土壤肥料学.docx

1、土壤肥料学学习引导1、熟记土壤及土壤肥力的概念。1、土壤及土壤肥力的概念；2、土壤及肥料的作用。1、土壤及土壤肥力的概念。（一）土壤与肥料在农业生产中的作用1.土壤是农业的基础农业生产包括植物生产(种植业)和动物生产(畜牧业)两大部分。土壤是植物生产的基地，也是动物生产的基地，因而是农业的基本生产资料。2.土壤是农业生产三大环节的根本农业生产包括植物生产、动物生产和土地利用管理三大环节，三大环节的基础在于有良好的土壤，否则，植物生产会降低，动物生产无保证，土壤愈种愈瘦。农业生产中必须重视对土壤的投人。3.土壤是农业生产技术设计与实施的基本依据农业生产技术可概括为土、肥、水、种、密、保、工、管，

2、土是各项技术设计与实施的基础。农业生产最根本的原则是因地制宜，在一个地区，种植、耕作、排灌植物病虫发生规律和耕作机具的选择都与土壤有关，较大区域的农业区划和规划，更应在土壤调查和土壤区划基础上进行。4.肥料是农业增产的物质基础农谚“有收无收在于水，收多收少在于肥”，说明了肥料在粮食生产中的地位。世界银行的报告认为，全世界平均40的粮食增产来自增施肥料。肥料用量的增加和施肥技术的改进，对于提高农业生产起了很大作用。（二）土壤是一种再生自然资源土壤作为资源，在农业生产上发挥其资源作用是不应有时间限制的，只要用养合理，肥力就不断提高，创造的物质就不断增多。（三）土壤是生态系统的重要组成部分生态系统的

3、组成成分包括生产者、消费者、分解者和非生物环境。而非生物环境又包括大气、土壤、水和岩石，可见土壤是生态系统的组成成分之一，土壤具备植物的着生条件，和供应植物水分、养分的能力，是生物同环境间进行物质和能量交换的活跃场所，是生态系统的门户，对生态系统物质循环和能量流动起着十分重要的作用。（四）土壤肥力的概念土壤是在自然因素的作用下由岩石逐步演变而成的，并被覆于地球陆地表面成为一个疏松层，简而言之，土壤是地球陆地表面能生长作物并能获得收获的疏松表层，其本质是土壤肥力。关于土壤肥力概念的内涵，目前有以下几个论点：1.土壤成分观点认为土壤肥力是土壤能够供给植物生长发育的物质。包括“盐、水、硝、油营养学说

4、”，“腐殖质学说”，“矿质营养学说”，“土壤团粒结构学说”等。2.土壤生理观点认为土壤是类生物体，土壤肥力是在太阳辐射热周期变化的影响下，土壤能够稳、匀、足、适地协调供应作物正常生长所需的水、热、气、肥养分的能力，这一观点也称为土壤肥力的生物热力学观点。3.土壤生态学观点认为土壤是自然生态系统的组成都分，土壤是系统中物质和能量的交换中心，土壤肥力应作为“土被”的重要特性，把土壤肥力概念扩大到生态的肥力，甚至为生物地理群落的肥力。这一观点强调了系统的整体功能，并以系统的物质循环与能量的转换为理论，阐述土壤肥力与农、林、牧、副、渔之间的密切关系。（五）土壤肥料学的任务及与其他学科的相互关系土壤肥料

5、学是农业科学的基础科学之一，其主要任务是以提高土壤肥力为中心，研究土壤肥力发生发展现律，掌握不断提高土壤肥力的技术措施。学习土壤肥料学要求有广泛的基础科学、地学、生物学和以栽培为中心的农学知识。而反过来，对土壤肥料学的深人了解，又有助于更好地学习地学、生物学、农学等学科。1、学生到野外，通过实地观察岩石的大小、印迹、附着的根系或其他生物，体会岩石的物理风化、化学风化和生物风化作用；2、查阅当地地质地貌资料，了解当地地形条件与岩层分布、地壳运动的关系。1、成土壤元素、矿物和岩石；2、岩石的风化；3、土壤母质的类型及特征。1、不同类型土壤母质的特征及其成因。（一）土壤母质的来源土壤由母质发育而成，

