湖南农大博士入学考试土壤与地质学考试试题答案.docx

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湖南农大博士入学考试土壤与地质学考试试题答案

土壤学青年教师《土壤与地质学》考试试题

参试老师：

盛浩得分：

一、名词解释（共60分，每小题6分）

1、CEC与ECEC；2、PZC与PZNC；

3、永久电荷与可变电荷；4、表面络合作用与表面络合物；

5、OHP与IHP；6、渗育层与潴育层；

7、二八面体结构与三八面体结构；8、硅氧烷型表面与羟基化表面；

9、土壤交换性酸与土壤水解性酸；10、E4/E6与C/N。

二、问答题（共90分，每小题15分）

1、简述农业地质土壤学派、土壤发生学派、农业化学土壤学派产生的历史背景、代表人物与主要观点。

2、分析胡敏酸和富啡酸化学特性的相同点和异同点。

3、简述土壤对阴离子的专性吸附作用的机理与主要特点。

4、分析伊利石和蒙脱石晶体化学特性的相同点和异同点。

5、简述土壤中重金属的主要存在形态及其分离提取方法。

6、分析层状铝硅酸盐粘土矿物硅氧烷型表面的双三角形洞穴的表面化学活性与晶层内同晶置换作用的关系。

一、名词解释

1、CEC与ECEC；

答：

CEC是英文专业术语cationexchangecapacity的首字母缩写，土壤学名词为土壤阳离子交换量，指土壤所能吸附和交换的阳离子容量，用每千克土壤的一价离子的厘摩数表示，即cmol（+）/kg。

CEC大小基本代表土壤可能保持的养分数量，即保肥性的高低。

CEC也是土壤缓冲性能的主要来源。

ECEC是英文专业术语effectivecationexchangecapacity的首字母缩写，土壤学名词为土壤有效阳离子交换量，指用中性醋酸氨提取的交换性盐基和中性氯化钾提取的交换性氢、铝之和。

主要适应于富含水合氧化物、以可变电荷为主的热带、亚热带地区高度风化的土壤。

2、PZC与PZNC；

答：

PZC：

是英文专业术语pointofzerocharge的缩写，土壤学名词为土壤零点电荷或土壤电荷零点，指在一定温度和压力下，土壤胶体表面上，某一类电荷密度为零时，决定电势离子浓度的负对数值（体系pH值）。

PZNC：

是英文专业术语pointofzeronetcharge的缩写，土壤学名词为土壤净电荷零点，指在一定温度和压力下，土壤胶体表面上，总的净表面电荷（永久电荷和可变电荷之和）为零时，决定电势离子浓度的负对数值（体系pH值）。

3、永久电荷与可变电荷；

答：

多数情况下，在土壤粘土矿物晶格内部，八面体或四面体中低价态的阳离子被高价态阳离子替代发生同晶替代现象，造成正电荷亏缺，产生剩余负电荷；由于同晶替代一般发生在粘土矿物的结晶过程中，存在于晶格的内部，这种电荷一旦形成就不会受到外界环境（pH、电解质浓度等）的影响，因而称永久电荷（permanentcharge）。

由于土壤胶体向土壤中释放离子或吸附离子（如H+）引起的，包括含水氧化物（如氧化硅、氧化铝、氧化铁）的解离、有机物表面功能团（如OH基）的解离和质子化等产生的电荷；这些电荷不是永久不变的，它们的数量和性质会随着介质pH的改变而改变，因而称可变电荷（variablecharge）。

4、表面络合作用与表面络合物；

表面络合作用：

指胶体表面有机物的功能团，如羧基（－COOH）、酚羟基（－OH）以及可能的酞基（－C＝O）和氨基（-NH2）等与金属离子相络合或螯合，从而使金属离子失去活性的作用。

表面络合物：

英文专业术语surfacecomplex，指固相表面官能团与溶液中分子作用而生成的稳定产物。

5、OHP与IHP；

答：

IHP和OHP分别指胶体双电层内层的内Helmhotz面和外Helmhotz面。

IHP指在Grahame胶体双电层模型中的内Helmhotz面，由未水合的离子构成，这些离子紧紧的吸附在带电体的表面，电位在此层呈直线降低；此层在Stern模型中对应Stern层。

