1、（土壤部分）（土壤部分）l 绪 论l第一章 组成土壤的固相物质l第二章 土壤基本物理性质和过程l第三章 土壤基本化学性质和过程l第四章 土壤管理与土壤清洁生产l第五章 土壤的形成、分类与分布。人人为为肥肥力力的的区区别。别。自自然然肥肥力力是是指指土土壤壤在在自自然然因因子子即即五五大大成成土土因因素素（气气候、候、生生物、物、母母质、质、地地形形和和年年龄）龄）的的综综合合作作用用下下发发育育来来的的肥肥力，力，它它是是自自然然成成土土过过程程的的产产物。物。人人为为肥肥力力是是耕耕作作熟熟化化过过程程发发育育而而来来的的肥肥力，力，是是在在耕耕作、作、施施肥、肥、灌灌溉溉及及其其它它技技术
2、术措措施施等等人人为为因因素素影影响响作作用用下下所所产产生生的的结结果。果。因因此此只只有有从从来来不不受受人人类类影影响响的的自自然然土土壤壤才才具具有有自自然然肥肥力。力。从从肥肥力力的的实实际际经经济济效效益益分分为：为：有有效效肥肥力力和和潜潜在在肥肥力。力。有有效效肥肥力力是是指指在在当当季季生生产产上上发发挥挥出出来来并并产产生生经经济济效效果果的的那那一一部部分分肥肥力。力。潜潜在在肥肥力力是是指指在在当当季季生生产产上上未未能能产产生生经经济济效效果果的的那那一一部部分分肥肥力。力。有有效效肥肥力力和和潜潜在在肥肥力力是是可可以以相相互互转转化化的，的，两两者者之之间间没没有
3、有截截然然的。的。三、土壤学的发展概况及面临的任务三、土壤学的发展概况及面临的任务1 1、土壤科学发展中的几个代表性学派土壤科学发展中的几个代表性学派 1840年德国化学家李比希在年德国化学家李比希在化学在农业及植物生理上用应用化学在农业及植物生理上用应用中提出了中提出了植物的矿质营养学说，主要观点为植物生长需吸收土壤中的矿质营养，创植物的矿质营养学说，主要观点为植物生长需吸收土壤中的矿质营养，创立了农业化学派，开创了土壤科学的新纪元立了农业化学派，开创了土壤科学的新纪元。19世纪后半叶西欧盛行农业地质学派，他们认为土壤是岩石的风化堆积世纪后半叶西欧盛行农业地质学派，他们认为土壤是岩石的风化堆
4、积物，土壤的形成过程只是岩石风化淋溶过程，土壤肥力呈递减曲线下降，物，土壤的形成过程只是岩石风化淋溶过程，土壤肥力呈递减曲线下降，忽略了生物因素对土壤肥力的积极作用忽略了生物因素对土壤肥力的积极作用。1919世纪末俄国的道库恰耶夫提出了世纪末俄国的道库恰耶夫提出了“成土因素成土因素”学说，他认为土壤及其肥学说，他认为土壤及其肥力的形成是力的形成是母质母质、气候气候、生物生物、地形地形和和成土年龄成土年龄五大成土因素共同作用的五大成土因素共同作用的产物，但对农业生产中的具体问题没有足够的注意。产物，但对农业生产中的具体问题没有足够的注意。：1.1.土壤肥力四因素是什么土壤肥力四因素是什么？2.2
5、.什么是自然土壤、农业土壤、有效肥力、什么是自然土壤、农业土壤、有效肥力、潜在肥力？潜在肥力？3 3土壤学的任务是什么？土壤学的任务是什么？土壤矿物质包括土壤矿物质包括原生矿物原生矿物和由原生矿物经过风化重新形成的和由原生矿物经过风化重新形成的次生矿物次生矿物，它们的成分和性质对土壤的形成过程和理化性质，它们的成分和性质对土壤的形成过程和理化性质均有极大影响。均有极大影响。(一一)土壤中的原生矿物土壤中的原生矿物 土壤原生矿物是指那些在风化过程中末改变化学成分和结土壤原生矿物是指那些在风化过程中末改变化学成分和结构的原始成岩矿物。主要类型有：构的原始成岩矿物。主要类型有：（1）硅酸盐类 包括长
6、石类、云母类、闪石类、辉石类。（2）氧化物类 主要有石英类、其次是赤铁矿类、氧化钛类（3）硫化物类 主要有黄铁矿类。（4）磷酸盐类 主要有氟磷灰石、氯磷灰石。（1 1）结晶次生层状铝硅酸盐类矿物）结晶次生层状铝硅酸盐类矿物 土壤中粘粒的主体，主要有土壤中粘粒的主体，主要有1 1：1 1型型的高岭石组和的高岭石组和2 2：1 1型的蒙脱石、伊利石组。型的蒙脱石、伊利石组。（2 2）二、三氧化物类矿物）二、三氧化物类矿物 有针铁矿（有针铁矿（FeFe2 2O O3 3.H.H2 2O O）、褐铁矿）、褐铁矿（2Fe2Fe2 2O O3 3.3H.3H2 2O O）、三水铝石（）、三水铝石（AIAI
