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1、第三章土壤肥力的物质基础,土壤肥力是一个复合型的概念。它是指土壤满足和协调植物生长发育所需要的营养条件和环境条件的能力。营养条件：矿质养料、有机养料、水份；环境条件：水、热、气及其土壤对植物的机械支持力。,土壤肥力是怎样产生的呢？它产生于土壤的物质组成及其组成份的相互作用上： 矿物质:重量占8090， 体积占38。 固体部分 有机质:重量占35 ， 占土壤的 体积占12。 土壤 50 土壤生物:重量占0.68%0.068%。 孔隙部分 土壤空气:占体积的1535 占土壤的 50 土壤水份:占体积1535。,土壤：由固体部分和孔隙部分组成,1是：土壤是固、液、气的三相体系，以固相为主，固相中又以
2、矿物质为主。2是：土壤中各组分不是固定不变，而是互为消长的关系，正是这种组分的变化，产生了土壤肥力的变化，产生了千差万别的肥力现象。,土壤的组成特点：,第一节 土 壤 矿 物 质,1、土壤矿物质的种类： 土壤矿物质按成因的不同，分为原生矿物和次生矿物两大类型。,（1）原生矿物：概念：起源于岩浆，存在于岩浆岩中，在风化作用和成土作用只改变了形状、大小，而以原来的化学组成和内部构造存在于土壤中的一类矿物。种类：主要有石英、长石、云母、角闪石、辉石等；其次有少量橄榄石、磷灰石、赤铁矿等。,特点： 原生矿物颗粒较为粗大，多为土壤沙粒和粉沙粒，少量破坏强烈的也可以形成土壤粘粒。对土壤的贡献： 一方面构成
3、土壤骨架；另一方面，储藏着植物所需的除C、N以外的所有养分。,由砂粒（粗颗粒）形成的风沙土,（2）次生矿物：概念： 原生矿物在风化作用和成土作用中强烈的分解破坏，破坏后的残体又重新聚合而产生的一类新矿物。种类： 游离硅酸、铁铝氧化物、次生铝硅酸盐、各种简单的盐类（碳酸盐、硫酸盐、氯化物）特点： 颗粒直径非常细小（0.005mm），是土壤粘粒的主要成分。对土壤的贡献： 参与土壤骨架的构成；形成土壤矿质胶体，影响土壤的通气透水性和保水保肥性。,由次生矿物（细颗粒）形成的粘土,2、土壤矿物质的分级与性质： （1）土粒分级： 含义： 将土粒假定为球形，以其直径大小的差异将不同的土粒分为若干组 。 分级
4、意义： 土粒大小不同，其矿物类型、化学成分、和物理性质都不同。,砂 粒,粘 粒,矿物种类： 随着土粒直径 石英原生矿物 次生矿物 化学成分：随着土粒直径 Si Al Fe Ca Mg K P 物理性质：随着土粒直径 土壤最大分子持水量毛管水上升高度可塑性 ,（2）分级方法：土粒分级的方法有很多种，有国际制的，有英国制、有美国制，也有中国制和苏联制的。我国目前主要采用苏联制的。苏联制又称为卡庆斯基制，其分级方法为：,粗砾石 3mm 细砾石 13mm 砾石类 粗沙粒 10.5mm 中沙粒 0.50.25mm 沙粒类 细沙粒 0.250.05mm 粗粉沙粒 0.050.01mm 中粉沙粒 0.010
5、.005mm 粉粒类 细粉沙粒 0.0050.001mm 粗粘粒 0.0010.0005mm 细粘粒 0.00050.0001mm 粘粒 胶粒 0.0001mm 胶粒类,（3）粒级性质：沙粒类： 多为原生矿物；在土壤中呈单粒；通气透水强，保水保肥弱；无粘结性，可塑性。粘粒类： 多为次生矿物；在土壤中呈复粒；通气透水弱，保水保肥强；粘结性，可塑性强。粉沙粒类： 既有原生矿物，也有次生矿物；既有单粒，也有复粒；有一定的通气透水性和保水保肥性；微具粘结性和可塑性。,3、土壤质地： （1）概念： 土壤质地是指：依据土壤中各粒级土粒含量的重量百分数来划分的土壤类型。 如：根据土壤中沙粒 20 ；粉沙粒5
6、0；粘粒30来进行的土壤分类。（2）土壤质地类型： 土壤质地的划分方法很多，也有国际制、美国制、中国制和苏联制的，基于同样的原因 我国目前采用的还是苏联制的。,卡庆斯基简制 质地类型，将质地分为三类九种： 名称 物理性粘粒 松砂土 05 砂土类 紧砂土 510 壤砂土 1020 轻壤土 2030质地 壤土类 中壤土 3045 重壤土 4560 轻粘土 6075 粘土类 中粘土 7585 重粘土 85100,除上述分类方法外，还有一个附加的砾石含量分类标准： 砾石含量10%重砾质土。,（3）土壤质地与肥力的关系： 土壤质地要影响土壤的通气透水和保水保肥性，影响土壤养分的含量。 是评价土壤肥力高低
