农民技术培训——土壤肥料学ppt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,*,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,（土壤部分）,土壤肥料学（土壤部分）,绪 论,第一章 组成土壤的固相物质,第二章 土壤基本物理性质和过程,第三章 土壤基本化学性质和过程,第四章 土壤管理与土壤清洁生产,第五章 土壤的形成、分类与分布,绪 论,一、土壤在农业生产中的地位和作用,（,1,） 土壤肥料是农业生产的基本生产资料,农业生产全过程包括三个紧密联系的环节：,1,、植物生产,2,、动物生产,3,、土壤管理,上述过程说明土壤是农业生产的基础，是物质和能量转化的场地，是进行农业生产的基本条件。,土壤作为农业生产的基本生产资料，不仅给农业生产提供了基地，也给人们提供了数量庞大的生活资料和生产资料。,要促使农业生产持续发展，达到农业高产、高效、优质、低耗，必须正确利用土壤，认真保护土壤，努力改造以土壤为中心的农业生产条件，提高土壤肥力，增强土壤对各种自然灾害的抗逆能力，这是实现农业现代化的重要保证！,绪 论,一、土壤在农业生产中的地位和作用绪 论,(2),土壤是制定农业技术措施的依据,农作物栽培的多项技术措施包括：,耕作、施肥、灌水、品种选择、种子处理、种植密度、植物保护、农机具使用,以及,日常田间管理,等。,土壤是这些技术措施的基础，任何措施都要考虑土壤的性质，要,“因土制宜”,。,这也是我们为什么学习土壤学的原因。认识土壤了解土壤才能更好地学好专业知识，让我们把所学的土壤学知识应用到生产实践和专业研究中去，互相促进,。,(2)土壤是制定农业技术措施的依据,（,3,） 土壤是人类社会的重要自然资源,土壤作为人类生存的最基本的自然资源，不同于其他资源，它在农业生产上发挥其资源作用是长期的，不受时间限制,。,只要治之得宜，就能千古地力常新,。,土壤又是珍贵的，马克思曾经说过,“土壤是世代相传的人类所不能出让的生存条件和再生产条件,”。,土壤虽能再生但也能破坏，世界范围内在土地资源利用上出现的问题非常严重：,1,、乱占土地,2,、土壤侵蚀,3,、土壤沙化,4,、土壤盐碱化,5,、土壤污染,6,、土壤变质退化,等 ，对土壤资源构成严重威胁,。,（3） 土壤是人类社会的重要自然资源,（,4,）土壤是陆地生态系统的主要组成部分,生态系统是指生物群落与其环境互相联系互相制约的自然整体。,土壤不只是农业生产的基本资料，还是陆地生态系统的重要组成部分，,土壤利用上存在的严重问题无一不影响整个生态环境。因此对土壤的利用不但要根据国民经济和农业生产发展的要求，结合考虑土壤本身的性质特点，还应从,环境科学角度,，考虑自然界中生态系统的平衡问题，,宜农则农，宜林则林，宜牧则牧，防止三废及农药和滥用化肥对土壤的污染，防止水土流失，防止由于土壤状况恶化而影响整个环境和生态系统的协调。,我们要,为子孙,“留一块绿地，留一片蓝天”,。,（4）土壤是陆地生态系统的主要组成部分,二、土壤和土壤肥力的基本概念,1,、土壤是地球陆地上能够生产植物收获物的疏松表层,。,“陆地表层”说明土壤的位置，“疏松”指其物理状态，经区别于坚硬整块的岩石。又分：,自然土壤,未经人类开垦自然形成的土壤。,农业土壤,在自然土壤的基础上经过人类开垦耕种的土壤。,土壤之所以“能够生产植物收获物”，主要由于土壤具有肥力。,2,、土壤肥力,是指在植物生长期间，土壤能持续不断地、适量地提供并协调植物生长所需要的水分、养分、空气、热量等因素及其他生活条件的能力。