ + NaOH
CH3COOH + NaOH 土壤胶体 #43; Al(OH)3
的非晶形高分子有机化合物,占有机质
的60~80%—腐殖酸(羧基+酚羟基)
被微生物作用生成、难降解
土壤有机质的转化
矿化过程:
R-(C,4H)+2O2
氧化
CO2+2H2O+能量
腐殖化过程:
有机化合物 复杂的新有机物 矿化是前提,腐殖化是矿化过程的部 分结果
影响有机质转化的因素:
• 温度
• 土壤水分和通气状况
线虫、原生动物
• 微生物:原核生物、真核生物、病毒 • 高等植物根系:改变根际微环境,促
进微生物的新陈代谢
四、土壤水
气态水-存在于土壤空气中的水汽
土 壤 水
固态水
化学结合水 土壤水冻结成冰 吸湿水(紧束缚水) 吸附(束缚)水 膜状水(松束缚水) 毛管上升水 毛管水
液态水
自由水
重力水 地下水
毛管悬着水
土壤水分含量及有效性
• 水分含量的表达式:质量含水量、容
积含水量、相对含水量、土壤水储量、
水储量容积
• 有效性:能否被植物吸收利用 • 范围:萎蔫系数~田间持水量-土壤
有效水含量,与土壤质地有关。
五、土壤空气
• 空气数量:土壤孔隙、含水量
• 组成:CO2、O2 • 土壤空气的运动:对流、扩散
第二节 土壤性质
土壤塑性
• 土壤耕性:耕作的容易性及对作物生
长的适宜性
二、土壤化学性质
1、土壤胶体及其种类(粒径<1μm)
①无机胶体:土壤黏粒矿物(金属水
合氧化物、铝硅酸盐矿物)
②有机胶体:腐殖质(e) ③有机-无机复合体
土壤胶体特性
• (1)土壤胶体具有巨大的比表面和表面能 • (2)土壤胶体的电性:土壤胶体微粒具有
素(重金属)在土壤中的积累
二、土壤有机质
• 一般占固相总重量的10%以下,耕
作土壤多在5%以下
• 自然土壤:生物残体 • 耕作土壤:人工施入>生物
土壤腐殖质:90%土壤有机质
• 非腐殖物质:有特定物理化学性质、
结构已知的有机化合物 20~30%
易降解和被微生物利用
• 腐殖物质:多酚和多醌类物质聚合成
砂土
<30 ≥40 <40 30~35 35~40 40~60 >60
壤土
黏土
土壤孔性和结构性
• 孔性:土壤孔隙总量及大小分布
• 土壤比重:单位容积固体颗粒干重与同体积水
重之比(不包括粒间孔隙)
• 土壤容重:单位容积固体土体干重(包括粒
间孔隙)
• 土壤孔度%=(1-容重/比重)×100%
土壤水分特征
阳离子态的:离子交换吸附 环境意义:减少污染物的毒性 成为次生污染源 “定时炸弹”
土壤酸碱性
土 壤 酸 度
活性酸:在溶液中以H+、Al3+存在
交换性酸:H+、Al3+被土壤胶
体吸附,可被kcl置换
潜在酸
水解性酸:用CH3COONa 浸提
土壤,水解产生的Na+置换出H+、 Al3+
土壤胶体 土壤胶体
双电层。吸附重金属等污染元素、促进
化学反应进行 • (3)土壤胶体的凝聚性和分散性
土壤吸附性
• 交换性吸附-离子交换反应
• 专性吸附-水合氧化物表面与溶液 的界面上 • 负吸附—排斥阴离子或分子的现象
• 化学沉淀与土壤吸附
土壤胶体吸附性的环境意义
(1)对重金属等污染元素的影响
专性吸附导致富集
(2)对有机污染物环境行为的影响
一、土壤物理性质
土壤质地:根据土壤颗粒机械组成范围
所划分的土壤类型
土壤颗粒的大小组成——粒级
石砾 砂粒 粉粒 黏粒
• 同一粒级:化学组成、理化性质相同
中国土壤质地分类
颗粒组成%(粒径:mm) 质地组 质地名称 极重砂土 重砂土 中砂土 轻砂土 砂粉土 粉土 砂壤 壤土 轻黏土 中黏土 重黏土 极重黏土 砂粒(1~0.05) >80 70~80 60~70 50~60 ≥20 <20 ≥20 <20 粗粉粒(0.05~0.01) 细黏土 (<0.001)
影响因素:
• 土壤质地 • 土壤结构 • 土温
土壤通气性
• 取决于土壤总孔度,特别是空气孔 度的大小
• 生态意义:影响生物的呼吸作用, 从而影响污染物在土壤中的迁移转
化和降解
土壤力学性质与耕性
• 力学性质:
黏结性:土粒之间的分子引力作用 黏着性:土粒黏附在其他物体上的能力 • 影响因素:土壤比表面、土壤含水量
第二章 土壤的基本组成、 性质和分类
重 点
• 了解土壤的性质及基本概念 • 理解与土壤性质相对应的环境意义
第一节 土壤生态系统 的基本组成
•固 •液 •气
一、土壤矿物质(90%)
(1)元素组成:10余种, 氧、硅、铝、铁
特点:①继承地壳化学组成的特点
②还与风化产物的淋溶强度有关
(2)矿物组成:原生矿物、次生矿物
硝化菌产生硝酸,针叶树的灰分中盐基 成分少,其下的土壤酸性较强
(3)地形:高坡淋溶强,较酸
(4)母质:酸性母岩形成的土壤较酸
(5)人类耕作:施肥、灌溉
土壤酸碱性的环境意义
• (1)影响土壤生物的生命活动
• 植物残体的特性 C/N • 土壤特性 黏粒 pH
土壤有机质的生态与环境意义
(1)重金属:配位反应和氧化还原作用 影响重金属离子的固定和迁移 改变重金属离子的毒性作用 (2)农药:与有机物强烈结合
(3)对全球碳平衡的影响
焚烧燃料:6×1015g
土壤有机质分解:68×1015g
三、土壤生物
• 土壤动物:鼠、爬行类、蜈蚣、蚯蚓、
(3)黏粒矿物-最活跃的矿物组分 • 硅片:硅氧四面体(SiO4)4-
• 铝片:铝氧八面体(AlO6)9-
• 硅片和铝片的不同配比形成不同的矿物
• 同晶置换:矿物形成时,性质相
近的元素,在矿物晶格中相互替换 而不破坏晶体结构的现象
• Si4+
• Al3+
Al3+
Mg2+
• 表面剩余负电荷增多,导致污染元