土壤學(xué)教材課件

土壤學(xué)教材第一章緒論一、土壤的基本概念二、土壤肥力的概念三、土地的基本概念四、土壤在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)中的地位五、土壤的基本物質(zhì)組成一、土壤的基本概念（一）土壤在地球上的位置組成地球的四大圈層：

（1）巖石圈：

（2）水圈：

（3）大氣圈：

（4）生物圈：

巖石圈：位于地表，主要由富含硅、鋁的硅酸鹽類巖石所構(gòu)成，又稱為地殼。水圈：包括地球表面的湖泊、江河、海洋等水域，是一個連續(xù)而不規(guī)則的圈層。生物圈：地球上存在生命物質(zhì)的空間，上至海平面上十多公里，下至海平面以下十余公里乃至地下幾百米。大氣圈：環(huán)繞地球最外層的氣體圈層。地表巖石經(jīng)過風(fēng)化作用形成了一層疏松的物質(zhì)，稱為母質(zhì)。由這層疏松的風(fēng)化物質(zhì)構(gòu)成的地殼表層，稱為風(fēng)化殼。風(fēng)化殼厚可達幾十米，薄的僅幾厘米，甚至可以忽略不計。在疏松的母質(zhì)層的上部，生物活動比較強烈，累積的有機質(zhì)比較多，這就是土壤。（二）土壤的概念不同行業(yè)的人給土壤下的定義不同。從農(nóng)業(yè)的角度出發(fā)，可以給土壤如下的定義：

土壤就是陸地表面能夠生產(chǎn)植物收獲物的疏松表層。土壤的基本特性1、土壤具有肥力：這是土壤區(qū)別于其它自然體的質(zhì)的特征。2、土壤資源數(shù)量的有限性3、土壤資源質(zhì)量的可變性4、土壤資源空間分布上的固定性二、土壤肥力的概念（一）土壤肥力概念的演變十七世紀(jì)末：---英國的JohnWoodward得出細土是植物生長“要素”的結(jié)論，而另一些人則認(rèn)為腐植質(zhì)是植物生長“要素”；1840年：---德國化學(xué)家李比西（Liebig）發(fā)現(xiàn)植物依靠土壤中的礦質(zhì)元素而生活，創(chuàng)立著名的“礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說”。該觀點后來又被著名的洛桑試驗站（Rothamsted）所證實。20世紀(jì)30年代：威廉斯擴大了土壤肥力的概念。他認(rèn)為土壤肥力就是“土壤在植物生長的全過程中，同時而且不間斷地供給植物以養(yǎng)分和水份的能力”。1989年美國土壤學(xué)會的土壤肥力的定義是：土壤供應(yīng)植物生長所必需的養(yǎng)分的能力。我國土壤學(xué)家（1987）提出的土壤肥力的概念：---在植物生活期間，土壤供應(yīng)和調(diào)節(jié)植物生長所需要的水份、養(yǎng)分、熱量、空氣和其它生活條件的能力。水、肥、氣、熱被稱為土壤肥力的四大要素。三、土地的概念土地是由氣候、地貌、巖石、土壤、植被和水文等自然要素組成的垂直立體空間，土壤只是其中的一個組成部分。土地具有強烈的“社會經(jīng)濟”屬性，而土壤的“社會經(jīng)濟”屬性較弱。四、土壤資源的重要性（一）土壤是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料是植物生長和生物生產(chǎn)不可缺少的基地；是制定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)措施的重要依據(jù)；（二）土壤是人類繁衍、文明進步的重要條件古羅馬王朝的興旺發(fā)達—尼羅河畔肥沃的土壤資源；古代文明重要的發(fā)祥地（印度河流域、長江和黃河流域、中東的幼發(fā)拉底河流域），都位于大河流域，有著肥沃的土壤和良好的灌溉條件，有利于穩(wěn)定的有組織的社會。土壤資源的破壞導(dǎo)致文明的衰落：---幼發(fā)拉底河流域，灌溉系統(tǒng)管理不善，導(dǎo)致鹽分在耕地中的大量累積，原來肥沃的土壤變成了不滿之地，城市瓦解了，人們只好遠走他鄉(xiāng)。---水土流失（中國的黃河流域）（三）土壤在陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分土壤是水圈、大氣圈和生物圈共同作用的結(jié)果；土壤圈與其它圈層處于平衡狀態(tài)；土壤的質(zhì)量與其它圈層的質(zhì)量密切相關(guān)；土壤在維持生態(tài)平衡、減緩環(huán)境退化方面起重要作用。五、土壤的基本物質(zhì)組成

土壤礦物質(zhì)：95-99%

固體部分（~1/2）土壤有機質(zhì)：1-5%土壤液相：變化不定孔隙部分（~~1/2）氣相：變化不定第二章、土壤礦物質(zhì)礦物質(zhì)是土壤固相的重要組成，約占土壤重量的95%或更多。土壤礦物質(zhì)深刻影響土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)第一節(jié)、成土礦物和巖石主要成土礦物主要成土巖石一、主要成土礦物（一）礦物概念

礦物就是存在于地殼中的具有一定化學(xué)組成、物理性質(zhì)和內(nèi)部構(gòu)造的天然化合物或單質(zhì)。1、原生礦物：地球內(nèi)部巖漿巖冷凝時形成的、存在于巖漿巖之中的礦物2、次生礦物：原生礦物在各種風(fēng)化因素的作用下，改變了形態(tài)、成分和性質(zhì)而形成的新礦物。（二）主要成土礦物1、原生礦物：（1）石英（SiO2）：質(zhì)地堅硬，性質(zhì)穩(wěn)定，抗風(fēng)化能力極強，是土壤砂粒的主要來源。（2）長石類：包括鉀長石和斜長石---鉀長石：正長石[K（AlSi3O8）]，含K2O16.9%，是土壤鉀素的重要來源;---斜長石：鈉長石[Na（AlSi3O8）]

鈣長石[Ca（Al2Si2O8）]長石比較容易風(fēng)化，風(fēng)化后形成高嶺石、二氧化硅和鹽基物質(zhì)。（3）云母類：片狀，有彈性，化學(xué)成份變化大，主要包括白云母和黑云母：---白云母[KAl2(AlSi3O10)(OH)2]

無色或淡灰黃色，抗風(fēng)化力很強。---黑云母[K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH,F)2]

黑色或褐色，易風(fēng)化，分解后釋放出鹽基，形成鐵、鋁氫氧化物和綠泥石等云母類礦物含K高，風(fēng)化后是土壤重要的鉀素來源。（4）角閃石和輝石---角閃石Ca2Na(Mg,Fe)4(Al,Fe)(Si,Al)8O22(OH)2---輝石

Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6

屬于深色礦物，容易風(fēng)化，風(fēng)化后形成氧化鐵、氧化硅、高嶺石、綠泥石等次生礦物，釋放出較多的鈣、鎂等元素（5）橄欖石

[(Mg,Fe)2SiO4]

