土壤学复习资料.docx

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土壤学复习资料

第一章　绪论

目的要求：

　　使学生了解土壤在人类农业生产和自然环境中的重要性、土壤学的任务与土壤学和相关学科的关系；掌握土壤及土壤肥力的内涵。

第一节　土壤在人类农业生产和自然环境中的重要性

　　土壤不仅是人类赖以生存的物质基础和宝贵财富的源泉，而且是人类最早开发利用的生产资料。

一、土壤是人类农业生产的基地

　　民以食为天，食以土为本

（一）土壤是植物生长繁育和生物生产的基地

　　1.土壤的营养库作用：

是陆地生物所需营养物质的重要来源；

　　2.土壤在养分转化和循环中的作用；

　　无机物的有机化，有机物的矿质化；

　　3.土壤的雨水涵养作用：

是一个巨大的水库；

　　4.土壤对生物的支撑作用；

　　土壤中拥有种类繁多，数量巨大的生物群；

　　5.土壤在稳定和缓冲环境变化中的作用（缓冲库）。

（二）植物生产、动物生产和土壤管理关系

二、土壤是最珍贵的自然资源

　　1.数量的有限性和固定性

　　地球表面形成1cm厚的土壤，约需要300年或更长时间。

　　2.质量的可变性（土壤肥力的可更新性）

　　治之得宜，地力常新

　　3.土壤空间位置的固定性

三、土壤是地球陆地生态系统的基础

　　1.保持生物活性、多样性及生产性；

　　2.对水和溶质流动起调节作用；

　　3.对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、固定和解毒作用；

　　4.具有贮存并循环生物圈及地表的养分作用和其它元素的功能。

四、土壤是地球表层系统自然地理环境的重要组成部分

（一）土壤圈（Pedosphere）的概念

　　地球表层系统五大要素：

大气圈、生物圈、岩石圈、水圈、土壤圈

　　土壤圈是覆盖于地球和浅水域底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层，它是地圈系统的重要组成部分，它处于地圈系统（气圈、水圈、生物圈、岩石圈）的交界面，既是这些圈层的支撑者，又是它们长期共同作用的产物。

　　1.土壤圈涵义

（1）永恒的物质与能量交换

（2）最活跃与最富生命力的圈层

　　（3）记忆块的功能

　　（4）时空限制特征

　　（5）仅部分为可再生资源

　　2.土壤圈功能

（1）对生物圈

　　支撑和调节生物过程，提供植物生长的养分、水分与适宜的物理条件，决定自然植被的分布与演替。

但土壤圈的各种限制因素对生物也起不良影响。

（2）对水圈

　　影响降水在陆地的重新分配，影响元素的生物地球化学行为，影响水分平衡、分异、转化及水圈的化学组成。

　　（3）对岩石圈

　　作为地球的“皮肤”，对岩石圈具有一定的保护作用，以减少其受各种外营力破坏，同时与岩石圈进行物质交换与地质循环。

（二）土壤圈在全球变化中的作用

　　1.通过土壤圈与其它圈层的物质交换，影响土壤的全球变化

　　2.通过全球土被在时空上的演变，引起土壤全球变化

　　3.通过人为活动对土壤圈的强烈作用，对全球土壤变化以至生存环境发生影响

（1）人为砍伐森林，加剧水土流失；

（2）对土壤资源利用不当导致土壤退化严重；

　　（3）水稻田、沼泽地及湖泊产生痕量温室气体。

（三）土壤圈的研究方向与内容

　　1.研究方向

　　土壤圈研究的总方向是研究土壤圈物质的组成、性质和物质与能量的循环及其对人类生存环境的影响。

（1）研究土壤圈与生物圈之间养分元素的交换与平衡，土壤圈与水圈之间的水分循环与物质运动，土壤圈与大气圈之间的大量气体及痕量气体的交换与平衡，以及土壤圈与岩石圈之间元素迁移与转化；

