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1、高等土壤化学复习题及答案完整版土壤所讲解土壤化学复习题（2009年1月）1.请分别列出两种以上土壤中常见的原生矿物、粘土矿物、粘粒中的氧化物、含钾矿物？原生矿物：岩石经过物理风化形成的矿物 常见的有石英、长石、云母、辉石。粘土矿物：2m的矿物，含水的铁、镁、铝层状硅酸盐矿物，有高岭石、蒙脱石、伊利石。粘粒矿物：1微米-针铁矿稳定, 1微米-赤铁矿稳定 e.有机酸种类的影响: 如在pH为10-12时，有柠檬酸，促进生成赤铁矿，而无柠檬酸则形成针、赤铁矿混合物。f.淹水条件下，结晶氧化铁减少，无定形氧化铁增多，落干时相反。淹水时有利于针铁矿的形成，水稻土经淹水后赤铁矿逐渐减少，最后消失，针铁矿则相

2、反。g.Fe3+/oH的比值小于3时，产物为针铁矿与赤铁矿的混合物，达到3.1时为纯赤铁矿。h.有亚铁存在时只能形成针铁矿，不能形成赤铁矿。空间分布规律：针铁矿：广泛分布在各类土壤中。纤铁矿：常存在潮湿温带土壤中，它形成于排水良好、富含有机质和氧化还原作用交替频繁的土壤中。赤铁矿：多见于热带、亚热带高度风化的土壤中，主要存在于干燥而有强氧化势的表土层及胶膜中，是砖红壤中主要的氧化铁矿物。磁赤铁矿：存在于热带、亚热带高度风化、有机质含量较高的土壤表层及铁锰结核中。水铁矿：水铁矿不稳定，在热带、亚热带气候下逐渐转变为赤铁矿，而在潮湿温带气候下转变为针铁矿。5.土壤中产生CH4和N2O的基本条件和主

3、要影响因素。1）土壤中产生CH4的基本条件：强还原条件（Eh间歇灌溉的稻田间歇灌溉的硫酸盐稻田。原因根据甲烷产生、氧化和排放条件回答（终年淹水是长期的还原环境，有利于甲烷生成的环境；间歇性灌溉造成土壤，淹水时期是还原环境，而排干时期是氧化环境，氧化环境条件下其甲烷的产生量很小，即使产生的少量甲烷也会很快被氧化掉；并且这种间歇性的管理措施不易形成稳定的产生甲烷的环境，因此终年淹水的稻田甲烷排放量大。后面两者的比较，是由于硫酸盐稻田中的SO42-造成土壤的氧化还原电位较高，与产甲烷条件中的较低的氧化还原电位不相符合，像Fe、Mn、SO42-这些氧化物对于稻田甲烷的排放都具有抑制作用。）8.在淹水条

4、件下，同一土壤中分别加入硝态氮、葡萄糖和亚铁，对土壤CH4排放会产生什么影响？请说明原因。答：NO3-是氧化物性物质会通过反硝化作用等还原反应提高Eh，抑制甲烷产生、排放。 加入葡萄糖时，提高土壤的甲烷底物供应量，降低土壤氧化还原电位，刺激土壤原有有机碳的转化。有促进作用。 亚铁在土壤中迅速被氧化成高价铁，具有很强的还原性，降低土壤的氧化还原电位，对甲烷的产生有促进作用。9.在同样淹水的条件下，种植水稻的土壤甲烷排放量一般高于不种植水稻的土壤，为什么？水稻根系土镶中, 产甲烷细菌, 厌氧性纤维素分解细菌和甲烷氧化菌及总挥发性有机酸含量都明显高于其在行株间土壤中的含量，水稻生长给土壤细菌提供根系

5、分泌物和根屑, 这些物质主要由碳水化合物、有机酸和氨基酸组成, 很容易被土壤中的发酵性细菌分解成CO2、H2、 醋酸盐等产甲烷基质。10.为什么土壤水分含量的剧烈变化有利于氧化亚氮的排放？土壤水分含量状况对土壤释放N2O的速率具有重要影响。土壤中水分的分布影响溶质的迁移，从而影响土壤中NH4+和NO3-浓度的分布及其对微生物的有效性。当土壤水分含量既能促进硝化也能促进反硝化作用时，N2O形成与排放通量达最高值，但当土壤水分含量很高时，反硝化作用可能会停止。干湿交替对土壤N2O的排放影响很大，土壤干湿交替能激发N2O的形成与排放。主要原因是：土壤干燥时，导致了部分微生物死亡，从而打乱了土壤环境和

