《土壤学基础》PPT课件.ppt

第一篇第一篇 土壤学基础土壤学基础NANJING AGRICULTURAL UNIVERSITY工学院工学院农机教研室农机教研室目录目录n第一章第一章 绪论绪论n第二章第二章 土壤肥力的物质基础土壤肥力的物质基础n第三章第三章 土壤基本性质土壤基本性质n第四章第四章 土壤水分土壤水分n第五章第五章 土壤养分土壤养分第一节第一节 土壤在农业生产和生态环境中的重要性土壤在农业生产和生态环境中的重要性第二节第二节 土壤与肥力土壤与肥力第三节第三节 作物的概念及分类作物的概念及分类绪绪 论论F土壤是农业最基本的生产资料 在人类赖以生存的物质生活中，人类消耗的约在人类赖以生存的物质生活中，人类消耗的约8080以上的热量，以上的热量，7575以上的蛋白质和大部分的纤维都直接来源自土壤。以上的蛋白质和大部分的纤维都直接来源自土壤。F土壤是具有再生意义的自然资源 治之得宜，地力常新，可永续利用；是农业可持续发展的基础。治之得宜，地力常新，可永续利用；是农业可持续发展的基础。第一节第一节 土壤在农业生产和生态环境中的重要性土壤在农业生产和生态环境中的重要性农业生产农业生产植物生产植物生产动物生产动物生产一、土壤是农业生产的基础一、土壤是农业生产的基础 民以食为天，食以土为本！民以食为天，食以土为本！土壤的重要性土壤的重要性v土壤在植物生长发育中的作用2、养分转化和循环作用、养分转化和循环作用3、雨水涵养作用、雨水涵养作用4、生物的支撑作用、生物的支撑作用5、稳定和缓冲环境变化的作用、稳定和缓冲环境变化的作用1、营养库的作用营养库的作用土壤在人类农业和自然环境中的重要性 二、土壤与作物是生态系统的重要组成部分二、土壤与作物是生态系统的重要组成部分水圈岩石圈风化壳风化壳土壤圈生物圈大气圈生态系统生态系统生态平衡生态平衡生态系统恶化生态系统恶化人类是生态系统的重要干扰者 二、土壤与作物是生态系统的重要组成部分二、土壤与作物是生态系统的重要组成部分土壤是地球陆地生态系统的基础三、保护土壤资源的意义三、保护土壤资源的意义土壤的重要性土壤的重要性v破坏土壤资源吃祖宗的饭，断子孙的路。破坏土壤资源吃祖宗的饭，断子孙的路。1、土壤资源的有限性要求我们必须要保护好土壤资源、土壤资源的有限性要求我们必须要保护好土壤资源土壤的可持续利用是可持续农业的基础土壤的可持续利用是可持续农业的基础 我国要跨进可持续发展的我国要跨进可持续发展的“大门大门”还需要：还需要：30-5030-50年？年？粮食供应压力加大！粮食供应压力加大！短期内不可逆转的趋势：短期内不可逆转的趋势：1 1、耕地减少不可逆转；、耕地减少不可逆转；2 2、人口增长不可逆转；、人口增长不可逆转；3 3、消费水平的提高不可逆转；、消费水平的提高不可逆转；可持续发展的条件：可持续发展的条件：人口的零或负增长人口的零或负增长 （中国每年净增人口中国每年净增人口10001000万万）资源破坏的零或负增长资源破坏的零或负增长 （中国每年减少土地中国每年减少土地300300万亩万亩）生态环境恶化的零或负增长生态环境恶化的零或负增长 （中国荒漠化速度中国荒漠化速度2620km2620km2 2/年年）当前，当前，“人口人口粮食粮食资源资源环境环境”仍是困仍是困扰人类社会发展的难题，农业及土壤科学工作扰人类社会发展的难题，农业及土壤科学工作者责任越来越重大。者责任越来越重大。土壤的重要性土壤的重要性 现在你已经不再以普通人的眼光看待土壤，你将成为一个土壤工作者地球的医生和卫士。答案：1、中国人自己养活中国人！2、依靠土壤和科技！土壤和科技！“老老”问题：问题：1 1、谁来养活、谁来养活2121世纪的世纪的1616亿中国人？！亿中国人？！2 2、怎么养活、怎么养活1616亿中国人亿中国人第二节第二节 土壤与土壤肥力土壤与土壤肥力Whats the soil?!定义定义：土壤是发育于地球陆地表面，能生长绿色植物的疏松土壤是发育于地球陆地表面，能生长绿色植物的疏松多孔结构表层。（土壤学家和农学家）多孔结构表层。