高師：土壤地理學_第四章

1、第四章 土壤流體組合及其特征v 第一節(jié)第一節(jié) 土壤空氣及其運動土壤空氣及其運動v 第二節(jié)第二節(jié) 土壤水分能量狀態(tài)土壤水分能量狀態(tài)v 第三節(jié)第三節(jié) 土壤熱量狀況土壤熱量狀況v 第四節(jié)第四節(jié) 土壤化學性質土壤化學性質v 第五節(jié)第五節(jié) 土壤養(yǎng)分循環(huán)土壤養(yǎng)分循環(huán)v 第六節(jié)第六節(jié) 土壤流體組合及土壤肥力土壤流體組合及土壤肥力一 、土壤空氣的來源及組成特點 第一節(jié)第一節(jié) 土壤空氣土壤空氣土壤空氣與大氣組成的差異氣體種類氧氣%氮氣%二氧化碳%其他氣體%水汽飽和情況近地面大氣20.9478.050.030.98一般不飽和土壤空氣18-20.0378.8-80.240.15-0.650.98飽和土壤空氣和近地面

2、大氣空氣組成的差異土壤空氣和近地面大氣空氣組成的差異 1土壤空氣中的CO2的分壓高于大氣 2土壤空氣中的O2的分壓低于大氣 3土壤空氣的水汽的質量分數(shù)總是多于大氣 4土壤空氣中還原性氣體高于大氣 5. 土壤空氣成分隨時間和空間而變化一 、土壤空氣的來源及組成特點 二、二、 土壤空氣運動變化土壤空氣運動變化（一）對流（一）對流 土壤空氣與大氣之間由總壓力梯度驅動氣體的整體流動，其流向總是由高壓區(qū)流向低壓區(qū)。（二）擴散（二）擴散 土壤空氣與大氣之間氣體分子由濃度高（氣壓大）向濃度低（氣壓?。┨幰苿拥倪^程。土壤空氣與大氣的交換機制有對流和擴散兩種：三、三、 土壤通氣性土壤通氣性 土壤通氣性是土壤空氣

3、與大氣進行交換以及土體允許通氣的能力。 衡量土壤通氣好壞的指標主要有以下幾個： 1 1土壤孔隙度土壤孔隙度2 2土壤呼吸強度土壤呼吸強度3 3土壤透水性土壤透水性 4 4土壤氧化還原電位土壤氧化還原電位 1 耕作 2 輪作 3 排水四、土壤空氣狀況的調節(jié)四、土壤空氣狀況的調節(jié) 土壤水是土壤的最重要組成部分之一。土壤水還是植物吸水的最主要來源，它也是自然界水循環(huán)的一個重要環(huán)節(jié)，處于不斷的變化和運動中，勢必影響到植物的生長和土壤中許多化學、物理和生物學過程。 土壤水不是純水而是一種溶有無機、有機和膠狀顆粒懸浮物等多種物質的極稀薄的溶液。植物在吸水的過程中，同時也攝取了各種礦物質養(yǎng)分。第二節(jié)第二節(jié)

4、土壤水分能量狀態(tài)土壤水分能量狀態(tài) 吸濕水 膜狀水 毛管水 重力水土壤水分受力作用一、土壤水的形態(tài)及性質一、土壤水的形態(tài)及性質1 1、土壤吸濕水、土壤吸濕水 干燥土粒從空氣中吸收的氣態(tài)水，附著于土粒表面呈一或數(shù)層水分子層，即為吸濕水。 當大氣相對濕度達到飽和時，土壤的吸濕水達到最大量，這時吸濕水占土壤干重的百分數(shù)稱為土壤最大吸濕量或土壤吸濕系數(shù)，它是土壤水分常數(shù)之一。 土壤吸濕水2 2、土壤膜狀水、土壤膜狀水 當土壤含水量達到最大吸濕量時，土粒表面當土壤含水量達到最大吸濕量時，土粒表面還有剩余的吸附力，雖不能再吸收水汽，但可以還有剩余的吸附力，雖不能再吸收水汽，但可以吸附液態(tài)水，這部分水被吸附在

5、吸濕水的外層，吸附液態(tài)水，這部分水被吸附在吸濕水的外層，定向排列為水膜，稱為定向排列為水膜，稱為膜狀水膜狀水。 膜狀水達到最大時的土壤含水量，稱為膜狀水達到最大時的土壤含水量，稱為最大最大分子持水量分子持水量。土壤膜狀水3 3、土壤毛管水、土壤毛管水存在于土壤毛管孔隙中的水分，稱為毛管水。 土壤毛灌水包括毛管懸著水和毛管上升水。 借助于毛管力保持在上層土壤的毛管孔隙借助于毛管力保持在上層土壤的毛管孔隙中的水分，它與來自地下水上升的毛管水并不相中的水分，它與來自地下水上升的毛管水并不相連，好像懸掛在上層土壤中一樣，故稱之為毛管連，好像懸掛在上層土壤中一樣，故稱之為毛管懸著水。懸著水。 1）毛管懸

6、著水）毛管懸著水 毛管懸著水達到最大值時的土壤含水量稱為田間持水量，通常作為灌溉水量定額的最高指標。 在數(shù)量上它包括吸濕水、膜狀水和毛管懸著水。 田間持水量的大小，主要受質地、有機質含量、結構、松緊狀況等的影響。田間持水量1）毛管懸著水）毛管懸著水2）毛管上升水）毛管上升水 毛管上升水是指借助于毛管力由地下水上升進入上層土體的水。毛管上升水的最大含量稱為毛管持水量。 從地下水面到毛管上升水所能到達的絕對高度叫毛管水上升高度4 4、重力水、重力水 如果進入土壤的水超過田間持水量，則多余的水便在重力作用下，沿大孔隙即通氣孔向下流動，濕潤下層土壤或滲漏出土體，甚至進入地下水，成為地下水補充給源。這一

