2023年土壤肥料学电子精品讲义.pdf
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1、学习必备 欢迎下载 第一章土壤肥料概述 知识目标 能描述土壤与肥料在农业生产中的重要地位；树立保护土壤资源与生态环境、农产品安全生产的意识。能力目标 能说出当地主要土壤类别的名称；列举出当地经常施用的肥料名称。1.1 土壤肥料概念 1.1.1 什么是土壤 土壤是指发育于地球陆地表面能够发育生长绿色植物的疏松多孔表层。1.1.2 什么是土壤肥力 土壤肥力是土壤能经常适时供给并协调植物生长所需的水分、养分、空气、热量和其他条件的能力。根据肥力产生的原因，可将土壤肥力分为自然肥力和人工肥力。自有肥力是土壤在自然成土因素（气候、生物、母质、地形和年龄）的综合作用下形成的肥力，是未经农业利用的自然土壤所
2、具有的能力。人工肥力是在人为因素（耕作、灌溉、施肥及其他技术措施）影响作用下形成的肥力。人工肥力是在自然土壤经过开垦耕作以后，在人类生产活动影响下创造了来的。1.1.3什么是肥料 凡能够直接或间接供给植物生长发育必需的营养元素的物料，称为肥料。肥料分为化学肥料、有机肥料和生物肥料三大类。化学肥料，又称无机肥料，是指在工厂里用化学方法合成的或采用天然矿物生产的肥料。有要肥料，又称农家肥料，是指含有大量有机质和多种植物所需的各种养分的改土肥田物质。生物肥料，又称微生物肥料，是指由有益微生物、培养基质和添加物配料配制而成生物性肥料，是一种间接性肥料。1.2 土壤肥料与植物生产 1.2.1土壤是农业生
3、产的基础 1.土壤是植物生长繁育和生物生产的基础 土壤在植物生长发育中有以下不可替代的重要作用：营养库作用。养分转化和循环作用。雨水涵养作用。生物的支撑作用。稳定和缓冲环境变化的作用。2.土壤是地球表层系统自然寺理环境的重要组成部分 处地球表层系统中大气圈、生物圈、岩石圈、水圈和土壤圈是构成自然地理环境的五大要素。其中，土壤圈覆盖于地球表面，处于其他圈层的交接面上，成为它们连接的纽带，构成了结合无机界和机有界即生命和非生命联系的中心环境。3.土壤是地球陆地生态系统的基础 土壤在陆地生态系统中起磁卡极其重要作用：保持生物活性、多样性和生产性；对水体和溶质流动起着调节作用；对有机、无机污染物质具有
4、过滤、缓冲、降解、固定和解毒作用；具有贮存并循环生物圈及地球养分和其他元素的功能；是地球陆地生态系统的能量转移和物质循环的重要组成环节。因此，土壤是地球陆地生态系统的基础。4.土壤培肥管理是植物生产和动物生产的基础 5.土壤是最珍贵的自然资源 学习必备 欢迎下载 土壤作为资源，是和水资源、大气资源一样被称为可再生资源。但是从土壤的数量来看又是不可再生的，是有限的自然资源。土壤资源的有限性已成为制约经济、社会发展的重要特性，有限的土壤资源供应能力与人类对土壤总需求之间的矛盾日趋尖锐。1.2.2 肥料是植物的粮食 联合国粮农组织的统计表明，在提高单产方面，肥料对增产的贡献额为40%-60%；我国农
5、业部门则认为这一比例在 40%左右。肥料在农业生产中的重要作用主要有：改良土壤，提高肥力。促进植物生长。提高产量。增进品质 自测练习 重要概念 土壤 土壤肥力 肥料 有效肥力 人工肥力 学习思考 1.为什么说土壤在植物生长中具有重要作用？2.土壤在地球陆地系统中有何重要作用？3.肥料在农业生产中有何重要作用？第二章土壤的基本组成 知识目标 了解土壤三相物质的基本组成与性质；认识土壤三相物质对植物生长与土壤肥力的作用 能运用所学知识进行土壤肥力因素合理调节，培肥土壤。能力目标 能熟练进行土壤混合样品的采集与制备；能熟练测定当地土壤的水分含量，判断其墒情；能熟练判断当地土壤质地类型，合理选种植物；
