第六章土壤
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第一节土壤和土壤肥力的概念
第二节土壤的组成和性质
第三节成土因素和土壤形成过
第四节土壤的类型与分布
引言
大家知道，地理环境是由四大圈层构成的，如图6-1（P269）
土壤在自然地理环境中的位置
其中，岩石圈是第二章地壳研究的内容，大气圈是第三章大气所研究的内容，水圈是第四、五章海洋、陆地水研究的内容，我们都已经讨论过了。生物圈是第八章生物群落和生态系统研究的内容。上述四大圈层之间的界线并不是截然分开的，而是相互渗透、逐渐过渡的。在岩石圈和大气圈、水圈、生物圈之间有一个过渡地带，这个过渡地带就是土壤，它在地球陆地表面呈连续分布，所以又将它称为土壤层或土壤圈。
土壤是怎样形成的？它具有什么样的性质？在地球表面的分布规律如何？等等这些问题就是今天将要在第七章中讨论的。
第一节土壤和土壤肥力的概念
一、土壤
（一）含义
在英文中土壤一词为“Soil”，它是从拉丁语中的“Solum”演变而来，原意是地极或地面（floor or ground）。但后来随着科学的发展，对土壤的认识不断加深。
我国是一个文明古国，有着悠久的农业生产历史，早在前汉时期我们的祖先就对“土”和“壤”作过精辟的论述。如《说文解字》中说：“土者是地之吐生物者也，‘二’象地之上，地之中；‘1’，物出形也。”这就是说，“土”能生长植物，有“土”的地方就有植物生长。
《周礼》中明确指出，“万行自生焉则曰‘土’，以人所耕而树艺焉则曰‘壤’。”这就是说，凡有自然植物生长的地方都叫土，开垦以后农用土地则谓壤。
我国劳动人民对土壤这一见解与土壤现代概念非常相似。那么，现代对土壤所下的定义是什么呢？一般认为：土壤是指位于地球陆地表面具有一定肥力且能生长植物的疏松层。
我们现在剖析一下土壤的定义：
①土壤所处的位置是地球陆地表面
但也有人认为浅湖、浅海区表层的能够生长植物的疏松层也称为土壤，这是一个有争议的问题，我们可以暂且不去管它。
②土壤在地球表面的存在状态是疏松层。土壤是一个疏松多孔的介质体系，可以保蓄水分、空气和养分，为植物生长提供水分和养分。如果不是疏松的，则根本不可能生长植物。
③土壤的特性是具有一定肥力且能够生长植物，这也就是说，不能够生长植物的地表疏松层不能被看作是土壤，例如，在流动沙漠地区，地表是疏松的沙土层，与土壤的位置和状态都相同，但它不能够生长植物，因而它不能被看作是土壤。
④土壤可以分为自然土壤和农业土壤
当然对于不同专业的人员来说，对土壤具有不同的理解。上述对土壤下的定义是从生物学和农学角度出发的。如果从工程建筑学角度来说，土壤是建筑材料和承压基础，对土壤的肥力状况不加过问。如果从地球化学角度来说，土壤只是岩石风化堆积物。但是，一般所说的土壤是生物学和农学角度出发的，即土壤是位于地球陆地表面，具有一定肥力，能够生长植物的疏松层。
（二）土壤在地理环境中的地位和作用
1.位于四大圈层的交接地带，是地理环境中物质和能量耗化的活跃场所，结合有机和无机自然界的中心环节。
由于土壤位于四大圈层的交接地带，那么四大圈层之间的物质和能量转化必须通过土壤来进行，所以土壤就成了地理环境中物质和能量转化的重要活跃场所。例如大气降水、太阳辐射、生物活动不能不与岩石圈直接接触，而是通过土壤后才发生连联的。土壤中含有植物生长需要的水分和养分，并且可以为植物提供机械支持作用（立地条件），所以土壤中可以生长出植物，又为动物提供了食物，从而产生了生机勃勃的生物界。可以这样说，没有土壤就没有人类社会的今天。
2.土壤是地理环境开放系统中的一个子系统（亚系统）。
土壤与地理环境之间经常不断发生物质和能量交换。
根据系统论观点，如果将地理环境作为研究对象，那么整个地理环境是一个大系统，系统之外的所有物质称之为该系统的环境。系统具有层次性，即大系统可以分出许多小系统或子系统或亚系统。也就是说大系统是由许多小系统组合而成的。地理环境是一个巨大的系统，它由许多子系统组成，如四大圈层分别是其子系统，土壤也是地理环境中一个子系统。
根据系统与环境之间有无物质和能量的交换，分为：
开放系统——系统与环境间有物质和能量的交换。
封闭系统——系统与环境间只有能量交换，没有物质交换。
孤立系统——系统与环境之间既没有物质也没有能量交换。
地理环境大系统是一个开放系统。土壤更是一个开放系统，它与环境间经常不断地发生物质和能量的交换。
例如降雨之后，即环境向土壤输入水分，土壤中的水分增加，其物理化学性质发生变化，大气湿度减少。再如，将大量枯枝落叶或厩肥施入土壤后，土壤养分含量增高，植物生长就好。一旦有机质被分解后，变成CO2、N2、NH3等气体逸向大气，或养分随水流失，土壤肥力下降，进而影响环境条件的改变。
3.土壤是地理环境的一面镜子，因为土壤位于四大圈层的接触地带，是地理环境中物质和能量交换的活跃场所。所以土壤是地理环境其他各要素综合作用下形成的，有什么样的环境就有什么样的土壤，也就是说通过研究土壤的性质可以间接了解地理环境状况。它就象一面镜子，可见土壤在地理环境中的作用和地位都是重要的。
过渡：土壤的本质属性是其具有肥力，能够生长植物，那么什么是地壤肥力呢？下边就来讨论这个问题。
二、土壤肥力
（一）土壤肥力的概念
一般认为土壤肥力是指土壤本身所具有不断供应和协调植物生长对水、肥、气、热需要的能力。
这是土壤的本质属性，是区别于其他自然体的根本所在。土壤肥力简单地来说就是土壤能够生长植物的能力。因为它能够满足植物生长的要求。那么植物生长要求哪些必要条件呢？一个是水分，一个是养分，一个是空气，一个是热量，这四个条件或因素缺一不可。因此，水、肥、气、热被称之为“四大肥力因素”。植物生长需要一定量的水分和养分，这是大家都知道的，为了获得高产，农民要经常进行灌溉和施肥。除此之外，植物正常生长还需要土壤具有一定的通气状况和热量条件。如果不通气，植物根系没有办法生长，如果土壤的热量状况不适宜植物生长，如温度低于0℃或高于40℃，甚至更高。此时即使土壤有足够的水分和养分，植物能正常生长吗？不能。所以，大家学习土壤肥力的概念一定要全面，不能将土壤肥力与土壤养分含量等同起来。
（二）自然肥力和人为肥力
土壤肥力不是一成不变的，它受多种因素的影响。因为它是一个开放系统，因此环境因素对土壤肥力有重大影响。在环境因素中又有自然因素和人为因素之分。所以影响土壤肥力的因素最终可分为自然因素和人为因素。相应地土壤肥力也可分为自然肥力和人为肥力。
①自然肥力——是指在自然成土因素综合作用下形成的土壤所表现出的肥力。如在原始森林下土壤所具有的肥力。
②人为肥力——是指自然土壤在人类生产活动控制下形成的土壤所表现出的肥力，如各种
农田所具有的肥力中很大一部分是人类控制下形成的。
总之，土壤肥力是自然肥力和人为肥力的总称。随着农业技术的发展，人为肥力所占比重将越来越大。
需要说明的是，人类活动是有目的的，可以定向培育土壤，使土壤人为肥力大大提高，作物产量大大增加，但是如果人们违背客观规律，只注重土壤产出，只注重投入，即掠夺式经营，势必可以使土壤肥力减退。这是在农业生产过程中要力争避免的。
（三）有效肥力（经济肥力）和潜在肥力
在农业生产中，土壤肥力的总和并不都被作物所利用，植物所能利用的仅仅是其中一部分，还有很大一部分没有表现出来，所以土壤肥力还可分为有效肥力和潜在肥力。
①有效肥力（经济肥力）——指作物能够利用的那部分土壤肥力，通常用作物产量来衡量。
②潜在肥力——指暂时未被作物利用的即剩余的那部分土壤肥力。
必须注意的是，有效肥力和潜在肥力都是相对概念。它们可以相互转化，即
有效肥力
潜在肥力
影响它们相互转化的因素很多，除农业生产技术外，社会制度也是一个重要方面。但有一点应该肯定，随着社会发展，潜在肥力所占比重必将大大降低。
过渡：大家都有一种感性认识，在不同的地区，土壤的性质可能有很大差别，有些差别用肉眼和触觉即可鉴别。这就是说土壤有一系列可供鉴别的外部性状。人们可以通过研究它，即可确定不同土壤。这正象不同的人具有不同形态特征一样，我们认识并记住一个人要详细观察他的高低、胖瘦、黑白等形态特征。那么土壤“高低、胖瘦、黑白”是什么呢？下边我们就来讨论土壤的形态特征。
三、土壤的一般形态特征
（一）土壤形态特征的概念
是指土壤所具有的一系列外表性状，如土壤的颜色、质地、结构、紧实度、干湿度以及孔隙、胶膜、结核等性状。
其中颜色、质地、结构、紧实度、干湿度可以用人的肉眼、触觉进行观察、鉴别，称为土壤的宏观形态特征；其他如孔隙、胶膜、结核等需要借用放大镜或显微镜进行观察，称为土壤的微形态特征。
研究土壤的形态特征对土壤地理工作者来说非常重要，因为土壤的形态特征是土壤内在规律性的外在表现，不同的土壤类型具有不同的形态特征，所以，了解土壤的形态特征可以间接了解土壤的内在规律和形成情况。在野外观察描述土壤的形态特征是土壤地理工作者最基本的技能之一。
（二）主要土壤形态特征介绍
1.颜色——反映土壤的物质组成
例如：有机质含量多的土壤，呈黑色。
有机质含量少的土壤，呈灰色。
氧化铁含量多的土壤，呈红色（土壤中氧化铁含量高，故呈红色）。
亚铁化合物含量高的土壤，呈灰绿色或兰灰色（长期积水的土壤
如水稻土、沼泽土中亚铁化合物多，故呈兰灰色）。
所以我们可以根据土壤的颜色，可以大致判断土壤中的物质组成和形成环境。
2.质地，我们将在第二节中详细介绍。
3.结构指土壤中的固体颗粒在胶结物质的
作用下，所形成的大小不同、形状各异的团聚体的空间排列状况。
土壤中的固体颗粒主要是抗风化力较强的岩石碎屑，颗粒较粗，
胶结物质主要是土壤中的有机物质和颗粒较细的粘土物质。
首先胶结物质将土壤中固体颗粒粘结在一起，形成大小不同、
形状各异的团体聚（结构体），这就是我们通常所说的“坷垃”。
这些坷垃在空间的排列状况即为土壤结构。
土壤结构类型有以下几种类型：
①团粒结构：团聚体呈规则的圆球状。这种结构主要出现在有机质含量高的土壤表层。
②块状结构：团聚体三轴等距发展。形状不规则，边面不明显。这种结构主要出现在有机质含量低的土壤表层。
③核状结构：该种结构与块状结构类似，只是它的边面棱角都很明显。多出现在土质较粘的土壤底层。
④柱状结构：团聚体两水平轴不太发育，纵轴发育
较好。这种结构出现在土壤底层。
