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土壤学
成土母质为土壤的发生发育提供最初的物质来源是构成土壤矿物质、提供植物所需养分的物质基础，因此土壤继承了土壤母质很多重要特征。
编辑于2022-05-11 14:48:25- 土壤学
- 物质来源
- 构成基础
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土壤学
土壤
概念
物质组成
固相组成
矿物质
成因
占比
占土壤质量95%以上
占土壤容积38%以上
矿物组成
原生矿物
概念
组成
肥力作用
次生矿物
概念
组成
层状硅酸盐黏土矿物
构造特征
基本结构单位，单位晶胞
硅氧四面体
铝氧八面体
单位晶片
硅氧片
铝氧片
单位晶层
高岭石组（1：1型）
无膨胀性
电荷数量少
胶体特性弱
南方砖红壤、红及黄壤
蒙蛭石组（2：1膨胀型）
硅氧夹铝氧
膨胀性大
电荷多
胶体特性突出
三北地区
水云母组（2：1非膨胀型）
无膨胀性
电荷多
胶体特性一般
绿泥石组（2：1：1型）
同晶替代普遍
颗粒小
同晶替代（同晶置换）
电性相同且大小相近
种类
高岭石组
蒙蛭石组
水云母组：伊利石
绿泥石组
含水硅、铁、铝氧化物
带可变电荷
赤铁矿……
化学组成
几乎所有元素
氧硅铝铁钙钠钾镁
颗粒组成
概念
分级
粘粒
粉粒
砂粒
石砾
占比-->土壤质地
类别
砂土
砂粒>50%，孔隙大，通气好
排水好，保水差
养分少，分解快，肥效猛，保肥差
土温变化大
易耕作，发小不发老苗
壤土
粉粒>30%
砂粒、粘粒配比适当
通气性良好
保水性好，透水性好
养分充足，肥效好，保肥好
适宜耕作
黏土
粘粒>30%，孔隙大，通气差
排水差，持水量高
养分多，分解慢，肥效稳
保肥强
土温变化小
难耕，发老不发小苗
分类
美国制
国际制
卡庆斯基
中国制
有机质
概念
占比
占土壤质量5%以下
占土壤溶积12%左右
来源
微生物
动物
植物
工农业副产品
化学组成
元素组成
C、H、O、N
C/N=10~12
化合物组成
腐殖物质60-80%
非腐殖物质20-40%
糖类
有机酸
氨基酸
……
形态
动植物残体
半分解的动植物残体
腐殖质
概述
分离组分
胡敏素
黑色不溶
胡敏酸（HA）
改善土壤结构
富里酸（FA）
酸性强，促进养分有效化
提取
存在形态
性质
功能团
分子结构
两性胶体
吸水能力强，胀缩性好，化学稳定性高
……
国内特征
转化过程
矿质化过程
概念
矿化率
不含氮的简单有机化合物的分解转化
糖类，多糖分解
含氮
水解：蛋白质-多肽-氨基酸
氨化：氨基酸-氨
硝化：氨-硝态氮
反硝化:硝态氮-氮气，氧化亚氮
腐殖化过程
概念
腐殖化系数
阶段
分解，产生原材料
合成，更复杂稳定的高分子化合物
影响因素
土壤微生物
物理状态
新鲜度
破碎度
……
化学组成C:N
土壤特性
质地
酸碱度
水分
通气性
温度
作用
土壤肥力
提高土壤持水性，减少水土流失
供养分和提高养分有效性
改善土壤的物理性质
提高土壤保肥性
提高土壤生物和酶的活性
生态环境
对重金属
络合，吸附、还原，减轻重金属污染
固定农药等有机污染物
对全球碳平衡
提高措施
