土壤学期末复习资料.doc

．名词解释
1.土壤：发育于地球陆地表面能生长绿色植物的疏松多孔结构表层。
2.土壤肥力：是土壤物理，化学和生物学性质的综合反映。
3.矿物：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，并在一定条件下相对稳定的自然产物。
4.解理：矿物受外力作用后，沿一定的方向平行裂开的性能。
5.岩浆岩：地壳和上地幔中岩浆流动或喷出地表冷却结晶而成的岩石。
6.沉积岩： 表石在地表经风化，破碎，搬运沉积下来，又经成岩作用而形成的一类新的岩石。
7.变质岩： 先成的岩石受地球力和地热作用发生重新排列，结晶增大等变质作用而形成一类新的岩石。
8.风化作用：地表的岩石在大气和水的联合作用以及温度变化和生物活动影响下，发生一系列崩解和分解作用。
9.土壤腐殖物质：土壤腐殖质是褐色或暗褐色的，芳香族结构的，具有多官能团的含氮的、复杂的高分子有机化合物。
10.毛管水：土壤水分所受毛管力的作用而保持，此时土壤水分称为毛管水。
11.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摄氏度所需（或放出）的热量。
12. 土壤阳离子交换量（CEC）：指土壤所能吸附和交换的阳离子的容量用每千克土壤的一价离子的厘摩数表示，即cmol（+）/g.
13.土壤缓冲性：土壤抗衡酸、碱物质，减缓ph变化的能力。
14.闭蓄态磷：在酸性土壤中存在被水化氧化铁所包裹的磷酸矿物，性质相似于绿磷铁矿[Fe(OH)3PO4]，铁质化砖红壤中含量较丰富，又称闭蓄态p。
15.土壤结构体：是土壤（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。
16.萎焉系数：当植物因根无法吸水而发生永久萎焉时的土壤含水量。
17.代换性酸：在非灰石性土壤及酸性土壤中，土壤胶体吸附一部分Al3+ 离子及H+ 离子。当用中性盐溶液浸提土壤时，土壤胶体吸附Al3+和H+大部分均被浸提剂的阳离子交换而进入溶液，浸出液中的H+及由Al3+ 水解产生的H+ ，用标准碱液滴定，根据消耗的碱量换算为交换性氢与交换性铝的总量即为代换性酸。
18.水解性酸：当土壤是用弱酸强碱的盐类溶液浸提时，因弱酸强碱盐溶液的水解作用，交换程度更完全，土壤吸附性氢，Al3+的绝大部分可被Na+交换。水化氧化物表面的羟基和腐殖质的某些功能团上部分H+解离而进入浸提液被中和。以NaOH标准液滴定浸出液，据所消耗的NaOH用量换算为土壤算量。这样测得的潜在酸的量称为水解性酸。
19.土壤容重：田间自然垒结状态下单位容积干燥土体（包含土粒和孔隙）的质量或重量。
20.盐基饱和度：交换性盐基离子与阳离子交换量的百分数。
21.潜在酸度：土壤的潜性酸度是指土壤胶体上吸附的H+和Al3﹢所引起的酸度。
22.土壤机械组成：土壤中各级土粒所占的质量百分数称为土壤机械组成（或称土壤颗粒组成）。
23.土壤结构性： 由土壤结构体的种类，数量（尤其是团粒结构的数量）及结构体内外的孔隙状况等产生的综合性质。
24.土壤呼吸：土壤从大气中吸收氧气，同时排出二氧化碳的气体扩散作用。
25.土壤质量：土壤在生态系统界面维持生产，保障环境质量，促进动物与人类健康行为的能力。
