土壤学总结.docx
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土壤学总结
土壤学总结
绪论
土壤是陆地表面由矿物质、有机质、水、空气和生物组成，具有肥力，能生长植物的未固结层。
简明定义：
土壤是在地球表面生物、气候、母质、地形、时间等因素综合作用下所形成能够生长植物的、处于永恒变化中的疏松矿物质与有机质的混合物。
土壤肥力：
土壤能供应与协调植物正常生长发育所需要的养分和水、空气、热的能力。
（狭义的土壤肥力仅指养分）
土壤剖面：
从地表向下垂直挖掘后露出的一个切面。
一般挖到母岩，如果太深则挖到１米即可。
1、土壤剖面是观察土壤的一个窗口，土壤剖面上的不同颜色的层次是土壤发生层。
2、从土壤剖面也可以了解土壤所处的环境
第一章
层状硅酸盐粘土矿物：
种类：
1:
1型2：
1型2：
1：
1型
基本构造单位硅氧四面体、铝氧八面体
硅酸盐矿物的种类及一般特性
1、高岭（石）组（Kaolinite）：
包括高岭石、埃洛石、珍珠陶土等
特点：
（1）1:
1型单位晶胞（层）化学式：
Al4Si4O10（OH）8SiO2/Al2O3=4/2=2
（2）膨胀性小晶层间距约0.72nm,硅片和铝片之间存在氢键
（3）电荷数量少只有3-15Cmoles（+）.Kg-1,同晶替代极少
（4）胶体特性较弱,颗粒较大（有效直径0.2～2μm）颗粒的总表面积相对较小，为10－20×103m2.kg-1.可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性弱.
高岭组粘土矿物是南方热带和亚热土壤中普遍而大量存在的粘土矿物，在华北、西北、东北及西藏高原土壤中含量很少。
2、蒙脱石组（Montmorillonite）包括蒙脱石、绿脱石、蛭石等
特点：
（1）2:
1型单位晶胞的理论化学式：
Al4Si8O20（OH）4·nH2O蒙脱石理论硅铝率SiO2/Al2O3=8/2=4
（2）膨胀性大晶层以分子引力联结，晶层间距：
蒙脱石0.96～2.14nm蛭石0.96～1.45nm
（3）电荷数量大同晶替代现象普遍
（4）胶体特性突出，较细（有效直径0.01-1m），总表面积为600－800×103m2kg-1，且80％是内表面。
蛭石一般为400×103m2kg-1。
可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性显著，对耕作不利
蒙脱石在我国北方土壤分布较广，蛭石分布在风化不太强而排水良好的土壤中
3、水化云母（伊利石）组（Hydromica）（又称2:
1型非膨胀性矿物）
特点：
（1）2:
1型单位晶胞化学式：
K2（Al·Fe·Mg）4（Si·Al）8O20（OH）4·nH2O
SiO2/Al2O3:
3～4
（2）非膨胀性晶层之间吸附的K+的强吸附力，层间距1.0nm
（3）电荷数量大同晶替代现象普遍，主要发生在硅片，电荷量较大，但部分被层间K+中和，有效电荷量少于蒙脱石
（4）可塑性等性质介于高岭组和蒙脱组之间。
伊利石主要存在于我国北方干旱地区土壤中
四川盆地紫色土和河流冲积土一般以伊利石为主
4、绿泥石组（Chlorite）（以绿泥石为代表，富含镁、铁）
特点：
（1）2:
1:
1型 三八面体，化学式为Mg·Fe·Al）12（Si·Al）8O20（OH）16
（2）同晶替代现象普遍硅片、水铝片和水镁片上均有发生，硅片中Al3+代Si4+、铝片中Mg2+代Al3+产生负电荷，水镁片中Al3+代Mg2+产生正电荷，两者相抵为净负电荷，介于伊利石与高岭石之间
（3）颗粒较小可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性居中
土壤中绿泥石大部分来自母质遗留，沉积岩和沉积物中较多
同晶替代的结果使土壤产生永久电荷，能吸附土壤溶液中带相反电荷的离子,使土壤具有保肥能力。
第二章
土壤有机质：
土壤有机质是存在于土壤中的所以含碳的有机物质，它包括动植物残体、微生物体及其分解和合成的各种有机物质。
元素组成（elementarycomposition）（水%＝75，干物质%＝25）
干物质 C H O N＋灰分元素
% 44 8 40 8
有机质转化的两个过程：
（了解）