7、的首要指标。,a、砂土类： 砂土类的土壤主要分布于新疆、青海、内蒙、宁夏、甘肃等我国的西北地带；在内地则主要分布于大型江、河两岸的近河处，及某些沙性山坡地上。 主要类型有：沙沙土、冷沙土、羊毛沙土、羊肝石土、茶末土等。 生产中，农民所称的这些名称的土壤，其质地类型就属于沙土类的土壤。,粘土,河流,砂土,水 ： 透水强，保水弱，土体常呈干燥状态，这种土壤易旱不易涝。气： 砂土通气良好，土体内氧气丰富，有利于根系的呼吸作用，不易积累还原有毒物质。热： 土体内常水多气少，热容量小，土壤稳温性弱，土温变幅大。生产表现：早春土温回升快，土温高于其他土类，有利于大春作物播种，农民称之为“热性土”，但怕“倒
8、春寒”，寒潮一来冻害比其他土类都严重。,肥： 砂土土层薄，沙粒多，矿质养分少； 同时，有机质分解快，积累少，有机养分也少。 所以，砂土总体养分少。 保肥力弱，土壤对肥料的缓冲力弱，供肥猛但持速时间短，农民总结：“少施一把草，多施立即倒”。所以，砂土需少量多次地施用各种肥料。 耕种性： 砂土松散易耕作，但耕作质量不高（耕作效果不明显）；作物根系易下扎展布，但固着困难，苗子易倒伏。宜种性： 一般宜种生育期短的耐旱耐瘠的作物，特别适合种植洋芋、红苕、地瓜、花生等块根块茎类作物。,砂土总的特点可归纳为： “四不保”：不保水，不保肥，不保苗，不保收。 农民描述：沙多土太少，灌水马上跑，手捏不成团，庄稼矮
9、又小。,砂土总的来说是一种低产土壤，在生产中需要改良。砂土的改良有两个基本办法： 1）客土掺泥，引洪漫淤；可增加土壤粘粒，改沙为壤。 2）增施有机肥，种植绿肥，改良土壤结构，通过改良结构来提高土壤肥力。,b、粘土类： 粘土类的土壤主要分布在平原洼地，山间盆地和湖积平原地区，以及大型江河沿岸远河处。 主要类型有黑胶泥，黄胶泥，大土泥，豆瓣泥，死黄泥等。,山间盆地形成的大土泥,水： 透水弱，排水不良，易涝害； 同时，土壤抗旱力不高。（毛管强烈，土壤 水份易被持速高温、阳光所蒸发）。气： 通气不良，土体内氧气不足，影响根系呼吸 作用； 同时，易积累还原有毒物质，土壤毒性重。,热： 土壤常水多气少，热
10、容量大，稳温性强，土温变幅小。 生产表现：早春土温回升慢，影响大春作物播种（播种时间推迟），农民称之为“冷性土”。但抗寒潮的能力强于其他土类。肥： 粘土土层厚，粘粒多，矿质养分丰富； 有机质分解慢，积累多，有机养分多；总体养分多； 土壤保肥力强，对肥料的缓冲力强，供肥迟缓，生产表现：作物苗期常由于养分不足而长势矮小，后期养分过多易贪青晚熟。,耕作性： 粘土土粒结持紧密，粘重难耕，干硬湿粘，耕作阻力大。农民归纳：天晴一把刀，下雨一 包糟，干时犁不动，湿时粘犁梢。 植物根系不易下扎展布，但固着坚挺，苗子不易倒伏。,粘土耕作阻力大，耕性不良,宜种性： 粘土适合种植生育期长的需水需肥多的作物，如稻、麦
11、、棉、玉米等都能在粘土上良好的生长。,粘土上，水稻良好生长,粘土的改良办法也有两个：1）客土掺沙，翻砂压淤，增加土壤中沙粒的含量，改粘为壤。该法直接改良土壤质地。2）增施有机肥，种植绿肥，改良结构，通过改良土壤结构来提高土壤肥力。,越西河坝区粘土改良：客土掺砂,c、壤土类： 壤土类的土壤分布最为广泛，各种地形均有分布，是面积最大、分布最广的一类土壤。 主要类型有半沙半泥土，半沙半泥田，沙泥土、沙泥田、二土泥，二泥土等。,主要性质： 介于砂土和粘土之间，兼具两者优点，克服两者缺点，为最佳质地： 不粘，不沙；不松不紧；既能爽水透气，又能蓄水保肥；土温适宜，耕性良好，宜种广泛，为最佳质地。农民总结：
12、 不粘又不沙，手捏可成团，种稻稻子好，种瓜瓜味甜。 所以，生产中，质地改良，就是要通过客土掺泥或客土掺沙把砂土和粘土改良为壤土。,（4）土壤的质地层次： 涵义：土体内，土壤质地类型是呈差异层次分布的，这种现象，就叫做土壤的质地层次。 质地层次，控制了整个土体的水、热、气、肥的运行转化，对植物的生长有更为全面而深刻的影响。,土壤的层次性,产生原因 a、母质具有层次性，所形成的土壤也就具有了层次性。（坡积、洪积、冲积） b、 水的淋溶作用，将上层粘粒淋至土体下部淀积，形成上沙下粘的层次。组合类型：,洪积、冲积土壤有明显层次性,a、上沙下粘型：表层：砂土轻壤 底层：重壤轻粘通气透水强，接纳雨水充分，