（土壤学家和农学家）其中：地球陆地表面：其中：地球陆地表面：位置位置 能够生长植物，具有生物多样性：能够生长植物，具有生物多样性：主要功能主要功能 疏松表面：疏松表面：结构性结构性 生物、气候、母质、地形、时间等因素综合作用下形生物、气候、母质、地形、时间等因素综合作用下形成的成的：五大形成因素：五大形成因素 一、土壤的概念一、土壤的概念万物土中生 一、土壤的概念一、土壤的概念农业土壤农业土壤自然土壤自然土壤土壤土壤人类开垦人类开垦与否与否自然土壤的形成过程土壤的形成过程土壤的形成过程裸裸露露岩岩石石成成熟熟土土壤壤原原始始土土壤壤成成土土母母质质耕耕作作土土壤壤风风化化作作用用经经微微生生物物、低低等等植植物物改改造造经经草草本本植植物物、木木本本植植物物改改造造耕耕作作培培育育土壤肥沃土壤肥沃土壤退化土壤退化合理耕作经营合理耕作经营不合理不合理耕作经营耕作经营用养结合用养结合自然土壤的形成过程：地质大循环自然土壤的形成过程：地质大循环 生物小循环生物小循环生物小循环是在地质大循环的基础上进行的，两者统一于母质上，生物小循环是土壤形成的动力。两者必须同时进行，互相促进，使营养物质释放出来，使母质具有肥力，形成土壤。所以说，土土壤形成过程就是土壤肥力不断提壤形成过程就是土壤肥力不断提高的过程。高的过程。土壤剖面o土壤剖面是一个具体土壤的垂直断面。土壤剖面的构造（或土体构型），是指从上到下不同土层的排列方式。o一个完整的土壤剖面一般应包括土壤形成过程中所产生的土壤发生层以及母质层。o土壤肥力是土壤内在属性的综合表现，而土壤剖面、发生层和土体构型是土壤发育的外在特征表现。自然土壤剖面o1967年国际土壤学会提出把土壤剖面划分为：有机层（O）、腐殖质层（A）、淋溶层（E）、淀积层（B）、母质层（C）和母岩（R）等六个主要发生层。典型农业土壤剖面构造典型农业土壤剖面构造o农业土壤是自然土壤经过人类开垦耕种演变而成的。农业土壤不是自然土壤某一肥力因素的改造和调节，而是肥力因素的综合控制o为提高土壤生产力，人类积极地控制自然因素，使之向对生产有利的方向发展。如通过精耕细作、合理施肥、灌溉排水等各种土壤改良措施，来改善土壤的肥力性状。典型农业土壤剖面构造典型农业土壤剖面构造旱田土壤的土体结构耕作层（Tilth），又称熟土层，是农业耕作经常作用的土层、也是作物根系分布的主要层次，通常厚约1525cm。犁底层和半熟化层心土层（生土层）底土层。表土层表土层 010cm覆盖层(03cm)种床层(310cm)稳定层稳定层 1020-30cm根际层犁底层犁底层 5-10cm5-10cm心土层心土层水田土壤的土体结构母质层潜育层潴育层耕作层犁底层二、土壤肥力的概念二、土壤肥力的概念土壤肥力定义：土壤肥力定义：欧美：土壤向作物供应欧美：土壤向作物供应养分养分的能力。（一元论）的能力。（一元论）前苏联（威廉斯）：在植物生长的全过程中，土壤不前苏联（威廉斯）：在植物生长的全过程中，土壤不断地、同时地、断地、同时地、以最大量供给植物以最大量供给植物水分水分和和养分养分的能力。的能力。（二元论）（二元论）中国：在植物生长期间，土壤向植物供应和协调给并中国：在植物生长期间，土壤向植物供应和协调给并协调协调水分、养水分、养 分、空气分、空气和和热量热量的能力。（四元论）的能力。（四元论）水、肥、气、热是土壤的四大肥力因素。土壤肥力是上述四大因素的综合反映。二、土壤肥力的概念二、土壤肥力的概念o土壤肥力（土壤肥力（soil fertility）是土壤的本质。）是土壤的本质。o现代土壤科学认为，肥力就是能够同时地不断地供给核物生长发育所必需的水分、养料、空气和热量等生活条件的能力。肥力是由水、肥、气、热等土壤肥力因素组成的，但只有当各种肥力因素在土壤中达到对立统一或处于相互协调状态时才能产生肥力。o肥沃的土壤是：各种肥力因素在数量上充足，肥沃的土壤是：各种肥力因素在数量上充足，在空间上高度协调，在时间上供应及时，持续在空间上高度协调，在时间上供应及时，持续不断。不断。一种良好的土壤必须能满足植物一种良好的土壤必须能满足植物“吃得饱吃得饱”（养分充足）、（养分充足）、“喝得足喝得足”（水分适量）、（水分适量）、“住得好住得好”（空气流通、温度适宜）、（空气流通、温度适宜）、“站得稳站得稳”（根系伸展自如、机械支撑牢固）的要求。（根系伸展自如、机械支撑牢固）的要求。二、土壤肥力的概念二、土壤肥力的概念二、土壤肥力的概念二、土壤肥力的概念 自然肥力自然肥力：自然成土过程中产生的肥力。：自然成土过程中产生的肥力。土壤肥力土壤肥力按成因按成因可分为：可分为：人工肥力人工肥力：在自然肥力的基础上，人为耕作：在自然肥力的基础上，人为耕作 熟化过程中产生的肥力。熟化过程中产生的肥力。有效肥力有效肥力：当季作物种植过程中反映出来的肥力。：当季作物种植过程中反映出来的肥力。按按有效程度有效程度可分为：可分为：潜在肥力潜在肥力：当季作物种植过程中没有直接反映出当季作物种植过程中没有直接反映出 来的肥力。来的肥力。