6、有机物之间的相互作用，增加了土壤中可降解的有机碳量和有机氮量，同时土壤中O2的浓度相对较高，促进了生物硝化作用过程的进行；土壤湿润时，发生反硝化作用，N2O产生比还原快，从而导致N2O积累并使N2O扩散排放成为可能。11.简述氮素生物固定与生物固氮的区别和联系，描述自然界三种以上固氮体系，评价其意义。区别：氮素生物固定是指有效态的N（NO3-，NH4+）被生物利用而以有机态的形式保持下来的过程，它是矿化的逆过程；生物固氮是指自然界中的一类能固氮的微生物将空气中分子态氮转变为氨的生物学过程。联系：他们都是氮素转化的两个过程,生物固氮为氮素生物固定提供所需要的NH4+，生物固定暂时将生物固氮的产物

7、以有机态的形式保持下来，减少了NH4+的损失，两者都对土壤中N的积累有重要作用。1）自生固氮：指自然界的一类微生物不需要同其它作物共生，而能独立地进行固氮作用。按对生存环境中氧的依赖和敏感程度可分为三类：有好氧的、兼性厌氧的、厌氧性的；按营养生活方式可分为自养和异养两大类。2）共生固氮：豆科植物为根瘤菌属的寄主，根瘤菌把空气中的N2转化为NH3供给植物氮素营养，植物把通过光合作用制造出来的部分碳水化合物供给根瘤菌作工作能量，豆科植物与根瘤菌之间相互支持，相互依靠。3）联合固氮：一群有固氮能力的细菌集居于植物的根际，甚至部分进入根表细胞，细菌利用植物根系分泌物，植物利用细菌固定的氮素或某些生理活

8、性物质。植物与根际细菌在互利的基础上形成联合而非共生的结构。意义：全球每年生物固氮总量达1.75亿吨，它和工业氮都是供应土壤和农业所需氮素的重要途径，两者可以相互补充，保持和提高土壤氮素肥力。由于工业氮存在工作量大、利用率低等问题，而生物固氮是一种自然的过程，它的存在和发展将减轻由过量施用氮肥而造成的环境污染，同时可协调解决粮食、能源和环境污染等问题。12.简述农田生态系统中氮素循环的环境效应，减缓氮肥施用对环境负面效应的措施。答：氮肥在土壤中主要以铵态氮和硝态氮的形式存在，其中硝态氮由于带负电荷易随水流失到水体中，同时氨挥发作用和氮的硝化和反硝化作用会向大气中排放NH3、N2 、N2O 和N

9、O。这些排放到水体和大气中的活性氮都会给环境带来还大的影响.(农业面源污染、硝酸盐污染地下水、氮沉降、N2O与温室效应、一氧化氮与光化学反应等)为了提高氮肥的肥效，在获得较高产量的同时减少氮素对环境的负面效应，必须因土壤、因作物、因肥料性质和形态而合理地施用氮肥，采取合适的分配方案，选择适宜的氮肥品种，应用先进的施肥技术，确定最佳的氮肥施用量和施用时间。减缓氮肥施用对环境负面效应的措施有：1） 合理施肥减少氮肥损失。确定氮肥适宜施用量；氮肥的适宜施用时期：分次施用氮肥；深施：铵态氮肥和尿素应深施；水肥的综合管理；平衡施肥：在缺磷的土壤上，氮磷配合施用，可以显著的提高氮肥利用率；施用硝化抑制剂；

10、施用缓效性氮肥； 2） 控制径流。免耕少耕，修建暴雨蓄积池、沉淀塘，灌溉植被过滤。3） 控制氮素转化。避免土壤水分剧烈变化，施用有机废弃物或秸秆还田，提高碳氮比，减少N2O排放。4） 在氮肥大量施用地区种植不易积累硝酸盐的农作物品种，及时收获。13.简述施入土壤中的氮肥去向与提高氮肥利用率的途径。农田生态系统中化肥氮的去向，是在作物和环境条件的影响下，土壤中氮素的转化和移动各过程的综合表现。农田生态系统中化肥氮的去向，可粗分为三个方面：1）作物吸收；2）土壤残留：矿物固定和生物固定；3）氮素损失：氨挥发、硝化、反硝化、淋洗、径流、侧渗、以及通过作物地上部分的直接损失等。减少氮肥损失、提高其利用