26.土壤退化： 是在自然环境的基础上，因人类利用不当而加速的土壤质量和生产力下降的现象和过程。
27.有机质矿化：有机化合物进入土壤后，一方面在微生物酶作用下发生氧化作用，彻底分解而最终释放出CO2，H2O和能量，所含N，P，S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，这一过程称为有机质矿化。
二．问答
1. 影响交换性阳离子有效度的因素有哪些？
①离子饱和度，离子饱和度越高，被交换解吸的机会愈多，有效度越大
②互补离子效应 ③粘土矿物类型
2. 影响阳离子交换能力的因素有哪些？
①阳离子的本身的特性，即该离子与胶体表面之间的吸附力有关 ②高价阳离子的交换能力大于低价离子
③同价离子：水化半径较小的阳离子的交换能力较强 ④离子运动速度，快则强
⑤离子浓度和数量对于交换能力弱的离子，浓度足够高，也可以交换那些交换能力较强的阳离子
3. 比较以下两组矿物的异同。A方解石与白云石 B白云母和黑云
A方解石与白云石
方解石呈三向完全解理，白色为主，有时有淡黄色、粉红色等，它的三向解理成菱面体，硬度３。方解石和1:3稀HCl有气泡反应（此可作为野外鉴定矿物的简便方法）。
白云石晶体常为弯曲的马鞍状、粒状或致密块状，颜色灰白有时微带黄褐等色，玻璃光泽，硬度3.5-4，三组菱面体解理完全。白云石遇稀盐酸反应微弱，其粉末加盐酸起泡沫反应，这是与方解石的重要区别之一。
B白云母和黑云
云母的最主要特征是一组极完全解理和珍珠光泽。此外，白云母和黑云母区别之处主要是颜色。由于黑云母含有Fe、Mg，所以变成黑色。
云母容易沿着表面呈薄片状崩解，但白云母化学分解非常困难。在高温多雨化学分解强烈的热带地方，白云母也往往呈细薄片状混杂在土壤中。
黑云母易化学分解，在风化过程中形成的粘土矿物往往是伊利石或混层矿物。
4. 比较以下两组矿物的异同。A正长石和斜长石 B白云母和黑云
A正长石和斜长石
①正长石因为二组解理成90度而得名；斜长石则因为二组解理成86度而得名
②晶体形状：正长石短、粗状体，粒状；斜长石片状、条柱状或长柱状
③颜色：正长石以肉红色为主；斜长石以灰白色为主
④光泽：正长石解理面有玻璃或珍珠光泽；斜长石解理面有玻璃或珍珠光泽
⑤硬度：正长石6.0；斜长石6-6.5
⑥产地：正长石酸性岩浆岩；斜长石基性、中性岩浆岩
B白云母和黑云
云母的最主要特征是一组极完全解理和珍珠光泽。此外，白云母和黑云母区别之处主要是颜色。由于黑云母含有Fe、Mg，所以变成黑色。
云母容易沿着表面呈薄片状崩解，但白云母化学分解非常困难。在高温多雨化学分解强烈的热带地方，白云母也往往呈细薄片状混杂在土壤中。
黑云母易化学分解，在风化过程中形成的粘土矿物往往是伊利石或混层矿物。
5. 写出流纹岩与玄武岩的矿物组成、结构、构造
①流纹岩：属酸性喷出岩。岩浆成分和花岗岩一样，矿物有石英、正长石、黑云母、角闪石等，但由于是岩浆喷出地表冷却而成，因而形成了流纹状构造和斑状结构，其中斑晶有正长石和石英。
②玄武岩：基性喷出岩，矿物成分同辉长岩，其主要矿物为辉石和基性斜长石，次要矿物有橄榄石、角闪石等。其结构为隐晶质或斑状结构(斑晶为基性斜长石)，呈黑色、黑灰色或暗褐色。
6. 土壤空气与大气在组成上有哪些不同？
①土壤空气中CO2含量高于大气；②土壤空气中水汽含量一般高于大气