第三节第三节 作物的概念及分类作物的概念及分类o作物的概念n从广义上讲，是指对人类有利用价值、为为类栽培的各种植物，包括大田作物、蔬菜、果树、林木、观赏植物、药用作物、绿肥、牧草等n从狭义上讲，主要指农作物，如粮、棉、油、麻、糖、烟等，俗称为庄稼。第三节 作物的概念及分类o作物的分类n三大类别n八种类型o谷类作物、豆类作物、薯类作物o纤维作物、油料作物、糖料作物、嗜好作物o绿肥及饲料作物粮食作物经济作物或工业原料作物绿肥及饲料作物第二章第二章 土壤肥力的物质基础土壤肥力的物质基础u土壤矿物质土壤矿物质u土壤有机质土壤有机质u土壤空气与土壤溶液土壤空气与土壤溶液土壤的基本组成土壤的基本组成 土土土土 壤壤壤壤固体土壤（约占固体土壤（约占固体土壤（约占固体土壤（约占土壤总容积的土壤总容积的土壤总容积的土壤总容积的50%50%50%50%）粒间孔隙（约占粒间孔隙（约占粒间孔隙（约占粒间孔隙（约占土壤总容积的土壤总容积的土壤总容积的土壤总容积的50%50%50%50%）矿物质矿物质矿物质矿物质来自岩石的风化，包括原生矿物和次生来自岩石的风化，包括原生矿物和次生来自岩石的风化，包括原生矿物和次生来自岩石的风化，包括原生矿物和次生矿物，约占固体重量的矿物，约占固体重量的矿物，约占固体重量的矿物，约占固体重量的95%95%95%95%以上。以上。以上。以上。有机质有机质有机质有机质动物残体及其转化产物，约占固体重量动物残体及其转化产物，约占固体重量动物残体及其转化产物，约占固体重量动物残体及其转化产物，约占固体重量的的的的5%5%5%5%以下。以下。以下。以下。土壤空气土壤空气土壤空气土壤空气一部分由地上大气层进入，主要为一部分由地上大气层进入，主要为一部分由地上大气层进入，主要为一部分由地上大气层进入，主要为O O O O2 2 2 2 、N N N N2 2 2 2 等，另一部分由土壤内部产生，主等，另一部分由土壤内部产生，主等，另一部分由土壤内部产生，主等，另一部分由土壤内部产生，主要为要为要为要为COCOCOCO2 2 2 2、水汽等。、水汽等。、水汽等。、水汽等。土壤水分土壤水分土壤水分土壤水分主要由地上进入土中，其中含有溶主要由地上进入土中，其中含有溶主要由地上进入土中，其中含有溶主要由地上进入土中，其中含有溶质，包括离子、分子、胶体颗粒等，实际上是质，包括离子、分子、胶体颗粒等，实际上是质，包括离子、分子、胶体颗粒等，实际上是质，包括离子、分子、胶体颗粒等，实际上是浓度不同的溶液（土壤溶液）。浓度不同的溶液（土壤溶液）。浓度不同的溶液（土壤溶液）。浓度不同的溶液（土壤溶液）。原生矿物原生矿物：起源于岩浆岩，存在于岩浆岩中的矿物。：起源于岩浆岩，存在于岩浆岩中的矿物。次生矿物次生矿物：原生矿物经过风化作用，其组成和性质发生：原生矿物经过风化作用，其组成和性质发生改变而形成的新矿物。改变而形成的新矿物。一、土壤矿物质一、土壤矿物质1 1、土壤矿物质的种类与组成、土壤矿物质的种类与组成2 2、土壤质地、土壤质地土壤机械组成土壤机械组成：自然界的任何土壤，都是由许多大小不同：自然界的任何土壤，都是由许多大小不同的的土粒土粒，以不同的比例组合而成的，这种不同粒级组，以不同的比例组合而成的，这种不同粒级组合的相对比例或质量百分数，称作合的相对比例或质量百分数，称作土壤机械组成土壤机械组成。土粒分级：土粒分级：一般将土粒分为一般将土粒分为石砾、砂粒、粉粒和黏粒石砾、砂粒、粉粒和黏粒四大四大基本粒级，然后进行细分。基本粒级，然后进行细分。土壤质地：根据不同机械组成所产生的特性而划分的土壤土壤质地：根据不同机械组成所产生的特性而划分的土壤类别。类别。一般将土壤质地分为一般将土壤质地分为砂土、壤土和黏土砂土、壤土和黏土。3、不同质地土壤的生产特性、不同质地土壤的生产特性（1 1）砂质土（热性土）：）砂质土（热性土）：a a 粒间孔隙大，毛管作用弱，粒间孔隙大，毛管作用弱，通气透水性强通气透水性强，内部排，内部排水通畅，不易积聚还原性有害物质，有机质分解快，水通畅，不易积聚还原性有害物质，有机质分解快，易释放有效养分；易释放有效养分；b b 矿物成分主要是石英，矿物成分主要是石英，含养分少含养分少，要多施有机肥料；，要多施有机肥料；保肥性差，施肥后因灌水降雨而易淋失；保肥性差，施肥后因灌水降雨而易淋失；c c 含水量低含水量低，热容量较小，易增温也易降温；，热容量较小，易增温也易降温；d d 松散松散易耕易耕，缺少有机质的砂土泡水后容易沉淀、板，缺少有机质的砂土泡水后容易沉淀、板结、闭气。