,肥力是土壤的基本属性和质的特征。,土壤学中把水、肥、气、热,称为四大肥力因素。,二、土壤和土壤肥力的基本概念,自然肥力和人为肥力,根据土壤肥力的来源不同，土壤肥力有自然肥力和人为肥力的区别。,自然肥力是指土壤在自然因子即五大成土因素（气候、生物、母质、地形和年龄）的综合作用下发育来的肥力，它是自然成土过程的产物。,人为肥力是耕作熟化过程发育而来的肥力，是在耕作、施肥、灌溉及其它技术措施等人为因素影响作用下所产生的结果。,因此只有从来不受人类影响的自然土壤才具有自然肥力。,自然肥力和人为肥力根据土壤肥力的来源不同，土壤肥力有自然肥力,潜在肥力与有效肥力,从肥力的实际经济效益分为：有效肥力和潜在肥力。,有效肥力是指在当季生产上发挥出来并产生经济效果的那一部分肥力。,潜在肥力是指在当季生产上未能产生经济效果的那一部分肥力。,有效肥力和潜在肥力是可以相互转化的，两者之间没有截然的。,潜在肥力与有效肥力从肥力的实际经济效益分为：有效肥力和潜在肥,土壤肥力的发展与转化,自然土壤只具有自然肥力，但一切农业土壤则兼具自然肥力和人为肥力，它们具有综合效应，作物在利用肥力因素时，二者是不能区分的。,潜在肥力与有效肥力之间没有截然界限，在一定环境条件下，可以相互转化。,土壤肥力的发展与转化自然土壤只具有自然肥力，但一切农业土壤则,三、土壤学的发展概况及面临的任务,1,、,土壤科学发展中的几个代表性学派,（一）农业化学派和农业地质学派,1840,年德国化学家李比希在,化学在农业及植物生理上用应用,中提出了植物的矿质营养学说，主要观点为植物生长需吸收土壤中的矿质营养，创立了农业化学派，开创了土壤科学的新纪元,。,19,世纪后半叶西欧盛行农业地质学派，他们认为土壤是岩石的风化堆积物，土壤的形成过程只是岩石风化淋溶过程，土壤肥力呈递减曲线下降，忽略了生物因素对土壤肥力的积极作用,。,（二）土壤发生学派,19,世纪末俄国的道库恰耶夫提出了“成土因素”学说，他认为土壤及其肥力的形成是,母质,、,气候,、,生物,、,地形,和,成土年龄,五大成土因素共同作用的产物，但对农业生产中的具体问题没有足够的注意。,（三）美国,Ritchre,提出“作物,环境综合系统”（,CERES,系统,),三、土壤学的发展概况及面临的任务,2,、土壤科学在我国的发展,我国是四大文明古国之一，对土壤的认识较早，在世界上最早提出使用有机肥和种豆科植物肥田，写出了世界上最早的一本关于土壤分类的书,禹贡,。解放后我国土壤科学发展大大加快，先后进行了两次全国土壤普查，取得了显著的成绩，得到了全世界的高度重视，也为我国农业的发展作出了巨大的贡献,。,3,、土壤肥料工作面临的主要任务主要有是,：,1,、与环境生态相结合，继续进行基础理论研究，,2,、 进行土壤普查和土壤普查成果应用,3,、重点搞好中、低产田的利用改良,4,、采取有力措施坚决制止滥占耕地,5,、防止土壤侵蚀保持生态平衡,6,、合理施肥，增辟肥源，调整氮、磷、钾比例,2、土壤科学在我国的发展,思考题,1.,土壤肥力四因素是什么 ？,2.,什么是自然土壤、农业土壤、有效肥力、潜在肥力？,3,土壤学的任务是什么？,4,土壤的基本物质组成有哪些？,思考题,第一节 土壤的无机矿物质颗粒,第二节土壤有机质,第一章 组成土壤的固相物质,第一节 土壤的无机矿物质颗粒第二节土壤有机质 第一章 组,第一节 土壤的无机矿物质颗粒,一、土壤无机矿物质颗粒的来源,土壤中的无机矿物质颗粒是陆地表层的岩石、矿物风化的产物。,由地壳深处的岩浆直接冷凝和结晶而成的矿物,称为,原生矿物 。