土壤固体物质组成精选PPT.ppt

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1、关于土壤固体物质组成第1页，讲稿共83张，创作于星期日 土壤质地可在一定程度上反映土壤矿物组成和化学组成。同时，土壤质地可在一定程度上反映土壤矿物组成和化学组成。同时，土壤颗粒的大小与土壤的物理性质有密切关系，并且影响土壤孔隙状土壤颗粒的大小与土壤的物理性质有密切关系，并且影响土壤孔隙状况，从而对土壤水分、空气、热量的运动和物质的转化均有很大的影况，从而对土壤水分、空气、热量的运动和物质的转化均有很大的影响。响。根据单个土粒的当量根据单个土粒的当量粒径（假定土粒为圆球形粒径（假定土粒为圆球形的直径）的大小，可将土的直径）的大小，可将土粒分为若干组，称为粒分为若干组，称为粒级粒级石砾石砾砂粒砂粒

2、粉粒粉粒黏粒黏粒土壤质地土壤质地第2页，讲稿共83张，创作于星期日常见的土壤粒级制常见的土壤粒级制中国制中国制卡钦斯基制卡钦斯基制美国农部制美国农部制国际制国际制 国际上通行国际上通行的粒级制是把的粒级制是把小小于于0.002mm的称为的称为黏粒黏粒第3页，讲稿共83张，创作于星期日 同级土粒的大小相近，其成分和性质基本同级土粒的大小相近，其成分和性质基本一致；不同粒级的矿物其组成有很大差别，因一致；不同粒级的矿物其组成有很大差别，因而其化学成分也有所不同。而其化学成分也有所不同。各级土粒的主要特性：各级土粒的主要特性：石块：石块：不利耕作和作物生长不利耕作和作物生长石砾：石砾：其大小和含量直

3、接影响耕作难易其大小和含量直接影响耕作难易砂粒：砂粒：通气性好，无胀缩性通气性好，无胀缩性粉粒：粉粒：有微弱的黏结性、可塑性、吸湿性和胀缩性有微弱的黏结性、可塑性、吸湿性和胀缩性黏粒：黏粒：颗粒小，比表面积大，吸附能力强，通气和透水颗粒小，比表面积大，吸附能力强，通气和透水 性较差性较差 第4页，讲稿共83张，创作于星期日 土壤机械组成土壤机械组成 概念：概念：根据土壤机械分析，分别计算其各粒级的相对含量，根据土壤机械分析，分别计算其各粒级的相对含量，即为机械组成。即为机械组成。土壤质地土壤质地 概念：概念：土壤质地是根据机械组成划分的土壤类型，其反映了母土壤质地是根据机械组成划分的土壤类型，

4、其反映了母质来源及成土过程的某些特征，是土壤的一种十分稳定的自然属性。质来源及成土过程的某些特征，是土壤的一种十分稳定的自然属性。质地分类制质地分类制国际制国际制美国农部制美国农部制卡钦斯基制卡钦斯基制基本质地类型基本质地类型砂土砂土壤土壤土黏土黏土第5页，讲稿共83张，创作于星期日国际制土壤质地三角图国际制土壤质地三角图 国际质地制根据砂粒国际质地制根据砂粒(2-0.02 mm)、粉粒粉粒(0.02-0.002 mm)和粘粒和粘粒(0.002 mm)三粒级含量的比例，划定三粒级含量的比例，划定12个质个质地名称地名称美国农部制土壤质地三角图美国农部制土壤质地三角图 根据砂粒根据砂粒(2-0.

5、05 mm)、粉粒、粉粒(0.05-0.002 mm)和粘粒和粘粒(0.002 mm)3个粒级的比例，划定个粒级的比例，划定12个质地名个质地名称称第6页，讲稿共83张，创作于星期日土壤质地肥力特征土壤质地肥力特征砂质土砂质土黏质土黏质土壤质土壤质土第7页，讲稿共83张，创作于星期日第8页，讲稿共83张，创作于星期日黏粒矿物黏粒矿物硅四面体及硅片硅四面体及硅片 硅氧四面体的基本结构由硅氧四面体的基本结构由1个硅离子（个硅离子（Si4+）和）和4个氧离子（个氧离子（O2-）组成，砌）组成，砌成一个三角锥形的晶格单元，共有四个面，故称为硅氧四面体成一个三角锥形的晶格单元，共有四个面，故称为硅氧四面

6、体第9页，讲稿共83张，创作于星期日 四面体（四面体（SiO4）4-可自聚合，在水平方向上四面体通过共用底部氧的方式在可自聚合，在水平方向上四面体通过共用底部氧的方式在平面两维方向上无限延伸，排列成近似六边形蜂窝状的四面体片，这就是硅片。平面两维方向上无限延伸，排列成近似六边形蜂窝状的四面体片，这就是硅片。可用可用n(Si4O10)4-表示表示第10页，讲稿共83张，创作于星期日铝氧八面体及铝片铝氧八面体及铝片 铝氧八面体的基本结构由铝氧八面体的基本结构由1个铝离子（个铝离子（Al3+）和）和6个氧离子（个氧离子（O2-）（或氢）（或氢氧离子）所构成，其晶格单元具有八个面，故称为铝氧八面体氧离