7、部分不被土壤保持而受重力支配向下流動的水，稱為重力水。 土壤全部孔隙都充滿水時的土壤含水量稱為全持水量或飽和持水量。圖 3-5 土壤水分有效性綜合示意圖 圖3-6 不同質地土壤的有效水分含量圖二、土壤水的能態(tài)二、土壤水的能態(tài)1、土水勢及其分勢、土水勢及其分勢土水勢土水勢 極小單位水量從一個平衡的土水系統(tǒng)可逆地移到和它極小單位水量從一個平衡的土水系統(tǒng)可逆地移到和它溫度相同，處于參比狀態(tài)水池時所作的功。溫度相同，處于參比狀態(tài)水池時所作的功。 1 1）基質勢（）基質勢（ m m） 由吸附力和毛管力所制約的土水勢稱為基質勢 當土壤飽和時，基質勢最大當土壤飽和時，基質勢最大. . 土壤含水量越高，基質勢

8、也越高。土壤含水量越高，基質勢也越高。2）壓力勢）壓力勢（ p）正值。只有當土壤水分飽和時才有壓力勢在不飽和土壤中正值。只有當土壤水分飽和時才有壓力勢在不飽和土壤中壓力勢為壓力勢為0。飽和土層越深，壓力勢越高。飽和土層越深，壓力勢越高。3）溶質勢（ S）負值。土壤溶質濃度越高，溶質勢越低。溶質勢只有對半負值。土壤溶質濃度越高，溶質勢越低。溶質勢只有對半透膜的水分運動起作用。透膜的水分運動起作用。二、土壤水的能態(tài)二、土壤水的能態(tài)1、土水勢及其分勢、土水勢及其分勢二、土壤水的能態(tài)二、土壤水的能態(tài)1、土水勢及其分勢、土水勢及其分勢4）重力勢（）重力勢（ g）重力勢（重力勢（ g）是指由重力作用而引起

9、的土水勢變化。所有）是指由重力作用而引起的土水勢變化。所有土壤水都受重力作用，與參比標準的高度相比，高于參比土壤水都受重力作用，與參比標準的高度相比，高于參比標準的土壤水，其所受重力作用大于參比標準，故重力勢標準的土壤水，其所受重力作用大于參比標準，故重力勢為正值。高度愈高則重力勢的正值愈大為正值。高度愈高則重力勢的正值愈大總水勢：總水勢： t= m+ p+ s+ g 土壤水吸力是指土壤水在承受一定吸力的土壤水吸力是指土壤水在承受一定吸力的情況下所處的能態(tài)，簡稱吸力，情況下所處的能態(tài)，簡稱吸力，但并不是但并不是指土壤對水的吸力。指土壤對水的吸力。2、土壤水吸力、土壤水吸力 一般談及的吸力是指基

10、質吸力，其值與一般談及的吸力是指基質吸力，其值與 m相等，但符號相反。相等，但符號相反。3、土壤水勢的定量表示方法、土壤水勢的定量表示方法 土水勢的定量表示是以單位數(shù)量土壤水的勢能值為準。單位數(shù)量可以是單位質量、單位容積或單位重量。最常用的是單位容積和單位重量。4、 土水勢的測定土水勢的測定 土水勢的測定方法很多，主要有張力計法、壓力膜法、冰點下降法、水氣壓法等。 它們或測定不飽和土壤的總土水勢，或測定基質勢。第三節(jié)第三節(jié) 土壤熱量狀況土壤熱量狀況 土壤熱量主要來源于太陽輻射，而土壤與大氣之間又時刻進行著熱量交換。同時，土壤溫度與土壤熱量也密切相關，土壤溫度又影響著土壤中的物理、化學和生物過程

11、。由于土壤中所進行的一系列過程都要在一定溫度范圍內進行，所以土壤溫度不僅影響作物生理過程，而且影響土壤中的各種化學反應、土壤有機質和氮素的積累，以及水、氣的運動。一一 、土壤熱量來源與平衡、土壤熱量來源與平衡1）太陽的輻射能）太陽的輻射能 垂直于太陽光下一平方厘米的黑體表面在一分鐘內吸垂直于太陽光下一平方厘米的黑體表面在一分鐘內吸收的輻射能常數(shù)），稱作收的輻射能常數(shù)），稱作太陽常數(shù)太陽常數(shù)，一般為，一般為1.9k/cm2/min。 9999的太陽能包含在的太陽能包含在0.3-4.00.3-4.0微米的波長內，這一范圍微米的波長內，這一范圍的波長通常稱為短波輻射。的波長通常稱為短波輻射。 當太陽

12、輻射通過大氣層時，其熱量一部分被大氣吸收散當太陽輻射通過大氣層時，其熱量一部分被大氣吸收散射，一部分被云層和地面反射，土壤吸收其中的一少部分。射，一部分被云層和地面反射，土壤吸收其中的一少部分。 1、土壤熱量的來源、土壤熱量的來源2）生物熱）生物熱 微生物分解有機物在提高土溫上有一定的作用，但是，土壤的有機質含量一般不多，故其作用有限。3）地球內熱）地球內熱 一一 、土壤熱量來源與平衡、土壤熱量來源與平衡1、土壤熱量的來源、土壤熱量的來源2、土壤熱量的平衡、土壤熱量的平衡一一 、土壤熱量來源與平衡、土壤熱量來源與平衡土壤熱量收支平衡可用下式表示：土壤熱量收支平衡可用下式表示：S = Q S =

13、 Q P P L LE E + R + R S為土壤在單位時間內實際獲得或失掉的熱量； Q為輻射平衡； L為水分蒸發(fā)、蒸騰或水汽凝結而造成的熱量損失或增加; P為土壤與大氣層之間的湍流交換量； R為土面與土壤下層之間的熱交換量。 1、土壤熱容量、土壤熱容量 土壤熱容量依據(jù)單位土壤的計量形式（容積或土壤熱容量依據(jù)單位土壤的計量形式（容積或質量）不同，分為容積熱容量和質量熱容量。質量）不同，分為容積熱容量和質量熱容量。 土壤熱容量土壤熱容量是指單位質量（重量）或容積的土是指單位質量（重量）或容積的土壤每升高（或降低）壤每升高（或降低）11所需要（或放出的）熱量。所需要（或放出的）熱量。 C C代表

14、質量（重量）熱容量，單位是代表質量（重量）熱容量，單位是JgJg-1 -1-1 -1。 C Cv v代代表容積熱容量，單位是（表容積熱容量，單位是（JcmJcm-3-3-1 -1）。）。 二、土壤熱性質二、土壤熱性質表表4-2 4-2 土壤不同組分的熱容量土壤不同組分的熱容量土壤組成物質質量熱容量 容積熱容量 粗石英砂0.7452.163高嶺石0.9752.410石灰0.8952.435氧化鐵0.682氧化鋁0.908腐殖質1.9962.515土壤空氣1.0041.25510-3土壤水分4.1844.1841、土壤熱容量、土壤熱容量 在自然土壤的組成成分中，土壤水的容積熱容量最大，氣體熱容量最

