土壤学基础知识

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未分解和半分解动、植物残 体及土壤生命体
生羊粪
腐殖质
部分腐殖化
高度腐殖化
非腐殖物质是指有特定物理化学性质、结构已 知的有机化合物。约占腐殖质20~30%。主要 有:碳水化合物、氨基糖、蛋白质、氨基酸、 脂肪、蜡质、木质素、树脂、核酸、有机酸等。 腐殖物质是指经土壤微生物作用后,由多酚 和多醌类物质聚合而成的含芳香环结构的, 新形成的黄色至棕黑色的高分子有机化合物。 约占腐殖质60~80%。
花岗岩发育的赤红壤
玄武岩发育的砖红壤
不当的施肥造成土壤酸化
1、有机肥的分解造成酸化 2、过量施用铵态氮肥(包括尿素) 3、酸雨
土壤酸化的后果
因氢离子浓度过高造成的氢离子毒害;
因铝锰离子浓度过高引起铝锰毒害;
因 pH 过低降低大多数阳离子钼的可溶性,造成其缺乏; 因pH过低限制根系生长和养分的吸收 根系易长线虫
土壤学的基本知识
张承林
华南农业大学作物营养与施肥研究室
《土壤学名词》中将土壤定义为:土壤 是陆地表面由矿物质、有机质、水、空 气和生物组成,具有肥力,能生长植物 的未固结层。
花岗岩发育的赤红壤
玄武岩发育的砖红壤
红壤剖面图
黄 壤
黄 棕 壤
黑 土
黑 钙 土
紫 色 土
高 山 草甸 土
1. 土壤的物质组成 ● 固体部分 矿物质:95% 有机质: 5% ● 孔隙部分 水分,气体
土壤质地: 是根据机械组成划分的土壤类 型 , 一般分为砂土、壤土和粘土三类。
沙土
壤土
如何快速判断土壤的质地
砖红壤田间持水量的70%
不同质地土壤的肥力特点和利用改良
砂土 水 肥 气 热 透水快,蓄水难 养分缺乏,保肥力差,供肥快 透气性强 温差大,属热性土 粘土 透水慢,蓄水力强 养分丰富,保肥力强,供肥慢 透气性差 温差小,属冷性土 不易耕作,
各种生物:动物、微生物
土壤组成物质的体积比
1.1 土壤的矿物质 矿物按成因可分为原生矿物和次生矿物。
a .原生矿物 由地壳深处熔融状态的岩 浆冷凝固结而形成的矿物称原生矿物。如石英 、长石、云母、辉石、角闪石等。
b.次生矿物 原生矿物经物理、化学风 化作用,组成和性质发生了化学变化,形成的 新矿物称次生矿物。如方解石、高岭石等。
土壤中的次生矿物
粘粒矿物 土壤粘粒粒级内所含的一切矿物,包括粘 土矿物和非粘土矿物。包括层状的硅酸盐 矿物和氧化物类。、 常见粘粒矿物有高岭石、蒙脱石、伊利石、 水云母等
高岭石
蒙脱石(膨润土)
水云母
伊利石
粘粒矿物的基本特性
1、存在同晶替代现象,表面带永久电荷,通 常带负电荷。 可以吸附阳离子。使土壤具 有保肥能力。但不吸附阴离子,是硝态氮 及氯离子淋失的原因。
石灰性土指示植物:蜈蚣草、柏木; 盐土指示植物:盐蒿、碱蓬; 碱性土的指示植物:剪刀股;
石 松
石灰性土壤
蜈蚣草
盐蒿、碱蓬
剪刀股
(七)土壤酸碱性的调节 酸性土通常用石灰、
草木灰来改良。
碱性土通常用石膏(硫酸钙)、硫 磺或明矾(硫酸铝钾)来改良。
未施石灰 广东湛江湖光岩镇
施石灰
土壤在成土过程已产生酸化
土壤中的原生矿物
• (一)长石类矿物 • 正长石,又称钾长石,是土壤中钾元素的 重要来源。
土壤中的原生矿物
(二)云母类 白云母,又称钾云母,是土壤中钾元素的来 源之一。黑云母也是钾元素的来源,更易 分解,风化。
(三)角闪石与辉石类矿物
含盐基丰富,化学稳定性低,容易被彻底分解。
(四)石英矿物 不易风化,是土壤中砂粒的主要来源。
葡萄线虫
铝锰离子的毒害
植物的铝毒 症状首先体现 在根系:根主 轴伸长受抑, 根粗短而脆, 褐色,畸形弯 曲,抑制植物 根系生长
锰离子的毒害(锰毒)
毒害的机理主要为:

提高生长素氧化酶的活性,使生长素遭到破坏;
破坏氨基酸的代谢; 增加过氧化物酶和多酚氧化酶的活性; 降低ATP浓度及呼吸强度; 减少植物的钙镁铁的吸收
防止和矫正锰毒害方法:
施用石灰或改善土壤排水状况
苹果粗皮病被指与锰 过量有关
判断土壤是否过酸的简单方法
pH试纸或者pH计,水土比2.5:1 可田间测定。