7、子）所构成，其晶格单元具有八个面，故称为铝氧八面体第11页，讲稿共83张，创作于星期日 在水平方向上，相邻的八面体通过共用两个氧离子的方式，在平面两维方在水平方向上，相邻的八面体通过共用两个氧离子的方式，在平面两维方向上无限延伸，排列成八面体，从而构成铝片，铝片两层氧都有剩余的负电荷。向上无限延伸，排列成八面体，从而构成铝片，铝片两层氧都有剩余的负电荷。可用可用 n(Al4O12)12-表示表示第12页，讲稿共83张，创作于星期日硅四面体和铝八面体的构造图硅四面体和铝八面体的构造图第13页，讲稿共83张，创作于星期日1：1型层状硅酸盐（高岭石）晶体结构示意图型层状硅酸盐（高岭石）晶体结构示意图

8、第14页，讲稿共83张，创作于星期日2：1型层状硅酸盐（蒙脱石）晶体结构示意图型层状硅酸盐（蒙脱石）晶体结构示意图第15页，讲稿共83张，创作于星期日同晶置换同晶置换 矿物形成时，性质相近的元素，在矿物晶格中相互替矿物形成时，性质相近的元素，在矿物晶格中相互替换而不破坏晶体结构的现象，称之为同晶置换。换而不破坏晶体结构的现象，称之为同晶置换。同晶置换现象在同晶置换现象在2：1和和2：1：1型的黏粒矿物中较普遍，而型的黏粒矿物中较普遍，而1：1型的型的黏粒矿物中则相对较少黏粒矿物中则相对较少同晶置换的结果：同晶置换的结果：影响层间结合状态和矿物特性影响层间结合状态和矿物特性被吸附的阳离子通过静电

9、引力被束缚在黏粒矿物表面而不易被吸附的阳离子通过静电引力被束缚在黏粒矿物表面而不易随水流失随水流失 从环境角度看，同晶置换可能导致某些重金属等污染元素在土壤中的不从环境角度看，同晶置换可能导致某些重金属等污染元素在土壤中的不断累积，以致超过环境容量而引发土壤污染。断累积，以致超过环境容量而引发土壤污染。第16页，讲稿共83张，创作于星期日黏粒矿物的种类及一般特性黏粒矿物的种类及一般特性高岭组高岭组 单位晶胞分子式可用单位晶胞分子式可用Al4Si4O10(OH)8表示，是水铝片和硅氧片表示，是水铝片和硅氧片相间重叠组成的相间重叠组成的1:1型矿物。包括型矿物。包括高岭石高岭石、珍珠陶土珍珠陶土及

10、及埃洛石埃洛石等等蒙蛭组蒙蛭组 2:1型膨胀性矿物，由两片硅氧片中间夹一水铝片组成，其单位型膨胀性矿物，由两片硅氧片中间夹一水铝片组成，其单位晶胞分子式可用晶胞分子式可用(Al,Fe,Mg)4(Si,Al)8O20nH2O表示。包括表示。包括蒙脱石蒙脱石、绿脱石绿脱石、拜来石拜来石、蛭石蛭石等等水化云母组水化云母组 2:1型非膨胀性矿物，以型非膨胀性矿物，以伊利石伊利石为主要代表，故又称伊利组矿物，为主要代表，故又称伊利组矿物，特征近似于蒙脱石特征近似于蒙脱石绿泥石组绿泥石组 以绿泥石为代表，具有以绿泥石为代表，具有2:1:1型晶层结构、同晶置换较普遍和颗粒较型晶层结构、同晶置换较普遍和颗粒较

11、小等特征小等特征氧化物组氧化物组 包括水化程度不等的各种铁、铝氧化物及硅的水化氧化物。包括水化程度不等的各种铁、铝氧化物及硅的水化氧化物。分为结晶型和非晶质无定型物质型分为结晶型和非晶质无定型物质型第17页，讲稿共83张，创作于星期日 土壤有机质是土壤中各种含碳有机化合物的总称。土壤有机质是土壤中各种含碳有机化合物的总称。土壤有机质土壤有机质概念概念来源来源高等植物（地上部和地下部）高等植物（地上部和地下部）土壤中的动物土壤中的动物土壤中的微生物土壤中的微生物施用的有机肥施用的有机肥形态形态新鲜有机质（未分解有机质）新鲜有机质（未分解有机质）半分解有机质半分解有机质腐殖质腐殖质第18页，讲稿共

12、83张，创作于星期日土壤有机质土壤有机质（碳）（碳）环境环境农业生产农业生产粮食安全粮食安全气候变化气候变化全球变暖全球变暖第19页，讲稿共83张，创作于星期日不同土壤有机质含量差异明显不同土壤有机质含量差异明显第20页，讲稿共83张，创作于星期日有机质的含量及其组成有机质的含量及其组成 有机质的含量在不同土壤中差异很大，高的可达有机质的含量在不同土壤中差异很大，高的可达2020或或3030以上以上(如如泥炭土、一些森林土壤等泥炭土、一些森林土壤等)，低的不足，低的不足0.50.5(如一些漠境土和砂质土壤如一些漠境土和砂质土壤)。在。在土壤学中，一般把耕层含有机质土壤学中，一般把耕层含有机质2

