种子土壤肥料学课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,土壤肥料学,主讲教师,：,背景音乐：凤阳花鼓,1,第一章 土壤矿物质,土壤矿物质占土壤固体物质的很大比例，它不仅,构成了,土壤的基本骨架,，而且是植物,矿质养分的主要来源,，并且,为植物生长提供了机械支持,作用。所以，土壤矿物质对土壤肥力和农业生产特性有着深刻的影响。,2,第一节 形成土壤母质的矿物、岩石,一、主要的成土矿物,1、矿物的概念,矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用（火山爆发，地震，岩石风化）下所形成的自然均质体。,2、类型,根据矿物形成原因可分为：,原生矿物由岩浆冷却后形成的矿物。,次生矿物由原生矿物进一步风化形成的新的矿物。,彩云追月,3,3、常见的原生矿物,（1）硅酸盐类：长石、云母等。,（2）氧化物类：石英、铁矿等。,（3）硫化物及磷化物类：,黄铁矿(,FeS,2,)、,磷灰石。,4、常见的次生矿物,（1）粘土矿物。为铝硅酸盐矿物，有高岭石、蒙脱石、水云母等。,（2）含水氧化物类。如含水氧化铁、水铝石等。,（3）简单盐类。如石膏等。,4,5,二、主要的成土岩石,1、岩石的概念,岩石是由一种或多种矿物有规律组合而成的矿物集合体 。,2、类型,岩浆岩由熔融的岩浆上升到地壳不同深度或喷出地表冷凝结晶而成，又叫火成岩。,如花岗岩、玄武岩等。,电影,火山岩浆流,-,法国,电影,火山岩浆流,-,美国,沉积岩在地表条件下，各类岩石风化破坏后的产物，经搬运、沉积、成岩作用形成的岩石。,如石灰岩、砂岩、页岩等。,电影,黄龙沟钙华,电影,沉积岩的形成,变质岩各类岩石，在地球内力作用下，经过变质作用形成的岩石,。如大理岩等。,链接文件矿物岩石.,ppt,凤阳花鼓,6,第二节 矿物岩石的风化作用与土壤母质,一、风化作用的概念与类型,风化作用就是地表的各种岩石，在空气、水、温度和生物活动的影响下、发生机械破碎和化学变化的过程。,它包括物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用三种类型,。,在自然界中，三种风化作用往往同时交叉进行。,吉祥三宝,7,二、土壤母质的形成及主要成土母质,1、母质的形成,岩石经风化作用而形成的地表堆积体，是形成土壤的母体，称为母质。,2、主要成土母质,残积物：残留在原地的母质,。,坡积物：从山坡上冲刷搬运下来的母质。,洪积物：由山洪临时搬运下来的沉积物。,冲积物：由河水搬运来的沉积物。,(,电影,/,泥砂淤积冲积,-,崇明岛,),湖积物：由湖水泛滥沉积而成的母质。,海积物：由海水作用而成的母质。,风积物：经风搬运而堆积的母质,。,冰积物：由冰川夹带的物质搬运沉积而成。,链接洪积扇与冰川.,ppt,背景音乐：西游记,8,第三节 矿质土粒,一,.,矿质土粒的来源,土壤矿物质的来源主要是成土母质。成土母质是岩石风化的碎屑物质。,土粒,：矿物质在土壤中以粗细不一、形状多样的固体颗粒形式存在，这就是通常所说的土壤颗粒或矿质土粒（简称土粒）。,9,二,.,矿质土粒的分级,粒级,矿质土粒大小差别极大，,1nm,数,mm,，数百万倍！,按土粒的大小可将土粒（单粒）分为若干级（组），称为,粒级,（粒组）。相同粒级的土粒成分和性质基本一致，粒级间有明显差异。,土粒分级的依据是,当量粒径,（有效直径）。,土粒分级标准：国际制、卡庆斯基制、中国制。,石砾、砂粒、粉砂粒、粘粒,。