植物生产与环境教案第3章.docx
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1、第3章 植物消费及土壤培肥教学目的:驾驭:土壤、土壤肥力、土壤质地、土壤有机质、土壤通气性、土壤胶体、土壤保肥性、土壤供肥性、土壤缓冲性、土壤空隙性、土壤构造、土壤耕性等根本概念;土壤的根本组成及各组分的特性。理解:不同质地的农业消费特性;土壤有机质的转化及作用;土壤根本性质及对肥力的影响。理解:土壤退化、污染和低产田的改进及开发。学会:土壤样品的采集;土壤含水量及田间技术。教学时数:18学时教学方法:理论讲授12学时、技能训练6学时教学内容:第一节 土壤的根本组成教学重点:土壤的根本组成。土壤质地的类型及质地及土壤肥力的关系。土壤有机质的转化及作用。土壤通气性对植物生长发育的影响。教学难点:
2、土壤有机质的转化及作用。 土壤矿物质。一、土壤、土壤肥力概念1土壤概念 土壤即指覆盖在地球陆地外表上的,可以生长绿色植物的疏松表层。自然土壤:自然界尚未开垦种植的土壤。农业土壤:而在自然土壤根底上,人类开垦耕种和培育的土壤。2土壤肥力的概念 土壤肥力是指在植物生长发育过程中,土壤不断地供给和调整植物所必需的水、肥、气、热等物质和能量的实力。3土壤的组成 自然界土壤由矿物质、有机质(土壤固相)、土壤水分(液相)和土壤空气(气相)三相物质组成的。二、土壤矿物质(一)土壤矿物质的组成土壤矿物质是岩石矿物质的风化产物,其颗粒大小差异很大。通常肉眼可见的大颗粒多是裂开的原生矿物,而细小的土粒则是经过化学
3、风化作用改造形成的次生黏土矿物。原生矿物是在风化过程中没有改变更学组成而遗留在土壤中的一类矿物,主要有石英、长石、云母、辉石、角闪石、橄榄石等。次生矿物是原生矿物在风化和成土作用下,重新形成的一类矿物,主要有高岭石、蒙脱石、伊利石等次生铝硅酸盐矿物和铁、铝、硅等氧化物或含水氧化物(如三水铝石)。(二)土壤质地土壤中各种粒级的协作和组合状况称为土壤质地,即土壤沙黏程度。土壤质地可划分为沙土、壤土和黏土三类。几种主要质地土壤的消费特性为:质地肥力特征消费特性沙质土土壤砂粒多,大空隙多,小空隙少,故透水透气性强而保水保肥性差;砂土含养分少,有机质分解快,易脱肥,施用速效肥料往往肥力猛而不长,俗称“一
4、烘头”;砂土因水少气多,土温升降速度快,昼夜温差大,称“热性土”。种子出苗快,发小苗不发老苗;易于耕作,但泡水后会淀浆板结,俗称闭沙;这类土壤宜种植生育期短、耐贫瘠、要求土壤疏松、排水良好的作物,如薯类、花生、芝麻、西瓜、果树等作物。黏质土黏粒含量较多,其粒间孔隙小而总孔隙度大,毛管作用猛烈,透水透气性差,但保水保肥性强;黏质土矿质养分丰富,加之通气不良,有机质分解缓慢,肥效稳长后劲足;黏土水多气少,土温升降速度慢,昼夜温差小,称“冷性土”。湿时泥泞,“天晴一把刀,落雨一团糟”,耕后大坷垃多,作物不易做到全苗齐苗;土性冷,肥效稳长,发老苗不发小苗;这类土壤宜种植水稻、小麦、玉米、高梁、豆类等生
5、育期长、需肥量大的作物。壤质土兼有沙土及黏土的优点,通气透水性良好,保水保肥力强;有机质分解较快,供肥性能好;土温较稳定,耕性良好。水、肥、气、热状况比拟协调,相宜种植各种作物,发小苗也发老苗“壮子送老”。三、土壤生物和有机质(一)土壤生物 土壤生物包括土壤动物、植物和微生物。1土壤动物种类:土壤中有很多小动物,如蚯蚓、线虫、蚂蚁、蜗牛、蠕虫、螨类等。作用:粉碎土壤中的有机物残体,促进了微生物的分解作用。粪便排入土壤,进步土壤肥力。蚯蚓和蚂蚁在形成团粒构造方面有重要作用,常作为土壤肥力的标记之一。但有些动物对植物有害。2土壤微生物种类:重要的类群有细菌、放线菌、真菌、藻类和原生动物及病毒等。作
6、用:分解有机质,释放养分;分解农药等对环境有害的有机物质。分解矿物养分,固定大气氮素,增加土壤氮素养分。利用磷、钾细菌制成生物肥料,施入土壤促进土壤磷、钾的释放;合成土壤腐殖质,培肥土壤;分泌大量的酶,促进土壤养分的转化;其代谢产物刺激作物生长,抑制某些病原菌活动。(二)土壤有机质土壤有机质是指来源于生物(主要指植物和微生物)且经过土壤改造的有机化合物。1土壤有机质的来源及组成来源:施用的有机肥料、作物的秸秆以及残留的根茬等,此外,土壤动物残体和微生物、一些生物制品的废弃物、工业废水、废渣及污泥等也是土壤有机质的重要来源。元素组成:C、O、H、N,分别占52%58%、34%39%、3.3%4.