13、020以上的土壤，称为有机质土壤，含以上的土壤，称为有机质土壤，含有机质在有机质在2020以下的土壤，称为矿质土壤以下的土壤，称为矿质土壤 土壤有机质的主要元素组成是土壤有机质的主要元素组成是C C、O O、H H、N N，其次是，其次是P P和和S S，C/NC/N大约在大约在1010左右。主要有五类有机化合物和灰分物质左右。主要有五类有机化合物和灰分物质含量含量组成组成糖类化合物糖类化合物纤维素、半纤维素纤维素、半纤维素木质素木质素含含N N化合物化合物脂肪、树脂、蜡质和单宁脂肪、树脂、蜡质和单宁灰分物质：灰分物质：CaCa、MgMg、K K、NaNa、Si Si、P P、S S、FeFe

14、、AlAl、Mn Mn 第21页，讲稿共83张，创作于星期日 土壤腐殖质：土壤腐殖质：是除未分解和半分解动、植物残体及是除未分解和半分解动、植物残体及微生物体以外的有机物质的总称。微生物体以外的有机物质的总称。土土壤壤腐腐殖殖质质非腐殖物质非腐殖物质No-humic subtances腐殖物质腐殖物质Humic subtances 为有特定物理化学性质、结构已知的有机化合为有特定物理化学性质、结构已知的有机化合物，约占土壤腐殖质的物，约占土壤腐殖质的2030%。作用：作用：增加土壤团聚体稳定性增加土壤团聚体稳定性 是经土壤微生物作用后，由多酚和多醌类是经土壤微生物作用后，由多酚和多醌类物质聚合

15、而成的含芳香环结构的、新形成的黄物质聚合而成的含芳香环结构的、新形成的黄色至棕黑色的非晶形高分子有机化合物，一般色至棕黑色的非晶形高分子有机化合物，一般占土壤有机质的占土壤有机质的6080%是土壤有机质的主体，也是土壤有机质中是土壤有机质的主体，也是土壤有机质中最难分解的组分最难分解的组分第22页，讲稿共83张，创作于星期日土壤腐殖物质的组分及其分离土壤腐殖物质的组分及其分离土壤腐殖物质的组分土壤腐殖物质的组分土壤土壤土壤土壤腐殖质腐殖质腐殖质腐殖质腐殖物质腐殖物质腐殖物质腐殖物质胡敏酸（褐腐酸，胡敏酸（褐腐酸，胡敏酸（褐腐酸，胡敏酸（褐腐酸，HAHA）富啡酸（黄腐酸，富啡酸（黄腐酸，富啡酸（

16、黄腐酸，富啡酸（黄腐酸，FAFA）胡敏素（黑腐素，胡敏素（黑腐素，胡敏素（黑腐素，胡敏素（黑腐素，HH）多糖多糖多糖多糖氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸多糖醛酸甙多糖醛酸甙多糖醛酸甙多糖醛酸甙非腐殖物质非腐殖物质非腐殖物质非腐殖物质第23页，讲稿共83张，创作于星期日 腐殖物质是一类组成和结构都很复杂的天然高分子聚合物，其腐殖物质是一类组成和结构都很复杂的天然高分子聚合物，其主体是各种腐殖酸及其与金属离子相结合的盐类，它与土壤矿物质主体是各种腐殖酸及其与金属离子相结合的盐类，它与土壤矿物质部分密切结合形成有机无机复合体，因而难溶于水。部分密切结合形成有机无机复合体，因而难溶于水。土壤腐殖酸土壤腐殖酸第

17、24页，讲稿共83张，创作于星期日土壤腐殖酸的性质土壤腐殖酸的性质一、物理性质一、物理性质 腐殖酸在土壤中的功能与分子的形状和大小有密切的关系腐殖酸在土壤中的功能与分子的形状和大小有密切的关系。据报道，腐。据报道，腐殖酸分子量的变动范围为几至几百万之间。殖酸分子量的变动范围为几至几百万之间。在在同一土壤同一土壤中，中，分子量：胡敏素胡敏酸富啡酸分子量：胡敏素胡敏酸富啡酸 特征：短棒形；具有非晶质特征；较大的比表面积；亲水胶体特征：短棒形；具有非晶质特征；较大的比表面积；亲水胶体二、化学性质二、化学性质 腐殖酸的主要组成元素是腐殖酸的主要组成元素是C、H、O、N、S，此外还含有少量的，此外还含有

18、少量的Ca、Mg、Fe、Si等灰分元素等灰分元素。含碳量和含氮量：含碳量和含氮量：胡敏素胡敏酸富啡酸胡敏素胡敏酸富啡酸 腐殖酸分子中含有各种官能团腐殖酸分子中含有各种官能团 1）含氧的酸性官能团：包括芳香族和脂肪族化合物上的羧基（）含氧的酸性官能团：包括芳香族和脂肪族化合物上的羧基（R-COOH）和酚羟）和酚羟基（酚基（酚-OH）2）中性官能团：醇羟基（）中性官能团：醇羟基（R-OH）、醚基（）、醚基（-O-）、酮基（）、酮基（C=O）、醛基（）、醛基（-CHO）和酯（）和酯（ROOC-）3）碱性官能团：胺（）碱性官能团：胺（-NH2）、酰胺（）、酰胺（-CONH2）腐殖酸总酸度：腐殖酸总酸度

