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土壤学
土壤学思维导图：土壤改良：客土法：粘砂混合，引洪漫淤法：洪水控制引入，稀泥沉入砂土，改良质地，增厚土层，改良土壤结构-大量施用有机肥：对砂纸土壤可以有效粘结，对粘质土壤可以使大土块碎裂。
编辑于2022-07-04 21:38:52- 土壤学
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土壤学
土壤概述
土壤在农业生产和自然环境中的重要性
1、土壤是植物生长繁育的自然基地
植物生长的五大条件
水
肥
土壤提供
光
气
热
土壤对植物起机械支撑作用
2、土壤是农业生产的基本资料
农业生产图
生产分类
初级生产：植物生产→太阳辐射能→光合作用→生物化学能
次级生产：动物生产→以植物产品为饲料
3、土壤是自然环境中的重要组成部分
4、土壤是珍贵的自然资源
形成1cm土壤用时超过300年，并非取之不尽
面临问题
人均耕地面积少
人均耕地面积减少快
土壤质量下降
砂化
侵蚀
盐碱化
污染
肥力退化
作为资源的性质
土壤资源的再生性与质量的可变性
土壤资源数量的有限性
土壤资源空间分布的固定性
土壤and土壤肥力
土壤
简明定义：土壤是地球表面生物、气候、母质、地形、时间等综合因素作用下所形成的的能够生长植物的、处于永恒变化的疏松矿物质与有机质的混合体。
关键字
陆地表层
疏松
能够产生植物收获
土壤的本质
四大特征
三相组成
四大肥力因子
五大自然成土因素
特定的剖面构型
土壤肥力
定义：土壤在植物生长发育的整个过程中，同时又不断地满足和协调植物对水、肥、气、热等要求的能力
任务：如何认识和调节四大肥力因素之间的关系，从而提高土壤肥力，是土壤学中一个非常重要的任务
分类
按照来源
自然肥力
自然因子综合作用下发育来的肥力
自然因子
气候
生物
母质
地形
年龄
人工肥力
耕作熟化过程中发育来的肥力
按照性质
有效肥力
在生产中反映出经济效果的那部分肥力
限制：土壤性质、环境条件、技术水平
潜在费力
没有在生产中反映出经济效果的肥力
土壤生产力
定义：土壤在土壤肥力、环境条件、人为因素的综合作用下能产生的经济效益
与土壤肥力的关系
联系
肥力是生产力的基础
区别
本身的性质加上外界条件才算是生产力 生产力高➡ 不可逆推
土壤的基本物质组成
土壤三相结构 2:1:1
固相
矿物质一般40%
有机质一般10%
液相
水分一般20-30%
气相
气体一般占20-30%
土壤物质结构
矿物质 骨骼🦴：提供矿物养分，比如钾磷钙镁 质量占比大于95%
有机质 肌肉💪：生物残体和腐殖质组成 提供氮素养分 小于5%
溶液 血液🩸：水分，溶解性物质
空气 呼吸🫁
土壤矿物质
岩石与矿物
矿物
天然产生于地壳中的单质和化合物，是组成岩石的基本单位
共3300种 常见50多种 与土壤形成有关的造岩矿物有20-30种
主要元素组成
土壤与地壳元素组成类似，均已铝硅酸盐为主
土壤比地壳有更多的C、N
O Si Al Fe是最多的四种元素
地壳中，植物生长必须要的营养元素含量很低并且分布不均衡
土壤中的矿物组成
按矿物来源
原生矿物
来源：直接来源于母岩的矿物，岩浆岩是主要来源
特点：风化中没有改变化学组成的原始成岩矿物
主要类别
长石类
正长石/钾长石：土壤中钾元素的重要来源
斜长石
云母
白云母/钾云母：钾元素来源之一
黑云母：含钾，更易分解风化
角闪石、辉石
含盐基丰富，化学稳定性低，容易被彻底分解
石英
氧化铁类
磁铁矿 Fe3O4
黄铁矿 FeS2 分解后形成硫酸盐
磷酸盐类
磷灰石：制造磷肥的主要原料，是植物磷元素的主要来源
方解石 CaCO3
土壤中碳酸钙主要来源
次生矿物
风化过程中形成的新矿物
主要类别
层状铝硅酸盐粘土矿物：高岭组1:1非膨胀性 蒙蛭组2:1非膨胀性 水云母组 2:1非膨胀型 绿泥石组2:1:1
非层状粘土（氧化）矿物：Fe Mn Al Si氧化物