不同深度土壤pH值变化情况
5公分深土壤pH值6.2
15公分深土壤pH值5.3
25公分深土壤pH值5.0
改良土壤酸性的办法
1、施石灰 2、施调节酸性的土壤改良剂
④ 促进土壤物质的溶解和迁移,增加矿质 养分的有效度。
菌根共生促进养分与水分吸收
土壤孔隙
总孔隙度的范围
砂土 壤土 30-45% 40-50%
粘土
45-60%
泥炭土 〉80%
毛管孔隙和非毛管孔隙
※ 毛管孔隙:毛管水占据的孔隙。 ※ 非毛管孔隙:毛管水不能占据的孔隙。
常为空气占据,故又称通气孔隙。
(五)氧化铁类矿物 赤铁矿(Fe2O3) ,常使土壤染成红色。 磁铁矿(Fe3O4) ,具磁性。 黄铁矿(FeS2) ,分解后形成硫酸盐。 (六)磷酸盐类矿物 磷灰石是制造磷肥的主要原料,是植物磷元素的 主要来源。
(七)方解石(CaCO3) 方解石是土壤中碳酸钙的主要来源。 (八)褐铁矿(Fe2O3 3H2O) 由赤铁矿水化形成的一种含水氧化铁,是土 壤黄色和棕色染色剂。
良好的土壤结构性,实质上是具有良好的孔 隙性,即孔隙的数量大(即总孔隙度大)而 且大、小孔隙的分配和分布适当,有利于土 壤水、肥、气、热状况调节和植物根系活动。
土壤结构体类型
单粒结构
粒状结构
片状结构
图4-22 土壤结构类型图解(续)
块状结构
大块状结构 柱状结构
棱柱状结构
三、团粒结构在土壤肥力上的意义
3、土壤碱化
碱土的定义及类型
定义:指土壤溶液(土水比1:2.5)
的pH值大于7.0,常见的为石灰性土 壤,含碳酸盐多的土壤
土壤变碱后产生的主要问题
1、氨气挥发,氮肥损失
2、覆膜下或大棚内氨气浓度高后导致烧苗、烧叶
3、金属微量元素变成氢氧化物沉淀,产生缺铁、缺 锰、缺锌等症状
石灰性土壤作物缺铁症状
(三)影响土壤酸碱性的因素
1.气候
2.地形
3.母质 4.植被 5.人类活动 6.盐基饱和度 7.肥料
(四)土壤酸碱性与土壤养分
氮、钾、硫、钼 在pH>6有效 性较高。 磷素在pH6.5~7.5时有效度最 高。 钙、镁的有效性以pH6~8时 最好。
铁、锰、铜、锌在酸性时有效 度提高。
硼在pH5.0~7.0 和pH>9.0有 效度较高。
毛管孔隙与非毛管孔隙占据的比例决定 了土壤的水气比例。
第四章 土壤质地和结构
三、土壤的机械组成和质地
机械组成 : 是指土壤中各粒级矿物质土粒所 占的百分含量,也称颗粒组成 。
粒级名称 石 砾 砂 粒 粉 粒 粘 粒 简制 物理性砂粒 物理性粘粒 粒径(mm) >1 1~0.05 0.05~0.001 ﹤0.001 1~0.01 ﹤0.01
马铃薯缺锰
碱性土壤出现的氨气 烧苗现象
二铵一溶解,氨气立刻挥发
如何校正土壤的碱性?
1、施酸性肥料,如过磷酸钙,磷酸二氢铵( 一铵)、磷酸尿素,酸性复合肥等 2、施用碱性土壤调理剂,如石膏粉 3、施用液体酸或液体酸性肥(如磷酸)
美国种植在石灰性土壤的柑橘园直 接滴施硫酸中和土壤碱性
常见土壤问题:4、盐化
1、团粒结构土壤的大小孔隙兼备。
2、团粒结构土壤中水、气矛盾的解决。
3、团粒结构土壤的保肥与供肥协调。 4、团粒结构土壤宜于耕作。 5、团粒结构土壤具有良好的耕层构造。
温 度
大量元素 中量元素 微量元素
常见的土壤问题:1、通气差
土壤缺氧直接影 响根呼吸。呼吸 器官为细胞内的 线粒体
玄武岩发育的砖红壤
化学性质: ①影响土壤的表面性质 ②影响土壤的电荷性质 ③影响土壤保肥性 ④影响土壤的络合性质 ⑤影响土壤缓冲性 生物性质:提供土壤微生 物养分和能量、增加土壤微
生物生物量。
土壤生物
• 土壤动物
土壤微 生物
真菌
放线菌
细菌
3、微生物的作用
① 分解有机质,释放各种养料,为植物吸 收利用;
② 合成土壤腐殖质,使土壤具胶体性能; ③ 固定大气中的氮素,增加土壤含氮量;
耕性 易耕作,但耕作质量差
壤土的肥力特点:
由于所含砂粒、粘粒比例较适宜,兼有
砂土类土壤和粘土类土壤的优点,既有
砂质土的良好通透性和耕性,又有粘土
对水分、养分的保蓄性、肥效稳而长等
优点。
(二)土壤质地层次 上粘下砂 上砂下粘
砂粘相间