19、：富啡酸胡敏酸胡敏素富啡酸胡敏酸胡敏素第25页，讲稿共83张，创作于星期日土壤有机质的转化土壤有机质的转化 有机残体进入土壤后，在以土壤微生物为主导的各种作用综合影响下，向有机残体进入土壤后，在以土壤微生物为主导的各种作用综合影响下，向着两个方向转化：着两个方向转化：一是在微生物酶的作用下发生氧化反应，彻底分解而最终释放出一是在微生物酶的作用下发生氧化反应，彻底分解而最终释放出CO2、H2O和能量；所含和能量；所含N、S、P等营养元素在一系列特定反应后，释放成为植物可等营养元素在一系列特定反应后，释放成为植物可利用的矿质养料，这一过程称为有机质的利用的矿质养料，这一过程称为有机质的矿化过程矿化

20、过程。R(C,4H)+2O2 CO2+2H2O+能量能量 另一个转化方向则是各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组织中的另一个转化方向则是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为复杂的新的有机化合物，这一过程称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，这一过程称为为腐殖化过程腐殖化过程。有机残体的矿化和腐殖化是同时发生的两个过程，矿化过程是进行腐殖化有机残体的矿化和腐殖化是同时发生的两个过程，矿化过程是进行腐殖化过程的前提，而腐殖化过程是有机残体矿化过程的部分结果。矿化和腐殖化在过程的前提，而腐殖化过程是有机残体矿化过程的

21、部分结果。矿化和腐殖化在土壤形成中是土壤形成中是对立统一对立统一的两个过程。的两个过程。第26页，讲稿共83张，创作于星期日微生物微生物矿化作用腐殖化作用腐殖化作用好氧分解好氧分解土壤有机质的转化过程嫌气、厌氧分解嫌气、厌氧分解CO2、H2O 矿质养分CH4、H2S有机酸等多元酚多元酚,氨基酸、醌氨基酸、醌 胡敏酸胡敏酸土土壤壤有有机机质质分解作用分解作用缩合第27页，讲稿共83张，创作于星期日有有机机质质分分解解转转化化过过程程动物微微生生物物第28页，讲稿共83张，创作于星期日 1）有机质的矿化作用：有机质在生物作用下分解为简单的无机化合物的过程。）有机质的矿化作用：有机质在生物作用下分解

22、为简单的无机化合物的过程。2）有机质的腐殖化作用：有机质在分解的同时，形成腐殖质的过程。）有机质的腐殖化作用：有机质在分解的同时，形成腐殖质的过程。3）通常把每克干重的有机质经过一年分解后转化为腐殖质（干重）的）通常把每克干重的有机质经过一年分解后转化为腐殖质（干重）的克数，称为腐殖化系数。克数，称为腐殖化系数。腐殖质形成的机理腐殖质形成的机理几个概念几个概念 1）30年代：木质素和微生物原生质中的蛋白质相互作用形成木质素年代：木质素和微生物原生质中的蛋白质相互作用形成木质素-蛋白质蛋白质复合体。复合体。2）60年代：木质素不能参与腐殖质的形成，而是通过降解产生酚、醌型化合物，再年代：木质素不

23、能参与腐殖质的形成，而是通过降解产生酚、醌型化合物，再与氨基酸缩合而成。与氨基酸缩合而成。3）80年代及以后：年代及以后：细胞自溶假说：细胞自溶假说：死亡细胞释放自溶酶，使细胞成分（糖、氨基酸、酚和其他死亡细胞释放自溶酶，使细胞成分（糖、氨基酸、酚和其他芳香族化合物）形成自由基而迅速缩合成腐殖质。芳香族化合物）形成自由基而迅速缩合成腐殖质。微生物合成学说：微生物合成学说：微生物利用植物物质作碳源和能源，在细胞内合成各种腐殖质的微生物利用植物物质作碳源和能源，在细胞内合成各种腐殖质的高分子化合物，微生物死亡后再释放到土壤中，在细胞外降解为腐殖质。高分子化合物，微生物死亡后再释放到土壤中，在细胞外

24、降解为腐殖质。第29页，讲稿共83张，创作于星期日影响土壤有机质影响土壤有机质转化的因素转化的因素 有机质是土壤中最活跃的物质组成。一方面，外来有有机质是土壤中最活跃的物质组成。一方面，外来有机物质不断地输入土壤，并经微生物的分解和转化形成新机物质不断地输入土壤，并经微生物的分解和转化形成新的腐殖质；另一方面，土壤原有有机质不断地被分解和矿的腐殖质；另一方面，土壤原有有机质不断地被分解和矿化，离开土壤。化，离开土壤。有机物质进入土壤后由其一系列转化和矿化过程所构有机物质进入土壤后由其一系列转化和矿化过程所构成的物质流通称为成的物质流通称为土壤有机质的周转土壤有机质的周转。由于微生物是土壤有机质

25、分解和周转的主要驱动力，由于微生物是土壤有机质分解和周转的主要驱动力，因此，凡是能影响微生物活动及其生理作用的因素都会影因此，凡是能影响微生物活动及其生理作用的因素都会影响有机物质的转化。响有机物质的转化。第30页，讲稿共83张，创作于星期日1、温度、温度 温度影响到植物的生长和有机质的微温度影响到植物的生长和有机质的微生物降解。生物降解。一般说来，在一般说来，在0 C以下，土壤以下，土壤有机质的分解速率很小。在有机质的分解速率很小。在0-35温度范温度范围内，提高温度能促进有机物质的分解，围内，提高温度能促进有机物质的分解，加速土壤微生物的生物周转。温度每升加速土壤微生物的生物周转。温度每升