③土壤空气中O2含量低于大气；④土壤空气中含有较多的还原性气体
7. 毛管悬着水与毛管上升水的区别？
在地下水较深的情况下，降水或灌溉水灯地面水进入土壤，借助于毛管力保持在上层土壤的毛管孔隙中的水分，它与来自地下水上升的毛管水并不相连，好像悬挂在上层土壤镇南关一样，故称毛管悬着水。
毛管上升水指借助于毛管力由地下水上升进入土壤中的水。
8. 土粒密度与土壤密度有何不同？土壤密度可以应用于哪些土壤性能指标的计算？
单位容积固体土粒（不包括粒间孔隙）的质量，叫做土粒密度或土壤密度，单位用g/cm3或t/m3表示。通常情况下，土粒密度以多数土壤的平均值2.65 g/cm3作为通用数值。
土粒密度大小取决于土壤矿物质颗粒组成和土壤有机质含量
土壤密度随土壤孔隙状况而变化，多数土壤密度在1.0-1.8之间，其数值大小与土壤质地、结构、松紧和有机质含量等有关。
计算土壤孔度、土壤三相组成、土壤机械分析时各级土粒沉降速度。
9. 岩石的化学风化有哪些主要作用类型？
化学风化作用(chemical weathering)又称为化学分解。主要是由水、二氧化碳和氧气等参与下进行的各种化学过程，包括溶解、水化、水解和氧化等作用。
溶解作用：是指矿物和岩石为水所溶解的作用。一般矿物是难溶于水的，但是在大量的水分和较高的温度下，也可以使矿物的溶解度增大。在多雨的地区，降水中溶有二氧化碳，使碳酸钙变成溶解度大得多的碳酸氢钙，从而提高它的溶解性。
水化作用：矿物与水化合称为水化作用。
水解作用：水解作用是由水或二氧化碳解离产生的H+离子从硅酸盐矿物中，部分取代了碱金属和碱土金属的盐基离子生成可溶性盐的过程。它是化学风化作用中最重要的一种作用。
氧化作用：在湿润的条件下含变价元素铁、硫的矿物在氧气的作用下发生氧化作用。
10. 土壤水分有哪些类型？
①固态水——土壤水冻结时形成的冰晶。
②汽态水——存在于土壤空气中的水蒸汽。
③束缚水——又分为吸湿水（紧束缚水）和膜状水（松束缚水）
④自由水——又分为毛管水、重力水和地下水，其中毛管水又分为悬着水和支持毛管水。
11. 某农地面积10000m2，耕层（厚0.2m）容重为1.3g/cm3,有机质含量为15g/kg,问该农地耕层土壤中有机质总量为多少？
10000m2*0.2m*1.3t/m3*0.015=39.0t
12. 土壤孔隙有哪些类型？各自作用是什么？
①非活性孔隙（或称无效孔隙、微孔隙）
非活性孔隙指土壤中最细小的孔隙，其直径<0.002 mm（土壤水吸力>1.5×105Pa）。由于孔隙过小，土粒表面所吸附的水膜已将其充满，其中水分的保存依靠极强的分子引力，不能移动，不能被植物吸收利用，成为无效水，因此，也称无效孔隙。 无效孔隙度%=（无效孔隙容积/土壤容积）×100
②毛管孔隙(capillary pore)
毛管孔隙较无效孔隙粗，直径范围为0.002 mm—0.02 mm(土壤水吸力1.5×105Pa-1.5×104Pa)之间，这种孔隙具有明显的毛管作用，所以水分能借助毛管引力保存在孔隙中，并靠毛管引力向各个方向移动，且移动速度快，易于被植物吸收利用。 毛管孔隙度%=（毛管孔隙容积/土壤容积）×100
③空气孔隙(air space)（通气孔隙）
空气孔隙是指孔径大于毛管孔隙的孔隙，即孔径>0.02 mm(土壤水吸力<1.5×104Pa)。这类孔隙中的水分主要受重力支配而排出，因而使这部分孔隙成为空气的通道，故称之为空气孔隙或通气孔隙。
