土壤学绪论.

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1、四川省精品课程 土壤学 Soil Sciences （Pedology） 张锡洲 zhangxzhou 四川省精品课程 一个国家的财富在于她的土壤 及其智力的发展 Richards Gordon Moores 土壤是每个国家最有价值的自 然资源之一。 四川省精品课程 四川省精品课程 四川省精品课程 课程目录 绪论（Preface） 上篇 土壤的物质组成 （Soil Material Composition） 第一章 土壤矿物质 (Soil Mineral Matter) 第二章 土壤有机质 (Soil Organic Matter) 第三章 土壤水、空气和热量 (Soil Water, Air

2、 and Thermal Regime) 四川省精品课程 中篇 土壤性质与过程 （Property and Process of Soil） 第四章 土壤结构与力学性质 (Soil Structure and mechanical property) 第五章 土壤水分移动与循环 (Water Movement and Cycle of Soil ) 第六章 土壤胶体表面化学 (Soil Colliod Chemistry and Surface Reaction) 第七章 土壤溶液化学反应 (Chemical Reaction of Soil Solution) 第八章 土壤元素的生物地球化学

3、循环 (Biogeochemical Cycle of Soil Elements) 下篇 土壤利用与管理 （Soil Utilization and Management） 第九章 土壤肥力与养分管理 (Soil Fertility and Nutrient Management) 第十章 土壤质量 (Quality of Soil) 第十一章 土壤退化与生态恢复 (Soil Degradation and Ecological Restoration) 四川省精品课程 地质学与地貌学 微生物学等自然科学 要学好土壤学必须先修好 四川省精品课程 学习土壤学需要抓住的主要问题 状态：土壤的一系

4、列静态性质和形态特征的描述与指标体系 过程：在土壤中发生的一系列动态过程； 土壤的离子交换过程；土壤吸附与解吸过程；土壤氧化还原 过程；土壤持水与释水过程；土壤中气体交换与更新过程； 土壤中能量（热）传递与交换过程；土壤中物质迁移与转化 过程（淋溶与淀积过程）；土壤有机物质分解与转化过程（ 分解与合成）；土壤酸碱平衡过程；土壤养分的转化与平衡 过程等等 四川省精品课程 主要内容 教学目标 与要求 1.土壤的主要功能； 2.土壤圈的概念及其作用； 3.土壤的概念； 4.土壤学学科体系、研究内容和方法 1.掌握土壤的主要功能； 2.掌握土壤圈、土壤的概念； 3.掌握土壤资源的特性； 4.了解土壤学

5、的研究内容和方法。 绪 论 Preface 四川省精品课程 土壤是地球的皮肤 土壤的主要功能 土壤科学体系、研究内容和方法 土壤科学发展概况 第一节 土壤是地球的皮肤 一、土壤在地球表层系统的重要性及作用 （一）土壤是地球表层系统的重要组成部分 构成自然地理环境 的五大要素： 大气圈 水圈 生物圈 岩石圈 土壤圈土壤圈 土壤圈(pedosphere) 1、土壤圈的概念 土壤圈是覆盖于地球和浅水域底部的土壤所构成 的一种连续体或覆盖层，它是地圈系统(geosphere system)的重要组成部分，它处于地圈系统（气圈、水 圈、生物圈、岩石圈）的交界面(interface)，既是这些 圈层的支撑

6、者，又是它们长期共同作用的产物。 土壤圈与大气圈、水圈、生物圈和岩石圈的关系 大气圈 生物养分 物质循环 水分循环 与平衡 大气与痕量 元素交换 金属与微量元素物质循环 Gas-sphere Water sphere 水圈 Biosphere 生物圈 岩石圈 Rocky-sphere Pedosphere 土壤圈 2、土壤圈的地位和作用 3、土壤圈的功能 （1）土壤圈与大气圈（gas-sphere）关系 与大气进进行着频频繁的水、气、热热交换换。 土壤接纳纳了大气的降水，吸收大气中的氧气，供给给土壤中植 物根系、微生物和其它土壤动动物。同时时，土壤释释放气体到大气中 ，成为为大气中一些痕量气体