26、高高10 C，土壤有机质的最大分解速率提高，土壤有机质的最大分解速率提高2-3倍。一般土壤微生物活动的最适宜温度倍。一般土壤微生物活动的最适宜温度范围约为范围约为25-35 C，超出这个范围，微生，超出这个范围，微生物的活动就受到明显的抑制。物的活动就受到明显的抑制。第31页，讲稿共83张，创作于星期日2、土壤水分和通气、土壤水分和通气 土壤水分对有机质分解和转化的影响是土壤水分对有机质分解和转化的影响是复杂的。土壤中微生物的活动需要适宜的土复杂的。土壤中微生物的活动需要适宜的土壤含水量，但过多的水分导致进入土壤的氧壤含水量，但过多的水分导致进入土壤的氧气减少，从而改变土壤有机物质的分解过程气

27、减少，从而改变土壤有机物质的分解过程和产物。和产物。当土壤处于嫌气状态时，大多数分当土壤处于嫌气状态时，大多数分解有机质的好氧微生物停止活动，从而导致解有机质的好氧微生物停止活动，从而导致未分解有机质的累积。未分解有机质的累积。土壤有机质的转化也受土壤干湿交替作土壤有机质的转化也受土壤干湿交替作用的影响。用的影响。第32页，讲稿共83张，创作于星期日3、植物残体的特性、植物残体的特性新鲜多汁的有机物质比干枯稿杆易于分解新鲜多汁的有机物质比干枯稿杆易于分解有机物质的细碎程度影响其与外界因素的有机物质的细碎程度影响其与外界因素的的接触面，从而影响其矿化速率的接触面，从而影响其矿化速率密实有机物质的

28、分解速率比疏松有机物质密实有机物质的分解速率比疏松有机物质缓慢缓慢有机物质组成的有机物质组成的碳氮比（碳氮比（C/N）对其分解对其分解速度影响很大速度影响很大 土壤中加入新鲜有机物质会促进土壤原有有机质的土壤中加入新鲜有机物质会促进土壤原有有机质的降解，这种矿化作用称之为新鲜有机物质对土壤有机质降解，这种矿化作用称之为新鲜有机物质对土壤有机质分解的分解的激发效应激发效应第33页，讲稿共83张，创作于星期日4、土壤特性、土壤特性 气候和植被在较大范围内影响土壤有机气候和植被在较大范围内影响土壤有机质的分解和积累，而土壤质地在局部范围内质的分解和积累，而土壤质地在局部范围内影响土壤有机质的含量。土

29、壤有机质的含量影响土壤有机质的含量。土壤有机质的含量与其黏粒含量存在极显著的正相关。与其黏粒含量存在极显著的正相关。土壤土壤pH也通过影响微生物的活性而影也通过影响微生物的活性而影响有机质的降解。响有机质的降解。各种微生物都有其最适宜于活动的各种微生物都有其最适宜于活动的pH范围，大多数细菌活动的最适范围，大多数细菌活动的最适pH在在中性附近中性附近(pH 6.5-7.5)，放线菌的最适，放线菌的最适pH略偏向碱性一侧，而真菌则最适于酸性条略偏向碱性一侧，而真菌则最适于酸性条件下件下(pH 3-6)活动。活动。pH过低过低(8.5)对一般的微生物都不大适宜。对一般的微生物都不大适宜。第34页，

30、讲稿共83张，创作于星期日土壤有机质的作用及其生态与环境意义土壤有机质的作用及其生态与环境意义有机质在土壤肥力上有机质在土壤肥力上的作用的作用1、提供植物需要的养分。、提供植物需要的养分。土壤有机质是作物所需的氮、土壤有机质是作物所需的氮、磷、硫、微量元素等各种养分的主磷、硫、微量元素等各种养分的主要来源要来源2、改善土壤肥力特性。、改善土壤肥力特性。有机质通过影响土壤物理、化学和有机质通过影响土壤物理、化学和生物学性质而改善土壤肥力特性生物学性质而改善土壤肥力特性基础土壤学基础土壤学第35页，讲稿共83张，创作于星期日疏松与紧实的土壤疏松与紧实的土壤第36页，讲稿共83张，创作于星期日环境土

31、壤学环境土壤学1、有机质与重金属离子的作用、有机质与重金属离子的作用 土壤腐殖物质含有多种官能团，这些官能团对重金土壤腐殖物质含有多种官能团，这些官能团对重金属离子有较强配位和富集能力。土壤有机质与重金属离属离子有较强配位和富集能力。土壤有机质与重金属离子的配位作用对土壤和水体中重金属离子的固定和迁移子的配位作用对土壤和水体中重金属离子的固定和迁移有极其重要的影响。有极其重要的影响。各种官能团对金属离子的亲合力为：各种官能团对金属离子的亲合力为：重金属离子的存在形态也受腐殖物质的配位反应和氧重金属离子的存在形态也受腐殖物质的配位反应和氧化还原作用的影响；化还原作用的影响；腐殖质对无机矿物也有一

32、定的溶解作用腐殖质对无机矿物也有一定的溶解作用第37页，讲稿共83张，创作于星期日2、有机质对农药等有机污染物的固定作用、有机质对农药等有机污染物的固定作用 土壤有机质对农药等有机污染物有强烈的亲和土壤有机质对农药等有机污染物有强烈的亲和力，对有机污染物在土壤中的生物活性、残留、生力，对有机污染物在土壤中的生物活性、残留、生物降解、迁移和蒸发等过程有重要的影响。物降解、迁移和蒸发等过程有重要的影响。土壤有机质对农药的固定与腐殖物质官能团的数量、土壤有机质对农药的固定与腐殖物质官能团的数量、类型和空间排列密切相关，也与农药本身的性质相关。类型和空间排列密切相关，也与农药本身的性质相关。3、土壤有