7、2 2O O3 3.3H.3H2 2O O）、水铝石）、水铝石 （AlAl2 2O O3 3.H.H2 2O O）、水锰矿（）、水锰矿（MnO(HMnO(H2 2O)O)）、软锰矿（）、软锰矿（MnOMnO2 2）等，）等，有结晶态有结晶态的和非结晶态的。的和非结晶态的。（3 3）简单盐类）简单盐类 土壤中最常见盐类有碳酸盐、硫酸盐类、氯化物盐类等。土壤中最常见盐类有碳酸盐、硫酸盐类、氯化物盐类等。l1、层状硅酸盐粘土矿物、层状硅酸盐粘土矿物l层状硅酸盐粘土矿物从层状硅酸盐粘土矿物从外部形态外部形态上看，是一些上看，是一些极极细微的结晶颗粒细微的结晶颗粒。从。从内部构造内部构造上看，是上看，是
8、由两种基由两种基本结构单位构成本结构单位构成的，并含有结晶水，只是化学成的，并含有结晶水，只是化学成分和水化程度不同而已。层状硅酸盐矿物的性质分和水化程度不同而已。层状硅酸盐矿物的性质与矿物的化学组成和结晶构造关系十分密切。与矿物的化学组成和结晶构造关系十分密切。构成层状硅酸盐粘土矿物晶格的基本结构单构成层状硅酸盐粘土矿物晶格的基本结构单位是硅氧四面体和铝氧八面体。位是硅氧四面体和铝氧八面体。l 四面体的基本结构是由一个四面体的基本结构是由一个硅离子和四个氧离子所构成。硅离子和四个氧离子所构成。l硅氧四面体：硅氧四面体：由一个硅离子和四个氧离子所构成的四面体结由一个硅离子和四个氧离子所构成的四
9、面体结构。构。l八面体的基本结构是由八面体的基本结构是由1 1个铝个铝离子和离子和6 6个氧离子（或氢氧离子）所构成。个氧离子（或氢氧离子）所构成。构构成。成。l两两个个硅硅片片顶顶端端的的氧氧都都向向着着铝铝片，片，铝铝片片上上下下两两层层氧氧分分别别与与硅硅片片通通过过共共用用顶顶端端氧氧的的方方式式形形成成单单位位晶晶层。层。这这样样2 2：1 1型型层层状状硅硅酸酸盐盐的的单单位位晶晶层层的的两两个个层层面面都都是是氧氧原原子子面。面。基基础础上上多多了了1 1个个八八面面体体片片水水镁镁片片或或水水铝铝片，片，这这样样2 2：1 1：1 1型型单单位位晶晶层层由由两两个个硅硅片、片、
10、1 1个个铝铝片片和和1 1个个镁镁片片（或或铝铝片）片）构构成。成。l同同晶晶替替代代是是指指组组成成矿矿物物的的中中心心离离子子被被电电性性相相同、同、大大小小相相近近的的离离子子所所替替代代而而晶晶格格构构造造保保持持不不变变的的现现象。象。l替替代代和和被被替替代代的的离离子子大大小小要要相相近，近，只只有有这这样样才才能能保保证证替替代代后后的的晶晶形形不不发发生生改改变变。l沉积物和河流冲积物中含较多的绿泥石。沉积物和河流冲积物中含较多的绿泥石。l具有一下特性：具有一下特性：。l氧化物矿物既可呈氧化物矿物既可呈存在，也可存在，也可存存在。在。l无论是结晶质还是非结晶质的氧化物，电荷
11、的产生都无论是结晶质还是非结晶质的氧化物，电荷的产生都，而是通过，而是通过。既可带负电荷，也可带正电荷，决定于土壤溶。既可带负电荷，也可带正电荷，决定于土壤溶液中液中H+离子浓度的高低。离子浓度的高低。水晶水晶白云母白云母黑云母黑云母方解石方解石金属自然金金属自然金 成土矿物的化学组成很复杂，几乎包括地壳中所有的元素，成土矿物的化学组成很复杂，几乎包括地壳中所有的元素，主要元素约有主要元素约有1010余种，包括余种，包括氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾钾、钛、碳，占土壤矿物质总质量的、钛、碳，占土壤矿物质总质量的99%99%以上，其中以以上，其中以氧、氧、硅、铝、铁硅
12、、铝、铁4 4种元素所占的比例最多。种元素所占的比例最多。土壤中主要的原生矿物所含化学成分有一定规律土壤中主要的原生矿物所含化学成分有一定规律如表如表，石英、，石英、长石、白云母这些矿物的长石、白云母这些矿物的SiOSiO2 2及及K K2 2O O、NaNa2 2O O含量高，含含量高，含SiOSiO2 2愈愈多的矿物颜色愈浅，愈抗风化。而黑云母、辉石、橄榄石、多的矿物颜色愈浅，愈抗风化。而黑云母、辉石、橄榄石、磁铁矿等深色矿物磁铁矿等深色矿物SiOSiO2 2含量少，而含量少，而FeFe、CaCa、MgMg含量高，这些含量高，这些矿物易风化分解。矿物易风化分解。矿物质颗粒愈粗，矿物质颗粒愈
