土壤農(nóng)作物學(xué)-1

土壤與農(nóng)作物學(xué)土壤農(nóng)作物學(xué)是農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)的基礎(chǔ)課，內(nèi)容根據(jù)農(nóng)田水利工作的需要而設(shè)立，包括了土壤學(xué)、作物學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境學(xué)、植物生理學(xué)、水土保持學(xué)等學(xué)科。土壤農(nóng)作物學(xué)與水文水資源專業(yè)關(guān)系密切，水利工作一項重要任務(wù)是調(diào)節(jié)水資源，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當中，必須了解土壤與作物的相關(guān)理論，才能完成好以上的任務(wù)。

通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)該掌握以下幾個方面：①土壤形成、組成以及不同類型土壤的性質(zhì)，根據(jù)其特點采取何種水利措施進行節(jié)水；②作物與水的關(guān)系，如何合理用水，提高水分利用率；③掌握主要作物的需水規(guī)律，制訂合理的灌溉制度。一、土壤1.概念

土壤是發(fā)育于地球陸地表層，能夠生長綠色植物的疏松多孔表層。

土壤是自然界中具有特殊形態(tài)、性質(zhì)和功能的自然體。即：土壤是地球陸地表面（形態(tài)）具有肥力（性質(zhì)），能夠生長綠色植物（功能）的疏松表層（形態(tài)）。第一章土壤的形成與分類第一節(jié)土壤與土壤肥力土粒土壤水2、土壤的基本物質(zhì)組成土壤是四（或五）種物質(zhì)組成的三相多孔體土壤空氣3.土壤在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)中的地位和作用（1）土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本生產(chǎn)資料

土壤作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本生產(chǎn)資料，不僅給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了基地，也給人們提供了數(shù)量龐大的生活資料和生產(chǎn)資料。

民以食為天，食以土本?。?）土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分土壤不只是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本資料，還是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，土壤利用上存在的嚴重問題無一不影響整個生態(tài)環(huán)境。（3）土壤是制定農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的依據(jù)農(nóng)業(yè)技術(shù)措施肥水植密優(yōu)管工料利保植種理具因土制宜

土壤（4）土壤是人類社會的重要自然資源

土壤作為人類生存的最基本的自然資源，不同于其他資源，它在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上發(fā)揮其資源作用是長期的，不受時間限制。只要“治之得宜，地力常新”。土壤又是珍貴的，馬克思曾經(jīng)說過“土壤是世代相傳的人類所不能出讓的生存條件和再生產(chǎn)條件”。

二、土壤肥力1.概念土壤肥力——是指在植物生長期間，土壤能持續(xù)不斷地、適量地提供并協(xié)調(diào)植物生長所需要的水分、養(yǎng)分、空氣、熱量等因素及其他生活條件的能力。肥力是土壤的基本屬性和質(zhì)的特征。水、肥、氣、熱——稱為四大肥力因素。肥沃土壤上生長的作物瘠薄土壤上生長的作物2.土壤肥力的種類

