《南京农业大学土壤学考研》由会员分享，可在线阅读，更多相关《南京农业大学土壤学考研（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、南京农业大学土壤学考纲绪论土壤：发育于地球陆地表面能生长绿色植物的疏松多孔结构表层。土壤肥力：肥力是土壤的基本属性和质的特征，是土壤从营养条件和环境条件方面，供应和协调植物生 长的能力，土壤肥力是土壤物理、化学和生物学性质的综合反映。土壤是人类农业生产的基地“民以食为天，食以土为本”，精辟的概括了人类一农业一土壤之间的关系。农业是人类生存的基础。土壤是植物生长繁育和生物生产的基地农业生产的基本特点是生产出具有生命的生物有机体。其中最基本的任务是发展人类赖以生存的绿色植 物的生产。一个良好的土壤应该使植物能“吃得饱，喝得足，住得好，站得稳”，归纳起来，土壤在植 物生长繁育中有下列不可替代的作用：
2、1、营养库的作用植物需要的营养元素除CO2主要来自空气外，N、P、K及中、微量营养元素和水都主要来自土壤。2、养分转化和循环作用3、雨水涵养作用：土壤是地球陆地表面具有生物活性和多孔结构的介质，具有很强的吸水和持水作用4、生物支撑作用5、稳定和缓冲环境变化的作用土壤科学体系、研究内容和方法一、研究内容（一）、土壤地理土壤地理学是研究土壤发生、演变、分类、分布规律及其与地理环境之间关系的土壤学分支学科。土壤地理研究内容十分广泛，主要内容包括： 土壤发生和分类：土壤发生学是土壤地理的核心，重点研究土壤形成与自然成土因子和人为活动的复 杂关系，回答地球表层系统多样性与土壤的形成特点和机理。并在此基础
3、上，根据土壤发生发育过程， 土壤诊断学属性进行土壤分类。 土壤分布规律：土壤是一个时间上处于动态，空间上具有垂直和水平方向上分异性的三维连续体 土壤调查与制图和土壤质量评价：主要研究内容是应用现代新技术，如遥感技术、地理信息系统、全 球定位技术等建立土壤数据库和土壤信息系统，研究土壤质量评价标准、指标体系和退化土壤的恢复重 建技术与措施。 土壤退化及防治修复：主要包括土壤侵蚀、土壤沙化、土壤肥力退化、土壤酸碱化、土壤污染等退化 机理及时空分异规律。土壤退化评价指标体系及防治修复，土壤工程技术研究。（二）、土壤物理主要研究土壤物理性质和水、气、热运动及调控的原理。其研究内容包括：土壤水分、土壤质
4、地、土壤 结构、土壤力学性质、土壤溶质移动及土壤一植物一大气连续体SPAC）中的水分运行和能量转移等。（三）、土壤化学土壤化学是研究土壤化学组成、性质及土壤化学反应过程、重点研究土壤胶体的组成性质及土壤固液界 面发生的一系列化学反应。（四）、土壤生物与生物化学研究土壤中的生物区系，多样性及其功能和活性，土壤腐殖质组成、结构及生物化学过程。主要内容包括：土壤微生物生态、种类、数量、形态、类型及分布规律和生理代谢等；土壤腐殖质形成、特性、结构和功能等；土壤碳、氮、磷、硫的生物转化及生物地球化学循环； 土壤微生物与地上部分高等植物相互关系及根际效应。包括根际微生物，根际分泌物和菌根等； 土壤微生物与
5、养分循环及环境净化的关系和作用等。二、研究方法：（一）宏观研究与微观研究；（二）综合交叉研究；（三）野外调查与实验室研究方法；（四）新技术应用第一章、土壤矿物质一、土壤矿物质的矿物组成和化学组成（一）土壤矿物质的主要元素组成土壤中矿物质主要由岩石中矿物演化而来。土壤中矿物部分的元素组成很复杂，元素周期表中的全部元素几乎都能从土壤中发现，但主要的约有20 种，包括“氧、硅、铝、铁、钙、镁、钛、钾、钠、磷、硫”以及一些微量元素如锰、锌、铜、钼等。 土壤矿物的化学组成，一方面继承了地壳化学中组成的特点，另一方面有的化学元素在成土过程中增加 了，如氧、硅、碳、氮等。有的显著下降了，如钙、镁、钾、钠。这
