第六章土壤中有机
第六章 土壤空气和热量状况
土壤通气性测定 土壤通气性造成的土壤剖面分异
第二节 土壤热状 况
一、土壤热量soil heat （一）土壤热量来源 太阳辐射、生物热、地球内热 （二）土壤热量消耗 土壤水分蒸发、给近地面空气升温、向地下传 递 热通量：单位面积单位时间内垂直通过的热量。 J/cm2.min
二、土壤热性质
土壤热性质包括土壤热容量、导热率和导温率，决定 着土壤热量和温度变化的程度、热量传导的速度和深度。 （一）土壤热容量soil heat capacity，分为质量热容量和容积 热容量 1、质量热容量mass heat capacity是指单位质量土壤的温度升高 1℃所需的热量（焦/克.度），也叫土壤比热 2、容积热容量volume heat capacity是指单位容积土壤的温度升 高1℃所需的热量（焦/厘米3.度） 土壤容积热容量=土壤重量热容量×容重 土壤矿物质的质量热容量为0.71-1.09焦/克.度,平均为0.84 水的热容量最大，容积热容量为空气的千倍 各种土壤组分的密度和热容量单位时间内，单位面积土壤上由土 壤扩散出来的CO2量。 2、氧气扩散率ODR(oxygen diffusion rate） 单位时间通过单位土壤截面扩散的氧的质量。 微克/厘米2.分钟
五、土壤通气性指标 3、土壤通气孔隙度soil air porosity 4、土壤氧化还原电位Eh 由土壤溶液中氧化态物质和还原态物质相 对比例变化而产生的电位。 Eh是土壤通气性指标。大于400mv为氧化 态，通气好。
O2(%) 20.94 18.0-20.03
CO2(%) 0.03 0.15-0.65
N2(%) 78.05 78.8-80.24
其他气体(%) 0.98 0.98
三、土壤空气的意义
1、土壤形成发育，二氧化碳溶于土壤溶液变为碳酸，使土壤中碳酸盐类 溶解，增加了土壤溶液中钙、镁、钾、钠、铁、锰，为植物增长提供了 养分，促进了他们的移动。 2、土壤空气影响着土壤微生物的活动，从而对土壤有机质的分解和植物 营养物质的转化及其生物有效性产生影响。 3、由于氧的作用，可氧化土壤中某些矿物，如硫铁矿变为溶解态的硫酸 铁，亚铁和亚锰变为高价铁锰化合物。 4、植物生长发育 植物从种子发芽到成熟都需要有足够的土壤空气，块茎类植物对土壤空 气要求高于一般植物，种子发芽需要土壤空气中氧的含量10%以上，低 于0.5%种子不发芽，对于ODR临界值要求15×18-8—25×18-8克/厘米2. 分的范围。
第六章：土壤形成和发育(原7章)
生物因素1.—植物的作用
植物合成有机体，以 残枝落叶和根系凋落 物的方式提供土壤有 机质；
植物根系的穿插挤压 破碎并分泌有机酸， 促进土壤的形成和结 构的发展。
（右图为天然林）
生物因素1.—植物的作用
我国东部沿海由北向南 的森林分布规律为：
针叶林 针叶阔叶混 交林 落叶阔叶林 落叶+常绿阔叶林 常 绿阔叶林 雨林季雨 林
母质因素
1.概念：岩石风化物或堆积物
2.类型
冲积母质
残积母质 坡积母质 水 洪积母质
湖积母质 海积母质
运积母质 风 黄土母质
沙丘 冰川 冰积母质
地心引力 重积母质
成土母质的作用
成土母质对土壤形成和发育的影响是在母质被 风化、侵蚀、搬运和堆积的过程中对成土过程 施加影响。归纳为：
– 母质的机械组成直接影响土壤的机械组成、矿物组 成及其化学成分，从而影响土壤的物理化学性质、 土壤物质与能量的迁移转化过程。
6.1 道库恰耶夫成土因素学 说
掌握土壤与生物气 候、土壤水运动特 征，土壤水热状况
6.2~6.6 土壤形成的气候、 对土壤发育 的影响
6.7 土壤形成的时间因素 6.8 土壤形成的人为因素
6.1 道库恰耶夫成土因素学说
德国科学家亚历山大封洪堡在《亚洲 地质学和气候学片断》中，揭示了欧亚大陆 中西部气候与植被的规律性变化；现代土壤 地理学奠基人道库恰耶夫，19世纪末在科学 调查的基础上，将广阔地域土壤与其自然条 件联系起来，创立了成土因素学说。
土壤形成和发育
第1节 土壤形成因素学说
6.1 道库恰耶夫成土因素学说 6.2 土壤形成的气候因素 6.3 土壤形成的生物因素 6.6 土壤形成的母质因素 6.2 土壤形成的岩石圈(地形)因素 6.6 土壤形成的水圈(水文)因素 6.7 土壤形成的时间因素 6.8 土壤形成的人为因素
第六章土壤污染监测
第六章土壤污染监测土壤污染监测是指对环境中的土壤进行分析、检测、监控、评价和预测，以及对土壤污染问题进行调查和研究。
土壤污染监测的目的是保护环境和人类健康，防止土壤污染对环境和人类健康造成危害。