（2）研究土壤圈物质和能量循环与地球生命、人类生存条件、自然环境及全球变化之间的关系。

　　2.研究任务

（1）土壤资源的开发利用与保护

　　研究低耗土壤资源的节约型开发利用；综合治理和集约经营耕地；土壤资源承载能力；防止土地退化和提高土地质量；土地动态监测及土地数字化数据库（SOTER）。

（2）土壤肥力调节与农业持续发展

　　研究不同生态条件下土壤肥力演变;施肥技术与提高肥效;持续稳定的土壤肥力培育的研究;农业持续发展的理论与战略;农业持续发展中高效适度技术的管理、对策与合理布局；不同地区农业持续发展模式。

　　（3）土壤生态环境的建设

　　研究农业生态系统中土壤生态环境演替规律，土壤生态环境建设的研究；防止土壤污染。

　　（4）土壤圈物质循环及全球变化

　　①土壤圈与大气圈大量与痕量气体交换与平衡；

　　②土壤圈与水圈的水循环；

　　③土壤圈与岩石圈元素迁移；

　　④土壤圈与生物圈养分元素交换与平衡；

　　⑤土壤圈物质组成、性质、类型及时空变化规律；

　　⑥全球土被演变及土壤退化（土壤侵蚀、沙漠化、肥力退化、盐渍化、酸化、沼泽化）的时空变化，形成机理及预测预控；

　　⑦人类活动对土壤全球变化及人类环境变化的影响。

（四）土壤圈的地位

第二节土壤及土壤肥力的概念

一、土壤（soil）

　　能产生植物收获的地球陆地表面的疏松层次。

二、土壤肥力

　　土壤具有肥力是其最本质的特征，是其区别于其它事物的标志。

　　土壤肥力：

在植物生活全过程中，土壤供应和协调植物生长所需水、肥、气、热的能力。

（一）土壤肥力类型

　　1.自然肥力和人为肥力

　　自然肥力：

指土壤在自然因子（气候、生物、地形等）综合作用下所具有的肥力。

　　人为肥力：

土壤在人为条件熟化（耕作、施肥、灌溉等）作用下所表现出来的肥力。

　　2.潜在肥力与有效（经济）肥力

　　潜在肥力：

土壤肥力在生产上没有发挥出来产生经济效益的部分。

　　有效（经济）肥力：

土壤肥力在当季生产中表现出来产生经济效益的部分。

（二）基本观点

　　1.肥力因素的全面观点

　　水、肥、气、热　　　全面分析、综合评定

　　2.肥力因素的供应和协调观点

　　供应、协调

　　3.土壤肥力与生产力统一的观点

　土壤肥力的发挥与环境条件、社会经济条件、科学技术条件密切相关。

三、近代土壤学的发展及主要观点

　　1.农业化学土壤学派

　　2.农业地质土壤学观点

　　3.土壤发生学派

　　4.土壤学发展的新观点

　　5.我国土壤学的发展概况

第三节土壤学科体系、研究内容和方法

一、分支学科及研究内容

（一）土壤物理

　　研究土壤中物理现象和过程的土壤学分支。

主要研究土壤水、气、热运动及其调控的原理，其研究内容包括土壤水分、土壤质地、土壤结构、土壤力学性质、土壤溶质移动及土壤—植物—大气连续体（SPAC）中的水分运行和能量转移等。

（二）土壤化学

　　研究土壤化学组成，性质及其土壤化学反应过程的分支学科。

重点研究土壤胶体的组成、性质，及土壤固液界面发生的系列化学反应。

为开展土壤培肥、土壤管理、土壤环境保护提供理论依据。

（三）土壤微生物

　　研究土壤中微生物区系、多样性及其功能和活性的土壤学分支。

研究内容：

　　1.土壤微生物生态；

　　2.土壤微生物与土壤物质循环（陆地N,P,S,C素循环）;

　　3.土壤酶活性;

　　4.土壤微生物与土壤固氮作用;

　　5.根际微生物与菌根;

　　6.土壤微生物之间的相互作用;

　　7.农业措施对微生物的影响;

　　8.土壤微生物与土壤的污染防治;

