土壤的组成和性质..优秀PPT.ppt

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 常见有机肥料的运用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确定肥力且能生土壤是指地球陆地表面具有确定肥力且能生长植物的疏松表长植物的疏松表层。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作用下形成的产物。其本质属性是具有肥力，由固、液、气三相物。其本质属性是具有肥力，由固、液、气三相组成。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）孔隙中充溢空气孔隙中充溢空气土壤构成【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】、依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细粘粒粗粘粒粘粘 粒粒细粉粒粗粉粒粉粉 粒粒细粗粒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，保水保肥实力弱，养分水保肥实力弱，养分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。保水保肥实力较好。保水保肥实力较好。次生矿物，土壤养分元次生矿物，土壤养分元素含量丰富，团聚实力素含量丰富，团聚实力较强，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土壤矿矿物物质质是岩石是岩石经过经过物理物理风风化和化学化和化学风风化形成的。化形成的。原生原生矿矿物：它物：它们们是各种岩石（主要是岩是各种岩石（主要是岩浆浆岩）受到程度不同岩）受到程度不同的物理的物理风风化而未化而未经经化学化学风风化的碎屑物，其原来的化学化的碎屑物，其原来的化学组组成和成和结结晶构造都没有晶构造都没有变变更；如更；如长长石、石英、云母、角石、石英、云母、角闪闪石、石、辉辉石、石、橄橄榄榄石等。石等。次生次生矿矿物：它物：它们们大多数是由原生大多数是由原生矿矿物物经经化学化学风风化后形成的新化后形成的新矿矿物，其化学物，其化学组组成和晶体成和晶体结结构都有所构都有所变变更。主要有：蒙脱石、更。主要有：蒙脱石、伊利石、高岭石、伊利石、高岭石、铁铝铁铝氧化物、水化氧化物等。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土壤有机质质是土壤中含碳有机化合物的是土壤中含碳有机化合物的总总称。包括土壤中称。包括土壤中各种各种动动植物微生物残体、土壤生物的分泌物与排泄物，及其植物微生物残体、土壤生物的分泌物与排泄物，及其这这些有机物些有机物质质分解和分解和转转化后的物化后的物质质。一般占固相一般占固相总总重量的重量的10%以下，是土壤的重要以下，是土壤的重要组组成部分，成部分，也是土壤形成的主要也是土壤形成的主要标记标记。土壤有机。土壤有机质质主要来源于主要来源于动动植物和微植物和微生物残体。生物残体。非腐殖物非腐殖物质质（蛋白（蛋白质质、糖、糖类类、树树脂、有机酸）脂、有机酸）腐殖腐殖质质（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土壤有机质腐殖化过程土壤有机质腐殖化过程 把困难的有机物转变为简洁的化合物，最终变成无机物把困难的有机物转变为简洁的化合物，最终变成无机物CO2 CO2、H2OH2O、NH3 NH3、H2 H2、SO2SO2等的过程。等的过程。把有机质矿化过程中形成的中间产物合成为比较困难把有机质矿化过程中形成的中间产物合成为比较困难的有机化合物的有机化合物-腐殖质的过程腐殖质的过程,称为腐殖化过程称为腐殖化过程.分解，供应给分和能量分解，供应给分和能量合成，积累养分和能量合成，积累养分和能量（1 1）、供应植物生长所需的养分；）、供应植物生长所需的养分；（2 2）、提高土壤的持水性，削减水土流失；）、提高土壤的持水性，削减水土流失；（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土壤水分是土壤的重要组组成部分，主要来自大气降水和成部分，主要来自大气降水和浇浇灌。灌。土壤水分并非土壤水分并非纯纯水！水！事事实实上土壤水是溶解有确定上土壤水是溶解有确定浓浓度的无机度的无机盐盐离子、有机离子、离子、有机离子、分子的淡薄溶液。