简单盐类：碳酸盐 重碳酸盐 氯化物等 易溶易淋失 常见于盐渍土
按结晶状态
结晶质
非结晶质
岩石
一种或数种矿物的集合体
分类
岩浆岩
沉积岩
变质岩
土壤形成
风化
定义：地表岩石🪨在外力作用下，发生一系列崩解和分解，逐渐破碎为疏松物质
分类
物理风化作用
定义：使岩石产生物理变化而成为碎屑状态
特点：化学成分不变
分类
主要是温度引起的岩石热力学变化：温差、冻结
盐类结晶的裂胀作用、流水冲刷和磨蚀、风砂磨蚀
产物：颗粒较粗，多偏砂砾、石砾，养分不易释放
化学风化作用
定义：岩石在水和空气（主要是氧气和二氧化碳）参与下进行的四大作用⬇️
特点：岩石可以进一步破碎成胶体状微粒，使原生矿物成分发生改变，产生在地表条件下比较稳定的次生矿物
分类
溶解作用
岩石溶于水的作用
碳酸钙与水+CO2反应，产生可溶的碳酸氢钙
Ps矿物绝大部分都是离子型无机盐 多少都会溶解于水 不溶于水的无机物是不存在的
水化作用
矿物与水化合成为含水结晶矿物
水化后矿物往往体积增大，成为易于崩解的疏松状态
水解作用p30 使矿物风化更彻底
最基本、最重要
水分子解离出的氢离子与矿物中盐基置换反应 形成难电离的弱电解质
氧化作用
非氧化态矿物被氧化，促使矿物分解，迁移
碳酸化作用 水中CO2形成H2CO3 分解岩石🪨
生物风化作用
动植物、微生物的生命活动及其分解产物对岩石矿物的风化
分类
根系挤压，动物🐭🕳️，人类活动🔨
地衣苔藓蓄积水分，加强化学风化
呼吸产生二氧化碳和有机酸分解矿物
风化物类型和特点
成土母质概念：矿物岩石历各种风化作用后形成的疏松多孔体，是形成土壤的原始材料
土壤母质比岩石颗粒小，单位体积表面积大，颗粒多空疏松，有一定透水性、通气性、吸附性。但是肥力因素不能满足植物
土壤母质（了解分类即可）
残积母质
运积母质
水流作用
湖积母质
流水沉积
洪积母质
冲积母质
坡积母质
海积母质
风力作用
黄土母质
沙丘
冰川作用
冰渍母质
地心引力
重积母质
土壤形成过程
定义：地壳表面岩石风化体及其搬运的沉积体，受其所处环境因素的作用，形成具有一定剖面形态和肥力特征的土壤历程
由母质、气候、地形、生物、年龄五大成土因素长期相互作用
过程
裸露岩石
风化成成土母质
低等植物着生标志成土，原始土壤
高等植物着生，成熟土壤
本质：地质大循环和生物小循环的矛盾与统一
剖面发育
土壤剖面
定义：从地面向下挖掘垂直切面，土壤剖面构造（土体构型），是从上到下不同土层的排列方式
分类依据：颜色、质地、结构、新生体
土壤层次
淋溶层
有机质层
淋溶层
淀积层
母质层
土壤的基本发生层
（基岩层）
（了解）农业土壤的土体构型
旱地
耕作层
15~20cm厚，疏松多孔，有机质含量高
犁底层
10cm，片状结构，通气透水不良
心土层
20-30cm保水保肥，后期供水
底土层
之前的层下
水田
耕作层
犁底层
渗育层
潴育层
潜育层
土壤颗粒组成 粒级 质地
土壤颗粒
通常专指矿物颗粒，大小以粒径为准
当量粒径：与土粒净水沉降速度相同的圆球直径
粒级
国际制
石砾3-2mm
粗砂粒2-0.2
细砂粒0.2-0.02
粉粒0.02-0.002
粘粒<0.002
卡庆斯基制（粗分）
石砾1-3mm
物理性砂砾1-0.01mm
一般无可塑性和胀缩性，有一定的透水性
物理性粘粒<0.01mm
明显的可塑性和胀缩性，吸湿水力、保肥力、粘结力增加
>3mm石块🪨土壤粗骨
各粒级矿物组成
砾石、砂砾
几乎全为原生矿物
抗风化力强的石英
难风化的正长石、白云母
粉砂粒
大多数原生矿物，以石英为主
粘粒
主要次生黏土矿物
土粒越细，石英、长石含量下降，其他氧化物（NPK等）养分上升
颗粒组成
定义：土壤各粒级的百分含量，或者叫砂粘程度、机械组成
测量方法：比重计测定
质地分类
土壤质地类型：根据土壤机械组成（颗粒组成）相近与否划分的土壤类别
地位：十分稳定的自然属性。同一质地颗粒组成接近，理化性质相似，说明肥力特征时，质地是首先考虑的问题
质地分类制
国际制
砂土
壤土
粘粒15%以下
粘壤土
粘粒15%-25%