6、能熟练测定当地土壤的有机质含量，判断肥力状况。2.1 土壤矿物质与土壤质地 土壤由固相、液相和气相三相物质组成。2.1.1 土壤矿物质 土壤中所有的无机物质的总和称为土壤矿物质，它们主要来自于岩石与矿物的风化物，少部分源自于有机化合物的分解产物。一切自然产生的化合物或单质称为矿物，根据其产生的方式不同，可将矿物分成两大类，即原生矿物和次生矿物。1.原生矿物 原生矿物是指在风化过程中没有改变化学组成和结晶结构而遗留在土壤中的原始成岩矿物，是由熔融的岩浆直接冷凝所形成的矿物。2.次生矿物 在土壤中，次生矿物主要存在于土壤黏粒中，故次生矿物又称黏土矿物。次生矿物是指原生矿物经过风华作用使其组成和性质
7、发生变化而新形成的矿物。2.1.2 岩石与岩石风化 1.土壤中的岩石 根据岩石产生的方式不同，可将其分成三大类。一是岩浆岩，是由熔融态岩浆冷却后凝固而成的岩石，也称为炎成岩。二是沉积岩，是指由原先岩石的碎屑、溶液析出物或有机质以及某些火山物质，在陆地或海洋中经堆积、挤压而成的一概念什么是土壤土壤是指发育于地球陆地表面能够发育生长绿色植物的为自然肥力和人工肥力自有肥力是土壤在自然成土因素气候生物质地形是在自然土壤经过开垦耕作以后在人类生产活动影响下创造了来的什么学习必备 欢迎下载 类次生岩石。三是变质岩，是指地壳中原来的岩石由于受到构造运动、岩浆活动等影响，使其矿物成分、结构构造及化学成分发生变
8、化而形成的一类岩石。当岩石矿物由于地质运动露出到地表后，地表的水分、温度、气体等环境条件与它们形成时不一样，岩石矿物必然发生形态、结构、大小等变化，岩石矿物在地表自然因素作用下发姓的这些物理变化和化学变化就是风化作用。风化作用有物理风化、化学风化及生物风化三种类型。（1）物理风华 物理风华也称为机械风化，是指岩石矿物在自然因素作用下发生的物理反应其变化主要是大小、外形的变化。（2）化学风化 是指岩石矿物在自然因素的作用下所发生的化学变化或反应，其主要表现形式有元素组成和结晶结构发生变化两方面。化学风化的形式有溶解、水化、水解和氧化还原等。（3）生物风化 是指岩石矿物在生物作用下发生的物理变化和
9、化学变化。岩石矿物的风化是土壤形成的基础。风化产物无论是残留在原地，还是在重力、风、水、冰川等作用下通过搬运和沉积作用，均要成为各种类型的土壤母质。3.成土母质 岩石、矿物风化形成的风化产物称为成土母质。成土母质有的残留在原地堆积，有的受风、水、策略和冰川等外力作用搬运到别的地方重新沉积下来，形成各种沉积物。2.1.3土壤颗粒组成 1.土壤粒级 土壤帅各种大小不同的矿质土粒组成的，它们单独或相互团聚成土粒聚合体存在于土壤中，前者的上粒称为单粒，后都称为复粒。大小不同的土粒，由于物理、化学性质不同，对土壤肥力的作用也不相同为了研究和使用方便，根据土粒的粒径和性质将其划分为若干等级，称为粒级。国际
10、上土壤粒级的分级标准有很多，但一般将土粒由粗到细分成石砾、沙粒、粉沙粒和黏粒 4 组。卡庆斯基制中将小于 1mm，但大于 0.01mm 的那部分土粒称为物理性沙粒，而将粒径小于 0.01mm的那部分土粒称为物理性黏粒，这种分级方法在生产上使用较为方便。2.不同粒级的矿物组成 不同粒级的矿物类型相差很大。沙粒和粉沙粒主要是由石英和原生矿物组成，而黏粒绝大部分矿物是次生矿物。沙粒中石英的含量大于 80%，而黏粒中次生矿物的含量也大于 80%。3.不同粒级的化学组成 由于和粒级的化学组成不同，相应的化学组成也相差很大（表 2-7）概念什么是土壤土壤是指发育于地球陆地表面能够发育生长绿色植物的为自然肥