7、和温室气体的来源。如CH4，CO2， N2O，H2S等。大气的化学成分在很大的程度上依赖赖于土壤于近 地层层植被。在这这方面充分体现现了土壤与环环境关系。 与大气进进行 气体的平衡与交换换。 土壤与全球环环境变变化关系 温室效应应、臭氧层层保护护（皮肤癌）、厄尔尼若现现象（海平面 升迁），酸雨对对土壤质质量影响。 （2）土壤圈与水圈（hydrosphere） 影响降水在陆地的重新分配，影响元素的生物地球 化学行为，影响水分平衡、分异、转化及水圈化学组成 。 （3）土壤圈与生物圈（ biosphere ） 支撑和调节生物过程，提供植物生长的养分、水分 与适宜的物理条件(physical cond

8、ition)，决定自然植被 的分布与演替。但土壤圈的各种限制因素对生物也起不 良影响。 （4）土壤圈与岩石圈（geosphere） 作为地球的“皮肤”，对岩石圈具有一定的保护 作用，以减少其受各种外营力(exogenetic force)破 坏，同时与岩石圈进行物质交换与地质循环 (exchange of substance and geologic cycle)。 二、土壤（soil）的基本概念 （一）土壤定义 农业生产：能产生植物收获的地球陆地表面 的疏松层次。 生态学：土壤是地球表层系统中，生物多样性最丰 富，生物地球化学的能量交换、物质循环 最活跃的生命层。 （二）独立的多功能历史体系

9、 土壤是在成土母质、气候、生物、地形和时间综 合作用下形成的，并随各成土因素的改变而改变 。 （三）单个土体、聚合土体和土壤剖面 1、单单个土体（pedon）：代表土壤个体的体积积最小的三维维土壤 实实体。面积积一般110m2。 2、聚合土体（polypedon）：在空间间上相邻邻、物质组质组 成和性状 相近的若干单单个土体的组组合。 3、土壤剖面（soil profile）：由若干成土过过程形成的土层组层组 成 从地表面至母质质的垂直面。 （四）土壤的物质系统 1、土壤的物质组成 土壤自然体是一个包含固、液、气三相的多相的开放 的物质系统 土壤 soil 气相gases 液相liquids

10、固相solid Soil air,CO2,O2,N2,H2S,CH4等 water salts Soil solution inorganic organic minerals Humus及植物残体 microorganisms 土壤空气 20%30% 水 20%30% 有机质5% 矿物质 45% 土 壤 孔 隙 土 壤 固 相 2、土壤的容积组成 第二节 土壤的主要功能 一、生产功能人类农业 生产的基地 （一）土壤是植物生产的 介质 1、营养库（nutrient sink ） 是陆地生物所需营养物质 （nutrient matter）的重要 来源 养分 营养 N、P、K 2、养分转化（nut

11、rient transformation）和循环（ circulation）中的作用 无机物的有机化，有机物的矿质化 3、雨水涵养作用 土壤是一个巨大的水库 4、生物的支撑作用 土壤中拥有种类繁多，数量巨大的生物群（biota ） 5、稳定和缓冲环境变化中的作用 缓冲库（buffer sink ）：酸碱性、养分、氧化还原、污染 物等。 （二）植物生产、动物生产和土壤利用管理关系 土壤管理得当 有机肥充足 植物过程 废 弃 物 优 质 高 产 土壤养分供应 充足、协调 六蓄兴旺 二、生态功能陆地生态系统的基地 土壤生态系统（ soil ecosystem） 陆地生态系统中，土壤是最活跃的生命层，