,10,国 际 制,中国制,(1987),卡庆斯基制,(1957),粒级名称,粒径,(,mm,),粒级名称,粒径,(,mm,),粒级名称,粒径,(,mm,),简 制,石 砾,2,石块,10,石块,石砾,3,3,1,1,石砾,石 砾,粗石砾,10,3,细石砾,3,1,砂 粒,粗砂粒,细砂粒,2,0.2,0.2,0.02,砂 粒,粗砂粒,细砂粒,1,0.25,0.25,0.05,砂 粒,粗砂粒,1,0.5,0.01,物理性砂粒,中砂粒,0.5,0.25,细砂粒,0.25,0.05,粉 粒,0.02,0.002,粉 粒,粗粉粒,0.05,0.01,粉 粒,粗粉粒,0.05,0.01,中粉粒,0.01,0.005,中粉粒,0.01,0.005,0.01,物理性粘粒,细粉粒,0.05,0.002,细粉粒,0.005,0.001,粘 粒,0.002,粘 粒,粗粘粒,细粘粒,0.002,0.001,0.001,粘 粒,粗粘粒,0.001,0.0005,细粘粒,0.0005,0.0001,胶 粒,0.0001,粒 级 分 类 制,三,.,矿质土粒的组成和性质,（一）矿质土粒的矿物组成和化学组成,11,（二）矿质土粒的性质,1.,石块,：主要是残留的母岩碎块，山区土壤中常见，对土壤耕作和作物生长不利，一般可发展林业和果树，若农业利用，要设法除去。,2.,石砾,：多为岩石碎片，山区土壤及河漫滩土壤中常见，土壤中石砾含量多时，对耕作及作物生长均为不利，且漏水漏肥，损坏农具，应因地制宜，植树种草或进行改良。但质地粘重的土壤中夹少量石砾，有利于透水通气。,不同粒级比表面积：粘粒胶粒（,0.001,0.00001mm,）的比面积约为,2,200m,2,/g,，比砂粒约大,100,10000,倍；细砂粒（,0.1mm,）比表面约为,0.02m,2,/g,。,12,3.,砂粒,：常以单粒存在，主要为石英颗粒，由于颗粒大，比表面小，,透水透气良好,，但,保水保肥能力弱,，无粘着性、可塑性及胀塑性等性质，矿质,养分含量低,。,4.,粉粒,：颗粒较砂粒小，肉眼难以分辨，手感滑腻，比表面积增大，形成微细孔隙多，,保水能力,大为,加强,，,透水性减弱,，但粘着性、粘结性、可塑性及胀塑性等性能仍较微弱，矿质,养分较砂粒为高,。,5.,粘粒,：颗粒细小，有巨大的比表面积和表面能，多呈片状，常以复粒存在，具有很强的粘结性、粘着性、可塑性，胀缩收缩性强，,通透性差，保水保肥能力很强，,矿质,养分含量丰富,。,13,四,.,粘粒矿物,粘粒矿物（粘土矿物）属次生矿物，一般是指构成土壤粘粒部分的矿物学成分。根据存在状态可分为晶态和非晶态。（有时特指层状铝硅酸盐矿物）。,晶 态,主要是,层状铝硅酸盐,，呈层状结构。（高岭石、蒙脱石、伊利石、蛭石等）。其次是,结晶态的氧化铁、氧化铝,等。,三水铝石（,Al,2,O,3,3H,2,O,）、水铝石,（,Al,2,O,3,H,2,O,）、针铁矿（,Fe,2,O,3,H,2,O,）、褐铁矿（,2Fe,2,O,3,3H,2,O,）等,。,非晶态,各种氧化物的水化物，主要呈胶膜状态，包裹于土粒表面。,含水氧化铁、铝（,R,2,O,3,xH,2,O,）、硅胶（,SiO,2,yH,2,O,）、水铝英石（,R,2,O,3,ySiO,2,zH,2,O,）等,。