在土壤污染监测中，应选取具有代表性的样点，根据监测对象和目的，选择不同的监测方法和技术，进行土壤污染的定性与定量分析。
主要监测指标包括土壤pH值、有机质、总氮、总磷、重金属等。
下面介绍一些常见的土壤污染监测方法。
1. pH值监测土壤pH值对土壤中的化学物质有一定的影响，pH值越低则土壤酸性越强，一些重金属元素的溶解度会增加，会导致土壤污染。
常见的监测方法有玻璃电极法、指示剂法和pH试纸法。
2. 有机质监测有机质是土壤中重要的营养物质，可以提高土壤的肥力和水分保持能力。
但过多的有机质也会导致土壤污染。
常见的监测方法有重量法、色度法等。
3. 总氮、总磷监测总氮、总磷是土壤中营养盐的主要成分，也是水体富营养化的主要原因之一。
过多的总氮、总磷会对环境造成污染。
常见的监测方法有紫外分光光度法、色度法、高效液相色谱法等。
4. 重金属监测重金属是土壤中常见的微量元素，一些重金属如铅、镉、铬、汞等对人体健康和环境都有一定的危害。
常见的监测方法有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法等。
5. 污染物的化学分析和生物毒性检测根据具体情况，也可以选择化学分析和生物毒性检测方法来监测土壤污染。
化学分析主要是通过样品化学成分的分析来确定样品是否受到了污染。
生物毒性检测是对污染物的生物毒性进行分析和测定。
总的来说，土壤污染监测是保护环境和人类健康的重要手段之一。
只有通过科学的监测方法和技术，才能全面了解土壤中的污染情况，及时采取措施进行治理和修复。
土壤生态系统中有机质的形成和转化机制
土壤生态系统中有机质的形成和转化机制土壤是生物圈中最富有机质的物质之一，其中有机质的含量和质量对于土壤生态系统的稳定性和健康性起着至关重要的作用。
土壤中的有机质来自于植物、动物和微生物的残遗物、代谢物和分泌物等，而其转化和稳定又受到多种因素的影响。
本文将从有机质形成和转化的机制两个方面进行探讨。
一、有机质的形成机制1.1 植物残体和代谢物的归还植物残体和代谢物是土壤中有机质的主要来源。
在植物生长的过程中，一些植物器官、叶片、根系会自然掉落或被人为剪除，这些残体在分解后成为有机质的主要来源。
同时，在植物代谢的过程中，会产生一些有机物，如根泌物、凋落物等，这些也可以成为土壤中有机质的来源。
对于大部分的果树、蔬菜和农作物而言，其残体和代谢物都会在生长季节结束后留在田间，自然降解并归还到土壤中，形成土壤有机质。
1.2 土壤生物的活动土壤中有机质的形成同样受到土壤微生物的影响。
微生物可以通过分解植物残体和代谢物来获取能量和养分，同时将产生的有机质在土壤中转化、稳定。
一些临界温度水平以下的温度、湿度和pH值条件可利于极微生物代谢，从其外界环境中提取能量并释放二氧化碳、氨等气体。
一些微生物会分泌胞外酶降解植物及其他微生物生物体等有机物，产生一些未知的多肽、氨基酸、糖类、有机酸等化学品。
这些化学品可在环境物理化学条件稳定的环境下与土壤矿物质结合，形成有机质。
1.3 土壤矿质物和物理化学条件的影响土壤矿物质、物理化学条件包括温度、湿度、氧化还原状态等也对土壤中有机质形成和稳定发挥着重要作用。
如铁、铝等化合物对有机质的稳定起着明显的作用。
铁、铝化合物的存在会使有机质更容易稳定，并缩短有机质分解的时间。
不同的pH值对有机质的稳定性也有重大影响。
土壤中酸度和碱度对于有机质的分解过程造成了不同的影响，从而影响有机质的稳定性和分解速率。
二、有机质的转化机制2.1 微生物矿化微生物矿化是有机质在土壤中转化的主要途径之一。
微生物在进行代谢及生长时，会分解多种有机物质，其中包括植物碳源、动物碳源以及微生物自身的碳源等。
土壤肥料学第六章 土壤的保肥性与供肥性
.
O2-
H+
pH
O2-
O2-
Al3+
H+
+ OH-
O2-
O2-
O2-
H+
.
Al(OH)4-
O2O2-
H+
H+ O2-
Al3+
O2- 1-
O2-
O2H+
O2-
H+
.
O2-
H+
O2-
O2-
pH
Al3+
H+
+
H+
O2-
O2-
O2-
H+
.
Al(OH)2+
O2-
H+
O2-
O2-
H+
Al3+
1+
H+
O2-
.
起重要作用的主要是非晶质（无定 形）的铁铝氧化物。非晶质的铁铝氧 化物可以吸附阴离子，如土壤中磷酸 根离子的吸附，使磷被固定，失去其 有效性。
.
三、土壤胶体的基本构造
胶核 胶体微粒
双电层
胶粒
决定电位离子层（内）
非活性补偿离子层
补偿离子层（外） 扩散层
.
● 胶核：是胶粒的 基本部分，由粘粒 矿物、腐殖质、蛋 白质等成分所组成。
.