因此土壤水分既是植物养分的主要来源，分子的淡薄溶液。因此土壤水分既是植物养分的主要来源，也是也是进进入土壤的各种入土壤的各种污污染物向其他染物向其他环环境圈境圈层层（如水圈、生物（如水圈、生物圈等）迁移的媒介。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、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建一个良好的为植物生长创建一个良好的水、气、热环境，增加土壤水分的入渗，削减土水、气、热环境，增加土壤水分的入渗，削减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v a、农田基本建设合理化；、农田基本建设合理化；v b、合理浇灌和排水；、合理浇灌和排水；v c、合理耕作保墒；、合理耕作保墒；v 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，在水分不饱和的状况下，孔土壤是一个多孔体系，在水分不饱和的状况下，孔隙中充溢空气。土壤空气主要来自大气，其次来自土隙中充溢空气。土壤空气主要来自大气，其次来自土壤中的生物化学过程。壤中的生物化学过程。土壤空气是不连续的，它存在于被土壤固体隔开土壤空气是不连续的，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水土壤空气的含量和组成在很大程度上取决于土水关系。在土壤孔隙里贮存的水分和空气，它们的相对关系。在土壤孔隙里贮存的水分和空气，它们的相对含量常常随自然条件的变更而变更。含量常常随自然条件的变更而变更。土壤空气与大气土壤空气与大气组组成有成有较较大的差大的差别别（1）土壤空气是一个不）土壤空气是一个不连续连续的体系的体系。（2）CO2含量一般含量一般远远比在大气中高，氧的含量比在大气中高，氧的含量则则低于大气。造低于大气。造成成这这种差种差别别的的缘缘由是土壤中植物根系的呼吸作用、微生物活由是土壤中植物根系的呼吸作用、微生物活动动中有机物的降解及合成中有机物的降解及合成时时消耗其中的消耗其中的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较高的水量。土壤含水量适宜高的水量。土壤含水量适宜时时，相相对对湿度接近湿度接近100%。（4）除此之外，由于土壤空气常常被水汽所）除此之外，由于土壤空气常常被水汽所饱饱和，在通气不良和，在通气不良状况下，状况下，厌厌氧氧细细菌活菌活动产动产生的少量生的少量还还原性气体如原性气体如CH4、H2S、H2也也积积累在土壤空气中。累在土壤空气中。（5）、土壤空气各成分的）、土壤空气各成分的浓浓度在不同季度在不同季节节和不同土壤深度内和不同土壤深度内变变更大。更大。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实力称为土、土壤空气与大气不断进行气体交换的实力称为土 壤通气性。壤通气性。2、土壤通气性调整方法：、土壤通气性调整方法：A、深耕结合运用有机肥料、深耕结合运用有机肥料B、客土【外地土】掺沙掺黏、客土【外地土】掺沙掺黏C、深耕或雨后刚好中耕、深耕或雨后刚好中耕D、浇灌结合排水、浇灌结合排水E、科学施肥、科学施肥作业作业v1、名词说明：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v2、土壤有机质的作用是什么？v3、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化土壤基本性质包括土壤的物理性质和化学性质。其中物理性质包括土壤质地、学性质。其中物理性质包括土壤质地、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，土壤化学性质包括土壤吸土壤耕性等，土壤化学性质包括土壤吸取性、土壤酸碱性、土壤缓冲性、土壤取性、土壤酸碱性、土壤缓冲性、土壤养分等。养分等。v定定义义：由不同的粒：由不同的粒级级混合在一起所表混合在一起所表现现出来出来的土壤粗的土壤粗细细状况，称状况，称为为土壤土壤质质地（或土壤机地（或土壤机械械组组成）。成）。v依据：土壤依据：土壤质质地分地分类类是以土壤中各粒是以土壤中各粒级级含量含量的相的相对对百分比作百分比作标标准的。准的。