,14,层状铝硅酸盐粘土矿物的构造特征,1.,基本构造单位,1,2,3,4,2,1,3,4,5,6,15,（,1,）硅氧四面体和硅氧片,16,（,2,）铝氧八面体和铝氧片,17,2.,粘土矿物的构成,c,轴,b,轴,18,三种主要粘土矿物的性质比较,粘土,矿物,结晶,类型,分子层,排列情况,晶格距离,(nm),晶层间,联结力,颗粒,大小,比面,(m,2,g,-1,),CEC,(cmol(+)kg,-1,),粘结性,可塑性,胀缩性,高岭石,1,:,1,-,OH,层与,O,层相接,0.72,强,大,5,20,5,15,弱,水云母,2,:,1,-,O,层相接中间有,K,1.00,较强,中,100,120,20,40,中等,蒙脱石,2,:,1,-,O,层相接,0.96,2.14,弱,小,700,800,80,100,强,19,土壤粘土矿物是在不同成土条件作用下，各种风化和成土作用的产物，故,粘土矿物的分布具有一定的地带性,。,我国粘土矿物的分布情况大致为：,西北干旱地区：水云母为主，少量蒙脱石。,半干旱的草原区,，以蒙脱石类和水云母为主。,暖温带湿润,和,半湿润地区,，以水云母和蛭石为主。,北亚热带,，水云母、蛭石和高岭石并重。,中亚热带以南地区,，高岭石和铁铝氧化物为主。,总之：由北向南，高岭石越来越多。,20,21,第四节 土壤质地,一,.,土壤质地,的概念,土壤的机械组成,：土壤中各粒级土粒所占的百分质量分数叫土壤矿物质土粒的机械组成，也称颗粒组成,。,土壤质地,：根据机械组成划分的,土壤类型,。,土壤质地,一般分为砂土、壤土、粘土三大类,。,土壤质地的类型和特点主要继承了成土母质的类型和特点，又受人类影响。,质地是土壤一种十分稳定的自然属性，反映母质来源及成土过程某些特征，对肥力有很大影响。,发如雪,22,二,.,土壤质地的分类,（一）国际制土壤质地分类,（二）卡庆斯基制土壤质地分类,（三）中国制土壤质地分类,23,100%,砂粒,2,0.02mm,0.002mm,粘粒,100%,100%,粉粒,0.02,0.002mm,10,20,30,40,80,70,60,50,90,90,80,70,60,20,30,40,50,10,90,80,70,60,20,30,40,50,10,粉砂粒,0,100%,砂粒,0,-,100%,粘粒,0,-,100%,砂,土及,壤质砂土,砂质壤土,壤土,粉砂质壤土,粉砂质粘壤土,粉砂,质粘土,壤质粘土,砂质,粘土,粘土,重粘土,粘壤土,砂质粘壤土,国际制土壤质地分类三角图,24,质地组,质地名称,不同土壤类型的,0.01,mm,粒级（物理性粘粒）质量分数（,%,）,灰化土,草原土,碱化土,红黄壤,碱 土,砂 土,松砂土,0,5,0,5,0,5,紧砂土,5,10,5,10,5,10,壤 土,砂壤土,10,20,10,20,10,15,轻壤土,20,30,20,30,15,20,中壤土,30,40,30,45,20,30,重壤土,40,50,45,60,30,40,粘 土,轻粘土,50,65,60,75,40,50,中粘土,65,80,75,85,50,65,重粘土,80,85,65,卡庆斯基制质地分类（简制，,1958,年）,注,:,颗粒分析中不包括大于,1mm,的石砾，石砾含量须另行计算并按标准定石质程度，冠于质地名称前。,25,三,.,不同质地土壤的肥力特征,（一）砂土类,（,1,）水,粒间孔隙大，毛管作用弱，,透水性强而保水性弱,，水气易扩散，,易干不易涝,。,（,2,）气,大孔隙多，,通气性好,，一般不会积累还原性物质。,（,3,）热,水少气多，,温度容易上升，称为热性土,，有利于早春作物播种。,（,4,）肥,养分含量少，,保肥力弱,，肥效快，,肥劲猛，但不持久,，易造成作物后期脱肥早衰。,（,5,）耕性,松散易耕,。,致爱丽丝,26,（二）粘土类,（,1,）水,粒间孔隙小，毛管细而曲折，,透水性差,，易产生地表径流,保水抗旱力强，易涝不易旱,。