2、专性吸附(specific adsorption)
专性吸附是非静电因素引起的土壤对离子 的吸附，它是指离子通过表面交换与晶体上 的阳离子共享1个（或2个）氧原子，形成共 价键而被土壤吸附的现象。
产生阳离子专性吸附的土壤胶体主要是铁、 铝、锰等的氧化物及其水合物。
第六章-设施土壤环境及其调控
连作对作物产量的影响
连作土壤随着连作年限的增加产量下降
连作对作物品质的影响
对设施黄瓜连作和轮作的试验研究表明：随着连 作的年限增加维生素C含量下降；但对于固形物、亚硝 酸盐、含水量三项指标，连作和轮作之间没有差异。
(六)土壤生物环境特点
1、设施土壤酶活性特点 设施连作土壤的过氧化氢酶、脲酶和转化
酶的活性显著比露地或轮作土壤的低。
2、设施土壤微生物特点
有益真菌种类和数量减少，而有害真菌种类和 数量增加（设施内环境温暖湿润，为一些土壤中的病虫害提
供了越冬场所。如根结线虫、黄瓜枯萎病等一旦发生，就很难防
治。） ；
设施内土壤有机质矿化率高，N肥用量大，淋溶 少，所以残留量高； 设施内土壤全P的转化率比露地高2倍，对P的吸 收也明显高于露地； K的含量相对不足， N，P，K比例失衡，对作物 生育不利。
(五)土壤酸化 N肥施用量过多，残留量大而引起的；
土壤酸度的提高， 制约根系对某些矿 质元素（如磷、钙、 镁等）的吸收，有 利于某些病害（如 青枯病）的发生， 从而对作物产生间 接危害。
影响作物对土壤中矿质元素的吸收
园艺植物缺磷典型症状
芜菁甘蓝缺磷叶少而 小，叶色暗绿，下部 老叶呈浅紫色。
花椰菜苗 期缺磷， 叶片僵硬， 老叶呈紫 红色
花椰菜缺磷 叶小而挺立， 无光泽，叶 尖发红，花 球松且呈棕 褐色。
1、桃树缺磷，枝 叶少，下位叶常呈 紫红色。
2、苹果缺磷，枝 叶小，叶脉发红， 而且叶片易卷缩。
土壤细菌随着连作年限的增加数量急剧降低， 但种类变化不大；
土壤放线菌的变化不大；
设施土壤微生物的多样性减少。
第六章土壤圈
指未分解和部分分解的枯枝落叶层。 2）腐殖质层
指腐殖质化所形成的有机层。
3）淋溶层 4）淀积层 5）母质层 6）母岩层
2、土壤的一般形态特征
1）土壤颜色
土壤颜色是土壤重要的形态特征之一。采用芒塞尔土 色卡测定和描述土壤颜色。
2）土壤质地
指土壤颗粒的大小、粗细及其匹配状况。一般土壤质 地分砂土、壤土和粘土三大类。准确的测定要在室内用机 械分析方法来进行，但在野外常根据用手指研磨土壤的感 觉近似的判断。
3）土壤结构
指土壤颗粒间的胶结接触关系，有团粒结构、块状结 构、核状结构、柱状结构、棱柱状结构、片状结构等。
4）土壤松紧度
指土壤坚实或疏松的程度，一般用小刀插入土中所用 力大小来衡量，分为紧实、稍紧实、疏松等。
5）土壤孔隙 指土壤颗粒之间存在的空间。
6）土壤干湿度 指土壤干湿程度，反映土壤水分含量多少。野外考
2）次生矿物 原生矿物经过化学分化后重新形成的新矿物，其
化学组成和构造经过改变而与原生矿物有所不同。它 是土壤中最细小的部分，具有胶体性质。
2、土壤有机质 1）概念 指土壤中动植物残体、微生物及其分解和合成的物 质。它包括非特殊性有机质以及土壤腐殖质两大类。
2）土壤有机质的转化过程 土壤有机质的转化基本上有两个过程。
凝结，主要损耗于蒸散植物吸收、渗漏与径流。
3）类型 吸湿水：指土壤颗粒表面张力所吸附的水分子。
毛管水：指毛管空隙中毛管力吸附保存的水。
重力水：指土壤水分含量超过田间持水量时沿土壤
非毛管孔隙向下移动的多余水分。
4、土壤空气 土壤空气Hale Waihona Puke 指土壤孔隙中存在的各种气体的混合物。
土壤中有机质的作用
土壤中有机质的作用土壤中的有机质是指各种形态存在于土壤中的所有含碳的有机物质。
它包括土壤中各种动、植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机物质。
研究表明，土壤中的有机质从2%降低到1.5%，土壤的保肥能力将下降14%。
土壤中有机质从1%升到3%，土壤的保水能力增加6倍。
同样的如：土壤板结，酸化等问题很大一部分原因就是有机质的极度缺乏！单就这一点我们可以看出有机质的重要性了。
1、有机质为植物提供营养有机质中含有大量的植物营养元素，如大元素N、P、K及中微量元素Ca、Mg、S、Fe等重要元素。
有机质经矿质化过程释放大量的营养元素为植物生长提供养分；腐殖化过程合成腐殖质，保存了养分，腐殖质又经矿质化过程再度释放养分，从而保证植物生长全过程的养分需求。
有机质矿质化过程分解产生的CO2是植物碳素营养的重要来源，据估计，有机质的分解及微生物和根系呼吸作用产生的CO2，每年可达135亿t，大致相当于陆地植物的需要量。
由此可见，土壤有机质的矿质化过程产生的CO2既是大气中CO2的重要来源，也是植物光合和作用的重要碳源。
土壤有机质还是土壤N、P最重要的营养库，是植物速效性N、P的主要来源。
土壤全N的92%-98%都是储藏在土壤中的有机N中的。
据研究，植物吸收的氮素有50%-70%来自土壤。
土壤有机质中有机态P的含量一般占土壤全磷的20%-50%，随着有机质的分解而释放出速效磷，供给植物营养。
在大多数非石灰性土壤中，有机质中有机硫占全硫的75%-95%，随着有机质的矿质化过程而释放，被植物吸收利用。
2、有机质促进植物对其它营养元素的吸收，从而起到很好的保肥的作用。