施用有机肥
种植绿肥
秸秆还田
合理的耕作制度
粒间空隙
气体
大气层
氮气、氧气
土壤内部
水汽、二氧化碳
水分
生物活体（土壤生物）
土壤生物多样性
概念
主要类群
动物
分类
原生动物
种类
作用
后生动物
线虫类
线虫
线蚓
蚯蚓
功能
生态功能
分解有机质
养分循环转化
生物扰动
病虫害控制
植物
微生物
土壤微生物
病毒
细菌
特点
单细胞
分裂生殖快
数量大
占70%-90%
种类
节杆菌属
数量占优
抗旱性
耐饿性，广食性
芽孢杆菌属
假单胞菌属
农杆菌属
真菌
类群
酵母菌
伞菌
霉菌最多
作用
降解有机质
与植物根系形成菌根
促进土壤团聚和形成
藻类
硅藻
制造地球20%氧气
海洋一半有机质
绿藻
黄藻
地衣
真菌藻类共生体
土壤形成
根际微生物
根际效应
生物固氮
自生固氮
共生固氮
联合固氮
菌根与菌根真菌
菌根概念
类型
外生菌根
根部周围根毛套
温带干旱区松、铁杉共生
伞菌
内生菌根
穿透细胞层
VA菌根
丛枝菌根
作用
扩大根的吸收面，提高吸收能力
增加根系对水分及养分的吸收
产抗生素，保护
普遍，无专一性
作用
形成过程
结构形成和稳定
养分循环与肥力保持
农作措施对其影响
施肥
土壤耕作与方法
杀生剂和其他化学制剂
PH
性质
物理性质
土壤孔隙性质
土壤密度
固体质量/固相体积
2.65g/cm³平均值
土壤容重
概念
公式=固相质量/土壤体积
1.0~1.5g/cm³
影响因素
质地
结构
有机质含量自然因素和人工管理设施
用处
计算工程土方量
土壤重量=土壤体积*容重
估算成分储量
计算土壤储水量
体积*田间持水量
孔隙度计算
孔隙度
概念
公式
=1-容重/密度
砂土30·45%；壤土40·50%；黏土45·60%
三相
三相比
固相率
固相容积/土体容积=容重/密度
液相率
质量含水量*容重
气相率
孔隙度-液相率
固相率50%，液相25~30%，气相15~25%
类型
非活性孔隙（无效）
毛管孔隙
通气孔隙
土壤结构
概念
土壤结构体
定义
类型
块状和核状结构
柱状和棱柱状
片状
团粒状和粒状
形状
出现部位
大小部分
土壤肥力
小水库
透水性好，内部保水性强
小肥料库
表面矿质化，内部腐殖化
空气走廊
孔隙大，空气流通
易于耕作
形成（多级团聚学说）
土壤结构性
评价与管理
合理耕作
轮作与间套种
施肥、改良化学性质
结构改良剂
土壤力学性质与耕性
土壤耕性
概念
总称
耕作阻力
耕作质量和宜耕期（适宜耕作的土壤含水量范围）
基本目的
评价标准
阻力小、宜耕期长，质量好
影响因素
水分
质地
有机质
改善措施
掌握宜耕期
地表土色
手检查
试耕
增有机肥
改良土壤质地
创造良好土壤结构
土壤力学性质
土壤物理机械性
概念
类型
黏结性
常见力
影响因素
黏着性
概念
特点·
可塑性
概念
指标
上塑限，下塑限
塑性值
影响因素
土壤质地
含水量
胀缩性
概念
危害
影响因素
土壤压实
概念
影响
防治
土壤耕作阻力
抗契入性
位移阻力
摩擦阻力
土壤水
定义
土壤含水量
概念
表示方法
质量含水量
体积含水量
测定方法
烘干法
仪器法
田间持水量
概念
毛管悬着水最大含量
相对含水量
概念
60~80%
意义
类型
重力水（受重力作用）