13、粗，SiOSiO2 2含量愈多，颗粒愈细含量愈多，颗粒愈细SiO2SiO2含量愈少，含量愈少，但但A1A12 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3、CaOCaO、MgOMgO、P P2 2O O5 5、K K2 2O O等养分元素的含量变等养分元素的含量变化趋势正相反。化趋势正相反。在总的含量中如用氧化物的形态来表示仍以在总的含量中如用氧化物的形态来表示仍以SiOSiO2 2、A1A12 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3三者为主要成分，三者为主要成分，如表：如表：岩石的概念前者为单质岩后者为复成岩。前者为单质岩后者为复成岩。岩石的类型岩石的类型 根据成因分三类根据成因分三类：又
14、称火成岩，指地球内部岩浆侵入地壳或喷出地面冷凝结晶而形又称火成岩，指地球内部岩浆侵入地壳或喷出地面冷凝结晶而形成的岩石，前者称侵入岩，后者称喷出岩。成的岩石，前者称侵入岩，后者称喷出岩。指砂粒、粉粒、粘粒等物质机械堆积而成的岩石。指砂粒、粉粒、粘粒等物质机械堆积而成的岩石。指原先为水溶性物质，后因外界条件改变结晶析出而形成指原先为水溶性物质，后因外界条件改变结晶析出而形成的岩石，如石膏岩、部分石灰岩。的岩石，如石膏岩、部分石灰岩。指水中生物的介壳及微生物遗体堆积成岩指水中生物的介壳及微生物遗体堆积成岩，如大部分石灰如大部分石灰岩、白云岩、珊瑚岩、硅藻岩等。岩、白云岩、珊瑚岩、硅藻岩等。沉积岩的
15、特征是有层理，常可见化石。沉积岩的特征是有层理，常可见化石。指各类岩石受高温作用或受岩浆侵入发生接触变质，使原来岩石指各类岩石受高温作用或受岩浆侵入发生接触变质，使原来岩石中的矿物重新排列，重新结晶而成的岩石。中的矿物重新排列，重新结晶而成的岩石。特征是构造上具有定向排特征是构造上具有定向排列，常见的有大理岩、片麻岩、片岩、板岩、石英岩等。列，常见的有大理岩、片麻岩、片岩、板岩、石英岩等。岩浆岩岩浆岩沉积岩沉积岩沉积岩沉积岩变质岩变质岩火山爆发火山爆发五、岩石矿物的风化、母质的形成及类型（一）物理风化（一）物理风化 影响物理风化的因素有如下几种影响物理风化的因素有如下几种:(1)温度（温度（2
16、）结冰）结冰(3)风风（4）流水）流水（二）化学风化（二）化学风化指在化学因素作用下指在化学因素作用下,岩石、矿物等岩石、矿物等发生的一系列化学分解的过程发生的一系列化学分解的过程.化学风化的结果使岩化学风化的结果使岩石、矿物的化学成分、性质发生变化石、矿物的化学成分、性质发生变化,并释放盐基并释放盐基、磷、铁、硫等养分磷、铁、硫等养分,同时生成新的次生矿物同时生成新的次生矿物.1.1.滴水穿石滴水穿石,1份滑石可溶于份滑石可溶于110000份水中份水中2.2.由于水是弱电解质，更因为水中总是或多或少溶解空气中由于水是弱电解质，更因为水中总是或多或少溶解空气中的二氧化碳，因此这种由于水的电离作
17、用和溶于水的二氧化碳所产生的的二氧化碳，因此这种由于水的电离作用和溶于水的二氧化碳所产生的碳酸对岩石的分解破坏作用称水解作用。碳酸对岩石的分解破坏作用称水解作用。例：钾长石的水解例：钾长石的水解 2KAlSi3O8+H2CO3 KHAl2Si6O16+KHCO3 钾长石钾长石 酸性铝硅酸盐酸性铝硅酸盐KHAl2Si6O16+H2CO3 H2Al2Si6O16+KHCO3 进一步风化，脱硅富铝形成高岭石：进一步风化，脱硅富铝形成高岭石：H H2 2AlAl2 2SiSi6 6O O1616+H+H2 2COCO3 3 H H2 2AlAl2 2SiSi2 2O O8 8 H H2 2O+4SiO
18、O+4SiO2 2+CO+CO2 23.3.矿物与水化合成含水矿物造成体积膨大，硬度降低。矿物与水化合成含水矿物造成体积膨大，硬度降低。CaSOCaSO4 4+2H+2H2 2O CaSOO CaSO4 4 2H2H2 2O O4.4.空气中的氧在湿润的条件下，对矿物的氧化作用促使空气中的氧在湿润的条件下，对矿物的氧化作用促使矿物风化。例：矿物风化。例：2FeS2FeS2 2+2H+2H2 2O+7OO+7O2 2 2FeSO 2FeSO4 4+2H+2H2 2SOSO4 4 2FeSO 2FeSO4 4+2H+2H2 2SOSO4 4+O+O2 2 2Fe 2Fe2 2(SO(SO4 4)3
19、 3+2H+2H2 2O O Fe Fe2 2(SO(SO4 4)3 3+6H+6H2 2O 2Fe(OH)O 2Fe(OH)3 3+3H+3H2 2SOSO4 4Fe(OH)Fe(OH)3 3脱水可形成褐铁矿：脱水可形成褐铁矿：4Fe(OH)4Fe(OH)3 3 2Fe 2Fe2 2O O3 33H3H2 2O+3HO+3H2 2O O化学风化使矿物岩石得到化学分解产生了盐基养分，同时生成了化学风化使矿物岩石得到化学分解产生了盐基养分，同时生成了粘土矿物。粘土矿物。（三）生物风化（三）生物风化 指岩石在生物作用下进行的崩解和分解。指岩石在生物作用下进行的崩解和分解。包括直接引起的风化如地衣苔