11、力和人工肥力自有肥力是土壤在自然成土因素气候生物质地形是在自然土壤经过开垦耕作以后在人类生产活动影响下创造了来的什么学习必备 欢迎下载 表 2-7 不同粒级的化学组成（%）粒级 粒径/mm SiO2 AI2O3 Fe2O3 CaO MgO K20 P2O5 沙粒 粉粒 黏粒 1-0.2 0.2-0.04 0.04-0.01 0.01-0.002 0.02mm 15kpa 此孔隙起通气透水作用，常常空气占据 0.02-0.002mm 15-150kpa 此孔隙内的水分受毛管力影响，能够移动，可被植物吸收利用起到保水蓄水作用 150kpa 此孔隙内的水分移动困难，不能被作用吸收利用，空气及根系不能
12、进入 5.影响土壤孔隙性的因素 土壤孔隙状况主要受土壤质地、土壤有机质、土壤结构和土壤松紧状况的影响。（1）土壤质地 黏重土壤以毛管孔隙与无效孔隙为主，且数量多，总孔隙度较大；沙质土壤的通气孔隙大小相对增多，但毛管孔隙与无效孔隙少，总孔隙度低；壤质土壤孔隙大小分配恰当，既有适量的通气孔隙，又有较多的毛管孔隙。（2）土壤结构 具有团粒结构的土壤，团粒与团粒之间有适量的通气孔隙，团粒内部有大量的毛管孔隙，无效孔隙很少，大小孔隙比例恰当；而其他不良结构的土壤中，结构体内无效孔隙多，结构体与结构体之间大孔隙过多，有的称为裂缝，可见大小孔隙比例失调，对植物生长不利。（3）土壤有机质 土壤有机质含量高时能
13、促进团粒结构的形成，所以有机质多的土壤多孔，总孔隙度较高。（4）土壤松紧状况 疏松多孔的土壤受到降水、人畜践踏、机具碾压、重力等作用后，使土壤结构破坏，土壤孔隙度下降。而增施有机肥料或者采取深耕，中耕等措施，有利于改善土壤松紧状况，调节土壤孔隙性。6.土壤孔隙性与植物生长的关系 生产实践表明，适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，如能达到 15%-20%更好，毛管孔隙度与非毛管孔隙度之比为 2：1 为宜，无效孔隙度要求尽量低。3.1.2土壤结构性 土壤结构性是指土壤结构体的种类、数量及其在土壤中的排列方式等状况。1.土壤结构体的类型及特征
14、 概念什么是土壤土壤是指发育于地球陆地表面能够发育生长绿色植物的为自然肥力和人工肥力自有肥力是土壤在自然成土因素气候生物质地形是在自然土壤经过开垦耕作以后在人类生产活动影响下创造了来的什么学习必备 欢迎下载 按照结构体的大小、形状和发育程度可分为四大类。（1）团粒与粒状结构 团粒结构是指近似球形且直径大小为 0.25-10mm的土壤结构体，俗称“蚂蚁蛋”、“米糁子”等。团粒结构的主要特点和肥力特征如下：团粒与团粒之间有适量的通气孔隙，水少气多，好气微生物活跃，有利于有机质矿质化作用，养分释放快；团粒内部有大量的毛管孔隙，水多气少，嫌气微生物活跃，有利于腐殖质的积累，养分可以得到贮存；因此具有团
15、粒结构的土壤，耕作效果好，有利于植物根系的扩展、延伸，是植物生长发育最理想的土壤结构。（2）块状与核状结构 一般块状结构大小不一，边面不明显，结构体内部较紧实，俗称“坷垃”。而核状结构的直径一般小于 3mm，棱角多，内部紧实坚硬，泡水不散，俗称“蒜瓣土”，多出现在有机质缺乏的黏土中。2.土壤结构被破坏的因素及改良的措施 团粒结构被除数破坏的主要因素：降雨或大小漫灌对土壤结构的破坏；耕作不当；机械、人畜对土壤的挤压；土壤发一盐碱化；有机肥用量减少导致土壤结构变差。改良不良结构，促进土壤团粒结构形成的措施主要有：（1）增施有机肥料（2）调节土壤酸碱度（3）合理耕作（4）合理轮作（5）合理灌溉、晒垡