,在地壳中或地表面，由原生矿物经风化和变质作用后，改变了原来的形态、性质和成分而形成的新的矿物，称为,次生矿物。,岩石矿物经过物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用后，一部分难风化的或是尚未风化的原生矿物残留下来，成为形成土壤母质的一部分。还有一部分岩石矿物在风化过程中生成了结晶质的层状硅铝酸盐次生矿物和硅、铁、铝的氧化物，即土壤次生矿物或黏土矿物。,第一节 土壤的无机矿物质颗粒,二、土壤无机矿物质颗粒的矿物组成,土壤矿物质包括,原生矿物,和由原生矿物经过风化重新形成的,次生矿物,，它们的成分和性质对土壤的形成过程和理化性质均有极大影响。,(,一,),土壤中的原生矿物,土壤原生矿物是指那些在风化过程中末改变化学成分和结构的原始成岩矿物。主要类型有：,（,1,）硅酸盐类,包括长石类、云母类、闪石类、辉石类。,（,2,）氧化物类,主要有石英类、其次是赤铁矿类、氧化钛类,（,3,）硫化物类,主要有黄铁矿类。,（,4,）磷酸盐类,主要有氟磷灰石、氯磷灰石。,二、土壤无机矿物质颗粒的矿物组成 土壤矿物质包括原生矿,(,二,),土壤中的次生矿物粘土矿物,（,1,）结晶次生层状铝硅酸盐类矿物,土壤中粘粒的主体，主要有,1,：,1,型的高岭石组和,2,：,1,型的蒙脱石、伊利石组。,（,2,）二、三氧化物类矿物,有针铁矿（,Fe,2,O,3,.H,2,O,）、褐铁矿（,2Fe,2,O,3,.3H,2,O,）、三水铝石（,AI,2,O,3,.3H,2,O,）、水铝石 （,Al,2,O,3,.H,2,O,）、水锰矿（,MnO(H,2,O),）、软锰矿（,MnO,2,）等， 有结晶态的和非结晶态的。,（,3,）简单盐类,土壤中最常见盐类有碳酸盐、硫酸盐类、氯化物盐类等。,(二)土壤中的次生矿物粘土矿物,（三）粘土矿物,1,、层状硅酸盐粘土矿物,层状硅酸盐粘土矿物从,外部形态,上看，是一些,极细微的结晶颗粒,。从,内部构造,上看，是,由两种基本结构单位构成,的，并含有结晶水，只是化学成分和水化程度不同而已。层状硅酸盐矿物的性质与矿物的化学组成和结晶构造关系十分密切。,（三）粘土矿物,（,1,）构造特征,基本结构单位,构成层状硅酸盐粘土矿物晶格的基本结构单位是硅氧四面体和铝氧八面体。,硅氧四面体,（简称四面体）,四面体的基本结构是由一个硅离子和四个氧离子所构成。,其排列方式是以,3,个氧离子构成三角形为底，硅离子位于底部,3,个氧离子之上的中心低凹处，第四个氧则位于硅离子的顶部，恰恰把硅离子盖在氧离子的下面。像这样的构造单位，如果连接相邻的,3,个氧离子的中心，可构成假想的,4,个三角形的面，硅离子位于这,4,个面的中心，所以称为硅氧四面体。,硅氧四面体：,由一个硅离子和四个氧离子所构成的四面体结构。,（1）构造特征,农民技术培训土壤肥料学ppt课件,铝氧八面体,（简称八面体）,八面体的基本结构是由,1,个铝离子和,6,个氧离子（或氢氧离子）所构成。,由,6,个氧离子（或氢氧离子）排列成两层，每层都由,3,个氧离子（或氢氧离子）排成三角形，但上层氧的位置与下层氧的位置交错排列，铝离子位于两层氧的中心孔穴内。像这样的构造单位，如果连接相邻的,3,个氧离子的中心，可构成假想的,8,个三角形的面，铝离子位于这,8,个面的中心，所以称这种单位为铝氧八面体。,铝氧八面体：,由,1,个铝离子和,6,个氧离子（或氢氧离子）所构成的八面体结构。