15、小，礦物質和有機質熱容量介于兩者之間。由于在土壤的固相組成物質中，腐殖質熱容量大于礦物質，而礦物質的熱容量差異較小，因此土壤容積熱容量主要取決于土壤水分與腐殖質的含量。1、土壤熱容量、土壤熱容量二、土壤熱性質二、土壤熱性質 2、土壤導熱率、土壤導熱率 導熱率：土壤導熱率是指單位厚度（導熱率：土壤導熱率是指單位厚度（1 cm1 cm）土層，）土層，溫差為溫差為1 1時，每秒鐘單位斷面（時，每秒鐘單位斷面（1 cm1 cm）通過的熱量）通過的熱量（ ）。其單位是）。其單位是J.cmJ.cm-2-2.s .s-1 -1.-1 -1。 )(/)(/2121ttATQddttATQ或二、土壤熱性質二、土

16、壤熱性質土壤組分導熱率 石英4.42710-2濕砂粒1.67410-2干砂粒1.67410-3泥漿6.27610-4腐殖質1.25510-2土壤水5.02110-3土壤空氣2.09210-4表4-3 土壤不同組分的導熱率 土壤空氣導熱率最小，固體物質中礦物質導熱率最大，土壤水介于兩者之間。土壤固相物質中的礦物質，雖然導熱率最大，但它是相對穩(wěn)定而不易變化的；而土壤中的水，氣是處于變動狀態(tài)，因此土壤導熱率大小主要取決于土壤孔隙的大小和含水量的多少。三、土壤溫度三、土壤溫度 土壤溫度是地面以下土壤中的溫度。是太陽輻射平衡、土壤熱量平衡和土壤熱學性質共同作用的結果。1、土壤溫度變化、土壤溫度變化 1）

17、土壤溫度的年（季節(jié)）變化）土壤溫度的年（季節(jié)）變化圖4-1大氣和土壤月平均溫度的變化 2）土壤溫度的日變化）土壤溫度的日變化圖4-2 不同土壤剖面深度土壤溫度日變化1、土壤溫度變化、土壤溫度變化 3）土壤溫度的垂直分布）土壤溫度的垂直分布 由于土壤中各層熱量不斷進行交換，使土壤溫度的垂直分布呈現(xiàn)出三種類型：即日射型、輻射型、過渡型。1、土壤溫度變化、土壤溫度變化2、影響土壤溫度的因素、影響土壤溫度的因素 1）緯度與海拔高度對土壤溫度的影響）緯度與海拔高度對土壤溫度的影響 土壤所在的緯度位置是影響土壤溫度的決定性因素。在山土壤所在的緯度位置是影響土壤溫度的決定性因素。在山區(qū)隨著高度的增加，土溫還

18、是比平地的土溫低。區(qū)隨著高度的增加，土溫還是比平地的土溫低。 2）坡向與坡度對土壤溫度的影響）坡向與坡度對土壤溫度的影響 坡地接受的太陽輻射因坡向和坡度而不同；坡地接受的太陽輻射因坡向和坡度而不同； 不同的坡向和坡度上，土壤蒸發(fā)強度不一樣，土壤水和不同的坡向和坡度上，土壤蒸發(fā)強度不一樣，土壤水和植物覆蓋度有差異，土溫高低及變幅也就迥然不同。南坡的植物覆蓋度有差異，土溫高低及變幅也就迥然不同。南坡的土壤溫度和水分狀況可以促進早發(fā)、早熟。土壤溫度和水分狀況可以促進早發(fā)、早熟。 3）土壤的組成和性質對土壤溫度的影響）土壤的組成和性質對土壤溫度的影響 土壤顏色深的，吸收的輻射熱量多，紅色、黃色的次之，

19、土壤顏色深的，吸收的輻射熱量多，紅色、黃色的次之，淺色的土壤吸收的輻射熱量小而反射率較高。在極端情況下，淺色的土壤吸收的輻射熱量小而反射率較高。在極端情況下，土壤顏色的差異可以使不同土壤在同一時間的土表溫度相差土壤顏色的差異可以使不同土壤在同一時間的土表溫度相差2 244，園藝栽培中或農作物的苗床中，有的在表面覆蓋一層，園藝栽培中或農作物的苗床中，有的在表面覆蓋一層爐碴、草木灰或土雜肥等深色物質以提高土溫。爐碴、草木灰或土雜肥等深色物質以提高土溫。3、土壤溫度對農業(yè)生產(chǎn)的影響、土壤溫度對農業(yè)生產(chǎn)的影響 土壤溫度不僅影響自身的發(fā)生和發(fā)育，對農業(yè)生產(chǎn)有著直接的影響。作物的生長對土壤溫度要求有一定的

20、范圍，土壤溫度超過了作物所忍耐的最高限和最低限時，作物生長就會受阻。在農業(yè)生產(chǎn)中，一般采用施用有機肥、塑料地膜、溫室栽培、風障、噴灑土面增溫劑等措施來提高土壤溫度；而松地、鎮(zhèn)壓、灌溉等常用措施用來調節(jié)土壤溫度，保證農業(yè)生產(chǎn)。 第四節(jié)第四節(jié) 土壤化學性質土壤化學性質一一 土壤膠體土壤膠體1、土壤膠體的概念、土壤膠體的概念 在膠體化學中，一般根據(jù)顆粒大小把分散系分為三類： 顆粒直徑100毫微米的為粗分散系。 將1-1000毫微米范圍具有膠體性質的顆粒稱為土壤膠體。 2、土壤膠體的種類、土壤膠體的種類一一 土壤膠體土壤膠體 土壤膠體物質是土壤形成過程中的產(chǎn)物。按照其特點，土壤膠體可分為無機膠體、有機