有机质在分解转化过程中，产生的有机酸和腐殖酸对矿物部分有一定的溶解能力，可以促进矿物风化，有利于植物对养分的更有效化吸收。
一些与有机酸鏊合的金属离子可以保留在土壤溶液中，不致沉淀而影响其有效性。
腐殖质与铁形成的某些化合物，在酸性或碱性土壤中对植物及微生物是有效的。
第六章 土壤——自然地理学课件PPT
第二节 土壤物质组成
土壤是个多相分散体系，由无机和有机的 固体、液体和气体物质组成 。
6
一、矿物质
土壤矿物的类型
▪ 原生矿物 ▪ 次生矿物
土壤矿物的分布规律
▪ 干冷气候条件下，土壤中含有较多的原生矿物； 湿热气候条件下，土壤中含较多的氧化铁、氧化 铝和氧化钛等较为稳定的矿物；
▪ 热带亚热带地区，次生粘土矿物以水铝石、高岭 石等为主；干旱寒冷地区，次生粘土矿物以伊利 石、蒙脱石、蛭石为主。
15
2. 土壤水分的有效性
土壤水分的有效性指土壤水分能够被植 物吸收利用的难易程度，不能被植物吸 收利用的称无效水，能被植物吸收利用 的称为有效水。
▪ 土壤有效水分的下限为萎蔫系数 ▪ 旱地土壤有效水分的上限为田间持水量 ▪ 旱地土壤最大有效水分量 = 田间持水量 -
萎蔫系数
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土壤水吸 力
土 壤 颗 粒
12
膜状水
▪ 土粒吸足了吸湿水后，还有剩 余的吸引力，可吸引一部分液 态水成水膜状附着在土粒表面， 这种水分称为膜状水。
▪ 植物可以利用此水。但由于这种水的移动非常缓慢 （0.2—0.4mm/d），不能及时供给植物生长需要，植 物可利用的数量很少。
– 土壤膜状水达到最大值时的土壤含水量称为土壤最大 分子持水量
▪ 中子土壤水分仪
• 通过测定反映慢中子云的密度与水分子间的函数关系,可以确定土 壤含水量。
• 不破坏土壤，可测量土壤深达30米的剖面含水量，但是不能用于 表层土
• 缺点：垂直分辨率较差，表层测量困难，且辐射危害健康
▪ 张力计式土壤水分传感器
• 通过安装在土壤中的张力计，测量土壤水的吸力，然后依据土壤 水分特征曲线来换算成土壤含水量 20
地理教案(新教材湘教版)第一部分自然地理第六章第1讲课时35土壤的形成
课时35土壤的形成1．土壤概述及成土因素(1)土壤概述①定义：陆地表面具有一定肥力，能够生长植物的疏松表层。
②作用：土壤为植物光合作用提供并协调水分、养分、温度、空气等营养条件，是人类生存的物质基础。
(2)土壤的主要形成因素因素对土壤形成的作用空间因素成土母质风化作用使岩石破碎，形成结构疏松的风化物，是土壤形成的物质基础，在很大程度上决定着土壤的物理和化学性质，决定土壤矿物质的成分和养分状况气候直接影响土壤的水热状况和土壤中物理、化学过程的性质与强度，影响岩石风化的强度、速度及土壤中有机质的多少。
影响和控制了土壤的形成生物生物可以加快岩石风化和土壤形成过程，改善成土母质的性状，是土壤有机质的来源，也是土壤形成过程中最活跃的因素，可促进土壤矿物质颗粒团聚地形地形的类型、坡度大小、地势高低影响土壤的垂直分化、厚度等特征。
①高度：山区的温度、降水和湿度随着地势升高而发生垂直变化，形成不同的垂直气候带和植被带，导致土壤的组成成分和理化性质发生分异；②坡度和坡向：改变水热条件和植被状况，从而影响土壤的发育时间因素反映了土壤形成发育的历史动态过程，土壤发育的时间越长，土壤越成熟，土壤层越厚，土层分化越明显人类活动自然土壤经人类长期的耕作和培育，形成耕作土壤特别提醒典型自然环境下的土壤特性(1)高寒环境：土壤发育程度低，土层薄，土壤贫瘠，冻土广布。
(2)湿热环境：有机质分解快，土壤淋溶作用强，土壤贫瘠，偏酸性。
(3)干旱环境：土壤发育程度低，土壤贫瘠，偏碱性。
(4)冷湿环境：有机质分解慢，大量累积在表土层，土层深厚，土壤肥沃。
2．土壤剖面(1)概念：从地面垂直向下的土壤纵断面，由一些形态特征各异的、大致与地面平行展布的土层所构成。
(2)土壤剖面：在下图中填写图中土壤剖面层次，并将各层特征与各层名称连线。
答案(3)常见土壤①森林土壤：一般分布于湿润和半湿润地区，从亚寒带到热带均有广泛分布。
有机质主要以地表枯枝落叶的形式进入土壤，因而腐殖质明显地集中在土壤表层，向下突然减少。
土壤学第六章
二郎山
ห้องสมุดไป่ตู้
泥巴山
天全
泸淀 荥经
汉源
年均温（℃） 15.1
15.4
15.2
17.9
年降雨量(mm) 1735.5 639.8 1237.8 730.8
阴坡：冷、湿；
阳坡：干、热
二郎山东坡
二郎山西坡
泥巴山北坡
泥巴山南坡
（1）地形支配着地表径流，影响水分的重新分配， 很大程度上决定着地下水的活动情况。
① 较高的地形部位，土壤中的物质易遭淋失； ② 地形低洼处，土壤中的物质不易淋溶，腐殖质
（二）土壤的系统发育
土壤系统发育指土壤发生类型在漫长地质时期 内的发生和发展过程。
土壤既是一个独立的历史自然体，同时也是整
个地表的一个自然要素。它是独立的而不是孤立的， 它与其它历史自然体一样，具有自已特殊的发生规 律，但这种发展不是孤立地进行的，而是与周围的
外在环境条件相互发生作用，辩证地发展着。
随着河谷地形的演化，在不同地形部位上， 可构成水成土(河漫滩)→ 半水成土(低级阶地) → 地带性土(高级阶地)的发生系列
（五）时间 1.土壤年龄
土壤年龄是指土壤发生发育时间的长短， 通常把土壤年龄分为绝对年龄和相对年龄。 （1）绝对年龄