是富含鐵、鎂的硅酸鹽礦物，新鮮礦物呈橄欖綠色，容易風(fēng)化，風(fēng)化后形成氧化鐵、膠狀二氧化硅、蛇紋石、滑石等次生礦物。（6）方解石和白云石

---碳酸鹽類礦物

---方解石

CaCO3,石灰?guī)r和大理巖的主要成分，白色或米黃色，菱面斜方體，易風(fēng)化，是土壤和母質(zhì)鈣的主要來源。

---白云石，[Ca,Mg(CO3)2]，是白云巖的主要成分，比方解石稍穩(wěn)定。主要原生礦物的風(fēng)化順序：

橄欖石鈣長石抗風(fēng)輝石鈣斜橄欖石化能角閃石鈉鈣斜長石力增黑云母鈉長石強鉀長石白云母石英2、次生礦物主要次生礦物有高嶺石、水云母、綠泥石、蛭石、蒙托石，以及各種二三氧化物。它們的詳細結(jié)構(gòu)與性質(zhì)將在“土壤膠體”部分介紹。二、主要成土巖石巖石就是自然界存在的一種或數(shù)種礦物的集合體。巖石依其成因可以分為三大類：巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖（一）巖漿巖由巖漿冷凝而成的巖石，又稱火成巖。按巖漿巖SiO2含量，可以將其分為酸性巖、中性巖、基性巖和超基性巖。1、酸性巖SiO2含量>65%；常見的有花崗巖和流紋巖?；◢弾r：地殼中分布最多的巖石。肉紅、淺灰、灰白等色。主要由石英、正長石和斜長石組成。等粒結(jié)構(gòu)。風(fēng)化形成的母質(zhì)，砂、粘適中，物理性較好，但鹽基離子少，酸度較大，養(yǎng)分貧乏。流紋巖：淺灰、灰紅等色，隱晶質(zhì)，斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶的主要礦物為石英和透長石。較難物理風(fēng)化。風(fēng)化產(chǎn)物中缺少鹽基，酸度較大。2、中性巖SiO2含量55-65%最主要的是正長巖、閃長巖、安山巖。正長巖：常為淺紅色，正長石為主，伴有黑云母、角閃石，等粒結(jié)構(gòu)，礦物晶粒較大。閃長巖：淺灰、灰綠等色，角閃石和斜長石為主，伴有正長石和黑云母。等粒結(jié)構(gòu)。安山巖：深灰、紫或綠色，主要礦物為斜長石和角閃石，斑狀結(jié)構(gòu)。與酸性巖相比，中性巖風(fēng)化后形成的粘粒較多，砂粒較少，Ca、Mg等鹽基成分較多。3、基性巖SiO2含量為45-55%最主要的巖石是輝長巖、玄武巖輝長巖：灰黑、暗綠等色，斜長石和輝石為主，少量角閃石和和輝石。等粒結(jié)構(gòu)。玄武巖：黑、灰綠、灰黑等色。主要為基性斜長石、輝石、伴有橄欖石。隱晶質(zhì)，斑狀結(jié)構(gòu)，有氣孔或杏仁構(gòu)造。基性巖容易風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物粘粒多，砂粒極少，富含氧化鐵，鈣鎂較多。4、超基性巖SiO2含量<45%。常見的巖石為橄欖巖。橄欖巖：暗綠色或黑色，主要礦物為橄欖石和輝石，其次為角閃石，等粒結(jié)構(gòu)。極易風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物富含鐵質(zhì)氧化無和鈣、鎂等鹽基物質(zhì)。（二）沉積巖各種先成巖的風(fēng)化剝蝕產(chǎn)物、火山作用產(chǎn)物以及生物作用產(chǎn)物經(jīng)外力搬運后重新沉積膠結(jié)而形成的巖石，稱為沉積巖。沉積巖分布面積占大陸面積的70%。沉積巖分為碎屑巖、粘土巖、化學(xué)巖及生物化學(xué)巖等三類。1、碎屑巖類由碎屑礦物組成的沉積巖稱為碎屑巖。碎屑巖主要包括礫巖和砂巖兩類。礫巖：直徑>2mm的碎屑石礫占一半以上，極堅硬，難風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物粗砂質(zhì)，養(yǎng)分貧乏。砂巖：直徑2-0.1mm的砂粒占一半以上。---以石英為主的稱石英砂巖石；---以長石為主的稱長石砂巖；---以碳酸鈣膠結(jié)為主的稱鈣質(zhì)砂巖。石英砂巖和硅質(zhì)砂巖極堅硬，難風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物主要為砂粒。泥質(zhì)和鈣質(zhì)砂巖較易風(fēng)化。2、粘土巖類以粘土為主要成分的沉積巖石稱為粘土巖頁巖：具頁狀層理，是分布最廣的沉積巖，易風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物質(zhì)地細，含有較多的養(yǎng)分。泥巖：不具層理的粘土巖。風(fēng)化產(chǎn)物與頁巖類似。3、化學(xué)巖及生物化學(xué)巖類由化學(xué)或生物化學(xué)作用沉淀而成的沉積巖稱為化學(xué)巖或生物化學(xué)巖。石灰?guī)r：一般白色或灰色，含雜質(zhì)多時可呈深色，主要成分為碳酸鈣，主要礦物為方解石，遇鹽酸放出氣泡。白云巖：一般白色或灰色，主要礦物是白云石，主要成分CaCO3、MgCO3，遇鹽酸微弱起泡。（三）變質(zhì)巖類巖漿巖或沉積巖在高溫高壓、熱氣熱液作用下發(fā)生變質(zhì)作用而形成的巖石，稱變質(zhì)巖。常見的變質(zhì)巖有片麻巖、石英巖、板巖、千枚巖、片巖、大理巖等。片麻巖：多由花崗巖變質(zhì)而成，深色礦物和淺色礦物呈黑白相間的帶狀排列，風(fēng)化產(chǎn)物和花崗巖類似。石英巖：由硅質(zhì)砂巖變質(zhì)而來，極堅硬，極難風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物多砂?；蚴[，質(zhì)地粗，養(yǎng)分貧乏。板巖：由頁巖變質(zhì)而來，更堅硬，難風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物與頁巖相似。千枚巖：亦由頁巖變而來，但云母含量較高，風(fēng)化產(chǎn)物含K較多。片巖：由頁巖或呈隱晶質(zhì)的巖漿巖變質(zhì)而來,種類繁多,難風(fēng)化.徹底風(fēng)化后形成大量粘粒,質(zhì)地細.大理巖：石灰?guī)r變質(zhì)而來，比石灰?guī)r硬，風(fēng)化產(chǎn)物類似于石灰?guī)r。第二節(jié)、風(fēng)化作用與母質(zhì)類型巖石的風(fēng)化作用母質(zhì)類型一、巖石的風(fēng)化作用地表的巖石在外界因素的作用下，發(fā)生形態(tài)、組成和性質(zhì)變化的過程，稱為風(fēng)化作用。形態(tài)變化：巖石破碎組成變化：礦物組成和化學(xué)組成的改變性質(zhì)變化：堅硬疏松等

（一）物理風(fēng)化指巖石崩解破碎成大小不同顆粒而不改變其化學(xué)成分的過程；引起物理風(fēng)化的主要因素：---溫度變化差異性熱脹冷縮裂紋崩解破碎---結(jié)冰作用膨脹破碎---流水作用磨蝕、帶走碎屑---風(fēng)的作用吹走碎屑加速物理風(fēng)化物理風(fēng)化作用的結(jié)果，使巖石礦物破碎，產(chǎn)生新的物理性質(zhì)，使巖石獲得了對水的通透性，為化學(xué)風(fēng)化創(chuàng)造了條件。（二）化學(xué)風(fēng)化巖石中的礦物在化學(xué)作用的影響下，發(fā)生化學(xué)成分和性質(zhì)的變化、以及產(chǎn)生新礦物的過程，稱為化學(xué)風(fēng)化。化學(xué)風(fēng)化作用包括如下幾種作用：溶解作用，水化作用，水解作用，氧化作用1、溶解作用礦物的溶解度差異很大在漫長的時間中，溶解的量是可觀的水中的有機酸或無機酸可以促進礦物的溶解常見礦物的溶解度順序是：

石鹽>石膏>方解石>橄欖石>輝石>角閃石>滑石>蛇紋石>綠簾石>正長石>黑云母>白云母>石英2、水化作用巖石中的礦物與水化合成為新的含水礦物的過程，稱為水化作用。實質(zhì)是水分子進入礦物晶格；水化作用使礦物體積增大、硬度降低、溶解度加大，有利于進一步的風(fēng)化崩解。例：