21、膠體與礦質有機膠體復合體三種。3、土壤膠體的構造土壤膠體的構造一一 土壤膠體土壤膠體圖4-3膠體微粒內部構造圖4、土壤膠體的性質、土壤膠體的性質1） 膠體表面性質膠體表面性質膠體類型比表面積（m2.g-1）腐殖質800-900蛭石400-800蒙脫石600-850伊利石50-200水鋁英石70-300高齡石1-40表4-4 土壤各種類型膠體的比表面積 膠體的比表面所謂比表面是指單位質量的物質的表面積總和。 土壤膠體的表面能4、土壤膠體的性質、土壤膠體的性質1） 膠體表面性質膠體表面性質 一般土壤質地愈黏，其物理吸附作用愈強。隨著表面積和表面能的增加，土壤膠體的性質如脹縮性、可塑性、黏性等明顯增

22、強。2）土壤膠體的帶電性）土壤膠體的帶電性4、土壤膠體的性質、土壤膠體的性質 土壤膠體在總體上是帶電的。從電性來看，土壤膠體可以有正電荷也可以有負電荷，只是在一般情況下，土壤膠體的電荷根據(jù)其穩(wěn)定性可分為永久電荷和可變電荷。永久電荷不隨土壤pH值的變化而變化，而可變電荷則隨介質pH值的變化而變化。土壤電荷的來源是由土壤膠體本身的構造決定的，主要有以下幾種情況。同晶置換礦物晶格斷鍵表面分子的解離3 ）土壤膠體的凝聚和分散）土壤膠體的凝聚和分散4、土壤膠體的性質、土壤膠體的性質膠體有兩種存在狀態(tài)。一種是分散相均勻地分散在介質中，稱溶膠；另一種是分散相在外因的作用下，相互凝結聚合在一起，稱為凝膠。土壤

23、膠體存在狀態(tài)主要受兩種力的作用。分別為靜電斥力和分子引力。土壤中常見的陽離子按其對膠體的凝聚力的大小，可排成如下順序：Fe 3+Al 3+H+Ca 2+Mg 2+NH4+K+Na+。溶液中的離子濃度對膠體的分散和凝聚的影響也是很大的。 在土壤中，被膠體靜電吸附的陽離子，一般都可以被溶液中另一種陽離子交換而從膠體表面解吸。對這種能相互交換的陽離子叫做交換性陽離子交換性陽離子，而把發(fā)生在土壤膠體表面的陽離子交換反應稱之為陽離子交換作用陽離子交換作用。 u 土壤陽離子交換作用4）土壤膠體的離子交換作用）土壤膠體的離子交換作用4、土壤膠體的性質、土壤膠體的性質（1）反應可逆并能迅速達到平衡。（2）土壤

24、中含有多種陽離子，不同陽離子的代換能力是不同的。其中代換能力具有一定的規(guī)律。 陽離子交換作用的特征 陽離子交換量是評價土壤肥力的一個指標。它直接反應土壤可以提供速效養(yǎng)分的數(shù)量，也能表示土壤保肥能力、緩沖能力的大小。 土壤陽離子交換量土壤陽離子交換量CEC 是指土壤溶液為中性（pH = 7pH = 7）時，每千克土所含 的全部交換性陽離子的厘摩爾數(shù)稱為土壤的陽離子交換量。（CECCEC：cmol(+)kgcmol(+)kg-1 -1 ）（1）電荷的影響）電荷的影響；根據(jù)庫侖定律，陽離子的價數(shù)越高，交換能根據(jù)庫侖定律，陽離子的價數(shù)越高，交換能力也越大。力也越大。（2）離子的半徑及水化程度）離子的半

25、徑及水化程度 同價的離同價的離子，其交換能力的大小是依據(jù)其離子半徑及離子的子，其交換能力的大小是依據(jù)其離子半徑及離子的水化程度的不同而不同的。水化程度的不同而不同的。（3）離子濃度和數(shù)量因子）離子濃度和數(shù)量因子。 影響陽離子交換能力的因素影響陽離子交換能力的因素u土壤膠體對陰離子交換作用土壤膠體對陰離子交換作用4）土壤膠體的離子交換作用）土壤膠體的離子交換作用4、土壤膠體的性質、土壤膠體的性質 陰離子可與膠體微粒和溶液中的陽離子(Ca2+、Al3+、Fe3+)或水化三氧化物形成難溶性沉淀而被強烈地吸收。 極少交換或不交換吸收的陰離子(Cl、NO2、NO3)。 陰離子吸收與陰離子價數(shù)大小有一定關

26、系，一般價數(shù)愈大，代換性能越好。u土壤的其它吸附作用土壤的其它吸附作用4）土壤膠體的離子交換作用）土壤膠體的離子交換作用4、土壤膠體的性質、土壤膠體的性質(1)土壤還具有機械吸收(2)物理吸附(3)化學吸附(4)生物吸附作用二、土壤氧化二、土壤氧化- -還原作用還原作用1、土壤氧化還原體系、土壤氧化還原體系 土壤中的氧化反應與還原反應是同時進行的，氧化劑和還原劑構成了氧化還原體系。2、土壤氧化還原電位、土壤氧化還原電位二、土壤氧化二、土壤氧化- -還原作用還原作用 土壤氧化還原電位是指土壤中的氧化態(tài)物質和還原態(tài)物質在氧化還原電極(鉑電極)上達到平衡時的電極電位。它是反映土壤氧化還原狀況的重要指

27、標，其表示符號為Eh值，用伏（v）或毫伏（mv）表示。dOxnEdOxnFRTEEhRelg059. 0Relg00 式中：E0為標準氧化還原電位；dOxRe表示氧化劑與還原劑的活度比；n為反應中的電子轉移數(shù)目；氣體常數(shù)R=8.313焦耳；T為絕對溫度；法拉第常數(shù)F=96500庫倫。二、土壤氧化二、土壤氧化- -還原作用還原作用3、影響土壤氧化還原的因素、影響土壤氧化還原的因素（1）土壤通氣性（2） 微生物活動（3）有機質的含量（4）植物根系的代謝作用（5）土壤的酸度三、土壤酸堿性三、土壤酸堿性 土壤酸堿性又稱為土壤酸堿反應，是指土壤溶液中H+濃度和OH-濃度比例不同而表現(xiàn)出來的酸堿性質，是土