指该土壤在当地新鲜风化层或新母质上开始发 育时算起迄今所经历的时间，通常用年表示； （2）相对年龄
由东北往华南的森林植被和土壤的分布依次为：针 叶林(棕色针叶林土)→针阔混交林(暗棕壤)→落叶阔叶林 (棕壤)→落叶常绿阔叶林(黄棕壤)→常绿阔叶林(红壤、黄 壤、赤红壤)→雨林、季雨林(砖红壤)。
2.土壤动物在成土过程中的作用 （1）参与了土壤腐殖质的形成和养分的转化。
（2）动物的活动可疏松土壤，促进团聚结构的形成。 （3）土壤动物种类的组成和数量在一定程度上是土壤 类型和土壤性质的标志，可作为土壤肥力的指标。
土壤学第六章总结
土壤学第六章总结第六章第一节土壤保肥性与供肥性的含义土壤保肥性：土壤吸持、保存植物养分的能力。
土壤供肥性：土壤向植物提供有效养分的能力第二节土壤胶体soil colloid及其基本特性一、土壤胶体的概念**土壤胶体：直径小于0.001mm的土壤固体颗粒二、类型1、土壤无机胶体：层状硅酸盐粘土矿物（1：1型如高岭石、2：1型如蒙脱石）、氧化物及其水合物土壤有机胶体：主要是腐殖质及其各种组分土壤有机矿质复合体2、高岭石：单位晶层由一层硅氧片和一层铝氧片构成。
故称1：1型矿物晶层之间以氢键连接，联结力强,分散度低，多出现于酸性土壤。
塑性、粘结性、粘着性、膨胀性很弱对水和阳离子的吸附力弱主要存在于风化程度较高的土壤中蒙脱石：两层硅氧片中间夹一层铝氧片构成蒙脱石晶层。
2：1型矿物。
晶层之间通过氧相连，联结力弱。
胀缩性、粘结性、可塑性很强。
对水和阳离子的吸附力强，CEC=60-100 Cmol(+)/kg。
主要存在于风化度低的北方土壤中。
3、粒径越小，比面积越大如高岭石比面积《蒙脱石4、由于表面的存在而产生的能量，叫做表面能。
物质的比面积越大，吸附能力也越强，由于土壤胶体具有巨大的表面积，因而具有巨大的表面能。
三、胶体带有电荷1、土壤胶体电荷的种类（1）永久电荷（2）可变电荷2、胶体带电的原因土壤胶体表面带有电荷是其最重要的胶体化学特性。
造成胶体带电的原因主要有以下三种：（1）同晶代换（2）断键（3）表面分子的解离3、永久电荷由于同晶代换的作用产生的电荷，叫永久负电荷。
4、可变电荷指胶体随土壤溶液pH值的变化而发生电荷数量、符号变化的那部分电荷。
原因有二：主要是由胶体表面分子的电离引起的，其次来自矿质胶体晶格的断键。
高岭石>蒙脱石四、土壤胶体凝聚与分散一种是胶体微粒相当充分的分散在介质中形成的一种外观颇似溶液的胶体溶液，称为溶胶。
另一种是在外因作用下，胶体微粒聚合在一起形成的处于凝聚状态的胶体，称为凝胶。
土壤肥料学第六章
（2）蒙脱石类（ ２：１型铝硅酸盐矿物）
由两片硅氧片和一片水铝片 结合成的一个晶片（层）单 元，再相互叠加而成的。
每个晶层的两面均由O离子
组（硅氧片上的），因而叠
加时晶层间不能形成氢键， 而是通过“氧桥”联结，这 种联结力弱，晶层易碎裂， 其晶粒比高岭石小。
土壤胶体的类型
特点：
胀缩性大，吸湿性强， 易在两边硅氧片中以Al3+ 代Si4+ ，有时可在硅铝片 中，一般以Mg2+代Al3+→ 带负电→吸附阳离子。 如 蒙脱石 ， 这类矿 物多 出现于北方土壤。如东 北、华北的栗钙土、黑 钙土和褐土等。
有机胶体以薄膜状紧密盖覆于粘土矿物表面通过阳离子
与-COOH、-OH等官能团形成复合体。
游离松结态腐殖质---通过Ca2+而结合。
结合方式
吸着联结态腐殖质---有机胶体与铁铝胶体的结合。
紧结态腐殖质---有机胶体与无机胶体的直接结合。
二、土壤胶体的基本构造
胶核 胶体微粒 土壤胶体分散系 土壤溶液 双电层 补偿离子层
决定电位离子层
非活性层 扩散层
胶粒
三、土壤胶体的性质 （一）土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能 （二）胶体带电性 （三）土壤胶体凝聚与分散
（一）土壤胶体的比表面积和表面能 比表面积也可叫做比面积，是指每单位重量（或体积） 物体的总表面积：比面积＝表面积/重量 土壤在风化及成土因素作用下，其固相颗粒都是在不断破 碎，粒径逐渐变小，比面积都是在不断增加的。如高岭石比 面积的典型值是10－20m2/g，蒙脱石是600－800m2/g， 由于表面的存在而产生的能量，叫做表面能。物质的比 面积越大，吸附能力也越强，由于土壤胶体具有巨大的表面 积，因而具有巨大的表面能。
实验六土壤中有机碳的测定：TOC仪测定法
实验六 土壤中有机碳的测定：TOC仪测定法一、实验目的和要求1. 掌握利用TOC分析仪测定土壤有机碳的方法2. 了解土壤有机碳在环境科学研究的意义二、实验原理广泛分布于地球表面的陆地和水体中的土壤和沉积物中的有机碳包含多种物质，从简单的糖类，到复杂的大分子蛋白质、脂肪和有机酸等。
土壤有机碳在土壤中含量并不高，一般在5%以下。
土壤中有机碳还是土壤形成的主要标志。
土壤有机碳的复杂组成使其具有许多特性，例如，它与重金属离子和水氧化物相结合，既而形成水溶性和不溶性复合体；可以与粘土矿物和颗粒物相结合；吸附各种污染物；吸收和释放植物营养元素；保持土壤水分等。
因此，土壤有机碳对土壤的性质以及各种污染物在土壤中的歉意和转化有很大的影响是环境分析测定的基本项目之一。
此外，在全球气候变化的研究中，碳循环处于一个极其重要的核心地位，而土壤有机碳是全球碳循环的重要组成部分，对于大气二氧化碳的固定或释放有重要影响。