,铝氧八面体 （简称八面体）八面体的基本结构是由1个铝离子和,农民技术培训土壤肥料学ppt课件,单位晶片,从化学上来看，四面体为,(SiO,4,),4-,八面体为（,AlO,6,）,9-,它们都不是化合物，在它们形成硅酸盐粘土矿物之前，四面体和八面体分别各自聚合，聚合的结果。,在水平方向上四面体通过共用底部氧的方式在平面两维方向上无限延伸，排列成近似六边形蜂窝状的四面体片（简称,硅片,）,。,硅片的顶端的氧仍然带负电荷，硅片可用,n(Si,4,O,10,),4-,表示。,八面体在水平方向上相邻八面体通过共用两个氧离子的方式，在平面两维方向上无限延伸，排列成八面体片（简称,铝片,）。,铝片两层都有剩余的负电荷，铝片可用,n,（,AlO,6,）,9-,。,单位晶片,单位晶层,由于硅片和铝片都带有负电荷，不稳定，必须通过重叠化合才能形成稳定的化合物。,硅片和铝片以不同的方式在,C,轴方向上堆叠，形成层状铝硅酸盐的单位晶层。两种晶片的配合比例不同，而构成,1,：,1,型、,2,：,1,型和,2,：,1,：,1,型晶层。,单位晶层,1:1,型单位晶层由一个硅片和一个铝片构成。,硅片顶端的活性氧与铝片底层的活性氧通过共用的方式形成单位晶层。这样,1:1,型层状铝硅酸盐的单位晶层有两个不同的层面，一个是由具有六角型孔穴的氧原子层面，一个是由氢氧构成的层面。,1:1型单位晶层由一个硅片和一个铝片构成。,2,：,1,型单位晶层由两个硅片夹,1,个铝片构成。,两个硅片顶端的氧都向着铝片，铝片上下两层氧分别与硅片通过共用顶端氧的方式形成单位晶层。这样,2,：,1,型层状硅酸盐的单位晶层的两个层面都是氧原子面。,2：1型单位晶层由两个硅片夹1个铝片构成。,2,：,1,：,1,型单位晶层在在,2,：,1,单位晶层的基础上多了,1,个八面体片水镁片或水铝片，这样,2,：,1,：,1,型单位晶层由两个硅片、,1,个铝片和,1,个镁片（或铝片）构成。,2：1：1型单位晶层在在2：1单位晶层的基础上多了1个八面体,同晶替代,同晶替代是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构造保持不变的现象。,替代和被替代的离子大小要相近，只有这样才能保证替代后的晶形不发生改变,。,同晶替代,替代和被替代的离子的电性必须相同，电价可以同价或不等价。,a,、,如果替代的两个离子是同价的，互换的结果不仅晶形不变而且晶体内部仍保持电性中和。,b,、,如果替代的离子电价不等，互换的结果使晶体带电，其电性或正或负，如果晶体中心离子被电价低的阳离子所替代，则晶体带负电荷；反之晶体带正电荷。,在硅酸盐粘土矿物重，最普遍的同晶替代现象是晶体中的中心离子被低价的离子所代替，如四面体中的,Si,4+,被,Al,3+,离子所替代，八面体中的,Al,3+,被,Mg,2+,所替代，所以土壤粘土矿物一般以带负电荷为主。同晶替代现象在,2,：,1,和,2,：,1,：,1,型的粘土矿物中较为普遍，而在,1,：,1,型的粘土矿物中相对较少,。,替代和被替代的离子的电性必须相同，电价可以同价或不等价。,同晶替代的结果使土壤产生永久电荷，能吸附土壤溶液中带相反电荷的离子，被吸附的离子通过静电引力被束缚在粘土矿物的表面，避免随水流失。被吸附的离子可通过交换作用被植物吸收。,土壤粘土矿物以带负电荷为主，吸附的离子以阳离子为主。土壤中粘土矿物的类型和数量与土壤肥力的关系很大。,同晶替代的结果使土壤产生永久电荷，能吸附土壤溶液中带相反电荷,2,、硅酸盐粘土矿物的种类及一般特性,土壤中层状硅酸盐粘土矿物的种类很多，,根据其结构特点和性质，可归纳为,4,个类组，主要有高岭组、蒙蛭组、水化云母组和绿泥石组矿物。