　　9.有益微生物的农业应用。

（四）土壤生物化学

　　研究土壤中的有机质组成，结构及生物化学转化过程的土壤学分支学科，主要的研究内容包括：

　　1.土壤腐殖质形成，特性、及其对土壤肥力的影响；

　　2.土壤碳、氮、磷、硫的生物转化（有机碳、氮矿化作用和腐殖化作用）；

　　3.土壤酶活性；

　　4.有机生物制剂包括有机农药、杀虫剂、除草剂的生物降解及其对环境污染的影响等。

（五）土壤地理学

　　研究土壤发生、演变、分类、分布规律及其与地理环境之间关系的土壤学分支科学，是由土壤学与自然地理学交叉发展而成的边缘学科。

主要研究内容包括:

　　1.土壤发生和分类：

　　土壤发生学是土壤地理的核心，重点研究土壤形成与自然成土因子和人为活动的复杂关系，回答地球表层系统多样性土壤的形成特点和机理，并在此基础上，根据土壤的发生发育过程、土壤诊断学属性进行土壤分类。

　　2.土壤分布规律：

　　土壤是一个时间上处于动态、空间上具有垂和水平方向上分异性的三维连续体，搞清土壤和土被结构在地面空间上的分布规律，可以为因地制宜合理利用和保护土壤资源，搞好农业区划及生产布局，改善生态环境提供科学依据。

　　3.土壤调查制图和土壤质量评价；

　　主要研究内容是应用现代新技术（如3S技术），建立土壤数据库和土壤信息系统；研究土壤质量评价标准、指标体系和退化土壤的恢复重建技术与措施。

二、土壤学与相邻学科的关系

　　1.土壤学与地质学、水文学、生物学、气象学有着密切的关系。

　　土壤作为地球表层系统的重要组成部分，它的形成、发育与地质，水文、生物和近地表大气息息相关。

　　2.土壤学与农学、农业生态学有着不可分割的关系。

　　土壤是绿色植物生长的基地，农学中的栽培学、耕作学、肥料学、灌溉排水等，都以土壤学为基础的，土壤学是农业基础学科的一部分。

　　3.土壤学与环境科学联系密切。

　　土壤不仅是一种资源，还是人类生存环境的重要组成要素。

土壤除能生产绿色植物外，还具有对环境污染物质的缓冲性、同化和净化性能，在稳定和保护人类生存环境中起着极重要的作用。

三、土壤学的任务

（一）合理利用土壤

　　水土流失、土壤沙化、土壤次生盐渍化、土壤酸化、土壤污染（农药和三废）、土壤盐碱化、土壤潜育化等。

（二）中低产土壤改良

　　中低产田土面积约占一个地区土壤面积的三分之二

（三）基础理论研究

　　1.土壤温室气体形成机理、变化规律与减缓途径的研究（重点是CH4、NxOy、CO2）。

　　2.土壤污染发生类型、形成规律与防治途径研究。

　　3.土壤退化时空变化、形成机理、调控对策。

重点是荒漠化（西北）、盐渍化（黄淮海）、沼泽化（东北）、土壤酸化（西南及东南）、肥力减退（南方）及土壤污染（经济发达区）。

　　4.土壤质量演变机制、评价体系及恢复重建的研究。

　　5.经济快速发展地区土壤环境演变机制与调控研究。

　　6.不同地区土壤生态环境建设及其治理途径的研究。

　　7.土壤与环境问题有关基础应用与开发项目的研究。

四、土壤学的研究方法

（一）宏观研究和微观研究

（二）综合、交叉研究

（三）野外调查与实验室研究结合

（四）新技术的应用

五、21世纪土壤科学所面临的挑战

　　来自人口膨胀的挑战——如何保证粮食的持续增产；

　　来自全球生态环境的挑战——如何保持土壤的生态健康功能，建立良好生态环境；

　　来自土壤学自身发展的挑战——加强基础研究，加速新技术在土壤学领域内的应用；

　　社会对土壤学认同的挑战——强化土壤资源在国民经济中的战略地位；

　　立足于为解决人类的吃饭问题和环境健康问题服务。

第二章　土壤矿物质

目的要求：

使学生了解土壤矿物质组成和化学组成，层状铝硅酸盐粘土矿物、非硅酸盐粘土矿物的主要性状及其分布。

第一节土壤矿物质的矿物组成和化学组成

一、元素组成

1.几乎包括元素周