6、成土母质由岩石风化而来，岩石又是由一种或数种矿物所组成的复合体。矿物则是由地壳中的各种化学元素的原子组成的。1、地壳的元素组成地壳中的化学组成包括所有的已知化学元素，大部分以氧化态存在，深度、地区不同，元素的含量差别很大，其中硅、铝、铝、铁、氧、钙、钠、钾、镁和钛10种元素占地壳重量的99.96，硅氧是构成地壳的最基本元素。（1）成土的主要矿物矿物是岩石圈中的化学元素的原子或离子通过各种地质作用形成的，在一定条件下相对稳定的自然产出的单质或化合物。主要的成土矿物有以下几类：长石类、铁镁类矿物、云母类、氧化硅类矿物、碳酸盐类矿物、硫化物、磷灰石、铁矿和粘土矿物。（2）成土的主要岩石岩石是指在各种

7、地质作用下形成的，由一种或多种矿物组成的集合体。根据其成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。图2-1-2 岩石物理风化的结果（2）化学风化指岩石在H2O、CO2、O2等作用下所发生的溶解、水化、水解、碳酸化和氧化等一系列复杂的化学变化作用，包括水解、水化、溶解、碳酸盐化、氧化等过程。风化特点是岩石和矿物的化学成分发生了变化，生成了新的物质。图2-1-2 岩石化学风化的痕迹（3）生物风化指生物及其生命活动对岩石、矿物产生的破坏作用，表现为物理风化与化学风化两种形式。图2-1-3 岩石生物风化的行动（4）风化产物的搬运与堆积岩石经风化后所形成的产物，大多数情况下经受各种自然动力(水、风、冰川、重

8、力等)的一次或多次搬运堆积到其他地方，形成各种成土母质。各种成土母质的形成条件及性质见表2-1-1。2.岩石、母质与土壤母质不同于岩石，它已有肥力因素的初步发展，具物质颗粒的分散性，疏松多孔，有一定的吸附作用、透水性和蓄水性，可释放出少量矿质养分，但难以满足植物生长的需要。母质也不同于土壤母质缺乏养分，几乎不含氮、碳，通气性和蓄水性也不能同时解决。表2-1-1 各种成土母质的形成条件及性质类型外力条件性质残积物未搬运坡上部层薄而粗、多碎屑、与基岩相接坡积物重力、水坡下部层细而厚、受坡上岩石与气候的影响洪积物山洪搬运扇形地扇形顶粗而厚、扇边缘细而薄、受地形影响冲积物河水搬运沿河坝地成层成带、成分

9、复杂、肥沃、有区域差异湖积物湖水搬运湖泊沿岸成层成带、土细而肥、地下水位高海积物海水搬运沿海粗细不均、含盐风积物风力搬运沙丘黄土沙瘦、黄土肥、碳酸盐丰富冰积物冰川沿河谷地或山谷无层次，大砾石上有擦痕、碎屑石、土粒并存冰水砾石较少、土层1、学生丘陵或山区，了解不同地形、母质、植被条件下土壤的差异；2、到森林与农田（或农地），观察自然土壤与农业土壤的差异，深刻体会土壤与成土环境的关系，及人为活动对土壤形成的影响。1、成土因素对土壤形成的影响；2、自然土壤剖面与农业土壤剖面发育层次。1、土壤是如何反应其成土因素的影响？（一）土壤形成的基本规律土壤形成的基本规律是物质的地质大循环和生物小循环的矛盾与统

10、一。1.基本概念物质的地质大循环，指地面岩石的风化、风化产物的淋溶与搬运、堆积，进而产生成岩作用，这是地球表面恒定的局面复始的大循环，涉及空间大，时间长，植物元素不积累。生物小循环，指植物营养元素在生物体与土壤之间的循环，涉及空间小，时间短，植物养料元素不断积累，使土壤中有限的养分元素发挥作用。2. 在土壤形成中的作用地质大循环和生物小循环的共同作用是土壤发生的基础，无地质大循环，生物小循环就不能进行；无生物小循环，仅地质大循环，土壤就难以形成。它们通过土壤相互连结在一起（见图2-2-2）。图2-2-1 地质大循环与生物小循环（二）土壤形成因素土壤形成因素又称成土因素，是影响土壤形成和发育的基