13、土壤冲刷小， 紧实，有托水托肥的有机质分解快，有效 效果，且毛管强烈，养分多，植物根系 有回润能力。即有“夜易展布。 潮”现象。 这种组合，生产反映良好，植物长势好，土壤抗侵蚀能力强，农民称为“蒙金土”。,b、上粘下沙型： 表层：重壤轻粘 底层：砂土轻壤紧实，降水流失多， 疏松，漏水漏肥严重。土壤冲刷大水土流失严重，有机质分解慢，养分少，作物根系不易下扎展布。 这种组合，生产反映不良，前期不发小苗，后期易脱肥。农民称之为“表跑底漏”需翻沙压淤。,c 、夹层型： 沙夹粘，或粘夹沙型。影响机制同上，影响结果随各层厚度而变化。,第二节 土 壤 生 物,土壤生物：土壤中各种生物的总称。土壤中生物类型很
14、多 ，大体上可以分为4个区系：,土壤微生物区系： 包括土壤细菌，土壤放线菌、土壤真菌。有的资料把“藻类”也归入。 土壤微动物区系： 包括原生动物、线虫、轮虫等。,土壤动物区系： 包括昆虫、甲虫、蚂蚁、 蜗牛、蜘蛛、田鼠、蚯蚓等。土壤植物区系： 包括低等植物和高等植物的根系。,1、土壤微生物的类型和特点：（1）、土壤细菌： 指土壤中单细胞的原核生物体。 特点： a、形态上，形体极小（0.005mm) ，外观呈杆状， 球状 ， 螺旋状 。 b、细菌具有无性繁殖的方式，繁殖时，形体延长后一分为二，并且，繁殖周期很短，所以细菌具有很强的繁殖能力。,c、在营养方式上，根据所需碳源和能源的不同可分为自养菌
15、和异养菌两类： 自养菌： 碳源来自于空气中的CO2；能源来自于阳光、或氧化土壤中的无机物获得。 如：消化细菌，硫化细菌。 异养菌： 碳源和能源均来自于分解其他的生物残体。,异养菌,又根据分解残体时是否需要呼吸氧气将其分为三类： 好气菌：分解残体时，必须呼吸氧气， 如芽孢杆菌，高温纤维菌； 厌气菌：不需要氧气，有氧气反而生长 不良甚至死亡。如甲烷细菌， 丁酸细菌 兼厌气菌：有O2无O2均能良好生长， 如萤光极毛杆菌。,d、细菌的种类多，适应能力强，地球表面除高温高压的环境外，任何地方都有细菌的生长。,（2）、土壤放线菌： 土壤中多细胞菌丝体态的原核生物。特点：a、形态上为多细胞菌丝体态。 b、放
16、线菌生活史与细菌相似，但放线菌 均为严格的好气性异养型营养，耐干 旱，喜中性，对酸性敏感。是草原土 壤的优势种群。分解复杂的有机物如 纤维素、半纤维素有较强的能力。,（3）、土壤真菌： 土壤中既有单细胞的，又有多细胞菌丝体态的真核微生物。特点：a、形态上，既有单细胞的，如酵母菌： 又有多细胞菌丝体态的，如霉菌： 此外，还有一类特殊的形态蕈子类， 如蘑菇，木耳。是菌丝体的紧密聚合 态。,b、真菌生活史较复杂，有有性繁殖的方式。也均为好气性异养型营养，喜欢潮湿、通气的环境，对PH不敏感。 是森林土壤的优势种群。分解复杂的有机物如木质素有较强的能力。,2、土壤微生物的数量特点：（1）土壤微生物的个体
17、数量很大，并且以细菌最多，放线菌次之，真菌最少： 108109 个/克土 107108 个/克土 105106 个/克土 但生物量很小, 且以真菌最大，细菌和放线菌相当： 37.5375 Kg / 亩 30300 Kg / 亩,（2）、微生物的总体重量占土壤的比例很小，一般为0.0680.68% 之间。有数量少作用大的特点。（3）、微生物的数量不是固定不变的，而是随着环境的变化而变化，它有两个变化规律： 一般 南方 北方 ； 同一土壤： 夏季 冬季 。,3、土壤微生物的分布特点：（1）、绝大多数微生物分布在土壤矿质颗粒和有机质颗粒的表面： 并且： 细菌将土壤粘粒和有机质颗粒吸附为一体，形成 矿
18、质生物有机质的复合体： 放线菌和真菌，其菌丝体将各种颗粒裹缠为一体，形成矿质生物有机质的聚合体：,（2）微生物以高等植物根系周围分布最多： （3）在同一个土壤剖面中，微生物有聚集于表面的垂直分布趋势。（4）土壤中各种“微环境”共存，滋养了各种类型微生物的生长。,4、土壤微生物的作用：（1）土壤微生物在土壤形成过程中具有固N的先锋作用。（2）微生物在生物小循环中有重要作用：,小循环 ： N P KCa Mg S 光合 植物体 死亡 有机残体 微生物分解 N P K Ca Mg S,有限养分无限循环起来,（3）微生物在土壤腐殖质的形成中有决定性作用。（4）微生物在分解动植物残体时，要产生很多维生素