16、、冻垡（6）施用土壤结构改良剂 3.2 土壤物理机械性与耕性 土壤物理机械性是多项土壤动力学性质的统称，包括土壤的黏结性、黏着性、可塑性、胀缩性以及其他受外力作用后而发生形迹的性质，在农业生产中主要影响土壤耕作。3.2.1 土壤物理机械性 1.土壤黏结性 土壤黏结性是指土粒与土粒之间相互黏结在一起的性能。2.土壤黏着性 土壤黏着性是指土粒黏附于外物上的性能，是由土粒-水膜-外物之间相互吸附而产生的。3.土壤胀缩性 土壤吸水体积膨胀，失水体积变小，冻结体积增大，解冻后体积收缩这种性质，称为土壤的胀缩性。3.2.2 土壤耕性 1.重量耕性好坏的标准 土壤耕性是指耕作时土壤所表现出来的一系列物理性和
17、物理机械性的总称。土壤耕性的好坏可以从三个方面来衡量（1）耕作的难易程度（2）耕作质量的好坏（3）适耕期的长短 2.影响土壤耕性的因素 土壤水分含量影响到土壤物理机械性，从而影响土壤耕性；土壤质地与耕性概念什么是土壤土壤是指发育于地球陆地表面能够发育生长绿色植物的为自然肥力和人工肥力自有肥力是土壤在自然成土因素气候生物质地形是在自然土壤经过开垦耕作以后在人类生产活动影响下创造了来的什么学习必备 欢迎下载 的关系也很密切。3.改善土壤耕性的措施（1）掌握耕作时土壤适宜含水量（2）增施有机肥料（3）改良土壤质地（4）创造良好的土壤结构性（5）少耕和免耕 3.3 土壤保肥性与供肥性 3.3.1 土壤
18、胶体 1.土壤胶体概述 胶体是指直径为 1-100nm的物质颗粒。土壤胶体是指 1-1000nm（长、宽、高三个方面至少有一个方向在此范围内）的土壤颗粒。土壤胶体分散系统是由胶体微粒（分散相）和微粒间溶液（分散介质）两大部分构成，构造上从内到外可分为微粒核、决定电位离子层、补偿离子层三个部分。2.土壤胶体种类 根据微粒核的组成物质不同，可以将土壤胶体分为三大类：（1）无机胶体（2）有机胶体（3）有机-无机胶体 3.土壤胶体特性 土壤胶体是土壤固体中最活跃的部分，对土壤理化性质和肥力状况有着巨大影响，这是因为土壤胶体具有以下三个主要特征：（1）有世大的比表面和表面能（2）带有一定的电荷 根据电荷
19、产生机制不同，可将土壤胶体产生的电荷，分为永久电荷和可变电荷。（3）具有一定的凝聚性和分散性 4.土壤吸收性能 土壤吸收性能是指土壤吸收和保持土壤溶液中的分子、离子、悬浮颗粒、气体（CO2、O2）以及微生物的能力。根据土壤对不同形态物质吸收、保持方式的不同，可以分为以下五种类型。（1）机械吸收作用（2）物理吸收作用（3）化学吸收作用（4）离子交换吸收作用（5）生物吸收作用 3.3.2土壤保肥性 土壤保肥性是指土壤吸持各种离子、分子、气体和粗悬浮物质的能力。阳离子交换吸收作用是土壤保肥的主要机理。1.土壤阳离子交换吸收作用 阳离子交换吸收作用是指土壤溶液中的阳离子与土壤胶粒表面扩散层中的阳离子进
20、行交换后而保存在土壤中的作用。（1）阳离子交换吸收作用的特点 1）可逆反应 2）等电荷交换 概念什么是土壤土壤是指发育于地球陆地表面能够发育生长绿色植物的为自然肥力和人工肥力自有肥力是土壤在自然成土因素气候生物质地形是在自然土壤经过开垦耕作以后在人类生产活动影响下创造了来的什么学习必备 欢迎下载 3）反应迅速 4）受质量作用定律支配（2）阳离子交换吸收能力 影响阳离子交换能力的因素有：1）电荷的影响 2）离子半径的影响 3）离子浓度的影响（3）阳离子交换量 阳离子交换量是指在中性条件下，每千克烘干土所吸附的全部交换性阳离子的物质的量。2.土壤阴离子交换吸收作用 阴离子交换作用是指土壤中带正电荷