13. 土壤有机质对土壤费力有何意义？
（1）提供植物需要的养分
l 碳素营养：碳素循环是地球生态平衡的基础。土壤每年释放的CO2达1.35×1011吨，相当于陆地植物的需要量。
l 氮素营养：土壤有机质中的氮素占全氮的92-98%
l 磷素营养：土壤有机质中的磷素占全磷的20-50%
l 其他营养：K、Na、Ca、Mg、S、Fe、Si等营养元素。
（2）促进植物生长发育
胡敏酸可以加强植物呼吸过程，提高细胞膜的渗透性，促进养分迅速进入植物体 。
对植物根系生长具有促进作用胡敏酸钠盐
土壤有机质中还含有维生素B1—B2、吡醇酸和烟碱酸、激素、异生长素（β—吲哚乙酸）、抗生素（链霉素、青霉素）等对植物的生长起促进作用，并能增强植物抗性。
（3）改善土壤的物理性质
改良土壤结构，促进团粒结构的形成，增加土壤的疏松性，改善土壤的通气性和透水性。
腐殖质为棕色至褐色或黑色物质，增加了土壤吸热的能力，提高土壤温度。
（4）促进微生物和动物的活动
l 土壤有机质是土壤微生物生命活动所需养分和能量的主要来源。
l 土壤动物中有的（如蚯蚓等）也以有机质为食物和能量来源。
（5）提高土壤的保肥性和缓冲性
土壤腐殖质有着巨大的比表面和表面能，具有 较强的吸附能力，腐殖质胶体以带负电荷为主，从而可吸附土壤溶液中的交换性阳离子，因此，土壤有机质具有巨大的保肥能力。
腐殖酸本身是一种弱酸，腐殖酸和其盐类可构成缓冲体系，因此，使土壤具有较强的缓冲性能
（6）有机质具有活化磷的作用
土壤中的磷一般不以速效态存在，常以迟效态和缓效态存在，因此土壤中磷的有效性低。
土壤有机质具有与难溶性的磷反应的特性，可增加磷的溶解度，从而提高土壤中磷的有效性和磷肥的利用率。
14.什么是土壤有机质矿化和腐殖化过程？两者关系如何？
矿质化过程：土壤有机质在微生物作用下，分解为简单的无机化合物二氧化碳、水、氨和矿质养分（磷、硫、钾、钙、镁等简单化合物或离子），同时释放出能量的过程。
腐殖质的过程：土壤有机质在微生物作用下，把有机质分解产生的简单有机化合物及中间产物转化成更复杂的、稳定的、特殊的高分子有机化合物—腐殖质的过程。
关系：
土壤有机质的矿质化过程和腐殖化过程是即互相对立，又互相联系，即互相独立，又互相渗透的两个过程。
矿质化过程是有机质释放养分的过程，又是为腐殖质合成提供原料的过程，没有矿质化过程就没有腐殖化过程；
同时腐殖化过程的产物—腐殖质并不是一成不变的，它可以再经矿质化过程而释放养分以供植物吸收利用。
15.测得某种土壤的阳离子交换量为50cmol(+)/kg,交换性离子Ca2+、H+、Mg2+、K+、Al3+、HPO42-、Na+的含量分别为12、10、3、8、2、2.7cmol(+)/kg,问该土壤的盐基饱和度是多少？
土壤中交换性盐基离子Ca2+ 12 cmol(+)/kg； Mg2+ 3 cmol(+)/kg；K+ 8 cmol(+)/kg；Na+ 2.7 cmol(+)/kg
该土壤cec为50 cmol(+)/kg
那么该土壤盐基饱和度为（%）=(（12+3+8+2.7）/50)*100%=51.4%
16. 土壤腐殖质的形成经历哪几个阶段？
①植物残体分解产生简单的有机碳化合物
②通过微生物对这些有机化合物的代谢作用及反复的循环，增值微生物细胞