11、率和增产效果的主要技术途径：1）确定氮肥适宜施用量；2）氮肥的适宜施用时期：分次施用氮肥；3）深施：铵态氮肥和尿素应深施；4）水肥的综合管理：水田用尿素作追肥时，可以采用“以水带氮”的方法；旱作上撒施尿素后，随即灌水；5）平衡施肥：在缺磷的土壤上，氮磷配合施用，可以显著的提高氮肥利用率；6）添加脲酶抑制剂延缓尿素水解，减少氨挥发；7）施用硝化抑制剂；8）施用缓效性氮肥；9）其它途径：杀藻剂及水田抑氨分子膜。14.谈谈太湖地区水旱轮作制度下的用氮建议。太湖地区主要是稻-麦轮作。故应考虑不同作物生长期的施用氮肥品种、氮肥施用量、氮肥施用时期。在水稻生长期，应施用铵态氮肥，以减少因施用硝态氮肥造成的

12、径流损失及反硝化作用释放含氮气体，污染地下水和大气环境，施用铵态氮肥的同时，添加表面分子膜抑制氨挥发。在小麦生长期可考虑施用硝态氮肥，以减少因施用铵态氮肥造成的氨挥发，在硝态氮肥中添加硝化抑制剂。太湖地区普遍存在氮肥施用量过高的问题，应减少施肥量，降低环境污染。另外，应根据所种作物的不同生长阶段，针对性地施用基肥和追肥，氮磷钾平衡，提高氮肥利用率。15.土壤中氮、磷向水体迁移的途径、对水环境质量的影响及其阻控措施。迁移途径：氮通过挥发沉降、淋溶、地表径流和冲刷迁移；磷移动性差，主要通过地表径流和冲刷进入水体。水环境质量影响：水体富营养化、藻类及其他浮游生物迅速繁殖、水体溶解氧下降、水质恶化、鱼

13、类及大量其他生物死亡。阻控措施：提高氮磷利用率，改进施肥技术，增加地表覆盖，建造生物篱，减少地表径流，控制水土流失16.酸性、中性和碱性土壤对磷吸附和固定特性，说出两种土壤有效磷的提取方法，指出其适用性。磷是一个在化学上十分活跃的元素，它可以和多种化学元素进行反应，从而形成各种化合物，也正由于这个原因，磷肥施入土壤后容易被吸附和固定，使磷肥在土壤中的移动性大大减弱。在酸性土壤中，磷和大量的Fe3+、Al3+作用，形成磷钾铝石和磷钾铁铝石，以及无定型的磷酸铁、磷酸铝。在一些温带土壤中，先形成磷钾石，只有当土壤中的交换性钾消耗完后才形成简单的磷铝石。反应的最初产物中的无定型磷酸铝、磷酸铁，进一步的

14、反应产物是胶态磷酸铝，在我国各类土壤中，南方的红壤和砖红壤对磷的固定能力强。水田和旱地的性质不同，它们固定磷的能力也是不同的。土壤溶液中的磷可被铁铝氧化物吸附，这部分磷可解吸下来供作物利用，也可进一步形成闭蓄态磷。在中性和碱性土壤中，磷主要和碳酸钙反应，这种反应的最初产物主要为二水磷酸二钙，有时也有无水磷酸二钙的产生，这些反应产物是欠稳定的，根据热力学原理，它们将逐步向更加稳定的化合物转变，转变方式如下：磷酸一钙 二水磷酸二钙或无水磷酸二钙 磷酸八钙 羟基磷灰石 氟磷灰石在强石灰性土壤中，磷酸一钙可直接转化成磷酸八钙，磷酸八钙向胶态磷灰石转化需要4个月时间。我国北方分布着大面积的中性和石灰性土

15、壤，其对磷的吸附量一般小于酸性土壤，固定的磷量和土壤中无定型氧化铁、有机质、粘粒以及石灰含量显著相关。这说明，即使在石灰性土壤中，少量的无定型氧化铁对土壤固定磷的能力也起着重大作用。土壤有效磷的提取方法：（1）碳酸氢钠法：NaHCO3溶液提取土壤有效磷适用于微酸性、中性和石灰性土壤。在石灰性土壤中，提取液中HCO3-可与土壤溶液中Ca2+形成CaCO3沉淀，从而降低了钙的活度而使某些活性较大的钙磷被浸提出来。在酸性土壤中因pH提高而使铁磷、铝磷水解而部分被提取。（2）盐酸-氟化铵法：一是通过氟化铵中的氟离子和土壤中的铁磷、铝磷中的铁、铝在酸性条件下形成络合物从而释放有效磷；二是通过稀酸来溶解部