7、8%和3.7%4.1%,其次是P和S。物质组成:碳水化合物(单糖、多糖、淀粉、纤维素、果胶物质等)、木质素、蛋白质、树脂、蜡质等占10%15%。腐殖质占土壤有机质的85%90%,是土壤有机质的主体。转化过程:矿质化过程是将有机质分解为简洁的物质,释放出大量的能量,是释放养分和消耗有机质的过程;腐殖化过程是微生物作用于有机物质,使之转变为困难的腐殖质,是积累有机质、贮存养分的过程。 2土壤有机质的作用及管理作用:供给作物须要的养分。增加土壤保水、保肥实力。形成良好的土壤构造,改善土壤物理性质。促进微生物活动,活泼土壤中养分代谢。其他作用。腐殖质有助于消退土壤中的农药残毒和重金属污染,起到净化土壤
8、作用。腐殖质中某些物质如胡敏酸、维生素、激素等还可刺激植物生长。管理:增施厩肥、堆肥、种植绿肥、水田放养绿藻、秸秆还田等措施来进展。同时结合耕作、排灌等措施,调整土壤水、气、热等状况。四、土壤水分和空气土壤水分和空气存在于土壤孔隙中,二者彼此消长,即水多气少,水少气多。(一) 土壤水分土壤水并不是纯水,而是含有多种无机盐及有机物的淡薄溶液。具体内容第五章有具体阐述。(二)土壤空气1组成特点:土壤空气中CO2含量高于大气;土壤空气中的O2低于大气;土壤空气中的水汽含量高于大气;土壤空气中复原性气体高于大气;土壤空气成分随时、空而变更。2土壤通气性概念:土壤空气及大气之间常通过扩散作用和整体交换形
9、式不断地进展气体交换,这种性能称之为土壤通气性。作用:影响种子萌发。影响植物根系的发育及汲取功能。影响土壤养分状况。影响作物的抗病性。调整:通过深耕结合施用有机肥料、合理排灌、适时中耕等措施来调整土壤的通气状况,改善土壤水、肥、气、热条件,给植物生长创建相宜的环境条件。复习思索:1. 土壤由哪几局部组成?2. 各质地土壤的农业消费特性如何?3. 土壤生物有哪些作用?4. 土壤有机质的转化有哪些方面?有何作用?5. 什么叫土壤通气性?对植物生长发育有哪些重要作用?第二节 土壤的根本性质教学重点:土壤构造的类型。土壤团粒构造在土壤肥力上的作用及创建土壤团粒构造的农业措施。土壤酸碱性及其在土壤肥力上
10、的作用。土壤耕性的推断及改进。教学难点: 土壤构造的类型及特点。 土壤胶体。 土壤物理性质包括土壤孔隙性、土壤构造性、土壤物理机械性和土壤耕性等,土壤化学性质包括土壤保肥性、土壤供肥性、土壤酸碱性、土壤缓冲性等。一、土壤孔隙性及构造性(一)土壤孔隙性1概念 土壤孔隙性是指土壤孔隙的数量、大小、比例和性质的总称。2土壤密度 土壤密度是指单位体积土粒(不包括粒间孔隙)的烘干土重量,单位是gcm3 或tm3。一般状况下,把土壤的密度视为常数,即为2.65 gcm3。3土壤容重 土壤容重是指在田间自然状态下,单位体积土壤(包括粒间孔隙)的烘干土重量,单位也是gcm3 或tm3。4土壤孔隙度 土壤孔隙度
11、是指单位体积土壤中孔隙体积占土壤总体积的百分数。实际工作中,可依据土壤密度和容重计算得出。土壤孔隙度的变幅一般在30%60%之间,相宜的孔隙度为50%60%。 土壤孔隙度(%) ()1005土壤孔隙类型 依据土壤孔隙的通透性和持水实力,将其分为三种类型,如表所示。土壤孔隙类型及性质孔隙类型通气孔隙毛管孔隙无效孔隙(非活性孔隙)当量孔径0.02mm0.020.002mm0.002mm土壤水吸力15kPa15150kPa150 kPa主要作用此孔隙起通气透水作用,常被空气占据此孔隙内的水分受毛管力影响,可以挪动, 可被植物汲取利用,起到保水蓄水作用 此孔隙内的水分挪动困难,不能被作物汲取利用,空气
