土壤的组成和性质课件.ppt

1、 1 土壤的组成与性质 2 低产土壤的利用与改良 3 高产土壤的培肥与利用 4 常见化学肥料的施用 5 常见有机肥料的使用 6 测土配方施肥技术第四章 农作物土壤培肥和合理施肥土壤与整个地球环境系统的各圈层之间的关系土壤与整个地球环境系统的各圈层之间的关系一、土壤的宏观组成一、土壤的宏观组成 土壤是指地球陆地表面具有土壤是指地球陆地表面具有一定肥力一定肥力且能生长植物的疏松表且能生长植物的疏松表层。它是由岩石风化和母质的成土两种过程综合作用下形成的产层。它是由岩石风化和母质的成土两种过程综合作用下形成的产物。物。其本质属性是具有肥力其本质属性是具有肥力，由固、液、气三相组成。，由固、液、气三相

2、组成。第一节第一节 土壤的组成和性质土壤的组成和性质矿物质矿物质 90%以上以上 有机质有机质 10%以内以内土壤中的水分土壤中的水分及其水溶物及其水溶物（包括气体）（包括气体）孔隙中充满空气孔隙中充满空气土壤构成【微观】【1】、土壤是由各种大小不同的矿质土粒组成的，它们单独或相互团聚形成土粒聚合体。大小不同的土粒的物理、化学性质不同，对土壤肥力的作用也不同。【2】、根据土粒粒径和性质将土粒划分为 若干等级叫粒级，一般将土粒由粗到细分为石砾（li）、沙粒、粉砂粒和黏粒（nian）粒4个等级。0.001 细粘粒0.005-0.001 粗粘粒粘粘 粒粒0.01-0.005 细粉粒0.05-0.01

3、 粗粉粒粉粉 粒粒0.25-0.05 细粗粒1-0.25 粗砂粒砂砂 粒粒3-1 细 砾10-3 粗 砾石石 砾砾10石石 块块粒径粒径(mm)颗粒名称颗粒名称表表4-1 我国土粒分级标准我国土粒分级标准孔隙过大，孔隙过大，水和养分易水和养分易流失流失石英为主，孔隙大，石英为主，孔隙大，通气和透水性强，保通气和透水性强，保水保肥能力弱，营养水保肥能力弱，营养元素含量少元素含量少原生矿物与次生矿物原生矿物与次生矿物的混合体。团聚、胶的混合体。团聚、胶结性差，分散性强。结性差，分散性强。保水保肥能力较好。保水保肥能力较好。次生矿物，土壤营养元次生矿物，土壤营养元素含量丰富，团聚能力素含量丰富，团聚

4、能力较强，保水保肥性好，较强，保水保肥性好，但通气和透水性差。但通气和透水性差。1.1.土壤矿物质土壤矿物质土壤矿物质是岩石经过物理风化和化学风化形成的。土壤矿物质是岩石经过物理风化和化学风化形成的。原生矿物原生矿物：它们是各种岩石（主要是岩浆岩）受到程度不：它们是各种岩石（主要是岩浆岩）受到程度不同的同的物理风化而未经化学风化物理风化而未经化学风化的碎屑物，其原来的的碎屑物，其原来的化学组成化学组成和结晶构造都没有改变和结晶构造都没有改变；如长石、石英、云母、角闪石、辉；如长石、石英、云母、角闪石、辉石、橄榄石等。石、橄榄石等。次生矿物次生矿物：它们大多数是由原生矿物经：它们大多数是由原生矿

5、物经化学风化化学风化后形成的后形成的新矿物，其新矿物，其化学组成和晶体结构都有所改变化学组成和晶体结构都有所改变。主要有：蒙脱。主要有：蒙脱石、伊利石、高岭石、铁铝氧化物、水化氧化物等。石、伊利石、高岭石、铁铝氧化物、水化氧化物等。石英石英黑云母黑云母辉石辉石方解石方解石2 2、土壤有机质、土壤有机质 土壤有机质是土壤中土壤有机质是土壤中含碳有机化合物含碳有机化合物的总称。包括的总称。包括土壤中各种动植物微生物残体、土壤生物的分泌物与土壤中各种动植物微生物残体、土壤生物的分泌物与排泄物，及其这些有机物质分解和转化后的物质。排泄物，及其这些有机物质分解和转化后的物质。一般占固相总重量的一般占固相