结、闭气。“发小苗，不发老苗。发小苗，不发老苗。”（2 2）黏质土（冷性土）：）黏质土（冷性土）：a a 粒间孔隙小，多为极细毛管孔隙和无效孔隙，粒间孔隙小，多为极细毛管孔隙和无效孔隙，通通气透水性差气透水性差，内部排水慢，易受渍害和积累还原，内部排水慢，易受渍害和积累还原性有毒物质，有机质分解慢，不易释放有效养分；性有毒物质，有机质分解慢，不易释放有效养分；b b 黏土一般含养分较丰富，特别是钾、钙、镁等含黏土一般含养分较丰富，特别是钾、钙、镁等含量较多，量较多，保肥力强保肥力强；c c 含水量多含水量多、热容量较大，升温慢降温也慢；、热容量较大，升温慢降温也慢；d d 粘土干时紧实坚硬，湿时泥烂，粘土干时紧实坚硬，湿时泥烂，耕作费力耕作费力，宜耕，宜耕期短。期短。“发老苗，不发小苗。发老苗，不发小苗。”3、不同质地土壤的生产特性、不同质地土壤的生产特性(3)(3)壤质土：壤质土：这类土壤由于砂粘适中，兼有砂土类、粘土类的优这类土壤由于砂粘适中，兼有砂土类、粘土类的优点，消除了砂土类和粘土类的缺点，是点，消除了砂土类和粘土类的缺点，是农业生农业生产上质地比较理想的土壤。产上质地比较理想的土壤。“既发小苗，又发老苗。既发小苗，又发老苗。”3、不同质地土壤的生产特性、不同质地土壤的生产特性4、土壤质地层次n质地层次的排列直接影响土壤中水分的运行和质地层次的排列直接影响土壤中水分的运行和调节，影响土壤气、热状况的变化以及土壤的调节，影响土壤气、热状况的变化以及土壤的保肥供肥性能。保肥供肥性能。n以下几种情况以下几种情况o上松下紧型（砂盖黏型）上松下紧型（砂盖黏型）o上紧下松型（黏盖砂型）上紧下松型（黏盖砂型）o夹层型夹层型o松散型和紧实型松散型和紧实型5 5、土壤质地的改良措施、土壤质地的改良措施（1 1）掺砂掺粘、客土调剂；）掺砂掺粘、客土调剂；（2 2）引洪放淤、引洪漫砂；）引洪放淤、引洪漫砂；（3 3）翻淤压砂、翻砂压淤；）翻淤压砂、翻砂压淤；（4 4）增施有机肥料；）增施有机肥料；（5 5）根据不同质地采用不同的耕作管理措施。）根据不同质地采用不同的耕作管理措施。二、土壤有机质二、土壤有机质基本概念：基本概念：u广义广义地讲，土壤有机质包括各种形态的动植物残体、微地讲，土壤有机质包括各种形态的动植物残体、微生物分解和合成的有机化合物。生物分解和合成的有机化合物。u狭义狭义的土壤有机质一般是指有机残体经微生物作用后，的土壤有机质一般是指有机残体经微生物作用后，形成的一类特殊的、复杂的、性质比较稳定的高分子有形成的一类特殊的、复杂的、性质比较稳定的高分子有机化合物，即机化合物，即腐殖质腐殖质。u为了为了区别，常称前者为区别，常称前者为土壤有机土壤有机物质，物质，后者为后者为土壤有机土壤有机质质；u土壤有机质可分为土壤有机质可分为各种形态的动、植物残体各种形态的动、植物残体和和腐殖质腐殖质两两类。类。u腐殖质是土壤有机质的主体，其结构复杂，分子量高，腐殖质是土壤有机质的主体，其结构复杂，分子量高，呈呈黑褐色胶体状黑褐色胶体状。1 1、土壤有机质的转化、土壤有机质的转化土壤有机质的转化可分为土壤有机质的转化可分为矿质化矿质化和和腐殖化腐殖化两个过程。两个过程。1）土壤有机质的矿化过程）土壤有机质的矿化过程土壤有机质在土壤微生物及其酶的作用下，分解成二氧化土壤有机质在土壤微生物及其酶的作用下，分解成二氧化碳和水，并释放出其中的矿质养分的过程。碳和水，并释放出其中的矿质养分的过程。R R（C C，4H4H，养分，养分+2O+2O2 2 CO CO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量+养分养分 酶酶氧化氧化二、土壤有机质二、土壤有机质2 2）土壤有机质的腐殖化过程）土壤有机质的腐殖化过程腐殖化过程：各种有机化合物通过微生物的合成或在原植腐殖化过程：各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组织中的聚合转变为组成和结构比原来有机化合物更物组织中的聚合转变为组成和结构比原来有机化合物更为复杂的新的有机化合物，这一过程称为腐殖化过程。为复杂的新的有机化合物，这一过程称为腐殖化过程。二、土壤有机质二、土壤有机质土壤有机质的矿质化和腐殖化过程是两个相土壤有机质的矿质化和腐殖化过程是两个相互对立而又相互联系的过程，也是土壤形成中最互对立而又相互联系的过程，也是土壤形成中最重要的过程。重要的过程。