20、藓、植物根对岩石的直接破坏，间包括直接引起的风化如地衣苔藓、植物根对岩石的直接破坏，间接引起的风化如生物放出接引起的风化如生物放出COCO2 2光合作用产生光合作用产生O O2 2 在自然界，三种风化同时并存互相影响互相促进各有侧重在自然界，三种风化同时并存互相影响互相促进各有侧重。（一）母质的概念（二）母质的形成与类型由于母质在形成时所受的地质动力不同，沉积部位不同，因而类型有区别，分由于母质在形成时所受的地质动力不同，沉积部位不同，因而类型有区别，分为几种类型：为几种类型：母质残积母质（残积物）指岩石经风化后的碎屑就地堆积而成。运积母质 指风化的碎屑经过地质动力作用的搬运，在它处重新沉积而
21、成。崩积和坡积母质洪积母质冲积母质湖积母质海积母质风积母质黄土及黄土性母质冰碛母质 n强烈移失的强烈移失的 Cl.(Br.I).Sn易移失的易移失的 Ca MgNa Kn可移失的可移失的 SiO2.P Mnn略可移失的略可移失的 Fe Al Tin不可移失的不可移失的 SiO2(石英中石英中)3.3.母质形成的阶段性母质形成的阶段性 据上述元素迁移序列据上述元素迁移序列,母质形成大致经过下列四个阶段母质形成大致经过下列四个阶段:n(1)碎屑阶段碎屑阶段 岩石风化的最初阶段岩石风化的最初阶段,物理风化占优势物理风化占优势,化化学划分不明显学划分不明显,只有氯只有氯,硫发生移动硫发生移动,母质中主
22、要是粗大的母质中主要是粗大的碎屑碎屑n(2)钙积阶段钙积阶段 所有的氯所有的氯,硫已淋失硫已淋失,钙镁钠钾等大部分钙镁钠钾等大部分保留下来保留下来,并且一些钙游离出来并且一些钙游离出来,形成碳酸钙形成碳酸钙,沉积在碎屑沉积在碎屑孔隙的内母质呈中性或碱性反应孔隙的内母质呈中性或碱性反应,灰钙土灰钙土,漠钙土漠钙土,黑钙土黑钙土,栗钙土栗钙土 即发育停留在此阶段即发育停留在此阶段.n(3)酸性铝硅阶段酸性铝硅阶段 母质中钙镁母质中钙镁,钠钾都受到淋失钠钾都受到淋失,同时同时硅酸盐与铝硅酸盐中的硅酸也部分淋失硅酸盐与铝硅酸盐中的硅酸也部分淋失,母质呈酸性反应母质呈酸性反应,颜色为棕或红棕色为主颜色为
23、棕或红棕色为主,黄棕壤及部分棕色成土母质发育黄棕壤及部分棕色成土母质发育至此阶段至此阶段.n（4）铝阶段）铝阶段 盐基及硅酸全被淋失盐基及硅酸全被淋失,残留的只是铁和铝的残留的只是铁和铝的氧化物，形成鲜明的红色氧化物，形成鲜明的红色,母质呈酸性及至强酸性母质呈酸性及至强酸性.我国华我国华南的红壤南的红壤,砖红壤成土母质发育至此阶段砖红壤成土母质发育至此阶段.六、土壤矿物质的颗粒组成（土壤矿物质的颗粒组成（土壤粒级）土壤的固体颗粒简称为土粒。在自然状况下，这些大小不一的土壤的固体颗粒简称为土粒。在自然状况下，这些大小不一的土粒有的单个地存在于土壤中，称为单粒；有的则相互黏结成为土粒有的单个地存在
24、于土壤中，称为单粒；有的则相互黏结成为集合体，称为复粒。集合体，称为复粒。根据土粒的有效直径把土粒由粗粒到细粒划分成几组，同组的根据土粒的有效直径把土粒由粗粒到细粒划分成几组，同组的土粒性质基本相近即为粒组或粒级。（土粒性质基本相近即为粒组或粒级。（土壤颗粒的大小分级简称粒级）土壤颗粒的大小分级简称粒级）常用的划分标准：国际制、卡庆斯基制、美国制和中国暂拟分常用的划分标准：国际制、卡庆斯基制、美国制和中国暂拟分类制，如下所示。类制，如下所示。国际制土壤粒级分级标准：表表22 国际制土壤粒级分级标准国际制土壤粒级分级标准 粒级名称粒级名称 单粒直径（单粒直径（mm）石砾石砾 22 砂粒砂粒 粗砂
25、粒粗砂粒 20.2 细砂粒细砂粒 0.20.02 粉砂粒粉砂粒 0.020.002 粘粒粘粒 0.002 卡庆斯基制 表表23卡庆斯基土壤粒组分类表卡庆斯基土壤粒组分类表 粒组 粒径（mm）石砾石砾 3-1 砂粒 粗 中 细 1-0.5 0.5-0.25 0.25-0.05 物理性物理性砂粒砂粒 粉砂粒 粗 中 细 0.05-0.01 0.01-0.005 0.005-0.001 物理性物理性粘粒粘粒 粘粒 粗 中 胶粒 O.OO1-0.0005 0.0005-0.0001 3.0 32 2-1 1-0.5 0.5-0.25 0.25-0.1 0.1-0.05 0.05-0.002 0.002