③通过微生物合成的多酚和醌或来自植物的类木质素，聚合形成高分子多聚化合物，即腐殖质。
17. 土壤具有酸碱缓冲性的原因有哪些？
在土壤中有许多弱酸，如碳酸、硅酸、H3PO4、腐殖酸和多种多样的有机酸及其盐类，是良好的缓冲物质。
土壤胶体，通常是把土壤胶体看作是具有弱酸或弱碱性质的酸胶基或碱胶基组成的。
18.简述土壤氨的获得和损失途径
⑴氨的获得
①   大气中分子氨的生物固定
大气和土壤空气中的分子态氨不能被植物直接吸收、同化，必须经过生物固定为有机氮化合物，直接或间接进入土壤
②雨水和灌溉水带入的氮
③施用有机肥和化学肥料
⑵损失途径
①淋洗损失 NH4、（NO3-）硝酸盐是最易被淋洗的氨形态
②气体损失：反硝化作用和氨挥发。土壤氨可通过两个机制形成气体氨逸出进入大气，它们是反硝化作用、氨挥发。
19. 简述团粒结构的形成机制及其在土壤肥力上的意义？
团粒结构是经过多级复合团聚而成，总孔隙度较高，团粒内部主要是毛管孔隙，团粒之间主要是空气孔隙，大小孔隙并存，搭配得当。
团粒结构形成的条件包括两方面，即胶结物质和成型动力。
从养分状况看，团粒内部的小孔隙，有利于嫌气性微生物活动和有机质适当积累，而团粒之间充满空气，有利于好气性微生物活动，可提供必要的速效养分。团粒结构多为有机无机胶体团聚形成，腐殖质和养分含量较高，阳离子交换量大，保肥供肥性强，具有“小肥料库”之美称。
从水分状况看，当降水或灌水时，水分可迅速进入土壤并被毛管孔隙所保持，过多的水分则通过团粒间的大孔隙渗入土壤下层，减少地面径流，防止土壤冲刷。晴天，地表团粒失水收缩，阻断土层中水分沿毛管孔隙上升至地表，减少水分蒸发，使土壤耐旱。
20. 有A,B两农地，A地土体上层为砂质土，下层为粘质土，B上层为粘质土，下层砂质土，试用土壤学知识分析A,B两农地在水、肥、气、热等方面的优劣状况
A地土体上层为砂质土，下层为粘质土:增加土壤抗旱和保水保肥能力，有利于作物根系发育，便于耕作、施肥、灌排等措施，是一种良好的土壤质地剖面。
B上层为粘质土，下层砂质土:粘质土层紧实而通气透水性能差，干时坚硬易龟裂，湿时膨胀易闭结、不耐旱亦不耐涝，不利于作物根系发育，是一种不良的土壤质地剖面。
21.土壤中存在的酸碱缓冲体系有哪几种？他们之间是如何转化的？
①碳酸盐体系；②硅酸盐体系；③交换性阳离子体系；④铝体系；⑤有机酸体系
氢离子进入土壤吸收复合体后，随着阳离子交换作用的进行，土壤盐基饱和度逐渐下降，而氢离子饱和度渐渐提高。当土壤有机矿质复合体或铝硅酸盐粘粒矿物表面吸附的氢离子超过一定限度时，这些胶粒的晶体结构就会遭到破坏，有些铝氧八面体被解体，使铝离子脱离了八面体晶格的束缚，变成活性铝离子，被吸附在带负电荷的粘粒表面，转变为交换性铝离子。
22.土壤中氨元素的存在形式有哪几种？他们之间如何转化的？
(一)形式：
①无机态氮：铵态氮（NH4-N）、硝态氮（NO3-N）
②有机态氮（主）：水溶性有机氮、水解性有机氮、非水解性有机氮
(二)转化:
①有机氮的矿化 ②铵的硝化
③无机态氮的生物固定 ④铵离子的矿物固定
23.在淹水土壤中试用氨态氮肥，为什么要尽可能的施入土体的还原层中？
盐水土壤表层是一层水层，含有较高的溶解氧，其下面是薄薄的氧化层，氧化层下面是还原层，厚度一般为10~20cm,还原性强。