⑤棱柱状结构：该结构与柱状结构类似，只是它的边
面棱角非常明显，多出现在土质较粘的土壤底层。
⑥片状结构：团聚体两水平轴发育较好，纵轴发展
不好，似片状。
这种结构多出现农业土壤的犁底层。
在上述诸种结构体中，以团粒状结构为最好。
4.松紧度
表示土体的松紧程度，通常分为很松、疏松（散）、
偏紧、紧实和坚实五等。很明显土壤的松紧度影响植
物根系下扎和耕作难易程度。一般来说很松、散的土
壤性质较好。
5.孔隙
在土壤结构体（团聚体）之间及其结构体内部都存在有大量的粗细不一、形状各异的孔隙。根据孔径可分为两种孔隙类型：
毛管孔隙，孔径＜0.1mm
非毛管孔隙，孔径＞0.1mm
这两种孔隙保持水分的能力不同，对土壤性质影响很大。
6.干湿度
指土壤含水多少，一般分出湿、潮、润、干四级。每一级的确定标准在野外再给大家讲。
7.新生体
是在土壤形成过程中新生成的物质。如在土壤形成过程中CaCO3逐渐积聚在一起形成的“砂姜”即结核是一种新生体。Fe、Mn物质溶解后淀积在土壤结构体表面，形成Fe、Mn胶
膜，它也是一种新生体。
8.侵入体
它是与成土过程无关的外来混入物，如随施肥进入土壤的煤屑、瓦片等。它不是在土壤形成过程新生成的。
过渡：我们说土壤的形态特征是认识土壤的基本标志。那么我们怎样观察土壤的形态特征呢？通常要挖一个土壤剖面，在土壤剖面上进行观察土壤形态特征。所以下边我们介绍一下土壤的剖面构造特征。
四、土壤的剖面构造特征
（一）几个有关概念
1.土壤剖面（soil profile）
是指从地面垂直向下的土壤纵断面。
但挖多深呢？应根据具体情况而定，一般应挖到土壤下部的原始岩石风化层或岩石层，或挖到植物根系和土壤动物所及的深度。
在土壤剖面上观察土壤形态特征时，可以发现上下层土壤的形态特征不相同，可以划分出大致水平的层次，这就是土壤发生层。
2.土壤发生层（soil horigon）
在土壤剖面上根据土壤形态特征所划分出的大致呈水平延伸、厚度不等的层次就称为土壤发生层，简称土层。
土壤发生层是土壤在形成过程中，物质迁移转化、淋溶淀积的结果，对于研究土壤形成过
程具有特别重要的作用。不同土壤其
发生层数目、厚度不同，这是区别土
壤类型的主要依据，即土体构型。
3.土体构型（土壤剖面构造或土壤
构造）（soil constitution）
我们把土壤发生层的数目、厚度及
其排列组合型式叫做土体构型。
土体构型多种多样，并且自然土壤
和农业土壤的土壤构型也不相同。下
边我们分别介绍一下自然土壤和农业
土壤的土体构型。
（二）自然土壤和农业土壤基本土
体构型
1.自然土壤基本土体构型
在自然土壤上，挖一土壤剖面，可以发现自上到下可以分为许多土壤发生层，对于典型的自然土壤来说，自上而下依次出现下列几种土壤发生层。
现在我们将这几个层的主要性状介绍一下：
O或A0：是枯枝落叶层，即由未分解和半分解的枯枝落叶构，A0厚度不等，有的可达数几厘米，有的只有几厘米，甚至没有A0。
B淀积层：紧接于E之下，它接受了上面淋溶下来的大部分物质，它土体紧实，较粘重，常为枝块状和棱柱状结构，常见有新生体。
C母质层：所谓母质是土壤发育的原始物质，即风化了的岩石。它保持着原始岩石风化物或沉积物的形态。
D或R：是母岩层，即未风化了的岩石，保持着原来岩石的性状。
（二）农业土壤的基本土体构型
各土层的基本特征请见P273，表7-1。
在讨论土体构型时，还必须注意以下三点：
Ⅰ层与层之间的界限往往不很明显，有时可以划分出过渡层。如：
Ⅱ土壤不一定都有上述完整的土体构型，有些土壤可以缺掉其中任意一层。如山地土壤，土层很薄，在A层以下直接接触的是C层（A-C型）。再如水土流失严重的地区，A层可以被水冲掉，B层直接暴露于地表（B-C型）。
Ⅲ有时在原来土壤剖面发育的基础上，又有新的堆积物，在新的堆积物上又形成新的土体
构型，将老土壤埋藏在下边。如：
所以，土体构型非常复杂，类型多样。这是野外工作时必须仔细观察的。
（三）土体构型的基本类型
土壤剖面层次构造的基本类型
1.发育程度很低的土体构型，如图上“1”所示，这种土体构型简单，通常只有A-C型。这种土壤发育时间短或发育慢，常见于极地、高山地区。
2.发育程度良好的土体构型，如图上“2”的示，土体构型复杂，完备，层序正常。这种土壤发育快或成土时间长。它常见于气候、植物良好，侵蚀较弱的地区。
3.埋藏土体构型，如图“3”所示，即在原有土壤剖面之上又覆盖和发育了新的土壤剖面，因此土体构型更加复杂，层次的组合和顺序出现重复。这种土壤在侵蚀较弱的黄土高原层面上出现，被称之为“土娄土”。
4.侵蚀土体构型，如图“4”所示，这种土壤由于风蚀或水蚀等原因，原来的土壤表层消失，下边的土层直接暴露于地表，成为不完全的土体构型。这种土壤在侵蚀严重的黄土高原地区常常大面积分布。
第二节土壤的组成和性质
过渡：通过上一次的讨论，我们已经知道，土壤是位于地球陆地表面，具有一定肥力能够生长植物的疏松层，它具有一定的形态特征。那么它到底是由哪些物质组成的呢？它具有什么样的物理、化学特性呢？很明显了解这些问题，对全面认识土壤及其与植物的关系都是很
重要的。所以我们今天开始讨论第二节土壤的组成和性质。
总起来看，土壤是由三相物质四种成分组成的：
即：
由于土壤的物质组成非常复杂，各组成成分之间相互作用，产生了许多物理化学和生物性质。
概括起来说，土壤的性质包括：
土壤的物质机械性（包括土壤的机械组成容量、比重、热学性质等）
土壤的吸收性质（包括生物、物理、机械、化学和物理化学吸收性质）
土壤的化学性质（包括土壤的酸碱反应和氧化还原反应）
根据我们教材的要求，在物理机械性中只介绍热学性质和机械组成，在吸收性质中只介绍物理化学吸收性质，全面介绍土壤化学性质。
首先讨论第一个问题：土壤矿物质与土壤机械组成。
一、土壤矿物质与土壤机械组成
土壤矿物质是土壤固有部分的主要组成成分，约占土壤固相部分的90-95％，在土壤中起着支持作用，所以人们形象地称之为“土壤的骨骼”。
那么土壤的矿物质是从哪里来的呢？它来自母岩和母质。我们开封处于平原地带，附近没有山脉，但其土壤矿物质仍然是岩石风化后，经过各种搬运作用沉积而形成的。
土壤中到底包括哪些矿物质呢？
（一）土壤中的矿物组成
1.原生矿物
①概念：是指由岩浆岩、变质岩和部分沉积岩经过物理风化破碎变小，残留在土壤中的矿物。其化学成分和结晶结构与岩浆岩、变质岩中的矿物相同。没有发生变化。
②特性：
ⅰ主要是石英、长石等抗风化能力较强的矿物。
ⅱ颗粒较粗。
ⅲ释放养分缓慢。
2.次生矿物
①概念：是指原生矿物在化学风化和成土过程中新形成的矿物。它的化学组成和结晶构造与原生矿物明显不同，属于一类独立的矿物。
②种类：如简单盐类、次生氧化铁、铝、粘土矿物等。其中最主要的是粘土矿物。
粘土矿物又包括高岭石、蒙脱石和伊利石（水化云母）等。
另外，这三种粘土矿物组成、构造和性质都有很大区别，对土壤性质具有重要影响作用，希望大家要牢记它们。
③性质：
ⅰ颗粒分级小，具有胶体特性。关于土壤胶体我们在中学时已经学过，它具有一系列独特的性质，如可塑性、粘结性等。
ⅱ对土壤养分供应意义重大。它可以吸收保持土壤养分，防止养分淋失，在适当的时候又可源源不断地释放出来，供应植物生长需要。
ⅲ过渡：通过上述讨论，我们可以发现，土壤中有粗粒矿质，又有细粒矿物，两者的性质不同，所以它们各自在土壤中所占比例不同，势必影响土壤物理化学性质。关于粗细土粒所占比例问题是土壤机械组成的研究范围。
（二）土壤的机械组成（土壤质地）
要想搞清什么是土壤的机械组成，必须要搞清粒级的概念。
1.粒级
即根据土粒直径大小而划分的级别。
例如，我们班同学的年龄有大有小，但为了研究同学们的年龄构成，可以将全班同学的年龄分为三组（年龄组） 15岁以下（少年组） 15-20岁（青少年组）20岁以上（青年组）一般来说，不同年龄的同学，就会阅历不同，对客观事物的考虑角度不同，所以根据年龄组就可以大致了解同学们的思想特征。
同样，我们也可以根据土壤颗粒直径的大小对土壤颗粒进行分类，划分级别，划分出的各个颗粒组就称之为粒级。
一般将土壤矿物质分为：
砾石、砂粒、粉砂粒和粘粒四个级别。
关于各粒级的划分标准，各国所采用的不同。
我们在解放前多采用美国制和国际制，解放后采用苏联制，70年代我国又制定了我国土壤粒级类分标准。所以这四种分级制在土壤文献中都可见到。
但是目前最常用的粒级划分标准是苏联威廉斯—卡庆斯基分级制。
请大家看P275，表7-3。
2.土壤机械组成（土壤质地）
①概念：
任何土壤都不是某一粒级的颗粒所组成，而是各种粒级的混合体，只是各粒级所占的相对比例不同而已。
我们把各粒级在土壤中所占的相对比例或重量百分数称为土壤机械组成（或土壤质地）。显然各粒级不同比例的组合就形成不同的土壤质地类型。为了研究方便，象对土粒大小进行分级一样对土壤质地进行分类。
②质地分类：
一般分为砂土、壤土和粘土三种质地类型。
关于土壤质地分类标准各国所采用的也不相同，目前采用的仍是苏联卡庆斯基分类制。见P275，表7-3。
这种分类制按物理性粘粒（＜0.01mm的土壤颗粒）和物理性砂粒（0.01-3mm的土壤颗粒）所占比例进行划分的，共分为三类九级。
过渡：在学习土壤机械组成时，不要求大家死记硬背各种指标数字，但要求对粒级、机械组成的概念必须清楚，同时也要了解粒级和土壤质地的主要类型。而更重要的是了解土壤质地类型与农业生产的关系。
③土壤质地与农业生产的关系
关于不同质地类型的性质比较请大家看教科书。
P276，表7-4。
现在着重讨论一下土壤质地与农业生产的关系。
土壤质地与农业生产的关系
质地类型
农业生产状况砂土粘土壤土
孔隙状况大孔隙多而小孔隙少大孔隙少而小孔隙多有适量的大、小孔隙
水气状况通气透水性能强，保水蓄水能力弱通气透水性弱，保水蓄水能力强中等
热状况温度变化剧烈，称为“暖性土” 温度变化缓慢，称为“冷性土” 中等
养分状况供肥快，保肥能力差供肥慢，保肥能力强既保肥又供肥
耕性易于耕作，适耕期长耕作困难，适耕期短中等
作物生长状况发小苗不发老苗发老苗不发小苗既发小苗又发老苗
改良措施掺粘土，少量多次施肥掺砂土，施足底肥
农业生产评价差差最理想
二、土壤有机质