根據(jù)土壤肥力的來源不同，土壤肥力有自然肥力和人為肥力的區(qū)別。自然肥力是指土壤在自然因子即五大成土因素（氣候、生物、母質(zhì)、地形和年齡）的綜合作用下發(fā)育來的肥力，它是自然成土過程的產(chǎn)物。人為肥力是耕作熟化過程發(fā)育而來的肥力，是在耕作、施肥、灌溉及其它技術(shù)措施等人為因素影響作用下所產(chǎn)生的結(jié)果。3.土壤肥力與生產(chǎn)力的區(qū)別土壤生產(chǎn)力與土壤肥力是兩個范疇的概念，但又有一定的聯(lián)系土壤生產(chǎn)力是由土壤本身屬性及發(fā)揮肥力作用的外部條件（包括自然條件、人為因素、社會因素）所共同決定的，它是土壤的經(jīng)濟效應(yīng)肥力高低是土壤生產(chǎn)力的基礎(chǔ)，而不是其全部，土壤生產(chǎn)力高土壤肥力高，土壤肥力高土壤生產(chǎn)力不一定高。正確認識土壤應(yīng)具備的幾個重要觀點土壤是與其周圍環(huán)境構(gòu)成的綜合統(tǒng)一體，土壤與土地是不可分割的。土壤兼具多種運動形式，是與其他運動形式“質(zhì)”的區(qū)別確立土壤的本質(zhì)是“肥力”的觀點一、土壤形成過程1.巖石風(fēng)化和土壤母質(zhì)的形成第二節(jié)土壤的形成與分類2.自然土壤形成的本質(zhì)地質(zhì)大循環(huán)是指地面巖石的風(fēng)化、風(fēng)化產(chǎn)物的淋溶與搬運、堆積，進而產(chǎn)生成巖作用.生物小循環(huán)是植物營養(yǎng)元素在生物體與土壤之間的循環(huán)：植物從土壤中吸收養(yǎng)分，形成植物體，后者供動物生長，而動植物殘體回到土壤中，在微生物的作用下轉(zhuǎn)化為植物需要的養(yǎng)分，促進土壤肥力的形成和發(fā)展。二者關(guān)系：地質(zhì)大循環(huán)和生物小循環(huán)的共同作用是土壤發(fā)生的基礎(chǔ),無地質(zhì)大循環(huán),生物小循環(huán)就不能進行;無生物小循環(huán),僅地質(zhì)大循環(huán),土壤就難以形成。在土壤形成過程中，兩種循環(huán)過程相互滲透和不可分割地同時同地進行著。3.農(nóng)業(yè)土壤形成的本質(zhì)自然土壤經(jīng)過人類開墾耕種演變而形成的。人為因素居于主導(dǎo)地位。第一節(jié)土壤形成因素及其在土壤發(fā)生中的作用第一節(jié)土壤形成因素及其在土壤發(fā)生中的作用3、主要成土過程（一）原始成土過程是指從巖石露出地面有微生物著生開始到植物定居之前形成的土壤過程。它是土壤形成作用的起始點。

（二）有機質(zhì)積聚過程

是指在各種植被下，有機質(zhì)在土體上部積累的過程，結(jié)果在土體上部形成暗色腐殖質(zhì)層的過程。（三）粘化過程是指土體中粘土礦物的生成和聚集過程?？煞譃闅埛e粘化過程和淋溶淀積粘化過程。粘化過程結(jié)果在土體心土層形成粘化層，主要發(fā)生層次深度在50cm~60cm，因這一深度水熱條件比較穩(wěn)定，適合于次生粘土礦物的產(chǎn)生。（四）鈣化過程是指干旱、半干旱區(qū)土壤鈣的碳酸鹽發(fā)生淋溶、淀積的過程。結(jié)果形成鈣積層，其特征：呈假菌絲體、核狀、斑點狀，若出現(xiàn)層次淺、厚度大，成為生產(chǎn)上障礙層次。（五）鹽化過程鹽化過程是指土體中各種易溶性鹽類在土壤表層積聚的過程。發(fā)生在濱海區(qū)、干旱區(qū)、半干旱區(qū)，形成具鹽化層的鹽漬土。（六）堿化過程

堿化過程是指土壤膠體上吸持較多交換性鈉，使土壤呈堿性反應(yīng)，并引起土壤物理性質(zhì)惡化的過程。結(jié)果在土壤底層形成具堿化層的堿化土，pH值大于9.0。

（七）白漿化過程是指土體中出現(xiàn)還原高鐵高錳作用而使某一土層漂白的過程。（八）灰化過程是指土體表層R2O3及腐殖質(zhì)淋溶淀積而SiO2殘留的過程。（九）潴育化過程是指土壤形成中氧化還原交替進行的過程。形成潴育層，特點：產(chǎn)生銹斑銹紋、鐵錳結(jié)核，發(fā)生于地下水浸潤土層、地下水升降頻繁區(qū)。如華北平原潮土區(qū)。（十）潛育化過程是指土體中發(fā)生的還原過程，形成潛育層，此層次呈藍灰色，又稱灰藍層。（十一）富鋁化過程是指土體中脫硅富鐵鋁的過程，形成網(wǎng)紋層，又稱富鐵鋁化過程。如紅壤形成中具有此成土過程。（十二）草甸化過程

是指土壤表層的草甸有機質(zhì)聚集過程和受地下水影響的下部土層的潴育化過程以及底層的潛育化過程的重疊過程。（十三）熟化過程是指在人為因素影響下，通過耕作、施肥、灌溉等措施，改造土壤的土體構(gòu)型，減弱或消除土壤中存在的障礙因素，協(xié)調(diào)土體水、肥、氣、熱等，使土壤肥力向有利于作物生長方向發(fā)展的過程。簡單地說為人類定向培育土壤的過程?？煞譃楹蹈旎退旎Ｄ骋煌寥李愋偷男纬山?jīng)常由一個主要成土過程和幾個輔助過程共同作用完成。