概念
特点
多余
可被根系吸收
毛管水
概念
特点
分类
毛管上升水
毛管悬着水
吸附水（束缚水）
吸湿水
概念
特点
吸附力强
黏土高；空气湿度
膜状水
概念
特点
移动慢
保持力较吸湿水低
对植物有效性低
凋萎系数
土壤水势
概念
分类
基质势
概念
特点
负值通常
与含水量正相关
饱和时max
压力势
概念
特点
水饱和才有
≥0
溶质势
概念
特点
一般负值
浓度越高，溶质势越低
重力势
概念
特点
高程差
土壤水吸力
概念
相当于基质势和溶质势
符号反
分类
基质吸力
溶质吸力
测定
张力计法
压力膜法
土壤水分特征曲线
概念
含水量与水吸力负相关
吸同，粘大砂；含同，同上
作用
土壤空气
概念
组成
氮气、氧气、二氧化碳
特点
氧比大气少
二氧化碳几十倍于大气
土壤空气一般被水汽饱和
还原性气体含量高于大气
通气性
运动
对流
扩散
指标
通气孔隙度占总0.2~0.4
氧扩散率
氧化还原电位
土壤呼吸系数
影响因素
土壤水分状况（水旱轮作）
土壤紧实程度（孔隙、容重）
微生物活性
调节方式
排水
改善土壤结构
水旱轮作
土壤热状况
重要性
直接影响植物生长发育
热量影响土壤过程
热量来源
太阳辐射（主要）
地面辐射平衡
太阳辐射强度
太阳高度角
日地距离
日照时长
地面反射率
地面有效辐射
纬度
坡度
坡向
土面状况
海拔
生物热
地热
热性质
热容量
质量热容量
容积热容量
热容Cv取决于Vw含水量
随土壤容重和含水量增大而增大
热扩散率
概念
=导热率/热容量
三相热扩散率
影响因素
土壤质地
干土土温易上升，湿土反
砂土昼夜温差大，白天水少升温快，晚上孔隙大，降温快
土壤结构
土壤水与空气比例
导热率
概念
计算
影响因素
土壤组成
容重
含水量
温度
意义
导热性好，昼夜温差小
土壤温度
年变化
周期性和振幅，滞后
表层变化最大
影响数米深
日变化
周期性和振幅，滞后
深度不超过30cm
影响因素
纬度
坡度（越高越多）
坡向（南坡max）
海拔高度
土壤因素
地面覆盖
调节
水分调节（早稻日排夜灌，晚稻反）
耕作与施用有机肥
覆盖
温室效应
化学性质
土壤胶体
概念
分类
有机胶体
无机胶体
有机-无机复合体
表面积
比表面
单位㎡/kg
外表面积
2：1非膨胀型，1：1型
内表面积
2：1膨胀型
表面电荷和电位
种类
永久电荷
概念
同晶置换
特性
不随PH变
主要发生在2：1型
一般产生负电荷
可变电荷
概念，随PH变
来源
数量
表示
影响因素
吸收性
概念
类型
机械吸收性
物理吸收性
化学吸收性
生物吸收性
土壤溶液与酸碱性
土壤溶液
定义
组成
有机部分
无机部分
影响溶液浓度因素
特性
作用
离子
形态
自由离子
水合离子
养分有效性
土壤酸性形成和酸性指标
酸化过程
土壤H+来源
水解离
酸解离
生物活动
酸雨
肥料
FeS2氧化
土壤铝的活化
土壤酸存在形式
活性酸
潜性酸（上者后备军）
土壤酸度指标
活性酸用PH
潜性酸用数量指标
石灰位
致酸离子和盐基离子相对比例也影响土壤酸性
吸附的盐基离子以钙离子为主
交换性酸
概念
数量指标
土壤碱性的形成和碱性指标
形成机理
碳酸钙水解
碳酸钠水解
交换性钠水解
影响土壤碱化因素
气候因素
生物因素