CaSO4+2H2OCaSO4.2H2O

（硬石膏）（石膏）3、水解作用礦物中的鹽基離子被水所解離的H+置換，分解形成新礦物的作用，稱為水解作用。水解作用是最主要的化學(xué)風(fēng)化作用。溫度升高，水的電離度升高，水解作用加強。CO2顯著提高水的水解能力；熱帶亞熱帶地區(qū)的水解作用比高寒地區(qū)強的多。在合適的條件下，水解作用可以使礦物徹底分解成簡單的氧化物。4、氧化作用礦物多形成于缺氧條件，一旦暴露地表，就發(fā)生氧化作用，形成新礦物或新的化學(xué)物質(zhì)。氧化作用在水的參與下完成，因此濕潤地區(qū)的氧化作用更為強烈?；瘜W(xué)風(fēng)化作用可以使巖石礦物的顆粒進一步變細、并改變其化學(xué)成分?；瘜W(xué)風(fēng)化的產(chǎn)物可以分為三類：---簡單鹽類；---次生礦物；---原生礦物；（三）生物風(fēng)化巖石在生物的作用下發(fā)生破碎、分解的過程稱為生物風(fēng)化。表現(xiàn)在兩個方面：---機械破壞作用：根系活動、土壤動物的活動---生物化學(xué)作用：分泌有機酸、有機分解產(chǎn)物對巖石礦物的破壞作用。二、母質(zhì)類型母質(zhì)就是巖石礦物經(jīng)過各種風(fēng)化作用后形成的疏松多孔物質(zhì)，是土壤形成的原始材料。母質(zhì)的主要類型有：殘積母質(zhì)、坡積母質(zhì)、洪積母質(zhì)、河流沖積母質(zhì)、湖泊沉積母質(zhì)、淺海沉積母質(zhì)、風(fēng)積母質(zhì)等七大類。1、殘積母質(zhì)就地風(fēng)化而未經(jīng)搬運的巖石風(fēng)化產(chǎn)物。主要分布于山地丘陵頂部等較高的地形部位上。通常較粗，疏松，通透性好。其性質(zhì)與母巖關(guān)系密切。2、坡積母質(zhì)在重力或流水作用下移動沉積在較低處的沉積物。分布在山坡或山麓。顆粒大小不一、無明顯層理。在山坡上部，堆積層較薄，顆粒較粗；在山坡下部，堆積層較厚，顆粒較細。3、洪積母質(zhì)在山洪的作用下移動沉積在山前的坡麓、山口及平原邊緣的沉積物。洪積物常形成洪積扇地形。顆粒大小不一。在山口處以礫石、粗砂為主，層次不明顯。向外逐漸過渡為細砂和粘土，層次相對明顯。4、河流沖積母質(zhì)經(jīng)過河流長距離搬運而沉積的沉積物。分布在河流兩岸。顆粒分布很有規(guī)律：上游粗、下游細；靠河床粗、遠離河床細；層理常見。該母質(zhì)上形成的土壤，土層深厚、養(yǎng)分充足，是重要的農(nóng)業(yè)土壤資源。5、湖泊沉積母質(zhì)湖水泛濫時產(chǎn)生的沉積物。分布在湖泊的周圍；顆粒較細、富含有機質(zhì)、層理不明顯；6、淺海沉積母質(zhì)堆積于海岸邊的沉積物。其主要物質(zhì)來源是內(nèi)陸河流攜帶來的泥沙。質(zhì)地變異大。在海岸突出部和平直岸段，多為砂質(zhì)；在河流入海的港灣處，多為粘質(zhì)。含鹽量較高。7、風(fēng)積母質(zhì)由風(fēng)力搬運而堆積成的沉積物。在干旱地區(qū)分布比較普遍。濱海地區(qū)也有風(fēng)積物。顆粒粗細均勻，層理分明。自然界存在的母質(zhì)，其成因往往不是單一的，而是有幾種成因共同起作用。如：殘積-坡積母質(zhì)，坡積-沖積母質(zhì)等。第三節(jié)、土壤的機械組成土壤礦質(zhì)顆粒的粒級及其性質(zhì)土壤質(zhì)地及其肥力特征一、土壤礦質(zhì)顆粒的粒級及其性質(zhì)（一）粒級分類土壤礦質(zhì)顆粒大小差異很大，組成和性質(zhì)各不相同。通常將其分為礫石、砂粒、粉粒和粘粒。世界上主要的礦質(zhì)顆粒分級體系有：---（前蘇聯(lián)）卡慶斯基制；---國際分級制；國際制粒級分類標(biāo)準(zhǔn)粒級名稱粒徑（mm)石礫>2粗砂2-0.2細砂0.2-0.02粉砂0.02-0.002粘粒<0.0021、國際制粒級分類國際制粒級分類法源于瑞典土壤學(xué)家Atterberg的分級制。各粒徑標(biāo)準(zhǔn)均采用十進制，簡明易記。2、卡慶斯基分級制（原蘇聯(lián)）該分級制由原蘇聯(lián)土壤學(xué)家卡慶斯基擬定，在我國廣泛使用。將大于3毫米的部分，稱為土壤的粗骨小于3毫米的部分，成為細粒以0.01毫米為界限，將大于此界限的稱為物理性粘粒，小于此限的稱為物理性砂粒。小于0.001毫米的稱為粘粒。（二）各粒級的組成與性質(zhì)1、各粒級的礦物組成

---砂粒和粉粒是由各種原生礦物組成的，以石英為多，兼有其它抗風(fēng)化礦物；

---粘粒中以次生礦物為主

---礫石中以巖石碎塊為主。2、各粒級的化學(xué)組成

---砂粒和粉粒中SiO2含量比較高，養(yǎng)分元素含量很低，基本沒有供應(yīng)養(yǎng)分的能力；

---粘粒SiO2含量較低，鐵、鋁、鉀、鈣、鎂等元素含量較高，有較強的養(yǎng)分供應(yīng)潛力。3、各粒級的主要性質(zhì)---砂粒本身沒有粘結(jié)性、漲縮性和可塑性；砂粒之間的間隙大；持水能力低；對養(yǎng)分的吸持能力低；通透性強。

---粘粒有較強的粘結(jié)性、漲縮性和可塑性；粘粒之間的間隙細；持水能力強；對養(yǎng)分的吸持能力強；通透性弱。

---粉砂粒的性質(zhì)介于砂粒和粘粒之間。二、土壤質(zhì)地及其肥力特征（一）土壤質(zhì)地分類

---任何一種土壤都是由各種粒級的顆粒所組成，不同土壤中各粒徑的土粒的比例不同。土壤中土粒的大小及其比例狀況就稱為土壤的機械組成。

---按照土壤機械組成人為地劃分的若干土壤類別，就稱為土壤質(zhì)地。最常用的質(zhì)地分類制是國際制和卡慶斯基制。1、卡慶斯基質(zhì)地分類制依據(jù)物理性砂粒和物理粘粒含量將土壤分為砂土、壤土和粘土三大類，往下再續(xù)分出9個類型。分類比較簡單（三類九種）；顆粒測定比較簡單（測定物理性粘（砂）粒即可）；考慮到不同土壤類型的差別，劃分標(biāo)準(zhǔn)也有所不同。2、國際質(zhì)地分類制將土壤質(zhì)地分為四類十三種；以粘粒含量15%作為壤土和粘壤土的界限；以粘粒含量25%作為壤土和粘土的界限；以粉粒45%作為“粉砂質(zhì)”土壤的定名標(biāo)準(zhǔn)；以砂粒含量85%作為砂土劃分的標(biāo)準(zhǔn)；國際土壤質(zhì)地分類三角圖（二）質(zhì)地與肥力的關(guān)系質(zhì)地是土壤最基本的性狀之一；質(zhì)地是許多肥力特性的決定性因素，與作物生長關(guān)系密切；砂土類的肥力特征：空隙大，通氣、透水能力強，但保水抗旱能力差；本身養(yǎng)分含量少，對外來養(yǎng)分的保持能力弱，有機質(zhì)含量低。肥效快、猛，后勁不足，“發(fā)小苗不發(fā)老苗”；土溫變幅大，早春土溫上升快，“熱性土”；耕作容易，宜耕期長，但耕作質(zhì)量差。砂質(zhì)土的管理要點：宜種耐旱耐瘠作物；灌溉和施肥都應(yīng)少量多次；多施未腐熟或半腐熟的有機質(zhì)；播種宜深，及時蓋土；砂質(zhì)水田要邊耕邊播；砂質(zhì)土的主要改良措施是摻粘、增施有機肥。粘土類肥力特征：空隙小，通氣、透水能力弱，但保水抗旱能力強；本身養(yǎng)分含量多，對外來養(yǎng)分的保持能力強，有機質(zhì)含量高。肥效遲緩，肥效穩(wěn)長，“發(fā)老苗不發(fā)小苗”；土溫變幅小，早春土溫上升慢，“冷性土”；堅硬緊實，耕作困難，宜耕期短，耕作質(zhì)量差。粘質(zhì)土的管理要點：在適合的含水量范圍內(nèi)進行耕作，要精耕細耙，盡量冬耕曬田；施足基肥，前期適量多施，后期少施；注意排水防澇；粘質(zhì)土的主要改良措施是摻砂，增施有機肥。壤土類的肥力特征：兼有砂質(zhì)土和粘質(zhì)土的優(yōu)點，但不具有二者的缺點。因此，壤質(zhì)土是最理想的農(nóng)業(yè)土壤。第三章、土壤有機質(zhì)土壤有機質(zhì)是土壤固相的重要組成部分；在一般土壤中，有機質(zhì)含量在5%以下；對土壤肥力具有極其重要的意義。第一節(jié)、土壤有機質(zhì)的組成與；

性質(zhì)土壤有機質(zhì)的來源包括：

---植物殘體；

---動物殘體；

---微生物的殘體；

---有機肥料；

---有機廢物；其中進入土壤的植物殘體是最主要的來源。一、土壤有機質(zhì)來源物的組成分植物殘體含水量一般在60-90%；干物質(zhì)中，90%以上為C，H，O三元素，N和灰分元素約占8%；植物殘體的有機化合物包括：

---碳水化合物，約占干物質(zhì)的60%；

---脂肪、臘質(zhì)、鞣酸等，1-8%；

---木質(zhì)素：10-30%；

---蛋白質(zhì)：1-15%；二、土壤有機質(zhì)的存在形態(tài)土壤有機質(zhì)可以分為兩大類：

---未分解或半分解的植物殘體組織，嚴(yán)格地說，這些只能算土壤有機質(zhì)的原料；

---土壤腐植質(zhì)第二節(jié)、有機物質(zhì)在土壤中的轉(zhuǎn)化有機質(zhì)在土壤中經(jīng)歷各種復(fù)雜的轉(zhuǎn)化，可以歸納為兩個方向：