11、本因素。19世纪末，俄国土壤学家B.B道库恰耶夫提出土壤是在五大成土因素 (即气候、成土母质、生物、地形和时间)综合作用的产物，因而土壤就像一面镜子，反映了自然地理景观。1.成土母质成土母质是土壤形成的基础，是土壤的骨架和植物矿质养分元素的最初来源。（1）成土母质直接影响成土过程、性质和方向花岗岩风化母质，石英含量高，盐基成分(钾、钠、钙、镁)含量较少，强淋溶下极易完全淋失，使土壤呈酸性反应；而玄武岩、辉绿岩等风化母质，不含或少含石英，盐基丰富，抗淋溶作用较强，土壤多为中性。亚热带地区，石灰岩母质因含碳酸盐延缓了土壤中盐基的淋失而发育成石灰岩土，酸性岩母质发育成红壤。2）成土母质对土壤理化性质

12、的影响。成土母质不同，土壤的养分情况也不一样。如，钾长石风化后所形成的土壤有较多的钾；而斜长石风化后所形成的土壤有较多的钙；辉石和角闪石风化后所形成的土壤有较多的铁、镁、钙等元素；而含磷较多的石灰岩母质在成土过程中虽然碳酸钙蹬淋失，但土壤含磷量仍很高。土壤质地也与成土母质密切相关。例如，红色风化壳和玄武岩上发育的土壤质地较粘重，在花岗岩和砂页岩上发育的红壤质地居中；而在砂岩、片岩上发育的土壤质地最轻。成土母质对土壤矿物组成的影响。基性岩母质发育的土壤含角闪石、辉石、黑云母等抗风化力弱的深色矿物较多，而酸性岩发育的土壤则含石英、正长石、白云母等抗风化强的浅色矿物较多；在相同的成土环境下，盐基丰富

13、的辉长岩风化物形成的土壤常含较多的蒙脱石，而酸性花岗岩风化物所形成的土壤常可形成较多的高岭石。2.气候气候是土壤形成和发展的重要因素，其影响表现在两个方面：（1）直接参与母质的风化过程，水热和物质的地质淋溶过程；（2）控制着植物和微生物的生长，影响土壤有机物的积累和分解，决定着物质小循环的速度和范围。主要包括湿度和温度的影响。（1）湿度的影响1）土壤中的物质迁移淋溶型水分状况：降水量大于蒸发量，物质遭到淋溶，土壤盐基饱和度低、酸性强。非淋溶型水分状况：降水量略大于蒸发量，淋溶作用弱，土壤盐基饱和度高，呈中性至微碱性反应，剖面中常有钙积层。上升水型水分状况：蒸发、蒸腾总量大大超过降水量，差额由地

14、下水补充。如果地下水矿化度高，则会导致盐渍化。停滞型水分状况：地表经常积水，如沼泽化土。2）土壤中物质的分解、合成和转化土壤中水分状况会影响许多化学过程的速率和产物的数量，进而影响土壤一系列的理化性质。在湿润地区的土壤风化度较高，而在干旱地区的土壤风化度则较弱；随着土壤湿度增加，针铁矿含量增加，赤铁矿含量减小。（2）温度对土壤形成的影响温度影响矿物的风化与合成和有机物质的合成与分解。一般来说，温度每增加10，反应速率可成倍增加。温度从0增长到50时，化合物的解离度可增加7倍，因而热带地区岩石矿物风化速率和土壤形成速率、风化壳和土壤厚度比温带和寒带地区都要大得多。3.生物土壤形成过程中起着主导作

15、用，生物的影响包括植物、动物和微生物。（1）植物的作用通过选择性吸收使和残体归还，使土壤养分集中和蓄积，并趋向于有利于生物生长；通过根系分泌物使土壤养分活化；根系的穿插有利于土壤结构形成；针叶林、阔叶林、草本植物，因其成分组成和生物量不同，对土壤的差异影响很大（见图2-2-3）。图2-2-3 植被对土壤剖面中有机质分布（2）土壤动物的作用以其遗体增加土壤有机质；参与土壤有机质和养分的转化；松动、翻动土壤，促进良好土壤结构的形成。（3）土壤微生物的作用分解有机质，释放各种养分；合成腐殖质，发展土壤胶体性能；固氮微生物能固定大气中游离的氮素，增加土壤氮含量；促进土壤物质的溶解和迁移，增加土壤养分的