粘土
粘土：粘粒25%以上
卡庆斯基制
砂土
壤土
粘土
土体构型
1m土体内不同土层间的质地构造变化情况
分类
质地与肥力的关系
土壤质地决定各种理化性质：通气透水、保水保肥供肥、保温导温、耕性
不同类型性质
砂土
水分：透水性强，排水通畅；不易保水；不易回润表土
空气：透气良好，有机质分解快速
热量：热容量小，温度变化大；早春升温快，“热性土”
养分：石英为主，养分少；保肥差，少施勤施肥，肥效后劲不足
耕性：松散易耕，宜耕期长
利用：不适合水稻，适合花生、薯类、瓜类。生育期短的蔬菜，根茎作物，耐寒耐贫瘠的作物（芝麻、高粱）
粘土
水分：透水性差，内部排水慢
空气：通气性差，有机质分解慢
热量：比热大，“冷性土”
养分：矿质营养丰富，与粘粒含量正相关，保肥力好，肥效长
耕性：耕作肥力，宜耕期短
利用：禾谷类作物小麦玉米水稻
壤土
粘粒砂砾配比得当，理想土壤
土壤改良
客土法：粘砂混合
粘粒：砂粒=3:7or4:6
引洪漫淤法：洪水控制引入，稀泥沉入砂土，改良质地，增厚土层
改良土壤结构-大量施用有机肥：对砂纸土壤可以有效粘结，对粘质土壤可以使大土块碎裂
黏粒矿物
定义：分布在粘粒部分的矿物，比如蒙脱石、高岭石
分类
层状硅酸盐粘土矿物
基本结构
硅氧四面体
形成中空六边形的硅氧四面体片-硅片
铝氧八面体
一层，铝氧八面体片，氧与氢结合-铝片
单位晶片
1:1型
硅片顶端与铝片低端氧共用
一面为六边形空穴氧，一面为氢氧
2:1型
两个硅片夹一个铝片
两层为氧原子面
2:1:1型
在2:1的基础上多了一个八面体水镁片或水铝片
同晶替代
定义：矿物形成的时候，晶格中例子被别的大小接近、电荷符号相同的离子取代，晶格外形不变
特点
高价阳离子被低价阳离子取代的多，黏土矿物很多带负电
四面体四价硅离子被三价铝离子取代，八面体三价铝离子被二价镁取代
2:1和2:1:1常见
基本类型
高岭石组 1:1
主要
高岭石、珍珠陶土、迪恺石、埃洛石
特点
两个晶层间形成了氢键，膨胀性小
只有外表面没有内表面
电荷数量少，表面氢离子可以解离带负电，阳离子交换量小
外形片状，较粗
黏着力、可塑性弱，胶体特征弱
分布
南方热带和亚热带土壤中，其他地区很少
蒙蛭组 2:1膨胀型
主要
蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石
特点
晶层之间引力为分子引力，胀缩性大
内外表面均有
电荷数量大，同晶替代现象普遍，阳离子交换量大
片状，颗粒较小
黏着力、可塑性强，胶体特征强
分布
东北黑钙土和华北栗钙土中
水化云母组 2:1非膨胀
主要
伊利石
特点
晶层间有钾离子，有键连效果，不易膨胀
电荷量较大，部分电荷是中间的K离子
颗粒大小、可塑性、粘结性之类的性质均在高岭石蒙脱石之间
分布
分布广泛，华北干旱地区很多，南方很少
绿泥石组 2:1:1
主要
绿泥石（复函镁、铁和少量铬）
特点
同晶替代普遍，元素组成变化大，阳离子交换略低于伊利石
颗粒较小，各种性质居中
分布
大多数是由母质遗留下来，也有可能从层状硅酸盐矿物转变而来，沉积物和河流冲积物中含有较多的绿泥石
氧化物类
分类
结晶态
结晶差的
无定型
产生电荷的途径：看pH结合氢离子
主要特点
电荷不是同晶替代产生的，正负电都带，数量可变
晶态不同，性质差异大
常见氧化物
氧化铁
针铁矿
黄色或棕色，针状
温带、亚热带、热带土壤中大量存在
赤铁矿
红色，六角板状，即使少数也可使土壤呈红色
高温、潮湿、风化程度高的红色土壤中存在较多
氧化铝
三水铝石
土壤中三水铝石的含量可以作为脱硅作用和富铝作用的指标
北纬30以南才有三水铝石
高度风化的酸性土壤中比较多
无定型的铁铝化合物可以吸附阴离子，比如会固定磷酸根，使其失去有效性
水铝英石
由氧化硅、氧化铝、水组成
氧化硅
结晶态：石英
无定型：蛋白石
脱水结晶可以形成玉髓、石英、方英石、磷石英
纯的为无色，但是各种杂质显示出不同颜色
常与腐殖质含量有关
土壤有机质
基本情况
耕地有机质含量
影响因素
成土年龄