6、总重量的10%以下，是土壤的重要组以下，是土壤的重要组成部分，也是土壤形成的主要标志。成部分，也是土壤形成的主要标志。土壤有机质主要土壤有机质主要来源于动植物和微生物残体来源于动植物和微生物残体。非腐殖物质非腐殖物质（蛋白质、糖类、树脂、有机酸）（蛋白质、糖类、树脂、有机酸）腐殖质腐殖质（腐殖酸、富里酸、腐黑酸等）。（腐殖酸、富里酸、腐黑酸等）。土壤有机质的转化土壤有机质矿质化过程土壤有机质矿质化过程分解，提供养分和能量分解，提供养分和能量合成，积累养分和能量合成，积累养分和能量（1 1）、提供植物生长所需的养分；）、提供植物生长所需的养分；（2 2）、提高土壤的持水性，减少水土流失；）、提高

7、土壤的持水性，减少水土流失；（3 3）、提高土壤的保肥性和缓冲性；）、提高土壤的保肥性和缓冲性；（4 4）、改善土壤的物理性质；）、改善土壤的物理性质；（5 5）、提高土壤生物和酶的活性，促养分转化；）、提高土壤生物和酶的活性，促养分转化；（6 6）、改善生态环境；）、改善生态环境；土壤有机质的作用土壤有机质的作用3 3、土壤水分、土壤水分 土壤水分是土壤的重要组成部分，主要来自土壤水分是土壤的重要组成部分，主要来自大气大气降水和灌溉降水和灌溉。土壤水分并非纯水！土壤水分并非纯水！实际上土壤水是溶解有一定浓度的无机盐离子、实际上土壤水是溶解有一定浓度的无机盐离子、有机离子、分子的稀薄溶液。因此

8、土壤水分既是植有机离子、分子的稀薄溶液。因此土壤水分既是植物养分的主要来源，也是进入土壤的各种污染物向物养分的主要来源，也是进入土壤的各种污染物向其他环境圈层（如水圈、生物圈等）迁移的媒介。其他环境圈层（如水圈、生物圈等）迁移的媒介。土壤水分含量土壤水分含量v 土壤水分含量通常用土壤水分含量通常用质量含水量质量含水量表示。即单位质量的土壤表示。即单位质量的土壤中水分质量占烘干中水分质量占烘干【105】土质量的比值，用百分数表土质量的比值，用百分数表示。示。v 土壤质量含水量土壤质量含水量=土壤水质量土壤水质量烘干土质量烘干土质量100%土壤水分含量土壤水分含量v土壤水分类型土壤水分类型吸湿水、

9、膜状水、毛管水、重吸湿水、膜状水、毛管水、重力水等。力水等。v土壤水分有效性土壤水分有效性为植物生长创造一个良好的为植物生长创造一个良好的水、气、热环境，增加土壤水分的入渗，减少土水、气、热环境，增加土壤水分的入渗，减少土壤水分的非生产性消耗和提高土壤水分的利用率。壤水分的非生产性消耗和提高土壤水分的利用率。v土壤水分管理的主要措施土壤水分管理的主要措施 a、农田基本建设合理化；、农田基本建设合理化；b、合理灌溉和排水；、合理灌溉和排水；c、合理耕作保墒；、合理耕作保墒；d、正确覆盖，保水保温；、正确覆盖，保水保温；4 4、土壤中的空气土壤中的空气 土壤是一个多孔体系，在水分不饱和的情况下，孔

10、土壤是一个多孔体系，在水分不饱和的情况下，孔隙中充满空气。土壤空气隙中充满空气。土壤空气主要来自大气主要来自大气，其次来自土，其次来自土壤中的壤中的生物化学过程生物化学过程。土壤空气是土壤空气是不连续不连续的的，它存在于被土壤固体隔开，它存在于被土壤固体隔开的土壤孔隙中，其组成在不同位置是有差异的。的土壤孔隙中，其组成在不同位置是有差异的。土壤空气的含量和组成在很大程度上取决于土壤空气的含量和组成在很大程度上取决于土水土水关系关系。在土壤孔隙里贮存的水分和空气，它们的相对。在土壤孔隙里贮存的水分和空气，它们的相对含量经常随自然条件的改变而变化。含量经常随自然条件的改变而变化。土壤空气与大气组成