有意识地、合理地控制和调节土壤有机质的有意识地、合理地控制和调节土壤有机质的矿质化与腐殖化过程，可以保证养分的不断积累矿质化与腐殖化过程，可以保证养分的不断积累和持续供应，有利于改善土壤的理化性状，提高和持续供应，有利于改善土壤的理化性状，提高土壤肥力。土壤肥力。二、土壤有机质二、土壤有机质3 3 3 3、土壤有机质的转化条件、土壤有机质的转化条件、土壤有机质的转化条件、土壤有机质的转化条件1 1 1 1）植物有机质的植物有机质的植物有机质的植物有机质的C/NC/NC/NC/N比比比比25:125:125:125:12 2 2 2）土壤环境条件）土壤环境条件）土壤环境条件）土壤环境条件土壤通气状况土壤通气状况土壤通气状况土壤通气状况 通气良好时，分解迅速而彻底，不利于腐殖质的积累，易造成养通气良好时，分解迅速而彻底，不利于腐殖质的积累，易造成养通气良好时，分解迅速而彻底，不利于腐殖质的积累，易造成养通气良好时，分解迅速而彻底，不利于腐殖质的积累，易造成养分的流失。分的流失。分的流失。分的流失。嫌气分解时，分解慢不彻底，常形成许多中间产物和还原产物。嫌气分解时，分解慢不彻底，常形成许多中间产物和还原产物。嫌气分解时，分解慢不彻底，常形成许多中间产物和还原产物。嫌气分解时，分解慢不彻底，常形成许多中间产物和还原产物。土壤水热状况土壤水热状况土壤水热状况土壤水热状况 一般最适宜微生物活动的土壤湿度为田间持水量的一般最适宜微生物活动的土壤湿度为田间持水量的60%-80%60%-80%，土壤，土壤温度为温度为25-3525-35度。度。土壤有酸碱反应、气候条件、耕作、灌溉等措施土壤有酸碱反应、气候条件、耕作、灌溉等措施二、土壤有机质二、土壤有机质4 4 4 4、土壤有机质的作用、土壤有机质的作用、土壤有机质的作用、土壤有机质的作用u1)1)1)1)提供植物需要的养分提供植物需要的养分提供植物需要的养分提供植物需要的养分u2)2)2)2)改善土壤的肥力特性（物理化学性质）改善土壤的肥力特性（物理化学性质）改善土壤的肥力特性（物理化学性质）改善土壤的肥力特性（物理化学性质）u3 3 3 3）有机质在生态环境上的作用）有机质在生态环境上的作用）有机质在生态环境上的作用）有机质在生态环境上的作用u土壤腐殖质是构成土壤肥力最重要的物质基础。土壤腐殖质是构成土壤肥力最重要的物质基础。土壤腐殖质是构成土壤肥力最重要的物质基础。土壤腐殖质是构成土壤肥力最重要的物质基础。二、土壤有机质二、土壤有机质5 5 5 5、增加、增加、增加、增加土壤有机质是培肥土壤的重要环节土壤有机质是培肥土壤的重要环节土壤有机质是培肥土壤的重要环节土壤有机质是培肥土壤的重要环节u土壤有机质的调节土壤有机质的调节土壤有机质的调节土壤有机质的调节 1)1)1)1)大量施用有机肥料大量施用有机肥料大量施用有机肥料大量施用有机肥料 2)2)2)2)种植绿肥种植绿肥种植绿肥种植绿肥 3)3)3)3)秸秆还田秸秆还田秸秆还田秸秆还田二、土壤有机质二、土壤有机质1 1、土壤胶体、土壤胶体基基本本概概念念：凡凡1-100nm1-100nm之之间间的的微微细细土土粒粒（即即胶胶粒粒）分分散散在在微微粒粒间间溶溶液液（土土壤壤溶溶液液）所所组组成成的的体体系系就就是是土土壤壤胶胶体。体。（一）土壤胶体的种类（按其成分和来源分）（一）土壤胶体的种类（按其成分和来源分）土壤胶体可分为三种类型：土壤胶体可分为三种类型：无机胶体无机胶体 有机胶体有机胶体 有机有机-无机复合胶体无机复合胶体三、土壤胶体三、土壤胶体（二）土壤胶体的表面积和电性（二）土壤胶体的表面积和电性u1.1.巨大的表面能，成为吸收性能的基础巨大的表面能，成为吸收性能的基础u2.2.带有电荷，以负电荷为主，保肥性的物质基础带有电荷，以负电荷为主，保肥性的物质基础u3.3.凝聚和分散作用，不可逆凝聚促进土壤结构的形成凝聚和分散作用，不可逆凝聚促进土壤结构的形成（三）土壤胶体的双电层结构（三）土壤胶体的双电层结构胶核、决定电位离子层、补偿离子层胶核、决定电位离子层、补偿离子层土壤胶体的构造 扩扩 散散 层层 内 离 子 层胶核土壤胶体构造示意图第三章第三章 土壤的基本性质土壤的基本性质u第一节第一节 土壤孔隙性与结构性土壤孔隙性与结构性u第二节第二节 土壤胶体与离子交换作用土壤胶体与离子交换作用u第三节第三节 土壤的酸碱反应土壤的酸碱反应u第四节第四节 土壤的通气性与氧化还原状况土壤的通气性与氧化还原状况u第五节第五节 土壤的热状况土壤的热状况u第六节第六节 土壤养分状况土壤养分状况一、土壤密度与土壤容重一、土壤密度与土壤容重o土壤密度（土壤密度（土粒密度）n单位容积固体土粒的烘干质量（无粒间孔隙），多数土壤矿物质的密度在2.62.7 g/cm3，有机质的密度1.251.40 g/cm3n单位容积固体土粒（不包括粒间孔隙）的质量n特点：土壤的紧实程度，适宜范围1.141.26g/cm3第一节第一节 土壤孔隙性与结构性土壤孔隙性与结构性第一节第一节 土壤孔隙性与结构性土壤孔隙性与结构性o土壤容重（干密度）土壤容重（干密度）单位容积土壤的重量（干重）称为土壤容重。