土壤学复习.doc
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1、绪论土壤:发育与地球陆地表面能生长绿色植物的疏松多孔结构表层。土壤剖面: 由成土作用形成的层次成为土层(土壤发生层),而完整的垂直土层序列称之为土壤剖面。其深度一般达到基岩或达到地表沉积体的相当深度为止。一个完整的土壤 剖面应包括土壤形成过程中所发生的发生学层次(发生层)和母质层。发生层:指土壤形成过程中所形成的具有特定性质和组成的、大致与地面相平行的,并具有 成土过程特性的层次。土体结构:各土壤发生层在垂直方向有规律的组合和有序的排列状况。土壤肥力:肥力是土壤的基本属性和质的特征,是土壤从营养条件和环境条件方面,供应和 协调植物生长的能力。土壤肥力是土壤物理、化学和生物学性质的综合反映。土壤
2、生产力:由土壤本身的肥力属性和发挥肥力作用的外界条件所决定。土壤圈:地球表层系统中处于四大圈(气、水、生物、岩石)交界面上最富有生命活力的土 壤连续体或覆盖层。土壤生态系统:是以土壤为研究核心的生态系统,可分为研究土壤生物的生态系统和研究土 壤性状的与环境关系的土壤生态系统两类。简答土壤在人类农业和自然环境中的重要性: (一)土壤是人类农业生产的基地:土壤是植物生长繁育和生物生产的基地,其中养分和水分通过根系从土壤中汲取,植物的生长繁育必须以土壤为基地。(营养库的作用、养分转化和循环的作用、雨水涵养作用、生物的支撑作用、稳定和缓冲环境变化的作用)(二)土壤是地球表层系统自然地理环境的重要组成部
3、分:土壤圈覆盖于地球陆地表面,处于其它圈层的交接面上,成为它们连接的纽带,构成结合无机界和有机界即生命和非生命联系的中心环境。(三)土壤是地球陆地生态系统的基础:土壤在陆地生态系统中起着重要的作用,主要包括:保持生物活性,多样性和生产性;对水体和溶质流动起调节作用;对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解、固定和解毒的作用;具有贮存并循环生物圈及表面的养分和其他元素的功能。(四)土壤是最珍贵的自然资源:土壤资源和水资源、大气资源一样,是维持人类生存与发展的必要条件,是社会经济发展最基本的物质基础。近代土壤科学的发展及三大学派观点: (一)农业化学土壤学派(矿质营养学说):植物长期吸收消耗土壤中的
4、矿质养料,会使土壤库的矿质养料储藏量越来越少,为了弥补土壤库储量的减少,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力永续不衰。 (二)农业地质土壤学观点:土壤的形成过程看做是岩石的风化过程,土壤是岩石经过风化而形成的地表疏松层,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。 (三)土壤发生学派:土壤形成过程是岩石的风化过程和成土过程所推动的,影响土壤发生和发育因素可概括为母质、气候、生物、地形及陆地年龄等五个,即五大成土因素学说。土壤矿物质土壤生态系统:是以土壤为研究核心的生态系统,可分为研究土壤生物的生态系统和研究土壤性状的与环境关系的土壤生态系统两
5、类。土壤矿物:土壤中的重要组成物质,是具有特征结构和一定化学式的各种天然无机固态物质。土壤原生矿物:指经过不同程度的物理风化,未改变化学组成和晶体结构的原始成岩矿物。土壤次生矿物:由原生矿物分解转化而成。同晶替换:指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格结构保持不变的现象。土壤有机质土壤有机质:指存在于土壤中的所有含碳的有机质,它包括土壤中各种动、植物残体,微生物体及其分解和合成的各种有机物质。土壤有机质来源:原始土壤:微生物;发展后基本来源:动、植物残体;通常自然植被条件:土壤上生长的植物残体和根系分泌物。土壤腐殖质:除未分解和半分解动、植物残体及微生物体以外的有机质的总称