OHP指在Grahame胶体双电层模型中的外Helmhotz面，为水合的离子构成，属于扩散层范围，电位在此层呈指数降低。

6、渗育层与潴育层；

答：

渗育层（percogenichorizon）：

指水稻土犁底层之下受水分下渗影响，一部分铁锰被淋失，土色带灰，有时有少量锈纹锈斑，呈棱块状或棱柱状结构的土层。

常用P表示。

潴育层（waterloggogenichorizon）：

指水稻土心土层中来自耕作层渗漏水或潜水上升水的还原性铁锰化合物被氧化淀积形成锈纹、锈斑、铁锰结核等新生体，呈棱柱状及棱块状结构，结构体表面被覆着下渗胶体形成的胶膜的土层。

常以W表示。

7、二八面体结构与三八面体结构；

答：

二八面体（dioctahedron）结构又称双八面体结构，指的是在层状结构的硅酸盐八面体基本结构层中，若八面体的中心可能位置只有2/3空间被三价阳离子占据以平衡正负电荷，这种结构称为二八面体结构，由此构成的层状硅酸盐叫做二八面体结构层状硅酸盐。

三八面体结构指层状结构的硅酸盐八面体基本结构层中，若层内所有的八面体中心位置被二价阳离子（如镁离子）充填（占据）以平衡电荷，这种结构称为“三八面体结构”，由此构成的层状硅酸盐叫做三八面体结构层状硅酸盐

八面体片中与四面体片的一个六元环范围相匹配的是中心呈三角形分布的三个八面体。

当八面体位置为二价阳离子占据时，此三个八面体中都必须有阳离子存在，才能达到电价平衡。

若为三价阳离子时，则只需有两个阳离子即可达到平衡，此时另一个八面体位置是空的。

据此，还可将结构单元层区分为三八面体型和二八面体型。

8、硅氧烷型表面与羟基化表面；

答：

二者是土壤胶体表面的重要类型。

硅氧烷表面：

英文专业术语siloxanesurface，指层状硅酸盐中硅氧四面体底面互相连结而成的六方网状平面层，其基本组成为Si—O—Si。

由硅离子层和氧离子层组成的硅氧烷型表面不易离解，是疏水性表面，其电荷来源主要为同晶替代（Al3+替换Si4+），少部分为边角断键。

2：

1型的粘土矿物为典型代表，其暴露的2个基面都是硅氧烷型表面。

1：

1型高岭石的顶部基面也是硅氧烷型表面。

羟基化表面：

又称水合氧化物表面，英文专业术语hydroxylsurface，指层状硅酸盐中由金属离子和氢氧基组成的表面，基本组成为R—OH表示，R为粘粒表面的配位金属离子或硅离子，如铝醇（AlOH）、铁醇（FeOH）、硅烷醇（Si—OH）等。

由羟基直接与硅、铁、铝等离子结合，也可通过氢键与吸附水结合，因而它是极性的亲水性表面，其电荷来源为表面—OH基质子的缔合或离解—OH2+或离解—OHO-+H+。

1：

1型高岭石的底部基面就是典型的羟基化表面。

9、土壤交换性酸与土壤水解性酸；

答：

土壤交换性酸与土壤水解性酸都属于土壤潜性酸，但土壤水解性酸度要大于土壤交换性酸度。

土壤交换性酸（soilexchangeableacid）指由交换性H+和Al3+引起的酸度；常用中性盐溶液（如1mol/LKCl或0.06mol/L的BaCl溶液）浸提非石灰性土壤及酸性土壤时，土壤胶体表面吸附的铝离子与氢离子的大部分均被浸提液交换进入溶液，浸提液中的氢离子及由铝离子水解产生的氢离子，用标准碱溶液滴定，根据碱液消耗量而换算的交换性氢离子和交换性铝离子总量，即为交换性酸量。

土壤水解性酸（soilhydrolyticacid）指用弱酸强碱的盐类溶液（常用pH=8.2的1mol/L的NaOHc溶液）浸提时产生水解作用，从土壤胶体上代换出来的氢离子所产生的酸度，即为水解性酸量。