母质
施肥和灌溉
碱性指标
PH
总碱度
碱化度
影响土壤酸碱性的因素
环境因素
五大成土因素
土壤特性
盐基饱和度
空气二氧化碳分压
土壤水分含量
PH随含水量有增加趋势
土壤氧化还原条件
海水ph中性
土壤酸碱缓冲性
概念
意义
植物根系生长
微生物生命活动
缓冲原理
缓冲体系
影响因素
土壤质地
越粘重，胶体越多，CEC越大
土壤无机胶体类型
有机质含量
缓冲曲线
概念（横坐标加入量，纵坐标PH）
土壤酸碱性的改良
土壤酸碱性与土壤肥力和植物生长
植物适宜生长的土壤酸碱度
土壤酸碱性与养分有效性
土壤酸碱性对土壤其他性质影响
酸性改良
改良目的
中和潜性酸
常用物料
熟石灰，生石灰，石灰石粉
石灰需求量
=体积*容重*CEC*（1-盐基饱和度）
其他措施
草木灰
化学肥料和矿渣
磷矿粉直接施用
碱性改良
钠离子为主的化学改良最有效
开沟排水，降低地下水位
……
土壤氧化还原反应
离子交换与吸附
阳离子的交换与吸附
阳离子的吸附与交换
阳离子交换作用
概念
特征
可逆性
快速性
等电量交换
受质量作用定律支配
阳离子交换能力
高价>低价
离子半径越大，水化半径越小，阳离子交换能力越强
离子浓度
阳离子交换量（CEC）
概念
单位coml（+）/kg土
作用
土壤保持养分的指标（10~20）
影响因素
土壤胶体类型和数量
腐殖质max
蒙>云>高>氧
北多南少
土壤质地
80%由粘粒提供
黏土>壤土>砂土
土壤PH
PH上升，CEC升
南方土壤CEC受PH影响大
盐基饱和度
概念
阳离子种类
致酸离子
盐基离子
去H、Al
离子饱和度
概念
陪补离子
定义
陪补离子效应
黏土矿物类型
蒙脱石吸附的阳离子在晶层间
高岭石，外表面
阳离子的专性吸附
产生物质
影响因素
PH
土壤胶体类型
有机配位体
环境意义
对多种微量重金属的富集
控制土壤重金属离子浓度
水体净化与土壤污染
PH和离子强度
阴离子的交换与吸附
吸附顺序
吸附机制
阴离子的专性吸附
生物化学性质
剖面
分层
A 腐殖质层
色暗、团粒状、透水性好
E淋溶层
腐殖质少，肥力低
B 淀积层
完整剖面必有
C 母质层
R 母岩
abc为基本层
鉴别
颜色
质地
结构
……
农业和环境中的地位和作用
农林业基本生产资料
贮存和供应养分
接纳、贮存和供应水分
生物支撑
稳定和缓冲环境变化
地球表层系统的重要组成成分
最珍贵的自然资源
土地资源难以再生
土地资源数量有限
人均土地资源少
土壤资源与利用
土壤形成
因素
地形
坡度
坡向
气候
湿度
温度
湿度温度共同影响
时间
体现发育程度
母质
生物（最活跃）
五大成土因素
人类活动
有意识、有目的、定向
双重性
过程
地质大循环
概念
特点
生物小循环
概念
特点
12个成土过程
土壤分类与分布
分类
中国土壤系统分类
14土纲
141土类
土壤分类概念
美国土壤分类系统
六级
有机土
人为土
灰土
火山灰土
铁铝土
变性土
干旱土
盐成土
潜育土
均腐土
富铁土
淋溶土
雏形土
新成土
分布
地带性
水平地带性
垂直地带性
土壤质量
概念
功能
生产力
环境质量
动物健康
评价指标
选择
代表性
灵敏性
通用性
经济性
指标
物理指标
化学指标
生物指标