6、。有机质的矿化过程:有机化合物进入土壤后,一方面在微生物酶的作用下发生氧化反应,彻底分解而最终放出二氧化碳、水和能量,所含氮、磷、硫等营养元素在一系列特定反应后,释放成为植物可利用的矿质养料。 酶R(C,4H)+2O2 CO2+2H2O+能量 含碳和氢的化合物 氧化腐殖化过程: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。简答有机质在土壤肥力上的作用: (一)提供植物需要的养分:土壤有机质是作物所需的氮、磷、硫、微量元素等各种养分的主要来源,这些养分可直接通过微生物的降解和转换,以一定的速率不断地释放出来,供作物和微生物生长发育之
7、需。土壤有机质分解和合成过程中,产生的多种有机酸和腐植酸对土壤矿质部分有一定溶解能力,可以促进矿物风化,有利于养料的有效化。 (二)改善土壤肥力特性:物理性质 土壤有机质尤其是多糖和腐殖质在土壤团聚体的形成过程和稳定性方面起着重要的作用,这些物质在土壤中可以通过功能基、氢键、范德华力等机制以胶膜形式包被在矿质土粒的外表,腐殖质具有巨大的比表面积和亲水基团,吸水量是粘土矿物的5倍,能改善土壤有效持水量。化学性质 腐殖质因带有正负两种电荷可以吸附阴阳离子供作物吸收。腐植酸是一种含有许多酸性功能团的弱酸,所以在提高土壤腐植质含量的同时也提高了土壤对酸碱度变化的缓冲性能。生物性质 土壤有机质是土壤微生
8、物生命活动所需养分和能量的主要来源,没有它就不会有土壤中的所有生物化学过程,土壤有机质通过刺激微生物和动物的活动还能增加土壤酶的活性,从而直接影响土壤养分转化的生物化学过程,腐植酸是一种生理活性物质能加速种子发芽,增强根系活力,促进作物生长。有机质在生态环境上的作用: (一)有机质与重金属离子的作用:土壤腐殖质含有多种多种功能基,对重金属离子有较强络合和富集能力,重金属离子的存在形态也受腐殖物质的络合作用和氧化还原作用的影响,同时腐殖质对无机矿物也有一定的溶解作用。 (二)有机质对农药等有机污染物的固定作用:土壤有机质对农药等有机污染物有强烈的亲和力,对有机污染物在土壤中的生物活性、残留、生物
9、降解、迁移和蒸发等过程有重要的影响。可溶性腐殖质能增加农药从土壤向地下水的迁移,腐殖物质还能作物还原剂而改变农药的结构,有毒有机化合物与腐殖物质的结合后,其毒性降低或消失。 (三)土壤有机质对全球碳平衡的影响:土壤有机质是全球碳平衡过程中重要的碳库,土壤有机质的损失地球自然环境具有重大影响。土壤有机质管理:施用有机肥以提高土壤有机质水平是我国劳动人民在长期生产实践中总结出来的宝贵经验,即能保持土壤良好的结构,又能不断地供给作物生长所需的养分。旱地改成水田后,土壤有机质含量明显提高。绿肥或牧草与作物轮作可显著提高土壤有机质的含量。免耕可以显著增加土壤微生物生物量和微生物碳和有机碳的比率,并使土壤
10、有机质水平表现出提高的趋势。适当施用一些氮肥将土壤有机质保持在合适水平,氮肥能够增加作物生物量及由此增加进入土壤的作物残体量,施用铵态氮肥可以导致土壤酸化,能降低土壤有机质的分解。不同活性的有机质组成在土壤管理和碳循环中起着极不相同的作用,土壤腐殖质占很大一部分,它对维持良好的土壤结构性和物理性质方面起着重要作用,非腐殖物质分解速度快在提供土壤养分方面起着重要作用,因此需要将不同活性的有机质维持在一定的比例。第三章 土壤生物简答:影响土壤微生物活性的环境因素: (一)温度:温度是影响微生物生长和代谢最重要的环境因素,微生物生长需要一定的温度,温度超过最低和最高限度时即停止 生长或死亡。 (二)
11、水分及其有效性:水是微生物细胞生命活动的基本条件之一,不同环境水活度不同,微生物对其适宜性也差别很大。 (三)PH 酸碱度(pH)对微生物生命活动有很大影响,每种微生物都有其最适宜的pH和一定的pH适宜范围。 (四)氧气和Eh值:通气状况或氧化还原电位(Eh值)的高低微生物生长有一定的影响。 (五)生物因素:客居性微生物和土居性微生物有互生互利关系,则客居性微生物存活时间变长或可定居,若两者为拮抗关系则客居性微生物可能很快消失。土居性微生物本身也存在互生、共生、拮抗现象,它们间互为生存、互相制约使土壤微生物多样性。 (六)土壤管理措施:任何能改变性质的管理措施就可能影响到微生物的生长发育。(土