11、有较大的差别土壤空气与大气组成有较大的差别（1）土壤空气是一个不连续的体系）土壤空气是一个不连续的体系。（2）CO2含量一般远比在大气中高，氧的含量则低于大气。含量一般远比在大气中高，氧的含量则低于大气。造造成这种差别的原因是土壤中植物根系的呼吸作用、微生物活成这种差别的原因是土壤中植物根系的呼吸作用、微生物活动中有机物的降解及合成时消耗其中的动中有机物的降解及合成时消耗其中的O2，放出，放出CO2。（3）土壤空气一般比大气含有）土壤空气一般比大气含有较高的水量较高的水量。土壤含水量适宜时，。土壤含水量适宜时，相对湿度接近相对湿度接近100%。（4）除此之外，由于土壤空气经常被水汽所饱和，在通

12、气不良）除此之外，由于土壤空气经常被水汽所饱和，在通气不良情况下，厌氧细菌活动产生的少量还原性气体如情况下，厌氧细菌活动产生的少量还原性气体如CH4、H2S、H2也积累在土壤空气中。也积累在土壤空气中。（5）、土壤空气各成分的浓度在不同季节和不同土壤深度内变）、土壤空气各成分的浓度在不同季节和不同土壤深度内变化大。化大。土壤通气性土壤通气性1、土壤空气与大气不断进行气体交换的能力称为土、土壤空气与大气不断进行气体交换的能力称为土 壤通气性。壤通气性。2、土壤通气性调节方法：、土壤通气性调节方法：A、深耕结合使用有机肥料、深耕结合使用有机肥料B、客土、客土【外地土外地土】掺沙掺黏掺沙掺黏C、深耕

13、或雨后及时中耕、深耕或雨后及时中耕D、灌溉结合排水、灌溉结合排水E、科学施肥、科学施肥作业作业v 1、名词解释：v 原生矿物 次生矿物 粒级 土壤有机质v 质量含水量 土壤通气性v 2、土壤有机质的作用是什么？v 3、土壤水分管理的具体措施是什么？(二二)、土壤基本性质土壤基本性质v土壤基本性质包括土壤的物理性质和土壤基本性质包括土壤的物理性质和化学性质。其中化学性质。其中物理性质物理性质包括土壤质地、包括土壤质地、土壤孔隙性、土壤结构性、土壤热性质、土壤孔隙性、土壤结构性、土壤热性质、土壤耕性等，土壤土壤耕性等，土壤化学性质化学性质包括土壤吸包括土壤吸收性、土壤酸碱性、土壤缓冲性、土壤收性、

14、土壤酸碱性、土壤缓冲性、土壤养分等。养分等。v定义：定义：由由不同的粒级混合在一起所表现出不同的粒级混合在一起所表现出来的土壤粗细状况，称为土壤质地来的土壤粗细状况，称为土壤质地（或土（或土壤机械组成）。壤机械组成）。v依据：土依据：土壤质地分类是以土壤中各粒级含壤质地分类是以土壤中各粒级含量的相对百分比作标准的。量的相对百分比作标准的。v分类方法：国际制和美国制均采用三级分分类方法：国际制和美国制均采用三级分类法，即按砂粒、粉砂粒、粘粒三种粒级类法，即按砂粒、粉砂粒、粘粒三种粒级的百分数，划分为砂土、壤土、粘壤土和的百分数，划分为砂土、壤土、粘壤土和粘土四类十二级。粘土四类十二级。1、土壤质

15、地、土壤质地 土壤质地可在一定程度上反映土壤矿土壤质地可在一定程度上反映土壤矿物质组成和化学组成，同时土壤颗粒大小物质组成和化学组成，同时土壤颗粒大小与土壤的物理性质有密切关系，并且影响与土壤的物理性质有密切关系，并且影响土壤孔隙状况，因此对土壤水分、空气、土壤孔隙状况，因此对土壤水分、空气、热量的运动和养分转化有很大影响。质地热量的运动和养分转化有很大影响。质地不同的土壤表现出不同的性状。不同的土壤表现出不同的性状。土壤性状土壤性状土土 壤壤 质质 地地砂砂 土土壤壤 土土粘粘 土土比表面积比表面积小小中中 等等大大紧紧 密密 性性小小中中 等等大大孔隙状况孔隙状况大孔隙多大孔隙多中中 等等