28、壤的重要化學件質。1、 土壤酸性（1 1）活性酸）活性酸指平衡狀態(tài)下土壤溶液中的H+離子表現(xiàn)出的酸度，一般用pH值表示。（2 2）潛性酸）潛性酸指吸附在土壤膠體表面的交換性致酸離子(H+和Al3+)表現(xiàn)出的酸度，這些交換性離子只有將氫離子置換到溶液中才會顯示酸性，一般用代換性H+和Al3+的毫克摩爾數(shù)的多少來反映。土壤酸度反映了土壤中致酸離子的數(shù)量。2、 土壤堿性 土壤堿性的強弱除了用土壤pH值表示外，還可以用總堿度和堿化度指標來表示堿性程度。 總堿度是指土壤溶液中或灌溉水中碳酸根和重碳酸根的總量；堿化度是指土壤膠體上吸附的Na+占土壤陽離子交換量的百分數(shù)。土壤堿化度常被用來作為堿土分類及堿化

29、土壤改良利用的指標和依據(jù)。三、土壤酸堿性三、土壤酸堿性土壤堿性指標土壤堿性指標（一）總堿度（一）總堿度 總堿度是指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的總量。我國堿化土壤的總堿度占陰離子總量的50以上，高的可達90，故可用總堿度作為土壤堿化程度分級的指標之一。即 總堿度厘摩爾升COHCO323( ) /)石灰性物質所引起的弱堿性反應（石灰性物質所引起的弱堿性反應（pH7.5-8.5)稱為稱為石灰性石灰性反應反應,土壤稱之為土壤稱之為石灰性土壤石灰性土壤。石灰性土壤的耕層因受大。石灰性土壤的耕層因受大氣或土壤中氣或土壤中CO2分壓的控制，分壓的控制，pH值常在值常在8.0-8.5范圍內范圍內.（二

30、）堿化度（鈉堿化度：（二）堿化度（鈉堿化度：ESP） 堿化度是指土壤膠體吸附的交換性鈉離子占陽離子交換量的百分率。堿化度交換性鈉陽離子交換量1 0 0 當土壤堿化度達到一定程度，可溶鹽含量較低時，土壤就呈極強的堿性反應，土壤理化性質上發(fā)生惡劣變化，稱為土壤的“堿化作用”。 3、 土壤酸堿性的調節(jié) 土壤酸性主要由膠體吸附的交換性H+和Al3+控制，生產(chǎn)上通常是用石灰來改良土壤酸性。 3222232OHAlOHOHCaCaHAl土壤膠體土壤膠體石灰的用量計算公式如下：石灰用量土壤質量潛在酸量 土壤質量CEC（1鹽基飽和度）三、土壤酸堿性三、土壤酸堿性1、土壤緩沖性的概念狹義：狹義：把少量的酸或堿加

31、入到到土壤里，其把少量的酸或堿加入到到土壤里，其pH值的變化卻不大，這種對酸堿變化的抵抗值的變化卻不大，這種對酸堿變化的抵抗能力，叫做能力，叫做土壤的緩沖性能或緩沖作用土壤的緩沖性能或緩沖作用。廣義：廣義：土壤是一個巨大的緩沖體系，對營養(yǎng)土壤是一個巨大的緩沖體系，對營養(yǎng)元素、污染物質、氧化還原等同樣具有緩沖元素、污染物質、氧化還原等同樣具有緩沖性，具有抗衡外界環(huán)境變化的能力。性，具有抗衡外界環(huán)境變化的能力。 四四 土壤緩沖性土壤緩沖性2、土壤緩沖作用的機理 土壤溶液中的弱酸及其鹽類的緩沖作用在溶液中，當弱酸及弱酸鹽或弱堿及弱堿鹽共存時，則該溶液具有對酸或堿的緩沖作用。 MHHM土壤膠粒土壤膠粒

32、OHMMOHH2土壤膠粒土壤膠粒M:鹽基離子，例如：Ca2+、Mg2+等 不同鹽基飽和度表現(xiàn)出的對酸堿的緩沖能力是不同的。 土壤緩沖能力的大小和它的陽離子交換量相關。四四 土壤緩沖性土壤緩沖性 土壤養(yǎng)分循環(huán)指來自土壤的元素通常可以反復土壤養(yǎng)分循環(huán)指來自土壤的元素通?？梢苑磸偷脑傺h(huán)和利用的再循環(huán)和利用, ,典型的再循環(huán)過程。包括典型的再循環(huán)過程。包括 生物從土壤中吸收養(yǎng)分；生物從土壤中吸收養(yǎng)分； 生物的殘體歸還土壤；生物的殘體歸還土壤； 在土壤微生物的作用下，分解生物殘體，在土壤微生物的作用下，分解生物殘體，釋放養(yǎng)分；釋放養(yǎng)分； 養(yǎng)分再次被生物吸收。養(yǎng)分再次被生物吸收。 第五節(jié)第五節(jié) 土壤養(yǎng)分

33、循環(huán)土壤養(yǎng)分循環(huán)土壤養(yǎng)分的循環(huán)過程土壤養(yǎng)分的循環(huán)過程土壤養(yǎng)分三要素在植物所必需的營養(yǎng)元素中，C、H、O大約占植株干重的95%。碳主要來自與大氣中的二氧化碳，而H、O則來自與土壤中的水分，氧可來自空氣。氮則除豆科作物外大部分取源于土壤。氮磷鉀三要素，簡稱氮磷鉀三要素，簡稱土壤養(yǎng)分三要素土壤養(yǎng)分三要素。其所以重要就在于必需經(jīng)常調節(jié)其供不其所以重要就在于必需經(jīng)常調節(jié)其供不應求的狀況，而不是指它們在作物營養(yǎng)應求的狀況，而不是指它們在作物營養(yǎng)中所起的作用。中所起的作用。1有機成氮占全氮的絕大部分，9298%。有機氮的礦化 率只有36%。（1）可溶性有機氮 5%，主要為： 游離氨基酸、胺鹽 （速 效 氮）

34、及酰胺類化合物（2）水解性有機氮5070%，用酸堿或酶處理而得。包 括：蛋白質及肽類、核蛋白類、氨基糖類（3）非水解性有機氮3050%，主要可能是雜環(huán)態(tài)氮、 縮胺類 一、土壤氮素循環(huán)一、土壤氮素循環(huán)2無機態(tài)氮無機態(tài)氮 土 壤 中 的 無 機 氮 的 數(shù) 量 很 少 ， 表 土 中 占 全 氮 12%(150ppm)。最多不超過58%； （1）銨態(tài)氮銨態(tài)氮(NH4)可被土壤膠體吸附，一般不易流失，但在旱田中，銨態(tài)氮很少，在水田中較多。在土壤里有三種存在方式：游離態(tài)、交換態(tài)、固定態(tài)。 （2）硝態(tài)氮硝態(tài)氮（NO3-N）易流失，不宜在水田施用。在土壤主要以游離態(tài)存在。 （3）亞硝態(tài)氮亞硝態(tài)氮（NO2-