是指土壤中存在的由动植物来源的有机物质的总称。它是土壤固体物质的一个组成成分，被称之为土壤的“肌肉”。它在土壤中的含量并不高，充其量不超过10％，但土壤有机质的重要性要比它在土壤中所占的比例大得多，因此它是土壤肥力的重要物质基础。
（一）土壤有机质的种类
1.土壤普通有机质（非特异性有机质）
是指土壤中存在的目前有机化学界都已经知道的有机化合物。它约占土壤有机质的35％。主要种类有各种蛋白质、树脂、糖类、有机酸等。
这种有机质与土粒结合较松弛，用一般化学方法可以将它们分离出来，并详细加以研究。土壤普通有机质只占土壤有机质的35％，那么绝大部分土壤有机质是什么呢？
2.土壤腐殖质（特异性土壤有机质）
所谓特异就是指土壤中特有的有机物质，在辞海中对土壤腐殖质下的定义是这样的：
土壤腐殖质是动植物残体经微生物分解转化又重新合成的复杂有机胶体。
可见土壤腐殖质的来源仍然是动植物残体；微生物是土壤腐殖质的制造者；经过了分解转化后又重新合成，所以土壤腐殖质是次生腐殖质，不同于土壤普通有机质，是在土壤特定的条件下形成的，是土壤中特有的有机质，即目前有机化学界还没有真正搞清的有机质。土壤有机质是复杂有机酸体是土壤腐殖质的特性。
它是一类高分子有机化合物，分子量可达数千甚至上万。颗粒较小，具有胶体特性，具有粘结性，与土粒结合紧密，参与土壤结构的形成，在土壤中非常稳定，不易分解，对土壤许多理化性质和生物学性质都有重要影响。是土壤中最重要的物质，它是区别土壤和母质的重要标志，是土壤肥力的标志。
过渡：我们在日常生活中都有这样的感性认识，当向土壤中施入有机肥料后，起初枯枝馥叶还清晰可见，但经过了不长的时间，用肉眼分不出枯枝落叶了，那么我们要问枯枝落叶那里去了？土壤腐殖质又是怎样形成的呢？它形成之后是否就一成不变呢？下边我们就讨论这个问题。
（二）土壤有机质的转化过程
1.矿质化过程
是指土壤复杂有机质在微生物的作用下，分解成简单的有机化合物，最终被彻底分解为简单的矿物盐类和CO2、NO2、N2、NH3、CH4、H2O等物质的从复杂到简单的转化过程。
如P277，图7-4。
很显然，这个过程有利于养分的释放，对土壤供肥意义较大。
2.腐殖化过程
指土壤有机质在微生物的作用下，一些分解的中间产物重新缩合成复杂腐殖质的过程。
显然，土壤腐殖化过程是一个由简单到复杂的转化过程。其形成机理目前研究还很不清楚，产生了许多假说，有兴趣的同学可参考土壤地理教科书。这个过程力图使土壤养分固定起来，对土壤养分的供应是不利的。但它具有胶体特性，对土壤物理化学和生物性质都有重要影响。
3.矿质化和腐殖化过程的对立统一决定着土壤的供肥能力
刚才说过矿质化是由复杂到简单的过程，而腐殖化是由简单到复杂的过程，它们的方向是相反的，是对立的，但两个过程又同时存在于土壤系统中，处于动态平衡状态。腐殖化过程形成的腐殖质并不是一成不变的，主要在微生物的作用下，缓慢发生矿质化作用，缓慢释放养分，不断供应植物生长需要。如果矿化过程太强，有机质分解过快，养分释放过多，起初植物利用不完而发生损失，之后植物生长缺乏养分。这是沙性土所具有的养分特性。所以为了不致于土壤养分损失，必须有一个过程将它们固定在土壤中，这个过程就是土壤腐殖化过程。但是如果这种过程进行得太快，土壤养分释放就慢，不能满足植物生长需要。这是粘性土所具有的养分特性。
所以，在土壤中这两个过程缺一不可，两者的综合决定着土壤的供肥能力，最理想的方式是在保证养分供应的前提下，又有一定的养分积累。
过渡：我们在讨论土壤矿物质和有机质时，曾提到粘土矿物和土壤腐殖质具有胶体特性，对土壤物理化学和生物性质都有重大影响。那么，土壤胶体到底有哪些特性呢，它对土壤性质和土壤肥力有哪些影响呢？
三、土壤胶体与土壤吸收性能
（一）土壤胶体的概念和种类
所谓土壤胶体是指土壤中1-100毫微米之间固体微粒。
按其性质可分为三种类型：
有机胶体（土壤腐殖质）
无机胶体（主要是粘土矿物）
有机无机复合体（是有机胶体和无机胶体通过各种键合力紧密结合在一起的
土壤胶体）
土壤有机无机复合体是土壤胶体的主要存在形式。
（二）土壤胶体的主要特性
1.具有巨大的比表面和表面能
①比表面：
指单位质量固体颗粒的总表面面积。我们知道，单位质量的物质，颗粒越小，总表面就越大，因而比表面就越大。所以比表面随颗粒细度的增加而显著增加。
例如：一个边长为1cm的立方体，假设其质量为1克，则比表面为6cm2/g。若将这个立方体切割成边长为1×10-7cm的立方体，其总质量仍然为1克，但其比表面就大大增加，成为6×108cm/g。
土壤胶体颗粒很细，所以它的比表面是非常大的。
②表面能
简单地说，表面能是指胶体与介质的交界面上，由于胶体表面分子受力不均而具有的多余的能量。
由于表面分子受力不均，处于不稳定状态，也就是说具有多余的做功的能量，为了使体系趋于稳定，它就对周围介质中的分子或离子产生吸收作用，来抵消多余的功能。这种现象在自然界是客观存在的，对于任何物体的界面上都存在。不过，对于土壤胶体来说，由于它具有巨大的比表面，因此也具有巨大的表面能。这是土壤胶体具有物理吸收作用的原因。它可以将土壤中的养分水分吸附在土壤胶体周围，对保水保肥来说意义重大。
2.土壤胶体的带电性
事实证明，土壤胶体是带电的，有的带正电，有的带负电，但绝大部分土壤胶体带负电。还有些胶体在不同环境下可以带正电也可以带负电，这种胶体称为两性胶体。
由于土壤胶体带电，所以它就可以对土壤溶液介质中的反号离子具有静电引力，如：
这样土壤胶体就可以吸附保持许多离子态有效养分，使其免受淋失。同时被吸附的离子还可以被其他离子代换下来，供应植物生长需要。
3.土壤胶体具有可逆和不可逆凝聚作用和分散作用
土壤中的胶体存在状态有两种
溶液凝胶
这个过程有的是可逆的，有的是不可逆的。例如胶体吸收Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+离子发生凝聚，形成的凝胶一般是不可逆的，由K+、Na+、NH4+引起的凝聚形成的凝胶一般是可逆的。
凝胶有利于土壤结构的形成，且是水稳性，在水中不易破坏，但供肥力差。溶胶有利于养分释放，不利于供肥。在土壤剖面中，溶胶从上向下淋溶淀积在B层，形成紧密的淀积层。由于其粘重，而形成棱块状或棱柱状结构。
由于土壤胶体的存在，使土壤具有了吸收作用。
（三）土壤的吸收作用
1.概念：
土壤中的微团聚体、细微孔隙和分散胶粒的表面，具有吸收和保持气体和液体的分子、离子或其他胶粒的功能，称为土壤的吸收作用。
根据吸收的机理，土壤的吸收作用可分为五种形式或类型，即：生物吸收、机械吸收、物理吸收、化学吸收、物理化学吸收（离子交换作用）。
土壤的吸收作用最主要的是物理化学吸收作用，所以下边我们重点介绍物理化学吸收作用，也叫做离子交换作用，它又可分为阳离子交换作用和阴离子交换作用。其中最重要的是阳离子交换作用，所以下边我们重点介绍土壤阳离子交换作用。
2.阳离子交换作用
①含义：指土壤负电胶体对土壤溶液介质中阳离子的吸收与交换作用。
可见，土壤阳离子交换作用具有两个特点：
A.是可逆反应，并且能迅速达到平衡。
B.按当量定律进行交换，即以离子价作为依据作等价交换。
②主要影响因素：
A.随阳离子价数的增加而加大。
Na+＜Ca2+＜Al3+＜Ti4+
B.等价离子随原子序数的增加而加大。
如Li+＜Na+＜K+＜Rb+
这是由于原子序数愈小的离子，半径就越小，电荷密度就大。在离子周围附着的H2O就多，水化膜较厚，降低了它的交换
即水收＝水支，这就是土壤水分平衡。一般来说，土壤水分的输入和输出量是相等的。即水收＝水支，这就是土壤水分平衡。
如水收＞水支，土壤水含量增加，甚至地表渍水。
如水支＞水收，土壤水含量较少，土壤干旱。
当土壤水进入土壤之后，便受到土壤中来自不同方向，具有不同性质和大小的各种力的作用，而呈现出不同形态的水分状态，即不同土壤水分形态类型。
（二）土壤水分形态类型
1.吸湿水
①含义：指由于分子引力和静电引力吸持在土壤颗粒表面的汽态水。
②特性：A.所受引力较大，B.近似固体状态。由于所受引力大，水分子紧密靠拢，密度增大，一般为1.5-1.8g/cm3，远大于液态水；C.无溶解能力，不能移动，植物不能吸收利用。
③吸湿系数
当吸湿水达到最大时的土壤含水量称为吸湿系数，是土壤水分常数之一。
2.膜状水
①含义：指受分子引力和静电引力吸引包围在吸湿水外层的水分。
②特性：A.具有粘滞性，流动缓慢。这是由于固相土粒对它虽有吸引力，但吸引力较小，一般为6-31个大气压，因此膜状水是介于固态水和液态水之间一种水分形态；B.植物可以吸收利用，但受到限制，这是因为膜状水流动缓慢，不能满足植物需要，植物往往可以发生枯萎死亡。
③凋萎系数：指植物吸水速率大于土壤供水速率时，植物开始出现永久凋萎时的土壤含水量，它相当于膜状水的一部分。
3.毛管水
①含义：是指借毛管力吸附保持在土壤毛管孔隙中的水分。
毛管力即毛管能够持水的这种能力。
②特性：A.是土壤水中最有效的土壤水分，植物可以顺利地吸收利用；B.运动方向是从粗
毛管向细毛管运动，从毛管力小向毛管力大的方向运动。
③毛管水类型：
A.毛管上升水：指地下水沿毛管上升而保持在毛管中的水分
B.毛管悬着水：指在降水和灌溉后，沿毛管下降而保持在毛管中的水分。
④田间持水量：即最大毛管悬着水含量，也就是说它是田间土壤能够保持的最大土壤水分含量，超过这个土壤含水量，土壤水则向下渗流，排出土体。
4.重力水
①含义：指存在于土壤非毛管孔隙中，在重力作用下移动或沿坡向侧向流动的水分。
②特性：为多余水分，植物不能利用。
（三）土壤溶液的一般概念
过渡：土壤水并不是纯水，里边含有许多气体、溶质和悬浮物质，所以，土壤水实质上是以土壤溶液状态存在的。
1.含义
土壤溶液指土壤水分及其所含的气体、溶质和悬浮物质的总称。
注意我们对溶液的概念一般是指水中溶解有可溶性盐，这是不正确的。实质上包括四种成分，即：水、气体、溶质和悬浮物质。
2.变化
①土壤间变异，不同土壤其溶液的浓度和组成不同，如盐土溶液中主要是易溶性盐，而浓度较高，而森林下土壤，有机酸含量较高，易溶盐含量较低。
②土层间变异，就是同一土壤、同一时间、不同土层之间土壤溶液的组成和性质不同。如盐土，盐分主要集中在土壤表层，组成比较复杂，下层浓度低（组成简单）。
③季节性变异，就是指土壤溶液的组成和浓度在年周期内不同季节不同。