12、壤耕作、杀生剂和其它化学制剂)。土壤微生物区系的发生和分布: (一)不同类型土壤中微生物的数量和分布:不同类型土壤、肥力水平,土壤微生物的数量和分布有很大差异,不同土壤微生物总数变化趋势:黑钙土棕壤灰壤水稻土砖红壤 (二)土壤剖面中微生物的数量和分布:在土壤的不同层次中,由于水分、氧气、通气、温度、pH等因素的差异及不同微生物的特异性,致使微生物在土壤剖面中的分布不均,一般来说,表土层微生物数量最多,随层次加深,数量减少。 (三)土壤团聚体中微生物的分布:各种团聚体是微生物在土壤中的生活的微环境,在团聚体中,微生物不均匀的分布而形成微菌落,与土壤粘粒紧密结合在一起。 (四)微生物与植物跟的联合
13、:根圈微生物,菌根,共生固氮,联合固氮。第四章 土壤质地和结构土壤密度:单位容积固体土粒(不包括粒间孔隙的容积)的质量。土壤容重:田间自然垒结状态下单位容积土体(包括土粒和孔隙)的质量或重量。土壤孔隙度(土壤孔度):土壤中各种形状的粗细土粒集合和排列成固相骨架。骨架内部有宽狭和形状不同的孔隙,构成复杂的孔隙系统,全部孔隙容积与土体容积的百分率。土壤粒级:按土粒的大小,分为若干组,称为土壤粒级(粒组)。当量粒径:当量粒径和有效粒径的概念来自土壤机械分析(颗粒分析)时采用的假设和方法。把全部复粒被分散成为单粒的土壤悬液,通过套筛进入沉降筒中。粗粒部分先后被截留在各个筛子上,即以圆筛的孔径作土粒的有
14、效粒径。如通过1mm筛而阻留在0.5mm筛上的土粒即是10.5mm粒级,余类推。细粒部分则根据颗粒半径与颗粒在静水中沉降速率的关系,即斯托克斯定律,计算不同粒级土粒在静水中的沉降速度,把土粒看做光滑的实心圆球,取与此粒级沉降速率相同的圆球直径,作为其当量粒径。土壤机械组成(颗粒组成):根据土壤机械分析,分别计算其各粒级的相对含量。土壤质地:根据机械组成划分的土壤类型。土壤结构:土粒(单粒和复粒)的排列、组合形式。简答:各种土粒的组成和性质:(一)各级土粒的矿物组成和化学组成:土粒的矿物组成 岩石和母质中有很多种类的矿物颗粒,它们的抗风化的能力有很大的差异,因而在风化和成土过程中破碎和分散的程度
15、不同。土粒的化学性质和化学组成 随着粗细土粒中矿物组成的变化二氧化硅(SiO2)含量随颗粒由粗到细逐渐减少,而Al2O3、Fe2O3和盐基的含量即逐渐增加,细土粒中各种植物养分的含量要比粗土粒中多得多。 (二)土壤粒级的物理性质:土壤各粒级的形状不一,沙粒和粉粒是不规则的多角形,云母颗粒则呈片状,粘粒多为片状或棒状,由于粗、细土粒的形状、比面和矿物组成的不同,造成各项物理性质的差别。不同质地土壤的肥力特点:(一)沙质土:沙粒很多而粘粒很少,粒间孔隙度大,抗旱力弱,沙质土的养分少,在其上施用速效肥料往往肥效猛而不稳,由于沙质土的通气好,好气微生物活动强烈,有机质需素分解并释放出养分,但有机质累积
16、难而其含量较低。 (二)粘质土:包括粘土和粘壤,雨水和灌溉水难以下渗而排水困难,易在犁底层和粘粒层聚集形成上层滞水,影响植物根系下伸。粘质土含矿质养分(钾、钙等盐基离子)丰富,而且有机质含量较高,空细而往往为水占据,通气不畅,好气性微生物活动受到抑制,有机质分解缓慢,腐殖质与粘粒结合紧密而难以分解,因而容易积累,其储水多,热容量大,昼夜温度变幅小。同时粘质土的湿胀干缩剧烈,常造成土地裂缝和建筑物倒塌。(三)壤质土 :它兼有沙质土和粘质土的优点,是较为理想的土壤,其耕性优良,适种的作物种类较多,但不利于幼苗的扎根和发育。土壤质地改良:(一) 客土法: 客土即通过砂掺粘或粘掺砂,是一个有效地措施,
17、课逐年进行。(二) 深耕、深翻、人造塥:八两层土壤混合以改良土质。(三) 质地不良的土质可通过增加土壤腐殖质和改善结构性而得到补救。团粒的形成过程:(一)粘结团聚过程:这是粘结过程和团聚过程的综合,后者是团粒形成所特有的,土壤团粒的多级团聚过程包括各种化学作用和物理化学作用。凝聚作用:凝聚作用是指土壤胶体相互凝聚在一起的作用。无机物质的粘结作用:土壤中常见的无机物质在湿润是起粘结作用,把土粒或微聚体粘结在一起,干燥脱水后就成土块。有机质的胶结作用和复合作用:多种多样的有机物质都有胶结作用,在结构形成上较重要的是新施入土壤中的有机物质。有机矿质复合体:通过有机矿质复合而成的复合体比较稳定。蚯蚓和