矿质化（mineralization）：
指复杂的有机质在微生物酶的作用下，彻底分解而生成简单的无机物如二氧化碳及水等的过程。
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。
腐殖化系数（humificationcoecient）：
有机物质转化成土壤有机质的换算系数，它是单位重量的有机碳在土壤中分解一年后残留的碳量。
通常变动在0.14～0.68之间。
土壤有机质在土壤肥力中的作用
有机质在土壤肥力中的作用是多方面的，它的含量是土壤肥力水平的一项重要指标。
1、养分较完全。
植物生长所需养分大部分为有机态，由有机质提供。
2、促进养分有效化（effectuation）。
OM矿质化过程中产生的有机酸，腐殖化过程中产生的腐殖酸，一方面促进土壤矿质养分溶解释放养分；另一方面可以络合金属离子，减少金属离子对P的固定，提高P的有效性。
3、提高土壤保肥性（nutrientpreservingcapability）。
土壤腐殖质是一种有机胶体，有巨大的表面积和表面能，吸附能力大于矿质胶体，从而大大提高土壤保肥性。
4、提高土壤缓冲性（impactabsorption）。
腐殖质含有多种功能团，遇OH－时，电离出H＋与之作用生成水对碱緩冲；遇H＋时则由于带负电荷而吸附H＋对酸緩冲；同时，由于腐殖质胶体带负电荷，可吸附土壤溶液中盐基离子，对肥料起緩冲作用。
5、促进团粒结构（aggregatestructure）的形成，改善土壤物理性质（physicalproperty）。
粘结力（bindingforce）：
砂＜有机胶体＜粘粒，因此，有机质能改变砂粒的分散无结构状态，又能改善粘粒的粘重大块结构，促进土壤良好结构的形成，从而改善土壤的通透性等物理性质。
第四章
土粒密度：
土粒密度是单位容积固体土粒（不包括粒间孔隙的容积）的质量。
土粒密度曾称土壤比重，单位是g／cm2。
土壤密度：
土壤密度又称“土壤容重”，指田间自然垒结状态下单位容积土壤（包括土粒和孔隙）的质量。
单位是g／cm2。
三相比计算
通常，土粒是指矿质土粒中的单粒，以单粒为基础才能讨论粒径、粒级（粒组）。
大小以粒径为标准，土粒形状大多不是球形，只能用当量粒径（即与其静水沉降（quiescentsettling）速度相同的圆球直径）代替之。
土壤粒级（粒组）：
通常根据矿质土粒（单粒）粒径大小及其形状上的变化，将其划分为若干组。
通常将土粒分为四个基本粒级“：
石砾（gravel）—砂粒（sand）—粉粒（silt）—粘粒（clay）”（大——小）。
但实际上，土粒大小是连续分布的）。
卡庆斯基简易分级：
>1mm，称为石砾
1~0.01mm，称为物理性砂粒卡庆斯基制（三组）
<0.01mm，称为物理性粘粒
土壤质地：
按土壤颗粒组成进行分类，将颗粒组成相近而土壤性质相似的土壤划分为一类并给予一定名称，称为土壤质地（Soiltexture）。
不同质地土壤的肥力特点和利用改良
1.砂质土壤主要特性：
砂粒大于50%；通气透水，养分少，不保水肥；易耕，温度变化快，暖性土；发小苗不发老苗
2.粘质土壤主要特性：
粘高于30%，通气透水不良；保水保肥，养分含量高；升温慢，冷性土，耕性差，发老苗不发小苗，适合于禾谷类作物
3.壤质土壤主要特性：
砂粘适中；大小孔隙比例适当，通气透水性好；养分丰富；耕性表现良好；壤质土壤中水、肥、气、热以及植物扎根条件协调，适种范围较广，是农林业生产较为理想的质地类型
土壤结构体或称结构单位，它是土粒（单粒和复粒）互相排列和团聚成为一定形状和大小的土块或土团。
团粒：
10-0.25mm，土壤中近于圆状小团聚体，其.农业生产上最理想的团粒结构粒径为2-3mm。
微团粒<0.25mm
土壤团粒结构体（soilconfiguration）的形成机制——多级团聚说
第一阶段是土粒在自身的粘结、凝聚或和外物胶结作用下粘聚形成致密土体或次生复粒（secondarycompoundparticle）（微团聚体（microaggregate））；第二阶段是团聚体（aggregate）进一步粘结形成结构体或致密土体。
团粒结构（granularstructure）在土壤肥力（soilfertility）上的意义
为什么说粒状——团粒状结构是农业生产上比较理想的结构?