,（,2,）气,小孔隙多，,通气性差,，容易积累还原性物质。,（,3,）热,水多气少，热容量大，,温度不易上升,，称冷性土，,对早春作物,播种,不利,。,（,4,）肥,养分含量较丰富且,保肥力强，肥效缓慢,，稳而持久，有利于禾谷类作物生长，籽实饱满。早春低温时，由于肥效缓慢易造成作物苗期缺素。,（,5,）耕性,耕性差，,粘着难耕。,月亮之上,27,（三）壤土类,土壤性质,兼具粘质土和砂质土的优点,，而克服了它们的缺点 。耕性好，宜种广，对水分有回润能力，是较理想的质地类型。（两合土、四砂六泥、三砂七泥）。,四,.,土壤质地的层次性,很多情况下，同一土壤的不同土层之间的质地有很大不同，这种现象称为土壤质地的层次性。土壤质地层次性产生的原因主要有：,1.,自然条件,（,1,）冲积母质。紧出砂，慢出淤，不紧不慢出两合。,（,2,）粘粒淀积。,2.,人为耕作,上虚下实。“蒙金土”,28,五,.,土壤质地的改良利用,一般而言，土壤质地,改良主要是针对,过砂,或,过粘,的土壤！,土壤质地改良包括,改变机械组成,和,改变性状,两大方法。机械组成,壤土,是农业生产比较理想的土壤质地，是质地改良的目标。,1.,客土法,“泥掺砂”或“砂掺泥”。达到砂粘比,3:7,或,4:6,。,2.,耕翻法,3.,引洪漫淤法,4.,增施有机肥,与上述方法原理不同，并不改变机械组成，但可以改变质地性状，属性状改良。,29,1.,矿质土粒是如何分类的？各粒级土粒有何特征？,2.,什么是土壤质地？土壤质地是如何分类的？,3.,试述土壤质地与土壤肥力的关系。,4.,不同质地的土壤如何改良利用？,5、岩石、矿物、母质的分类及含义。,电影石灰岩之桂林山水,思 考 题,30,第二章 土壤有机质,土壤有机质是土壤的重要组成部分，它的含量虽然很少，但在土壤肥力上的作用却很大，它,不仅含有各种营养元素，是土壤养分的重要来源，而且还能改善土壤理化性状、调节土壤微生物活性等,。各类农田土壤中，在无障碍因素的条件下，作物产量在一定范围内与土壤有机质含量呈正相关。,土壤有机质含量是,土壤肥力高低的重要指标！,是土壤的“血”和“肉”！,31,第一节 土壤有机质和来源和组成,一,.,土壤有机质的含量和来源,土壤有机质含量是土壤肥力高低的重要指标。土壤有机质含量在不同的土壤中差异很大，高的可达,200gkg,-1,或,300gkg,-1,以上，低的不足,0.5gkg,-1,。土壤学上，,有机质含量超过,200gkg,-1,的土壤，称为有机质土壤，含量低于,200gkg,-1,的称为矿质土壤。,爱你,32,我国耕作土壤耕层的有机质含量：通常在,50gkg,-1,以下,（东北大部地区除外）；华北、西北地区大部分低于,10gkg,-1,；华中、华南的水田一般在,15,35gkg,-1,之间。,2.,来源,动物、植物、微生物残体和有机肥料,。,根茬、秸秆还田，种植绿肥，养猪积肥，发展饲草动物，秸秆过腹还田等都是增加土壤有机质的重要措施。,土壤有机质以三种状态存在：,（,1,）新鲜的有机质,（,2,）半分解的有机质,（,3,）腐殖质。“,真正的土壤有机质,”。,二,.,土壤有机质的组成,33,土壤腐殖质,（,humus,）是除未分解和半分解动、植物残体及微生物体以外的有机物质的总称。,土壤腐殖质由非腐殖物质（,Non-humic substances,）和腐殖质（,Humic substances,）组成，通常占土壤有机质的,90%,以上。,非腐殖物质,：有特定物理化学性质，结构已知的有机化合物。