19、、氨基酸、植物激素，可丰富植物营养，刺激植物生长，增强植物的抗病虫害的能力。,（5）不利方面： 土壤中含有许多使人和动植物感病的病原菌，如沙门氏杆菌、破伤风杆菌等。 土壤中一些微生物可以作用于硝酸盐和硫酸盐，并使之还原： 反消化细菌 NO3 N2 挥发至空气中损失。 硫酸盐还原菌 SO4H2 S 挥发至空气中损失，亦可毒害植物根系。,5、影响土壤微生物生长的因素： （1）、土壤含水量： （2）、土壤通气性： （3）、土壤温度： （4）、有机养料： （5）、土壤PH值：,6、土壤中的其他生物： 蚯蚓：通称“地龙”，属毛足纲、寡毛目的一类动物。 生活习性： 以带有机物的土粒为食，喜欢潮湿、通气且富
20、含有机质和Ca质的中性土壤；不耐干旱霜冻、盐碱和强酸性的环境。,对土壤的主要：a 可改良土壤结构，因为其排泄物就是一种团粒结构，可使土壤疏松多孔，增强土壤的通气透水的能力。b 可加厚土壤耕作层，蚯蚓有翻动搅拌土层的作用，使耕作层变厚，有“生物犁”的说法。c 可以活化土壤养分，养分经蚯蚓肠道改造后，有效性大为提高。 蚯蚓的作用有助于土壤肥力的提高。生产中，可将蚯蚓数量的多少作为评价土壤肥力高低的一个综合性指标，土壤中蚯蚓越多，说明土壤肥力越高；反之，土壤肥力就越低。,第三节 土 壤 有 机 质,有机物：既复杂的含C 化合物。土壤有机质：既土壤中复杂的含C 化合物。土壤有机质含量少，多介于23，并
21、且将5% 称为有机质土。 与微生物相似，它也有含量少，但作用大的特点。,1、土壤有机质的来源状态与成分： 来源： 植物残体：茎、叶凋落物和残留根系。施入土壤中的有机肥料：人粪尿、堆肥 、厩肥、秸秆还田、绿肥等。土壤中动物和微生物的残体。,植物茎叶凋落物是有机质的主要来源,秸秆还田,状态： 混合态： 土壤中未分解的或半分解的残体与土壤矿质颗粒机械地混合在一起。游离态： 土壤溶液中溶解的少量有机质（主要有单糖、有机酸、氨基酸）呈游离态 。复合态： 动植物残体经微生物分解后又重新合成的腐殖质与土壤粘粒复合存在（占有机质总量的90左右）。,复合态,混合态,成 分：生物残体释放的有机物 ：不含N的有机物
22、：单糖、双糖、淀粉、纤维素、 半纤维素、木质素、单宁、树 脂、脂肪等。含N的有机物： 蛋白质、氨基酸、几丁质、叶绿 素等含P的有机物： 核酸、磷脂、植素、肌醇磷等。含S的有机物： 某些氨基酸含S，胱氨酸、旦 氨酸等。腐殖质：胡敏酸和富里酸。,2、土壤有机质的转化方式： 复杂的物质简单 分解方式 简单的物质复杂 合成方式 （分解方式） 矿质化过程 （合成方式） 腐殖化过程,（1）、矿质化过程矿化作用 概念： 土壤有机质在微生物的作用下，被分解为CO2和H2O，并释放矿质养料（NH4、H2PO4 、SO4、K） 的过程 。,特点：矿化作用是分阶段进行的： 成为 进入 自然因素 生物死亡后 生物残体
23、 土壤 风霜雨雪人为因素 破碎残体土壤充分混合耕作栽培 （ 比表面增大）,微生物分泌胞外酶 土壤有机质 中间产物 （中间产物阶段） （简单的糖类、有机酸类） 微生物吸入体内部分建造机体部分氧化 CO2 （最终产物阶段） H2O、NH4,好气、快 CO2、H2O ； 淀粉酶 纤维素酶 多量 能量淀粉、纤维素 单糖 厌气 慢 有机酸、CH4、CO； （丁酸、乳酸） 少量能量,好气 慢 CO2、H2O、 脂肪酶 多量能量脂肪 丙三醇 脂肪酸 厌气 漫长的脱氧作 用 碳氢化合物 （CO2、H2O) 土壤沥青,蛋白酶 水解 氨化酶 氨化 硝化作用 蛋白质 氨基酸 NH4 NO3,归 纳： 矿化作用是有机
24、质的分解方式，其作用进程具有阶段性。该阶段性取决于土壤含水量和通气性： 当土壤含水适宜且通气良好时，矿化作用快而较为完全，中间产物积累少，释放的养分多，有利于植物营养； 当土壤淹水或水多气少通气不良时，有机质分解慢而不完全，除释放少量养分外，还给土壤遗留有机酸、碳氢化合物、土壤沥青等有害物质。,（2）、腐殖化过程：腐化作用 概念： 微生物分解有机质产生的中间产物再经微生物作用而合成腐殖质的过程。植物成分形成学说：细胞自溶学说：微生物合成学说：生物化学学说：,生物化学学说：该学说认为，腐殖质是分两个阶段来完成的： 第一阶段中间产物形成阶段： 微生物酶 有机残体 多元酚、糖类、氨基酸 微生物酶（