26、 中国制土壤粒级分级标准（暂拟方案）中国制土壤粒级分级标准（暂拟方案）1978(二二)各粒级的基本特征各粒级的基本特征 不同的粒级都有其不同的特性，对土壤肥力有重要的影不同的粒级都有其不同的特性，对土壤肥力有重要的影响：响：1 1石砾及砂粒石砾及砂粒 它们是风化碎屑，其所含矿物成分它们是风化碎屑，其所含矿物成分和母岩基本一致，粒径大，抗风化，养分释放慢，比表面和母岩基本一致，粒径大，抗风化，养分释放慢，比表面积小，无可塑性、黏结性、黏着性和吸附性。无收缩性和积小，无可塑性、黏结性、黏着性和吸附性。无收缩性和膨胀性。氧化硅含量在膨胀性。氧化硅含量在8080以上，有效养分贫乏。以上，有效养分贫乏。
27、2 2粉粒粉粒 颗粒较小，容易进一步风化，其矿物成分颗粒较小，容易进一步风化，其矿物成分中有原生的也有次生的，有微弱的可塑性、膨胀性和收缩中有原生的也有次生的，有微弱的可塑性、膨胀性和收缩性；湿时有明显的黏结性，干时减弱。粒间孔隙毛管作用性；湿时有明显的黏结性，干时减弱。粒间孔隙毛管作用强，毛管水上升速度快。氧化硅含量在强，毛管水上升速度快。氧化硅含量在6060一一8080之间，之间，营养元素含量比砂粒丰富。营养元素含量比砂粒丰富。3 3粘粒粘粒 颗粒极细小，比表面积大，粒间孔隙小，颗粒极细小，比表面积大，粒间孔隙小，吸水易膨胀，使孔隙堵塞，毛管水上升极慢。可塑性、黏吸水易膨胀，使孔隙堵塞，毛
28、管水上升极慢。可塑性、黏着性、黏结性极强，干时收缩坚硬，湿时膨胀，保水保肥着性、黏结性极强，干时收缩坚硬，湿时膨胀，保水保肥性强氧化硅含量在性强氧化硅含量在4040一一6060之间，营养元素丰富。之间，营养元素丰富。七、土壤质地及质地分类七、土壤质地及质地分类。土壤中的矿物质颗粒的大小及含量多少即土壤的颗粒组成不土壤中的矿物质颗粒的大小及含量多少即土壤的颗粒组成不同，对土壤的肥力性质影响很大，在颗粒组成基本相似的土同，对土壤的肥力性质影响很大，在颗粒组成基本相似的土壤中，常常具有类似的肥力特征。因此土壤学家壤中，常常具有类似的肥力特征。因此土壤学家 现介绍现介绍3 3种常用种常用的质地分类标准
29、：的质地分类标准：1 1国际制土壤质地分类标准国际制土壤质地分类标准 2 2卡庆斯基土壤质地分类卡庆斯基土壤质地分类 3 3我国土壤质地分类我国土壤质地分类 4.美国土壤质地分类美国土壤质地分类 1 1国际制土壤质地分类标准国际制土壤质地分类标准 将土壤质地划分为砂土、壤土、黏壤土和黏土将土壤质地划分为砂土、壤土、黏壤土和黏土 4 4类类1212级级 特点：(1)(1)砂土及壤土类以黏粒含量在砂土及壤土类以黏粒含量在1515以下为其主要标以下为其主要标准；黏壤土类以黏粒含量在准；黏壤土类以黏粒含量在1515一一2525为其主要标为其主要标准；黏土类以含黏粒准；黏土类以含黏粒2525以上为主要标
30、准。以上为主要标准。(2)(2)当土壤含粉粒达当土壤含粉粒达4545以上时，在上述以上时，在上述4 4类质地名类质地名称前加称前加“粉质粉质”字样。字样。(3)(3)当砂粒含量在当砂粒含量在5555一一8585时，则在各类名称前时，则在各类名称前加加“砂质砂质”字样。如砂粒大于字样。如砂粒大于8585，则称壤质砂土，则称壤质砂土，其中砂粒达其中砂粒达9090以上者称为砂土。以上者称为砂土。质地分类 各粒组土粒含量（重量%）类别 质地级别名称 砂粒 2-0.02mm 粉砂粒 0.02-0.002mm 粘粒 85 40-25 25-15 粗蛋白粗蛋白半半纤维素、纤维素纤维素、纤维素木质素、脂肪、蜡
31、质（从左到右矿化率降低）。木质素、脂肪、蜡质（从左到右矿化率降低）。2、有机残体的物理状态及残体的、有机残体的物理状态及残体的C/N比比 鲜的比老的易分解鲜的比老的易分解,细碎的比整的易分解细碎的比整的易分解,更重要的指标是生物残体更重要的指标是生物残体的的C/N比比,C/N比是指有机物质或土壤有机质中碳与氮的重量比比是指有机物质或土壤有机质中碳与氮的重量比,一般说来一般说来,土壤微生物每分解土壤微生物每分解25份份C需吸收需吸收1份份N,C/N比为比为2530/1左右，左右，而作物秸杆而作物秸杆C/N比一般为比一般为60-80，高于，高于25/1，因此较难分解，因此较难分解,或吸收土壤中的速