不同质地土壤水分入渗的差别
沙土
壤土
粘土
土壤的结构
土壤结构体是土粒互相排列和团聚成为一 定形状和大小的结构的土块或土团。 通常以直径在10-0.25mm水稳性团聚体含量 判别结构好坏,多的好,少的差。
良好土壤组成物质的体积比
造成土壤通气差的原因
1、土壤粘粒矿物过多(如高岭土、蒙脱石等 )
2、水分过多(漫灌、淹水)
解决土壤通气的常见措施
翻地、起垄、施有机肥、客土、滴灌、排水 等措施
种在垄上的葡萄
广东清新县石潭镇东联村
常见的土壤问题: 2、酸化和碱化
植物正常生长土壤的pH值为6左右
2、吸水膨胀, 失水收缩 3、具粘性
1.2 土壤有机质
是指存在于土壤中的 所有含碳的有机物质, 它包括土壤中各种动、 植物残体,土壤生物 体及其分解和合成的 各种有机物质。
土壤有机质含量分级标准:
> 4% 极丰富 3~4% 丰富 1~3% 中等 0.6~1% 缺乏 <0.6% 极缺乏
2、组成 土 壤 有 机 质
泥炭
褐煤
3 土壤有机质的分解和转化
矿化过程: 复杂
分解为无机物质
简单
腐殖化过程: 简单
复杂
矿化过程
是指土壤有机质通过微生物的作用分 解为简单的化合物,同时释放出矿质 养分的过程。这也是有机肥发挥肥效 的机理。
腐殖化过程
是指有机质在微生物的作用下,通过 生化和化学作用转化为腐殖质的过程。
在好氧条件下:
pH值小于5.5的都是酸性土壤。
一、土壤酸碱反应
土壤酸碱性分酸性、中性和碱性。
当土壤溶液中氢离子浓度大于氢氧根离子 浓度时呈酸性反应;反之,氢氧根离子占 优势时呈碱性反应;而当氢离子与氢氧离 子相等时呈中性反应。
土壤中的氢离子和铝离子是土壤酸性的根源。 碳酸钙是维持中性至微碱性反应的物质基础。 碳酸钠的存在是土壤呈碱性与强碱性的原因。
在施肥情况下不同深度土壤盐分含量不同
土壤溶液采集器
直接从植物根系周围 采集土壤溶液, 并在 田间立即进行分析测 定
盐土的定义及类型
定义: 指土壤饱和提取液中电 导率高于4mS/cm,并且可交换 钠低于15%的土壤
在盐土上艰难生长的番茄
不消除盐害,再好的肥料也无效
水稻土
盐碱土
第一株葡萄 苗,肥料烧 死
第二株葡萄 苗,肥料烧 死
第三株葡萄 苗,等死
番石榴盐害的叶片
草莓盐害的叶片
判断土壤是否盐化的最简单快速方法:测 定电导率
土壤酸碱度一般可分为五级:
pH <5.0
pH 5.0~6.5 pH 6.5~7.5 pH 7.5~8.5 pH >8.5
强酸性
酸 性 中 性 碱 性 强碱性
(二)土壤碱性反应 1、土壤碱性的来源
碱性土壤中氢氧离子的来源主要是弱酸强 碱盐水解的结果。
土壤中常见的弱酸强碱盐有碳酸根及重碳 酸根的钾、钠、钙、镁盐。
(六)土壤酸碱性与植物生长
对大多数作物来说,喜欢近中性的土壤,以 pH6.0~7.5为宜,但有些作物却适应性很广。 有些植物对土壤酸碱条件要求非常严格,它们只能 在某一特定的酸碱范围内生长,这些植物可以为土 壤酸碱度起指示作用而被称为指示植物。如蓝莓。
酸性土指示植物:铁芒箕、映山红、石松、 茶;
增加通气,翻堆
未腐熟的有机肥不能用
有机质在土壤肥力中的作用
1)提供植物需要的养分
N 、P 、K 、 Ca 、Mg 、S 、Si 和各种微量元素 2)促进土壤养分的有效化 有机酸和腐殖酸的溶解和络合 (如石灰性土壤的铁营养)
3)改善土壤的肥力特性
物理性质①促进良好结构体形成;
②降低土壤粘性,改善土壤耕性; ③降低土壤砂性,提高保蓄性;
微生物活动旺盛,分解作用进行得较快, 最后大部分有机物质变成CO2和H2O,而 N、P、S等则以NH4 + 、NO3-,HPO4 2 - 、 H2PO4 - 、SO4 2-等矿质盐类释放出来。
在嫌气条件下:
好氧微生物的活动受到抑制,分解作用进 行得既慢又不彻底,这样有机质消失得较 慢而在土壤中大量积累,养料和能量释放 很少,同时往往还产生有机酸、乙醇等中 间产物,在极端嫌气的情况下,还会产生 CH4、H2等还原物质。
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