25、CO2、H2O、NH4、）,第二阶段合成腐殖质的阶段：（该阶段分4个步骤） a、 酚氧化酶 多元酚化合物 醌类化合物,b、 缩合作用（酶催化或纯化学反应）醌类化合物 腐殖质的单体分子 聚合作用 c、 n个腐殖质的单体分子 复杂的 环状化合物,d、 缩合作用环状化合物侧链（糖类、氨基酸类） 腐殖质 特点：整个过程都有微生物的参与，微生物是土壤中合成腐殖质的根本动力；凡是影响微生物生命活动的因素最终都将影响腐殖质的合成。 一般来说，厌气的条件下，中间产物积累多，形成的腐殖质也多。,（3）、影响有机质转化的因素：1）、土壤湿度和通气状况： 若湿度适宜且通气良好时： 好气性微生物发育，厌气性微生物受阻
26、，有机质矿化分解快，释放养分多，有利于植物营养；但中间产物积累少，不利于腐化作用，不利于土壤肥力不断的提高。 若湿度过大通气不良时： 厌气性微生物发育，好气性微生物受阻，有机质矿化分解慢，释放养分少，不利于植物营养；但中间产物积累多，有利于腐殖质的合成，有利于土壤肥力不断的提高。,旱地土壤有机质分解快，积累少,水田土壤有机质分解慢，积累多,2）、土壤温度： 在 035 C 的范围内，随着 T 的提高，微生物的活性增强，有机质的转化速度加快（矿化、腐化都要加快）。所以，一般夏季有机质消耗加快，冬天减缓。3）、土壤PH值： PH在67.5的范围内，适合大多数微生物的活动，有机质的转化加快。 故：强
27、酸或强碱性土壤中有机质的转化受阻。,4）、有机残体的组成与物理状态： 组成：含单糖、淀粉、蛋白质多的残体容易转化； 含单宁、树脂、木质素多的残体难以转化。 残体C/N：指残体中 C素总量/ N素总量 之比，该比值的大小对转化有影响。影响原因：微生物本身的C/N为5 ：1 ，而微生物每利用1 份C建造机体，还要额外消耗4份C作为能源，故微生物良好的生长要求残体的C/N为2025 ：1 。,C/N 20 25 ：1 则残体对于微生物来说，C多N少，微生物的繁殖受阻，有机质的分解慢，分解的结果不会给土壤积累N素，反而出现微生物与植物争夺土壤原有N素的现象。形成的腐殖质也少。,秸秆还田，C/N8090
28、：1，有机质分解慢，与作物争夺土壤N素,C/N 2025 ：1 则对微生物来说，显现C少N 多，微生物的繁殖加快，残体的分解快，分解的结果要给土壤积累多余N素，该多余的N素除供给植物营养外，还可加速土壤原有老化有机质的分解更新，这种现象称之为“起爆效应”。,豆科残体的C/N1520 ：1，分解快，给土壤积累N素,状 态：幼嫩多汁的比老化枯干的易于分解；破碎的比整块状的易于分解。,3 、土壤腐殖质： （1）、腐殖质的概念和类型： 概念：土壤腐殖质是通过微生物的作用，在土壤中新合成的一类含N的、具有芳香核复杂结构的高分子化合物。类型： a、按颜色分： 黄色腐殖质； 棕色腐殖质； 黑色腐殖质三大类型
29、 颜色越深，品质越好。 b、按溶解性差异分： 胡敏酸（HA）：溶于碱但不溶于酸的那部分腐殖质。 富里酸（FA）：既溶于碱也溶于酸的那部分腐殖质。,采于西昌市螺吉山的黑色腐殖质,胡敏酸（HA） 富里酸（FA）颜色不同 黑色或棕色 黄色分子量和 功能团不同 大 多 小 少带电量和酸碱性不同 多 弱 少 强,HA/FA比值越大，说明整个土壤腐殖质的分子量大，功能团多，带电量高，谓之：芳构化程度高，胶体品质好。反之，说明土壤腐殖质分子量小，功能团少，带电量低，谓之：芳构化程度低，胶体品质不良。,HF/FA：从东 西 黑土黑鈣土栗钙土灰鈣土漠土从北 南 暗棕壤棕壤黄棕壤红、黄壤砖红壤 水田 旱地 自然土
30、壤,（2）、腐殖质的化学特征： 1）、 腐殖质的元素组成： 骨干元素：C 、H 、O 其余元素：N 、P 、S 、Ca 、Mg 、Fe 、Mn 、Zn 、Cu 、Mo 、Co.等，含除K外的全部植物生长发育所需的养分,C 、H 、O、N 、P 、S 、Ca 、Mg 、Fe 、Mn 、Zn 、Cu 、Mo 、Co.,腐殖质的元素组成 ：,2）、分子结构：主要包括三大部分： a、中心为C网结构： 以醌型芳香核物质为核心所构成的。 b、表面带有许多功能团：带有甲氧基（ OCH3 ）、羧基（COOH）、羟基（ OH ）、氨基（NH2）、羰基（CO）等功能团。c、侧链上有含N 组成部分和糖类残基。,3）