例如，旱季所有土壤的浓度都发生浓缩，在湿润季节，浓度则被稀释。
3.土壤溶液与作物生长的关系
当土壤溶液浓度在3-6g/l时，大多数作物生物良好，因为植物有充足的养分。
当土壤溶液浓度在1-2g/l以下，10-12g/l以上时，大多数作物受抑制。
当土壤溶液浓度达20-25g/l时，大多数作物发育不正常，甚至死亡。
在土壤溶液浓度高时，为什么作物会死亡呢？
这是因为有两点不同：当浓度很大时，溶液的渗透压大大增高，超过了植物根系细胞内溶液的渗透压。我们知道，溶液流动时，是从低渗透压处向高渗透压处流动。
如果土壤溶液的浓度低植物根系的浓度高时，根系可以顺利地吸收土壤溶液。反之，土壤溶液浓度高于植物根系，则根系非但不能吸收土壤的水分，反而根系中的水分被吸出，此时植物肯定要发生枯萎死亡。这种现象叫做“生理性干旱”，在盐碱土上常可见到这种情况。其二，土壤溶液浓度高，可能含有很多对植物生长有毒害作用的物质，如CO32-、HCO3-、Cl-等，当其达到一定含量时，可对植物产生直接的毒害作用。
过渡：土壤溶液是一种极为复杂的物质体系，在它里边发生着非常复杂的化学反应，这些化学反应对土壤形成和植物生长来说都有重大影响。土壤中主要的化学反应有两个，一个是土壤的酸碱反应，另一个是氧化还原反应，下边我们来讨论土壤的酸碱度和氧化还原作用。
五、土壤的酸碱度和氧化还原作用
（一）土壤的酸碱度
1.含义：
土壤酸碱度是指土壤溶液中存在的H+和OH-的浓度，常用pH值表示。
土壤pH值常在3-10之间。
强酸性土酸性土中性土碱性强碱性土
pH ＜4.5 4.6-6.5 6.6-7.5 7.6-8.5 ＞8.5
在pH＜4.5或＞8.5时，作物已很难生长，为什么呢？
2.土壤酸碱性与植物营养和改良
①土壤pH和养分有效性
所谓土壤养分的有效性是指土壤养分能够直接被植物吸收利用的程度或性能。显然，我们希望土壤的养分有效性高。
这里需要说明的是土壤养分有效性与土壤pH值的关系非常密切。
由上图可见，土壤中大多数养分的有效性在中性附近最大。只有少数养分在酸性和碱性条件下有效性才最大，了解这一点很有用，要想提高土壤养分有效性，除增加土壤养分外，调节土壤pH值应在中性附近，也就是说对过酸或过碱的土壤要进行改良。
②土壤酸碱性的改良
A.酸性土，一般是施用石灰改良。
CaO + H2O = Ca(OH)2
Ca(OH)2 + 2H+ = Ca2+ + 2H2O
B.碱性土，一般是用石膏改良。
Na2CO3 + 2H2O → 2NaOH + H2CO3
Na2CO3 + CaSO4 →CaCO3 + Na2SO4
过渡：在改良酸碱土壤时应施用多少呢？
假设有一土壤pH值为5，根据溶溶中H+的浓度经计算，将其调到pH＝7每亩需要石灰的理论量为30斤，而放入30斤石灰于土壤后，实际上土壤pH值略有提高，达不到预期目的，这是为什么呢？主要是由于土壤具有对酸碱抵抗的能力即缓冲能力。
3.土壤的缓冲性能
①含义：土壤的缓冲性能是指土壤所具有的抵抗在化学因子的作用下酸碱反应剧烈变化的性能。
所谓化学因子就是向土壤中加入碱类或酸类物质。抵抗酸碱反应剧烈变化就是指加入一定量酸碱物质后，土壤溶液pH值并不相应下降或者上升。
②原因:
第一，土壤胶体的存在。
第二，土壤中存在有弱酸及其弱酸强碱盐，它们构成各种缓冲体系。
H2CO3H+ + HCO3-
Na2CO32Na++CO32- ②
加H+①向左移动，②向右移动，结果使溶液中的H+略有升高或不变。
加OH-①向右移动，②向左移动，结果使溶液中的OH-略有升高或不变。
但必须指出，土壤的缓冲作用具有一定限度，也就是说对一定量的碱酸具有抵抗能力，而酸碱量超过土壤的缓冲能力时，土壤就不再具有缓冲性能。
（二）土壤氧化还原反应
1.土壤中的氧化剂和还原剂
大家知道，所谓氧化还原反应是电子得失过程。
土壤中的氧化剂和还原剂许多。
主要的氧化剂有O2、NO3-、Fe3+、Mn4+……
主要的还原剂有各种有机质Fe2+、H2……
这些物质同时存在于同一土壤中，那么土壤到底处于氧化状态呢还是处于还原状态呢？这要看氧化剂和还原剂的相对比例。若氧化剂占主要地位则土壤呈氧化状态，若还原剂占主要地位则土壤呈还原状态。在实际工作中通常用Eh值（氧化还原电位）来表示。
2.Eh值及其与土壤性质和肥力的关系
土壤的Eh值一般在200-700mv之间
若Eh＜200mv，则表示土壤中通气不良（O2少），水分多，有机质多，土壤中的高价元素呈低价状态，有机质分解慢，养分释放少且有效性低，还有些低价因素或化合物对作物有害，土壤颜色多呈灰绿色或兰灰色如水稻土、沼泽土等。
若Eh＞700mv，则表示土壤水分少，通气良好，有机质分解快，高价元素呈高价状态，养分释放多，有效性高，土壤多呈棕色、红色等，如各种旱作土壤。
了解上述这些对农业生产有重要意义。例如在施用有机肥料后，要少量灌溉，降低Eh值，以免有机质分解过快，养分淋失。但不应渍水过分，以免养分不足，产生毒害作用，渍水后要及时中耕松土以促进氧化作用的进行。总之以调节土壤水分的突破口，控制Eh值的大小，达到有效利用土壤养分的目的。
过渡：我们知道土壤肥力因素是水、肥、气、热。关于水、肥因素我们已经介绍完了，那么肥力因素的气、热状况对植物有哪些影响呢？
六、土壤空气和土壤温度
（一）土壤空气
存在于土壤孔隙之中，与土壤溶液相互消长。
1.土壤空气的组成特点
土壤空气与近地面大气相比具有以下几个特点：
①组成分与大气基本一致，主要由O2、CO2、N2组成。
②土壤空气的O2含量略小于大气。
③土壤空气的CO2含量远高于大气。
④土壤空气中的H2S、CH4、NH3、CO等气体较大气多。
过渡：为什么存在上述差异呢？土壤微生物在分解有机质时，可将有机碳氧化成CO2释放出来。这样土壤中的O2不断被消耗，CO2累积于土壤中，这就是土壤空气中CO2高于大气，O2低于大气的根本原因。试想如果没有O2不断补充于土壤中，土壤中的O2可以在很短的时间内被消耗贻尽，（据研究O2可能在12-40小时内被消耗枯竭）。土壤中的CO2也会积累到相当高的水平。但事实证明，并不是这样，土壤中O2和CO2含量总波动在一定的范围之内。这就告诉我们在土壤空气和大气之间存在着O2和CO2的交换作用。
2.土壤气体交换
①土壤气体交换的实质——土壤呼吸作用
即土壤从大气中不断获得新鲜O2，向大气不断排出CO2的过程。称为土壤的呼吸作用。
②土壤气体交换的形式
A.整体空气交换
由于空气流动所引起的土壤空气与大气之间的气体交换。
例如，降水或灌溉以后，水分充填了原来的土壤空气所占有的土壤孔隙，而将土壤空气全部挤出土壤，进入大气。如果水分渗漏或蒸发后，大气进入土壤孔隙，最终导致土壤空气和大气之间的整体交换。
显然这种气体交换形式受降水、灌溉、大气压、风速、气温和土位的影响。
B.个别主体成分的交换
由于气体分压梯度所引起的扩散作用造成的土壤空气中个别气体成分与大气中相应气体成分之间的交换。这是土壤气体交换的主要方法。
如土壤中微生物活动消耗O2，产生CO2，导致土壤空气O2少CO2多，即土壤空气中O2
分压低，CO2分压高。在土壤空气和大气间存在着O2分压梯度和CO2分压梯度，前者方向向下，后者方向朝上。
显然这种交换形式与土壤中微生物活动旺盛程度有关。此外，不管是整体气体交换或者是个别气体成分交换都受土壤孔隙大小和数量以及含水量的影响。如果大孔隙多，含水量少，有利于气体交换的进行，反之，则不利于气体交换的进行。
（二）土壤温度
1.土壤热量的来源
可归纳为三方面：
①太阳辐射
②土壤中生物过程和化学过程释放的生物热和化学热
③地球内部热量
其中最主要的是太阳辐射能。
太阳辐射到达地面之后（注意到达地面的太阳能只是太阳辐射的很少一部分），有哪些去向呢？一般来说有以下几种去向：
I=Q+LE+P+B
式中I为土壤获得的热量，Q为冷辐射，LE为蒸滕蒸发，P为土壤与大气之间湍流交换，B为土壤表层与底层的交换。
如I＞0，则土壤温度上升
I＜0，则土壤温度下降
土壤有机质是土壤中各种营养元素特别是氮、磷的重要来源。它还含有刺激植物生长的胡敏酸类等物质。由于它具有胶体特性，能吸附较多的阳离子，因而使土壤具有保肥力和缓冲性。它还能使土壤疏松和形成结构，从而可改善土壤的物理性状。它也是土壤微生物必不可少的碳源和能源。因此，除低洼地土壤外，一般来说，土壤有机质含量的多少，是土壤肥力高低的一个重要指标。 本章介绍了有机质的形态、含量与分布，土壤有机质测定各种方法的方法原理、适用范围、试剂的配制、操作步骤、结果计算、方法要点等内容。
3.1.1 土壤有机质含量及其在肥力上的意义 土壤有机质是土壤中各种营养元素特别是氮、磷的重要来源。它还含有刺激植物生长的胡敏酸类等物质。由于它具有胶体特性，能吸附较多的阳离子，因而使土壤具有保肥力和缓冲性。它还能使土壤疏松和形成结构，从而可改善土壤的物理性状。它也是土壤微生物必不可少的碳源和能源。因此，除低洼地土壤外，一般来说，土壤有机质含量的多少，是土壤肥力高低的一个重要指标。 华北地区不同肥力等级的土壤有机质含量约为：高肥力地＞15.0g·kg-1，中等肥力地10～14g·kg-1，低肥力地5.0-10.0g·kg-1，薄砂地＜5.0g·kg-1。 南方水稻土肥力高低与有机质含量也有密切关系。据浙江省农业科学院土壤肥料研究所水稻高产土壤研究组报道：浙江省高产水稻土的有机质含量大部分多在23.6～48g·kg-1，均较其邻近的一般田高。上海郊区高产水稻土的有机质含量也在25.0～40g·kg-1范围之内。 我国东北地区雨水充足，有利于植物生长，而气温较低有利土壤有机质的积累，因此东北的黑土有机质含量高达40～50g·kg-1以上。由此向西北，雨水减少，植物生长量逐渐减少，土壤有机质含量亦逐渐减少，如栗钙土为20～30g·kg-1，棕钙土为20g·kg-1左右，灰钙土只有10～20g·kg-1。向南雨水多、温度高，虽然植物生长茂盛，但土壤中有机质的分解作用增强，黄壤和红壤有机质含量一般为20～30g·kg-1。对耕种土壤来讲，人为的耕作活动则起着更重要的影响，因此在同一地区耕种土壤有机质含量比未耕种土壤要低得多。影响土壤有机质含量的另一重要因素是土壤质地，砂土有机质含量低于粘土。 土壤有机质的组成很复杂，包括三类物质： 1.分解很少，仍保持原来形态学特徵的动植物残体。 2.动植物残体的半分解产物及微生物代谢产物。 3.有机质的分解和合成而形成的较稳定的高分子化合物——腐殖酸类物质。