植被
气候影响
主要因素
地形
黏粒含量
我国情况
一般小于5%，东北偶尔有超过，华北、西北一般小于1%
作用
集中在表土25%以内，肥力上作用很大，含各种营养元素，微生物生命活动能源
土壤物理性质，水气热调节
对土壤结构、耕性有重大影响
定义
泛指各种形态存在于土壤中的含碳有机化合物，包括一切生命体（动植物残体，微生物🦠）及其分解或合成的各种有机物
物质组成
新鲜动植物残体 <10%
半分解的有机残余物 33%-50%
生命体 <5%
腐殖质 33%-50%
腐殖物质 70-80%
胡敏酸
富啡酸
胡敏素
非腐殖物质 20%-30%
糖🍬淀粉和简单蛋白质
粗蛋白质
半纤维素
纤维素
脂肪和蜡质
木质素和酚类化合物
分解越来越缓慢
来源
植物残体 最主要来源
土壤中的动物
土壤中的微生物
土壤有机质的最早来源
施用的有机肥
人为输入土壤中的各种有机肥（绿肥、堆肥、沤肥）、工农业生活废水、废渣，有机农药、微生物制品
分解与转化
物质转化两种方式
复杂物质到简单
矿质化过程/矿化作用
内容
土壤有机质在土壤微生物和酶的作用下分解成二氧化碳和水，释放出矿质养分
特点
分阶段进行
化学转化过程
动物转化过程
微生物转化过程
总体过程
生物死亡
生物残体，进入土壤
自然因素：风霜雨雪
人为因素：耕作栽培
比表面积增大
破碎残体与土壤充分混合
土壤有机质
微生物分泌胞外酶
中间产物：简单的糖类和有机酸
微生物吸入体内部分建造机体部分氧化
最终产物： 好氧CO2、H2O；厌氧NH4、CH4、H2
矿化过程
糖类
糖类淀粉容易分解，纤维素、半纤维素较难，尤其是与黏粒矿物结合的多糖。脂肪、蜡质、树脂分解缓慢，最难的是木质素，细菌作用缓慢分解
通气不良情况先形成有机酸类，最后产生甲烷、氢气等还原物质
通气条件下生成简单的有机酸、醇、酮，完全分解成CO2、水，释放热量
蛋白质
容易降解，除了CO2、H2O，还有一些含N、S的化合物最后生成硫酸根、硝酸根、硫酸根等无机离子
过程
水解过程
概述
蛋白质分解成多肽，再分解成氨基酸
任何条件
真菌细菌放线菌、通气良好、温度较高、水分60%-70%、pH适中、C/N比适合的条件下矿化作用最强，最彻底
有机残体C/N比是微生物自身利用情况的比值，合适则正好被微生物全利用 C/N>25➡️产生N素生物固定➡️土⬇️ C/N<25➡
氨化过程
概述
氨基酸分解产生氨气
任何条件条件
细菌真菌放线菌、通气量好，温度较高并且特别敏感，水分60%-70%，pH4.8-5.2，C/N比适合的条件下，矿化作用最强烈最彻底
硝化过程 好气条件
概述
氨气氧化成硝酸
分类
亚硝化作用
条件
亚硝化细菌（专性自养性、良好通气，O2<5%、pH5.5-10，小于4.5就受抑制、水分50%-60%，温度35℃，小于2℃就会停止
产生亚硝酸盐
硝化作用
条件
硝化细菌为主，其他和亚硝化作用相同
将亚硝酸根转化为硝酸根
特点
通气良好情况，硝化作用快于亚硝化作用，正常土壤中很少有亚硝态氮和氨
反硝化过程
概述
硝态氮还原成气态氨
条件
具有反硝化能力的细菌，大多是异养型，多数在农田不重要
要有合适的电子供体，有机C化合物、还原性硫化合物，分子态氢
厌氧条件，田间持水量有关
有硝态氮
pH7-8.2
简单物质到复杂
腐殖化过程/腐化作用
定义
各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组织中聚合转变为组成和结构比原来有机化合物更加复杂的新有机化合物
阶段
中间产物形成阶段
有机残体
微生物酶作用下分解成多元酚、糖类、氨基酸
CO2、H2O、NH4、H2PO4
合成腐殖质阶段
多元酚化合物
酚氧化酶作用下形成醌类化合物
酶催化或纯化学反应（缩合）合成腐殖质单体分子
单体分子聚合作用，复杂环状化合物
加上侧链（糖类、氨基酸）形成腐殖质
二者关系
相互对立又相互联系，既相互独立，又相互渗透
矿化过程是有机质释放养分的过程，也是为腐殖质合成提供原料的过程，没有矿质化就没有腐殖化