---分解過程（礦質(zhì)化過程）：復(fù)雜有機物分解為簡單的物質(zhì)，最后形成CO2，H2O和無機鹽；

---合成過程（腐植化過程）：形成更復(fù)雜的有機物質(zhì)（腐植質(zhì)）的過程。一、土壤有機質(zhì)的礦質(zhì)化過程有機質(zhì)的礦化過程是在各種微生物的作用下進行的，不同的有機組分，由不同的微生物起主要分解作用。在不同的條件下，分解的速度和產(chǎn)物不同。進入土壤的有機質(zhì)在微生物進行的生化過程和一些純化學(xué)過程的共同作用下，形成腐植質(zhì)的過程。

（一）糖類的分解多糖（淀粉和纖維素）葡萄糖酒精醋酸CO2+H2O

（好氣分解）丁酸甲烷+CO2

（嫌氣分解）（二）單寧、脂肪、木質(zhì)素的分解

甘油脂肪脂肪酸按碳水化合物分解單寧和木質(zhì)素的分解比脂肪更慢。（三）含N有機化合物的分解包括蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸、酰胺、有機堿、尿素、腐植質(zhì)等；含N有機物在多種微生物的作用下，進行水解、氨化、硝化等過程，最后轉(zhuǎn)化成無機N素。（四）含硫有機物的分解主要是含硫蛋白質(zhì)；含S有機物含S氨基酸

SH2SO4（好氣條件）

H2SH2S累積（嫌氣條件）（五）含磷有機物的分解包括蛋白質(zhì)、核酸、磷脂、植素、腐植質(zhì)等；分解后可以釋放出無機磷。二、土壤有機質(zhì)的腐植質(zhì)化過程進入土壤的有機質(zhì)在微生物進行的生化過程和一些純化學(xué)過程的共同作用下，形成腐植質(zhì)的過程。腐植質(zhì)是由土壤有機物質(zhì)（或原有的腐植質(zhì)）的有機分解產(chǎn)物重新合成而成的。其形成是一個復(fù)雜的、多途徑的過程。目前關(guān)于腐植質(zhì)形成的主要學(xué)說有四：糖-胺縮合學(xué)說、多酚學(xué)說、起源于木質(zhì)素的多酚學(xué)說、木質(zhì)素學(xué)說。這幾種途徑在土壤中可能都存在，但在不同條件下的重要性不同。一般以腐植化系數(shù)衡量植物殘體對土壤有機質(zhì)形成量貢獻的大小。單位重量有機碳在土壤中分解一年后殘留碳的分?jǐn)?shù)，稱為腐植化系數(shù)。農(nóng)田土壤中有機物料的腐植化系數(shù)有機物料江南地區(qū)華南地區(qū)稻桿范圍0.15-0.260.19-0.43平均0.20(27)0.24(10)稻根范圍0.33-0.510.32-0.51平均0.42(27)0.38(8)綠肥范圍0.16-0.370.16-0.33平均0.24(33)0.23(32)三、影響有機物轉(zhuǎn)化的條件有機殘體的組成與狀態(tài)土壤環(huán)境條件（一）有機殘體的組成與狀態(tài)

1、物理狀態(tài)多汁、幼嫩的植物殘體比干枯、老化的植物殘體容易分解；粉碎的植物殘體比未粉碎的容易分解。

2、有機物組成糖、淀粉、蛋白質(zhì)>半纖維素>纖維素、木質(zhì)素、脂肪、臘質(zhì)

不同有機成分在土壤中的分解速率有機殘體的C/N比C/N~25：1時，最有利于有機殘體的分解C/N<25：1時，分解過程會釋放部分N供植物吸收；C/N>25:1時，微生物會與植物爭奪有效N(二)土壤環(huán)境條件土壤條件通過影響土壤微生物活動而影響有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化.1、土壤濕度和通氣狀況：

---在適當(dāng)濕潤而通氣良好的條件下，好氣微生物活動強烈，有機質(zhì)進行好氣分解，分解速度快，礦化率高，中間產(chǎn)物累積少，釋放出的礦質(zhì)養(yǎng)分多，但腐植化系數(shù)低，不利于腐植質(zhì)的累積。---當(dāng)濕度過大，通氣條件不良，有機質(zhì)以嫌氣分解為主，分解速度慢，礦化率低，有機質(zhì)分解不完全，容易累積中間產(chǎn)物，對作物有毒害作用，腐植化系數(shù)高，有利于腐植質(zhì)的累積。2、溫度狀況

---有機質(zhì)在0°C時就開始有微弱分解，從0°C到35°C，有機質(zhì)分解作用逐漸增強；

---溫度進一步升高，微生物活動受到抑制，有機質(zhì)分解也減慢。

---當(dāng)溫度高于35°C，有機質(zhì)可能發(fā)生純化學(xué)的氧化分解作用。3、酸堿度大多數(shù)細菌最適合的pH范圍是6.5-7.5，放線菌略高，真菌略低。過酸或過堿（>8.5,<5.5)都不利于有機質(zhì)的分解。4、土壤質(zhì)地質(zhì)地通過影響土壤的通氣狀況而影響有機質(zhì)的分解。

---砂質(zhì)土中有機質(zhì)好氣分解旺盛，分解迅速；

---粘質(zhì)土中有機質(zhì)分解速度較砂質(zhì)土慢。其他因素：---土壤溶液鹽分濃度高于0.2%時，有機質(zhì)分解受阻；---有毒重金屬和有機污染物也會阻礙有機質(zhì)的分解。土壤分解速率隨時間的變化

第三節(jié)、土壤腐植質(zhì)通過土壤微生物的作用，在土壤中新合成的一類分子量很大的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機化合物，稱為腐植質(zhì)。腐植質(zhì)是由多種有機化合物混合而成的混合物，而不時單一的化合物。腐植質(zhì)的主體是腐植酸，約占腐植質(zhì)的85%-90%。

胡敏酸富里酸腐植物質(zhì)胡敏素腐植質(zhì)、（85-90%）多糖類簡單化合物氨基酸

（10-15%）多糖醛酸苷

一、土壤腐植質(zhì)的分離、提取與組分

土壤(去除有機殘體)

用0.1MNaOH提取,過濾

黑色溶液胡敏素殘渣

用HCl調(diào)節(jié)到pH2溶液-富里酸沉淀-胡敏酸二、土壤腐植質(zhì)的組成與性質(zhì)（一）元素組成

---腐植質(zhì)主要由C、H、O、N、S、P等元素組成，最多的是C和C。還含有少量Ca，Mg，F(xiàn)e，Si等灰分元素。

---腐植質(zhì)的C:N:P:S大致為100-120:10:1:1,C/N比大約為10:12:1（二）分子結(jié)構(gòu)和分子量

---腐植酸的核心組成份是芳香族化合物，此外還有氨基酸、多肽及碳水化合物。---富里酸含羧基比胡敏酸多，所以酸性較強。

---富里酸的分子比胡敏酸小，結(jié)構(gòu)較簡單。Flaig的胡敏酸模型Stevenson的胡敏酸模型Schnitzer和Khan的富里酸模型Schulten的胡敏酸低(3)聚物分子的優(yōu)化3D結(jié)構(gòu)模型Schulten的胡敏酸低(10)聚物分子的優(yōu)化3D結(jié)構(gòu)模型（三）電性及陽離子吸附能力

---腐植酸分子上有許多功能團，主要的有羥基、酚羥基、醇羥基等。這些基團的解離，是負（正）電荷的主要來源。

---腐植質(zhì)的負電荷屬于可變電荷，CEC在200-500cmol/kg之間，比無機膠體大。（四）溶解性

---胡敏酸不溶解于水，但其鉀、鈉、銨鹽可以溶于水。---富里酸的水溶性比胡敏酸高的多。（五）穩(wěn)定性穩(wěn)定性高，不易被分解。胡敏酸的穩(wěn)定性高于富里酸。耕作會大大降低腐植酸的穩(wěn)定性，加速其分解。（六）顏色腐植酸整體呈黑色；胡敏酸呈褐色，胡敏素為黑色，富里酸為黃色。第四節(jié)有機質(zhì)對土壤肥力的貢獻一、提供植物營養(yǎng)（一）提供碳素營養(yǎng)有機質(zhì)分解釋放CO2，釋放到大氣；根系可以直接吸收少量CO2。（二）提供礦質(zhì)營養(yǎng)

---植物吸收的N，2/3來自土壤，其中80-97%存在于有機質(zhì)中。

---有機質(zhì)分解釋放出各種大量或微量元素，各種元素的比例更符合植物的需要。二、提高土壤保水、保肥能力

---腐植質(zhì)有極強的吸水能力，可以大大提高土壤的保水能力；

---腐植質(zhì)的CEC是粘粒的2-3倍，可以明顯提高土壤吸附陽離子的能力。

---通過基團上H+離子的解離或吸附，可以緩沖土壤酸堿性的變化。三、改善土壤物理性質(zhì)