16、有效度。4.地形地形通过对水分、热量和母质的再分配而影响土壤的形成。（1） 地形与母质不同部位分布着不同的母质。残积母质山地上部或台地；坡积母质坡地或山麓；洪积物山前平原的冲积扇；冲积物河流阶地，泛滥地和冲积平原；湖积物湖泊周围；海积物滨海附近。图2-2-4 不同地形部位的成土母质与土壤（2） 地形与水热条件相同的降水条件下，地面接受降水的状况因地形不同而异。在平坦地形上，接受降水相似，土壤湿度比较均匀；在丘陵顶部或斜坡上部，则因径流发达，又无地下水涵养，常呈局部干旱，且干湿变化剧烈；斜坡下部，由于径流水及土体。图2-2-5 不同地形的水分条件内侧渗水的流入，经常较为湿润；在洼陷地段、碟形洼地

17、或封闭洼地，不仅有周围径流水及侧渗水的流人，而且地下水位较高，常有季节性局部积水或滞涝现象。不同地形部位其土壤水分条件不同，成土过程也不一样。高处向低处排水条件变差，它们的剖面形态也发生了相应的变化。土壤l的整个剖面呈均一的“氧化”色；土壤2上部为均一的“氧化”色，下部受地下水轻微影响，基色为灰色，但有大量黄斑；土壤3从上至下可分为明显的三层，依次为均色层、斑块状层和含大量斑纹的灰色层；土壤4为蓝灰色为主，表层根系周围有锈斑；土壤表层为泥炭层，下部呈蓝灰色。图2-2-6 水分状况不同时的土壤5. 时间在成土母质、气候、生物和地形等因素综合作用影响下，随着时间的进行，土壤发育程度增加，土壤剖面性

18、质分异增大。图2-2-6 水分状况不同时的土壤6.人类活动对土壤形成的影响包括栽培作物、耕作、施肥、灌溉排水、平整土地、改造地形等均对土壤形成、土壤性质产生影响。（四）土壤层次发育在各种自然因素和人为因素的影响下，随着成土过程的发生和发展，土体中发生了深刻的变化、产生物质的移动和沉积，使土体不同深度在形态上或成分上发生显著的差异，出现土壤发生层次，形成一定的剖面形态和土体构型。土壤剖面，是指从地面向下挖掘而裸露出来的垂直切面，它是土壤外界条件影响内部性质变化的外在表现。图2-2-8.自然土壤剖面示意图图2-2-8.自然土壤剖面示意图图2-2-9.旱地和水田土壤剖面示意图 1、学生到田间，用手搓

19、揉土壤，感觉土壤的粗细程度； 2、进行农户访谈，了解不同质地土壤施肥状况、作物生长状况； 3、了解土壤质地对土壤生产力的影响，思考产生的原因。 1、土壤颗粒分级； 2、土壤质地； 3、土壤质地调节与改良。 1、土粒分级与土壤质地的关系。（一）土壤的组成土壤由矿物质与有机质（土壤固相）、土壤空气（土壤气相）及土壤水 （土壤液相）三相物质四种成分。（二）土粒分级1.土壤颗粒分级方法土壤矿物质为土壤中的各种原生矿物和次生矿物，它们以粗细不一、形状多样的颗粒存在于土壤中。土粒分级是指根据土壤颗粒直径大小将土壤颗粒分成不同的粒级，常分成石砾、沙粒、粉沙和粘粒，划分标准略有差异。我国常见土粒分级标准有：卡