4、土壤剖面土壤剖面

是一個具體土壤的垂直斷面，其深度一般達到基巖或達到地表沉積體的相當深度為止。土壤發(fā)生層

是指土壤形成過程中所形成的具有特定性質(zhì)和組成的、大致與地面相平行的，并具有成土過程特性的層次。

地殼表面的巖石風(fēng)化體及其再積體，接受其所處的環(huán)境因素的作用，而形成具有一定剖面形態(tài)和肥力特性的土壤，稱為土壤發(fā)育（soildevelopment)。

土壤個體發(fā)育的圖式A淋溶層B淀積層C母質(zhì)層O堆積于表層的有機質(zhì)層,水分不飽和,有機質(zhì)含量≥35%H堆積于表層的有機質(zhì)層,水分長期飽和,有機質(zhì)含量≥35%E硅酸鹽粘粒遭破壞,粘粒、鐵、鋁三者皆有損失，而砂粒與粉粒聚集G潛育層P人工熟化層（水稻土中的滲育層）W潴育層D沉積的礫質(zhì)的異元母質(zhì)層R連續(xù)的堅硬巖層土壤剖面發(fā)生層與層次字母注記成熟的土壤剖面

淋溶層（A層）：

(eluvialhorizon)土體最上部，在濕潤地區(qū)有物質(zhì)的淋溶。

淀積層（B層）：

(illuvialhorizon)處于A層下面，是物質(zhì)淀積作用造成的。

母質(zhì)層（C層）

：

(parentmaterialhorizon)無明顯的成土作用。

農(nóng)業(yè)土壤的剖面旱地水田APBG土壤剖面巨型土壤剖面有機質(zhì)層鹽積層（表層）犁底層P二、土壤形成因素(soilformingfactor)土壤形成因素又稱成土因素,是影響土壤形成和發(fā)育的基本因素，它是一種物質(zhì)、力、條件或關(guān)系或它們的組合，其已經(jīng)對土壤形成發(fā)生影響或?qū)⒂绊懲寥赖男纬?。土壤發(fā)生學(xué)說(soilgenesistheory)認為土壤是在各種自然和人為因素的影響下由巖石風(fēng)化成母質(zhì)，再由母質(zhì)演化成土壤的。***五大成土因素:19世紀未，俄國土壤學(xué)家B.B.道庫恰耶夫(Dokuchaev,1846-1903)通過對俄羅斯大草原土壤的調(diào)查,提出土壤的五大成土因素，即

母質(zhì)-parentmaterial氣候-climate生物-organisms地形-relief時間-time定義

母質(zhì)是風(fēng)化殼(weatheringcrust)的表層，是指原生基巖(originalbedrock)經(jīng)過風(fēng)化、搬運、堆積等過程于地表形成的一層疏松、最年輕的地質(zhì)礦物質(zhì)層，它是形成土壤的物質(zhì)基礎(chǔ)，是土壤的前身。（一）母質(zhì)類型（按成因分）

1、殘積母質(zhì)(residualparentmaterial)2、運積母質(zhì)(carriedparentmaterial)運積母質(zhì)重積母質(zhì)(colluvialparent)水風(fēng)冰川(glacier)重力(gravity)流水沉積沖積母質(zhì)(alluvialparent)坡積母質(zhì)(slopeparent)洪積母質(zhì)(diluvialparent)湖積母質(zhì)(lacustrineparent)海積母質(zhì)(marineparent)黃土母質(zhì)(Loessparent)沙丘(sanddune)冰磧母質(zhì)(glacialparent)母質(zhì)在土壤形成中的作用(一)直接影響著成土過程的速度、性質(zhì)和方向，例如：石英含量高的花崗巖風(fēng)化物，鹽基少，淋溶強烈，呈酸性；而玄武巖、輝綠巖不含石英、鹽基豐富，抗淋溶作用強，呈中性。在我國亞熱帶地區(qū)，石灰?guī)r發(fā)育成石灰?guī)r土，酸性巖發(fā)育成紅壤。母質(zhì)在土壤形成中的作用(二)母質(zhì)對土壤理化性質(zhì)有很大的影響：影響土壤養(yǎng)分狀況：如鉀長巖、斜長巖；影響土壤機械組成和質(zhì)地：紅色風(fēng)化殼和玄武巖發(fā)育的紅壤質(zhì)地粘重，花崗巖和砂頁巖發(fā)育的質(zhì)地居中，砂巖、片巖的質(zhì)地最輕；影響礦物組成、土壤發(fā)育層次等；1、濕度因子對土壤形成的影響表1中國氣候分區(qū)（二）氣候濕度對土壤形成的作用：