氧化层的氧化还原电位较高，氮素以硝态氮为主，如果将氮肥（NH4+）表施在氧化层，就会产生硝化作用，转化为硝态氮，随水下渗进入到还原层，由于还原层的还原性较强，在嫌气条件产生反硝化作用，导致氮素以N2O、NO、N2从土壤中逸出。因此，在淹水土壤中施用铵态氮应尽可能施入还原层，使铵离子（NH4+）能被带负电的土壤胶体所吸附以防止它的损失。
24.土壤有效水含量如何计算？有效水含量与孔隙性质有何联系？
能被植物吸收利用的水称为有效水。通常把soil萎焉系数看作soil有效水的下限;田间持水量视为soil有效水的上限。田间持水量与萎焉系数之间的差值即土壤有效水最大含量。
水由于其本身分子引力的关系，而具有明显的表面张力；土粒在吸足膜状水后尚有多余的引力；土壤的孔隙系统，是一个复杂的毛管系统。因此，土壤具有毛管力(势)并能吸持液态水。毛管水就是指借助于毛管力(势)，吸持和保存土壤孔隙系统中的液态水，它可以从毛管力(势)小的方向朝毛管力大的方向移动，并能够被植物吸收利用。土壤质地粘、毛管半径小，毛管力(势)就大。毛管水占有的孔隙度及毛管孔度（P毛）或称活性孔度、有效水孔度：P毛=（田间持水量—凋萎汗水量）*土壤容重
25.试分析不同质地土壤（砂、粘、壤）肥力特点？
(1) 砂质土(sandy soil) 砂质土粒间孔隙大，总孔隙度低，毛管作用弱，保水性差，通气透水性强。矿物成分以石英为主，养分贫乏; 由于颗粒大，比表面小，吸附、保持养分能力低; 好气性微生物活动旺盛，土中有机养分分解迅速，供肥性强但持续时间短，易发生苗木生长后期脱肥现象。砂质土热容量小，土温不稳定，昼夜温差大，这对林木生长不利。但早春时节，砂质土易于转暖，有利于苗木早生快发。砂质土松散易耕，耕作质量较好，耕后疏松不结块，林木种子容易出苗和扎根。
总之，砂质土通透性强，保蓄性弱，养分含量低，气多水少、温度高而不稳。对此，应加强抗旱保墒措施，注意灌水技术; 应少量多次的及时施肥，注意基肥与追肥并重，防止发生苗木早衰现象。晚秋时节，苗木容易遭受冻害，故对砂质土壤上的林木应注意加强防寒措施。
(2) 粘质土(clayey soil) 粘质土颗粒细小，总孔隙度高，由于粒间孔隙很小，通气透水性差，土壤内部排水困难，容易积水而涝。土中胶体数量多，比表面大，吸附能力强，保水保肥性好; 矿质养分丰富，特别是钾、钙、镁等含量较高; 供肥表现前期弱而后期较强，但比较平稳。粘质土蓄水多，热容量大，温度稳定。因通气性能低，容易产生还原性气体，对林木生长不利。粘质土比较紧实，容易板结，耕作费力，宜耕期也短; 受干湿影响，常形成龟裂，影响苗木根系伸展。
总之，粘质土保水保肥性强，养分含量丰富，土温比较稳定，但通气透水性差，易滞水受涝，有毒物质常危害林木。由于土质粘重，耕性不好，苗木根系伸展范围小，林木易成风倒树种。在生产上应该注意改良粘质土壤，同时注意苗木的前期施肥和整个生长期的中耕、松土。
(3) 壤质土(loamy soil) 壤质土是介于砂质土和粘质土之间的一种质地类型，其中砂粒、粉粒和粘粒含量比较适宜，因而兼有砂质土和粘质土壤的优点：砂粘适中，大小孔隙比例适当，通气透水性好，土温稳定。养分丰富，有机质分解速度适当，既有保水保肥能力，又供水供肥性强，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。