35、N）主要在嫌氣性條件下才有可能存在，而且數(shù)量也極少。在土壤里主要以游離態(tài)存在。3游離態(tài)氮（游離態(tài)氮（N2） 一、土壤氮素循環(huán)一、土壤氮素循環(huán)氮氮的的循循環(huán)環(huán)大氣中的氮氣氮氮氣氣固固定定和和沉沉降降動物糞便動物殘體工業(yè)固定(商品肥料)谷物收獲揮發(fā)反硝化作用揮發(fā)和侵蝕淋溶有機氮銨態(tài)氮(NH4)硝硝態(tài)態(tài)氮氮(NO3)植物殘體豆科植物固氮植物吸收固定固定礦化進入土壤組成從土壤中損失-+氮氮的的循循環(huán)環(huán)大氣中的氮氣氮氮氣氣固固定定和和沉沉降降動物糞便動物殘體工業(yè)固定(商品肥料)谷物收獲揮發(fā)反硝化作用揮發(fā)和侵蝕淋溶有機氮銨態(tài)氮(NH4)硝硝態(tài)態(tài)氮氮(NO3)植物殘體豆科植物固氮植物吸收固定固定礦化進入土壤

36、組成從土壤中損失-+圖4-5 土壤的氮素循環(huán)過程1 氨基化作用：蛋白質 RHCHNHCOOH+CO2+其它產(chǎn)物+能量2 銨化作用 ：氨基酸或酰胺 有機酸或醛或醇 + NH3 + CO2 + 能量 進入土壤中的有機殘體和土壤中的生物固氮進入土壤中的有機殘體和土壤中的生物固氮產(chǎn)物都是以有機形態(tài)存在的，它經(jīng)過氨基化作用、產(chǎn)物都是以有機形態(tài)存在的，它經(jīng)過氨基化作用、銨化作用將氮以銨離子釋放到土壤中的過程。銨化作用將氮以銨離子釋放到土壤中的過程。（一）氮素的礦化（一）氮素的礦化一、土壤氮素循環(huán)一、土壤氮素循環(huán)一、土壤氮素循環(huán)一、土壤氮素循環(huán) （二）（二） 硝化作用：硝化作用： 把礦化作用的氨，甚至酰胺和

37、胺等經(jīng)過微生把礦化作用的氨，甚至酰胺和胺等經(jīng)過微生物的作用轉化為硝態(tài)氮化合物的過程。物的作用轉化為硝態(tài)氮化合物的過程。 1 亞硝化作用： 2NH4+ + 3O22NO2-+2H2O+4H+158kcal 2 硝化作用： 2NO2- + O2 2NO3- + 40 kcal 一、土壤氮素循環(huán)一、土壤氮素循環(huán)（三）（三） 生物脫氮過程：生物脫氮過程： 在嫌氣條件下，有多種微生物對硝態(tài)氮產(chǎn)生的一在嫌氣條件下，有多種微生物對硝態(tài)氮產(chǎn)生的一系列還原過程。它包括反硝化作用和生物脫氮作用。系列還原過程。它包括反硝化作用和生物脫氮作用。 N2+2H+-H2ON2O2NO-2H2O+2H-H2OH2N2O21

38、反硝化作用： 2HNO3 + 4H+ - 2H2O2 HNO2 - 2H2O+4H+ H2N2O2 2、生物脫氮作用：一、土壤氮素循環(huán)一、土壤氮素循環(huán)（四） 化學脫氮過程（五） 銨離子的晶格固定（六） 氮的生物同化作用（七） 硝酸鹽的淋洗 74碳碳 (Carbon)碳元素約占生物體干重的碳元素約占生物體干重的 4747，碳是有機化合物的碳是有機化合物的“骨架骨架”，沒有碳就沒有生命。沒有碳就沒有生命。 二、土壤碳素的循環(huán)碳循環(huán)碳循環(huán)碳貿易碳貿易生態(tài)系統(tǒng)、物質循環(huán) 、碳循環(huán)過程、人類對碳循環(huán)的影響京都議定書碳貿易與循環(huán)經(jīng)濟的協(xié)調低碳經(jīng)濟、固碳林業(yè)與碳貿易生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)(Ecosystem)(E

39、cosystem)碳循環(huán)碳循環(huán)生物群落與其生存環(huán)境之間，以及生物生物群落與其生存環(huán)境之間，以及生物種群相互之間密切聯(lián)系、相互作用，通種群相互之間密切聯(lián)系、相互作用，通過物質交換、能量轉換和信息傳遞，成過物質交換、能量轉換和信息傳遞，成為占據(jù)一定空間、具有一定結構、執(zhí)行為占據(jù)一定空間、具有一定結構、執(zhí)行一定功能的一定功能的整體。整體。 物質循環(huán)物質循環(huán)碳循環(huán)碳循環(huán)各種化學元素在不同層次、不同大小各種化學元素在不同層次、不同大小的生態(tài)系統(tǒng)內，乃至生物圈里，沿著的生態(tài)系統(tǒng)內，乃至生物圈里，沿著特定的途徑從環(huán)境到生物體，又從生特定的途徑從環(huán)境到生物體，又從生物體再回歸到環(huán)境，不斷地進行著流物體再回歸到

40、環(huán)境，不斷地進行著流動和循環(huán)的過程。動和循環(huán)的過程。 物質循環(huán)的類型物質循環(huán)的類型碳循環(huán)碳循環(huán)水循環(huán)水循環(huán)氣相型：氣相型：碳碳、氮等、氮等沉積型：硫、磷等沉積型：硫、磷等碳循環(huán)碳循環(huán)1771年，約瑟夫普里斯特利(英國牧師) 實驗：密閉玻璃罩老鼠；蠟燭；薄荷10年后，一位荷蘭的植物生理學家發(fā)現(xiàn)了光照的作用碳循環(huán)碳循環(huán)1個體水平細胞水平食物鏈水平地質大循環(huán)碳的儲存庫碳的儲存庫碳循環(huán)碳循環(huán)大氣圈：儲量最小，二氧化碳等巖石圈：儲量最大，碳酸鹽巖等 水圈生物圈：2000 年的估計數(shù)據(jù),全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲量約24 770 億t ,其中植被4 660億t ,土壤20 110 億t 。森林為陸地生態(tài)系統(tǒng)中最