包括微生物转化,(,分解,),的和微生物合成的两类。,腐殖物质,是经微生物作用后，由多酚和多醌类物质聚合而成的含芳香环结构的、新形成的黄色至棕黑色的非晶形,高分子有机化合物,，它与矿物质土粒紧密结合，不能用机械方法分离，它是土壤有机质的主体，也是土壤有机质中最难降解的组分，一般占土壤有机质的,60,80%,。腐殖物质实际就是各种腐殖酸。,34,土壤有机质（腐殖物质除外）的组成：,1.,糖类、有机酸、醛、醇、酮类以及相近的化合物。,2.,纤维素和半纤维素。,3.,木质素。,4.,脂肪、蜡质、树脂和单宁。,5.,含氮化合物。,6.,灰分物质。,35,第二节 土壤有机质的转化,一,.,土壤有机质的矿质化过程,有机物质在微生物作用下被分解成简单的无机化合物并释放出矿质养分和能量的过程。,有机质的矿质化过程是土壤肥力发挥的过程，也是土壤腐殖化过程的基础。,电影树之歌-法国,矿化率,：每年因矿质化作用而消耗的有机质量占土壤有机质总量的百分数,。,矿化率因生物、气候条件、水热状况、耕作措施而不同。,我国土壤矿化率在,1%,4%,之间,。,菊花台,36,1.,通气良好时,C,6,H,12,O,6,2C,2,H,5,OH+2CO,2,+,能,C,2,H,4,O,2,+H,2,O+,能,CO,2,+2H,2,O+,能,葡萄糖,乙醇,醋酸菌作用,醋酸,+O,2,酵母菌作用,C,6,H,12,O,6,3C,2,H,2,O,4,CO,2,+2H,2,O+,能,霉菌作用,+ O,2,+ 4 O,2,葡萄糖,草酸,（一）不含氮有机化合物的转化,C,6,H,10,O,5,n,+nH,2,O nC,6,H,12,O,6,纤维素,葡萄糖,37,2,.,通气不良时,C,6,H,12,O,6,CH,3,CH,2,CH,2,COOH+2H,2,+2CO,2,+,能,4H,2,+CO,2,CH,4,+2H,2,O,葡萄糖,丁酸,丁酸细菌,甲烷,38,2.,氨化作用：氨基酸在微生物及其所分泌的酶的作用下分解释放出,氨,的过程,。,RCHNH,2,COOH+O,2,RCOOH+CO,2,+,NH,3,氧化作用,有机酸,RCHNH,2,COOH+H,2,RCOOH+,NH,3,还原作用,有机酸,RCHNH,2,COOH+H,2,O,RCHOHOOH+,NH,3,水解作用,有机酸,RCHNH,2,COOH+H,2,O,RCH,2,OH+CO,2,+,NH,3,水解作用,（二）含氮有机化合物的转化,1.,水解过程：蛋白质在水解酶作用下分解成简单的氨基酸,。,蛋白质,水解蛋白质,消化蛋白质,多肽,氨基酸,39,（三）含磷、硫有机化合物的转化,1.,含磷有机物质的分解过程,含磷的有机物在磷细菌的作用下，经过水解过程形成磷酸（,H,3,PO,4,）。在嫌气条件下，许多微生物引起磷酸还原，产生亚磷酸或次磷酸。在有机质丰富时，进一步还原为磷化氢（,H,3,P,）。,2.,含硫有机物质的分解过程,与有机含氮化合物的转化过程相似。含,S,有机物在腐解作用下产生的硫化氢，在通气良好时，在硫细菌作用下氧化形成硫酸。硫酸在不良通气条件下发生反硫化作用，形成硫化氢，对植物产生毒害。,40,二,.,土壤有机质的腐殖化过程,有机物质在土壤微生物的作用下分解再合成腐殖质的过程,。有机物质的,分解主要靠水解酶,，腐殖质的,合成主要靠氧化酶,。,腐殖化过程是土壤肥力提高的过程，并赋予矿质化过程以新的内容。,腐殖化系数,：单位重量的有机物质碳在土壤中分解一年后的残留碳量,。,腐殖化系数因生物、气候条件、水热状况、耕作措施而不同。