高中生物植物生产与环境《土壤的基本性质》教案设计

第二节土壤的基本性质
教学重点：
◆土壤结构的类型。

◆土壤团粒结构在土壤肥力上的作用及创造土壤团粒结构的农业措施。

◆土壤酸碱性及其在土壤肥力上的作用。

◆土壤耕性的判断与改良。

教学难点：
◆土壤结构的类型与特点。

◆土壤胶体。

土壤物理性质包括土壤孔隙性、土壤结构性、土壤物理机械性和土壤耕性等，土壤化学性质包括土壤保肥性、土壤供肥性、土壤酸碱性、土壤缓冲性等。

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。

一般块状结构大小不一，边面不明显，结构体内部较紧实，俗称“坷垃”。

而核状结构的直径一般小于3cm，棱角多，内部紧实坚硬，泡水不散，俗称“蒜瓣土”，多出现在有机质缺乏的黏土中。

（3）柱状与棱柱状结构是指近似直立、体形较大的长方体结构，俗称“立土”。

如果顶端平圆而少棱的称柱状结构，多出现在典型碱土的下层；如果边面棱角明显的称棱柱状结构，多出现在质地黏重而水分又经常变化的下层土壤中。

（4）片状结构是指形状扁平、成层排列的结构体，俗称“卧土”。

如果地表在遇雨或灌溉后出现的结皮、结壳，称为“板结”现象。

3．团粒结构
形成：团粒结构一般要经过多次（多级）的复合、团聚而形成，可概括如下几步：单粒→复粒（初级微团聚体）→微团粒（二级、三级微团聚体）→团粒（大团聚体）。

作用：①团粒结构土壤的大小孔隙兼备。

②能够协调水分和空气的矛盾。

③能协调保肥与供肥性能④具有良好的物理性和耕性。

培育：①通过深耕，使土体破裂松散，适时适当耕、锄、耱、镇压等耕作措施，结合施用有
机肥料促进团粒结构的形成；②通过种植绿肥或牧草，实行合理轮作倒茬增加团粒结构；③采用沟灌、喷灌、滴灌和地下灌溉等节水灌溉技术，并结合深耕进行晒垡、冻垡，可充分利用干湿交替、冻融交替作用，有利于团粒形成；④施用胡敏酸、树脂胶、纤维素黏胶等土壤结构改良剂来促进团粒结构的形成。