培育良好结构的有效途径是什么?
团粒结构具有小水库、小肥料库、空气走廊的作用，协调水气状况能力强，因而是理想的结构体。
1.大小孔隙兼备，具有多级孔性——空气走廊。
水、气并存——小水库。
（粒内）保肥（粒间）供肥协调——小肥料库。
耕性：
耕作阻力小，宜耕期长。
有良好的耕层构造（土壤耕层的三相搭配以及上下垒结
1、空气走廊
由于团粒之间的孔隙较大，有利于空气流通（ventilation）
2、小水库（reservoir）
团粒结构透水性好，可接纳大量降水和灌溉水，而团粒内部保水性强，天旱时还可防止水分蒸发。
天旱时表层蒸发失水后，土体收缩切断与下层毛管连通性，水分不会由大孔隙流向小孔隙而蒸发损失。
3、小肥料库
具有团粒结构的土壤，通常有机质含量丰富。
团粒结构表面为好气作用，有利于有机质的矿质化（mineralization），释放养分。
团粒内部则有利于腐殖化（humification），保存养分。
土壤良好结构体的培育
1、大量施用有机肥
2、实行合理耕作
3、实行合理轮作
4、施用石膏或石灰
5、施用土壤结构改良剂（soilconditioner）
孔隙与孔度计算
第五章
根据被保持力的划分土壤水的类型1、吸湿水（紧束缚水）2、膜状水（松束缚水）3、毛管水4、重力水
1.吸湿系数：
当空气湿度近饱和，吸湿水达最大时的土壤含水量。
2.凋萎系数（萎蔫系数）：
植物永久凋萎时的土壤含水量，是植物可利用的土壤有效水的下限。
（当土壤水分吸力大于或等于植物根系的吸力（15atm），植物在土壤中无法吸水而发生永久萎蔫，此时的土壤含水量叫萎蔫系数）。
通常用吸湿系数的1.5～2.0倍来衡量。
质地愈粘重，凋萎系数愈大。
3.田间持水量：
毛管悬着水达到最大值时的土壤水含量。
它是旱地灌溉水量的上限。
在数量上它包括吸湿水、膜状水和毛管悬着水。
在一定土壤中田持是一定值，增加灌水，只能增加湿润深度（重力作用），而田持不变。
它是反映土壤保水能力大小的一个指标。
田间持水量的变化范围：
砂土为：
160~220g/kg；壤土为：
220~300g/kg；粘土为：
280~350g/kg。
4．饱和持水量（全蓄水量）:
土壤孔隙全部充满水时的含水量。
包括吸湿水、膜状水、毛管水、重力水。
是计算水稻田淹灌水量的依据，根据土壤孔度可计算出来。
土壤水的有效性是指土壤水能否被植物吸收利用及其难易程度。
土水势大于-15atm（或吸力小于15atm的水才是有效水
不能被植物吸收利用的水称为无效水，能被植物吸收利用的水称为有效水。
有效水分类型：
部分膜状水和全部毛管水。
最大有效水含量是凋萎系数至田间持水量的水分。
土面蒸发：
土壤水不断以水汽的形式由表土向大气扩散而逸失的现象称为土面蒸发。
水的运动、吸力、水势了解
第六章
土壤空气与近地表大气组成，主要差别：
（三高一低）
（1）土壤空气中的CO2含量高于大气
（2）土壤空气中的O2含量低于大气
（3）土壤空气中水汽含量一般高于大气
（4）土壤空气中含有较多的还原性气体。
在大气和土壤之间CO2和O2浓度的不同形成分压梯度，驱使土壤从大气中吸收O2，同时排出CO2的气体扩散作用，称为土壤呼吸。
是土壤与大气交换的主要机制。
土壤热容量
重量热容量（Cp）：
指单位重量土壤温度升高1℃所需的热量（卡/克·℃）。
容积热容量（Cv）：
指单位容积的土壤温度升高1℃所需的热量（卡/立方厘米·℃）。
第七章
“成土五因素学说”（母质、气候、生物、地形、时间）生物在五大成土因素中起主导作用，只有母质中出现了生物，才开始了成土。