16、细孔隙多细孔隙多通通 透透 性性大大中中 等等小小有效含水量有效含水量低低中中 等等高高保肥能力保肥能力小小中中 等等大大保水分能力保水分能力低低中中 等等高高在春季的土温在春季的土温暖暖凉凉冷冷触触 觉觉砂砂滑滑粘粘壤土兼有砂土和粘土的优点壤土兼有砂土和粘土的优点土壤性状土壤质地改善措施土壤质地改善措施v增施有机肥，改良土性；增施有机肥，改良土性；v掺沙掺黏；客土调剂；掺沙掺黏；客土调剂；v引洪漫淤，引洪漫沙；引洪漫淤，引洪漫沙；v翻淤压沙，翻沙压淤；翻淤压沙，翻沙压淤；v种树种草，培肥改土；种树种草，培肥改土；v因土制宜，加强管理；因土制宜，加强管理；2、土壤孔隙性土壤孔隙性v定义：土壤孔

17、隙性是指土壤孔隙的数量、大小、定义：土壤孔隙性是指土壤孔隙的数量、大小、比例、性质的总称。比例、性质的总称。v土壤孔隙类型：通气孔隙、毛管孔隙、无效孔隙。土壤孔隙类型：通气孔隙、毛管孔隙、无效孔隙。v土壤孔隙性调节土壤孔隙性调节有利于创造松紧适宜的土壤环境，有利于创造松紧适宜的土壤环境，对种子出苗、扎根都有重要作用：防止土壤压实；实行粮对种子出苗、扎根都有重要作用：防止土壤压实；实行粮肥轮作、水旱轮作，增施有机肥料；深耕结合使用有机肥肥轮作、水旱轮作，增施有机肥料；深耕结合使用有机肥料，再配合耙耱、中耕、镇压等措施；采用工程措施改造料，再配合耙耱、中耕、镇压等措施；采用工程措施改造或改良铁盘、

18、砂姜、漏沙、黏土等障碍土层。或改良铁盘、砂姜、漏沙、黏土等障碍土层。3、土壤结构土壤结构v土壤结构包含土壤结构包含土壤结构体土壤结构体和和土壤结构性。土壤结构性。v土壤结构体土壤结构体是指土壤颗粒或颗粒团聚形成的具有是指土壤颗粒或颗粒团聚形成的具有不同形状和大小的土团和土块。常见有不同形状和大小的土团和土块。常见有7种结构种结构【见见P61页图页图】。v土壤结构性土壤结构性是指土壤结构体的类型、数量、稳定是指土壤结构体的类型、数量、稳定性、土壤孔隙状况等。性、土壤孔隙状况等。团粒结构是良好的土壤结构体，具有多孔性和团粒结构是良好的土壤结构体，具有多孔性和稳定性。团粒结构多是土壤肥沃的标志之一。

19、促进稳定性。团粒结构多是土壤肥沃的标志之一。促进土壤团粒结构形成的主要措施有：一是增施有机肥；土壤团粒结构形成的主要措施有：一是增施有机肥；二是酸碱性土壤改良；三是合理的精耕细作；四是二是酸碱性土壤改良；三是合理的精耕细作；四是合理轮作；五是合理灌溉、晒垡、冻垡；六是使用合理轮作；五是合理灌溉、晒垡、冻垡；六是使用土壤结构改良剂。土壤结构改良剂。1.3 土壤吸附性土壤吸附性 土壤胶体的比表面积和带电性，使土壤具有吸附性。土壤胶体的比表面积和带电性，使土壤具有吸附性。1.3.1 1.3.1 土壤胶体的性质土壤胶体的性质（1）土壤胶体具有巨大的比表面和表面能：）土壤胶体具有巨大的比表面和表面能：比