32、效氮或吸收土壤中的速效氮,造成和植物争氮现象发生造成和植物争氮现象发生,影响作物生长。影响作物生长。3、温度、温度 25-35生物残体分解速度最迅速。生物残体分解速度最迅速。4、水气条件、水气条件 要求一定的湿度和氧气有利于矿质化，水分在田间要求一定的湿度和氧气有利于矿质化，水分在田间持水量的持水量的60%-100%、通气良好有利于矿质化。、通气良好有利于矿质化。5、土壤酸碱度、土壤酸碱度 土壤微生物大多在土壤微生物大多在pH4-10范围内生存。范围内生存。pH小于小于4.9，有机物质不易被分解。另外，有机物质不易被分解。另外质地质地也影响矿质化，粘土中粘粒也影响矿质化，粘土中粘粒含量高，与有
33、机质密切结合，不利于有机物质的分解。含量高，与有机质密切结合，不利于有机物质的分解。（二）腐殖质化作用（二）腐殖质化作用对于腐对于腐殖质形成的研究已有二三百年的历史，但整个作用机制并不殖质形成的研究已有二三百年的历史，但整个作用机制并不清楚，各国土壤学家提出了多种腐殖质形成假说，有植物物清楚，各国土壤学家提出了多种腐殖质形成假说，有植物物质形成说、化学聚合说、细胞自溶说、微生物合成说，以原质形成说、化学聚合说、细胞自溶说、微生物合成说，以原苏联苏联Kononove的的化学聚合说化学聚合说较普遍获得公认，腐殖质的形成较普遍获得公认，腐殖质的形成过程可分为两个阶段：过程可分为两个阶段：第一阶段第一
34、阶段 产生构成腐殖质主要成分的原始材料，如多元酚、产生构成腐殖质主要成分的原始材料，如多元酚、氨基酸、多肽、氧化物醌和糖类物质。氨基酸、多肽、氧化物醌和糖类物质。第二阶段第二阶段 是合成阶段，微生物将上述原始材料通过某种化合是合成阶段，微生物将上述原始材料通过某种化合机制（包括缩合等多种酶促反应和可能的纯化学反应），进机制（包括缩合等多种酶促反应和可能的纯化学反应），进一步合成为腐殖质的单体分子。一步合成为腐殖质的单体分子。三、土壤腐殖质的分离、提取和性质三、土壤腐殖质的分离、提取和性质（一）土壤腐殖质的分离与提取（一）土壤腐殖质的分离与提取土壤腐殖质其主体是各种腐殖酸及其与金属离子相结合的盐
35、类。土壤腐殖质其主体是各种腐殖酸及其与金属离子相结合的盐类。经处理的经处理的矿质土壤矿质土壤黑色沉淀物黑色沉淀物胡敏素（黑胡敏素（黑腐素）腐素）溶液溶液褐色沉淀褐色沉淀 胡敏酸（褐胡敏酸（褐腐酸）腐酸）黄色透明溶液黄色透明溶液富里酸（黄腐富里酸（黄腐酸）酸）稀稀NaOH浸提过滤浸提过滤稀稀HCI 过滤过滤用乙醇用乙醇溶解溶解溶解物溶解物即吉马即吉马多美郎多美郎酸酸（二）土壤腐殖酸的性质 主要是由平均含碳为58%,含氮平均5.6%，土壤腐殖质C/N比12/1，其中胡敏酸与富里酸比较，前者含碳、氮高而富里酸含氧、硫高，富里酸酸性较强。含有多种含氧功能团如羧基、酚羟基、羰基、甲氧基、醌基和醇羟基、胺
36、基、硫醇基等，由于这些官能团存在，使腐殖酸具有生理活性，能发生许多生化反应如离子交换、络合、氧化还原等；另外腐殖酸还是两性胶体，在不同酸碱度的介质中电性不同，可以解离使腐殖质分子表面带有电荷。（如COO、NH3）腐殖酸分子结构复杂，分子结构以芳核为主体，芳核上连接多肽、酚酸、金属离子、糖和许多功能团和杂环氮，分子内部有许多非晶体的交联结构，形状为棒状或球形，分子量巨大，从几百到几万，胡敏酸分子量一般n10000，富里酸分子量为n1000。整体呈黑色，不同腐殖酸颜色有差别，与分子量和发色基团组成比例有关，胡敏酸颜色深富里酸颜色黄 胡敏酸微溶于水，其一价盐溶于水，多价盐不容于水富里酸溶于水，其一、
37、二三价盐均溶于水。能与铁、铝、铜锌等高价金属离子形成络合物，其中羧基与酚羟基是主要参与络合金属离子的功能团，络合物的稳定程度随pH升高而增大。是亲水胶体，吸水能力强，最大吸水量超过本身重量的5倍，干腐殖质从饱和大气中吸水可达本身重量的1倍。其化学稳定性强，抗微生物分解能力强，因此分解周期长，在温带植物残体的半分解期为3个月，而新形成的土壤有机物质的半分解期为4.7-9年，胡敏酸在土壤中平均停留时间780-3000年，富里酸为200-630年。，我国历来有施有机肥的习惯，肥源广阔，有厩肥、堆肥、沤肥等对提高土壤的肥力作用极大，吨良田有机质含量不少于1.1%。有机肥工厂化生产是未来发展趋势。主要方