土壤剖面（soilprofile）：
是一个具体土壤的垂直断面，其深度一般达到基岩或达到地表沉积体的相当深度为止。
第八章
土壤胶体概念：
土壤中的固相、液相和气相呈互相分散的胶体状态，其固体颗粒直径小1μm，土壤胶体常指这些固相颗粒。
即土壤学中所指的土壤胶体是指土壤颗粒直径小于2μm或者小于1μm的土壤微粒。
土壤胶体的类型
根据土壤胶粒的化学成分和来源，大致可将土壤胶体分为无机胶体、有机胶体和有机无机复合胶体三种类型。
无机胶体（clay）：
又称矿质胶体，，存在于极细微的土壤粘粒部分——粘土矿物（2：
1型蒙脱石、1：
1型高岭石、伊利石）、水合氧化物。
带有数量不等的净负电荷。
有机胶体（humus）：
包含腐殖质和微生物胶体。
一般带负电，可变电荷
有机无机复合胶体（complex）：
由无机胶体与有机胶体通过离子间的库仑引力和表面分子间的范德华引力紧密缔合而成。
是土壤胶体存在的主要形式。
土壤电荷的起因和种类
1、永久电荷（permanentcharge）***
永久电荷起源于矿物晶格内部离子的同晶置换。
2、可变电荷（variablecharge）***
随pH的变化而变化的土壤电荷，这种电荷称为可变电荷。
可变电荷的成因主要是胶核表面分子或原子团的解离：
A.含水氧化硅的解离
B.粘粒矿物的晶面上的OH和H的解离
C.腐殖质上某些官能团的解离
D.含水氧化和水铝石表面的分子中OH的解离；pH<3.2
阳离子交换作用：
土壤溶液中的阳离子与土壤胶体表面吸附的阳离子互换位置。
交换性阳离子：
被土壤胶体表面所吸附，能被土壤溶液中的阳离子所交换的阳离子。
阳离子吸附：
土壤溶液中的阳离子转移到土壤胶体表面，为土壤胶体所吸附。
阳离子解吸：
土壤胶体表面吸附的阳离子转移到土壤溶液中。
阳离子交换量：
土壤所能吸附和交换的阳离子的容量，pH=7时，用每kg干土一价离子的厘摩尔数表示（Cmol/kg）。
它是土壤吸附性的一个重要指标，是鉴定土壤保肥供肥和缓冲性能力强弱的重要参数
影响土壤CEC的因素
（1）土壤质地：
质地由砂质向粘质变化，阳离子交换量逐渐增大。
有机胶体所带负电荷量平均为350Cmol/kg，较无机胶体大得多，因而有机质含量高的土壤阳子交换量高，保肥力强。
（2）有机质含量
（3）无机胶体类型
盐基离子：
一种土壤胶体上吸附的交换性阳离子，水解后产生OH-，使土壤碱化，如K+，Na+Ca+NH4+
土壤盐基饱和度（BaseSaturationPercentage）盐基离子占吸附阳离子总量（CEC）的百分数。
阳离子专性吸附的实际意义:
土壤和沉积物中的锰、铁、铝、硅等氧化物及其水合物，对多种微量重金属离子起富集作用，其中以氧化锰和氧化铁的作用更为明显。
由于专性吸附对微量金属离子具有富集作用的特性，因此，正日益成为地球化学领域或地球化学探矿等学科的重要内容。
第九章
土壤活性酸：
与土壤固相处于平衡状态的土壤溶液中的H+离子。
土壤潜性酸：
潜性酸—土壤胶体吸附的H+、Al3+离子，在被其它阳离子交换进入溶液后，才显示酸性。
可见土壤酸性起源：
先有活性酸，再转化为潜性酸；
酸性强弱决定于潜性酸，主要是交换性Al3+；
活性酸是潜性酸的表现。
用水浸提，得到的pH值反应土壤活性酸的强弱。
用KCl浸提，得到的pH值除反映土壤溶液中的氢离子外，还反映由K+交换出的氢离子和铝离子显出的酸性。
pH水>大于pH盐
pH水与pH盐差值可反映土壤盐基饱和度，盐基饱和度高的土壤，pH水与pH盐的差值小；盐基饱和度低的土壤，pH水和pH盐的差值就大。