单位为g/cm3、t/cm3，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;是与土壤有机质含量有关;与土壤质地有关;与土壤结构有关;与土壤松紧度有关。所以容重必须测定获得，容重值砂质土，粉质土，容重用处很大，不仅在农业上建筑、筑路、桥梁工程常用，也是十分重要的基本数据。u二、二、土壤孔隙性土壤孔隙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：两方面衡量：孔隙的数量，以孔隙度表示孔隙的数量，以孔隙度表示孔隙的类型，即孔隙的大小及比例。孔隙的类型，即孔隙的大小及比例。孔隙状况必须保证作物对水分和空气的需要，有利于根系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，因此一是要求土壤中孔隙的容积要较多，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搭配和分布较为恰当。二是要求大小孔隙的搭配和分布较为恰当。第一节第一节 土壤孔隙性与结构性土壤孔隙性与结构性二、土壤孔隙性二、土壤孔隙性（一）土壤孔性的数量指标（一）土壤孔性的数量指标1 1、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 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。（二）土壤孔隙类型（二）土壤孔隙类型（1）非活性孔隙（无效孔隙）非活性孔隙（无效孔隙）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，土壤水吸力，土壤水吸力1.5bar，该类孔隙充满无效水，根毛难以进入，微生物亦难进入，该类孔隙充满无效水，根毛难以进入，微生物亦难进入，在在粘质土壤中此孔较多，板结土壤此孔也较多。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=0.002mm0.06mm，具毛管作用，具毛管作用，土壤水吸力土壤水吸力1.5 0.15bar,壤土和结构好的土壤此孔较多。壤土和结构好的土壤此孔较多。（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 d0.06mm，此类孔，此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，土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，土壤水吸力壤水吸力0.15bar。（三）影响土壤孔隙性的因素（三）影响土壤孔隙性的因素1 1、土壤质地、土壤质地 粘粘质质土土孔孔隙隙度度454560%60%之之间间，以以毛毛管管孔孔隙隙和和无无效效孔孔隙隙为为主；主；砂质土孔隙度砂质土孔隙度333345%45%，通气孔隙较多；，通气孔隙较多；壤壤质质土土孔孔隙隙度度454552%52%，有有适适量量通通气气孔孔隙隙又又有有较较多多毛毛管管孔隙，水气协调，利于作物生长孔隙，水气协调，利于作物生长。2 2、土土壤壤有有机机质质 有有机机质质多多的的土土壤壤易易形形成成团团粒粒结结构构而而孔孔隙隙度较高。度较高。3 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1.1.土壤的固相率土壤的固相率=1=1土壤孔隙度土壤孔隙度2.2.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%）土壤容土壤容重重3.3.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4.4.