v分分类类方法：国方法：国际际制和美国制均接受三制和美国制均接受三级级分分类类法，即按砂粒、粉砂粒、粘粒三种粒法，即按砂粒、粉砂粒、粘粒三种粒级级的百的百分数，划分分数，划分为为砂土、壤土、粘壤土和粘土四砂土、壤土、粘壤土和粘土四类类十二十二级级。1、土壤质地、土壤质地土壤土壤质质地可在确定程度上反映土壤地可在确定程度上反映土壤矿矿物物质组质组成和化学成和化学组组成，同成，同时时土壤土壤颗颗粒大小粒大小与土壤的物理性与土壤的物理性质质有有亲亲密关系，并且影响密关系，并且影响土壤孔隙状况，因此土壤孔隙状况，因此对对土壤水分、空气、土壤水分、空气、热热量的运量的运动动和养分和养分转转化有很大影响。化有很大影响。质质地地不同的土壤表不同的土壤表现现出不同的性状。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壤土兼有砂土和粘土的优优点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土壤孔隙性调整土壤孔隙性调整有利于创建松紧适宜的土壤有利于创建松紧适宜的土壤环境，对种子出苗、扎根都有重要作用：防止土环境，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，增施有机肥壤压实；实行粮肥轮作、水旱轮作，增施有机肥料；深耕结合运用有机肥料，再协作耙耱、中耕、料；深耕结合运用有机肥料，再协作耙耱、中耕、镇压等措施；接受工程措施改造或改良铁盘、砂镇压等措施；接受工程措施改造或改良铁盘、砂姜、漏沙、黏土等障碍土层。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体和土壤结构性。土壤结构包含土壤结构体和土壤结构性。v土壤结构体是指土壤颗粒或颗粒团聚形成的具有土壤结构体是指土壤颗粒或颗粒团聚形成的具有不同形态和大小的土团和土块。常见有不同形态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土壤结构性是指土壤结构体的类型、数量、稳定土壤结构性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记之一。促进土稳定性。团粒结构多是土壤肥沃的标记之一。促进土壤团粒结构形成的主要措施有：一是增施有机肥；二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；四是合理是酸碱性土壤改良；三是合理的精耕细作；四是合理轮作；五是合理浇灌、晒垡、冻垡；六是运用土壤结轮作；五是合理浇灌、晒垡、冻垡；六是运用土壤结构改良剂。构改良剂。1.3 土壤吸附性土壤吸附性土壤胶体的比表面土壤胶体的比表面积积和和带电带电性，使土壤具有吸附性。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：比表面：比表面：单单位重量（或体位重量（或体积积）物）物质质的表面的表面积积。确定体确定体积积的物的物质质被分割被分割时时，随着，随着颗颗粒数的增粒数的增多，比表面也多，比表面也显显著地增大。著地增大。蒙脱石比表面蒙脱石比表面积积最大（最大（600-800m2/g）高岭石最小（高岭石最小（7-30m2/g）有机胶体比表面有机胶体比表面积积也大（也大（700m2/g）（2）土壤胶体的）土壤胶体的电电性：性：土壤胶体微粒内部一般土壤胶体微粒内部一般带负电带负电荷，形成一个荷，形成一个负负离子离子层层（确定（确定电电位离子位离子层层），其外部由于），其外部由于电电性吸引而形成一个性吸引而形成一个正离子正离子层层（反离子（反离子层层或或扩扩散散层层），即合称双），即合称双电层电层。（3）土壤胶体的凝合性和分散性：）土壤胶体的凝合性和分散性：凝合性：由于胶体的比表面和表面能都很大，凝合性：由于胶体的比表面和表面能都很大，为为减小表减小表面能，胶体具有相互吸引、凝合的面能，胶体具有相互吸引、凝合的趋势趋势，这这就是胶体就是胶体的凝合性。的凝合性。分散性：由于土壤胶体微粒分散性：由于土壤胶体微粒带负电带负电荷，胶体粒子相互排荷，胶体粒子相互排斥，具有分散性，斥，具有分散性，负电负电荷越多，荷越多，负负的的电动电电动电位越高，位越高，相互排斥力越相互排斥力越强强，分散性也越，分散性也越强强。影响因素：土壤胶体的影响因素：土壤胶体的电动电电动电位和位和扩扩散散层层厚度及土壤溶厚度及土壤溶液中液中电电解解质浓质浓度、度、pH值值影响土壤凝合性能。影响土壤凝合性能。