,高岭组 又叫,1,：,1,型矿物，是硅酸盐粘土矿物中结构最简单的一类。包括高岭石、珍珠陶土、迪恺石及埃洛石等。,高岭石组粘土矿物是南方热带和亚热带土壤中普遍而大量存在的粘土矿物，在华北、西北、东北及西藏高原土壤中含量很少。,具有一下特点：,2、硅酸盐粘土矿物的种类及一般特性,（,1,）,1,：,1,型的晶层结构,单位晶胞的分子式可表示为,Al,4,Si,4,O,10,(OH),8,（,2,）非膨胀性,（,3,）电荷数量少,晶层内部硅片和铝片没有或极少有同晶替代现象，其负电荷的来源一个是晶体外表面的 断键，二是晶体边面,OH,基在碱性及中性条件下的离解。,（,4,）胶体特性较弱,（1）1：1型的晶层结构,蒙蛭组 又叫,2,：,1,型膨胀性矿物，包括蒙托石、绿托石、拜来石、蛭石等。,蒙托石在我国东北、华北和西北地区的土壤中分布较广。,蛭石广泛分布于各大土类中，但以风化不太强的温带和亚热带排水良好的土壤中最多。,其具有一下特点：,蒙蛭组 又叫2：1型膨胀性矿物，包括蒙托石、绿托石、拜来,（,1,）,2,：,1,型的晶层结构,（,2,）膨胀性大,（,3,）电荷数量大,同晶替代现象普遍，蒙托石主要发生在铝片中，一般以,Mg,2+,代,Al,3+,，而蛭石的同晶代换主要发生在硅片中。,（,4,）胶体特性突出,（1）2：1型的晶层结构,水化云母组 又叫,2,：,1,型非膨胀性矿物或伊利组矿物，伊利石广泛分布于我国多种土壤中，尤其是西北、华北干旱地区的土壤中含量很高，而南方土壤中含有很低。,具有一下特征：,（,1,）,2,：,1,型晶层结构,（,2,）非膨胀性,（,3,）电荷数量较大,（,4,）胶体特性,水化云母组 又叫2：1型非膨胀性矿物或伊利组矿物，伊利石,绿泥石组 这类矿物以绿泥石为代表，绿泥石是富含镁、铁及少量铬的硅酸盐粘土矿物，土壤的绿泥石大部分是由母质遗留下来的，但也可能由层状硅酸盐矿物转变而来。,沉积物和河流冲积物中含较多的绿泥石。,具有一下特性：,（,1,）,2,：,1,：,1,型晶层结构,（,2,）,同晶代换较普遍,（,3,） 颗粒较小，胶体性质居中,绿泥石组 这类矿物以绿泥石为代表，绿泥石是富含镁、铁及,3,、非硅酸盐粘土矿物,土壤粘土矿物组成中，除层状硅酸盐外，还含有一类矿物结构比较简单、水化程度不等的,铁、锰、铝和硅的氧化物及其水合物和水铝英石,。,氧化物矿物既可呈,结晶质状态,存在，也可,非晶质状态,存在。,无论是结晶质还是非结晶质的氧化物，电荷的产生都,不是通过同晶替代获得的,，而是通过,质子化和表面羟基,H,+,的离解,。既可带负电荷，也可带正电荷，决定于土壤溶液中,H,+,离子浓度的高低。,3、非硅酸盐粘土矿物,氧化铁,土壤中常见的氧化铁矿物是针铁矿和赤铁矿,。,针铁矿（,-FeOOH,）,在温带、亚热带的土壤中大量存在，一般晶体都很小，比较大的带黄色，较小的带棕色，常呈针状、故称针铁矿。天然针铁矿中有一部分,Fe,3+,被,Al,3+,所代替。一般来说，含有,Al,3+,替代的针铁矿其结晶程度都较差。,赤铁矿（,-Fe,2,O,3,）,在高温、潮湿、风化程度很深的红色土壤中存在，在黄色或棕色的土壤中很少存在，即使土壤中的氧化铁以针铁矿为主，少量的赤铁矿的存在也会使土壤看起来呈红色。赤铁矿常呈六角形的板状。,赤铁矿和针铁矿在土壤中都可以呈胶膜质包被在土壤颗粒,的表面，在热带地区的土壤中可进一步转化为似岩石般坚硬的物质铁盘,。,氧化铁,（二）氧化铝,土壤中常见的铝氧化物是三水铝石,Al(OH),3,主要分布在热带和亚热带高度风化的酸性土壤中，其含量可作为脱硅作用和富铝作用的指标,。