6、反映了成土过程中元素的分散、富 集特性和生物集聚作用。（二）土壤的矿物组成土壤矿物按矿物来源分为原生矿物和次生矿物。原生矿物是直接来源于母岩的矿物，其中岩浆岩是其主要来源，而次生矿物则是由原生矿物分解而来的。 土壤原生矿物是指那些经过不同程度的物理风化，未改变化学组成和晶体结构的原始成岩矿物。主要分 布在土壤的砂粒和粉粒中。特点：土壤原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势；土壤中原生矿物类型和数量的多少在很大程 度上取决于矿物的稳定性；土壤原生矿物是植物养分的重要来源。土壤矿物按矿物的结晶状态可分为结晶质和非结晶质。二、粘土矿物（一）层状硅酸盐粘土矿物从外部形态上看，是一些极微细的结晶颗粒；从内
7、部构造上看，是由两种基本结构单位所构成，并都含 有结晶水，只是化学成分和水化程度不同而已。1、基本结构单位构成层状硅酸盐粘土矿物晶格的基本单位是硅氧四面体和铝氧八面体（1）硅氧四面体：由一个硅离子和四个氧离子构成，化学式为（SiO4）4-（2）铝氧八面体：由一个铝离子和六个氧离子或氢氧离子构成。化学式为（A1O6）9-2、单位晶片从化学上看，四面体为（SiO4）4-，八面体为（A1O6）9-，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。硅片：n （SiO4）4-； 铝片：n（A14O12）12-3、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
8、。构成1:1型、2:1型和2:1:1型3种晶层（1）1：1型 由1个硅片和1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（2）2:1型2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的氧的方式形成 单位晶层（3）2:1:1型 是在2:1单位晶层的基础上多了 1个八面体水镁片或水铝片，即其是由2个硅片、1个 铝片和1个镁片（或铝片）构成。4、同晶替代：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。 替代和被替代离子的大小要相近，只有这样才能保证替代后晶形不变 替代和被替代离子的电性必须相同，电价可以同价也可不同价。在硅酸
9、盐粘土矿物中，最普遍的同晶替代现象是晶体中的中心离子被低价离子所代替，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型和2:1:1型粘土矿物中较普遍，1:1型相对较少同晶替代结果使土壤带上永久电荷，能吸附土壤溶液中带相反电荷的离子，被吸附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，则吸附离子以阳离子为主。5、复三方网孔(ditrigonal cavity)：由于硅氧四面体片变形，使其六方网孔畸变而形成的孔穴。(二) 硅酸盐粘土矿物1、高岭石：(kaolinite)底面间距约为0.72nm的1： 1型层状硅酸铝矿物。(1) 、晶层结构，由一层硅片和一层铝片重叠而成，二
10、者的比例为1： 1。(2) 、胀缩性，晶层间没有阳离子和水分子，相邻单元晶层通过氢键连结，无胀缩性，底面间距为0.72nm。(3) 、电荷，极少同晶替代，负电荷主要来自铝片表面OH-解离和晶体外表面断键，为可变电荷，CEC 为 315c mol(+)/kg。(4) 、胶体特性，矿物颗粒较大，为0.22um，比表面小，且以外表面为主。胶体特性较弱。(5) 、分布，主要分布于热带、亚热带土壤中。2、蒙脱石(montmorillonite)蒙皂石：2： 1型胀缩性含水层状铝硅酸盐矿物的族名。蒙脱石：二八面体蒙皂石系列中富含镁的矿物。(1) 、晶层结构：晶层由二层硅片夹一层铝片构成，硅片和铝片的比例为