20、表面：比表面：单位重量（或体积）物质的表面积。单位重量（或体积）物质的表面积。一定体积的物质被分割时，随着颗粒数的增一定体积的物质被分割时，随着颗粒数的增多，比表面也显著地增大。多，比表面也显著地增大。蒙脱石比表面积最大（蒙脱石比表面积最大（600-800 m2/g）高岭石最小（高岭石最小（7-30 m2/g）有机胶体比表面积也大（有机胶体比表面积也大（700 m2/g）（2）土壤胶体的电性：）土壤胶体的电性：土壤胶体微粒内部一般带负电荷，形成一个负离子层土壤胶体微粒内部一般带负电荷，形成一个负离子层（决定电位离子层），其外部由于电性吸引而形成一个（决定电位离子层），其外部由于电性吸引而形成一

21、个正离子层正离子层（反离子层或扩散层），即合称（反离子层或扩散层），即合称双电层双电层。（3）土壤胶体的凝聚性和分散性：）土壤胶体的凝聚性和分散性：凝聚性：凝聚性：由于胶体的比表面和表面能都很大，为减小表由于胶体的比表面和表面能都很大，为减小表面能，胶体具有相互吸引、凝聚的趋势，这就是面能，胶体具有相互吸引、凝聚的趋势，这就是胶体胶体的凝聚性。的凝聚性。分散性：分散性：由于土壤胶体微粒带负电荷，胶体粒子相互排由于土壤胶体微粒带负电荷，胶体粒子相互排斥，具有斥，具有分散性分散性，负电荷越多，负的电动电位越高，负电荷越多，负的电动电位越高，相互排斥力越强，分散性也越强。相互排斥力越强，分散性也越强

22、。影响因素：影响因素：土壤胶体的电动电位和扩散层厚度土壤胶体的电动电位和扩散层厚度及土壤溶及土壤溶液中液中电解质浓度、电解质浓度、pH值值影响土壤凝聚性能。影响土壤凝聚性能。土壤溶液中常见阳离子的土壤溶液中常见阳离子的凝聚能力顺序如下：凝聚能力顺序如下：Na+K+NH4+HMg2Ca2+Ca2+Mg2+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+。（。（三价离子三价离子 二价离子二价离子 一价一价离子离子 ）每千克干土中所含全部阳离子总量，称为阳离子交换量每千克干土中所含全部阳离子总量，称为阳离子交换量(cmol/kg)，不同土壤的阳离子交换量不同：不同土壤的阳离子交换量不同：不同种类胶体的阳离子交换

23、量的顺序为：有机胶体不同种类胶体的阳离子交换量的顺序为：有机胶体蒙蒙脱石脱石水化云母水化云母高岭土高岭土含水氧化铁、铝。含水氧化铁、铝。土壤质地越细，阳离子交换量越高。土壤质地越细，阳离子交换量越高。土壤胶体中土壤胶体中SiO2/R2O3比值越大，其阳离子交换量越大，比值越大，其阳离子交换量越大，当当SiO2/R2O3 8.5 土壤溶液中土壤溶液中OH-的主要来源，是的主要来源，是CO32-和和HCO3-的碱金属（的碱金属（Na、K）及碱土金属（）及碱土金属（Ca、Mg）的盐类。）的盐类。强碱性土对大多数植物和微生物有害，可使强碱性土对大多数植物和微生物有害，可使微量元素沉积，恶化土壤物化性能

24、。微量元素沉积，恶化土壤物化性能。Na+离子饱和度亦称为离子饱和度亦称为土壤碱化度。土壤碱化度。胶体上吸附的盐基离子不同，对土壤的胶体上吸附的盐基离子不同，对土壤的pH的影响也不同。的影响也不同。当土壤胶体上吸附的当土壤胶体上吸附的Na、K、Mg（主要是主要是Na）等离子的饱）等离子的饱和度增加到一定程度时，会引起交换性阳离子的水解作用：和度增加到一定程度时，会引起交换性阳离子的水解作用：表表4-9 不同盐基离子完全饱和吸附黑钙土的不同盐基离子完全饱和吸附黑钙土的pH值值盐基离子黑钙土的pH值盐基离子黑钙土的pH值Li9.00Ca7.84Na8.04Mg7.59K8.00Ba7.35 1.4.