土壤三相比土壤三相比=固相率固相率液相率液相率气相率气相率 适宜旱地土壤要求固相率适宜旱地土壤要求固相率50%50%左右，容积含水量在左右，容积含水量在252530%30%之间，气相率之间，气相率10%10%20%20%，土体还应，土体还应“上虚下实上虚下实”。（一）计算孔隙度，孔隙体积占整个土壤体积的百分数（一）计算孔隙度，孔隙体积占整个土壤体积的百分数（二）判断土壤熟化程度（二）判断土壤熟化程度 1.11.11.31.3较疏松，较疏松，1.51.5以上紧实，以上紧实，（三）利用它计算土壤重量、水分、养分、盐分含量。（三）利用它计算土壤重量、水分、养分、盐分含量。例例 1 1已已 知知 土土 壤壤 容容 重重 为为 1.15g/cm1.15g/cm3 3，求求 亩亩（666.7m666.7m2 2）耕耕 层层 0-20cm0-20cm土土 壤壤 土土 重重。解解：666.70.21.15=153t=153000 kg666.70.21.15=153t=153000 kg因此过去常说每公顷耕层土重因此过去常说每公顷耕层土重225225万万kgkg。例例2 2已测得有机质含量已测得有机质含量1%1%，求亩耕层土壤有机质重量？，求亩耕层土壤有机质重量？W W有有=W=W1%=666.70.71.21%=1.6t=1600kg1%=666.70.71.21%=1.6t=1600kgN N、P P、K K等等都都可可计计算算出出，如如测测得得N N含含量量0.05%0.05%，则则亩亩含含N N 80kg80kg，如如测测得得盐盐含含量量0.3%0.3%，则则亩亩含含盐盐480kg480kg。三、土壤的结构性三、土壤的结构性 （一）土壤结构的概念（一）土壤结构的概念通通常常所所说说的的“土土壤壤结结构构”实实际际包包含含两两个个方方面面，土土壤壤结结构构性性和和土壤结构体。土壤结构体。土土壤壤结结构构体体是是指指土土壤壤中中的的土土粒粒相相互互粘粘结结团团聚聚成成大大小小形形状状和和性性质质不不同同的的聚聚合体称之为土壤结构体。合体称之为土壤结构体。土土壤壤结结构构性性是是指指土土壤壤中中单单粒粒、次次生生单单粒粒或或团团聚聚体体的的数数量量、大大小小、形形状状及及其相互排列和相应的孔隙状况等综合特性。其相互排列和相应的孔隙状况等综合特性。三、土壤的结构性三、土壤的结构性（二）土壤结构形成（二）土壤结构形成土壤结构体形成大体经历两个阶段：土壤结构体形成大体经历两个阶段：第第一一阶阶段段是是由由原原生生土土粒粒（分分散散的的单单个个土土粒粒）黏黏结结形形成成为为初初级级的次生土粒（复粒）或较大的土体；的次生土粒（复粒）或较大的土体；第第二二个个阶阶段段则则是是由由初初级级的的复复粒粒在在各各种种胶胶结结物物的的作作用用下下进进行行团团聚或由土粒粘结成的土体沿一定方向破裂而成。聚或由土粒粘结成的土体沿一定方向破裂而成。凝聚作用、水膜的粘结作用、胶结剂的胶结作用、外力作用。凝聚作用、水膜的粘结作用、胶结剂的胶结作用、外力作用。团粒结构团粒结构团粒结构团粒结构1 1 1 15 5 5 5 mmmm块状结构块状结构块状结构块状结构1010101075 75 75 75 mmmm片状结构片状结构片状结构片状结构1 1 1 110101010 mm mm柱状及棱柱柱状及棱柱柱状及棱柱柱状及棱柱状结构状结构状结构状结构20202020100 100 100 100 mmmmA A A A层层层层B B B B层层层层C C C C层层层层（三三）土土壤壤结结构构体体的的类类型型（四）土壤结构体与土壤肥力（四）土壤结构体与土壤肥力团团粒粒结结构构与与土土壤壤肥肥力力（为为什什么么说说具具有有团团粒粒结结构构的的土土壤壤是是最最肥肥沃沃的土壤？的土壤？）对土壤肥力尤其是粘土的肥力起良好的作用，原因如下：对土壤肥力尤其是粘土的肥力起良好的作用，原因如下：（1 1）团粒结构具有较适宜的孔隙性；）团粒结构具有较适宜的孔隙性；（2 2）团粒结构较多的土壤具有蓄水抗旱作用；）团粒结构较多的土壤具有蓄水抗旱作用；（3 3）团团粒粒结结构构较较多多的的土土壤壤可可以以协协调调水水、气气矛矛盾盾、保保肥肥和和供供肥肥的的矛盾；矛盾；（4 4）团粒结构可提高土壤耕作质量）团粒结构可提高土壤耕作质量四、土壤孔隙性和结构性的调节四、土壤孔隙性和结构性的调节常见措施有：常见措施有：（一）精耕细作，增施有机肥料（一）精耕细作，增施有机肥料（二）合理轮作倒茬，扩种绿肥及牧草（二）合理轮作倒茬，扩种绿肥及牧草（三）改良土壤酸碱性质（施用石膏或石灰）（三）改良土壤酸碱性质（施用石膏或石灰）（四）合理灌溉（四）合理灌溉（五五）施施用用土土壤壤结结构构改改良良剂剂：有有天天然然和和合合成成改改良良剂剂两两类类，都具很好效果都具很好效果第二节第二节 土壤的保肥性和供肥性能土壤的保肥性和供肥性能o土壤的保肥性和供肥性能：土壤中养分得以保存、积累以及不断供给作物生长所需养分的能力。