在环境演化研究中，土壤中的有机碳含量是重要的气候替代指标。
因此，准确测定土壤中总有机碳含量具有重要意义。
土壤有机碳的测定过程包括样品氧化合检测两部分。
样品氧化可有干法氧化合湿法氧化，本实验采用干法氧化，即燃烧法。
干烧法是将土壤样品置于炉中通过高温燃烧，使其中的有机碳氧化成CO2，然后通过滴定法、重量法、热量法、分光光度法和气相色谱技术测定CO2量，并最终计算出TOC的含量。
有机质燃烧不充分时可能产生一定量的CO，为将其完全转化成CO2，经常需要借助一些过渡金属，如Pt、Cu、Ir、Ni等的氧化物进行催化氧化。
当燃烧温度过高时，诸如碳酸盐类矿物会发生分解释放出CO2，因此，在测定前，通常需要去除土壤样品中的所有碳酸盐矿物。
三、仪器、试剂和材料1. 仪器及设备TOC仪、天平、分析筛（100目）、烘箱、样品舟（陶瓷舟）2. 主要试剂盐酸溶液（1 M）量取85ml浓盐酸，边搅动边缓慢倒入500ml水中，用水稀释至1000ml，混匀。
土壤中有机物的测定
土壤中有机物的测定通常包括测定土壤有机质，这是指土壤中各种动植物残体以及微生物及其生命活动的各种有机产物的总和。
以下是几种常用的测定方法：
TOC分析法：通过高温（1100度）灼烧土壤样品中的有机碳，使其释放出二氧化碳。
然后使用高灵敏检测器收集并转化为样品的TOC值。
最后，将TOC值乘以1.724系数，即可得到土壤中有机质含量。
重铬酸钾容量法：在170~180℃的油浴中，使加有重铬酸钾氧化剂和硫酸的土壤溶液沸腾5分钟。
此过程中，土壤有机质中的碳被重铬酸钾氧化为二氧化碳，而重铬酸钾中的六价铬被还原成三价铬。
然后，用二价铁的标准溶液滴定剩余的重铬酸钾。
根据有机碳被氧化前后重铬酸钾消耗硫酸亚铁的量，可以计算出有机碳的含量，进而换算出土壤有机质含量。
水合热比色法：在土壤样品中直接加入K2Cr2O7和浓硫酸，利用它们迅速混合所产生的热（温度在120℃左右）来氧化土壤中的有机碳。
通过观察土壤溶液中被还原后产生的绿色铬离子（Cr3+）或者剩余的重铬酸钾橙色的变化，可以确定土壤有机碳含量。
进一步通过测定溶液中有机酸盐的浓度，可以计算出有机质含量。
此外，还有其他一些方法，如燃烧法、碱解法、酸碱滴定法、紫外分光光度法和土壤呼吸法等，这些方法各有优缺点，选择使用哪种方法取决于实际情况、样品特性以及分析要求。
土壤学(第六章) 土壤空气和热量状况
三、土壤热量平衡(soil heat balance)
地面辐射平衡是土壤热量平衡的基础，但后者 对土壤热量状况的影响更显著。 当土面获得的太阳辐射能转换为热能时，其大 部分热量消耗于土壤水分蒸发和土壤与大气之间的 湍流热交换，一小部分被生物活动所消耗，只有很
少部分通过热交换传导至土壤下层。
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和状态，限制团聚体内部的通气性状。所以紧实的大团
块，即使周围大孔隙通气良好，在团块内部仍可能是缺 氧的。所以通气良好的旱地也会有厌气性的微环境。
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六、土壤通气指标
1.土壤孔隙度
总孔隙度50～55%或60%，其中通气孔度要求
8～10%，最好15～20%。这样可以使土壤有一定 保水能力又可透水通气。 2.土壤呼吸强度(intensity of soil respiration) 单位时间通过单位断面(或单位土重)的CO2数量 土壤呼吸强度不仅可作为土壤通气指标，而且是 反映土壤肥力状况的一个综合指标。
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土壤向大气释放温室气体，因此说土壤是大气痕
量温室气体的源。
土壤对大气中温室气体的吸收和消耗，称为汇。
五、土壤空气的运动
1.土壤空气的对流(convection) 土壤与大气间由总压力梯度推动的气体整体流动，
也称质流。对流由高压区流向低压区。
总压力梯度的产生：
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气压变化、温度梯度、土壤表层风力、降水或灌溉 等。 土壤对流公式：qv=-(k/η )▽p qv—空气的容积对流量（单位时间通过单位横截 面积的空气容积）；
k—通气孔隙通气率；
环境卫生学――第六章 土壤卫生
环境卫生学――第六章土壤卫生基本概念土壤卫生的基本任务：研究土壤环境对居民健康的影响;制订土壤卫生标准和卫生要求;进行土壤各种物质或元素背景值研究和土壤卫生监督与监测;制订保护土壤自净能力和清洁状态的措施以及有效地处理各种废弃物的措施等。
土壤中元素的背景值，亦称本底值，是指该地区未受污染的天然土壤中各种元素的含量。
土壤的污染与自净一、土壤的污染土壤污染在人类生产和生活活动中排出的有害物质进入土壤中，影响农作物的生长发育，直接或间接地危害人畜健康的现象，称为土壤污染。
土壤污染的主要来源有:（1）生活污染:包括人畜粪便、生活垃圾和生活污水等；（2）工业和交通污染:主要是工业废水、废气、废渣以及机动车废气污染；（3）农业污染:主要是农药和化肥污染。
土壤污染物种类繁多，主要有三大类：化学污染物（主要是一些重金属和农药）主要来自工业废水、废气、废渣和农业污染；生物性污染物（如病原体等）主要来自粪便、垃圾和污水；放射性污染物来自核试验、核电站和科研机构排出的废水、废气和废渣。