12、及根系不能进入 6土壤孔隙性及植物生长的关系相宜于植物生长发育的耕作层土壤孔隙状况为:总孔隙度为50%56%,通气孔隙度在10%以上,如能到达15%20%更好,毛管孔隙度及非毛管孔隙度之比为2:1为宜,无效孔隙度要求尽量低。对于植物生长发育而言,在同一土体内孔隙的垂直分布应为“上虚下实”。(二)土壤构造性1概念 土壤中的土粒,一般不呈单粒状态存在(沙土例外),而是互相胶结成各种形态和大小不一的土团存在于土壤中,这种土团称为构造体或团聚体。土壤构造性是指土壤构造体的种类、数量及其在土壤中的排列方式等状况。2土壤构造体的类型及特性 依据构造体的大小、形态和发育程度可分为以下几类。(1)团粒及粒状构
13、造 团粒构造是指近似球形且直径大小在0.2510 mm之间的土壤构造体,俗称“蚂蚁蛋”、“米糁子”等,常出如今有机质含量较高、质地适中的土壤中。图 土壤构造的主要类型1块状构造 2柱状构造 3棱柱状构造 4团粒构造5微团粒构造 6核状构造 7片状构造(2)块状及核状构造 这两种构造近似立方体形态。一般块状构造大小不一,边面不明显,构造体内部较紧实,俗称“坷垃”。而核状构造的直径一般小于3cm,棱角多,内部紧实坚硬,泡水不散,俗称“蒜瓣土”,多出如今有机质缺乏的黏土中。(3)柱状及棱柱状构造 是指近似直立、体形较大的长方体构造,俗称“立土”。假如顶端平圆而少棱的称柱状构造,多出如今典型碱土的下层
14、;假如边面棱角明显的称棱柱状构造,多出如今质地黏重而水分又常常变更的下层土壤中。(4)片状构造 是指形态扁平、成层排列的构造体,俗称“卧土”。假如地表在遇雨或浇灌后出现的结皮、结壳,称为“板结”现象。3团粒构造 形成:团粒构造一般要经过屡次(多级)的复合、团聚而形成,可概括如下几步:单粒复粒(初级微团聚体)微团粒(二级、三级微团聚体)团粒(大团聚体)。作用:团粒构造土壤的大小孔隙兼备。可以协调水分和空气的冲突。能协调保肥及供肥性能具有良好的物理性和耕性。培育:通过深耕,使土体裂开松散,适时适当耕、锄、耱、镇压等耕作措施,结合施用有机肥料促进团粒构造的形成;通过种植绿肥或牧草,实行合理轮作倒茬增
15、加团粒构造;采纳沟灌、喷灌、滴灌和地下浇灌等节水浇灌技术,并结合深耕进展晒垡、冻垡,可充分利用干湿交替、冻融交替作用,有利于团粒形成;施用胡敏酸、树脂胶、纤维素黏胶等土壤构造改进剂来促进团粒构造的形成。二、土壤耕性(一)土壤耕性的含义土壤耕性是指耕作土壤中土壤所表现的各种性质以及在耕作后土壤的消费性能。它是土壤各种理化性质,特殊是物理机械性在耕作时的表现;同时也反映土壤的熟化程度。(二)土壤耕性的表现1耕作的难易程度。群众常将省工省劲易耕的土壤称为“土轻”、“口松”、“绵软”,而将费工费力难耕土壤称为“土重”、“口紧”、“僵硬”。2耕作质量的好坏。耕性良好的土壤,耕作时阻力小,耕后疏松、细碎、
16、平整,有利于作物的出苗和根系的发育。3宜耕期的长短。宜耕期是指保持相宜耕作的土壤含水量的时间。如沙质土宜耕期长,表现为“干好耕,湿好耕,不干不湿更好耕”;黏质土则相反,宜耕期很短,表现为“早上软,晌午硬,到了下午锄不动”。(三)宜耕期的选择1看土验墒。雨后或浇灌后,地表呈“喜鹊斑”状态,外白(干)、里灰(湿),外黄里黑,半干半湿,水分正相当,此时可耕。2手摸验墒。用手抓起二指深处的土壤紧握手中能成团,稍有湿印但不黏手心,不成土饼,呈松软状态。松开土团自由落地,能散开即宜耕。3试耕,耕后土壤不黏农具,可为犁抛散,即可耕。(四)土壤耕性的改进改进耕性措施是:增施有机肥料。因为有机质可降低黏土的黏结