第六章土壤圈 一，名词解释 土壤：是发育于陆地表面具有生物活性和孔隙结构，进行物质循环和能量转换的疏松表层。土壤肥力：是指土壤供应与协调植物正常生长发育所需的养分，水分，空气和热量的能力。土壤圈：是覆盖于地球表面和浅水域底部的土壤所构成的连续体或覆盖层。 土壤新生体： 原生矿物：直接来源于母岩，特别是岩浆岩，它只受不同程度的物理风化，而其化学成分和结晶构造并未改变。 土壤有机质：概指土壤中动植物残体微生物体及其分解和合成的物质。 次生矿物：指由原生矿物经风化后重新形成的新矿物，其化学组成和构造都经过改变而不同于原生矿物。 毛管水：毛管空隙中毛管力吸附保存的水分。 田间持水量：土壤中毛管悬着水的最大含量。 凋萎系数：植物发生永久凋萎时的土壤含水量。 土壤年龄：土壤的发育程度。 诊断层：用于鉴别土壤类型，在性质上有一系列定量说明的土层。 诊断特性：如果用来鉴别土壤类型的依据不是土层而是具有定量说明的土壤性质，则称土壤诊断特性。 土壤资源：是指具有农林牧业生产性能的土壤类型的总称，是人类生产和生活最重要的自然资源，属于地球上陆地生态系统的重要组成部分。 土壤污染：是指进入土壤中的废物和有毒有害物质数量超过了土壤自净能力，破坏了土壤系统自然平衡状态，从而造成土壤质量完全恶化衰退现象。 二，简答 1，土壤圈的特征有哪些？ 空间上：处于四个圈层的交接处 性质上：是生物有机体和无机环境之间强烈的相互作用 功能上：与其他圈层进行着不断地物质与能量交换 2，原生矿物与次生矿物的特点有哪些？ 均来源于成土母质，不同之处在于原生矿物直接来源于母岩，只受不同程度的物理风化，而其化学成分和结晶构造并未改变；次生矿物由原生矿物经风化后重新形成的新矿物，其化学组成和构造都经过改变而不同于原生矿物，且次生矿物是土壤物质中最细小的部分。 3，母质（气候，生物，地形）在土壤形成过程中的作用？ 气候：影响土壤水热状况 影响次生黏土矿物的形成 影响岩石矿物风化强度 对土壤有机物质的积累和分解起重要作用 影响土壤微生物的数量和种类 影响土壤的地带性分布规律 生物：土壤形成的生物因素包括植物，土壤微生物和土壤动物，它们是土壤有机质的制造者和分解者，是土壤发育过程中最活跃因素。
土壤有机质如何分解和转化 土壤有机质是土壤的重要组成部分，对土壤肥力、生态环境有重要的作用。土壤有机质是指存在于土壤中所有含碳的有机物质，包括土壤中各种动物、植物残体、微生物体及其分解和合成的各种有机物质，即由生命体和非生命体两部分有机物质组成。原始土壤中微生物是土壤有机质的最早来源。随着生物的进化和成土过程的发展，动物、植物残体称为土壤有机质的基本来源。自然土壤经人为影响后，还包括有机肥料、工农业和生活废水、废渣、微生物制品、有机农药等有机物质。 土壤有机质分为新鲜有机质、半分解有机质和腐殖质三种。新鲜有机质和半分解有机质，约占有机质总量的10％～15％，易机械分开，是土壤有机质的基本组成部分和养分来源，也是形成腐殖质的原料。腐殖质约占85%～90％，常形成有机无机复合体，难以用机械方法分开，是改良土壤、供给养分的重要物质，也是土壤肥力水平的重要标志之一。耕作土壤表层的有机质含量通常<5%,一般在1%～3%之间，一般把耕作层有机质含量>20%——有机质土壤，耕作层有机质含量<20%——矿质土壤。 一、土壤有机质组成 土壤有机质由元素和化合物组成。 1、元素组成 主要元素组成是c、h、o、n，分别占52％～58％、34％～39％、3.3％～4.8％和3.7％～4.1％，其次是p、s。 2、化合物组成 （１）糖、有机酸、醛、醇、酮类及其相近的化合物，可溶于水，完全分解
产生ｃｏ２和ｈ２ｏ，嫌气分解产生ｃｈ４等还原性气体。 （2）纤维、半纤维素，都可被微生物分解，半纤维素在稀酸碱作用下易水解，纤维素在较强酸碱作用下易水解。 （3）木质素，比较稳定，不易被细菌和化学物质分解，但可被真菌和放线菌分解。 （4）肪、蜡质、树脂和单宁等，不溶于水而溶于醇、醚及苯中，抵抗化学分解和细菌的分解能力较强，在土壤中除脂肪分解较快外，一般很难彻底分解。 （5）含氮化合物，易被微生物分解。 （6）灰分物质（植物残体燃烧后所留下的灰），占植物体重的５％。主要成分有ca、mg、k、na、si、p、s、fe、al、mn等。 二、土壤有机质的分解和转化 进入土壤的有机质在微生物作用下，进行着复杂的转化过程，包括矿质化过程与腐殖化过程 （一）矿质化 微生物分解有机质，释放co2和无机物的过程称矿化作用。这一过程也是有机质中养分的释放过程。土壤有机质的矿质化过程主要有以下几种。 1、碳水化合物的分解 土壤有机质中的碳水化合物如纤维素、半纤维素、淀粉等糖类，在微生物分
土壤有机质 土壤有机质含量代表土壤肥力水平。它可以促进土壤团聚体结构的形成，改善土壤物理，化学和生物过程的条件，并改善土壤的吸收和缓冲性能。如果土壤有机质过低，土壤免疫力就会降低，容易硬化和酸化，农作物容易生病。增加土壤有机质可以使根系更多、更健康。 土壤有机质具体指什么呢？土壤有机物（SOM）是指源自土壤中生命的物质。它主要来自植物，动物和微生物残留，其中高等植物是主要来源。从狭义上讲，土壤有机质通常是指通过微生物作用形成的一种特殊，复杂和稳定的高分子有机化合物。 土壤有机质不仅是一种具有生命功能的稳定长期物质。它几乎包含了农作物和微生物所需的所有营养。土壤有机质可以丰富土壤中的养分并改善土壤物理性质。在有机物分解过程中会产生二氧化碳，这会导致土壤pH值暂时下降，从而可以提高磷酸盐和某些微量元素的利用率。有机物分解过程的中间产物，微生物代谢和自溶物质可以在土壤中与多价金属离子形成稳定的络合物，从而增强不溶性物质在土壤中的溶解度， 在有机物分解过程中合成的腐殖质和其他有机胶体可以与土壤中的粘土矿物混合形成胶体，从而可以改善土壤结构和理化性质，增加水稳性团聚体和孔隙率，降低堆积密度，改善土壤水肥保持性能，增加土壤缓冲能力，加速盐碱土壤的脱盐，减少红壤中活性铝和游离铁的危害。有机质包含植物生长发育所需的各种营养元素，尤其是土
壤中的氮。土壤中有机态氮含量超过95％。除了施用氮肥外，土壤氮的主要来源还来自有机物的分解。土壤有机物分解产生的二氧化碳可以为绿色植物提供光合作用。此外，有机物还是土壤中磷，硫，钙，镁和微量元素的重要来源。因此，有机质含量较高的土壤中的养分含量较高，可以减少化肥的施用。 有机质中的腐殖酸可以增强植物的呼吸作用，提高细胞膜的通透性，并增强养分的吸收。同时，有机物中的维生素和一些激素可以促进植物的生长发育。 土壤有机质中的有机胶体，带大量负电荷，吸附能力强，能吸附大量的阳离子和水，其阳离子交换能力和吸水率是几十倍甚至几十倍比粘土颗粒大两倍，因此它可以提高土壤保留肥料和水的能力，还可以提高土壤对酸和碱的缓冲能力。土壤有机质提供土壤微生物所需的能量和养分，微生物的活动和繁殖不能与土壤有机质分开。
土壤有机质测定 5.2.1重铬酸钾容量法——外加热法 5.2.1.1方法原理在外加热的条件下（油浴的温度为180，沸腾5分钟），用一定浓度的重铬酸钾——硫酸溶液氧化土壤有机质（碳），剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁来滴定，从所消耗的重铬酸钾量，计算有机碳的含量。本方法测得的结果，与干烧法对比，只能氧化90%的有机碳，因此将得的有机碳乘以校正系数，以计算有机碳量。在氧化滴定过程中化学反应如下： 2K2Cr2O7＋8H2SO4+3C→2K2SO4+2Cr2（SO4）3+3CO2+8H2O K2Cr2O7+6FeSO4→K2SO4+Cr2（SO4）3+3Fe2（SO4）3+7H20 在1mol·L-1H2SO4溶液中用Fe2+滴定Cr2O72-时，其滴定曲线的突跃范围为1.22～0.85V。 从表5—4中，可以看出每种氧化还原指示剂都有自己的标准电位（E0），邻啡罗啉（E0=1.11V），2-羧基代二苯胺（E0=1.08V），以上两种氧化还原指示剂的标准电位（E0），正落在滴定曲线突跃范围之内，因此，不需加磷酸而终点容易掌握，可得到准确的结果。 例如：以邻啡罗啉亚铁溶液（邻二氮啡亚铁）为指示剂，三个邻啡罗啉（C2H8N2）分子与一个亚铁离子络合，形成红色的邻啡罗啉亚铁络合物，遇强氧化剂，则变为淡蓝色的正铁络合物，其反应如下： [（C12H8N2）3Fe]3++e [（C12H8N2）3Fe]2+ 淡蓝色红色 滴定开始时以重铬酸钾的橙色为主，滴定过程中渐现Cr3+的绿色，快到终点变为灰绿色，如标准亚铁溶液过量半滴，即变成红色，表示终点已到。 但用邻啡罗啉的一个问题是指示剂往往被某些悬浮土粒吸附，到终点时颜色变化不清楚，所以常常在滴定前将悬浊液在玻璃滤器上过滤。 从表5-4中也可以看出，二苯胺、二苯胺磺酸钠指示剂变色的氧化还原标准电位（E0）分别为0.76V、0.85V。指示剂变色在重铬酸钾与亚铁滴定曲线突跃范围之外。因此使终点后移，为此，在实际测定过程中加入NaF或H3PO4络合Fe3+，
监测表明:甘肃土壤有机质低有害重金属含量低 2010-06-28 03:51:00 来源: 甘肃日报(兰州) 跟贴 0 条手机看新闻 我省耕地质量监测结果表明 土壤有机质低有害重金属含量低 本报兰州讯(记者王朝霞实习生刘婉琼)省农业节水与土壤肥料站连续13年对我省耕地质量监测表明，我省耕地土壤有机质远低于全国平均水平，土壤培肥任务艰巨；耕地土壤有害重金属汞、砷、铅、铬等含量远低于指标范围，对耕地危害程度较低。 我省于1997年开始进行耕地土壤监测，根据区域、气候、土壤特点和农业生产实际，在具有代表性、面积较大的黑垆土、黄绵土、灌漠土、灰钙土等四大类型土壤上布设监测点，并建立了9个国家级监测站。根据监测结果，我省耕地养分含量指标低于华北、东北、华南、华东地区，基本接近西北地区的平均水平。其中，土壤有机质2009年的全国平均水平为22.97克/千克，而我省平均水平仅为1.21-1.33克/千克；全氮、有效磷含量基本接近全国平均水平，速效钾含量高于全国平均水平。13年间，黄绵土、灌漠土的有机质略有积累，黑垆土则有所下降。 同时，我省主要耕地土壤有害重金属含量较低。汞平均值0.02毫克/千克，变化幅度0.008-0.039毫克/千克，远低于指标≤0.5毫克/千克的范围；砷平均值11.85毫克/千克，变化幅度10.19-13.59毫克/千克，远低于指标≤25毫克/千克范围；铅平均值28.48毫克/千克，变化幅度18.27-38.84毫克/千克，远低于指标≤150毫克/千克范围。这表明我省主要耕地土壤有害重金属含量对耕地危害程度还不是很高。 根据监测，我省耕层养分盈亏情况为氮盈余，磷富积，钾亏缺，我省需要合理调整农田肥料结构，需要加强测土配方施肥，提高有机肥量，减少氮肥使用量，增加磷、钾肥。并对渍涝排水型、坡地梯改型、沙化型、盐碱耕地型、障碍层次型、瘠薄培肥型、高寒阴湿型等全省七种类型的中低产田进行改造。