11、2： 1，单位晶胞分子式为Al Si On(HO)。48204(2) 、胀缩性：相邻晶层的层面均为Si-O面，通过分子引力连结，结合很弱，晶层间距因为水分的 进入而扩张，因为失水而收缩，蒙脱石底面间距约为0.96-2.14nm。胀缩性很大(变性土)。(3) 、电荷：主要来自Al片中Mg2+替代Al3七 为永久电荷。CEC约为80120c mol(+)/kg，(4) 、胶体特性：颗粒细微、片状，粒径0.01-1微米，比表面大，内外表面都有，主要是内表面，胶体特性很强。(5) 、分布：主要分布于我国北方和西北地区土壤中。3、 伊利石(illite)底面间距为1.0nm无胀缩性矿物。伊利石是由云母风
12、化或蒙皂石在成岩过程中吸附K+，排挤出水分而形成的。(1) 、2： 1晶层结构：晶层由二层硅片夹一层铝片组成，硅片和铝片的比例为2： 1。(2) 、胀缩性：层间吸附着钾离子，K+半陷在复三方网孔内，(非交换性钾)，同时受相邻两层负电荷 的吸附，连接力很强，无胀缩性，底面间距为1.0nm。(3) 、电荷：同晶替代现象普遍，主要发生在硅片中，约为2040cmol(+)/kg。(4) 、胶体特性：颗粒大小介于高岭石和蒙脱石之间，比表面较大，内外表面都有，主要是内表面，胶 体特性介于高岭石和蒙脱石之间。(5) 、分布：主要分布于我国北方土壤中，南方土壤中少。4、绿泥石(chlorite)绿泥石与云母相
13、似，2： 1型，但其层间不是K+，而是带正电荷的氢氧化物八面体，主要是氢氧化镁 (水镁石片)，由于Fe3+或 Al3+置换Mg2+而带正电荷，晶层靠其连接，无胀缩性。土壤中的绿泥石主要是由母质遗留下来的，也有由于层状硅酸盐矿物转变而来。沉积物和河流冲积物中含绿泥石较多。(三) 非硅酸盐粘土矿物(氧化物矿物)氧化物矿物既可以结晶质状态存在，也可以非晶质状态存在。无论是结晶质还是非结晶质的氧化物，电 荷产生都不是通过同晶替代获得，而是通过质子化和表面羟基H+的离解，既可带正电荷也可带负电荷， 取决于土壤溶液中H+浓度的高低。1、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：在温带、亚热带与热
14、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。赤铁矿：在高温，潮湿，风化程度很高的红色土壤中存在，在黄色和棕色的土壤中是很少存在的，即使 土壤中的氧化铁以针铁矿为主，少量赤铁矿的存在也会使土壤看起来呈红色。赤铁矿呈六角形的板状。2、氧化铝土壤中常见的铝氧化物是三水铝石Al(OH)3，三水铝石为白色，主要分布于热带、亚热高度风化的 酸性土壤中。其含量可作为脱硅作用和富铝作用的指标。就水平地带性土壤而言，我国北方石灰性的土壤中不含三水化铝，大致在北纬30度以南地区的土壤中 才出现三水化铝。土壤中各种形态的铁、铝可按离子态无定形态晶态转化。3、水铝英石(xAl2O3.
15、ySiO2.nH2O)是由氧化硅、氧化铝和水组成的非晶质硅酸盐矿物。Si与Al比值为12。水铝英石具有较高的阳离子交换量，大小取决于土壤溶液中PH和水化程度，其具有较大的表面积；是 火山灰土壤中的主要粘土矿物。4、氧化硅(silica)土壤粘粒中的氧化硅有结晶质和非结晶质两种形态。结晶的氧化硅主要是a 一石英非结晶的氧化硅称为蛋白石(SiO2.nH2O)，是硅酸凝胶经部分脱水的产物，也可由硅氧四面体构成，但 排列没有规则。土壤中蛋白石含量常与土壤腐殖质含量有关。三、我国粘土矿物分布规律粘土矿物是风化和成土过程中所形成的次生矿物。它的类型分布一方面受母岩、母质的矿物学组成的影 响，另一方面又和风化，成土条件有密切关系。在不同环境下，由于气候、生物、母质、地形等因素的 影响不一样，粘土矿物组成和数量具有不同的特点。但是由于气候和生物因素的分布是随纬度变化的， 因而土壤粘土矿物的分布也有随生物、气候分布的纬度地带性规律。全国土壤粘土矿物分布划分为7个区：1、水云母区2、水云母一蒙脱石区3、水云母一蛭石区4、水云母一蛭石一高岭石区5、蛭石一高岭石区6、高岭石一