---腐植質(zhì)的粘結(jié)力大于砂粒，小于粘粒，因此可以改善砂土或粘土的粘結(jié)性及耕性。

---促進團粒結(jié)構(gòu)的形成，從而改善通透性；

---加深土色，提高土壤吸熱能力，增溫。四、促進土壤養(yǎng)分有效化

---有機質(zhì)分解產(chǎn)生有機酸，有機酸通過絡(luò)合作用和溶解作用而提高土壤養(yǎng)分的有效性。第五節(jié)、土壤有機質(zhì)的平衡及管理一、土壤有機質(zhì)的平衡土壤有機質(zhì)的平衡取決于有機質(zhì)的添加量和有機質(zhì)的礦化量。

1、有機質(zhì)的年礦化量（Y）

=表土有機質(zhì)總量*礦化率

有機質(zhì)的礦化率：每年因礦化作用而消耗的土壤有機質(zhì)占土壤有機質(zhì)總量的百分率。2、進入土壤的有機物形成的腐植質(zhì)量(X)=有機物添加量*腐植化系數(shù)

進入土壤的有機質(zhì)包括從土壤外所有來源進入土壤的有機質(zhì)的量。

若：Y=X平衡

Y<X累積

Y>X虧損二、福建土壤有機質(zhì)狀況

1、林地土壤>水田土壤>農(nóng)地土壤林地土壤平均有機質(zhì)含量=4.28±1.57%

水田土壤平均有機質(zhì)含量=2.76±0.38%

農(nóng)地土壤平均有機質(zhì)含量=1.59±0.57%2、山區(qū)土壤高于平原土壤建陽、龍巖、三明三市土壤有機質(zhì)平均含量為3.94±1.40%;莆田、廈門、泉州三市土壤有機質(zhì)平均含量為2.11±0.48%。3、高海拔土壤高于低海拔土壤山地草甸土>黃壤>紅壤>紫色土>石灰土>赤紅壤>潮土>鹽土>風(fēng)沙土>4、粘質(zhì)土壤高于砂質(zhì)土壤紅壤性水稻土的統(tǒng)計結(jié)果表明，不同質(zhì)地土壤的有機質(zhì)含量有明顯差異：粘土>粘壤土>壤質(zhì)粘土>砂質(zhì)粘壤土>砂壤土>壤質(zhì)砂土5、熟化度高的土壤有機質(zhì)含量高，侵蝕土壤有機質(zhì)含量低。三、土壤有機質(zhì)的管理大部分耕地的有機質(zhì)含量仍然偏低；近年來，偏施化肥，少用有機肥的現(xiàn)象嚴(yán)重；因此，有機質(zhì)管理的主要目標(biāo)是增加土壤有機質(zhì)儲量。土壤有機質(zhì)管理的主要措施1、大力發(fā)展綠肥冬季綠肥、水生綠肥、果茶園套種綠肥2、提倡秸桿還田3、開辟其他有機肥源家禽畜糞便、人糞尿等第四章

土壤膠體和土壤吸收性能土壤膠體是土壤中最活躍的部分，對土壤肥力有深刻的影響。土壤膠體及其特性土壤的交換吸收性能第一節(jié)、土壤膠體及其特性一、土壤膠體的概念（一）膠體的概念---一種或數(shù)種物質(zhì)的微小顆粒均勻地分散于另一種物質(zhì)中，便構(gòu)成分散體系。均勻分散的顆粒稱為分散相顆粒。---分散相顆粒的粒徑在1-100nm（毫微米）范圍的分散相體系，稱為膠體分散體系，其中的分散相顆粒就是膠體顆粒。土壤膠體一般指土壤粘粒，其粒徑在1-2微米之間（1000-2000毫微米）。比一般規(guī)定的膠體粒級大10-20倍。嚴(yán)格說來，土壤膠體是一種準(zhǔn)膠體。二、土壤膠體的特性（一）具有巨大的比表面和表面積

---內(nèi)表面：指膨脹性粘土礦物的晶層表面和腐植質(zhì)分子聚集體內(nèi)部的表面。

---外表面：指粘土礦物、氧化物和腐植質(zhì)分子暴露在外的表面。

土壤常見粘粒礦物的比表面積（m2/g）膠體成分內(nèi)表面積外表面積總表面積蒙脫石蛭石水云母高嶺石埃洛石水化埃洛石水鋁英石700-750400-7500-500400130-40015-1501-5090-1505-4010-4525-30130-400700-850400-80090-1505-4010-45430260-800（二）土壤膠體的帶電性土壤膠體所帶的電荷可以分為兩類：永久電荷：指由于層狀硅酸鹽礦物晶格中的同晶替代作用所產(chǎn)生的剩余負電荷。這種負電荷不受介質(zhì)pH值的影響。可變負電荷：指隨介質(zhì)pH的變化而變化的負電荷。有機膠體、氧化物膠體的電荷屬于可變電荷，層狀硅酸鹽礦物的電荷既有永久電荷，也有可變電荷。（三）膠體的分散性和凝聚性膠體有兩種狀態(tài)：溶膠狀態(tài)：膠粒帶同種電荷，彼此互相排斥，所以可以穩(wěn)定地分散在介質(zhì)中。凝聚狀態(tài)：膠粒與膠粒之間互相凝聚在一起形成絮狀或無定形沉淀。（四）土壤膠體的吸收代換性帶電荷的土壤膠體會吸附土壤溶液中的帶相反電荷的離子，以補償膠體電性的不平衡。一部分被吸附的離子，可以和土壤溶液中的離子進行交換。這種現(xiàn)象就稱為土壤膠體的吸收交換性能。三、土壤膠體的類型及其電荷特征土壤膠體可以分成三大類：無機膠體、有機膠體和有機--無機復(fù)合膠體。（一）土壤無機膠體

無機膠體存在土壤粘粒之中，包括：層狀（鋁）硅酸鹽礦物含水氧化硅膠體；含水氧化鐵、鋁膠體；水鋁英石；1、層狀硅酸鹽礦物（1）基本結(jié)構(gòu)單位

A、硅氧四面體和鋁氧八面體

硅氧四面體由一個硅原子和四個氧原子組成，硅原子位于中央，氧原子占據(jù)四個頂點。

鋁氧八面體由一個鋁原子和八個氧原子組成，鋁原子位于中央，氧原子占據(jù)八個頂點。硅氧四面體結(jié)構(gòu)示意圖鋁氧八面體結(jié)構(gòu)示意圖B、硅氧片和水鋁片硅氧四面體和硅氧四面體之間通過共用氧原子互相聯(lián)結(jié)就形成了硅氧片。每六個硅氧四面體相連就形成一個六邊形網(wǎng)孔。鋁氧八面體與鋁氧八面體通過共用氧原子互相連接就形成了水鋁片。硅氧片與鋁氧片（水鋁片）稱為基本晶片。晶片與晶片按一定方式堆疊就形成了粘土礦物的晶層。硅氧四面體互相聯(lián)結(jié)示意圖硅氧四面體聯(lián)結(jié)成硅氧片,在平面上形成六角形網(wǎng)眼（2）主要的層狀鋁硅酸鹽礦物高嶺石：單位晶層由一層硅氧片和一層鋁氧片構(gòu)成。故稱1：1型礦物。晶層之間以氫鍵連接，聯(lián)結(jié)力強。塑性、粘結(jié)性、粘著性、膨脹性很弱。對水和陽離子的吸附力弱，CEC=3-15cmol(+)/kg。主要存在于風(fēng)化程度較高的土壤中。硅酸鹽礦物的一般結(jié)構(gòu)示意圖高嶺石結(jié)構(gòu)示意圖高嶺石結(jié)構(gòu)示意圖

蒙脫石：兩層硅氧片中間夾一層鋁氧片構(gòu)成蒙脫石晶層。2：1型礦物。晶層之間通過鍵相連，聯(lián)結(jié)力弱。脹縮性、粘結(jié)性、可塑性很強。對水和陽離子的吸附力強，CEC=60-100Cmol(+)/kg。主要存在于風(fēng)化度低的土壤中。蛭石與蒙皂石結(jié)構(gòu)示意圖蒙托石結(jié)構(gòu)示意圖

蛭石：2：1型礦物，晶層結(jié)構(gòu)與蒙脫石相似。同晶替代比蒙脫石普遍。陽離子交換量比蒙脫石高，CEC可達150Cmol(+)/kg.膨脹性小于蒙脫石，但高于高嶺石。蛭石結(jié)構(gòu)示意圖

水云母：2：1型礦物，單位晶層與蒙脫石相似。晶層與晶層之間由K+離子聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)力比氧鍵大。水化度、膨脹性、粘結(jié)性、可塑性和CEC都低于蒙脫石，但高于高嶺石。云母結(jié)構(gòu)示意圖水云母結(jié)構(gòu)示意圖