土壤缓冲性：
土壤中加入酸性或碱性物质后，土壤具有抵抗变酸和变碱而保持pH稳定的能力，称土壤缓冲作用，或缓冲性能。
第九章
土壤氮的损失
1、淋洗损失（NO3-的淋失）
NH4+、NO3-易溶于水，带负电荷的土壤胶体表面对NH4+为正吸附，而保持于土壤中；对NO3-为负吸附（排斥作用），易被淋失。
2、反硝化作用，又称生物脱氮作用
在缺氧条件下，NO3-在反硝化细菌作用下还原为NO、N2O、N2的过程。
3、氨态氮挥发损失主要发生在碱性土壤中
NH4+＋OH-=====NH3↑＋H2O
第十章
《中国土壤分类系统》（1992年）包括：
12个土纲，28个亚纲，61个土类，233个亚类。
中国土壤分类系统采用连续命名与分段命名相结合的方法。
土纲和亚纲为一段，以土纲名称为基本词根，加形容词或副词前辍构成亚纲名称，即亚纲名称为连续命名，如铁铝土土纲中的湿热铁铝土是含有土纲与亚纲的名称；
一、土壤的地带性（soilzonality）
原因：
成土条件在地球上分布有规律。
1,主要是气候和生物→地带性土壤。
土壤地带性分布规律：
土壤类型与大气候、生物条件相适应的分布规律（亦称显域性分布规律），包括水平地带性分布、垂直地带性分布、水平——垂直地带性复合分布。
2,地形、母质→非地带性土壤。
二、土壤水平地带性（soilhorizontalzonality）
平原地区与纬度或经度相平行的土壤带状分布规律。
1、土壤纬度地带性（soillatitudalzonality）
地带性土类大致与纬度平行，呈带状分布规律。
（沿东西方向延伸，南北方向逐渐更替）
由于热量的差异，从而引起温度、湿度等气象要素以及气候自赤道向两极的变化，相应地也引起生物、土壤呈带状分布。
我国东部沿海型纬度地带谱，由南而北依次排列着砖红壤—赤红壤—红壤、黄壤—黄棕壤—棕壤—暗棕壤——棕色针叶林土。
2、土壤经度地带性（soillongitudezonality）
地带性土类大致呈带状，与经度平行，南北延伸，东西逐渐更替。
主要与距离海洋的远近有关，距离海洋愈远，气候愈干旱，距离海洋愈近，气候愈湿润。
（水分的差异——植被的不同——土壤类型经度地带变化）
温带：
E：
暗棕壤—黑土—黑钙土—栗钙土—棕钙土—灰漠土—灰棕漠土W
暖温带：
E:
棕壤—褐土—黑垆土—灰钙土—棕漠土W
三、土壤垂直地带性（soilverticalzonality）
土壤的垂直分布规律是指土壤随地势高度的升高（或）降低，相应于生物气候的变化而变化的分布规律，即土壤类型随海拔的高低自基带向上（或）向下依次更替的现象。
山地土壤（mountainsoil），随着海拔高度变化，土壤也呈带状变化（变化规律同水平地带性由北而南）。
喜马拉雅山——最完整的土壤垂直地带谱
例：
汶川映秀——卧龙——四姑娘山顶
黄壤（800-1500m）→黄棕壤1500-1800（2000）m→棕壤1800-3000（3200）m→暗棕壤[3000-3400（3500）→棕色针叶林土[3400-3800（4000）m→亚高山草甸土（3800-4200m）→高山草甸土4200-4400（4500）m→高山寒漠土（4000-5000m）。
第十一章
土壤退化：
土壤退化指在自然环境的基础上，因人类开发利用不当而加速的土壤质量和生产力下降的现象和过程。
主要是指土壤数量减少和质量降低。
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