21、胶体所吸收的阴离子与土壤溶液中的阴离子相互交换的作用。根据被土壤吸收的难易程度可分为三类：（1）易被土壤吸收的阴离子（2）很少被土壤吸收甚至不能被吸收的阴离子 （3）介于上述二者之间的阴离子 3.3.3 土壤供肥性 土壤供肥性能是指土壤养分能否供给植物生长需要的能力。其供肥特性主要受土壤的基本性质、气候特点和植物根系特性等因素的影响。1.迟效性养分的转化速率 迟效性养分是指土壤中必须经过一定的转化后才能被植物吸收利用的养分。反映土壤养分供给能力的指标有两个：一是养分的供应容易：二是养分的供应强度。2.交换性离子的有效性（1）交换性阳离子的饱和度 土壤吸附的某种交换性阳离子的量占土壤阳离子交换量
22、的百分数，称为该离子的饱和度。（2）陪伴离子的效应 土壤胶粒表面同时存在多种离子，对某种离子来讲，其他种类的离子均是陪伴离子。3.4 土壤酸碱性及缓冲性 土壤酸性或碱性通常用土壤溶液的 pH来表示。我国一般土壤的 pH变动范围为 4-9，多数土壤的 pH在 4.5-8.5 范围内，极少有低于 4 或高于 10 的。“南酸北碱”就概括了我国土壤酸碱反应的地区性差异。3.4.1 土壤酸性 土壤中 H+的存在有两种形式一是存在于土壤溶液中；二是吸收在胶粒表面。因此，土壤酸度可分为两种基本类型。1.活性酸度 活性酸度是由土壤溶液中氢离子浓度直接反映出来的酸度，又称有效酸度，通常用 pH表示。2.潜性酸
23、度 致酸离子（H+、AI3+）被交换到土壤溶液中，变成溶液中的 H+时，才会使土壤显示酸性，所以这种酸称为潜性酸。根据测定潜性酸度时用浸提液的不册，将潜性酸又分为交换性酸度和水解性酸度。（1）交换性酸度 用过量的中性盐（pH=7）如 KCI、NaCI、BaCI2等溶液浸提土壤时，土壤胶粒表面吸附的 H+、AI3+被交换出来，这些离子进入土壤溶液后所表概念什么是土壤土壤是指发育于地球陆地表面能够发育生长绿色植物的为自然肥力和人工肥力自有肥力是土壤在自然成土因素气候生物质地形是在自然土壤经过开垦耕作以后在人类生产活动影响下创造了来的什么学习必备 欢迎下载 现的酸度称为交换性酸度。（2）水解性酸度
24、用弱酸强碱的盐类和醋酸钠的溶液浸提土壤时，从土壤胶粒上交换出来的 H+和 AI3+所产生的酸度，称为水解性酸度。3.4.2 土壤碱性 土壤的碱性还取决于土壤胶体上交换性钠离子的数量。通常把交换性钠离子数量占交换性阳离子数量的百分比，称为土壤碱化度。一般碱化度为 5%-10%时，称弱碱性土；大于 20%时，称碱性土。3.4.3 土壤酸碱反应对土壤性质及植物生育的影响 1.影响植物的生长发育 2.影响土壤肥力 3.4.4 土壤酸碱性的调节 我国北方有大面积的碱性土壤，南方有大面积的酸性土壤。土壤过酸过碱都不利于植物生长，需要加以改良。南方酸性土壤施用的石灰，大多数是生石灰，施入土壤中发生中和反应和
25、阳离子交换反应，另外草木灰既是钾肥又是碱性肥料，可以用来改良酸性土。碱性土中交换性 Na+含量高，生产上用石膏、黑矾、腐殖酸肥料等来改良碱性土，另外在碱性或微碱性土壤上栽培培酸性花卉，可加入硫磺粉、硫酸亚铁来降低土壤碱性，使土壤酸化。3.4.5 土壤缓冲性 1.土壤缓冲性的概述 土壤缓冲性是指土壤抵抗外来物质引起酸碱反应剧烈变化的能力，即在土壤中加入少量酸性或碱性物质后，原来的 pH不会发生较大的变化，仍能体质其相对稳定的能力。土壤缓冲性的机理有以下三种：（1）交换性阳离子的缓冲作用（2）弱酸及其盐类的缓冲作用（3）两性物质的缓冲作用 2.影响土壤缓冲的因素 影响土壤缓冲性的因素主要有以下三方
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