,土壤中三水铝石的形成和含量的高低与水热条件和矿物风化有着密切关系。就水平地带性土壤而言，我国北方石灰性土壤中不含三水铝石，大致在北纬,30,以南地区的土壤中才出现三水铝石。在同一地区，花岗岩发育的土壤中的三水铝石含量较千枚岩发育的土壤高。,（二）氧化铝,土壤中各种形态的铁、铝可按离子态,无定形态,晶态进行转化。,铁铝氧化物对土壤理化性质的影响主要是表面作用。其影响强弱与表面积大小密切相关。,结晶很好、颗粒大大的在土壤中转化作用较弱。非晶质（无定形）的铁铝氧化物转化作用强。非晶质的铁铝氧化物可以吸附阴离子，如对土壤中磷酸根离子的吸附，使磷被固定，失去其有效性。,土壤中各种形态的铁、铝可按离子态无定形态晶态进行转化,水铝英石,水铝英石,(xAl,2,O,3,ySiO,2,nH,2,O),是由氧化硅、氧化铝和水组成的非晶质硅酸盐矿物，,Si/Al,比在,1,2,之间变化。,水铝英石具有较高的阳离子交换量，为,10,15cmol(+)/kg,，其大小决定于土壤溶液中,p,H,和水化程度。水铝英石具有较大的表面积，一般为,70,10,3,300,10,3,。,水铝英石是火山灰土壤中的主要粘土矿物。温带半湿润和湿润地区以及热带地区玄武岩和火山灰发育的有年土壤中，因铝、硅氧化物溶胶的共同沉淀而生成水铝英石。那些高海拔、低温、中高雨量条件下的土壤也常存在水铝英石。,水铝英石,水晶,水晶,白云母,白云母,黑云母,黑云母,方解石,方解石,金属自然金,金属自然金,三、土壤无机矿物质颗粒的化学组成,成土矿物的化学组成很复杂，几乎包括地壳中所有的元素，主要元素约有,10,余种，包括,氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾,、钛、碳，占土壤矿物质总质量的,99%,以上，其中以,氧、硅、铝、铁,4,种元素所占的比例最多。,土壤中主要的原生矿物所含化学成分有一定规律,如表,，石英、长石、白云母这些矿物的,SiO,2,及,K,2,O,、,Na,2,O,含量高，含,SiO,2,愈多的矿物颜色愈浅，愈抗风化。而黑云母、辉石、橄榄石、磁铁矿等深色矿物,SiO,2,含量少，而,Fe,、,Ca,、,Mg,含量高，这些矿物易风化分解。,矿物质颗粒愈粗，,SiO,2,含量愈多，颗粒愈细,SiO2,含量愈少，但,A1,2,O,3,、,Fe,2,O,3,、,CaO,、,MgO,、,P,2,O,5,、,K,2,O,等养分元素的含量变化趋势正相反。,在总的含量中如用氧化物的形态来表示仍以,SiO,2,、,A1,2,O,3,、,Fe,2,O,3,三者为主要成分，,如表：,三、土壤无机矿物质颗粒的化学组成 成土矿物的化学组成很复杂,表： 土壤中主要原生矿物的近似化学组成,(,),表： 土壤中主要原生矿物的近似化学组成(),表,:,土壤中主要次生矿物的近似化学组成,(,),表: 土壤中主要次生矿物的近似化学组成(),四、成土岩石,岩石的概念,岩石,一种或数种矿物组成的集合体,。,前者为单质岩后者为复成岩。,岩石的类型,根据成因分三类,：,1.,岩浆岩,又称火成岩，指地球内部岩浆侵入地壳或喷出地面冷凝结晶而形成的岩石，前者称侵入岩，后者称喷出岩。,主要有花岗岩、流纹岩、闪长岩、辉长岩、玄武岩橄榄岩，等等。组成岩浆岩的主要矿物有橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、斜长石、正长石石英等,7,种。