41、大的碳儲庫,森林植被的碳儲量約占全球植被的77 %,森林土壤的碳儲量約占全球土壤的39 % 。中國各類陸地植被的碳儲中國各類陸地植被的碳儲量量碳源和碳匯碳源和碳匯碳循環(huán)碳循環(huán)任何釋放碳素的過程謂之“源”,固定碳素的過程稱為“匯”。碳源和碳匯都是以大氣圈為參照系,以向大氣中輸入碳或從大氣中輸出碳為標準來確定。最終決定一個體系是源還是匯的是碳的凈收支。碳循環(huán)碳循環(huán)“一萬年太久,只爭朝夕”人類最為關心的莫過于短時間尺度上的碳源和碳匯的變化。對于幾年到幾百年的時間尺度,全球碳循環(huán)主要是以CO2 的形式在生物圈、海洋和大氣圈中進行。橫坐標是時間，橫坐標是時間，左方縱坐標是氣體的濃度左方縱坐標是氣體的濃度

42、 人類活動對人類活動對碳循環(huán)的影響碳循環(huán)的影響碳循環(huán)碳循環(huán)工業(yè)革命以前,大氣中的CO2 濃度平均值約為28010- 6 ppm,變化幅度大約在1010-6以內,平均而言,這一時期的自然碳收支處于很好的平衡態(tài)。工業(yè)革命之后的幾百年里,大氣中的CO2 濃度增加31 % ,1995 年大氣中的CO2 濃度達到36010- 6 ppm 。人類活動造成的碳收支失衡不斷增長、積累,碳循環(huán)的平衡開始被破壞。人類活動對人類活動對碳循環(huán)的影響碳循環(huán)的影響碳循環(huán)碳循環(huán)人類活動對全球碳循環(huán)的影響體現(xiàn)在3 方面:一是人為增加碳源，如化石燃料的燃燒；二是人為減少碳匯，如土地利用方式的改變；三是氣候變暖的反饋作用，如冰川

43、減少、海平面 上升、植被帶遷移等。碳循環(huán)碳循環(huán)動態(tài)平衡平衡失調全球變暖等環(huán)境問題人類的應對措施人類的應對措施碳循環(huán)碳循環(huán)改造植物，營林并定期砍伐20世紀80年代，約翰馬丁針對全球變暖提出了“Geritol方案”（Geritol是一種治療缺鐵性貧血的營養(yǎng)補充劑）?將工廠排放的二氧化碳氣體壓縮后，送到海底。在3000m以下的深海，壓強足夠大，二氧化碳可以維持液態(tài)。 ? ?法律法規(guī)（法律法規(guī)（京都議定書京都議定書）聯(lián)合國氣候變化框架公聯(lián)合國氣候變化框架公約碳貿易碳貿易該公約于該公約于19921992年年5 5月月9 9日在紐約通過，并在日在紐約通過，并在19921992年里約熱年里約熱內盧召開的地球

44、峰會上，由內盧召開的地球峰會上，由150150多個國家以及歐共體簽訂。多個國家以及歐共體簽訂。其宗旨是其宗旨是“將大氣中溫室氣體濃度穩(wěn)定在一個水平上，使將大氣中溫室氣體濃度穩(wěn)定在一個水平上，使氣候系統(tǒng)免受危險的行為干涉氣候系統(tǒng)免受危險的行為干涉”。中國是。中國是19921992年年6 6月月1111日，日，原國務院總理李鵬在巴西里約熱內盧代表中國政府簽署了原國務院總理李鵬在巴西里約熱內盧代表中國政府簽署了該公約，該公約，19931993年年1 1月，全國人大常委會審議并正式批準了月，全國人大常委會審議并正式批準了該公約，成為該公約最早的該公約，成為該公約最早的1010個締約國之一。該公約于個締

45、約國之一。該公約于19941994年年3 3月正式生效月正式生效. . 三、磷素的循環(huán)三、磷素的循環(huán)（一）土壤中磷素的來源 土壤中的磷是由巖石風化而來的。故土壤磷的多少與成土母質的礦物成分有關。原生礦物的含磷量為0.12%左右。（二）土壤磷的含量及影響因素（二）土壤磷的含量及影響因素 1土壤磷的含量土壤磷的含量 土壤中磷的含量有兩種表示方法，一種是以磷酐土壤中磷的含量有兩種表示方法，一種是以磷酐（P2O5）表示，一種是以磷（）表示，一種是以磷（P）表示，二者之間的換算系）表示，二者之間的換算系數(shù)是數(shù)是2.29。一般來說，土壤中的磷的含量比氮高，除黑土、。一般來說，土壤中的磷的含量比氮高，除黑土

46、、栗鈣土以外，大部分土壤的磷素含量都在栗鈣土以外，大部分土壤的磷素含量都在0.2%以下。以下。（二）土壤磷的含量及影響因素（二）土壤磷的含量及影響因素2影響土壤磷含量的因素影響土壤磷含量的因素 （1）母質中礦物成分的不同；母質中礦物成分的不同； 基性巖基性巖 酸性巖酸性巖 堿性沉積體酸性沉積體堿性沉積體酸性沉積體 如，由石灰性風化體形成的紅壤的含磷量比由的如，由石灰性風化體形成的紅壤的含磷量比由的 紅壤多得多。紅壤多得多。 （2）土壤質地的差別土壤質地的差別 土壤細粒部分所含的磷主要是次生的磷化合物。土壤細粒部分所含的磷主要是次生的磷化合物。 （3）P在土壤剖面上的分布在土壤剖面上的分布（三）