土壤污染物污染土壤的方式有3种:（1）气型污染，是由大气中污染物沉降至地面而污染土壤。
（2）水型污染，主要是工业废水和生活污水通过污水灌田而污染土壤。
（3）固体废弃物型污染，是工业废渣、生活垃圾粪便、农药和化肥等对土壤的污染。
二、土壤污染的自净土壤污染自净是指受污染的土壤通过物理、化学和生物学的作用，使病原体死灭，各种有害物质转化到无害的程度，土壤可逐渐恢复到污染前的状态。
（一）病原体的死灭病原微生物进入土壤后，受日光的照射，土壤中不适宜病原微生物生活的环境条件，微生物间的拮抗作用，噬菌体作用，以及植物根系分泌的杀菌素等许多不利因素的作用下而死亡。
（二）有机物的净化土壤中的有机污染物在微生物的作用下，便有机物逐步无机化或腐殖质化。
1．有机物的无机化含氮有机物在土壤微生物的作用下，分解成氨或氨盐，称为氨化阶段。
在充足氧气和亚硝酸菌的作用下，氨被氧化成亚硝酸盐，进一步在硝酸菌的作用下氧化成硝酸盐，称为硝化阶段。
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• 接下来随着研究的深入和测试技术的提高， 上述定义暴露出很大的局限性，它只说明 了残留农药与土壤腐殖质部分的结合作用， 而忽略了土壤矿质组分对残留物的结合作 用，也没用准确表达土壤结合残留含义。
• 加拿大研究学者提出农药的结合残留是源 于农药的使用、不能为农药的残留分析通 常所使用的萃取方法所萃取的、存在于环 境样品中的化学物质 • 该定义的不足之处是没有限定常规的农药 残留分析的内涵 • 国际原子能利用委员会于1982确定“用甲 醇连续萃取24h后仍残存于样品中的农药残 留物为结合残留
• 而且这种代谢受环境条件的影响，因为环 境条件将影响微生物的生理状况。因此， 就同一种微生物和同一种有机污染物而言， 不同的环境条件下可能有不同的代谢方式
• 研究表明，在微生物降解烃类和农药等有机物的过程中， 微生物的共代谢降解方式起着重要的作用，其突出作用是 在有机物浓度非常低时，微生物也能对其进行降解。所谓 共代谢降解，是指微生物的生长机制和非生长机制共酶， 或是在污染物完全被氧化成 和水的过程有许多酶和微2 生物的参与。生长基质是可以被微生物利用作为唯一碳源 和能源的物质。生长基质和非生长机制共酶，是指有些有 机污染物（非生长基质）不能作为微生物的唯一碳源和能 源，其降解并不导致微生物的生长和能源的产生，它们只 是在微生物利用生长机制时，被微生物产生的酶降解或转 化为不完全的氧化产物，这种不完全氧化产物可以被别的 微生物利用并彻底降解。
• 1）结合残留物与农药品种有关，对土壤中农药结 合残留的研究表明，氯代烃在土壤中只形成少量 的结合残留，而苯酚类、苯胺类及其衍生物具有 较高的结合残留。 • 2）结合点位主要为腐殖质，土壤结合农药残留主 要是农药机器降解产物与土壤腐殖质相结合。 • 3）微生物对其有降解作用，土壤微生物可以将土 壤中结合残留态农药释放出来，并将其降解。 • 4）结合残留可降解农药的有效性和毒性，农药在 土壤中呈结合状态对生物的毒性降低，植物对土 壤中结合残留态农药的利用率也比较低。
• 有机污染物在土壤表面的光解是指吸附与 土壤表面的污染物分子再光的作用下，将 光能直接或间接转移到分子键上，使分子 变为激发态而裂解或转化的过程，是有机 污染物在土壤环境中消失的重要途径。 • 相比较而言，农药在土壤表面的光解速度 要比在溶液中慢得多？为什么呢？
• 光线在土壤中的迅速衰减可能是农药在土 壤中光解速度减慢的重要原因；而土壤颗 粒吸附农药分子后发生内部滤光现象，可 能是农药在土壤中光解速度减慢的另一重 要原因。有机物在高含C、Fe的粉煤灰上光 解速度明显减慢？为什么呢？
研究方法
1土壤薄层层析法 2淋溶法
二有机污染物在土壤中的转化
• 有机污染物的转化行为 • 1生物降解 • 2非生物降解 • 1》化学水解 • 2》光解
水解
• 水解是化合物与水分之间发生相互作用的 过程，由于土壤体系含有水分，因而水解 是有机污染物在土壤中的重要转化途径。
RX H 2O ROH HX
co
微生物代谢有机物的方式
• 土壤中微生物以多种方式代谢农药，见表6-4
A酶促方式 1不以农药为能源的代谢 （ i）通过光谱的酶（水解酶、氧化酶等）进行作用 （a）农药作为底物 （b）农药作为电子受体或供体 （ii）共代谢 2分解代谢：以农药作为能源的代谢。多发生在农药浓度较高且农药的化学结构适合于微生物降解及 作为微生物的碳源被利用时 3解毒代谢：是微生物抵御外界不良环境的一种抗性机制 B非酶方式 1以两种方式促进光化学反应的进行 （i)微生物的代谢物作为光敏物吸收光能并传递给农药分子 （ii）微生物的代谢物作为电子受体或供体 2通过改变PH发生作用 3通过产生辅助因子促进其他反应的进行
• 农药从土壤中的挥发速率除了与本身的理化性质如蒸汽压、 水溶解度有关外，还与土壤的含水量、土壤对农药的吸附 作用有关，通常可用下式来表示：
v
sw / a
• 式中， sw / a 表面向大气挥发；反之亦然。从式中可以看出土壤吸附系 数Kd越大，Vsw/a值也越大，农药也就越不易从土壤中挥 发了。
v
• 将来同学们朝这方面发展的话将会大有作 为啊。
• 在水体中，有机污染物的挥发取决于其化学与物理作用、 有机物与悬浊物和沉积物的相互作用、水体的物理性质以 及-气界面的性质。气体在水中的溶解度可以通过亨利定律 来表示：