,岩浆岩根据二氧化硅含量分为酸性岩浆岩,65%,中性岩浆岩,52%65%,基性岩浆岩,45%52%,超基性岩浆岩,2,砂粒 粗砂粒,20.2,细砂粒,0.20.02,粉砂粒,0.020.002,粘粒,粗蛋白,半纤维素、纤维素,木质素、脂肪、蜡质（从左到右矿化率降低）。,2,、有机残体的物理状态及残体的,C/N,比,鲜的比老的易分解,细碎的比整的易分解,更重要的指标是生物残体的,C/N,比,C/N,比是指有机物质或土壤有机质中碳与氮的重量比,一般说来,土壤微生物每分解,25,份,C,需吸收,1,份,N, C/N,比为,2530/1,左右，,而作物秸杆,C/N,比一般为,60-80,，高于,25/1,，因此较难分解,或吸收土壤中的速效氮,造成和植物争氮现象发生,影响作物生长。,3,、温度,25-35,生物残体分解速度最迅速。,4,、水气条件,要求一定的湿度和氧气有利于矿质化，水分在田间持水量的,60%-100%,、通气良好有利于矿质化。,5,、土壤酸碱度,土壤微生物大多在,pH4-10,范围内生存。,pH,小于,4.9,，有机物质不易被分解。另外,质地,也影响矿质化，粘土中粘粒含量高，与有机质密切结合，不利于有机物质的分解。,影响土壤有机质矿化率大小的因素 ：,（二）腐殖质化作用,土壤微生物将生物残体矿化的过程中产生的中间产物合成更为复杂的腐殖质的过程，称为有机质的腐殖化作用。,对于腐殖质形成的研究已有二三百年的历史，但整个作用机制并不清楚，各国土壤学家提出了多种腐殖质形成假说，有植物物质形成说、化学聚合说、细胞自溶说、微生物合成说，以原苏联,Kononove,的,化学聚合说,较普遍获得公认，腐殖质的形成过程可分为两个阶段：,第一阶段,产生构成腐殖质主要成分的原始材料，如多元酚、氨基酸、多肽、氧化物醌和糖类物质。,第二阶段,是合成阶段，微生物将上述原始材料通过某种化合机制（包括缩合等多种酶促反应和可能的纯化学反应），进一步合成为腐殖质的单体分子。,（二）腐殖质化作用,进入土壤的有机物究竟有多少能够转化为腐殖质可用,腐殖化系数,来表示,：,单位质量的有机物料在土壤中分解一年后，残留下来的量占施入量的百分数。,不同有机物料的腐解残留率是不同的，同一有机物料在不同土壤上的腐解残留率也不相同，耕地土壤一般为,0.20.4,之间。,影响腐殖化作用的因素有：,（一）植物物质的化学组成 （二）气候条件 （三）土壤质地 （四）土壤反应 （五）土地利用方式,进入土壤的有机物究竟有多少能够转化为腐殖质可用,三、土壤腐殖质的分离、提取和性质,（一）土壤腐殖质的分离与提取,土壤腐殖质其主体是各种腐殖酸及其与金属离子相结合的盐类。,经处理的矿质土壤,黑色沉淀物胡敏素（黑腐素）,溶液,褐色沉淀 胡敏酸（褐腐酸）,黄色透明溶液富里酸（黄腐酸）,稀,NaOH,浸提过滤,稀,HCI,过滤,用乙醇溶解,溶解物即吉马多美郎酸,胡敏酸和富里酸是土壤腐殖质的主要部分，胡敏素是与土壤矿物颗粒紧密结合而不能被稀碱液所提取的腐殖酸，由于与土壤颗粒结合牢固，对土壤性质和土壤肥力影响不大。,三、土壤腐殖质的分离、提取和性质经处理的矿,（二）土壤腐殖酸的性质,1,、腐殖酸的元素组成,主要是由,C,、,H,、,O,、,N,、,P,、,S,等元素组成。,平均含碳为,58%,含氮平均,5.6%,，土壤腐殖质,C/N,比,12/1,，其中胡敏酸与富里酸比较，前者含碳、氮高而富里酸含氧、硫高，富里酸酸性较强。,2,、 腐殖酸含有多种含氧功能团并带有电荷,含,有多种含氧功能团如羧基、酚羟基、羰基、甲氧基、醌基和醇羟基、胺基、硫醇基等，由于这些官能团存在，使腐殖酸具有生理活性，能发生许多生化反应如离子交换、络合、氧化还原等；另外腐殖酸还是两性胶体，在不同酸碱度的介质中电性不同，可以解离使腐殖质分子表面带有电荷。