47、土壤中磷的存在形態(tài)（三）土壤中磷的存在形態(tài)土壤磷素可分為兩大類：有機態(tài)磷和機土壤磷素可分為兩大類：有機態(tài)磷和機 態(tài)磷。態(tài)磷。有機態(tài)磷的含量占全磷的有機態(tài)磷的含量占全磷的1020%左左右。右。1有機磷化合物有機磷化合物 主要是植素（肌醇六磷酸）或植酸主要是植素（肌醇六磷酸）或植酸類，核蛋白或核酸以及磷類化合物。類，核蛋白或核酸以及磷類化合物。 土壤的有效磷是指可溶性的磷酸鹽，主要為土壤的有效磷是指可溶性的磷酸鹽，主要為POPO4 43-3- 、HPOHPO4 42-2-和和H H2 2POPO4 4- -，它可以直接被植物吸收，它可以直接被植物吸收，所以稱為有效磷。有效磷的存在形態(tài)和土壤的酸所以

48、稱為有效磷。有效磷的存在形態(tài)和土壤的酸度有很大關系，在度有很大關系，在pH59pH59的范圍內，主要是以的范圍內，主要是以HPOHPO4 42-2-和和H H2 2POPO4 4- -存在，隨存在，隨pHpH增加增加HPOHPO4 42-2-的比例增加。的比例增加。（四）土壤有效磷（四）土壤有效磷磷磷素素的的循循環(huán)環(huán)動物糞便動物殘體礦物肥料谷物收獲停止循環(huán)侵蝕淋溶(通常很少)有機態(tài)磷微生物植物殘體腐殖質原生礦物(磷磷灰灰石石)植物殘體植物吸收土壤溶液磷酸鹽HPO4-2H2PO4-1二次結合固定(CaP, FeP, MnP, AlP)溶解作用沉淀作用礦物表面(粘土，碳酸鹽鐵、鋁氧化物）風化作用吸

49、附作用礦化作用固定作用解吸作用進入土壤組成從土壤中損失大氣沉降磷磷素素的的循循環(huán)環(huán)動物糞便動物殘體礦物肥料谷物收獲停止循環(huán)侵蝕淋溶(通常很少)有機態(tài)磷微生物植物殘體腐殖質原生礦物(磷磷灰灰石石)植物殘體植物吸收土壤溶液磷酸鹽HPO4-2H2PO4-1二次結合固定(CaP, FeP, MnP, AlP)溶解作用沉淀作用礦物表面(粘土，碳酸鹽鐵、鋁氧化物）風化作用吸附作用礦化作用固定作用解吸作用進入土壤組成從土壤中損失大氣沉降（五）影響磷轉化因素（五）影響磷轉化因素v土壤有機質的含量:土壤有機質含量越高，土壤中的有機磷比例就越大。v土壤的酸堿度:土壤pH在6.5-6.8的范圍內，磷的有效性最大，以

50、HPO42-和H2PO4-存在的有效磷含量最高。v土壤的氧化還原特性，一般旱地土壤處于氧化狀態(tài)，不利于磷的有效化轉化。在淹水條件下，酸性土壤促使鐵、鋁形成氫氧化物沉淀，減少了它們對磷的固定；堿性土壤能增加磷酸鈣的溶解度 。四、鉀的循環(huán)四、鉀的循環(huán) （一）土壤鉀素的來源（一）土壤鉀素的來源 土壤鉀的來源于巖石的風化。土壤鉀的來源于巖石的風化。 在地殼巖石中，鉀的含量比磷高得多，整個巖石界在地殼巖石中，鉀的含量比磷高得多，整個巖石界 含鉀量平均為含鉀量平均為2.45%。因此在氮、磷、鉀三要素中，鉀。因此在氮、磷、鉀三要素中，鉀 在土在土 壤中的含量最高。壤中的含量最高。（二）鉀素的形態(tài)（二）鉀素的

51、形態(tài) 1 礦物鉀 土壤礦物中的鉀一般稱為結構鉀，占全鉀量的92-98%。 鉀長石 （KAlSi3O8）含鉀7.512.5% 微斜長石（CaI Na KAlSi3O8）含鉀7.0-11.5%， 白云母（K(AlSi3O8)Al2(OH2F)2）含鉀量6.59.0%， 2、非交換態(tài)鉀又 稱緩效鉀，是指存在于膨脹性粘土礦物層間和 邊緣上的一部分鉀。占全鉀量的2-8%。3、交換態(tài)鉀交換態(tài)鉀指吸附在土壤膠體表面的鉀離子。在土壤中的指吸附在土壤膠體表面的鉀離子。在土壤中的含量一般為含量一般為40-600mg/kg，占土壤全鉀量的，占土壤全鉀量的1-2%。4、水溶性鉀（溶液鉀）水溶性鉀（溶液鉀）是指以離子形

52、態(tài)存在于土壤溶液中的鉀。濃度是指以離子形態(tài)存在于土壤溶液中的鉀。濃度 一般為一般為2-5mg/L.土壤全鉀量一般在土壤全鉀量一般在5-25g/kg，平均為，平均為10g/kg。1土壤中鉀的含量遠遠超過氮、磷，大體不超高土壤中鉀的含量遠遠超過氮、磷，大體不超高3%（K2O）。我國自南向北含鉀量是逐漸增加的，如華南）。我國自南向北含鉀量是逐漸增加的，如華南地區(qū)，其平均水平地區(qū)，其平均水平 2%，東北、內蒙的黑土可達，東北、內蒙的黑土可達2.6%。這主要是和地區(qū)的。這主要是和地區(qū)的風化、成土條件不同有關。風化、成土條件不同有關。（三）土壤鉀的含量及影響因素（三）土壤鉀的含量及影響因素圖圖4-7土壤鉀

53、的轉化土壤鉀的轉化緩慢風化流失植物吸收風化作用風化作用礦物鉀交換性鉀非交換性鉀土壤溶液鉀（1）土壤礦物質土壤礦物質: 土壤含有富鉀的礦物，則含鉀量高，土壤含有富鉀的礦物，則含鉀量高， 富鉀礦物：富鉀礦物： 長石類長石類 正長石正長石 鉀微斜長石等鉀微斜長石等 含鉀量約在含鉀量約在7- 12%之間。之間。 云母類云母類 白云母白云母 黑云母黑云母 含鉀量約在含鉀量約在 5- 9%之間。之間。 次生粘粒礦物次生粘粒礦物 水化云母（伊利石類）綠泥石等四川的水化云母（伊利石類）綠泥石等四川的紫色土含鉀較豐富紫色土含鉀較豐富2 2影響鉀含量的因素影響鉀含量的因素（2）風化及成土條件）風化及成土條件 北方北方 南方