第三章、土壤生物及土壤有機質 第一節、土壤生物與土壤的關係 一、土壤生物的種類 1.大型生物 土壤中大型生物如：齧齒類及食蟲動物、昆蟲類、木蝨、蟎、蝸蝓、蝸牛、蜘蛛、百足蟲、蚯蚓、千足蟲等。土壤中大型生物的活動對土壤的影響包括： (1)齧齒類常搗碎土塊，變成團粒狀，且搬運土塊。進而使土壤中有機質團結，且促進空氣 流通及排水良好，但其害處在傷害農作物。 (2)昆蟲類能搬運或消化土壤，常把地面植物及動物遺體物質帶入土中，對土壤有機質的移 動與破壞有很大的影響，其作穴對土壤通氣亦有影響。此類動物繁殖力大，其遺體對土壤有機物生成頗有影響。 (3)蚯蚓及蝸牛為土壤中最重要的腹足動物，常以腐朽植物體為食物。蚯蚓常吃食土壤而再 排泄出來，據估計每年每英畝有15噸之乾土穿過蚯蚓之體。土壤之穿過其體不僅是可作其食物之有機質部份，且有礦物成分，均受其體內消化酵素之作用，又能弄碎土粒，使有機質、氮素、交換性鈣及鎂、有效磷、p H、鹽基飽和度及陽離子交換能量，均有顯著增加，故可增進土壤肥力。 土壤中的無機元素對動物的分布和數量亦有一定影響。由於石灰質土壤對蝸牛殼的形成很重要，所以在石灰質地區的蝸牛數量往往比其它地區多。 2.土壤微生物 (1)線蟲：分為雜食性、肉食性、寄生類等。 (2)原生動物：即單細胞動物，土壤中常見者有三種，變形蟲、纖毛蟲、鞭毛蟲等。原生動 物之主要食物為有機物，故對有機物的分解頗有影響。而有一部份原生動物以細菌為食物，對於限制細菌之繁殖頗有影響。 3.土壤植物 土壤植物可分為：土壤藻類、土壤蕈類、土壤放射菌類、土壤細菌等四類。 (1)土壤藻類可分為：綠藻、藍綠藻、黃綠藻、細藻等。藻類對土壤性質及植物生長可能的 影響如下： ?增加土壤有機質，因其能行光合作用製造有機質。 ?增進土壤通氣，因其行光合作用能放出氧氣。 ?已知有固氮能力之細菌和藻類（如藍綠藻）很多，稱為「固氮生物」，能吸收氮氣，進 行固碳作用(nitrogen fixation)。
第六章土壤环境影响评价 1．教学内容 （1）土壤特征和影响土壤环境质量的主要因素； （2）土壤环境影响识别； （3）土壤及其环境现状的调查与评价； （4）土壤环境影响预测和评价。 2．重点与难点 重点:影响土壤环境质量的主要因素，土壤环境影响识别方法，现状调查内容及评价方法。难点:土壤环境影响预测方法。 3．教学基本要求 （1）了解土壤的主要特征，影响土壤环境质量的主要因素； （2）熟练掌握土壤环境影响识别类型； （3）掌握土壤环境质量现状评价； （4）了解工业、农业、水利、矿业、交通、能源等工程建设项目的土壤环境影响识别；（5）掌握防治土壤污染、退化、破坏的对策和措施。 第一节土壤特征和影响土壤环境质量的主要因素土壤是地球陆地表面具有肥力、能生长植物的疏松表层，由岩石风化而成的矿物质、动植物残体腐解产生的有机质、土壤生物（固相物质）以及水分（液相物质）、空气（气相物质）等组成。本章主要介绍重大建设项目对土壤环境影响的识别、土壤污染和土壤退化的预测和评价方法。 一、土壤的主要特征 在人类环境系统中占据着特有的空间地位：处于大气圈、生物圈、岩石圈和水圈的交接地带； 具有肥力：具有能够不断供应和协调植物生长所必需养分、水分、空气和热量的能力。（土壤区别于其他自然体的本质特征。） 具有缓冲性 具有净化功能 两个基本概念 土壤退化：土壤沙化、盐渍化、沼泽化和土壤侵蚀等引起的土壤肥力下降的现象。 土壤破坏：土壤资源的损失，即被非农、林、牧长期占用，或土壤极端退化而失去土壤肥力的现象。 二、影响土壤环境质量的主要因素 建设项目影响土壤环境污染的因素：建设项目类型、污染物性质、污染源特点、污染源排放强度、污染途径、土壤所在区域的环境条件、土壤类型和特性。 影响土壤退化、破坏的主要因素 自然因素：干旱、洪涝、狂风、暴雨、火山、地震等。
实验报告 课程名称： 土壤学实验 指导老师： 谢晓梅 成绩：__________________ 实验名称： 土壤有机质的测定 同组学生姓名： 边舒萍 一、实验目的和要求 二、实验内容和原理 三、实验材料与试剂 四、实验器材与仪器 五、操作方法和实验步骤 六、实验数据记录和处理 七、实验结果与分析 八、讨论、心得 一、 实验目的和要求 1. 了解土壤有机质测定对于农业生产的意义； 2. 掌握土壤有机质含量的测定方法。 二、 实验内容和原理 有机质是土壤中重要组成成分，其含量水平是衡量土壤肥力的重要指标之一。本实验 采用重铬酸钾容量法——稀释热法，利用浓硫酸和重铬酸钾混合时产生的热氧化有机质中的碳，通过测定消耗的氧化剂的量来计算得出土壤有机质含量，从而分析该土壤肥力水平，并对此提出改良措施。 重铬酸钾容量法——稀释热法过程的化学反应式： 氧化过程：K 2Cr 2O 7+C+H 2SO 4→K 2SO 4+Cr 2(SO 4)3+CO 2+H 2O 滴定过程：K 2Cr 2O 7+FeSO 4+H 2SO 4→K 2SO 4+Cr 2(SO 4)3+Fe 2(SO 4)3+H 2O 土壤有机碳与有机质换算公式： 土壤有机质（g/Kg ）=土壤有机碳（g/Kg ）×1.724 三、 实验器材与仪器 土样（取于余杭塘路施工旁，风干研磨细后过100目筛）；
250mL三角瓶×2,10mL量筒，100mL量筒，5mL移液管，5.00mL移液枪，棕色酸式滴定管； 1mol/L 1/6 K2Cr2O7标准溶液，浓硫酸，领啡啰啉指示剂，0.5021mol/L FeSO4标准溶液。 四、操作方法和实验步骤 1.在500mL三角瓶中加入m=0.5070g土样； 2.用移液管加入1mol/L 1/6 K2Cr2O7标准溶液10mL； 3.混匀后用移液枪移取浓硫酸20mL，旋转摇动1min，之后放置30mL，加水100mL； 4.滴入3滴指示剂后用0.5021mol/L FeSO4标准溶液滴定至溶液由绿色变暗绿色， 最终以瞬间变为砖红色为终点； 5.用相同方法作空白对照（不加土样）测定。 五、实验数据记录和处理 表1 FeSO4标准溶液消耗体积与土壤有机质（碳）含量 样品 滴定前读 数V1/mL 滴定后读 数V2/mL FeSO4消耗体积 V（V0）/mL 土壤有机碳么 m1（g/Kg） 土壤有机质 m2（g/Kg） 第一组0.00 18.70 18.70 5.255 9.060 空白组 3.32 23.35 20.03 注：m1={[c(V0-V)×10-3×3.0×1.33]/m}×1000;m2=m1×1.724 其中，1.33为氧化校正系数；m为所称量土样重。 六、实验结果与分析
1、是土壤养分的主要来源 有机质中含有作物生长所需的各种养分，可以直接或简接地为作物生长提供氮、磷、钾、钙、镁、硫和各种微量元素。特别是土壤中的氮，有95%以上氮素是以有机状态存在于土壤中的。因为土壤矿物质一般不含氮素，除施入的氮肥外，土壤氮素的主要来源就是有机质分解后提供的。土壤有机质分解所产生的二氧化碳，可以供给绿色植物进行光合作用的需要。此外，有机质也是土壤中磷、硫、钙、镁以及微量元素的重要来源。 2、促进作物的生长发育 有机质中的胡敏酸，可以增强植物呼吸，提高细胞膜的渗透性，增强对营养物质的吸收，同时有机质中的维生素和一些激素能促进植物的生长发育。 3、促进改善土壤性质，结构 有机质中的腐殖质是土壤团聚体的主要胶结剂，土壤有机胶体是形成水稳性团粒结构不可缺少的胶结物质，所以有助于黏性土形成良好的结构，从而改变了土壤孔隙状况和水、气比例，创造适宜的土壤松紧度。土壤有机质的黏性远远小于黏粒的黏性，只是黏粒的几分之一。一方面，它能降低黏性土壤的黏性，减少耕作阻力，提高耕作质量；另一方面它可以提高砂土的团聚性，改善其过分松散的状态。 4、提高土壤的保肥能力和缓冲性能 土壤有机质中的有机胶体，带有大量负电荷，具有强大的吸附能力，能吸附大量的阳离子和水分，其阳离子交换量和吸水率比黏粒要大几倍、甚至几十倍，所以它能提高土壤保肥蓄水的能力，同时也能提高土壤对酸碱的缓冲性。 5、促进土壤微生物的活动 土壤有机质供应土壤微生物所需的能量和养分，有利于微生物活动。 6、提高土壤温度 有机质颜色较暗，一般是棕色到黑褐色，吸热能力强，可以提高地温。可改善土壤热状况。 7、提高土壤养分性
土壤有机质是土壤中除碳酸盐以外的所有含碳化合物的总称，包括植物的残体，施入的有机肥料，以及经过微生物作用所形成的腐殖质。 土壤有机质有五种类型：①新鲜有机质，尚未被分解的动植物残体，如作物的秸秆和根茬等；②半分解的有机质，有机残体在缺氧条件下，经微生物作用后形成的物质，如泥炭、半腐烂的有机肥料等；③简单的有机化合物，为有机残体经微生物分解所产生的，在土壤中含量不多，如糖类、氨基酸、脂肪酸等；④微生物，包括细菌、真菌、放线菌、原生动物和一些昆虫等；⑤腐殖质，是有机质经微生物转化后形成的黑色或黑褐色，成分和结构都比较复杂的高分子有机胶体，一般分为可溶于稀碱但不溶于酸的胡敏酸和溶于碱又溶于酸的富里酸，以及既不溶于碱又不溶于酸的胡敏素三个组分。前四种土壤有机质为非腐殖质物质，占土壤有机质总量的30％—50％，腐殖质占土壤有机质总量的%50—70％。 土壤有机质的成分主要是碳、氢、氧，还含有氯、硫、磷、钾、钙、镁、铁以及微量元素，是作物营养元素的来源，也是微生物的食物，一般只占表层干土重的0.5％—3％，个别土壤如黑土有机质含量达10％左右。土壤有机质数量虽然不多，但它对土壤的物理、化学性质有很大影响，对培肥、改良土壤有重要作用。 根据土壤普查耕层有机质含量数据标准划分成6 个等级：