33、机质对全球碳平衡的影响、土壤有机质对全球碳平衡的影响 土壤有机质是全球碳平衡过程中非常重要的碳土壤有机质是全球碳平衡过程中非常重要的碳库。土壤有机碳的损失对地球自然环境具有重大影库。土壤有机碳的损失对地球自然环境具有重大影响。响。第38页，讲稿共83张，创作于星期日土壤生物土壤生物 土壤生物是土壤具有生命力的主要成分，在土壤形成和发土壤生物是土壤具有生命力的主要成分，在土壤形成和发育过程中起主导作用。同时，它也是净化土壤有机污染物的主育过程中起主导作用。同时，它也是净化土壤有机污染物的主力军。因此，生物群体是评价土壤质量和健康状况的重要指标力军。因此，生物群体是评价土壤质量和健康状况的重要指标

34、之一。之一。第39页，讲稿共83张，创作于星期日土壤生物的类型组成土壤生物的类型组成 土壤生物是栖居在土壤（还包括枯枝落叶层和枯草层）中的土壤生物是栖居在土壤（还包括枯枝落叶层和枯草层）中的生物体的总称，主要包括土壤动物、土壤微生物和高等植物根生物体的总称，主要包括土壤动物、土壤微生物和高等植物根系。系。土壤动物土壤动物土壤脊椎动物土壤脊椎动物土壤节肢动物土壤节肢动物土壤环节动物土壤环节动物土壤线虫土壤线虫土壤原生动物土壤原生动物第40页，讲稿共83张，创作于星期日蚯蚓蚯蚓螨类弹尾虫线虫第41页，讲稿共83张，创作于星期日土壤微生物土壤微生物 在土壤在土壤-植物整个生态系统中，微生物分布广、数

35、量大、植物整个生态系统中，微生物分布广、数量大、种类多，是土壤生物中最活跃的部分。种类多，是土壤生物中最活跃的部分。原原核核微微生生物物古细菌古细菌细菌细菌放线菌放线菌蓝细菌蓝细菌黏细菌黏细菌真真核核微微生生物物真菌真菌藻类藻类地衣地衣病病毒毒第42页，讲稿共83张，创作于星期日土壤微生物的根际效应及其环境意义土壤微生物的根际效应及其环境意义 根际效应：根际效应：由于植物根由于植物根系的细胞组织脱落物和根系系的细胞组织脱落物和根系分泌物为根际微生物提供了分泌物为根际微生物提供了丰富的营养和能量，因此，丰富的营养和能量，因此，在植物根际的微生物数量和在植物根际的微生物数量和活性常高于根外土壤，这

36、种活性常高于根外土壤，这种现象称为根际效应。现象称为根际效应。第43页，讲稿共83张，创作于星期日土壤微生物的根际效应及其环境意义土壤微生物的根际效应及其环境意义 根际效应：根际效应：由于植物由于植物根系的细胞组织脱落物和根系的细胞组织脱落物和根系分泌物为根际微生物根系分泌物为根际微生物提供了丰富的营养和能量，提供了丰富的营养和能量，因此，在植物根际的微生因此，在植物根际的微生物数量和活性常高于根外物数量和活性常高于根外土壤，这种现象称为根际土壤，这种现象称为根际效应。效应。第44页，讲稿共83张，创作于星期日 土壤孔隙性质土壤孔隙性质（简称（简称孔性孔性）是指土壤孔隙总量及大、）是指土壤孔隙

37、总量及大、小孔隙分布。小孔隙分布。土壤结构性土壤结构性是指土壤固体颗粒的结合形式及其是指土壤固体颗粒的结合形式及其相应的孔隙性和稳定度。相应的孔隙性和稳定度。土壤孔性是土壤结构性的反映，结构好则孔性好，反土壤孔性是土壤结构性的反映，结构好则孔性好，反之亦然。之亦然。土壤孔性和结构性土壤孔性和结构性第45页，讲稿共83张，创作于星期日总孔度总孔度 土壤孔隙总量土壤孔隙总量分级孔度分级孔度大小孔隙分配，包含其连通情大小孔隙分配，包含其连通情况和稳定程度况和稳定程度土壤孔性土壤孔性 土壤比重土壤比重：单位体积的固体土粒（不包括粒间孔隙）：单位体积的固体土粒（不包括粒间孔隙）的干重与的干重与4的同体积

38、水重之比，成为土壤比重，无量纲。的同体积水重之比，成为土壤比重，无量纲。土壤学中，一般把接近土壤矿物比重（土壤学中，一般把接近土壤矿物比重（2.62.7左右）的数值左右）的数值2.65作作为土壤表层的平均比重值。为土壤表层的平均比重值。土壤容重土壤容重：单位容积的土体（包括粒间孔隙）的烘干：单位容积的土体（包括粒间孔隙）的烘干重，称为土壤容重，单位为重，称为土壤容重，单位为g/cm3。容重：容重：砂土壤土黏土砂土壤土黏土；有机质有机质含量越高，土壤容重越小；质含量越高，土壤容重越小；质地相同的土壤，有地相同的土壤，有团粒结构团粒结构形成则容重减小，无团粒结构的土壤，形成则容重减小，无团粒结构的