腐殖化产生的腐殖质并非一成不变，可以再矿化释放养分来供植物吸收
过程中的微生物🦠
地位
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
反噬影响微生物生命活动的因素最终都会影响腐殖质的合成
一般来说，厌气条件下中间产物积累多，腐殖质也多
不同环境的影响
好氧条件
微生物活动旺盛，分解作用较快且彻底，有机物质分解成水和二氧化碳，氮磷硫等以矿质盐类释放
嫌气条件
分解作用慢且不彻底，产生有机酸、乙醇等中间产物
极端嫌气条件
产生甲烷、氢气等还原物质，养料和能量释放很少，对植物不利
腐殖化系数
有机物质转化成有机质的换算系数
数值上为单位重量的有机物质碳在土壤分解一年后的残留碳量
计算
每g干重的有机质一年分解后转化为腐殖质的干重g数，一般0.2-0.5
激发作用
土壤中加入新鲜有机物质会促进土壤原有有机质的降解，是种特殊的矿化作用
影响有机质分解转化的因素
环境因素
水分(通气性）
适当
分解快、分解完全、释放养料多、无毒害、利于植物生长
不利于积累
过湿或不通气
分解慢、产生有毒物质
利于积累
水田中矿化率不比旱地低，微生物处在特殊的生态环境中
温度
低于0，无分解
0-35，基本升温10度，分解速率提高两到三倍
质地
越粘重越难分解
质地影响通气和水分
粘粒吸附酶及胶结有机质使其难以分解
pH
细菌6.5-7.5
放线菌偏碱性
真菌3-6
*含盐量
大于0.2%，微生物活动弱
*污染物
重金属、有机污染物都会毒害微生物
植物残体的特性
物理状态
新鲜程度
破碎程度
紧实程度
有机残体组成
由易到难
葡萄糖-淀粉-半纤维素、果胶-纤维素-脂肪、蜡质、树脂、木质素、单宁
残体C/N
影响很大
25或30:1比较合适
原理
细菌本身C/N=4或5:1，需要五份C一份N组成躯体，每吸收一份C需要消耗四份C获得能量
从这里看或许需要20-25的C/N
真菌含碳量更高些
举例
C/N过大，禾本科秸秆类比值高达80-90，能源充足N缺乏，微生物繁殖受到限制，有机质分解慢出现和植物争N的局面，如果使用少量速效N肥会有显著效果
豆科植物较为合适，对微生物活动显著有利，有机残体分解快，对作物供N
腐殖质
概念
通过微生物对有机残体分解和合成作用，形成一类含N的，具有芳香核复杂结构的高分子化合物
分类
颜色分
分子量越大 颜色越深 品质越好
黄色
棕色
黑色
溶解性差异分
任何土壤中都既有胡敏酸，也有富里酸，土壤腐殖质实质上是胡敏酸和富里酸的混合物
胡敏酸
溶于碱但是不溶于酸
黑色或棕色
分子量较大，功能团较多，带电量多，酸性弱
富里酸
即溶于碱也溶于酸
大多黄色
分子量较小，功能团较少，带电量少，酸性强
两者间没有截然的分界线，本质上没有区别，有过度组分
胡敏素
与矿物质紧密结合的腐殖质
与土壤矿物质部分，尤其是蒙脱石结合非常紧密，难以分离，基本上由胡敏酸和富里酸组成
存在状态分
游离态腐殖质
结合态腐殖质（52%-98%）
与矿物成分中的强盐基化合成稳定的盐类，主要为腐殖质的钙和镁
与含水三氧化合物形成凝胶体
与土壤黏粒结合成有机无机复合体
提取和分组
土壤有机质用比重液（1.8-2）分离
土壤腐殖质
非腐殖物质
腐殖物质
碱液提取
不溶性腐殖质，胡敏素
可溶性腐殖物质
酸化pH1
溶解富里酸
沉淀胡敏酸
未分解、部分分解的动植物残体
微生物生物量
腐殖质理化性质
腐殖质的元素组成
骨干元素
C H O N P S
其余元素
Ca Mg Fe Si等 除开K外全部植物生长发育所需的养分（K不能形成有机化合物稳定成分，但是辅助可以🈶️K）
分子结构
中心碳网结构，琨形芳香核物质为核心
表面很多功能团
连有多肽或脂肪族侧链，氨基糖和多糖，杂环态N
腐殖质分子量很大，分子形状球形或短柱型 分子量：富里酸<胡敏酸<胡敏素
活动性功能团
羧基、酚羟基、羰基、醌基、醇羟基、甲氧基
电性
腐殖质两性胶体，可正可负，通常负电
阳离子交换量很大，保肥力强
腐殖质负电荷数量随着pH升高而升高
吸水性
很强
稳定性