16、分磷。这种方法适用于酸性土壤，因为提取剂中的酸在水土比不大时很容易被石灰中和而不适用于碱性土壤，另外有可能形成氟化钙导致磷的再吸附或再沉淀而使结果偏低。18土壤中的N2O主要通过硝化和反硝化过程产生，由于土壤中硝化和反硝化过程往往同时存在，你认为可以用什么方法测定或计算硝化过程和反硝化过程对N2O的相对贡献？原理：低浓度C2H2能抑止NH3的氧化，因此能抑止自养硝化和硝化细菌的反硝化。对于扰动土壤用0.01kPa，潮湿土壤用0.02 kPa，原状土用0.1 kPa浓度的C2H2可抑止NH3氧化。1kPa以上浓度的C2H2可抑止反硝化过程的最后一步反应即N2O还原为N2的过程，而不会对自养和硝化

17、细菌反硝化产生影响。高浓度O2（约100 kPa）可抑止反硝化和硝化细菌反硝化过程。同时充入C2H2和O2处理的土壤，硝化过程和反硝化过程都将被抑止，此时N2O的产生只可能是由其他途径产生，如化学反硝化过程。实验采用恒温密闭土壤培养实验方法，设置处理如下：1、对照（C）2、低浓度C2H2处理（A）3、O2处理（O）4、低浓度C2H2和O2处理（AO）不同抑止剂对产生N2O途径的不同影响如表所示：产生途径CAOAO硝化+-+-硝化细菌反硝化+-反硝化+-其他+表示可以发生的反应过程，-表示不可以发生的反应过程不同N2O产生来源按下式计算：硝化产生的N2OnitrificationN2OO- N2

18、OAO反硝化产生的N2OdenitrificationN2OA- N2OAO硝化细菌反硝化过程产生的N2Onitrifier denitrificationN2OC - N2Onitrification- N2Odenitrification- N2OAO =N2O - N2OO- N2OA+ N2OAO其他途径产生的N2OotherN2OAO不同来源产生的N2O 与总产生量之比即可计算出各来源对N2O的贡献。19.分析非点源污染的特点、农业非点源污染的产生途径；从三各以上的不同角度提出减缓非点源污染的具体措施。答：非点源污染，也称面源污染或者分散污染源，它是指时空上无法定点监测的，与大气、水

19、文、土壤、植被、土质、地貌、地形等环境条件和人类活动密切相关的，可随时随地发生的，直接对水环境构成污染的污染物来源。 农业非点源污染的基本特征为: (1).非点源污染的特点:a.形成的随机性：降水的随机性和其他影响，因而降雨径流具有随机性 b.影响的滞后性：单次农药和化肥的使用所造成的非点源污染将是长期的 c.因子的复杂性：农药和化肥的不同的施用量，在生长季节、农作物类型、施用方式、土壤性质和降雨条件不同时，所可能产生非点源污染的途径和产生量是不同的 d.存在的广泛性：在地球表层广泛分布，随着径流进入水体的污染物遍地可见 农业非点源污染的产生途径：农田径流营养成分的流失；农村生活污水及生活垃圾

20、无处理排放；分散式养殖场禽畜粪便排放；农田水土流失；减缓非点源污染的具体措施：1）从农业生产方面：合理施肥，节水灌溉；调整农药结构 ，积极开发研制新型农药；使用和推广农业废弃物的资源化技术；2）从工程措施方面：建立缓冲带改善生态环境质量；缓冲带是指利用永久性植被拦截污染物或有害物质的条带状、受保护的土地，灌溉水生态化；水土保持工程。 3）从管理方面：模型预测，优先控制源、优先控制区。4）从法律 、环保稽查方面：建立法律法规和组织机构； 实行征收环境税和扣缴生态补偿金政策。20请指出氮素生物固定与生物固氮的区别与联系，描述自然界3种以上固氮体系，并评价其意义。区别：氮素生物固定是指有效态的N（N

21、O3-，NH4+）被生物利用而以有机态的形式保持下来的过程，它是矿化的逆过程；生物固氮是指自然界中的一类能固氮的微生物将空气中分子态氮转变为氨的生物学过程。联系：他们都是氮素转化的两个过程,生物固氮为氮素生物固定提供所需要的NH4+，生物固定暂时将生物固氮的产物以有机态的形式保持下来，减少了NH4+的损失，两者都对土壤中N的积累有重要作用。主要固氮体系有：1 共生固氮1） 豆科植物-根瘤菌体系陆地上存在许多种共生固氮体系，其中豆科植物-根瘤菌是最普遍，最重要的一种。豆科植物为根瘤菌属的寄主，根瘤菌把空气中的N2转化为NH3，供给豆科植物以氮素营养，豆科植物也要把自己通过光合作用制造出来的部分碳