25、31.4.3土壤的缓冲性能土壤的缓冲性能土壤缓冲性能是指土壤具有缓和其酸碱度发生变化的能力，土壤缓冲性能是指土壤具有缓和其酸碱度发生变化的能力，它可以保持土壤反应的相对稳定。它可以保持土壤反应的相对稳定。（1）土壤溶液的缓冲作用：）土壤溶液的缓冲作用：土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸等弱酸及其土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸等弱酸及其盐类，构成一个良好的缓冲体系，对酸碱具有缓冲作用。盐类，构成一个良好的缓冲体系，对酸碱具有缓冲作用。Na2CO3+2HCl2NaCl+H2CO3 H2CO3+Ca(OH)2CaCO3+2H2OR CHNH2COOH+R CHNaOHCOONaNH2R

26、CHNH2COOHHClNH3Cl+R CHCOOH 土壤中的某些有机酸是两性物质，具有缓冲作用。土壤中的某些有机酸是两性物质，具有缓冲作用。如如氨基酸含氨基和羧基可分别中和酸和碱，从而对酸和氨基酸含氨基和羧基可分别中和酸和碱，从而对酸和碱都具有缓冲能力。碱都具有缓冲能力。（2）土壤胶体的缓冲作用：）土壤胶体的缓冲作用：土壤胶体吸附有各种阳离子，其中盐基离子和氢离土壤胶体吸附有各种阳离子，其中盐基离子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。子能分别对酸和碱起缓冲作用。对酸的缓冲作用（以对酸的缓冲作用（以M代表盐基离子）代表盐基离子）对碱的缓冲作用对碱的缓冲作用H+土壤胶体+MClHClM土壤胶体土壤

27、胶体MH+土壤胶体+MOHH2O 土壤胶体的数量和盐基代换量越大，土壤的缓冲性能土壤胶体的数量和盐基代换量越大，土壤的缓冲性能就越强。在代换量相等的条件下，盐基饱和度愈高，土就越强。在代换量相等的条件下，盐基饱和度愈高，土壤对酸的缓冲能力愈大；反之，盐基饱和度愈低，土壤壤对酸的缓冲能力愈大；反之，盐基饱和度愈低，土壤对碱的缓冲能力愈大。对碱的缓冲能力愈大。一般土壤缓冲能力一般土壤缓冲能力：腐殖质土：腐殖质土粘土粘土砂土砂土 还原态还原态 元素元素 氧化态氧化态 CH4 C CO2 NH3、N2、NO N NO2-、NO3-H2S S SO42-PH3 P PO43-Fe2+Fe Fe3+1.5

28、 土壤的氧化还原性土壤的氧化还原性土壤中主要的氧化剂：土壤中主要的氧化剂：土壤空气中的游离土壤空气中的游离O2、少量的少量的NO3-、和高价的和高价的金属离子金属离子,如如Fe（III）、）、Mn（IV）、）、V（V）等。等。土壤中主要的还原剂：土壤中主要的还原剂：土壤有机质、厌氧条件下的分解产物以及低价土壤有机质、厌氧条件下的分解产物以及低价金属离子。金属离子。土壤中氧化、还原物质组成复杂，因此以实际测量的土壤氧化还原电位来衡量土壤的氧化还原性。Eh 300 mV，氧体系起主要作用，土壤处于氧化状态；Eh 700mV,有机质被氧化，迅速分解，养分贫乏有机质被氧化，迅速分解，养分贫乏;Eh 400-700mV时时,氮素以氮素以NO3-存在存在;Eh 400mV,反硝化发生反硝化发生;Eh 200mV,NO3-消失，出现大量消失，出现大量NHNH4 4+;Eh-200mV,H2S产生产生;Eh对土壤性质的影响对土壤性质的影响v 土壤中的氧化还原反应能引起土壤酸碱性变化土壤中的氧化还原反应能引起土壤酸碱性变化.氧化氧化使土使土壤酸化，壤酸化，还原还原使土壤碱化使土壤碱化;v 强烈强烈影响存在于土壤中的变价元素的转化和迁移影响存在于土壤中的变价元素的转化和迁移;v 制约制约土壤的养分状况土壤的养分状况.