温带，植物残体半分解周期少于三个月
形成新的有机质半分解期为4.7-9年
胡敏酸停留时间780-3000年，富里酸停留时间200-630年
变异性
HA/FA：胡敏酸富里酸含量比值，表示土壤腐殖质成分变异的指标
生物气候条件而变化
东向西，腐殖质哈量减少
北方HA/FA>1
南方HA/FA<1
同一地区
水稻土HA/FA大于旱地
熟化程度高的土壤HA/FA大
有机质在肥力上的作用
提供养分
为植物提供养分
氮素营养
有机质占九成以上
磷素营养
两成到五成
其他元素
为微生物提供养分
改善土壤肥力特性
物理性质
促进团粒良好土壤结构体形成
降低土壤粘性改善耕性
降低砂性，提高保蓄性
促进土壤升温
化学性质
影响土壤表面性质
影响电荷性质
影响保肥性
影响络合性质
影响缓冲性
生物性质
影响根系生长
影响抗旱性
影响植物的物质合成与运输
药用
生态环境
减轻消除农药残毒和重金属危害 吸附作用和络合作用
不良影响：产生还原性气体 CH4 H2S NH3
耕地土壤的有机质调节
调节有机质的积累和分解是农业的重要课题
提高有机质含量的措施
合理耕作制度
退化
熟化
施用有机肥
绿肥
秸秆还田
注意C/N比、破碎度、埋压深度等
土壤的物理性质
孔性
土壤密度
固体土粒密度（不包括孔隙），一般g/cm^3
土壤比重（相对密度）
土粒密度比水密度
影响因素
矿物组成
有机质含量
土壤质地
土壤密度近似值（矿质土壤）
2.65g/cm^3
土壤容重
包括孔隙的土壤密度，但是算质量的时候要除去水
容重比密度小，一般是1-1.5g/cm^3，砂土大于壤土和粘土
应用
反应土壤松紧度
质地相似，容重小，疏松多孔，结构性良好
过松会加快水分损失，过紧不利于根系发育
计算土壤重量和各组分
容重X体积=土壤干重，再计算各组分
计算土壤孔隙度及三相比
总孔度：（1-容重/密度）✖️100%
固相：（容重/密度）✖️100%
液相：（水分重量百分率✖️容重）✖️100%
气相：（总孔度—液相）✖️100%
概念：单位体积自然状态（原状土）（含粒间孔隙）的重量（干重）
土壤孔性
孔隙度
孔隙的数量-土壤气相液相的总和
孔度计算
孔隙类型
孔隙的大小和比例-土壤气相液相的比例
当量孔径
定义
和一定土壤水吸力相当的孔径，和孔隙形状和均匀性无关
计算
当量孔径mm=3/土壤水吸力
分级
非活性孔（无效孔隙）
当量孔径一般小于0.03mm
毛管孔隙
0.1-0.03mm
毛管孔度
毛管孔容积占土壤总容积的百分数
保水性指标
通气孔隙（非毛管孔）
大于0.1mm
非毛管孔度
通气孔隙容积占土壤总容积的百分数
通气透水指标
土壤适宜通气指标
总孔隙50%
非活性孔隙少
通气孔隙10%+
通气：毛管=1:1或1:2
结构性
土壤结构
土壤结构体
概念
土粒在胶结物（有机质 碳酸钙 氧化铁）的作用下，相互团聚在一起形成大小形状性质不同的土团
分类
块状结构
结构特点
接近立方体，边角棱角不明显
分布
在土壤粘重，缺乏有机质，耕性不良的土壤表层中
生理特点
不良结构土壤
土体紧、孔隙少、通透性差、微生物活动微弱
土块和土块之间间隙过大，容易漏水漏肥，还会压苗
是过于耕作的结果
核状
结构特点
近立方体，边面棱角明显
表面有褐色胶膜，由石灰质铁质胶膜胶结成
分布
质地极为黏重，缺乏有机质的心土、底土
生理特点
结构不良
蒜瓣土
棱柱状/柱状
结构特点
Y方向较长
边面不明是柱状
边面有棱角是棱柱状
分布
质地黏重缺乏有机质的心土、底土
生理特点
结构间有明显裂缝，漏水漏肥
立土
片状
结构特点
X方向较长
分布
犁底层常见
雨后或灌水后再表层结壳
生理特点
不利于通气透水
影响发芽和幼苗出土
加大土壤水分蒸发，所以雨后松土消除地表结壳
卧土
团粒结构
一般的土壤结构体都是指团粒结构
结构特点
近似球状疏松多孔的小土团
分布
有机质较丰富的土壤
生理特点
总孔隙度大，内部有大量不同大小孔隙，团粒间排列疏松，大孔隙多
有一定的稳定性
机械稳定性
生物稳定性
水稳定性
土壤肥力上的作用
大小孔隙兼备