二、土壤耕性
（一）土壤耕性的含义
土壤耕性是指耕作土壤中土壤所表现的各种性质以及在耕作后土壤的生产性能。

它是土壤各种理化性质，特别是物理机械性在耕作时的表现；同时也反映土壤的熟化程度。

（二）土壤耕性的表现
1．耕作的难易程度。

群众常将省工省劲易耕的土壤称为“土轻”、“口松”、“绵软”，而将费工费劲难耕土壤称为“土重”、“口紧”、“僵硬”。

2．耕作质量的好坏。

耕性良好的土壤，耕作时阻力小，耕后疏松、细碎、平整，有利于作物的出苗和根系的发育。

3．宜耕期的长短。

宜耕期是指保持适宜耕作的土壤含水量的时间。

如沙质土宜耕期长，表现为“干好耕，湿好耕，不干不湿更好耕”；黏质土则相反，宜耕期很短，表现为“早上软，晌午硬，到了下午锄不动”。

（三）宜耕期的选择
1．看土验墒。

雨后或灌溉后，地表呈“喜鹊斑”状态，外白（干）、里灰（湿），外黄里黑，半干半湿，水分正相当，此时可耕。

2．手摸验墒。

用手抓起二指深处的土壤紧握手中能成团，稍有湿印但不黏手心，不成土饼，呈松软状态。

松开土团自由落地，能散开即宜耕。

3．试耕，耕后土壤不黏农具，可为犁抛散，即可耕。

（四）土壤耕性的改良
改良耕性措施是：①增施有机肥料。

因为有机质可降低黏土的黏结性和黏着性，减少耕作阻力；②通过掺沙掺黏，改良土壤质地；③创造良好的土壤结构；④掌握宜耕含水量和宜耕时期。

三、土壤保肥性与供肥性
（一）土壤胶体
1．概念土壤胶体是指1~1000 nm之间（长、宽、高三个方向上至少有一个方向在此范围内）的土壤颗粒。

2．种类根据微粒核的组成物质不同，可以将土壤胶体分为三大类：无机胶体、有机胶体、有机－无机复合胶体。

3．土壤胶体特性（1）有巨大的比表面和表面能。

（2）带有一定的电荷，根据电荷产生机制不同，可将土壤胶体产生电荷，分为永久电荷和可变电荷。

（3）具有一定的凝聚性和分散性。

4．土壤吸收性能根据土壤对不同形态物质吸收、保持方式的不同，可分为以下六种类型：（1）机械吸收作用机械吸收作用是指土壤对进入土体的固体颗粒的机械阻留作用。

（2）物理吸收作用物理吸收作用是指土壤对分子态物质的吸附保持作用。

（3）化学吸收作用化学吸收作用是指易溶性盐在土壤中转变为难溶性盐而保存在土壤中的过程，也称化学固定。

（4）离子交换吸收作用离子交换吸收作用是指土壤溶液中的阳离子或阴离子与土壤胶粒表面扩散层中的阳离子或阴离子进行交换后而保存在土壤中的作用，又称物理化学吸收作用。

离子交换吸收作用是土壤保肥供肥最重要的方式。

（5）生物吸收作用生物吸收作用是指土壤中的微生物、植物根系以及一些小动物可将土壤中的速效养分吸收保留在体内的过程。

（二）土壤保肥性
土壤保肥性是指土壤吸持各种离子、分子、气体和粗悬浮物质的能力。

阳离子交换吸收作用是土壤保肥的主要机理。

1．阳离子交换吸收作用
概念：阳离子交换吸收作用是指土壤溶液中的阳离子与土壤胶粒表面扩散层中的阳离子进行交换后而保存在土壤中的作用。

特点：①可逆反应；②等电荷交换；③反应迅速；④受质量作用定律支配。

2．阴离子交换吸收作用
概念：阴离子交换作用是指土壤中带正电荷胶体所吸收的阴离子与土壤溶液中的阴离子相互交换的作用。

类型：根据被土壤吸收的难易程度可分为三类：
（1）易被土壤吸收的阴离子，如磷酸根离子(H2PO4－、HPO42－、PO43－)，硅酸根离子(HSiO3－、SiO32－)及某些有机酸的阴离子。

（2）很少被吸收甚至不能被吸收的阴离子，如Cl－、NO3－、NO2－等。

（3）介于上述二者之间的阴离子，如SO42－、CO32－、HCO3－以及某些有机酸的阴离子。

3．离子交换作用对土壤肥力影响：①影响土壤保肥性与供肥性。

②影响土壤酸碱性。

③影响土壤物理性质和耕性。

④影响土壤缓冲性和稳肥性。

（三）土壤的供肥性
1．概念土壤在作物整个生育期内，持续不断地供应作物生长发育所必需的各种速效养分的能力和特性，称为土壤供肥性。

2．土壤供肥性表现①作物长相。

②土壤形态。

③施肥效应。

④室内化验结果。

3．原理土壤供肥性常与土壤中速效养分含量、迟效养分转化成速效养分的速率、交换性
离子有效度等有关。

迟效养分的有效化：迟效养分包括矿物态养分和有机态养分，矿物态养分经过风化释放多种可溶性矿质养分，层状硅酸盐中养分有效化主要来自层间离子释放；有机态养分主要依靠微生物分解而释放使其有效化。

交换性离子有效度：交换性离子对植物的有效性，主要取决于饱和度效应、陪补离子效应和阳离子非交换吸附的有效性。

（四）土壤保肥性与供肥性的调节
1．增加肥料投入，调节土壤胶体状况。

增施有机肥料、秸秆还田和种植绿肥，提高有机质含量；翻淤压砂或掺黏改沙，增加沙土中胶体含量；适当增施化肥，以无机促有机，均可改善土壤保肥性与供肥性。

2．科学耕作，合理排灌。

合理耕作，以耕促肥；合理灌排，以水促肥，也可改善土壤保肥性和供肥性。

3．调节交换性阳离子组成，改善养分供应状况。

酸性土壤施用适量石灰、草木灰；碱性土壤，施用石膏，可调节其阳离子组成，改善土壤保肥性与供肥性。

四、土壤酸碱性及缓冲性
土壤酸性或碱性通常用土壤溶液的pH值来表示。

我国一般土壤的pH值变动范围在4～9之间，多数土壤的pH值在4.5～8.5范围内,极少有低于4或高于10的。

（一）土壤酸碱性
1．概念土壤酸碱性是指土壤溶液中的H＋和OH－浓度比例不同所表现的酸碱性，常用pH 值表示，pH是土壤溶液中氢离子浓度的负对数，即pH＝－log[H＋]。

2．分级
土壤PH值和酸碱性反应的分级
3．与土壤肥力关系见下表。

4．调节①因土选种适宜的作物。

②化学改良。

酸性土壤通常通过施用石灰质肥料、碱性土壤一般通过施用石膏、磷石膏、明矾等进行改良。

（二）土壤缓冲性
1．概念土壤具有抵抗外来物质引起酸碱反应剧烈变化的性能，称为土壤缓冲性。

2，机理①土壤胶体的缓冲作用。

②弱酸及其盐类的缓冲作用。

③土壤中的两性物质作用。

如胡敏酸、氨基酸、蛋白质等物质，既能中和酸，又能中和碱，从而起到缓冲作用。

3．影响因素土壤缓冲性大小取决于黏粒含量、无机胶体类型、有机质含量等。

4．调节在农业生产上，可通过沙土掺淤，增施有机肥料和种植绿肥，提高土壤有机质含量，增强土壤的缓冲性能。

壤酸碱度与土壤肥力的关系
复习思考：
1. 土壤胶体有哪些类型？它的基本性质表现在哪些方面？
2. 简要回答土壤吸收作用的五种形式？
3. 简述土壤结构的类型有哪些？
4. 团粒结构在土壤肥力上的作用有哪些？农业生产上如何促进土壤团粒结构的形
成？
5. 什么叫土壤耕性？它的内容有哪些？
6. 土壤酸碱性与土壤肥力及植物生长有和关系？。