o土壤具有的吸收和保存分子态、离子态或气态、固态养分的能力和特性，称为土壤保肥性能，也叫土壤吸收性能。第二节第二节 土壤的保肥性土壤的保肥性o土壤保蓄养分的方式n机械吸收作用n物理吸收作用（分子吸附）n化学吸收作用n生物吸收作用n物理化学吸收作用（离子交换吸收作用）主要是物理化学代换，是由土壤胶体带电引起，主要是物理化学代换，是由土壤胶体带电引起，由于土壤以带负电荷为主，土壤的阳离子代换成为由于土壤以带负电荷为主，土壤的阳离子代换成为土壤保肥、供肥的源泉土壤保肥、供肥的源泉、土壤阳离子代换特征、土壤阳离子代换特征 1 1）是可逆反应，）是可逆反应，2 2）等当量交换）等当量交换 3 3）符合质量作用定律）符合质量作用定律代换顺序：代换顺序：FeFe3+3+AIAI3+3+HH+CaCa2+2+MgMg2+2+K K+NH4 NH4+NaNa+第三节第三节 土壤的离子交换作用土壤的离子交换作用、土壤阳离子交换量与盐基饱和度土壤阳离子交换量与盐基饱和度土壤的阳离子交换量：土壤的阳离子交换量：指单位土壤中所吸收的阳离指单位土壤中所吸收的阳离子总量，通常以子总量，通常以100100干土所吸收的阳离子毫摩尔来表干土所吸收的阳离子毫摩尔来表示，即为示，即为molmol100g100g干土。（保肥力强的土壤）干土。（保肥力强的土壤）一般是胶体物质越多，阳离子交换量越大；胶体粒一般是胶体物质越多，阳离子交换量越大；胶体粒子越少交换量越小；土壤质地愈细，矿质胶体数量愈多，子越少交换量越小；土壤质地愈细，矿质胶体数量愈多，交换量也愈高。交换量也愈高。我国土壤阳离子交换量，由南向北，由西向东有逐我国土壤阳离子交换量，由南向北，由西向东有逐渐增多的趋势。渐增多的趋势。盐基饱和度：就是土壤吸附的交换性盐基离子（盐基饱和度：就是土壤吸附的交换性盐基离子（caca2 2、MgMg2 2、K K、NaNa、NHNH4 4等）占交换性阳离子等）占交换性阳离子总量的百分数。总量的百分数。盐基饱和度的大小常与雨量、母质、植被等自盐基饱和度的大小常与雨量、母质、植被等自然条件有密切关系。一般干旱地区的土壤盐基饱然条件有密切关系。一般干旱地区的土壤盐基饱和度大，多雨地区则小。和度大，多雨地区则小。三、土壤离子交换作用对肥力性状的影响三、土壤离子交换作用对肥力性状的影响、影响土壤物理性状、影响土壤物理性状、影响土壤养分有效性、影响土壤养分有效性、影响施肥方式与效果、影响施肥方式与效果 土壤酸碱反应是指土壤溶液呈酸性、中性或碱土壤酸碱反应是指土壤溶液呈酸性、中性或碱性的程度。性的程度。一、土壤酸度一、土壤酸度1 1活性酸度活性酸度(氢离子氢离子)2 2潜性酸度（氢离子和铝离子）潜性酸度（氢离子和铝离子）1 1）交换性酸度（中性盐）交换性酸度（中性盐）2 2）水解性酸度（弱酸强碱）水解性酸度（弱酸强碱）土壤活性酸度与潜性酸度的总量称为总酸度。土壤活性酸度与潜性酸度的总量称为总酸度。一般水解性酸度要比交换性酸度大。一般水解性酸度要比交换性酸度大。第四节第四节 土壤的酸碱反应土壤的酸碱反应第四节第四节 土壤的酸碱反应土壤的酸碱反应二、土壤碱度二、土壤碱度1.1.土壤碱度即土壤碱性强弱的程度。土壤碱度即土壤碱性强弱的程度。土壤呈碱性反应主要是因为其溶液中含的一定数土壤呈碱性反应主要是因为其溶液中含的一定数量的弱酸强碱盐及土壤胶体表面吸附有碱金属及量的弱酸强碱盐及土壤胶体表面吸附有碱金属及碱土金属的阳离子。碱土金属的阳离子。2.2.土壤碱度的表示方法土壤碱度的表示方法土壤中土壤中NaNa2 2COCO3 3和和NaHCONaHCO3 3含量叫做土壤碱度（单位含量叫做土壤碱度（单位cmol/kgcmol/kg土），常用于地下水。土），常用于地下水。土壤碱化度土壤碱化度土壤中交换性钠离子占阳离子交换土壤中交换性钠离子占阳离子交换量的百分数叫做土壤碱化度。量的百分数叫做土壤碱化度。第四节第四节 土壤的酸碱反应土壤的酸碱反应三、土壤酸碱度的肥力意义三、土壤酸碱度的肥力意义1.1.直接影响植物生长直接影响植物生长2.2.影响养分的转化和有效性影响养分的转化和有效性 在中性条件下，有机质矿化较快，土壤有效氮供应在中性条件下，有机质矿化较快，土壤有效氮