31、、带电性： 电荷来源：来自于功能团的解离：COO R NH2 COOH R NH2 COOH R NH3 PH PH 等电点：胡敏酸 PH3.2；富里酸 PH 2 .6 一般来说，土壤PH2.6或3.2；土壤腐殖质以带负电占绝对优势，可吸附阳离子，产生保肥功能。,4）、吸水性： 腐殖质是一种疏松的C网结构，表面带有许多亲水基团，因而具有强大的吸水能力。 它可从空气中吸收约自身重量90的水份； 与水接触后可吸收保持约自身重量500 的水份。所以可使土壤保水能力极大的提高。,5）、稳定性和排毒性： 腐殖质具有很强的生物稳定性和一定的化学稳定性，矿化率一般小于1 / 年。（富里酸可存在200700年
32、，胡敏酸可存在8003000年，生物残体6个月） 故腐殖质在土壤中可较长期维持土壤一个较高的肥力水平。 排毒性： 腐殖质可络合多种重金属离子，从而减轻或消除重金属污染。 还可吸附或催化降解多种残留农药，减少残留农药的污染。,4、土壤有机质在农业生产中的作用：直接作用：促进植物生长的作用： 1是：土壤有机质是植物养分的一个贮存库：作为养分的贮存库：a、土壤有机质含有全部植物生长发育所需的各种养分，包括：C、H、O N、P、K、S、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等b、这些养分是随有机质的逐步分解逐步释放的，所以，它供肥平稳，持续时间长，不会出现猛发和脱肥的现象，,如： CO2：植物
33、每年吸收的CO2 约有30来自于土壤有机质分解释放的CO2。 N ：植物每年吸收的N 约有95 来自于土壤有机质分解释放的N 。 P ： 植物每年吸收的P 约有2050来自于有机质分解释放的P。 S ： 植物每年吸收的S 约有5090来自于有机质分解释放的S。所以，有机质养分全，供肥稳；但与化肥相比，它养分含量低，当季作物肥效不很明显。,2是土壤有机质还可丰富植物营养，刺激植物的生长： 有机质在土壤中转化时，要产生维生素、氨基酸、植物激素等物质，如VB1、B2、B6，吲哚乙酸，旦氨酸； 这些物质可丰富植物营养，刺激植物的生长，提高植株抵抗病虫害的能力。,此外，胡敏酸中的醌在一定条件下可还原为多
34、元酚： 醌多元酚：多元酚是一种呼吸酶，可强化植株的呼吸作用，提高新陈代谢的能力。 多元酚还可促进植株体内还原糖的积累，提高细胞渗透压，提高抗旱力；还原糖的积累还有助于提高作物品质。,间接作用：可改良土壤性状： 1是可提高土壤的保水保肥能力： 提高保水力：土壤矿质粘粒的持水率为5060；其中约一半不能被植物吸收利用； 而土壤腐殖质的持水率为500，且绝大部分可被植物吸收利用。 提高保肥力：土壤矿质粘粒吸附阳离子能力弱，一般560m.e/100克土；土壤腐殖质吸附阳离子的能力很强，一般300450m.e/100克土。,2是可改良土壤的结构性和耕性： 粘土：粘土的主要问题的土粒的粘结力太强，易粘结成
35、块，土壤易板结；而有机质的粘结力比粘粒小11倍左右，随着粘土中有机质含量的提高，整个土壤就变得疏松多孔，使通气透水性提高，耕作阻力变小，耕性变好。 砂土：砂土的主要问题是土粒的粘结力太小，彼此不粘结，通气孔穴多，毛管孔穴少。有机质可填充通气孔穴，促使其转化为毛管孔穴，提高土壤的保水保肥能力。,可提高土壤的缓冲性： 腐殖质是一种有机弱酸，有抵抗土壤溶液PH值改变的能力；可减轻或消除土壤污染：腐殖质可络合多种重金属离子，避免重金属离子进入生物链的循环；腐殖质还可吸附并催化降解多种残留农药，减少残留农药的污染。可提高土温： 腐殖质颜色深，可增加土壤吸热，有利于提高土温。总之，有机质对植物生长和土壤性
36、质都有良好的作用，提高土壤中有机质的含量，可促进农业生产。,5、有机质的农业调节：（1）、调节目的： 1、增加土壤有机质的含量，改良土壤性质，增加有机养分，有利农业生产； 2、促进保肥：促进有机质的腐殖化，增加腐殖质的积累，使土壤肥力不断提高 。 促进供肥：促进有机质的矿质化，增加养分的释放，供应植物营养。 这两者是相互矛盾的，调节有机质，就是要使这两者协调的发展。,（2）、调节的方法：a、增施有机肥，增加土壤有机质的含量： 生产表现： 土壤有机质的含量 9时，两者的关系不明显。 我国土壤中有机质的含量一般介于1.5 3 % 左右，所以，增施有机肥，增加有机质的含量，使我国农业的一个主要的增产