土壤溶液中常土壤溶液中常见见阳离子的阳离子的凝合凝合实实力依次如下：力依次如下：Na+K+NH4+HMg2Ca2+Ca2+Mg2+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+。（三价离子。（三价离子二价离二价离子子一价离子一价离子）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量的依次为：有机胶体不同种类胶体的阳离子交换量的依次为：有机胶体蒙脱蒙脱石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/R2O38.5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）的盐类盐类。强强碱性土碱性土对对大多数植物和微生物有害，可使大多数植物和微生物有害，可使微量元素沉微量元素沉积积，恶恶化土壤物化性能。化土壤物化性能。Na+离子离子饱饱和度亦称和度亦称为为土壤碱化度。土壤碱化度。胶体上吸附的胶体上吸附的盐盐基离子不同，基离子不同，对对土壤的土壤的pH的影响也不同。的影响也不同。当当土土壤壤胶胶体体上上吸吸附附的的Na、K、Mg（主主要要是是Na）等等离离子子的的饱饱和和度增加到确定程度度增加到确定程度时时，会引起交，会引起交换换性阳离子的水解作用：性阳离子的水解作用：表表4-9不同不同盐盐基离子完全基离子完全饱饱和吸附黑和吸附黑钙钙土的土的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 1.4.3 1.4.3土壤的缓冲性能土壤的缓冲性能土土壤壤缓缓冲冲性性能能是是指指土土壤壤具具有有缓缓和和其其酸酸碱碱度度发发生生变变更更的的实实力力，它可以保持土壤反它可以保持土壤反应应的相的相对稳对稳定。定。（1）土壤溶液的）土壤溶液的缓缓冲作用：冲作用：土土壤壤溶溶液液中中含含有有碳碳酸酸、硅硅酸酸、磷磷酸酸、腐腐殖殖酸酸等等弱弱酸酸及及其其盐类盐类，构成一个良好的，构成一个良好的缓缓冲体系，冲体系，对对酸碱具有酸碱具有缓缓冲作用。冲作用。Na2CO3+2HCl2NaCl+H2CO3H2CO3+Ca(OH)2CaCO3+2H2O土壤中的某些有机酸是两性物质，具有缓冲作用。如土壤中的某些有机酸是两性物质，具有缓冲作用。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实力。碱都具有缓冲实力。（2）土壤胶体的）土壤胶体的缓缓冲作用：冲作用：土壤胶体吸附有各种阳离子，其中土壤胶体吸附有各种阳离子，其中盐盐基离子和基离子和氢氢离子离子能分能分别对别对酸和碱起酸和碱起缓缓冲作用。冲作用。对对酸的酸的缓缓冲作用（以冲作用（以M代表代表盐盐基离子）基离子）对对碱的碱的缓缓冲作用冲作用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，土壤对酸的缓冲实力愈大；反之，盐基饱和度愈低，土壤壤对酸的缓冲实力愈大；反之，盐基饱和度愈低，土壤对碱的缓冲实力愈大。对碱的缓冲实力愈大。一般土壤缓冲实力：腐殖质土一般土壤缓冲实力：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CH4CCO2NH3、N2、NONNO2-、NO3-H2SSSO42-PH3PPO43-Fe2+FeFe3+1.5 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、还原物质组成困难，因此以实际测量的土壤土壤中氧化、还原物质组成困难，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。氧化还原电位来衡量土壤的氧化还原性。Eh 300 mV Eh 300 mV，氧体系起主要作用，土壤处于氧化状态；，氧体系起主要作用，土壤处于氧化状态；Eh 300 mV Eh 700mV,有机质被氧化，快速分解，养分贫乏有机质被氧化，快速分解，养分贫乏;Eh400-700mV时时,氮素以氮素以NO3-存在存在;Eh400mV,反硝化发生反硝化发生;Eh200mV,NO3-消逝，出现大量消逝，出现大量NH4+;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更土壤中的氧化还原反应能引起土壤酸碱性变更.氧化使土壤氧化使土壤酸化，还原使土壤碱化酸化，还原使土壤碱化;v猛烈影响存在于土壤中的变价元素的转化和迁移猛烈影响存在于土壤中的变价元素的转化和迁移;v制约土壤的养分状况制约土壤的养分状况.