38、式有：（1）与厩肥混合堆腐沤制后还田。（2）秸杆粉碎就地还田；（3）高留茬收割，高度2030cm；（4）将秸杆作饲料，过腹还田。第二章第二章土壤基本物理性质和过程土壤基本物理性质和过程l第一节 土壤孔性与结构性l第二节 土壤耕性l第三节 土壤通气性l第四节 土壤的热性质l第五节 土壤水分的保持与运动 第一节第一节 土壤孔性与结构性土壤孔性与结构性 土壤孔性土壤孔性指土壤孔隙的状况指土壤孔隙的状况 土壤中大小、形状不同的复杂孔隙的状况好坏由两方土壤中大小、形状不同的复杂孔隙的状况好坏由两方面衡量：面衡量：孔隙的孔隙的量，量，以孔隙度表示以孔隙度表示孔隙的孔隙的质，质，即即大大小孔隙分配，上下土层
39、分布。孔隙状况必须保证作物对小孔隙分配，上下土层分布。孔隙状况必须保证作物对水分和空气的需要，有利于根系的伸展和活动，因此一水分和空气的需要，有利于根系的伸展和活动，因此一是要求土壤中孔隙的容积要较多，二是要求大小孔隙的是要求土壤中孔隙的容积要较多，二是要求大小孔隙的搭配和分布较为恰当。搭配和分布较为恰当。一、土壤比重（土壤相对密度）一、土壤比重（土壤相对密度）固体土粒单位容积的重量与同体积水的重量比。固体土粒单位容积的重量与同体积水的重量比。无量纲，水密度无量纲，水密度1g/cm1g/cm3 3 所以土壤比重又常用土壤密度表示，所以土壤比重又常用土壤密度表示，固体土粒单位体积的重量，固体土粒
40、单位体积的重量，单位为单位为g/cmg/cm3 3、t/cmt/cm3 3 。土壤物质组成有差别，土壤比重也就不同，土壤物质组成有差别，土壤比重也就不同，土壤比重数值的大小主要与两个因素有关：土壤比重数值的大小主要与两个因素有关：土壤矿物组成和含量有关，土壤矿物组成和含量有关，书上见矿物比重：石英书上见矿物比重：石英2.652.65，正长石，正长石2.572.57，高岭石，高岭石2.6-2.652.6-2.65，蒙脱石，蒙脱石2.00-2.202.00-2.20。与土壤有机质含量有关，与土壤有机质含量有关，表土层有机质含量高，比表土层有机质含量高，比重小于心土、底土，有机质比重重小于心土、底土
41、，有机质比重1.2-1.4g/cm1.2-1.4g/cm3 3，由于土壤，由于土壤比重差别较小，一般比重差别较小，一般2.6-2.72.6-2.7，通常用，通常用作为作为土壤比重土壤比重。二、土壤容重二、土壤容重单位体积自然土壤的重量（干重）称为土壤容重。单位体积自然土壤的重量（干重）称为土壤容重。单位单位为为g/cmg/cm3 3、t/cmt/cm3 3，土壤之间差别较大，受五个因素影响：土壤之间差别较大，受五个因素影响：是土壤的矿物组成和含量有关是土壤的矿物组成和含量有关;是与土壤有机质含量有关是与土壤有机质含量有关;与土壤质地有关与土壤质地有关;与土壤结构有关与土壤结构有关;与土壤松紧度
42、有关。所以容重必须测定获得，容重值与土壤松紧度有关。所以容重必须测定获得，容重值砂质土砂质土1.2 1.8，粉质土，粉质土1.0 1.5，容重用处很大，不仅，容重用处很大，不仅在农业上建筑、筑路、桥梁工程常用，也是十分重要的在农业上建筑、筑路、桥梁工程常用，也是十分重要的基本数据。基本数据。、计算孔隙度，、计算孔隙度，、判断土壤熟化程度、判断土壤熟化程度 1.11.3较疏松，较疏松，1.5以上紧实，以上紧实，、利用它计算土壤重量、水分、养分、盐分含量。、利用它计算土壤重量、水分、养分、盐分含量。例已知土壤容重为例已知土壤容重为1.15g/cm3，求亩（求亩（666.7m2）耕层）耕层0-20c
43、m土壤土重。解：土壤土重。解：666.70.21.15=153t=153000 kg因此过去常说每亩耕层土壤约因此过去常说每亩耕层土壤约30万斤，即每公顷耕层土重万斤，即每公顷耕层土重225万万kg。2、已测得有机质含量、已测得有机质含量1%，求亩耕层土壤有机质重量？，求亩耕层土壤有机质重量？W有有=W1%=666.70.71.21%=1.6t=1600kgN、P、K等都可计算出，如测得等都可计算出，如测得N含量含量0.05%，则亩含，则亩含N 80kg，如测得盐含量，如测得盐含量0.3%，则亩含盐，则亩含盐480kg。三、土壤孔性三、土壤孔性（一）土壤孔性的数量指标（一）土壤孔性的数量指标1
44、、土壤孔隙度、土壤孔隙度 土壤孔隙的容积占整个土壤容积的百分数。土壤孔隙的容积占整个土壤容积的百分数。2、孔隙比、孔隙比 指土壤中孔隙容积与土粒容积的比值。指土壤中孔隙容积与土粒容积的比值。孔隙容积孔隙度%=土壤容积100 孔隙容积 孔隙度%孔隙比=土粒容积=1孔隙度%容重 孔隙度%=（1 比重）100(二二)土壤孔隙的大小分级土壤孔隙的大小分级 土壤孔隙度只能说明土壤孔隙的数量，还不能说明大小土壤孔隙度只能说明土壤孔隙的数量，还不能说明大小孔隙在土壤中的比例分配，即土壤孔隙的质，因此应对土孔隙在土壤中的比例分配，即土壤孔隙的质，因此应对土壤孔隙的大小级别进行研究。土壤孔隙大小形状非常复杂，壤