10、E4/E6与C/N。

答：

E4/E6：

指的是腐殖物质在波长465nm与665nm（或400nm和600nm）处光密度或吸光值（A）之比，是腐殖化程度（鉴定腐植酸）的一种指标。

C/N：

称碳氮比，指植物体内碳水化合物中的碳与氮或土壤和有机肥料中碳与氮的含量的比率。

二、问答题

1、简述农业地质土壤学派、土壤发生学派、农业化学土壤学派产生的历史背景、代表人物与主要观点。

答：

土壤学在发展进程中先后出现了三大学派：

农业化学土壤学派、农业地质土壤学派和土壤发生学派。

（1）农业化学土壤学派

产生历史背景：

18世纪后，伴随着西方工业化和科学技术的快速进程，物理、化学等基础学科的发展对土壤学发展产生了巨大影响。

代表人物：

李比希（JustusvonLiebig）

主要观点：

在《有机化学在农业和生理学上的应用》一书中，李比希提出“植物矿质营养学说”，认为矿质元素（无机盐类）是植物的主要营养物质，而土壤则是这些营养物质的主要给源。

土壤是植物养料的储藏库，植物靠吸收土壤和肥料中的矿质养料而滋养。

植物长期吸收消耗土壤中的矿质养料，会使土壤库中的矿质养料越来越少，为了弥补土壤库储存量的减少，可以通过施用化学肥料和轮栽等方式如数归还土壤，以保持土壤肥料永续不衰。

（2）农业地质土壤学派

产生历史背景：

农业化学土壤学派形成后，侧重于研究土壤供应植物养料的能力，把土壤看作发生化学反应和生物化学反应的介质，很少了解土壤作为地理景观的一部分，因而具有某些弱点和局限性。

在这种背景下，为弥被这一不足，农业地质土壤学派应运而生。

代表人物：

法鲁（F.A.Fallow）、李希霍芬（F.V.Richthofen）和拉曼（E.Ramann）等

主要观点：

土壤形成过程是岩石风化过程，认为土壤是岩石经过风化形成的地表疏松层，即岩石风化的产物。

土壤类型决定于岩石的风化类型，土壤是变化破碎中的岩石。

土壤是陆地的一个淋溶层；甚至认为土壤过去是岩石，而今正在重新形成岩石。

（3）土壤发生学派

产生历史背景：

农业地质学派强调岩石、母质对土壤的作用，片面的将风化过程看作成土过程。

到了19世纪70-80年代，出现了综合五大成土因素的土壤发生学派。

代表人物：

道库恰耶夫、威廉斯、马伯特（C.F.Martbtu）、汉斯·詹尼（JennyHans）

主要观点：

道库恰耶夫在《俄罗斯的黑钙土》中指出，土壤是气候、生物、母质、地形和陆地年龄（时间）等五种因子相互作用的产物，是一个独立的历史自然体，其发生过程与环境条件有密切关系；在空间分布上有明显的地带规律性。

威廉斯创立了土壤的统一形成学说，指出土壤是以生物为主导的各种成土因子长期综合作用的产物。

物质地质大循环和生物小循环矛盾的统一是土壤形成的实质。

土壤本质特点是具有肥力，并提出团粒结构是土壤肥力的基础，制定了草田轮作制。

这种学说称土壤生物发生学派。

汉斯·詹尼在《土壤成土因素》中用函数定量对土壤和环境因子之间的联系进行相关分析，在《土壤资源、起源与性状》中进一步将土壤成土因子公式，扩大和提升到现代生态系统基础上来。

2、分析胡敏酸和富啡酸化学特性的相同点和异同点。

答：

富啡酸（又称黄腐酸或富里酸，英文fulvicacid,FA）指在水、酸和碱溶液中都可溶的腐殖物质。

胡敏酸（又称褐腐酸，英文humicacid,HA）特指溶于碱溶液而不溶于水和酸溶液的腐殖物质。

二者都是土壤腐殖物质的主要成分，在化学特性上既具有相同点，也存在明显差异。

（1）在元素组成上。

相同点：

FA和HA都主要由碳、氢、氧、氮、硫以及少量钙、镁、铁、硅元素组成。

异同点：

FA的含碳量和含氮量小于HA，FA的氧、硫含量大于HA，C/H比和C/O比小于HA。

（2）在化学结构上。

相同点：

FA和HA的分子结构都非常复杂，目前还未能确定。

二者属脂肪类的结构高达50%，都属大分子聚合物，以芳香族核为主体，附以各种功能团，如酚羟基、羧基和甲氧基以及含氮的环状化合物等，但这部分氮都较难分解，只有芳香族核被破坏后才能释放出来。

异同点：

（i）FA分子量最低，一般为300-2000，分，而HA子量中等，分子量范围5000-100000。

（ii）FA周转快，其14C年龄较小，一般为0-500年。

HA的周转慢，14C年龄较大，一般为1000-2500年，HA的实际平均4C年龄也在1000年以上。

（iii）FA的