土壤学复习资料(1)-类似专业考试题

Macropores > 100?m ； Mesopores 30~100 ?m； Micropores <30 ?m (2)土壤质地类型与孔度的关系？ (3)土壤孔隙度与作物生长关系？

计算：1.土壤重量 2.土壤孔度 3.土壤孔隙度 4.孔隙比 5.当量孔径 6.总孔度 7.非活性孔度 8.毛管孔度 9.通气孔隙

三.影响土壤孔隙状况的因素：

（一）质地: 孔度与质地关系为：砂土（30~45%）<壤土（40~50%）<粘土（45~60%） （二）土壤颗粒的排列方式

（三）土壤结构：团聚化作用越强，孔隙都愈大，主要增加了结构孔隙。团粒结构土壤的孔度比非团聚化土壤增加1/3至1/2左右。有结构土壤孔隙意义还在于形成了多级的土壤孔度

（四）土壤有机质 ：有机质疏松多孔，并对形成团粒结构有良好作用，因此有机质含量高的土壤大孔隙较多，孔隙度较高。

（五）耕作措施和土层深度：土壤孔度随土层深度也有很大差异。一般心土层可以降低到25~30%

（六）外部因素 ：降雨、灌溉、人畜践踏、机械压实等可使土壤变得紧实从而孔隙度变小。深耕、增施有机肥料都能增加土壤孔隙度。

土壤的三相比：土壤的固相、液相和气相的容积比率叫土壤三相比 先测定土壤的固相率、液相率，再用差减法计算其气 相率。 1.固相率 由实测的土壤密度和土壤容重计算之：容重/密度

2.液相率/容积含水率：土壤含水量=土壤水质量/干土质量；土壤含水率=土壤含水量*土壤容重 3. 气相率：气相率=孔隙度－容积含水率=1-固相率-液相率，孔隙度=1-固相率=1-容重/密度 4.实容积率：固相率＝实容积率－容积含水率；气相率＝1－实容积率

土壤三相比＝固相率：容积含水率：气相率

适宜的土壤三相比为：固相率50%左右；容积含水率25-30%；气相率15-25%

易产生土壤紧实的问题情况与场所：耕作和收获机械压实；娱乐性场所和游览地区高尔夫球场以及草场；上述问题如何解决？ 第二节 土壤结构

土壤结构土粒在内外因素的综合作用下，形成了大小不一、形状不同、性质各异的团聚体或团块。 二.结构体类型及特性：

（一）块状结构体：1.基本特征：（1）近似于立方体形。其长、宽、高三轴大体近似等长。

（2）结构体棱角不明显，呈不规则浑圆形。（3）内部较为紧实北方群众称作“土坷垃”。关中农民称作“胡基”。

2.类别：按照其大小进行分类直径>3~5cm叫大块状，<3~5cm叫碎块状结构

3.形成条件和过程：条件：有机物质缺乏、质地粘重（中壤质以上）土壤表层。过程：形成的原因和过程是不合理耕作（过干或过湿耕作）的结果。

4. 特性：易跑风漏墒（保水性差）：大块互相支撑，形成较大空洞，加速了土壤水分的丢失。

难保全苗：块状结构压苗，使幼苗不能顺利出土。农民常说：麦子不怕草，就怕坷垃咬，直径大于4cm的坷垃危害性非常明显。大于10cm的坷垃危害严重。而2~4cm的坷垃危害不大而且有助于防止返盐，发生盐渍化。 5.管理措施（1）人工机械打碎，费工肥力（2）在降雨或灌水后适时耙耱，使之破碎平整。

（3）利用冻融交替破碎（注意冬灌量）（4）根本方法：增施有机肥，改良质地性状。

（二）片状结构体：1.基本特征： 长和宽>>高，呈薄片状，若四周向上弯曲，类似于鱼鳞，叫鳞片状结构（Squamose

structure)。农民叫它“卧土”、“平槎土”。

2.基本类型：按照厚度分为板状（>5cm）、片状页状、叶状（<1cm）。 3.形成条件和过程：（1）积水沉积的地方（2）机械压实

（3）常年等深耕作，形成的犁底层（plow sole or plowpan)（4）原来公路，毁路还田的地块 根本条件：土壤有机物质贫乏

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4.特性：1）旱地犁底层过厚，对作物生长不利，影响根系下扎和上下层之间水气热交换以及对下层养分的利用。2）水稻土产生具有一定透水率的犁底层很有必要，它可以起着减少水分渗漏和托水托肥的作用。3）旱地表层常出现土壤结皮和板结现象。结皮一般出现在砂壤土到轻壤土上，一般较薄（1~2mm），一旦表层失水，干裂成碎土片且边缘向上翘起。4）板结多出现在中壤以上的土壤，它是结皮的深化和继续，一般厚度为3~5mm,也有厚到3~5mm，甚至到几个厘米的。干裂后形成大的裂口（龟裂），5）表层结皮或板结，不易破碎，常压坏幼苗，撕断根系，引起漏风跑墒。