37、措施。 即：生产中大量施用动物粪尿、堆肥、厩肥、绿肥、秸秆还田即可改良土壤，又可提高作物产量。,b、调节土壤水 、气状况，控制有机质的转化方向： 该方法原理： 土壤若水多气少，则有机质行腐化而积累； 土壤若水少气多，则有机质行矿化而释放。 具体方法：给土壤适时的灌水、或排水；适时翻耕，适时的晒田、炕土等，都可调节土壤的水气比例，从而，调节土壤中有机质的转化方向。 农民总结： 早耕有碗油，晚耕光骨头。,c、合理的轮、间、套作： 方法原理：种植的作物不同，产生的凋落物不同，形成的土壤有机质的种类、数量和分布深度也不同。 做法：豆科非豆科；粮食绿肥；水田旱地；深根浅根。 农民总结：一年番薯一年稻，两
38、样东西都省料。,d、调节残体的C/N 和土壤PH值：调节C/N： 采取秸秆还田时，如稻草，麦杆还田，由于C/N很高（6080 ：1），要增施速效N肥，加 速其转化，避免微生物与植物争夺土壤N素。 同时，要种植绿肥，利用其C/N小的特点（1520：1），可给土壤积累N素，利用“起爆效应”还可加速土壤原有老化有机质的更新。调节PH： 酸性土可适量施用石灰；碱性土可适量施用石膏或硫磺，将其调节到中性范围，在中性土壤中，适合大多数微生物的生长，有机质的转化加快。,第四节 土 壤 胶 体,1、什么是胶体： 概念： 凡物质颗粒直径在1100nm之间的颗粒都称为胶粒，胶粒存在于分散介质中就形成胶体。,物质的
39、颗粒可以形成3种分散系：粗分散系 胶体分散系 分子分散系 颗粒直径 100 nm 介于1100nm 1nm形成悬浊液 胶体溶液 真溶液这三个分散系是可以相互转化的：分散法 胶体溶液 凝聚法,对土壤来说，包括土壤粘粒的部分，故土壤胶体是指： 土壤中直径介于11000 nm 的颗粒，这类颗粒存在于土壤溶液中就形成土壤胶体。,2、土壤胶体的结构：土壤胶体是由胶核和双电层构成的：【胶核】 【决定电位离子层】 【 补偿离子层 】 【土壤溶液】 【非活性离子层 】 扩散层】,铁铝氧化物，游离硅酸，层状硅酸盐矿物，腐殖质，蛋白质,胶核表面分子解离或 从溶液中吸附某种带电离子所构成，决定胶体的带电类型和带电数
40、量。,紧接内电层，引力牢固，吸附的离子不能自由运动，而与胶核作整体运动。,离核远，引力弱离子能自由运动，且能被溶液中带相同电荷的其它离子所替代。,注意：胶体双电层中存在两个电位： 【1】决定电位离子层溶液间有一个电位差： 完全电位，随胶体形成后大小不变 【2】非活性离子层溶液间有一个电位差： 动电电位，随扩散层而变 ，扩散层变厚，动电电位增大；变薄而减小；扩散层消失动电电位为零。,3、土壤胶体的种类和性质：土壤胶体根据胶核的不同，可以分为三类： 矿质胶体 有机胶体 矿质有机复合胶体。（1）、土壤矿质胶体： 凡土壤中以矿物质为胶核所形成的胶体就称为矿质胶体。,a、硅酸：SiO2.nH2O 或H2
41、SiO3 一般情况下，表面的H2SiO3发生解离，解离出H ，而HSIO3 和SIO3 则留在胶核表面上，使胶体带上负电荷： H2SIO3 H HSIO3 H SIO3 特点：解离受PH控制，土壤PH ，硅酸解离率 ，所带负电 。 胶体结构：【 SiO2.nH2O 】【HSIO3 】【XH 】【Y H 】,b、含水的铁铝氧化物： 包括针铁矿（ Fe2O3.H2O）， 水赤铁矿（3 Fe2O3.H2O ）， 褐铁矿（ Fe2O3.3H2O ）； 水铝石（Al2O3.H2O）， 三水铝石（ Al2O3. 3H2O）等。 这类铁铝氧化物均属两性胶体，带有随土壤PH值变化而改变的可变电荷。 以三水铝石
42、为例：,酸性环境中，胶体带正电： Al(OH)3+HCl Al(OH)2H2O+Cl-（Al2O3. 3H2O）n . Al(OH)2 X. Cl- Y. Cl- 碱性环境中，胶体带负电：Al(OH)3NaOH Al(OH)2OH2O+Na（Al2O3. 3H2O）n . Al(OH)2O X. Na Y. Na等电点： （Al2O3. 3H2O）为PH4.8； （ Fe2O3.H2O） 为PH3.2。,c、层状铝硅酸盐矿物（次生层状铝硅酸盐粘土矿物）： 形成机制： 风化作用、成土作用原生矿物 解离出 Si、AL、O、OH- Si、AL、O、OH- 组合 硅氧四面体 铝氧八面体,O, Si （