土壤质量评价的农艺与经济学指标(10)
土壤质量的微生物学指标（4）
碳氮指标（2）
土壤质量的生态学指标（4）
土壤质量评价方法
土壤退化与防治
土壤退化
概念
数量减少
质量降低
分类
一级6类，二级18类
现状与趋势
退化面积广，强度大，类型多
退化速度快，影响深远
后果
生态失衡
自然灾害频发
人地矛盾突出
食品安全
土壤侵蚀
概念
土壤流失
水土流失作用
类型
流水侵蚀
重力侵蚀
冻融侵蚀
风力侵蚀
人为侵蚀
现状与防治
重灾区
影响因素
植被破坏
坡地耕作
季风气候影响
地形地势影响
土壤沙化和土地沙漠化
概念
发生地区
危害
防治
营造防沙林带
实施生态工程
建立生态复合经营模式
合理开发水资源
控制农垦
土壤盐渍化
类型
现代盐渍化
残余盐渍化
潜在盐渍化
成因
防治
合理利用水资源
因地制宜
精耕细作
植树造林，种植绿肥
使用改良剂
土壤潜育化
概念
治理
土壤污染与修复
土壤污染
概念
防治难处
历史欠账多，公众意识薄弱
土壤背景值
概念
应用
农田施肥
土壤污染评价
计算土壤环境容量
医疗卫生
土壤环境容量
概念
表达式
土壤自净作用
概念
类型
物理
化学
生物化学
土壤环境缓冲性
概念
过程
影响因素
特点
隐蔽性和潜伏性
不可逆和长期性
后果严重性
污染物来源
工业污染源
工业三废
污水灌溉
交通运输污染源
尾气
农业污染源
农药
化肥
动物污染物
生活污染源
生活垃圾
废水
土壤主要污染物
重金属污染物
金属元素
镉
砷
……
非金属
类金属元素
固体废物和放射性污染物
有机污染物
生物污染
定量化
生物-土壤系统法
背景值法
土壤污染指数法
防治原则
防控增阻
土壤修复
重金属污染修复
物理修复
概念
方法
物理分离
热脱附
蒸汽提取
电动修复
化学修复
概念
方法
化学淋洗
化学还原
……
生物修复
种类
植物修复
方法
植物固定
植物挥发
植物吸收
优点
研究前景
微生物修复
动物修复
存在问题
固定态磷稳定性低
微生物难以根除
植物生长慢
联合修复
其他修复技术
土壤有机污染修复
物理化学修复
生物修复
植物修复
土壤养分
基本概念
必需元素
土壤氮素
重要性（蛋白质、叶绿素、维生素组分）
来源
生物固氮
施用肥料
雨水和灌溉水带入的氮
含量
农耕土均1.05g/kg
非耕1.43
1.0~2.0中；0.5~1.0低
影响因素
植被与气候
草本>木本
豆科>非
阔叶里>针叶林
温度越高，N少
土壤有机质含量
正相关
土壤质地
粘壤砂
地形地势
耕作方式
经济林<相应旱地
水稻土>~
形态
无机氮
硝态氮
铵态氮
亚硝态氮
有机氮（95%以上）
水溶性有机氮（<5%）
水解性有机氮(50%~70%)
非水解性有机态氮
气态氮
土壤空气主要成分，固氮微生物直接氮源
转化
有机氮矿化
水解
氨化
硝化作用
土壤脱氮
反硝化
硝酸盐淋失
氨的挥发
土壤氮素的固定
晶格固定
化学固定
生物固定
氮素调节
现存问题
调节方向
方法
根据有机质C/N进行调控
施用肥料
土壤磷素
磷含量、来源及影响因素含量
含量（2.0g/kg以下，我国0.2~1.1）
来源（岩石风化）
影响因素
母质
土壤质地
土壤有机质
形态
有机态磷
植素类
核酸类
磷脂类
无机态磷
矿物态磷
必蓄态磷