20、庆斯基制、国际制、美国制和中国制的土壤颗粒分级标准。表3-1-1 卡庆斯基制、国际制和美国制的土壤粒级分级标准粒径(mm)国际制（1987）卡庆斯基制(1957)美国制（1951）中国制(1987)3.0石砾石块石块石砾3-2石砾粗砾2-1沙粒粗沙利细石砾1.0-0.5沙粒粗沙利粗沙利粗沙利0.5-0.25中沙粒沙粒中沙粒0.25-0.2细沙利细沙利细沙利0.2-0.1细沙利极细沙利0.1-0.050.05-0.02粉（沙）粒粗粉沙粒粉（沙）粒粗粉粒0.02-0.01粉（沙）粒0.01-0.005中粉沙粒中粉粒0.005-0.002细粉沙粒细粉粒0.002-0.001粘粒粘粒粗粘粒0.001-

21、0.0005粘粒粗粘粒细粘粒0.0005-0.0001细粘粒0.0001胶质粘粒2.各土粒粒级的矿物和化学组成从沙粒到粘粒（粒径由大变小），原生矿物减少，次生矿物增多。从沙粒到粘粒（粒径由大变小），SiO2含量降低，CaO、MgO、P2O5和K2O含量，养分逐渐增多，R2O3含量提高，硅铝铁率（黏粒部分的SiO2和Fe2O3、Al2O3含量的摩尔比）、硅铝率（SiO2和Al2O3的摩尔比）和硅铁率（SiO2和Fe2O3的摩尔比）提高。土壤颗粒的矿物组成示意图（引自N.C.Brady，1960）3.各级土粒的主要特征表3-1-2. 各级土粒的主要特征沙粒粉砂粘粒颗粒大小大较小极细小比表面积小中等

22、大可塑性无微弱强粘结性无湿时明显，干时减弱强黏结性无微弱强收缩性无微弱强膨胀性无微弱强毛管水上升速度无快极慢SiO2含量80%60%-80%60%有效养分贫乏较丰富丰富保肥能力弱中等强（三）土壤质地1.土壤质地分类方法（一）全球贸易结构发生重大变化土壤颗粒组成或机械组成：指土壤中各粒级土粒成分的百分含量。土壤质地：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，它反应土壤粒级组合体所表现的粗细程度。土壤质地依据土壤颗粒组成划分，主要分类方法也有卡庆斯基质地分类、国际制质地分类和美国制质地分类。（1）卡庆斯基质地分类根据物理性黏粒含量，将土壤分为三大质地类型9种质地；表

23、3-1-3卡庆斯基质地分类方法质地分类物理性粘粒（0.01mm）类别质地名称灰化土类草原土及红黄壤类碱化土及强碱化土类沙土松沙土0-50-50-5紧沙土5-105-105-10壤土沙壤土10-2010-2010-15轻壤土20-3020-3015-20中壤土30-4030-4520-30重壤土40-5045-6030-40粘土轻粘土50-6560-7540-50中粘土65-8075-8550-65重粘土808565根据砂粒、粗粉粒、中细粉粒、黏粒含量，进一步划分质地，确定质地详细名称。质地名称命名方法：第二优势粒级+第一优势粒级+质地名称。根据石砾含量，查下表，冠在质地详细名称之前。表3-1-

24、4. 土壤中所含石块成分多少的分类方法1mm的石砾含量石质程度0.5非石质土0.5-5.0轻石质土5.0-10.0中石质土10.0重石质土（2） 国际制质地分类根据黏粒含量将质地分为三类：黏粒含量15%为砂土类；黏粒含量15%25%为壤土类；黏粒含量25%为粘土类。根据砂粒含量凡砂粒含量45%的，在质地名称前冠“粉砂质”；根据砂粒含量凡砂粒含量大于55%的，在质地名称前冠“砂质”。（3）美国制质地分类采用三角坐标图法分类。按3个粒级含量分别于三角形的3条底边划3根垂线，三线相交点，即为所属质地区。根据砂粒（20.05mm）、粉粒（0.050.002mm）和黏粒（0.002mm）3个粒级的比例，