39、土壤，容重大容重大第46页，讲稿共83张，创作于星期日 土壤孔度土壤孔度：土粒或团聚体之间以及团聚体内部的孔：土粒或团聚体之间以及团聚体内部的孔隙，称为土壤孔隙。土壤中孔隙的容积占整个土体容积隙，称为土壤孔隙。土壤中孔隙的容积占整个土体容积的百分数，称为土壤孔度，也叫总孔度。的百分数，称为土壤孔度，也叫总孔度。土壤孔度土壤孔度=（1-1-容重容重/比重）比重）100%100%砂土的孔隙粗大，但孔隙数目少，故孔度小；黏土的孔隙狭细而砂土的孔隙粗大，但孔隙数目少，故孔度小；黏土的孔隙狭细而数目很多，故孔度大。数目很多，故孔度大。土壤分级孔度土壤分级孔度：土壤总孔度反映土壤中所有孔隙的：土壤总孔度反

40、映土壤中所有孔隙的总量，但是，对土壤肥力、植物根系伸展和土壤动物活总量，但是，对土壤肥力、植物根系伸展和土壤动物活动关系更大的则是土壤大小孔隙的分配、分布和连通的动关系更大的则是土壤大小孔隙的分配、分布和连通的情况。情况。按当量孔径大小不同，土壤孔隙可分为三级：按当量孔径大小不同，土壤孔隙可分为三级：非活性孔非活性孔毛管孔毛管孔通气孔通气孔无效孔隙无效孔隙非毛管孔非毛管孔第47页，讲稿共83张，创作于星期日土壤结构性土壤结构性 土壤结构是土粒土壤结构是土粒(单粒和复粒单粒和复粒)的排列、组合形式，的排列、组合形式，这个定义包含着两重含义：结构体和结构性这个定义包含着两重含义：结构体和结构性 土

41、粒（单粒和复粒）会在内外因素综合作用下相互团土粒（单粒和复粒）会在内外因素综合作用下相互团聚成一定形状和大小且性质不同的团聚体，即聚成一定形状和大小且性质不同的团聚体，即土壤结构体土壤结构体 土壤结构性土壤结构性即为土壤结构体的种类、数量（尤其是团即为土壤结构体的种类、数量（尤其是团粒结构的数量）及结构体内外的孔隙状况等产生的综合性粒结构的数量）及结构体内外的孔隙状况等产生的综合性质质 土壤结构体的划分主要依据它的形态、大小和特性等，常有以下土壤结构体的划分主要依据它的形态、大小和特性等，常有以下几类：几类：块状结构和核状结构块状结构和核状结构棱柱状结构和柱状结构棱柱状结构和柱状结构片状结构（

42、板状结构）片状结构（板状结构）团粒结构团粒结构第48页，讲稿共83张，创作于星期日土壤结构类型示意图土壤结构类型示意图第49页，讲稿共83张，创作于星期日 土壤水分特征曲线土壤水分特征曲线是土是土壤水的基质势或水吸力与土壤水的基质势或水吸力与土壤含水量的关系曲线，反映壤含水量的关系曲线，反映了土壤水的能量和数量之间了土壤水的能量和数量之间的关系及土壤水分基本物理的关系及土壤水分基本物理特性。特性。土壤水分特征土壤水分特征第50页，讲稿共83张，创作于星期日影响因素影响因素1、土壤质地土壤质地 不同质地的土壤其水分特征曲线各不相同。一不同质地的土壤其水分特征曲线各不相同。一般而言，黏粒含量愈高，

43、同一吸力条件下土壤的含水量愈大，般而言，黏粒含量愈高，同一吸力条件下土壤的含水量愈大，或同一含水量下其吸力值愈高。或同一含水量下其吸力值愈高。不不同同质质地地土土壤壤的的水水分分特特征征曲曲线线第51页，讲稿共83张，创作于星期日2、土壤结构及土温土壤结构及土温 土壤结构也会影响水分特征曲线，在低吸力范土壤结构也会影响水分特征曲线，在低吸力范围内更为明显。在同一吸力值下，干容重愈大的土壤，相应含水量围内更为明显。在同一吸力值下，干容重愈大的土壤，相应含水量一般也要大些。一般也要大些。3、土壤水分变化过程土壤水分变化过程 由土壤脱湿（由湿变干）过程和土壤吸由土壤脱湿（由湿变干）过程和土壤吸湿（由

44、干变湿）过程测得的水分特征曲线不同，这一现象称湿（由干变湿）过程测得的水分特征曲线不同，这一现象称为为滞后现象滞后现象。产生滞后现象的原因可能与土壤颗粒的胀缩性以及土壤孔隙的分产生滞后现象的原因可能与土壤颗粒的胀缩性以及土壤孔隙的分布特点有关。布特点有关。土壤水分特征土壤水分特征的滞后现象的滞后现象第52页，讲稿共83张，创作于星期日 土壤通气性土壤通气性是指气体透过土体的性能，它反映土壤是指气体透过土体的性能，它反映土壤特性对土壤空气更新的综合影响。特性对土壤空气更新的综合影响。土壤通气性的好坏，主要决定于土壤的总孔度特别是空气孔度的大土壤通气性的好坏，主要决定于土壤的总孔度特别是空气孔度的