具有多级结构
团粒内小孔隙，团粒间大孔隙
水分空气并存
团粒间通气孔，透水通气，减少地表径流和水土流失
干旱时团粒表土收缩，毛管中断，减少蒸发损失
团粒内大量毛管孔，保持水分
改善了保肥供肥能力
表面和微生物接触，微生物活动剧烈，好气分解有机质，供肥好
内部贮水，通气不良，有利于养分保存和腐殖质形成
易于耕作和根系发育
排列疏松
形成过程
其他结构
单粒粘结变成致密大土块，各种应力作用崩解
各种结构体，没有多次团聚，孔度小，孔隙大小比较一致
团粒结构
粘结团聚
切割造型
植物根系作用
干湿冷暖交替
土壤耕作
形成机制
胶体凝聚作用
无机物粘结作用
碳酸钙
硫酸钙
氧化铁
氧化铝
有机物质胶结作用
多糖类
木质素
腐殖质
细菌分泌物
蛋白质
土壤结构改良剂
鞥能够让土壤颗粒粘结在一起成为团聚体
天然物质
人工合成高分子物质
HPAN
VAMA
土壤结构性
概念
由土壤结构的种类、数量、结构体内外孔隙状况等产生的综合性质
改良土壤结构的途径
增施有机肥，适量石灰
合理轮作
适时耕作
结构改良剂
天然
纤维素
木质素
多糖
泥炭
人工
机械物理性（力学性质）和耕性
土壤的机械物理性质
土壤受外力作用形变，显示一系列动力学特征
分类
土壤结持性
使土壤有抵抗外力而不被破坏的能力，是耕作阻力之一
粘结性
土粒之间通过各种引力相互粘结在一起的性质
粘结力来源
土粒、水膜、土粒的粘结作用
影响因素
比表面积
含水量
干燥没有粘结力
15%，粘结力最大
水分饱和，粘结力消失
粘着性
土粒粘附于外物的性质
影响因素
含水量
干燥没有
粘着点，水膜生成后，逐渐增强
可流动泥浆，脱粘点，消失
比表面
塑性
土壤在外力作用下变形，外力消失，恢复形状
原因
片状粘粒
水膜
上塑限（液限）
土壤呈塑性的最大含水量
下塑限（塑限）
土壤呈塑性的最小含水量
塑性值（塑性指数）
上下的差值
越大塑性越强
胀缩性
压板
阻力
土壤宜耕状态和宜耕期
宜耕范围
适合耕作的土壤含水范围
宜耕期
土壤保持适合含水量的时间
耕性
土壤表面各种性质，和耕作后土壤的表现
耕作难易，耕作质量好坏，宜耕期长短
一般要求
耕作阻力小
耕作质量高，翻耕土壤松脆，便于保温
宜耕期长
土壤结持性阶段和耕作时期的选择
坚硬态、松脆态、可塑态、泥浆态
可塑态左右分别是下上塑限
旱地选松脆态，水田选泥浆态
物理性质的调节
团粒结构的不稳定性
常遭到破坏，不能长久维持
水的作用、农具压碎、一价阳离子取代二价阳离子、微生物分解有机质，破坏复合体
采取措施
合理耕作
合理轮作
石灰石膏土壤改良剂的应用
石灰
酸性改良剂，含改，促进团粒结构形成
石膏
促凝聚，改善结构，改良碱土
水、气、热状况
土壤水
土壤含水量
重量含水量
水的重量占干土重量的百分数
=水重/干土重量
容积含水量
水分容积占整个土壤容积的百分数
=重量含水量*土壤容重
计算题
相对含水量
土壤含水量占田间持水量的百分数
可以说明土壤毛管悬着水的饱和程度
土壤水贮量
一定面积、一定深度土层（土壤容积）内水的容积
土壤面积*土层深度*容积含水量
类型
水分类型
吸湿水（紧束缚水）
土粒把空气中的水汽分子附在表面
吸湿系数
相对湿度100%，土壤吸湿最大值，此时含水量为吸湿系数
膜状水（束缚水）
吸湿水外剩余的引力和液态水接触时吸附的液态水
凋萎系数
土壤对水分吸持力在15大气压时，植物得不到有效水而永久调萎
一般为吸湿系数1.5-2倍
最大分子持水量
膜状水最大量时土壤含水量
毛管水
最大分子量后，继续增加水分会形成移动自有较大的自由水，首先保持在土壤毛管中
分类
上升毛管水
地下水相连
悬着毛管水
地下水不相连
田间持水量
悬着毛管水达到最多时土壤含水量
毛管水联系破裂含水量
0.8大气压，70%田间持水量
大于，水分作连续整体运动，易效水
低于，毛管水被束缚水隔断，缺乏整体运动，难效水
重力水
不受土壤吸附力和毛管力，受重力支配，旱作的多余水
饱和含水量
土壤孔隙全被水充满的时候的含水量
有效性
土壤水被植物利用的有效性
水分常数
最大吸湿量