k
H
pg
c
aq
• 亨利定律，描述的是挥发趋势，而挥发速率以挥发力学的 半衰期来表示。 • 为什么具有较高蒸汽压的农药在水中具有较高挥发性，而 进入土壤后却很少有挥发性？
第六章土壤中有机污染物与环 境质量
第二课有机污染物的土壤环境行为
一般说来，土壤对外源性人工合成化 合 物质均具有自净能力，但是不同结构的 化学物质在土壤中的降解历程却有很大的 差异，一些有机物在土壤中可能还出现特 异性反应，生成了比母体化合物毒性更大 的产物和具有潜在危险性的转化产物。
一有机污染物在土壤中的吸附与迁移 二有机污染物在土壤中的转化 三土壤中农药的结合残留
• 可能是由于分散、多空和黑色的粉煤灰提 供了一个内部滤光层，保护了吸附态化学 品不发生光解。此为，土壤中可能存在的 光猝灭物质可猝灭光活化的农药分子，从 而减慢农药的光解速率。 • 从以上分析中我们可以得出影响光解的因 素为？
• 土壤组分与性质 • 土壤水分含量 • 共存物质的猝灭和敏化作用
光解类型
• 水解作用改变了有机污染物的结构。一般 情况下，水解可导致产物的毒性降低，但 也有例外，例如2,4-D酯类的水解就生成了 毒性更大的2,4-D酸。 • 水解产物挥发性可能与母体化合物不同， 与ph有关的离子化水解产物可能没有挥发 性，而且一般比母体更易于生物降解。
• 农药等有机污染物的水解速率主要取决于 其本身的化学结构和土壤水的ph、温度、 离子强度及其他化合物的存在与否。 • 通常水解作用随温度增加而增加，而ph与 溶液中其他离子的存在对水解反应速率的 影响具有双重性。
1》光氧化 2》光还原 3》光水解 4》分子重排 5》光异构化
生物降解
• 生物降解就是通过生物的作用将有机污染 物分解为小分子化合物的过程。参与降解 的生物类型包括各种微生物、高等植物和 动物，其中微生物降解是最重要的。为什 么呢？
微生物具有氧化还原作用、脱羧作用、脱氮作用、水解作 用和脱水作用等各种化学作用能力，对能量的利用要比高 等生物体有效； 微生物具有高速度的繁殖和遗传的变异性，使它的酶体系 能够以最快的速度适应外界环境变化； 虽然微生物、高等植物和动物均能够代谢和降解许多有机 污染物，尤其是人工合成的有机化合物，但是对于一些人 工合成的有机污染物，微生物却比高等植物和动物具有将 大多数有机化合物降解为无机物质（ 2 、 H 2O和矿物质） 的潜力，或者说，微生物是有机化合物生物降解中的第一 因素。所以，通常提到生物降解即指微生物降解。
农药的危害
• 总的来说就两方面，一对环境的危害，二 对人体的危害 • 对人体而言，：急性中毒、慢性危害和 “三致”危害 • 三致危害：致癌、致畸、致突变
• 2011年1-11月,全国农药行业累计完成现价 工业总产值1831.1亿元,同比增长27.0%,完 成现价销售产值1625.7亿元,同比增长 28.3%,其中生物源农药销售产值占农药总 销售额的11.1%,居世界前列。 • ---★ 文章来源：中国农化招商网 【】→ /news/1越小表示农药的挥发性越强，越易从土壤
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移动性
• 有机污染物的移动性是指土壤中有机物随 水分运动的可迁移程度。 • 对于有机农药，研究其在土壤中的移动性 对于预测农药对水资源，尤其是地下水资 源的污染影响具有重要作用。
水分运动方向
1土壤垂直剖面向下的运动（淋溶） 2沿土壤水平方向的运动（径流）
（一）吸附 1吸附行为的描述 吸附作用是有机污染物与土壤固相之间相 互作用的主要过程，直接或间接性影响。 其他过程
• 农药在土壤中的吸附作用通常用吸附等温 式表示，常见的有直线型（C-型），（L型），（F-型）高亲和力型H-型和S-型它 依赖于吸附质和吸附剂的性质及其环境条 件。
• 吸附机理 • 就土壤本身而言，对有机污染物的吸附实际上是 由土壤中的土壤矿物组分和土壤有机质两部分共 同作用的结果。近年来的研究表明，与土壤有机 质相比，土壤中矿物组分对有机污染物的吸附是 次要的，而且这种吸附多是以物理吸附为主，在 动力学上符合线性等温吸附模型。因此，土壤吸 附有机污染物机理的研究主要是从土壤有机质的 角度进行的。
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微生物代谢有机物的途径
• • • • 氧化 还原 水解 合成
影响有机污染物生物降解的环境因 素
• 土壤类型和性质 • 土壤水分和温度 • 老化作用
三土壤中农药的结合残留
• （一）土壤结合态农药残留的概念 • （二）某些常用农药的结合残留量 • （三）农药结合残留的特征
• 结合残留又称不可萃取性残留。 • 最早定义的是美国生物学研究所的学者 他们认为用非极性和极性溶剂提取后仍存 在与腐殖质（胡敏酸、富啡酸、和胡敏素） 中不可提取的、化学上也不可鉴定的农药 残留称之为结合残留。
• • • •
（1）线性分配模型 （2）非线性分配模型 （3）双模式吸附模型 （4）三段元反应模型
• 挥发 • 有机污染物在土壤中的挥发作用是指该物 质以分子扩散形式从土壤中逸入大气中的 现象。 • 对农药而言挥发作用可产生与农药的生产、 储存和使用等各个阶段中，各种农药通过 挥发作用损失的数量占农药使用量的百分 之几到一半以上不等