45、大小。小。土壤通气性的度量指标土壤通气性的度量指标空气孔度空气孔度土壤的氧扩散率土壤的氧扩散率氧化还原点位氧化还原点位（Eh值值）土壤通气性土壤通气性的生态与环境的生态与环境意义意义土壤通气性土壤通气性第53页，讲稿共83张，创作于星期日 土壤受外力作用（如耕作）时，显示出的一土壤受外力作用（如耕作）时，显示出的一系列动力学特性，统称系列动力学特性，统称土壤力学性质土壤力学性质（又称物理（又称物理机械性）。主要包括机械性）。主要包括黏结性黏结性、黏着性黏着性和和塑性塑性等。等。耕性耕性是土壤在耕作时所表现的综合性状，土是土壤在耕作时所表现的综合性状，土壤耕性是土壤力学性质的综合反映。壤耕性是土

46、壤力学性质的综合反映。土壤力学性质与耕性土壤力学性质与耕性第54页，讲稿共83张，创作于星期日土壤黏结性和黏着性土壤黏结性和黏着性 土壤黏结性土壤黏结性是土粒与土粒之间由于分子引力而相互黏是土粒与土粒之间由于分子引力而相互黏结在一起的性质。结在一起的性质。土壤黏着性土壤黏着性是土壤在一定含水量范围内，土粒黏附在是土壤在一定含水量范围内，土粒黏附在外物（农具）上的性质，即土粒外物（农具）上的性质，即土粒-水水-外物相互吸引的性能。外物相互吸引的性能。黏结性与黏着性的影响因素：黏结性与黏着性的影响因素：土壤黏结性和黏着性均发生于土粒表面，其影响因素土壤黏结性和黏着性均发生于土粒表面，其影响因素相相

47、同，主要有同，主要有土壤活性表面大小土壤活性表面大小和和含水量高低含水量高低两个方面。两个方面。1、土壤比表面及其影响因素土壤比表面及其影响因素 土壤质地、黏粒矿物种类和交土壤质地、黏粒矿物种类和交换性阳离子组成，以及土壤团聚化程度等，都是影响其黏结性和黏着换性阳离子组成，以及土壤团聚化程度等，都是影响其黏结性和黏着性大小的因素。性大小的因素。2、土壤含水量土壤含水量 土壤含水量的多少，对黏结性和黏着性土壤含水量的多少，对黏结性和黏着性的强弱的影响很大。在适度的含水量范围内，土壤才有最强的强弱的影响很大。在适度的含水量范围内，土壤才有最强的黏结性。的黏结性。第55页，讲稿共83张，创作于星期日

48、土壤塑性土壤塑性 土壤塑性土壤塑性是指土壤在外力的作用下变形，当外力撤销是指土壤在外力的作用下变形，当外力撤销后仍能保持这种变形的特性，也称可塑性。土壤塑性是后仍能保持这种变形的特性，也称可塑性。土壤塑性是片片状黏粒及其水膜状黏粒及其水膜造成的。造成的。有一点值得注意，即土壤有机质能明显减弱土壤黏结性，提高土壤上、下有一点值得注意，即土壤有机质能明显减弱土壤黏结性，提高土壤上、下塑限，但几乎不改变其塑性值塑限，但几乎不改变其塑性值。土壤耕性土壤耕性 土壤耕性土壤耕性是指由耕作所表现出来的土壤物理性质，它是指由耕作所表现出来的土壤物理性质，它包括：包括：1）耕作时土壤对农具操作的阻力，即）耕作时

49、土壤对农具操作的阻力，即耕作的难易问耕作的难易问题题；2）耕作后与植物生长有关的土壤物理性状，即）耕作后与植物生长有关的土壤物理性状，即耕作质耕作质量问题量问题。第56页，讲稿共83张，创作于星期日土壤化学性质土壤化学性质土壤胶体特性及吸附性土壤胶体特性及吸附性土壤酸碱性土壤酸碱性土壤氧化性和还原性土壤氧化性和还原性土壤中的配位反应土壤中的配位反应第57页，讲稿共83张，创作于星期日土壤胶体特性及吸附性土壤胶体特性及吸附性 土壤胶体土壤胶体是指土壤中粒径小于是指土壤中粒径小于2 m或小于或小于1 m的颗粒，的颗粒，为土壤颗粒最细小而最活跃的部分。为土壤颗粒最细小而最活跃的部分。按成分和来源，土

50、壤胶体可分为按成分和来源，土壤胶体可分为无机胶体无机胶体、有机胶体有机胶体和和有机无机复合胶体有机无机复合胶体。无机胶体无机胶体：包括成分简单的晶质和非晶质的硅、铁、铝的含水：包括成分简单的晶质和非晶质的硅、铁、铝的含水氧化物，成份复杂的各种类型的层状硅酸盐（主要是铝硅酸盐）矿氧化物，成份复杂的各种类型的层状硅酸盐（主要是铝硅酸盐）矿物。物。有机胶体有机胶体：主要是腐殖质，还有少量的木质素、蛋白质、纤维：主要是腐殖质，还有少量的木质素、蛋白质、纤维素等。素等。有机无机复合体有机无机复合体：土壤的有机胶体很少单独存在，大多通过多种方：土壤的有机胶体很少单独存在，大多通过多种方式与无机胶体相结合，