大于40 g kg-1、30 g kg-1~40 g kg-1、20 g kg-1~30 gkg-1、10 g kg-1~20 g kg-1、6 g kg-1~10 g kg-1、小于（等于）6 g kg-1。 在自然状态下，影响土壤有机质含量的因素包括气候、植被、母质、地形和时间，而在人类耕作活动影响下，施肥状况和耕作措施则成为短期影响农田土壤有机质含量的主要原因。
长丰县土壤中有机质和全氮的 空间分布规律研究 作者：指导老师：胡宏祥 （安徽农业大学资源与环境学院 2004级农业资源与环境合肥 230036） 摘要：探明土壤有机质和全氮的空间分布，是科学配方施肥的重要依据。通过对长丰县8个乡镇土壤样品的化验测定，并对样品中有机质和全氮的含量进行统计分析。结果表明，长丰县土壤中全氮含量属中等水平，变异系数为中等程度变异；有机质含量偏低，变异系数也为中等程度变异。同时，该县土壤有机质和全氮含量的空间差异显著，有机质和全氮呈显著的正相关性，说明增加土壤有机质不仅能改良土质，而且能增加土壤肥力。 关键词：长丰县土壤全氮有机质空间分布 1.引言 我国要以占世界不足7%的耕地，养活占世界近22%的人口，为满足如此众多的人口对物质不断增加的需求，必须在有限的耕地上生产更多的产品[1]。要想在有限的耕地上生产更多的产品，增施化肥是提高农作物产量的重要措施。但是，盲目增施化肥已导致地区间土壤养分差异变大。在我国经济发达地区化肥施用明显过量，平均达339kg／hm2，是全国平均用量（262 kg／hm2)的1.29倍，而经济发展相对落后地区施肥量则仅为178kg／hm2，是全国平均的67.8％[2]。其结果是一些地区使有限的肥料资源大量浪费，且导致环境污染。为了解决这些问题，我国在上个世纪就引入了“精准农业”理念[3]，并以北方土壤及种植管理模式为对象，开展了大量有关土壤养分状况的研究，对作物实施平衡施肥并在贵州、甘肃、广西、湖南、湖北、江西、四川等省份都得到实施，带来了经济、生态和社会效益[4]。 测土配方施肥是以土壤测试和肥料田间试验为基础，根据作物需肥规律，土壤供肥性能和肥料效应，在合理施用有机肥料的基础上，提出氮、磷、钾及中、微量元素等肥料的施用数量、施肥时期和施用方法。通俗地讲，就是在农业科技人员指导下科学施用配方肥。测土配方施肥技术的核心是调节和解决作物需肥与
第三章土壤生物和土壤有机质 主要教学目标：本章属于土壤生物化学性质的范畴。通过学习了解土壤有机质的实质，掌握土壤有机质在园林生产中的作用。 第一节土壤生物 一、林木根系 1、根的种类水平根、垂直根、斜生根、下垂根、下斜根。 2、根系类型 水平根型：水平根占优势； 垂直根型：垂直根发达； 斜生根型：主要为斜生根，如刺槐。 复合根型：各类根的发育程度相近 变态根型：由外界特殊条件如人为的影响产生的。在容器中育苗所形成的根属变态根型。 二、土壤动物 三、土壤微生物 在土壤中数量最高，如一般土壤中细菌为107～108个/g土真菌105～106个/g土，放线菌106～107个/g土，藻类104～105个/g土。他们和蚯蚓一起在土壤总的代谢活性中起重要的作用。 1、细菌 （1）根据生理作用分类：可分为 碳水化合物分解细菌——分解糖、淀粉、纤维素等； 氨化细菌——有机含N化合物中的N素，通过氨化细菌的作用转化形成氨； 硝化细菌——氨经硝化细菌作用转化为亚硝酸，然后转化为硝酸。 反硝化细菌——硝态氮在反硝化细菌作用下，使硝酸还原成还原态氮。 固N细菌——从大气中固定N素合成含N化合物。 （2）根据营养方式分类 分为自养和异氧细菌。在异养方式中分好氧和厌氧型。 2、真菌：对酸度的适应范围较宽，在pH<4时也能生长。在森林土壤和酸性环境中，是分解土壤有机质的主要微生物类群。有些真菌能在一些根上发育，共同发育成菌根。现已查明有2000种植物与真菌共生形成菌根。根据菌根的形态结构，可分为外生菌根和内生菌根。松柏科、桦木科、壳斗科、杨柳科、胡桃科等许多森林乔木的根上都生有外生菌根，大豆、玉米、棉花、马铃薯、胡萝卜等生有内生菌根。 3、放线菌：属单细胞微生物，在土壤中以菌丝体存在，大量出现在分解的有机物上。有些嗜热性的放线菌属能耐高温（50～65℃），普遍存在于土壤、肥料及发热的干草和堆肥中。在已知的放线菌中，约有50%能产生抗菌素，具有抑制其它细菌的能力。“5406”抗生菌肥料，属于放线菌肥料。在生态学应用方面观察到，在有几丁质存在时，有利于放线菌的发育，而且能显著地抑制引起高等植物病害的真菌。 4、藻类：是含叶绿素的低等植物，有些能进行光合作用，自身合成有机质，它们主要生活在土壤表层。地表藻类能够和土壤颗粒粘结在一起，增加土壤表面的强度，可使土壤侵蚀明显减轻。另外蓝绿藻可固定N素。 第二节土壤有机质的来源、组成和类型 一、什么是有机质 广义：包括一切生物体极其分解或合成的各种产物。 狭义：通过微生物转化合成的有机物质即腐殖质。
第六章土壤圈 一、名词解释 1、土壤质地:土壤颗粒的组合特征。 2、原生矿物：指岩石受不同程度的物理风化，而未经化学风化的碎屑物，其原有的化学 组成和结晶构造均未改变。 3、次生矿物：指原生矿物经风化后重新形成的新矿物，其化学组成和构造都经过改变而 不同于原生矿物。 4、土壤有机质：土壤中动植物残体微生物体及其分解和合成的物质。 5、土壤胶体：土壤中高度分散粒径在1—100nm之间的颗粒。 6、土壤溶液：土壤中水分及其所含溶质的总称。 7、母质：岩石风化后形成的疏松碎屑物。 8、盐渍化:土体上部易溶性盐类的聚积过程。 9、腐殖质化:在生物因素作用下，土体中尤其是土体表层进行的物质累积过程。 10、诊断层:在性质上有一系列的定量说明的土层。 11、土壤的纬度地带性:指因太阳辐射从赤道向极地递减，成土因子也按纬度方向呈有规 律地变化，导致地带性土壤大致平行于纬线呈带状分布的规律。 12、土壤的干湿度地带性:指因海陆分布态势不同，水分条件和生物因素从沿海至内陆发 生有规律的变化，土壤带谱也从沿海至内陆呈大致平行于海岸线的带状分布规律。13、土壤的垂直地带性:指随山体海拔升高，热量递减，降水在一定高度内递增，超出一 定高度后降低，引起成土因素按海拔高度发生有规律的变化，土壤类型也相应呈垂直分带现象。 14、土壤的垂直带谱:山地土壤各类型的垂直排列顺序。 15、基带:位于山地基部与当地的地带性一致的土壤带。 二、填空题 1、土壤由固体土壤、粒间空隙和土壤生物体组成。其中，固体物质和粒间孔隙约分别占土壤总容积的50%，前者由矿物质和有机质构成，后者由土壤空气和构成。 2、在土壤矿物质中，各种岩石受到不同程度的物理风化，而未经化学风化的碎屑物称为原生矿物。 3、土壤有效水分是指从凋萎系数到田间持水量之间的土壤水分。 4、土壤潜在酸度是指由土壤胶体表面上吸收的交换性H+和Al3+所引起的酸度。 5、土壤胶体可分为三种类型：矿质胶体，有机胶体，有机-无机复合胶体。 6、在众多成土过程中，在寒温带针叶林发育的SiO 2残留、Fe 2 O 3 及________淋溶 与淀积过程为_________过程。 7、______是指大小不同土粒不同组合反映的土壤粗细状况，它会影响土壤水分、空气、热量运动和土壤________类型。 8、土壤空气与近地表大气的组成，其差别主要有以下几点：土壤空气中CO 2 含 量高于大气、O 2 含量低于大气、水汽其含量一般低于大气，另外，土壤空气中含
《自然地理学》第六章土壤圈 一、名词解释 1、土壤 2、腐殖化过程 3、砖红壤 4、腐殖质 5、土壤分布的纬度地带性 6、土壤形态 7、土壤肥力 8、矿质化过程 9、土壤资源10、地表物质的地质大循环11、有机质的矿化12、土壤质地13、土壤结构14、土壤剖面15、泥炭化过程16、灰化过程17、铁铝化过程18、钙化过程19、土壤的缓冲性20、粘化过程21、潜育化过程22、盐化过程23、变形土24、盐积层25、潜育土26、水稻土27、泥炭土28、土壤新生体29、盐成土壤30、冲积土31、壤侵入体32、新成土33、灰土34、淋溶土 二、填空题 1、从地面垂直向下的土壤纵断面称为。土壤剖面中与地表大致平行的层次，是由成土作用而形成的，称为（），简称（）。由非成土作用形成的层次，称为（）。 2、土壤是个多相分散体系，由（）、（）、（）、（）等四种不同物质组成。 3、根据风化的性质可以把土壤矿物质的风化过程分为（）、（）、（）三种类型。 4、土壤水份包括（）、（）、（）、（）、（）、（）、（）、（）等类型。 5、在一定的区域范围内，土壤分布主要受某个因素的控制，则可以相对地划分相应的（）、（）和（）。 6、从发生学分类制角度看，我国东部土壤地带分布规律基本上与纬度带相一致，即由南而北依次为（）、（）、（）、（）、（）、（）。 7、岩石风化成土壤的过程虽然是一个连续的渐变过程，但根据其代表性矿物可以划分出（）、（）、（）、（）等阶段。 8、世界土壤资源存在的问题主要有：(1) （）；(2) （）；(3) （）；(4) （）；(5) （）。 9、土壤中的有机质可以分为两大类：一类为（）、另一类为（）。 10、土壤资源的丧失与退化比较严重和突出的问题主要有（）、（）、（）、（）、（）。 11、土壤最大的特点是具有（），土壤四个肥力因素是（）、（）、（）、（）。 12、土壤的（）结构最适合农作物生长；卡庆斯基将土壤质地分为（）、（）、（）三大类，其中（）在农业上是较理想的一种质地。 13、土壤结构体及其内部存在许多大小不一的孔隙，通常分为（）、（）两类。 三、简答题 1、对比土壤粒组、土壤质地、土壤结构的特点。 2、气候怎样对土壤形成影响？ 3、简述土壤污染 4、母质在土壤形成中的作用主要表现在哪些方面？ 5、地貌对土壤形成有什么影响？ 6、举例说明人类对土壤形成和发育的影响。 7、从植物生长的需要来分析土壤中水分的特点。 8、谈谈母岩和气候对土壤酸度的影响。 9、简述腐殖化过程的特点。 10、简述非地带性土壤的特征 四、论述题 1、中国土壤资源开发的主要问题及对策。 2、土壤资源有哪些基本特点？