（1）影響土壤中物質(zhì)的遷移我國由西北向華北逐漸過渡，土壤鹽類的遷移能力不斷增強。

（2）影響土壤中物質(zhì)的分解、合成和轉(zhuǎn)化

濕潤地區(qū)的土壤風(fēng)化度較高，而在干旱地區(qū)則較弱。表土有機質(zhì)含量常隨大氣濕度的增加而增加。隨著濕度增加，土壤顏色也由紅轉(zhuǎn)黃。2、溫度對土壤形成的影響

（1）溫度影響礦物的風(fēng)化和合成,影響土壤母質(zhì)和風(fēng)化層的厚度

一般來說，每增加10℃溫度，反應(yīng)速率可成倍增加?；◢弾r風(fēng)化殼在廣東可厚達30～40米，浙江一般在5～6米，而青海高原常不足1米。德國土壤學(xué)家拉曼（Ramann）曾提出了“風(fēng)化因子”的概念:風(fēng)化因子=風(fēng)化天數(shù)×水解離度濕熱帶，土色呈赤色、棕紅色或黃色暖熱半濕帶，土色呈棕色－褐色寒溫帶，土色以灰色為主（2）溫度影響土壤顏色影響有機質(zhì)的分解和腐殖化、全氮：詹尼曾對美國大平原的土壤研究，發(fā)現(xiàn)全氮含量與土壤溫度和濕度密切相關(guān)，并可用下式表示：上式中N表示土壤全氮，T為年均溫度,m為濕度因素。3、溫度和濕度的共同影響4、氣候變化與土壤形成

由于氣候帶、植被和土壤之間存在明顯的關(guān)系，許多土壤學(xué)家非常重視氣候在土壤形成中的作用，并提出了土壤地帶性的概念。

在中國溫帶，自西向東大氣濕度遞增，依次出現(xiàn)：

暗棕壤、棕壤（褐土）、黃棕壤、黃壤、紅壤和磚紅壤。

在中國溫帶東部濕潤區(qū)，由北而南熱量遞增，土壤分布依次為：棕漠土、灰棕漠土、灰漠土、棕鈣土（灰鈣土）、栗鈣土、黑鈣土和黑土。（三）生物

據(jù)科夫達估計，在陸地上植物每年形成的生物量約為3.5×1010噸,相當于8.9×1017

J的能量。

不同的植被類型有機殘體的數(shù)量不同，一般說來，熱帶常綠闊葉林>溫帶夏綠闊葉林>寒帶針葉林，草甸>草甸草原>干草原>半荒漠和荒漠。

1、植物在成土過程中的作用土壤與植物間物質(zhì)和能量的交換（2）動物在成土過程中的作用動物在成土過程中的作用非洲象牙海岸的白蟻可筑起直徑15米，高2～6米的堅固豎立土墩！肥沃土壤中蚯蚓的糞便可達30噸/公頃?。?）微生物在成土過程中的作用

微生物作為地球上最古老的生物體，已存在達數(shù)十億年，它是最古老的造土者。有人在南極洲的羅斯島和泰羅爾盆地128米和427米的沉積巖心中找到了活細菌。

微生物對土壤形成的作用可概括為：分解有機質(zhì)，釋放各種養(yǎng)料，為植物吸收利用；合成土壤腐殖質(zhì)，發(fā)展土壤膠體性能；固定大氣中的氮素，增加土壤含氮量；促進土壤物質(zhì)的溶解和遷移，增加礦質(zhì)養(yǎng)分的有效度（如鐵細菌能促進土壤中鐵溶解移動）。（四）地形（1）地形與母質(zhì)的關(guān)系

沖積物坡積物洪積物殘積物（2）地形與水熱條件的關(guān)系

地形對土壤水分狀況的影響

（3）地形與土壤發(fā)育的關(guān)系

例如，隨著河谷地形的演化，在不同地形部位上，可構(gòu)成水成土（河漫灘）→半水成土(低級階地)→地帶性土(高級階地)的發(fā)生系列。

（五）成土?xí)r間（1）土壤年齡(soilage)