吸附态磷
水溶态磷
土壤磷的转化
磷酸盐的有效化过程
有效磷的固定过程
供磷能力及其调节
有效性影响因素
土壤酸碱度
黏土矿物
有机质
水分
提升途径
调节土壤环境，促进磷素释放
防止土壤侵蚀，减少磷素损失
科学施肥，提搞利用率
土壤钾素
钾含量、来源及影响含量因素
20g/kg
南低北高，东低西高
影响因素
母质
气候
质地
耕作施肥
形态
矿物钾（90~98%）
非交换性钾
交换性钾
水溶性钾
转化
各形态钾平衡
钾的释放
钾素固定
供钾能力及其调节
施肥
分次施用
条施，穴施
深施覆土
增施有机肥
土壤钙、镁、硫和微量元素
土壤钙和镁
来源和含量
形态和有效性
矿物态
代换态（吸附胶体表面）
水溶态
丰、缺情况
南方酸性土壤有效钙镁不足
华北西北可
土壤硫
来源与含量
形态
有机态
随土壤有机质增加而增加
无机态
难溶态硫
水溶性硫
吸附态硫
循环与转化
输入
输出
转化
土壤微量元素
种类
B\Zn\Cu\Mo
含量
铁最高
来源
岩石矿物
损失
植物吸收和收获物
淋洗和侵蚀
形态
矿物态
交换态
水溶态
有机络合态
固定态
影响因素
PH
Eh
有机质
质地
成土母质的形成
矿物
概念
物理性质
颜色
自色
他色
假色
条痕
作用
消除假色
减弱他色
保护自色
鉴定
硬度当小于瓷板
未上釉素烧瓷板划刻
矿物粉末颜色
光泽
概念
反射可见光的能力
分类
金属光泽（方铅矿）
半金属光泽
非金属光泽
金刚光泽
玻璃光泽（石英）
变异光泽
树脂光泽（琥珀）
……
光学性质
解理和断口
解理面，按一定结晶方向裂成的光滑平面
极完全解理
完全解理
中等解理
不完全解理
无解理
断口，任意方向的破裂面
贝壳状（燧石）
锯齿状（纤维石膏）
参差状（黄铁矿）
平坦状（蛇纹石）
硬度
1-10（摩式硬度计）
滑石，石膏，方解石
力学性质
其他
透明度
导电性
密度
……
常见种类
石英
方解石
角闪石
辉石
黄铁矿
赤铁矿
磁铁矿
针铁矿
正长石
斜长石
云母
白云石
石膏
磷灰石
褐铁矿
岩石
概念
一或几种矿物的集合体
类型
沉积岩
概念
风化、搬运、堆积、固结成岩
特征
层次性、化石
主要种类
砾岩
砂岩
页岩
变质岩
概念
高温高压，重结晶
特征
构造
主要种类
页岩-板岩
千枚岩
花岗岩-片麻岩
砂岩-石英岩
石灰岩-大理岩
岩浆岩
概念
降温降压，冷凝
结构和构造
分类
形成
侵入岩
岩浆侵入地壳冷凝
岩石致密
花岗岩
喷出岩
岩浆喷出地表冷凝
有孔隙
流纹岩、玄武岩、安山岩
二氧化硅和矿物成分
超基性岩
基性岩
中性岩
酸性岩
风化作用
概念
岩石，外力作用，疏松物质
类型
物理风化
特征：不改变化学成分
因素
流水
流水侵蚀
温度
胀缩
冰冻和风蚀
物理风化
冰劈作用
化学风化
特征：化学成分改变
因素
水
溶解作用
水化作用
二氧化碳
水解作用
氧气
氧化作用
释放可溶性盐类物质，产生黏土矿物
生物风化
特征：机械破碎，化学分解
影响因素
环境条件
气候
干冷，物理风化
暖湿，化学风化
地形
陡峻，物理风化
平缓，化学风化
岩石性质
组成，结构与构造
节理情况
母质
概念
风化产物母质类型
定积母质
运积母质
坡积物
沉积物
洪积物
第四纪沉积物
黄土及黄土行物质
红土
冰碛物