,通常在,0.2,0.5,之间,。,沧海一声笑,腐殖质的形成过程还不十分清楚，一般认为大体包括,2,个阶段：,41,第二阶段：由多元酚和含氮化合物缩合成腐殖质单体分子。缩合过程包括两步：,1.,多元酚在多酚氧化酶作用下氧化为醌。,OH,OH,O,O,+ H,2,O,O,O,O,+ 2NH,2,RCOOH,OH,OH,HOOCRHN,HOOCRHN,2.,醌和含氮化合物（氨基酸）缩合，最后腐殖质单体分子继续缩合成高级腐殖质分子。,第一阶段：产生腐殖质分子的各个组成成分。如多元酚、氨基酸、多肽等有机物质。,42,三,.,影响有机质转化的因素,有机物质的转化是在土壤微生物的作用下进行的，,影响微生物活动的因素就是影响有机质转化的因素,。,（一）有机残体的特性,1.,有机残体的组成和物理状态：一般情况下，阔叶比针叶快；叶片比残根快；豆科比禾本科快；幼嫩多汁、新鲜的有机残体比老熟的有机残体易分解；细碎的有机残体比完整的有机残体易分解。,2.,有机残体的碳氮比,（,C,/,N,）,：,微生物分解有机质最适的,C,/,N,约为,251,。,当有机物质的,C,/,N,25,301,时，就要施用速效氮肥加以调节，否则，有可能造成有机质难以分解或出现植物缺氮的现象。,43,（二）土壤水分和通气状况,植物残体分解的最适水势是,0.1,0.3MPa,（田间持水量的,60%,）最好。,土壤通气性过强，有机物质容易分解，不利于有机物质的累积和保存。通气性差，有利于有机物质积累，但也容易积累中间产物。所以，通气性过强或过差，都对土壤肥力不利。,（三）温度,最适温度：,25,35,。,44,（四）土壤,pH,pH,值影响微生物活动，因而影响有机物质转化。各种微生物都有最适宜生存的,pH,值范围：,真菌适宜于酸性环境（,pH3,6,），大多数细菌最适,pH6.5,7.5,，放线菌中性微碱性。,（五）土壤中的粘粒,粘粒易与腐殖质结合形成,粘粒,腐殖质复合体,，可免受微生物的破坏；粘粒的吸附作用还可减弱土壤酶、土壤微生物的活性。因此，对于,粘重土壤，有机质不易分解。,45,第四节 有机质的作用及调节,一,.,有机质在土壤肥力上的作用,（一）提供作物需要的各种养分。,（二）增强土壤的保水保肥能力和缓冲性,（三）改善土壤的物理性质,（四）促进土壤微生物的活动,（五）促进植物的生理活性,（六）减少农药和重金属的污染,放生,46,二,.,土壤有机质的调节,（一）调节原理,1.,确定土壤有机物质,含量标准（,g,kg,-1,）,。,过高过低都不适宜。因各地条件不同，最适宜的土壤有机质含量标准也不可能一致，需“因地制宜”。,福建“吨半”高产田：,20,23.2,，平均,22.5,。,珠江三角洲高产稻田：,25,40,，平均,35.5,。,南京市：高产水稻田,20,35,，旱田,15,20,。,河北省：,12,20,，平均,15,。,吉林、黑龙江黑土：,25,、,35,以上。,2.,控制微生物活动,，调节土壤有机质的分解、合成。,47,（二）增加土壤有机质的途径,1,.,种植绿肥。,2,.,大力发展畜牧业、增施有机肥料。,3,.,秸秆还田,4,.,利用农产品加工的废弃物。,5,.,平衡有机质的消耗与积累,（,1,）调节土壤水、气、热状况，控制有机质的转化。,（,2,）合理耕作和轮作。,（,3,）调节碳氮比率和土壤酸碱度。,发如雪,48,思 考 题,1.,什么是土壤有机质的矿质化过程和腐殖化过程？影响有机质转化的因素有哪些？,2.,土壤有机质对土壤肥力的提高有何意义？,3.,增加农田土壤有机质应采取哪些措施？,49,