土壤与土壤资源学 - 图文

三、教学主要内容： 第一节 土壤水分

水分进入土壤后，因为受到土粒吸力、渗透力、毛管力和水层压力等作用，而呈现不同的存在形态，它们对植物的有效性也不同。土壤水分存在的形态主要有：吸湿水（干土从空气中吸着水汽所保持的水）、膜状水、毛管水、重力水。靠毛管力保持在土壤毛细管中的水分叫毛管水。当土壤含水量超过最大分子持水量时，才出现毛管水。毛管水的特点是：数量大，能溶解溶质，移动快，容易被植物吸收，是土壤中最重要的水分形态。

土壤有效水的有效程度也不同，在凋萎系数以下的水分属无效水，在凋萎系数至毛管断裂含水量之间的水分，移动缓慢，量也小，难以满足作物的需水量，属于弱有效水（难效水）；毛管断裂含水量至田间(或毛管)持水量之间的毛管水，移动快，数量大，能及时满足作物的需求，属于速效水，田间持水量以上的水分属多余水。土壤含水率的常用表示方法有质量含水率、容积含水率、土壤贮水量。质量含水量又叫重量含水量，是指一定体积土壤中水分的质量占干土质量的百分数。

容积含水量指土壤中水分的容积占土壤总容积的百分数。容积含水量可用来计算土壤的蓄水量、灌溉量、水汽比例等，容积含水量与质量含水量的关系是：

容积含水量(％)＝质量含水量(％)×土壤容重

土壤贮水量水深指将一定厚度、面积的土壤内所含的水分换算成相同面积的水层厚度，计算方法如下：

贮水量水深(mm)＝土壤容积含水量％×土层厚度(mm) 饱和水运动的动力是土壤水的重力势梯度和压力势梯度，影响其运动速度的直接因素是大孔隙的连续性和直径，孔隙中水分的流动速率与孔径的四次方成正比。

土壤具有适当的渗透系数有利于土壤空气更新，使灌水和雨水及时渗入土壤，避免表土和养分的流失，还能排出毒性物质、更新环境。

毛管水的运动对土层中水分的再分配、向植物根系供水、表层土壤水分的蒸发损失都起重要作用。毛管水移动的动力是毛管水弯月面的表面张力，毛管水总是从土壤毛管力小(弯月面曲率小)向土壤毛管力大(弯月面曲率大)的方向移动。土壤中的各个方向都可能存在毛管力大小的差异，因此，土壤毛管水的运动方向可以是四面八方的。土壤气态水以扩散方式运动，水汽总是从水汽压高处向水汽压低处扩散，水汽压梯度是由土壤水吸力梯度和温度梯度所引起的，温度梯度尤为重要。

土壤水分的保蓄与调节措施主要有：改良土壤质地和结构，增强蓄水能力、创造上松下实的土层构造、减少地面径流、减少土壤水分渗漏、减少地面蒸发、合理灌排水等。 第二节 土壤空气

土壤空气的组成特点是：土壤空气的CO2含量高于大气、土壤空气的O2含量低于大气、土壤空气含还原性和毒性气体、土壤空气一般处于水汽饱和状态。土壤空气与大气的交流方式有两种：对流和扩散。自然土壤经常以气体扩散的方式进行气体交换。土壤通气性是指土壤空气在土体内的扩散，以及与大气交换的性能。通气性好的土壤，不仅要有充足的空气容量，而且要不断更新，保证土壤空气中O2的浓度能满足植物生长。常用土壤的非毛管孔隙度、容气量和氧气扩散速率来反映土壤通气性。 第三节 土壤热状况

土壤热量的主要来源是太阳，此外还有生物热和地球内热。地面辐射能的总收入减去总支出的差值是吸收的地面辐射平衡，差值为正值表示地面辐射收入大于支出，地面增温。影响土壤温度的内在因素有：土壤的热容量、导热率等。热容量大的土壤升温慢，导热率大的土壤传热快。土壤含水量增加使土壤的热容量、导热率都增加。土壤温度有季节变化或月变化及日变化，并受地形、地貌和土壤性质的影响。第四节 土壤水、气、热的关系及其调节

选讲内容。简要讲授土壤水分、空气、热量三者之间相互联系、相互影响、不可替代

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的关系，以及不同条件下土壤水、气、热的调节措施（包括耕作和施有机肥、灌溉、排水、覆盖等）及其目的和效果评价。

第七章 土壤化学性质

一、本章教学目的和意义：

了解土壤胶体、土壤酸碱性的概念、作用及对土壤形成和演化的影响；土壤氧化还原性质、对土壤肥力的影响及改良措施。 二、学时计划：4学时 三、教学主要内容： 第一节 土壤胶体

土壤胶体的特点是：有巨大的比表面、带有电荷、能够吸附和保蓄养分与水分。土壤胶体的电荷包括永久电荷和可变电荷，它们使土壤具有交换性吸附阳离子的能力。 第一节 土壤离子代换作用