5.管理措施：（1）对于犁地层而言，可采用消除犁底层，逐年加深耕层的方法

（2）消除结皮或板结的方法是适时中耕松土。

灰化土的灰化层是典型的片状结构 （三）柱状结构体：

1.基本特征：长和宽<<高,呈柱体状。农民叫它立土，或立槎土。是铸造压窑洞的好结构

2.类型：（1）圆柱状（也称为拟柱状column-like structure），棱角不很明显，主要发生在碱化层中，成为碱土的特征结构。2）棱柱状结构（prismatic structure）属于干旱半干旱地区的一种土壤结构类型 3.形成：圆柱状结构是碱化土壤特征结构。

棱柱状结构是在干事交替频繁的情况下所形成的，一般发生在B层。干湿交替慢，多形成大棱状状结构，

干湿交替快，形成小棱柱状结构。其次，由于无机胶膜的交接作用，结构体紧实。

4.特性：柱桩结构体内部坚硬紧实，内部无效孔隙占据优势，外部有胶膜包被，根系难以伸入，通气不良，微生物活性弱。结构体之间有大裂隙，漏水和漏肥。

5.管理措施：逐步加深耕作层，结合使用有机肥进行改良。 （四）核状结构体

1.基本特征：（1）类似于块状，长、宽、高大体等长。（2）边面棱角不明显

（3）内部非常紧实（4）比块状结构小，一般在20cm以下。群众叫它“蒜瓣土”、“鸡粪土”。

2.形成：一般出现在质地极为粘重、有机质严重缺乏的心底土壤中，只所以内部极为紧实，是因为长以石灰（CaCO3）与氧化铁铝（Fe（OH）3）作为胶结剂。在结构体表面有明显的胶膜物质。

3.性状：坚硬而泡水不散，在土壤团聚体分析时，易被误认为是水稳性团聚体，但它不具备多孔特性。 以上共性：质地粘重，有机质贫乏。问题是孔隙组成单一。均属于不良性状的结构体 （五）团粒结构( crumb structure) 注意：团粒结构与团块结构区别

（一）团粒结构的概念：指直径在0.25~10mm的，类似于球形的，而且疏松多孔的团聚体（aggregate)-团粒结构。把直径小于0.25mm~0.001mm的团聚体叫微团聚体（micro-aggregate),也有人叫微结构（micro-structure） 团粒结构中孔隙为多级的，大小比例适当，生产上较为理性的结构体是2~3mm的团聚体，群众叫它“蚂蚁蛋”、“米糁子”。在农业上最有价值的土壤结构是水稳性的团聚体，直径在1~5~10mm者是最有价值结构体。>0.25mm团聚体的重量百分数是土壤结构的重要指标。<0.001mm的颗粒不算作结构体，因为它们不具备农学和土壤改良性质。 （二）团粒结构的形成

1.土壤团粒结构的形成过程（多级团聚学说）

团粒结构形成大体上分为两个阶段：第一阶段：由单粒凝聚成复粒（single-grained structure）。

第二阶段：由复粒经过相互粘结、团聚成微团聚体、团粒。

第一阶段：由单粒凝聚成复粒（single-grained structure）

A.电解质絮凝作用。电解质的作用主要在于降低胶体双点层电位，将? 电位降低到临界值（大约为20~30mV)以下，可以减少胶体颗粒的相互斥力。一般而言，胶体的?电位取决于两个因素：

（1）胶体表面电荷数量 2）扩散层离子厚度 降低?电位之临界值以下有两条途径：

（1）改变交换性阳离子组成：交换性阳离子凝聚能力随阳离子价数的增加而增大，随离子水化半径增大而减小。凝聚能力的顺序为:Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>H+>NH4+>K+>Na+。 在生产上常采用钙促进土壤结构的改善与形成。如碱土使用Ca（CO3）2，酸性土使用CaSO4。虽然Fe、和Al也有较强的凝聚能力，但因它们强的固磷能力，和本身毒性以及影响土壤酸度等问题，未被人们所选用。

（2）增加电解质浓度：电解质浓度与双电层厚度关系，生产上采用的烤田、晒垡及冻垡，都是依靠提高局部电解质浓度，促进土壤胶体凝聚和团粒结构的形成。

B.水膜的粘结作用：土壤颗粒带电，水是极性分子和依靠水膜的作用凝聚颗粒。形成的团聚体水稳性差。 第二阶段：团聚与胶结作用：依靠有机胶体和无机胶体、以及菌丝、根毛等经过了多极的胶结作用所形成。