22、水化合物供给根瘤菌，作为它工作的能量。就这样，豆科植物与根瘤菌之间建立了相互支持，相互依靠的共生关系。2） 非豆科植物-放线菌固氮体系与放线菌营共生结瘤的多数植物为野生林木，适宜于瘠薄环境，对提高森林土壤和干旱地区土壤的氮素营养具有重要意义。3） 萍-藻固氮体系在水田中放养绿萍（红萍）肥田，因为一种叫鱼腥藻的藻类植物与绿萍共生在一起，构成萍-藻共生体，有固氮作用。这是增加水田氮素营养的一个重要途径。2 自生固氮 指自然界的一类微生物不需要同其它作物共生，而能独立地进行固氮作用。按照对生存环境中氧的依赖和敏感程度自生固氮的细菌可分为三类：有好氧的（如固氮菌），有兼性厌氧的（如克氏杆菌），有厌氧性

23、的（如巴氏梭菌）；按其营养生活方式，可分为自氧和异氧两大类。自生固氮细菌虽能在氮素贫瘠，碳源丰富的环境生活，然而自生固氮细菌的固氮量比共生固氮的固氮量低得多。固氮蓝藻是既能进行光合作用，又能进行固氮作用的自氧型固氮生物。3联合固氮这是由一群有固氮能力的细菌集居于植物的根际，根表，甚至可部分进入根表细胞；集居的细菌利用植物根系分泌物，而植物则利用细菌固定的氮素或某些生理活性物质，植物与根际的细菌虽有某中形式的联合，但不形成共生结构。这种固氮形式不同于共生固氮，而只是在互利的基础上。联合固氮作用广泛存在于自然界。固氮菌与某种植物根际的联合是专一性的，联合固氮作用在非豆科作物的氮素营养中起着一定作用

24、，是非豆科植物中氮素的一种来源。意义：全球生物固氮总量每年达1.75亿吨，它和工业氮都是供应土壤和农业所需氮素的重要途径，两者可以相互补充，保持和提高土壤氮素肥力。由于生物固氮是一种自然的过程，它的存在和发展将减轻由过量施用氮肥而造成的环境污染，工业氮利用率低，工作量大等问题，同时可协调解决能源，粮食和环境污染等问题。21.土壤表面正/负电荷的产生机理及其对表面化学性质的影响。土壤表面电荷有两种，永久电荷和可变电荷。土壤中常见的永久电荷粘土矿物有水云母、蛭石等层状硅酸盐矿物，其硅氧烷表面的电荷是永久负电荷，是由于层状硅酸盐矿物中的同晶置换而产生的。这是因为如果硅氧四面体中的硅被低价的铝所置换，

25、或者铝氧八面体中的铝被低价的镁或亚铁置换，都将产生过剩的负电荷。对于可变电荷土壤，可变电荷的主要来源是铁铝氧化物和水和氧化物。此外，土壤中的粘土矿物表面的边面也是可变电荷表面。腐殖质含有大量的羧基，羧基的氢离子解离后，即产生可变负电荷。土壤中铁、铝、锰、钛、和硅主要以氧化物和水和氧化物的形态存在，其表面都带有羟基。水和氧化物表面的电荷是通过其表面羟基上的H+的解离和羟基与溶液中的H+的缔合而产生的。表面羟基失去一个H+后，表面带负电荷，表面羟基吸附一个H+后，表面带正电荷。层状硅酸盐的边面也可以产生可变电荷，是通过边缘破键暴露的羟基中H的解离或对质子的吸附而产生的。土壤胶体的表面带有电荷，这是土壤具有一系列电化学性质的原因，也是土壤不同于纯砂粒之处。土壤电荷通过电荷数量和电荷密度两种方式对土壤的许多化学性质发生影响。例如，土壤能吸附阳离子和阴离子就是因为土壤带有正电荷和负电荷。土壤吸附电荷的多少决定于土壤所带电荷的数量，而吸附的牢固程度则与电荷的密度相关。此外离子在土壤中的移动、有机-无机复合体的形成及土壤的分散、絮凝和膨胀、收缩等性质也受土壤的电荷性质的影响。所以土壤的电荷