土壤胶体表面所吸附的阳离子与土壤溶液中的阳离子相互交换的过程称为阳离子交换过程。对这种能相互交换的阳离子叫做交换性阳离子，而把发生在土壤胶体表面的交换反应称之为阳离子交换作用。土壤阳离子交换量（CEC）是指土壤所能吸附和交换的阳离子总量，用coml(+)/kg表示。一般认为阳离子交换量在20coml(+)/kg以上为保肥力强的土壤；20～10coml(+)/kg为保肥力中等的土壤；＜10coml(+)/kg保肥力弱的土壤。阳离子交换的特点是①可逆反应，快速平衡；②遵循等价离子交换的原则；③符合质量作用定律。土壤中常见的离子交换能力排列顺序是：

3＋3＋＋2＋2＋＋＋2＋

Fe＞Al＞H＞Ca＞Mg＞K＞NH4＞Na

盐基离子是除H+、Al3+之外的交换性阳离子。盐基饱和度是指交换性盐基离子占阳离子交换量的百分数，它反映土壤保蓄植物所需要的主要阳离子的百分率。被土壤吸附的某一种具体阳离子的有效性(指解离性)，受下列因素影响：该离子的饱和度越高，其有效性越高；陪补离子的阳离子代换力越大，该离子的有效性越高；该离子被吸附在土壤胶体的外表面时有效性高，被吸附在胶体的内表面时有效性低；被土壤中铁、锰氧化物等胶体专性吸附的阳离子的有效性极低。 第三节 土壤酸碱性

土壤的酸碱性主要受土壤盐基饱和度的支配，而土壤淋溶和复盐基过程的相对强度决定土壤的盐基状况。土壤中的H+和Al3+离子是引起酸性的直接原因，包括活性酸度和潜性酸度，活性酸度是指土壤溶液中的氢离子浓度导致的土壤酸度，潜性酸度是指土壤中交换性氢离子、铝离子、羟基铝离子被交换进入溶液后引起的酸度，以cmol/kg表示。潜性酸度可分为交换性酸度、盐置换性酸度和水解性酸度。土壤的pH值是反映土壤活性酸的强度指标，土壤交换性酸和水解性酸是反映土壤潜性酸度的数量指标。用中性盐浸提土壤，用标准碱滴定浸提液所测得的酸是交换性酸；用碱性缓冲盐(如乙酸钠)浸提土壤所测得的酸是水解性酸。土壤活性酸是土壤酸度的根本起点，潜性酸决定着土壤的总酸度，活性酸与潜性酸是土壤胶体交换体系中两种不同的形式，它们之间没有截然界限，可以互相转化。土壤胶体吸附大量的Na+和土壤中存在大量的碳酸钠与碳酸钙是使土壤显碱性的直接原因，大于7.5的pH值是反映土壤碱性的强度指标，土壤总碱度和碱化度是反映土壤碱性的数量指标。

气候对土壤酸碱性的形成起主导作用，母质、生物、地形和时间也有重要影响，南方高温多雨，土壤风化、淋溶强，多显酸性，北方淋溶弱，多显碱性。“南酸北碱”就概括了我国土壤酸碱反应的地区性差异。

在较短时期内影响土壤酸碱性的主要因素有：盐基饱和度、土壤空气中的C02分压、含水量、土壤的氧化还原条件等。

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植物比较适应起源地土壤的酸碱性，土壤pH值通过影响微生物的活性、离子的可溶性、毒性物质的含量和土壤物理性质等，影响养分的转化与有效性等肥力因素。

中性土壤适合绝大多数植物生长，常用石灰改良酸性土，土壤交换性酸是石灰用量的根据。常用石膏等碱性物质改良碱性土，洗盐是改良盐碱土的有效措施。 第四节 土壤氧化还原性质（指导自学）

反映土壤氧化还原状况的常用强度指标是氧化还原电位，用Eh表示。土壤中的主要氧化还原体系是氧体系和有机体系，土壤含氧高，则土壤的Eh值高；土壤含有机质高，特别是新鲜有机质高，Eh值就低。土壤中的重要缓冲体系有锰体系、铁体系、硫体系和氮体系等，它们对土壤Eh值的急剧升降起缓冲作用。影响土壤氧化还原状况的因素有：通气性与含水率、易分解有机质的含量、微生物和植物根系的活动强度、土壤的pH值等。

第八章 土壤养分（与施肥）

一、本章教学目的和意义：

了解植物必需营养元素的种类及对植物生长的作用和重要性；土壤养分的来源与损失；土壤施肥的理论、种类与技术。 二、学时计划：4学时 三、教学主要内容： 第一节 概述

一、植物必需的营养元素

构成植物的物质主要分为两大类：一是干物质，约占植物体的5%～25%，另一部分是水，占75%～95%。干物质中又可分为有机质和矿物质。植物必需的营养元素就是构成植物有机物和无机物的元素。植物体内可检测出的元素有70种之多，但并非都是植物生长所必需的，植物必需营养元素必须满足以下三条标准：