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胶结剂类型：A.简单的无机胶体：Fe2O3.nH2O、Al2O3. .nH2O、SiO2.nH2O、MnO2.nH2O的水合物。常以胶膜态形式包被在土粒的表面。形成土壤结构水稳性非常强。----南方土壤主要胶结方式 CaCO3和CaSiO3等无机化合物，是北方石灰性土壤主要胶结剂。

B.有机胶体:腐殖质、多糖类、蛋白质和木质素等。（1）腐殖质：其中褐腐酸的作用更为明显。 土壤颗粒和有机胶体符合方式，丘林（1950）提出的模式有： 2.团粒结构的形成条件

（1）粘粒：团粒结构必须是粘质土壤，砂质土壤则不能形成团粒结构

粘质土壤有形成团粒结构的必要，也有条件；而砂质土壤则没有形成团粒结构的条件，也没有形成团粒结构的必要。 （2）无机胶体 （3）有机胶体 （4）高价阳离子

3.团粒结构形成的环境因素与动力因素

（1）生物的作用：植物根系：密集根系具有穿插、切割、挤压作用，促进大块状结构的分离和团聚。草本根系大于木本植物的根系。根系的分泌物成为胶结剂。根系的残体是形成腐殖质等原材料。/动物：蚯蚓、昆虫、蚂蚁、鼠类等土壤动物，也有助于土壤结构的形成。

微生物的作用：土壤中好气微生物或性强时，有机物质不易累积，不利于结构形成（荒漠化）。威廉姆士认为；土壤好气与嫌气交替进行有利于起结构形成。

（2）冻融交替作用（冻垡）（freezing and thawing cycles） 、干湿交替过程（wetting and drying cycles）（晒垡）

冻融交替作用：利用水分物理形态的变化所引起的体积变化进行的（水结冰V增加9%。---冬灌很重要 干湿交替过程：利用水分数量变化所引起的膨胀与收缩作用改善土壤结构（孔隙内部封闭空气的爆破作用）。--晒透（防止浇墒）晒垡还有一个作用，即使胶体由溶胶转化为凝胶，保证了结构的形成。 （3）耕作（tillage）的作用：适当耕作有利于团聚体形成,主要是切割作用 良好团粒结构体的基本条件：

1.具有一定结构体形状、大小。旱地一般以直径为0.25~10mm为宜，边面不明显，圆形较好。其中1~3mm大小为佳；水田微团聚体（0.25~0.001mm）的数量愈多愈好。 2.要有多级孔隙：同时担负供水和通气的功能

3.要有一定稳定性：水力学稳定性、机械稳定性、生物学稳定性。 根据以上原则，团粒结构对肥力作用于贡献为：

（一）改善了土壤孔性（多级）（二）协调着土壤水分与空气矛盾：水分包括透水和保水。 （三）协调了土壤保肥与供肥的矛盾（四）稳定了土壤温度，调节了热状况 （五)改善了土壤耕性，有利于幼苗出土和根系下扎。 （六)其它方面

1.抑制了毛管水的上升，达到了保水和抑制土壤盐渍化

2.保护土壤免遭水蚀和风蚀。直径<0.5mm的团聚体，随风飘移可能性大。

破坏土壤结构的措施：1.水的作用：雨滴击打、淹灌的泡散，粘粒的水合、以及团聚体内部封闭空气的爆破作用，使团粒分散—灌溉的破坏作用2.大型农机具重压及人畜的踩踏。

3.土壤胶体上离子倒换过程：化肥使用土壤板结4.微生物的两重性：形成腐殖质，分解有机物

培育土壤团粒结构的措施：1.精耕细作，增施有机肥料—土肥相融2.合理轮作倒茬：一年生作物耕作频繁，不利于结构形成。多年生作物有利于结构形成。实行粮草轮作，粮肥轮作可以改善结构3.合理灌溉、晒垡、冻垡灌水方式：细流沟灌，防止大水漫灌。4.使用石灰或石膏 5.土壤结构改良剂开发与应用（发展的产业）