綠泥石：單位晶層由一層水云母狀晶層和一層水鎂片[Mg(OH)2]構(gòu)成，稱2:1:1型或2:2型礦物。晶層與晶層之間通過靜電引力聯(lián)結(jié)，故不具有膨脹性。綠泥石的性質(zhì)與水云母相近。綠泥石結(jié)構(gòu)示意圖綠泥石結(jié)構(gòu)示意圖2、含水氧化硅膠體成分為SiO2.H2O（H2SiO3）.外層硅酸分子會發(fā)生解離，從而帶負電；土壤溶液越堿，負電荷越多。3、含水氧化鐵、鋁膠體包括褐鐵礦、水赤鐵礦、針鐵礦、水鋁石、三水鋁石等晶質(zhì)或非晶質(zhì)物質(zhì)。當(dāng)土壤溶液的pH低于這些物質(zhì)的等電點時，它們帶正電荷；當(dāng)土壤溶液的pH高于這些物質(zhì)的等電點時，它們帶負電荷；4、水鋁英石非晶質(zhì)物質(zhì)；成分是含水的硅鋁二三氧化物；兩性膠體；主要存在于火山灰發(fā)育的土壤中。（二）土壤有機膠體土壤有機膠體主要指腐植質(zhì)。腐植質(zhì)膠體由各種腐植酸的分子團所組成。膠體表面的基團在pH升高時帶負電荷，pH降低時帶正電荷。有機膠體會被微生物分解。（三）有機-無機復(fù)合膠體由有機膠體與無機膠體互相結(jié)合而形成的復(fù)合膠體。在土壤中，有機膠體和無機膠很少獨立存在，大部分是以有機-無機復(fù)合膠體的形式存在的。第二節(jié)、土壤的交換吸附性能一、土壤陽離子交換吸附作用土壤中帶負電荷的膠體所吸附的陽離子，在靜電引力、離子本身的熱運動或濃度梯度的作用下，可以和土壤溶液或其它膠體表面的陽離子進行交換。這種作用就稱為陽離子交換作用。這種能互相交換的陽離子就稱為交換性陽離子。離子從溶液轉(zhuǎn)移到膠體表面的過程，稱為離子的吸附過程。吸附的離子從膠體表面轉(zhuǎn)移到溶液去的過程，稱為離子的解吸過程。（一）陽離子交換量在一定的pH值條件下，土壤所含有的交換性陽離子的最大量，就稱為土壤的陽離子交換量，簡稱CEC。測定CEC時通常將土壤pH控制為7，但有的方法也有例外。CEC的表示單位是是每公斤土壤交換性陽離子的厘摩爾數(shù)，Cmol(+)/kg.(me/100g)影響陽離子交換量的主要因素有：（1）質(zhì)地：質(zhì)地越細，CEC越高；（2）有機質(zhì)：有機質(zhì)含量高，CEC也高；（3）無機膠體種類：蒙脫石>水云母>高嶺石>氧化鐵、鋁（4）土壤酸堿度：pH高，CEC也高。（二）鹽基飽和度

鹽基離子:K+,Na+,Ca2+,Mg2+,吸附的NH4+陽離子致酸離子:Al3+,H+土壤中鹽基離子占交換性陽離子總量的百分率,稱為鹽基飽和度.一般說來，酸性土壤的鹽基飽和度較低，而堿性土壤的鹽基飽和度較高。肥沃的土壤應(yīng)該具有較高的鹽基飽和度。二、土壤的陰離子吸收作用（一）陰離子吸收的機制1、靜電吸附：土壤帶正電荷的膠體表面對陰離子的吸附。以這種機制被吸附的陰離子，具有交換性。如：Cl-，NO3-的吸附2、配位體交換吸附指陰離子取代氧化物表面羥基而被吸附的過程。這種吸附屬于專性吸附。能發(fā)生這種交換作用的陰離子主要有F-和含氧酸根離子?？梢园l(fā)生在正電、負電或中性膠體表面。3、化學(xué)沉淀作用：指陰離子與土壤礦物質(zhì)形成沉淀的過程。如磷酸根與鐵、鋁的沉淀。陰離子的吸收強度取決于土壤的膠體類型和土壤pH。氧化物和1：1型礦物含量越高，pH越低，陰離子吸收越強烈。（二）陰離子的吸收強度1、被土壤強烈吸收的陰離子：磷酸根、硅酸根和若干有機酸根(C2O42-)。這類陰在土壤中常形成難溶沉淀。2、吸附很弱或產(chǎn)生負吸附的陰離子：所謂負吸附，指陰離子在土壤膠體表面的濃度低于土壤溶液中的濃度的現(xiàn)象。實際上指土壤膠體對陰離子的排斥現(xiàn)象。土壤對Cl-，NO3-的吸附通常較弱或產(chǎn)生負吸附。3、中間類型的陰離子：指吸收強度介于上述兩種的陰離子。如：SO42-，CO32-等。常見陰離子被土壤吸收的難易順序：

F->草酸根>檸檬酸根>H2PO4->HCO3->H2BO3->CH3COO->SCN->SO42->Cl->NO3-

硝酸根容易被淋失，而磷酸根容易被固定。這是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上十分需要注意的問題。第五章、土壤酸堿反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)土壤酸堿性土壤氧化還原反應(yīng)第一節(jié)、土壤的酸堿性土壤酸性土壤堿性影響土壤酸堿性的因素一、土壤酸性（一）土壤酸性的類型1、活性酸---游離于土壤溶液中的H+所表現(xiàn)出來的酸度。---H+活度越大，活性酸度越強。---通常用pH值表示活性酸度。土壤酸堿性的分級

強酸性pH<5.0

酸性pH5.0-6.5

中性pH6.5-7.5

堿性pH7.5-8.5

強堿性pH>8.52、潛性酸（1）概念與成因土壤膠粒上吸附的氫離子和鋁離子進入土壤溶液后表現(xiàn)出來的酸度，稱為潛性酸。

在一般礦質(zhì)土壤中,由交換性鋁離子產(chǎn)生的酸度,比由交換性氫離子產(chǎn)生的酸度重要。紅壤的交換性酸度，90%以上是由交換性鋁所引起。只有鹽基不飽和的土壤，才有潛性酸。潛性酸表現(xiàn)其酸性的機制吸附的氫離子的解離吸附的氫離子被其它陽離子所代換吸附的鋁離子的解離和水解：Al3++H2OAl(OH)2++H+Al(OH)2++

H2O

Al(OH)2++H+Al(OH)2++

H2OAl(OH)3+H+（2）測定方法

---代換性酸度：用過量的中性鹽（如KCl）溶液與土壤作用，將膠體上吸附的氫離子和鋁離子代換出來。

H+me/100g，Cmol（+）/kg---水解性酸度用弱酸強堿鹽（通常用pH8.2的醋酸鈉）浸提的土壤溶液的酸度。

4CH3COONa+3H2O+H-(S)Al

Na4CH3COOH+Al(OH)3+(S)NaNaNa

從上述反應(yīng)可見，反應(yīng)產(chǎn)物的解離度都非常低，有利于反應(yīng)向右進行，可以徹底取代吸附的鋁、氫離子。因此，水解性酸度大于交換性酸度。