17、性和黏着性,削减耕作阻力;通过掺沙掺黏,改进土壤质地;创建良好的土壤构造;驾驭宜耕含水量和宜耕时期。三、土壤保肥性及供肥性(一)土壤胶体1概念 土壤胶体是指11000 nm之间(长、宽、高三个方向上至少有一个方向在此范围内)的土壤颗粒。2种类 依据微粒核的组成物质不同,可以将土壤胶体分为三大类:无机胶体、有机胶体、有机无机复合胶体。3土壤胶体特性(1)有宏大的比外表和外表能。(2)带有肯定的电荷,依据电荷产朝气制不同,可将土壤胶体产生电荷,分为永久电荷和可变电荷。(3)具有肯定的凝合性和分散性。 4土壤汲取性能 依据土壤对不同形态物质汲取、保持方式的不同,可分为以下六种类型:(1)机械汲取作用
18、 机械汲取作用是指土壤对进入土体的固体颗粒的机械阻留作用。(2)物理汲取作用 物理汲取作用是指土壤对分子态物质的吸附保持作用。(3)化学汲取作用 化学汲取作用是指易溶性盐在土壤中转变犯难溶性盐而保存在土壤中的过程,也称化学固定。(4)离子交换汲取作用 离子交换汲取作用是指土壤溶液中的阳离子或阴离子及土壤胶粒外表扩散层中的阳离子或阴离子进展交换后而保存在土壤中的作用,又称物理化学汲取作用。离子交换汲取作用是土壤保肥供肥最重要的方式。(5)生物汲取作用 生物汲取作用是指土壤中的微生物、植物根系以及一些小动物可将土壤中的速效养分汲取保存在体内的过程。(二)土壤保肥性土壤保肥性是指土壤吸持各种离子、分
19、子、气体和粗悬浮物质的实力。阳离子交换汲取作用是土壤保肥的主要机理。1阳离子交换汲取作用概念: 阳离子交换汲取作用是指土壤溶液中的阳离子及土壤胶粒外表扩散层中的阳离子进展交换后而保存在土壤中的作用。特点 :可逆反响 ;等电荷交换;反响快速;受质量作用定律支配。2阴离子交换汲取作用概念:阴离子交换作用是指土壤中带正电荷胶体所汲取的阴离子及土壤溶液中的阴离子互相交换的作用。类型:依据被土壤汲取的难易程度可分为三类:(1)易被土壤汲取的阴离子,如磷酸根离子(H2PO4、HPO42 、PO43),硅酸根离子(HSiO3、SiO32)及某些有机酸的阴离子。(2)很少被汲取甚至不能被汲取的阴离子,如Cl、
20、NO3、NO2等。(3)介于上述二者之间的阴离子,如SO42、CO32、HCO3以及某些有机酸的阴离子。3离子交换作用对土壤肥力影响:影响土壤保肥性及供肥性。影响土壤酸碱性。影响土壤物理性质和耕性。影响土壤缓冲性和稳肥性。(三)土壤的供肥性1概念 土壤在作物整个生育期内,持续不断地供给作物生长发育所必需的各种速效养分的实力和特性,称为土壤供肥性。2土壤供肥性表现 作物长相。土壤形态。施肥效应。室内化验结果。3原理 土壤供肥性常及土壤中速效养分含量、迟效养分转化成速效养分的速率、交换性离子有效度等有关。迟效养分的有效化:迟效养分包括矿物态养分和有机态养分,矿物态养分经过风化释放多种可溶性矿质养分
21、,层状硅酸盐中养分有效化主要来自层间离子释放;有机态养分主要依靠微生物分解而释放使其有效化。交换性离子有效度:交换性离子对植物的有效性,主要取决于饱和度效应、陪补离子效应和阳离子非交换吸附的有效性。(四)土壤保肥性及供肥性的调整1增加肥料投入,调整土壤胶体状况。增施有机肥料、秸秆还田和种植绿肥,进步有机质含量;翻淤压砂或掺黏改沙,增加沙土中胶体含量;适当增施化肥,以无机促有机,均可改善土壤保肥性及供肥性。2科学耕作,合理排灌。合理耕作,以耕促肥;合理灌排,以水促肥,也可改善土壤保肥性和供肥性。3调整交换性阳离子组成,改善养分供给状况。酸性土壤施用适量石灰、草木灰;碱性土壤,施用石膏,可调整其阳
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