18、其它小动物的作用:土居小动物的活动也可促进土壤团粒结构的形成,它的排泄物本身就是含有丰富的有机质和养分的团粒。(二)切割造型过程:所欲结构体的形成均有一个切割造型过程,对于经过多次团聚的土体来说,这一过程会产生大量的团粒:根系的切割、干湿交替、冻融交替、耕作。团粒结构在土壤肥力上的意义:(一)团粒结构土壤的大小孔隙兼备:团粒具有多级孔性,总的孔度大,即水、气总容量大,又在各级团粒(复粒、微团粒、团粒)结构体之间发生了不同大小的孔隙通道,大小孔隙兼备,储水(毛管孔隙)与透水、通气(非毛管孔隙)同时进行,土壤孔隙状况较为理想。(二)团粒结构土壤中水、气矛盾的解决:在团粒结构土壤中,团粒与团粒之间是
19、通气孔隙(非毛管孔),可以透水通气,把大量的雨水甚至暴雨迅速吸入土壤,同时大量的毛管孔隙(在团粒内部)可以保存水分。(三)团粒结构土壤的保肥与供肥的协调:在团粒结构土壤中的微生物活动强烈,土壤养分供应较多,有效肥力较高。团粒的表面(大孔隙)和空气接触,又好气性微生物活动,有机质迅速分解,供应有效养分。在团粒内部(毛管孔隙),贮存毛管水而通气不良,只有嫌气性微生物活动,有利于养分的贮藏。(四)团粒结构土壤宜于耕作:结构良好的土壤,由于团粒之间接触面较小,粘结性较弱,因而耕作阻力小,宜耕时间长。(五)团粒结构土壤具有良好的耕层构造:团粒结构的旱地土壤具有良好的耕层构造。肥沃的水田土壤耕层则有一定数
20、量的水稳性微团粒,可以解决水气并存的矛盾。第五章 土壤水吸附水(束缚水):受土壤吸附力作用保持,又可分为吸湿水、膜状水。毛管水:受毛管力的作用而保持。(毛管悬着水)重力水:受重力支配,容易进一步向土壤剖面深层运动。田间持水量:土壤毛管悬着水达到最多时的含水量。土壤水的有效性:指土壤水能否被植物吸收利用及其难易程度。(有效水、无效水)土水势:为了可逆地等温地在标准大气压下从在指定高度的纯水水体中移动无穷小量的水到土壤水分中去,每单位数量的纯水所需作功的数量。土水势包括若干分势:基质势、压力势、溶质势、重力势等。基质势(m0):在不饱和的情况下,土壤水受土壤吸附力和毛管力的制约,其水势自然低于纯水
21、自由水参比标准的水势。压力势(p0):在土壤水饱和的情况下,由于受压力而产生土水势变化。溶质势(s0):指由土壤水中溶解的溶质而引起土水势的变化。土壤水吸力:指土壤水在承受一定吸力的情况下所处的能态。土壤水分特征曲线:土壤水的基质势或土壤水吸力是随土壤含水率而变化的,其关系曲线称为土壤水分特征曲线或土壤持水曲线。简答:土壤水分含量的测定:1,烘干法:2,中子法,3,TDR法:土壤空气和热量状况土壤空气的对流(质流):指土壤与大气间由总压力梯度推动的气体的整体流动。土壤呼吸:在土壤空气的组成中,CO2的浓度高于空气,O2的浓度低于空气,这样就分别产生了土壤和大气之间CO2分压差。在分压梯度的作用
22、下,驱使CO2气体分子不断从土壤中向大气扩散,同时使O2分子不断从大气向土壤空气扩散,这种土壤从大气中吸收O2,同时排出CO2的气体扩散作用,称为土壤呼吸。土壤热容量:指单位质量(重量)或容积的土壤每升高(或降低)1所需要(或放出))的热量。土壤导热率:在单位厚度(1cm)土层,温差为1时,每秒钟经单位断面(1cm2)通过的热量焦耳数()。单位:J/(cm2-s-)土壤的热扩散率:指在标准情况下,在土层垂直方向上每厘米距离内,1的温度梯度下,每秒流入1cm2土壤断面面积的热量,使单位体积(1cm3)土壤所发生的温度变化。土壤空气的扩散:CO2的浓度高于大气,而O2的浓度低于大气,这样就分别产生
23、了土壤和大气之间CO2分压差,驱使CO2气体分子不断从土壤中向大气扩散,同时使O2分子不断从大气向土壤空气扩散,这种土壤从大气中吸收O2,同时排出CO2的气体扩散作用称为土壤呼吸,通过充气孔隙扩散保持着大气和土壤间的气体交流作用为气相扩散,而通过不同厚度水膜的扩散为液相扩散。简答:土壤空气与近地表大气的组成及其差别:(一) 土壤空气中的CO2含量高于大气,大气中CO2平均为0.03%。(二) 土壤空气中的O2含量低于大气 ,大气中O2含量为20.94%。(三) 土壤空气中水汽含量一般高于大气,土壤空气湿度一般都在99%。(四) 土壤空气中含有较多的还原性气体。地形地貌和土壤性质对温度的影响:(
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