25、划定12个质地名称。图3-1-3 土壤的组成成分（4）中国制质地分类分为沙土、壤土、粘壤土和粘土4组共22种质地。2.不同质地土壤与土壤肥力特征表3-1-5 不同土壤的肥力特征沙土类壤土类粘土类水土粒间孔隙大，毛管作用弱，透水性强而保水性弱，水气易扩散，易干不易涝有回润能力土粒间孔隙小，毛管细而曲折，透水性差，保水抗旱力强，易涝不易旱气大孔隙多，通气性好，一般不会累积还原物质适宜小孔隙多，通气性差，易积累还原物质热水少气多，温度易上升，热性土，有利于早春作物播种适宜水多气少，热容量大，温度不易上升，冷性土，不利于早春作物播种肥含养分少，保肥力弱，肥效快，肥劲猛，但不持久，易造成作物后期缺肥，生

26、产上要求“少吃多餐”，加强后补适宜养分含量丰富且保肥力强，肥效缓慢，稳而持久，有利于禾谷类作物生长，早春低温时因肥效缓慢作物以出现缺素症状。耕性松散易耕耕性好粘着性强，耕性差（四）土壤质地层次土壤质地层次性是指土壤剖面中不同质地层次的排列。许多土壤上下层的质地差别很大，呈现土壤质地层次性。形成原因有自然条件（冲积性母质发育的土壤）和人为耕作等（犁底层）。质地层次性对土壤肥力的影响，侧重在致低层次排列方式和层次厚度上，特别是土体1m内的层次特点。上砂下粘：托水又托肥优良组合，又称蒙金土；上粘下砂：漏水又漏肥不良组合。（五）土壤质地改良有两种方法，即客土法（粘质土掺砂、砂质土掺粘法）和施用有机肥或

27、土壤结构改良剂。、查阅土壤碳循环资料，了解土壤有机质矿化的意义；2、到农村，调查有机肥的施用情况；3、查阅相关资料，了解我国土壤有机质提升的措施和对策。1、土壤有机质含量、组成及碳水化合物、含氮化合物在土壤中的转化途径；2、土壤腐殖质组成及性质；3、土壤有机质的重要性与调节措施。1、土壤有机质、腐殖质的组成与性质。（一）土壤有机质的来源与组成图3-2-1 土壤有机质来源1.土壤有机质来源自然植被条件下，土壤中的有机物质绝大部分直接来源于土壤上生长的植物残体和根系分泌物，其次是动物泄物及残体。自然土壤在人的作用影响下转变为农业土壤后，其有机物质来源还包括作物根茬、各种有机肥料(绿肥、堆肥、沤肥等

28、)、工农业和生活废水、废谊、微生物制品、有机农药等有机物质。2.土壤有机质组成土壤有机质是土壤中所有有机物质的总称，包括动植物残体；微生物体(生物量占土壤有机质的2%5%)；上述二类物质的中间分解物以及微生物生命活动的代谢产物；进入土壤的有机残体，经一系列复杂的生物化学变化后生成的稳定的高分子化合物腐殖质，其中、类为土壤有机质，其主体是腐殖质，占土壤有机质总量的50%65%。土壤有机质元素组成：以C、O、H、N为主，分别占52-58、34-39, 3.3-4.8和3.7-4.1%, 其次是P和S，C/N在8-15(平均为10左右）；此外，还含有植物营养元素磷、钾、钙、镁、硅、铁、锰、饲、锌、硼

29、、钼等元素。土壤有机物质化合物组成：类木质素和蛋白质为主，其次是半纤维索、纤维素、多肽以及乙醚和乙醇可溶性化合物，与植物组织相比，土壤有机质中木质京和蛋白质含量显著增加，而纤维家和半纤维索含量则明显减少。还包括氨塞糖、蛋白质和氨基酸、脂肪、措质、木质索、树脂、核酸、有机酸等。土壤有机质的溶解性：非水溶性为主，水溶性土壤有机质只占土壤有机质的较小部分，但它容易被土壤微生物分解，在提供起重要作用。由于这部分有机质在水中可溶，容易被土壤微生物分解，对土壤养分方面提供、土壤生态系统中元素的生物地球化学循环及污染物质的毒性和迁移有很大影响。3.土壤有机质含量土壤有机质含量与气候、植被、地形、土壤类型、耕作措施等因素有关，不同土壤有机质含量差异很大，高者可达20%或30%以上（泥炭土），低者不足0.5%（漠境土和砂质土壤）。图3-2-1 土壤有机质来源