1、如缺少该种元素，植物就不能完成其生活周期；

2、植物必需营养元素的功能是专一的，不能由其它营养元素替代；

3、必需营养元素直接参与植物代谢作用。目前已确定的植物必需营养元素有16种，按在植物体内的含量可将其分为：

大量元素：（6种）碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、钾（K）； 中量元素：（3种）钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）； 微量元素：(7种)铁（Fe）、硼（B）、锰（Mn）、铜（Cu）、锌（Zn）、钼（Mo）、氯(Cl) 二、土壤养分的来源与损失

土壤养分的来源 土壤养分可以通过以下方式进入土壤，在土壤中通过各种转化而成为植物生长所需要的养分。

1、矿物（岩石）风化所释放的养分； 2、通过各种形式归还到土壤中的有机质； 3、降水及降水的淋洗作用； 4、生物固氮；

5、人工施肥、灌溉等。土壤养分的损失 进入土壤的养分通过以下途径移出土壤，从而形成物质的新一轮循环。

1、植物吸收； 2、淋溶损失；

3、地表径流（水土流失）； 4、还原成气体进入大气。 第二节 土壤氮素养分

一、土壤氮的含量

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土壤含氮量范围一般为0.01—1.0%，与有机质含量成密切正相关。我国东北土壤有机质丰富，表层含氮量多在0.1—0.5之间。

二、土壤中氮的形态与植物有效性

有机态氮：存在于土壤有机物质中的氮，一般占全氮的95%以上。

难矿化有机氮：腐殖质氮为主，占全氮的80%左右，为迟效性氮。

易矿化有机氮：生物残体及其办分解产物中的有机氮，近期内可矿化，有效性易

发挥。

可溶性有机氮：少量游离氨基酸等，约0.1～几个mg/kg, 对植物直接有效。 矿质态氮：一般由有机氮矿化而来，大都不足全氮的5%。

固定态铵：土壤粘土矿物中固定的铵离子，含量一般几十～几百mg/kg ，一般

迟效。

吸附态铵：被土壤胶体表面所吸附的铵，一般十几～几十mg/kg，速效。 水溶态氮：溶于土壤溶液中的NH4+和NO3- ，对植物直接有效。 —— NH4+、NO3- 是植物吸收的主要形式。 三、土壤氮素养分指标

全氮：全部氮素含量，含量范围见前述。此指标时间稳定性好。在自然土壤中，是氮素养分供应的较好指标；在老耕地中，由于腐殖质态氮所占比例高，故全氮往往不能很好地反映土壤供氮水平。

碱解氮：很容易矿化的有机氮（简单蛋白质和有机酸等）为主，也包含速效氮。含量范围几十至上千mg/kg，稳定性较好，能较好地反映土壤近期的供氮水平。

速效氮：形态包括铵态氮和硝态氮2部分，前者为吸附代换态铵和水溶性铵，后者为水溶性硝态氮。含量范围几至几十mg/kg，对植物有效性高，但因含量太低，往往由于植物和微生物吸收等原因而季节波动性极大。

四、土壤氮素循环

自然界中的氮约94%存在于岩石圈中，不参与循环。其余6%中的大部分诸存于大气中，只有少量的氮参与物质循环。

土壤中的氮素主要来源于生物固氮（微生物）和化学固氮（化肥），另有少量来自于降水（闪电氧化）而形成的硝态氮进入土壤，土壤中氮素损失的主要途径有挥发损失（NH3），

-氮的淋溶损失（NO3）和反硝化脱氮损失（N2）。

土壤中氮的形态有固定态氮：土壤中粘土矿物固定的铵离子；有机态氮：存在于土壤有机物质中的氮素和速效态氮：包括被土壤胶体表面所吸附的氮 （铵态氮）和溶于土壤溶液

+--+-中的氮素（NH4、NO3和NH2及少量的氨基酸和含氮有机物）。 NH4、NO3 是植物吸收的主要

形式。

土壤氮的来源和氮的损失及在土壤中的转化构成了土壤中氮素的循环。 第三节 土壤磷素养分（教师指导下的自学）

土壤磷的含量及影响因素；土壤磷的化学形态及其有效性；常用的土壤磷养分指标（全磷，速效磷）；土壤中的磷素循环。

第四节 土壤钾素养分（教师指导下的自学）

土壤钾的含量及影响因素；土壤钾的化学形态及其有效性；常用的土壤钾养分指标（全钾，速效钾）；土壤中钾的循环。

第五节 林木营养诊断（教师指导下的自学）

营养诊断的基本原理。营养诊断的方法技术：土壤养分分析法，林木症状诊断法，植物组织分析法，向量图解分析法，施肥试验法。

第六节 肥料与施肥（教师指导下的自学）

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