43、SiO4）4带4个负电荷，与相邻四面体连接，水平方向上形成硅氧片, Si_O,O O O、OH O 原子团 铝 O O O,铝氧八面体（AlO6）9带9个负电荷，与相邻八面体连接，水平方向上形成水铝片： O O O O O O O O O Al_OH,硅氧片 叠合 水铝片 层状粘土矿物晶层即： Si_O 叠合 Si_O 1:1型 Al_O Al_O 矿物 Si_O 叠合 Si_O 2:1型 Al_O Al_O 矿物 Si_O Si_O,a、1：1型粘土矿物 土壤中高岭石类粘土矿物： Si_O 叠合 Si_O 晶层 Al_O Al_O Si_O 叠加 Si_O Al_O Al_O Si_O 高岭
44、石 Al_O,注意： 高岭石晶层叠加时，是以氢键相连的： a、叠加后，颗粒粗大，比表面小，粘结性、胀缩性较弱。 b、晶层间距离小，不能扩展，水份、养分不能进入，保水保肥能力较弱。 c、是土壤风化彻底的产物，南方土壤多。,b、2:1型粘土矿物（1）、2：1膨胀型矿物蒙脱石类矿物 Si_O 叠合 Si_O Al_O Al_O 2：1矿物 Si_O Si_O 晶层 Si_O 叠加 Si_O Al_O Al_O Si_O Si_O 蒙脱石 Si_O Al_O Si_O,注意： 蒙脱石叠加时，是以氧健相连： a、叠加后颗粒细小，比表面大，粘结性、胀缩性强烈。 b、晶层间距离大，易扩展，水份、养分易进入，
45、保水保肥力强。 c、是风化彻底的产物，北方土壤较多。,（2）、2：1型非膨胀型矿物 水云母类粘土矿物 晶层结构与蒙脱石相同： Si_O Al_O 硅氧四面体中的 Al_O 硅，约有15被 K+ 铝取代，产生正电， Al_O 不足，由晶层间吸附 Al_O K+ 补偿。 Si_O,由于钾健相连，水云母的性质介于高岭石和蒙脱石之间： 即矿物的颗粒大小、比表面大小、粘结性、胀缩性强弱、保水保肥力强弱等都介于高岭石和蒙脱石之间。 水云母也是风化浅的产物，西北土壤、高山土壤较多。,电荷来源： 1、同晶异质替代作用产生： 硅氧四面体和铝氧八面体中的Si和Al可分别被原子半径相近的其它阳离子所替代，这种晶体结
46、构不变而中心离子发生变化的现象，就称为同晶异质替代作用。 Al+ 【（SiO4）4】0 【（AlO4）5】1 Mg+ 【（AlO6）9】0 【（MgO6）10】1 所产生的电荷，不受土壤PH值的影响，属于永久电荷，并且以带负电荷为主。称为永久负电荷。以蒙脱石较多，高岭石较少。,2、晶体破碎边缘的断健。3、晶体表面OH基的解离。4、晶体直接从溶液中吸附带电离子而带上电荷。 胶体结构：（蒙脱石）【带电基】（紧密阳离子）（松散阳离子） 高岭石 水云母,（2）、土壤有机胶体概念：土壤中以有机质作为胶核所形成的胶体。土壤中的有机胶体主要是腐殖质、蛋白质、木质素等高分子有机化合物。电荷来源：胶体结构：【腐
47、殖质】（COO）（阳离子）（阳离子） 特征：以带负电为主，带电量巨大。,（3）、有机无机复合胶体 土壤中的胶体约有90是以复合胶体的形态存在。 复合方式： a、以Ca连接：【无机胶体】 Ca 【有机胶体】 b、以H、Al 连接： 【无机胶体】 H、Al 【有机胶体】 c、有机胶体伸入层状粘土矿物的晶层. d、通过微生物连接。 胶体复合的作用：,4、土壤胶体的性质：（1）、具有巨大的比表面（单位重量的物质具有的表面积），表面上存在着巨大的表面能，从而具有巨大的吸附分子态物质的能力。 （2）、带电性：胶体都带有电荷，以带负电为主，且有机胶体带电 矿质胶体。,（3）、分散性和凝聚性： 土壤胶体都有两种形态： 分散作用 溶胶 凝胶 凝聚作用,分散性： 土壤胶体由于同性动电电位相互排斥，且有一定厚度的扩散层相阻隔，使胶粒能 稳定的存在于土壤溶液中，这种性质就称为胶体的分散性。 分散性形成土壤溶胶，如：浑浊的冬水田，烂泥田。,凝聚性： 在溶胶中加入电解质，消除扩散层和动电电位，使胶粒相互吸引而凝聚的性质，就称为胶体的凝聚性。 凝聚性形成土壤凝胶。,（4）、对离子的代换吸收性： 胶体扩散层中的离子，能被土壤溶液中带相同电荷的离子代换出来，产生养分的保存与供应。,