二、土壤堿性土壤堿性是由于土壤中OH-濃度高于H+離子濃度而造成的。土壤中OH-主要來自于強堿弱酸鹽的水解和土壤吸附的鈉離子的解離。土壤中的強堿弱酸鹽主要是碳酸鹽或重碳酸鹽的堿金屬（K+，Na+）或堿土金屬（Ca2+，Mg2+）的鹽類。含有游離碳酸鈣的土壤稱為石灰性土壤。碳酸鈣的溶解度不大，水解作用弱，產(chǎn)生的堿度也較弱。因此石灰性土壤的pH一般低于8.5，多在7.0-8.0之間。土壤的交換性鈉是土壤堿性的重要指標(biāo)。鈉飽和度大于15%時，土壤pH可達8.5，甚至于0。三、影響土壤酸堿性的因素1、氣候的影響：氣候?qū)ν寥浪釅A性有深刻的影響。---南方多雨，鹽基淋失強烈，土壤鹽基飽和度低，土壤多呈酸性。---西北雨量較少，鹽基淋失較弱，鹽基飽和度較高，土壤多呈堿性。2、母質(zhì)的影響：---石灰?guī)r、基性巖、超基性巖的鹽基含量較高。當(dāng)土壤的淋溶程度較弱時，土壤pH會比附近其它母質(zhì)上發(fā)育的土壤高。---濱海鹽土含有豐富的易溶鹽類及碳酸鈣，加之地下水礦化度較高。因此，發(fā)育的土壤的pH一般較高，土壤常呈堿性。3、自然植被不同植被凋落物的分解產(chǎn)物對土壤酸堿性產(chǎn)生不同影響。針葉林凋落物分解后形成的有機酸較多，鹽基較少，故其下的土壤一般呈酸性。濱海紅樹林殘體分解后形成大量SO42-，使土壤呈強酸性。一些耐鹽、耐堿的植物會選擇性地富集鹽基離子，其殘體分解后會促進土壤堿性的發(fā)展。4、地形不同地形部位的鹽基淋失和富集狀況不同，土壤pH也有差異。地形高處的土壤的鹽基淋失較強烈，pH可能較低；低洼處的土壤多接受鹽基的淀積，所以pH可能較高；內(nèi)陸一些閉流區(qū)域或集水洼地，由于大量富集徑流水帶來的Ca，Mg，K，Na的重碳酸鹽類，pH可能較高。5、人類耕作活動施肥和灌溉會改變土壤酸度：酸性肥料降低土壤pH（KCl）；施用石灰提高土壤pH；污染水的灌溉；大氣污染；淹水耕作；第二節(jié)、土壤緩沖性能概念及其意義產(chǎn)生機制一、土壤緩沖性的概念和意義當(dāng)土壤溶液中的H+或OH-離子濃度發(fā)生較大變化時，土壤通過自身的調(diào)節(jié)能力使土壤酸堿性不致于發(fā)生太大變化的能力，稱為土壤緩沖性。土壤緩沖性為植物和微生物創(chuàng)造一個比較緩和的生長環(huán)境，意義十分重大。二、產(chǎn)生緩沖性能的機制1、土壤溶液中弱酸及其鹽類的存在土壤溶液中的硅酸、碳酸、磷酸、腐植酸以及其它有機酸及其鹽類，可以構(gòu)成良好的緩沖體系：Na2CO3+2HClH2CO3+2NaCl(酸緩沖)H2CO3+Ca(OH)2CaCO3+2H2O(堿緩沖)2、土壤膠體的陽離子交換作用吸附的交換性陽離子對酸起緩沖作用；

(S)-M+HCl(S)-H+MCl(M=鹽基離子)吸附的H+，Al3+對堿性物質(zhì)起緩沖作用

(S)-H+NaOH(S)-Na+H2O3、酸性土壤鋁離子聚合對堿的緩沖作用

在pH<5的土壤中，Al3+被6個水分子所環(huán)繞，形成水合鋁離子。當(dāng)土壤中OH-增多時，水合鋁離子聚合成更大的離子團，釋放出H+：2Al(H2O)63++2OH-

[Al2(OH)2(H2O)8]4++4H2O第三節(jié)、土壤反應(yīng)與土壤肥力和作物生長一、土壤反應(yīng)與土壤肥力1、對土壤養(yǎng)分有效性的影響（1）通過養(yǎng)分的溶解度而影響有效性金屬類（2）通過微生物活性而影響有效性

N，S植物營養(yǎng)元素的有效性與pH的關(guān)系2、對膠體帶電性的影響pH升高，可變負電荷增多，CEC大，保肥能力增強；

pH低，則反之。3、對土壤物理性質(zhì)的影響土壤反應(yīng)影響土壤膠體上吸附的陽離子種類，進而影響土壤的物理性質(zhì)。如：紅壤膠體上氫、鋁離子多，鈣離子少，所以結(jié)構(gòu)不良；東北黑土中鈣離子多，加之有機質(zhì)含量高，形成了豐富的團粒結(jié)構(gòu)，物理性狀好。二、土壤反應(yīng)與植物生長不同作物對土壤酸堿性都有一定的要求，這是植物長期的自然選擇的結(jié)果。常見植物對土壤pH的要求見下表：植物適宜的pH范圍適應(yīng)偏堿性pH7-8適應(yīng)中到微堿性pH6.5-7.5適應(yīng)中到微酸性的pH6-7適應(yīng)偏酸性的pH5.5-6.5適應(yīng)酸性的pH5-6紫苜蓿蘋果蠶豆水稻小麥金花菜黃花苜蓿碗豆油菜大麥甜菜大麥甜菜花生燕麥豆類小麥甘蔗紫云英甜菜花菜玉米玉米柑桔葡萄大麥甘藍水稻芝麻菠菜萵苣棉花蘋果黑麥桔子蘆筍碗豆小米梨三、土壤酸度的調(diào)節(jié)土壤酸度過強（pH過低），不利于作物生長，因此需要提高土壤pH。一般采用施石灰的辦法。使用的石灰材料是生石灰，即剛煅燒出的石灰，CaO：

CaO+H2OCa(OH)2

Ca(OH)2+(S)H(S)Ca+2H2O

H如果膠體上存在的鋁離子，則形成氫氧化鋁沉淀：

AlCa

（S）Al+2Ca(OH)2(S)Ca+2Al(OH)3Ca

施用石灰的益處1、降低酸度，提高鹽基飽和度；2、促進團粒結(jié)構(gòu)的形成；3、提高磷酸鹽、鉬酸鹽等的有效性；4、提高微生物的活性；5、抑制鐵、鋁、錳的毒性；過度施用石灰的負面影響土壤板結(jié)，結(jié)構(gòu)變劣；部分微量元素有效性降低；磷的有效性也下降。因此，施用石灰要適量。影響石灰施用量的因素有：土壤潛性酸和pH；鹽基飽和度；質(zhì)地；有機質(zhì)含量；石灰的種類和施用方法；作物的要求等；石灰需要量的估算石灰需要量=

土壤體積*容重*CEC*（1-鹽基飽和度）單位：千克/公頃例子：某紅壤的pH為5.0,耕層土壤重為2250000kg/hm2,土壤含水量為20%,CEC為10cmol/kg,鹽基飽和度為60%,試計算達到pH=7時,中和活性酸和潛性酸的石灰需要量(理論值).中和活性酸:

pH=5時,每升土壤溶液所含H+為10-5mol,

每公頃土壤水份所含的H+為:2250000*20%*10-5=4.5mol/hm2

pH=7時,每升土壤溶液所含H+為10-7mol,

每公頃土壤水份所含的H+為:2250000*20%*10-7=0.045mol/hm2

需要中和的H+的量為:4.5-0.045=4.455mol

所需CaO為:4.455*56/2=124.74g中和潛性酸:每公頃土壤所含的潛性酸量為:2250000*1/100*4=90000molH+需要CaO量:90000*56/2=2520kg/hm2---從上述計算可知，中和活性酸所需的石灰量極少，而中和潛性酸所需的石灰很多。---計算出的理論值，實際用量一般低于理論需要量。第二節(jié)、土壤氧化還原性一、土壤氧化還原體系土壤氧化還原狀況實質(zhì)上是土壤中氧化態(tài)物質(zhì)和還原態(tài)物質(zhì)濃度的相對比值，可以用氧化還原電位來表示：Eh=E0+(59/n)lg[氧化態(tài)]/[還原態(tài)]（毫伏）土壤中最主要的氧化還原體系有:鐵體系:Fe3+=Fe2+錳體系:Mn4+=Mn2+硫體系:SO42-=S2-氮體系:NO3-=NO2-NO3-=N2NO3-=NH4+有機碳C(有機)=CO2體系:CO2=CH4氧體系:O2=H2O

土壤溶液中氧化態(tài)和還原態(tài)物質(zhì)的相對濃度取決于土壤溶液的氧壓和溶解態(tài)氧的濃度，這直接與土壤的通氣性相聯(lián)系。所以氧化還原電位可以作為土壤銅氣性的指標(biāo)。土壤氧化還原性分級氧化還原狀況Eh范圍作物生長氧化>400mV旱作有利,水稻不宜弱度還原400-200mV旱作受影響,水稻生長正常中度還原200---100mV旱作發(fā)生濕害強度還原<-100mV水稻可能受害二、影響氧化還原電位的因素1、微生物活動：耗氧2、易分解有機質(zhì)含量：分解耗氧3、易氧化和易還原的無機物的含量：含量高，對氧化還原電位起緩沖作用（氧化鐵，硝酸鹽）。4、植物根系代謝作用：分泌物參與氧化還原過程，水稻根系泌氧5、土壤pH土壤Eh一般隨pH的升高而下降，△Eh/△pH在不同土壤條件下變化很大。我國8個紅壤的△Eh/△pH=-85mV，而13個黃壤的△Eh/△pH=-60mV三、土壤氧化還原電位與土壤肥力1、反映土壤氧化還原狀況---Eh越高，土壤溶液中氧壓越高，有利于植物根不的呼吸作用。---旱地土壤在田間持水量情況下，Eh一般不低于200mV；正常水田土壤的Eh往往低于200-300mV2、指示土壤養(yǎng)分的存在形態(tài)及其有效性直接影響：Fe，Mn，N，S，間接影響：P