调萎含水量
最大分子持水量
毛管水联系破裂含水量
饱和持水量
土水势
土壤水的自由能和标准水的自由能差值
标准水为0，土壤水的自由能一般是负值
土壤持水曲线
土壤空气状况
土壤空气组成
一般要求10-15%的空气孔隙
与大气比较
CO2高于大气
O2小于大气
水汽含量一般高于大气
还原性气体较多
土壤通气性
土壤空气和大气进行交换以及土体内部允许其体扩散和通气的能力
土壤热量
土温重要性
直接影响作物
种子萌发
根系生长
生理过程
间接影响作物
化学反应速度
水汽运输
微生物活性
来源
太阳能
主要
生物热
地热
土壤胶体和吸收性
胶体
概念
土壤粘粒中，国际制<0.002mm，卡庆斯基制<0.001mm都算胶体
分类
矿质胶体
层状硅酸盐
水云母
蒙脱石
氧化物
有机胶体
主要是腐殖质
非腐殖质物质
复合体
60%-95%
土壤电荷
表示
电荷数量
电荷密度
分类
永久电荷
同晶置换产生
可变电荷
土壤吸附
土壤阳离子吸附与交换
土壤吸收性
土壤吸持各种离子、分子、粗悬浮物质的能力
交换性阳离子
土壤胶体吸附的阳离子，可以和溶液中其他阳离子交换
类型
致酸离子
H+ Al3+
盐基离子
钾钙钠镁
交换能力
铁
铝/氢
氢水膜特别薄，运动速度快，交换能力强并且土壤中不缺氢，导致多雨时盐基离子易淋失，土壤变酸
钙
镁
钾
铵根
钠
影响因素
电荷多少，电荷多交换力强
离子半径、水化半径越小，交换能力大
离子浓度要是足够大可以用交换力低的交换高的
阳离子交换量
单位质量土壤所含全部阳离子总量
盐基饱和度
土壤中交换性盐基离子总量占阳离子交换量的百分数
土壤化学性质
土壤酸性
活性酸
先有活性酸，代表着酸的强度
土壤固相和溶液处于平衡状态时，土壤溶液中氢离子浓度负对数，以pH表示
潜在酸
代表酸的容量，是主体
土壤酸度潜在来源
表现
土壤胶体活性功能团解离氢离子
土壤胶体上吸附的氢离子和其他阳离子交换
土壤上吸附的铝离子进入溶液水解产生氢离子
分类
交换性酸
水解性酸
酸性土成因
气候因素
南酸北碱
岩石矿物风化
盐基成分的淋溶
生物作用
施肥灌溉
土壤碱性
土壤碱化度
钠饱和度
碱性土成因
干旱气候，降水量小于蒸发量
母质
过量石灰
海水浸渍
土壤缓冲作用
具有抗衡外界变化的能力
原因
土壤中有碳酸、硅酸、磷酸、有机酸等弱酸和盐类
土壤阳离子的交换作用
影响因素
阳离子交换量
盐基饱和度
越高对酸缓冲大
越低对减缓冲大
土壤反应和肥力的关系
影响微生物活动
真菌对酸碱性要求不高，致病真菌很多酸性适合
细菌、放线菌适合中性偏碱性
影响植物养分有效性
pH6.5适合多数生长，各种元素有效性都较高
中性左右时，氮、硫、钾有效性较高
pH6-7 磷有效性较高
铁锰铜锌在酸性有效性高
和植物生长的关系
酸碱性调节
酸度调节
施用石灰
中和活性酸和潜性酸
增加Ca，改良土壤结构
施用量计算
=土壤体积*容重*CEC*（1-盐基饱和度）
实际需要量
乘以理论常数
石灰石1.3
生石灰0.5
碱性调节
施用有机肥
CO2 有机酸
S和含S化合物
生理酸性肥料
石膏
以Ca换Na
土壤氧化还原性
土壤分类与分布
分布
土壤水平地带性
土壤纬度地带性
土壤经度地带性
垂直地带性
分类
理论基础 土壤发生学
分类原则 土纲➡️亚纲➡️土类➡️亚类➡️土属➡️土种➡️亚种
土壤养分
植物所必需 主要由土壤提供的营养元素 概念
分类
必需营养元素 CHONPKCaMgSFeMnCuZnBMoClNi
有益营养元素 Si对于甘蔗 Na对于棉花和甜菜
有害元素
形态
水溶态：土壤溶液中溶解的离子和少量的低分子有机化合物
代换态：被离子吸附的，是水溶态养分来源之一
矿物态：大多为难溶性养分，少量为弱酸溶性（对植物有效）
有机态：以有机态化合物形式存在矿质化过程的难易程度不同
土壤N素养分
来源
生物固氮 90%
高能固氮 10%
工业固氮
土壤P素
来源
成土矿物
土壤有机质
人工施肥
主要造岩矿物
五大圈层概念
大气圈
生物圈
水圈
岩石圈
土壤圈
土壤圈和其他四大圈均有联系