（如,COO,、,NH,3,）,3,、腐殖酸的分子结构特征与分子量,腐殖酸分子结构复杂，分子结构以芳核为主体，芳核上连接多肽、酚酸、金属离子、糖和许多功能团和杂环氮，分子内部有许多非晶体的交联结构，形状为棒状或球形，分子量巨大，从几百到几万，胡敏酸分子量一般,n10000,，富里酸分子量为,n1000,。,（二）土壤腐殖酸的性质,4,、腐殖酸的颜色,整体呈黑色，不同腐殖酸颜色有差别，与分子量和发色基团组成比例有关，胡敏酸颜色深富里酸颜色黄,5,、腐殖酸的溶解度,胡敏酸微溶于水，其一价盐溶于水，多价盐不容于水富里酸溶于水，其一、二三价盐均溶于水。,6,、腐殖酸的络合能力,能与铁、铝、铜锌等高价金属离子形成络合物，其中羧基与酚羟基是主要参与络合金属离子的功能团，络合物的稳定程度随,pH,升高而增大。,7,、腐殖酸的吸水性,是亲水胶体，吸水能力强，最大吸水量超过本身重量的,5,倍，干腐殖质从饱和大气中吸水可达本身重量的,1,倍,。,8,、腐殖酸的稳定性,其化学稳定性强，抗微生物分解能力强，因此分解周期长，在温带植物残体的半分解期为,3,个月，而新形成的土壤有机物质的半分解期为,4.7-9,年，胡敏酸在土壤中平均停留时间,780-3000,年，富里酸为,200-630,年。,4、腐殖酸的颜色 整体呈黑色，不同腐殖酸颜色有差别，与分子,四、 土壤有机质在土壤肥力上作用,土壤有机质含量高低是评价土壤肥力高低的一个重要指标，它对于创造良好的土壤结构、调节土壤养分、水分、空气和热量具有重要意义。它的作用：,（一）土壤有机质可为植物生长提供养分,（二）可以促进微生物的活动,（三）土壤有机质可改善土壤的物理性状,（四）可调节土壤的化学性质,（五）可提高土壤保水保肥能力,（六）土壤有机质有利于加速土壤矿物的风化,（七）提高土壤有机质有利于土壤增温,（八）土壤有机质有助于消除土壤中的农药残毒和重金属污染。,四、 土壤有机质在土壤肥力上作用,五、耕地土壤有机质的调节,（一）提高土壤有机质的途径,1,、增施有机肥,，,我国历来有施有机肥的习惯，肥源广阔，有厩肥、堆肥、沤肥等对提高土壤的肥力作用极大，吨良田有机质含量不少于,1.1%,。有机肥工厂化生产是未来发展趋势。,2,、秸杆还田是增加土壤有机质简单易行的措施,主要方式有：,（,1,）与厩肥混合堆腐沤制后还田。,（,2,）秸杆粉碎就地还田；,（,3,）高留茬收割，高度,2030cm,；,（,4,）将秸杆作饲料，过腹还田。,3,、粮肥轮作，做到用地养地相结合。,五、耕地土壤有机质的调节,（二）土壤有机质的动态平衡,由于有机质的矿质化与腐殖化，所以：,土壤有机质含量年变化,=,年加入土壤的有机质量年分解的有机质量,土壤有机质“得”、“失”平衡的一例：,（二）土壤有机质的动态平衡,思考题,1,、谈谈土壤的机械组成和土壤的质地分类,2,、土壤质地和结构对土壤水、肥、气、热的状况的影响有哪些？,3,、不同质地土壤的肥力特点是什麽？分别如何改良？,4,、矿质化与腐殖化过程的概念、过程。,5,、影响有机质转化的因素有哪些？,6,、土壤有机质的性质与土壤肥力的关系及有机质的作用,思考题1、谈谈土壤的机械组成和土壤的质地分类,第二章土壤基本物理性质和过程,第一节 土壤孔性与结构性,第二节 土壤耕性,第三节 土壤通气性,第四节 土壤的热性质,第五节 土壤水分的保持与运动,第二章土壤基本物理性质和过程第一节 土壤孔性与结,第一节 土壤