形態(tài)—數(shù)量—供應(yīng)第六章土壤養(yǎng)分土壤氮素土壤磷素土壤鉀素高等植物所必需的營養(yǎng)元素，除C，H，O主要來自大氣之外，其余元素主要靠土壤供應(yīng)，包括：大量元素：N，P，K，Ca，Mg，S

微量元素：Fe，Mn，Cu，Zn，Mo，B

所謂土壤養(yǎng)分，就是指這些主要靠土壤提供的植物必需營養(yǎng)元素。土壤養(yǎng)分的存在形態(tài)水溶態(tài)：溶解于土壤溶液中的養(yǎng)分，有效性很高，很容易被作物吸收。交換態(tài)：被吸附于土壤膠體上的養(yǎng)分離子，有效性高。緩效態(tài)：存在于某些礦物中，如固定于礦物中的K，有效性較低。難溶態(tài)：存在于土壤礦物中的養(yǎng)分，難溶解，難被利用，基本無效。有機態(tài)：主要存在于有機質(zhì)和微生物中的養(yǎng)分，經(jīng)過轉(zhuǎn)化以后，才能被吸收。第一節(jié)、土壤氮素一、土壤氮素的形態(tài)和含量（一）形態(tài)

1、有機態(tài)

2、無機態(tài)有機態(tài)氮是土壤氮素的主要形態(tài)，約占土壤全氮量的95%以上；按溶解度和水解的難易程度有可以分為三種：（1）水溶性有機態(tài)N：〈5%，易水解稱為速效N；（2）水解性有機N：50-70%，可以被酸、堿、酶水解成為可溶性或無機態(tài)N。（3）非水解性有機N：〉30%，不溶于水，也不能被酸、堿、酶水解。無機態(tài)N一般只占土壤全N的1-2%，最多不超過5-8%。主要是NH4+，NO3-，可以直接被作物吸收利用（二）含量土壤全N量與土壤有機質(zhì)有顯著的相關(guān)性，全N一般占有機質(zhì)含量的5%左右。除少數(shù)土壤外，我國大部分土壤全N含量大都在0.2%以下。二、土壤氮素的轉(zhuǎn)化三種主要轉(zhuǎn)化過程：--有機N的礦化作用；--脫N作用；--氮素的固定作用。（一）土壤有機N的礦化作用包括氨基化、氨化和硝化等三個步驟。以蛋白質(zhì)為例：（1）氨基化作用：蛋白質(zhì)水解成為肽，最后變?yōu)榘被岬倪^程。（2）氨化作用：氨基酸進一步分解成為NH3的過程。（3）硝化作用：氨在亞硝酸細菌和硝酸細菌的作用下，氧化成為硝酸的過程。（二）土壤的脫N作用指土壤氮素從土壤中損失的過程，包括反硝化作用、硝酸鹽的淋失、氨的揮發(fā)等過程。1、反硝化作用指土壤中的硝酸鹽，在反硝化細菌的作用下，最后還原成為氧化二氮等氣體逸失的過程2HNO32HNO2N2ON2

2NO反硝化作用是土壤氮素損失的主要途徑，應(yīng)設(shè)法加以控制。影響反硝化作用的主要土壤條件有：（1）氧的供應(yīng)：通氣性越差，反硝化作用越強烈。（2）土壤反應(yīng)：強烈影響反硝化作用的速率，最佳：7.5-8（3）溫度：最適30-35°C（4）有機質(zhì)：含量高，反硝化作用強。2、硝酸鹽淋失NO3-易溶于水，又難以被土壤膠體吸附，所以容易隨滲漏水淋失這是土壤氮素引起地下水硝酸鹽污染的主要途徑。3、氨的揮發(fā)土壤中的NH3，NH4+與土壤中的堿性物質(zhì)作用形成的NH3的揮發(fā)；揮發(fā)性銨肥（氨水、碳酸氫銨等）自身分解產(chǎn)生NH3揮發(fā)；質(zhì)地粘重、腐植質(zhì)含量高、含水量高、石灰和堿性物質(zhì)含量少的土壤，氨的揮發(fā)少。(三)氮素的固定作用通過礦物的、生物的或化學(xué)的作用將土壤氮素固定為暫時不能被植物利用的狀態(tài)的過程，稱為氮素的固定過程。包括微生物對氮素的同化作用、2：1型礦物對NH4+的晶格固定作用、以及土壤某些有機質(zhì)與亞硝酸反應(yīng)而產(chǎn)生的化學(xué)固定作用。這種作用是暫時的，在適合的條件下，可以重新釋放。三、影響土壤有效N的因素有機質(zhì)含量和全氮含量質(zhì)地溫度濕度酸度施肥1、有機質(zhì)含量和全氮含量

2、質(zhì)地

3、溫度

4、濕度

5、酸度

6、施肥1、有機質(zhì)含量與全氮量有機N是土壤全N的主要來源，有效N隨土壤全N和有機質(zhì)含量的升高而升高；2、質(zhì)地粘質(zhì)土壤有機質(zhì)含量高，但有機質(zhì)的分解較慢，所產(chǎn)生的有效N也較少。砂質(zhì)土壤有機含量較低，但有機質(zhì)的分解較快，所產(chǎn)生的有效N較多。3、溫度有機質(zhì)礦化率隨溫度的升高而升高。冬季土溫低，有機質(zhì)礦化率較低，土壤有效N較少。春季和初夏，礦化率迅速上升，土壤有效N顯著升高。4、濕度濕度太高，有機質(zhì)嫌氣分解；在通氣良好而適度適當(dāng)?shù)那闆r下，有機質(zhì)礦化作用較強，產(chǎn)生的有效N較多。濕度太高會引起反硝化作用，導(dǎo)致N的損失。5、酸度在中性或微酸性的土壤中，有機N的礦化最強。酸性土壤施用石灰，能明顯增加有機N的礦化。6、施肥施用化肥會促進有機質(zhì)的分解，有利于有機N的釋放，還能提高土壤N的利用率。施用新鮮有機肥料，會促進難分解有機N的礦化。第二節(jié)、土壤磷素一、形態(tài)與含量（一）形態(tài)

1、有機磷

2、無機磷1、有機磷土壤有機磷占全磷的比例變異很大，從<10%到80%。有機磷主要包括核酸類、植素類、和磷脂類。有機磷經(jīng)過水解后可以被植物吸收利用。2、無機磷可以分為三類：---磷酸鈣（鎂）化合物---磷酸鐵（鋁）化合物---閉蓄態(tài)磷（1）磷酸鈣（鎂）化合物（Ca-P）主要存在于石灰性、中性或微酸性的土壤中；這些化合物是（依溶解度大小）：氟磷灰石羥基磷灰石磷酸八鈣磷酸三鈣磷酸二鈣：弱酸溶性，可利用磷酸一鈣：水溶性，可利用（2）磷酸鐵、鋁化合物

（Fe-P，Al-P）存在于酸性和強酸性的土壤中磷酸鐵多于磷酸鋁（3）閉蓄態(tài)磷（O-P）被氧化鐵膠膜包被的磷酸鹽，稱為閉蓄態(tài)磷。在氧化鐵膠膜未去除之前，磷酸鹽難以被利用；在淹水還原的條件下，氧化鐵膠膜因還原而溶解，其中的磷有效性提高。閉蓄態(tài)磷在紅壤中居多，有的可占無機磷的90%以上。南方水稻土中的閉蓄態(tài)磷約占無機磷的40-70%。（二）含量我國土壤全磷含量一般在0.02-0.11%（P）之間。我國土壤全磷含量從南到北逐漸增高，磚紅壤的全磷量小于0.004%。全磷含量與磷的有效性之間沒有必然聯(lián)系。全磷含量高，不等于有效磷含量也高。二、土壤的固磷作用及其機制目前我國一般作物對化學(xué)磷肥的利用率不到30%，最重要的原因是因為土壤對磷具有強大的固磷能力。將土壤可溶性或速效磷轉(zhuǎn)變成為不溶或緩效態(tài)磷的過程，稱為磷的固定作用。土壤對磷的固定作用主要有四種：化學(xué)沉淀機制、表面反應(yīng)機制、閉蓄機制、生物固定機制。1、化學(xué)沉淀機制游離磷酸根與Fe2+、Al3+、Ca2+等離子及其氧化物和氫氧化物形成磷酸鐵、鋁、鈣等沉淀的過程。

如：

Fe3++H2PO4-+2H2O=2H++Fe(OH)2H2PO42、表面反應(yīng)機制在酸性條件下，H2PO4-與土壤固相表面的OH發(fā)生配位體交換反應(yīng)而被吸附。但與這種方式而被吸附的磷酸根在堿性條件下仍然是有效的。3、閉蓄機制指土壤磷酸鹽被不溶性的鐵（鋁）質(zhì)或鈣質(zhì)膠膜包被而失去有效性的過程。膠膜的溶解度低于磷酸鹽。4、生物固定機制指土壤中的有效磷被微生物吸收利用，暫時失去