45、孔隙的大小级别进行研究。土壤孔隙大小形状非常复杂，难以按其真实的孔径来研究，因此提出了当量孔径的概念：难以按其真实的孔径来研究，因此提出了当量孔径的概念：1、土壤的当量孔径（又称实效孔径）：指与一定土壤水吸、土壤的当量孔径（又称实效孔径）：指与一定土壤水吸水相当的孔径叫当量孔径。水相当的孔径叫当量孔径。用茹林公式计算：用茹林公式计算：d=当量孔径，单位为当量孔径，单位为mm，T=土壤水吸力土壤水吸力,单位为单位为kPa有了这个指标我们就可确定土壤孔隙的大小。有了这个指标我们就可确定土壤孔隙的大小。3 d =T 2、土壤孔隙的类型、土壤孔隙的类型（1）非活性孔隙（无效孔隙）非活性孔隙（无效孔隙）
46、土壤最细小的孔隙土壤最细小的孔隙当量孔径当量孔径0.002mm，土壤水土壤水吸力吸力1.5bar，该类孔隙充满无效水该类孔隙充满无效水，根毛，根毛难以进入，微生物亦难进入，难以进入，微生物亦难进入，在粘质土壤中此孔较多，板结土壤此孔也较多。在粘质土壤中此孔较多，板结土壤此孔也较多。（2）毛管孔隙）毛管孔隙 该孔隙直径该孔隙直径d=0.002mm0.02mm，具毛管，具毛管作用，土壤水吸力作用，土壤水吸力1.5 0.15bar,壤土和结构好的土壤此孔壤土和结构好的土壤此孔较多。较多。（3）通气孔隙（非毛管孔隙）通气孔隙（非毛管孔隙）孔隙直径孔隙直径 d0.02mm，此，此类孔隙中的水分可在重力作
47、用下短时间内排出而成为通气类孔隙中的水分可在重力作用下短时间内排出而成为通气孔隙孔隙，土壤水吸力，土壤水吸力0.15bar。（三）影响土壤孔性的因素（三）影响土壤孔性的因素1、土壤质地、土壤质地 粘质土孔隙度粘质土孔隙度4560%之间，以毛管孔和非活性孔为主之间，以毛管孔和非活性孔为主 ；砂质土孔隙度砂质土孔隙度3345%，通气孔较多；，通气孔较多；壤质土孔隙度壤质土孔隙度4552%，有适量通气孔又有较多毛管孔，有适量通气孔又有较多毛管孔，水气协调，利于作物生长。水气协调，利于作物生长。2、土壤有机质、土壤有机质 有机质多的土壤易形成团粒结构而孔度较有机质多的土壤易形成团粒结构而孔度较高。高。
48、3、自然因素和土壤管理等、自然因素和土壤管理等（四）土壤三相组成的计算（四）土壤三相组成的计算1.土壤的固相率土壤的固相率=1土壤孔隙度土壤孔隙度2.土壤液相率（容积含水率）土壤液相率（容积含水率）=土壤含水量（质量土壤含水量（质量%）土壤容重土壤容重3.土壤气相率土壤气相率=土壤孔隙度土壤容积含水率土壤孔隙度土壤容积含水率4.土壤三相比土壤三相比=固相率液相率气相率固相率液相率气相率适宜旱地土壤要求固相率适宜旱地土壤要求固相率50%左右，容积含水量在左右，容积含水量在2530%之间，气相率之间，气相率10%20%，土体还应，土体还应“上虚下实上虚下实”。四、四、土壤结构性土壤结构性（一）土壤
49、结构性的概念（一）土壤结构性的概念通常所说的通常所说的“土壤结构土壤结构”实际包含两个方面，土壤结构性实际包含两个方面，土壤结构性和土壤结构体，土壤结构体是指和土壤结构体，土壤结构体是指土壤中的土粒相互黏结团土壤中的土粒相互黏结团聚成大小形状和性质不同的聚合体称之为土壤结构体。聚成大小形状和性质不同的聚合体称之为土壤结构体。土土壤结构性是指壤结构性是指土体中土壤结构体的大小、类型、数量、品土体中土壤结构体的大小、类型、数量、品质及其相互排列方式和相应的孔隙状况等的综合特性。质及其相互排列方式和相应的孔隙状况等的综合特性。它它是土壤的重要物理性质是土壤的重要物理性质（二）土壤结构体的类型（二）土
50、壤结构体的类型1、片状结构体、片状结构体 农民称卧土，水平轴农民称卧土，水平轴 发育大大超过纵轴，发育大大超过纵轴，呈扁平状，厚度呈扁平状，厚度1-5mm。常出现与犁底层和雨后或灌溉结。常出现与犁底层和雨后或灌溉结壳。壳。2、柱状、棱柱状结构体、柱状、棱柱状结构体 在结构体形成时纵轴发育大于水在结构体形成时纵轴发育大于水平轴，在土体中直立，边面不明显称柱状结构体。边面棱平轴，在土体中直立，边面不明显称柱状结构体。边面棱角明显称棱柱状结构。它常出现于北方干旱半干旱，富含角明显称棱柱状结构。它常出现于北方干旱半干旱，富含粉砂或粘重质地、干湿交替明显的心底土中，群众称之为粉砂或粘重质地、干湿交替明显