土壤有机质含量的测定 一、目的要求 土壤有机质含量是衡量土壤肥力的重要指标，对了解土壤肥力状况，进行培肥、改土有一定的指导意义。 通过实验了解土壤有机质测定原理，初步掌握测定有机质含量的方法既注意事项。能比较准确地测出土壤有机质含量。 二、方法原理 在加热条件下，用稍过量得标准重铬酸钾—硫酸溶液，氧化土壤有机碳，剩余的重铬酸钾用标准硫酸亚铁（或硫酸亚铁铵）滴定，由所消耗标准硫酸亚铁的量计算出有机碳量，从而推算出有机质的含量，其反应式如下： 2K2Cr2O7+3C+8H2SO4→K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2O K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4→K2SO4+ Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+8H2O 用Fe2+滴定剩余的K2Cr2O72-时，以邻啡罗啉（C2H8N2）为氧化还原指示剂，在滴定过程中指示剂的变色过程如下：开始时溶液以重铬酸钾的橙色为主，此时指示剂在氧化条件下，呈淡蓝色，被重铬酸钾的橙色掩盖，滴定时溶液逐渐呈绿色（Cr3+），至接近终点时变为灰绿色。当Fe2+溶液过量半滴时，溶液则变成棕红色，表示颜色已到终点。 三、仪器试剂 1. 仪器用具 硬质试管（18mm×180mm）、油浴锅、铁丝笼、电炉、温度计（0~200℃）、分析天平（感量）、滴定管（25ml）、移液管（5ml）、漏斗（3~4cm），三角瓶（250ml）、量筒（10ml，100ml）、草纸或卫生纸。 2. 试剂配制 重铬酸钾标准溶液称取经过130℃烘烧3~4h的分析纯重铬酸钾,溶解于400ml 蒸馏水中，必要时可加热溶解，冷却后架蒸馏水定容到1000ml，摇匀备用。 硫酸亚铁（）或硫酸亚铁铵溶液称取化学纯硫酸亚铁或硫酸亚铁铵，溶于蒸馏水中，加6mol/L ，再加蒸馏水定容到1000ml备用。 3.硫酸亚铁溶液的标定准确吸取3份L K2Cr2O7标准溶液各于250ml三角瓶中，各加5ml6mol/L H2SO4和15ml蒸馏水，再加入邻啡罗啉指示剂3~5滴，摇匀，然后用LFeSO4溶液滴定至棕红色为止，其浓度计算为：
实验报告 课程名称：土壤学实验指导老师：谢晓梅成绩：__________________ 实验名称：土壤有机质的测定 同组学生姓名：边舒萍 一、实验目的和要求二、实验内容和原理 三、实验材料与试剂四、实验器材与仪器 五、操作方法和实验步骤六、实验数据记录和处理 七、实验结果与分析八、讨论、心得 一、实验目的和要求 1.了解土壤有机质测定对于农业生产的意义； 2.掌握土壤有机质含量的测定方法。 二、实验内容和原理 有机质是土壤中重要组成成分，其含量水平是衡量土壤肥力的重要指标之一。本实验采用重铬酸钾容量法——稀释热法，利用浓硫酸和重铬酸钾混合时产生的热氧化有机质中的碳，通过测定消耗的氧化剂的量来计算得出土壤有机质含量，从而分析该土壤肥力水平，并对此提出改良措施。 重铬酸钾容量法——稀释热法过程的化学反应式： 氧化过程：K 2Cr 2 O 7 +C+H 2 SO 4 →K 2 SO 4 +Cr 2 (SO 4 ) 3 +CO 2 +H 2 O 滴定过程：K 2Cr 2 O 7 +FeSO 4 +H 2 SO 4 →K 2 SO 4 +Cr 2 (SO 4 ) 3 +Fe 2 (SO 4 ) 3 +H 2 O 土壤有机碳与有机质换算公式： 土壤有机质（g/Kg）=土壤有机碳（g/Kg）×1.724 三、实验器材与仪器 土样（取于余杭塘路施工旁，风干研磨细后过100目筛）； 250mL三角瓶×2,10mL量筒，100mL量筒，5mL移液管，5.00mL移液枪，棕色酸式滴定管； 1mol/L 1/6 K 2Cr 2 O 7 标准溶液，浓硫酸，领啡啰啉指示剂，0.5021mol/L FeSO 4 标准溶 液。姓名：平帆 学号：52 日期：2014.4.1 地点：农生环B255 装订线
第六章土壤圈 大气圈、水圈和岩石圈是地理环境中无生命的圈层，而土壤圈和生物圈则是地理环境中具有类生命和生命性质的圈层。从地球演化历史方面考察，这后两个圈层形成较晚，属于地理环境中比较“年轻”的成员，在进化阶段上，土壤比生物低级，其结构和功能比生物体亦简单得多。土壤通是指位于陆地表层和浅水域底部，由有机物质和无机物质组成的、具有一定肥力而能够生长植物的疏松层，其厚度一般为1～2m以内。土壤有地球表面所构成的覆盖层称为土壤圈或土被层。 现代土壤科学不但研究土壤类型的组成、性质及其与各成土因素之间的关系，还将土壤圈内部的物质迁移转化过程及与地球其他圈层之间的物质交换过程、速率、机制及其相互影响作为研究重点，以便为保持和改善人类生存环境、发展农林牧业生产和全球变化研究服务。 第一节土壤的组成和性质 一、土壤剖析 （一）土壤剖面、单个土体和聚合体 自然界的土壤是一个时间上处于动态、空间上具有垂直和水平方向上各异的三维连续体，因此，认识和研究土壤需从具体的土壤剖面及单个土体划分及其剖析入手。 1．土壤形态特征 从地面垂直向下至母质的土壤纵断面称为土壤剖面。土壤剖面中与地面大致平行的物质及性状相对均匀的各层土壤，称为土壤发生层，简称土层，土壤发生层是土壤剖面的基本组成单元，如图6.1所示。奥地利土壤学家库比纳（Kubiena）早在1953年就提出了A、B、Bh、B／C、C和G土壤发生层，根据这些土层的组合将土壤划分为(A)—C、A—C、A—（B）—C、A—B —C、B／A—B—C型5种土壤。后来这一观点得到发展和进一步的完善，并构成了土壤形态发生学的基础。在土壤剖面之中土层的数目、排列组合形式和厚度，统称为土壤剖面构造或土体构型，它是土壤最重要的形态特征。 依据土壤剖面中物质迁移转化和累积的特点，一个发育完整的土壤剖面可以划分出三个最基本的土壤发生层，即A、B、C层。在同一土壤剖面中的每个土层与其上下相邻的土层之间，在土壤颜色、结构体、质地、有机质含量等方面具有明显差别，这种差别也是逐渐变化的。但是对某一类型的土壤而言，它具有特定的典型土壤剖面构型。 2．聚合土体 由于土壤无论在时间和空间上均是呈连续状态存在的，故土壤科学的学习与研究总是首先从土壤剖面观察、采样及化验分析入手，以了解土壤的物质组成、性状及其与成土环境的关系。土壤剖面的立体化就构成了单个土体（图 6.1）。单个土体是土壤的最小体积单位，单个土体
第三章土壤有机质的测定 主要内容： ◎概述 ◎土壤有机质的测定 要求： ?了解土壤有机质含量在肥力上的意义 ?掌握土壤有机质含量的计算方法 ?了解干烧法、湿烧法测定土壤有机质的方法 ?掌握重铬酸钾容量法（外加热法）测定土壤有机质的原理、操作步骤及注意事项 ?了解比色法测定土壤有机质的方法 ?了解灼烧法测定土壤有机质的方法 § 3-1 概述 土壤有机质是土壤固相的组成分之一，尽管土壤有机质仅占土壤重量的很小一部分，但在土壤肥力、环境保护和农业可持续发展方面却具有十分重要的作用和意义。 侯光炯教授：土壤是一个活的“有机体”，其中矿物质—骨骼，有机质—肌肉，孔隙—血管，水分—血液。 土壤有机质含量变异性大（<0.5%-->30%)，通常将表层有机质含量>20%的土壤称为有机质土壤，将表层有机质含量<20%的土壤称为矿质土壤。 一、土壤有机质的组成 1. 土壤有机质的元素组成 主要元素组成为C（52-58%）、O（34-39%）、H（3.3-4.8% ）和N（3.7-4.1%），其次为P和S，C/N ≈10。 2. 土壤有机质的化合物组成 主要化合物组成是木质素和蛋白质，其次是半纤维素、纤维素、乙醚和乙醇可溶性化合物（其中木质素和蛋白质高于植物组织，半纤维素和纤维素则明显降低）。 3. 土壤有机质的组成很复杂，包括三类物质： （1）分解很少，仍保持原来形态学特征的动植物残体； （2）动植物残体的半分解产物及微生物代谢产物； （3）有机质的分解和合成而形成的较稳定的高分子化合物——腐殖酸类化合物。 分析测定土壤有机质含量，实际包括了上述全部2、3两类及第1类的一部分有机物质，以此来说明土壤肥力特性是合适的。 二、土壤有机质的转化 1. 矿质化作用 矿质化作用（有机质分解过程）——土壤中的有机物质在微生物作用下分解为简单化合物，并释放出矿质养分和能量的过程。 矿质化系数（有机质分解速率）——土壤中每年因矿化作用而分解的有机质数量占土壤有机质总量的百分数。 矿质化难易：淀粉、单糖、简单蛋白质>粗蛋白质>半纤维素>纤维素>脂肪、蜡质等>木质素。2. 腐殖化作用 腐殖化是一系列极其复杂的过程的总称，主要是由微生物为主导的生物和生物化学过程以及一些
第六章 水资源总量的计算与水量平衡分析 第一节 区域水资源总量的计算 在分析计算降水量、河川径流量和地下水补给量之后，尚需进行水资源总量的计算。 过去，有的部门将河川径流量与地下水补给量之和作为水资源总量。由于河川径流量中包括一部分地下水排泄量，而地下水补给量中又有一部分由河川径流所提供，因此将两者简单地相加作为水资源总量，成果必然偏大，只有扣除二者之间的重复水量才等于真正的水资源总量。据此，一定区域多年平均水资源总量的计算公式可以写成 重复地下河川总W u W W -+= （6-1） 式中，总W ——多年平均水资源总量（亿m 3 ）； 河川 W ——多年平均河川径流量（亿m 3 ）； 地下 u ——多年平均地下水补给量（亿m 3 ）； 重复 W ——多年平均河川径流量与多年平均地下水补给量之间的重复量（亿m 3 ）。 若区域内的地貌条件单一（全部为山丘区或平原区），公式（6-1）中右端各分量的计算比较简单；若区域内既包括山丘区又包括平原区，水资源总量的计算则比较复杂。在后一种情况下，区域水资源总量的计算方法如下。 一、河川径流量的计算 将计算区域划分为山丘区和平原区两大地貌单元，分别计算多年平均河川径流量，计算方法参见第四章。 二、地下水补给量的计算 山丘区和平原区地下水的补给方式不同，其计算方法也不相同。 1.山丘区地下水补给量 如前所述，山丘区地下水补给量难以直接计算，目前只能以地下水的排泄量近似作为补给量，计算公式为 （6-2） 式中，山u ——山丘区多年平均地下水补给量（亿m 3 ）； 山基W ——多年平均河川基流量（亿m 3）； 潜u ——多年平均河床潜流量（亿m 3）； 开 山潜泉侧潜山基山q E u u u W u +++++=