（1）人工合成的高分子聚合物制剂乙酸乙烯脂，顺丁烯二酸共聚物的钙盐（克里利姆8） 水解聚丙烯晴（克里利姆9）聚乙烯醇（PVA) 聚丙烯酰胺（PAM）

（2）自然有机制剂：棉秆、芦苇、田箐提取的，果胶、甜菜胶等，褐煤、泥炭、草炭、风化煤中提取腐殖酸。沥青乳剂等

（3）无机制剂：硅酸钠、膨润土、沸石、海泡石等

结构改良剂注意：价格低廉，表层采用束水物质，下层注意亲水物质 团聚体的测定：干筛法；湿筛法：约得法和萨维若夫法

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第八章 土壤空气

土壤空气组成有以下分方面的特点:1.土壤空气中CO2>>近地层大气中CO2 （Carbon dioxide） 原因（1）土壤有机物质的分解释放CO2

(2) 土壤中根系、微生物、土壤动物的呼吸释放CO2 （3）无机碳酸盐的分解CO2

2.土壤空气中O2<<近地层大气中O2（ oxygen）原因：微生物和根系等土壤中生物呼吸消耗。

3.土壤空气中水汽压高于近地层大气中水汽压。土壤空气几乎为水气饱和的。因为土壤湿度均在“最大吸湿量“之上。

4.土壤空气中有少量的还原性气体（恨量气体）。特别是土壤通气不良时，含有CH4、H2S、H2、N2O、C2H6、PH3、CS2等还原性气体和温室效应气体。大气中这些还原性气体少。

土壤空气质量如何满足作物生长需求的？ 有资料表明：如果土壤不具备通气性，那么，土壤空气中O2仅能够作物根系呼吸消耗12~40个小时，可见，土壤气体更新是多么重要。土壤是如何通气的呢？ （一）土壤通气性（soil aeration) ;

又称为土壤空气更新。指的是土壤空气于近体层大气的交换过程。 （二）土壤通气的主要机制：主要有两种方式

1.整齐交换：土壤空气交换（soil air exchange）也有人叫质流、对流。

主要由于近地层环境因子剧烈变迁所引起的土壤中所有空气成分沿同一个方向的流动。如：风、气压变化、温度梯度变化、降水和灌溉的作用。

这是特定条件下的土壤气体更新过程。

2.气体扩散（soil air diffusion)土壤中气体分子因浓度梯度或气体分压不同而产生的气体移动。土壤CO2↑、O2↓ 土壤失出CO2 ，吸收O2,有人叫“土壤呼吸”（soil respiration) 气体扩散规律服从FicK定律

注意：气体扩散是土壤气体交换的主要机制！ 三.土壤通气性的指标

（一）呼吸系数:（RQ，respiratory quotient),也叫“呼吸商“一定时间内一定面积土壤上所产生的CO2的容积与所消耗的O2的容积比。一般情况下，RQ≈1 ;RQ>1 ，通气不良。

（二）土壤通气量（air flux）：单位时间在压力梯度作用下通过单位面积的土壤空气量（CO2+O2），通气量大，通气性强。

（三）土壤扩散率（ODR，oxygen diffusion rate)：单位时间通过单位面积土壤氧气的克数（或微克数）。它标志着土壤空气中O2的补给速率。当ODR<20×10-8克时，大部分植物根系停止生长。正常的土壤ODR要维持在30×10-8~40×10-8以上。豆科植物要求比禾本科要高，甜菜要求更高。用氧电极（Pt电极）可以测定土壤ODR。 （四）氧化还原电位（Eh）（soil redox potential) 上页

（四）氧还原电位意义： 直接作用表示土壤的氧浓度，即土壤的通气性，除此，还具有以下意义：1.土壤氧化还原状况对养分有效性的影响

2. 氧化还原状况与有毒物质积累

3.土壤氧化还原电位不同，剖面层次分化产生了不同的剖面构型与不同颜色。 五.土壤通气性与作物生长：

（一）影响根系发育：大多数作物在通气良好的情况下，根系长、颜色浅。根毛多；缺氧的根系则短而粗，根毛大量减少。土壤空气中O2浓度低于9~10%时，根系发育就受到了抑制；降到5%以下，绝大部分作物的根系就停止发育。

（二）影响种子萌发和根系的吸收功能

种子萌发是一个耗氧过程，缺氧会影响种子内物质的转化和代谢活动。在潮湿嫌气条件下，微生物对有机物质的分解产生的醛类和有机酸类物质也会影响种子萌发。

通气不良，根系呼吸作用减弱，吸收水分和养分的能力降低，对钾的吸收影响最大，依次为钙、镁、氮、磷等。 （三）影响土壤养分状况：有机物质分解与腐殖化速率变化；土壤空气中CO2浓度影响着碳酸盐的溶解度，影响Ca、Mg、P、K等养分的释放或溶解。

（四）影响作物抗性：土壤通气不良，土壤中产生的还原气体，如H2S等积累过多，会对作物其毒害作用。 土壤通气性主要取决于通气孔度，对于一般旱作而言，土壤通气孔杜不少于10%。

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