土壤年齡是指土壤發(fā)生發(fā)育時間的長短，通常把土壤年齡分為絕對年齡和相對年齡。絕對年齡(absoluteage)是指該土壤在當?shù)匦迈r風(fēng)化層或新母質(zhì)上開始發(fā)育時算起迄今所經(jīng)歷的時間，通常用年表示；相對年齡(relativeage)則是指土壤的發(fā)育階段或土壤的發(fā)育程度。（2）土壤形成速率和所需的時間許多土壤中在100年內(nèi)就可使土壤有機質(zhì)達到準平衡；在較有利的條件下，一個弱發(fā)育的B層可在數(shù)百年內(nèi)形成;在400～500年的成土?xí)r間內(nèi),就可看出粘粒由A層向B層的遷移。（六）人類活動(anthropicactivity)1、目的性：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中，在逐漸認識土壤發(fā)生發(fā)展客觀規(guī)律的基礎(chǔ)上，利用和改造土壤、培肥土壤，它的影響可以是較快的。2、社會性：它受著社會制度和社會生產(chǎn)力的影響，在不同的社會制度和不同的生產(chǎn)力水平下，人類活動對土壤的影響及其效果有很大的差別。3、間接性：人類活動的影響可通過改變各自然因素而起作用，并可分為有利和有害兩個方面。4、兩重性：利用合理，有助于土壤肥力的提高；利用不當會破壞土壤，如我國不同地區(qū)的土壤退化主要是由于人類不合理地利用土壤引起的。兩重性：

有利？

有害？

表人類影響成土因素的作用（據(jù)E.M.Bridges,1982）

有利效果＊有害效果＊

1.母質(zhì)a.增加礦質(zhì)肥料，b.增積貝殼和骨骼，c.局部增積灰分，d.遷移過量物質(zhì)如鹽分，e.施用泥灰，f.施用淤積物a.動植物養(yǎng)分通過收獲取走多于回收，b.施用對動植物有毒的物質(zhì)，c.改變土壤組成足以抑制植物生長

2.地形a.通過增加表層粗糙度，建造土地和創(chuàng)造結(jié)構(gòu)以控制侵蝕，b.增積物質(zhì)以提高土地高度，c.平整土地a.濕地開溝和開礦促其下降，b.加速侵蝕，c.采掘

3.氣候

a.因灌溉而增加水分，b.人工降雨，c.工業(yè)上經(jīng)營者釋放CO2到大氣中并可能使氣候轉(zhuǎn)暖,d.近地面空氣加熱,e.用電氣或用熱氣管使亞表層土壤增溫,f.改變表層土壤的顏色,以改變反射率,g.排水遷移水分,h.風(fēng)的轉(zhuǎn)向a.土壤受到過分曝曬,擴大冰凍,迎風(fēng)和緊實化等危害,b.土地形成中改變外觀,c.制作煙霧,d.清除和燒毀有機覆被4.有機體a.引進和控制動植物的數(shù)量，b.運用有機體直接或間接增加土壤中的有機質(zhì)，包括人糞尿，c.通過翻犁疏松土壤以取得更多氧氣，d.休閑，e.控制熏燒消滅致病有機體a.移走動植物，b.通過燃燒、耕犁，過度放牧、收獲、加速氧化作用、淋溶作用減少有機質(zhì)含量，c.增加或繁生致病有機體，d.增加放射性物質(zhì)5.時間a.因增添新母質(zhì)或因土壤侵蝕而局部母質(zhì)裸露，從而使土壤更新，b.排水開墾土地a.養(yǎng)分從土壤和植被中加速遷移，以致土壤退化，b.土壤居于固體填充物和水下五、土壤分類（一）土壤分類含義土壤分類是指根據(jù)土壤性質(zhì)和特征，按照一定系統(tǒng)原則、指標體系對土壤進行科學(xué)的分門別類過程。（二）科學(xué)土壤分類的目的、意義科學(xué)的土壤分類的目的，在于闡明土壤在自然因素和人為因素影響下發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律；指出各種土壤發(fā)育演變的主導(dǎo)成土過程和次要成土過程；揭示成土條件、成土過程和土壤屬性之間的必然聯(lián)系，從而擬訂出土壤分類系統(tǒng)。因此，科學(xué)的土壤分類是正確認識土壤，合理利用多種土壤資源的重要環(huán)節(jié)，可為改造土壤，提高土壤肥力和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平提供科學(xué)依據(jù)。（三）我國現(xiàn)行土壤分類原則1.發(fā)生學(xué)原則土壤是獨立的歷史自然體，土壤分類要綜合分析成土條件、成土過程和土壤屬性，以成土條件為前提，成土過程為基礎(chǔ)，土壤