12、起着极其重要的作用 ： 1、维持生物活性和多样性； 2、更新废弃物的再循环利用； 3、缓解、消除有害物质； 4、调控水分循环系统； 5、稳定陆地生态平衡； 6、用作地面建筑基地和工程建筑材料。 三、环境功能环境的缓冲净化体系 土壤是污水和废弃物的净化场所与归宿，土壤成为 环境的净化器，是污染物质的源和汇；土壤也是人类饮 用水的过滤器和净化器，保护土壤不受污染，也就保护 了水资源。 四、工程功能工程基地与建筑材料 五、社会功能支撑人类社会生存和发展的最珍贵的自 然资源 33 土壤是最珍贵的自然资源 1. 数量的有限性和固定性 我国土壤资源丰富, 但是我国是个多山的国家, 各种山地丘陵地面积占全部

13、土地面积的65,平原区 土地仅占35。 我国人均耕地面积为我国人均耕地面积为0.0.094hm094hm 2 2 , ,不到世界人均耕不到世界人均耕 地的地的l/3l/3。人均林地面积人均林地面积0.11hm0.11hm 2 2 , , 占世界人均林地占世界人均林地 面积的面积的1 1/9/9。人均草地面积。人均草地面积0.280.28hmhm 2 2 , , 不到世界人均不到世界人均 草地面积的草地面积的1 1/2/2。 从从19961996年到年到20062006年，我国耕地从年，我国耕地从19.519.5亿亩减少到亿亩减少到 18.2718.27亿亩，亿亩，1010年间减少了年间减少了1

14、.231.23亿亩，减少亿亩，减少6.31%6.31%。 北京、上海、天津、浙江、福建和广东6省（市） 的人均耕地不足0.06hm2，全国有20%以上的县（区） 人均耕地低于FAO确定的0.053 hm2的警戒线。 2. 质量的可变性（土壤肥力的可更新性） 治之得宜，地力常新 3. 空间位置的固定性 温家宝总理在2007年的政府工作报告中， 针对耕地保护问题强调：“一定要守住全国耕 地18亿亩这条红线”。 第三节 土壤学科体系、研究内容与方法 一、土壤学科分支及研究内容 （一）土壤物理学(soil physics) 研究土壤中物理现象和过程的土壤学分支。主要 研究土壤水、气、热运动及其调控的原

15、理，包括土壤 水分、质地、结构、力学性质、溶质移动及土壤植 物大气连续体(SPAC)中的水分运行和能量转移等。 四川省精品课程 （二）土壤化学(soil chemistry) 研究土壤化学组成，性质及其土壤化学反应过 程的分支学科。重点研究土壤胶体的组成、性质， 及土壤固液界面发生的系列化学反应。为开展土壤 培肥、土壤管理、土壤环境保护提供理论依据。 （三）土壤微生物学(soil microbiology) 研究土壤中微生物区系、多样性及其功能和 活性的土壤学分支。 1.土壤微生物生态 四川省精品课程 2.土壤微生物与土壤物质循环（陆地N,P,S,C素循环) 3.土壤酶活性 4.土壤微生物与土

16、壤固氮作用 5.根际微生物与菌根 6.土壤微生物之间的相互作用 7.农业措施对微生物的影响 8.土壤微生物与土壤的污染防治 9.有益微生物的农业应用 四川省精品课程 （四）土壤生物化学(soil biochemistry) 研究土壤中的有机质组成，结构及生物化学转化 过程的土壤学分支学科。 1.土壤腐殖质形成、特性及其对土壤肥力的影响 2.土壤碳、氮、磷、硫的生物转化（有机碳、氮矿化 作用和腐殖化作用） 3.土壤酶活性(soil enzyme activity) 4.有机生物制剂包括有机农药、杀虫剂、除草剂的生 物降解及其对环境污染的影响等 四川省精品课程 （五）土壤地理学(pedogeography) 研究土壤发发生、演变变、分类类、分布规规律及其与 地理环环