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1、环境土壤学第一章第一节土壤与土壤圈（一）土壤的定义简明定义：地球表面能够生长和收获植物的疏松表层。土壤”和“土地”概念的区别：“土壤”和“土地”不是同一范畴的概念。土壤是土地的物质组成部分，而土地不仅包括 土壤要素，还包括地形、植被、水文、人文等要素。土壤的基本特性是具有肥力。土壤肥力：土壤具有能供应与协调植物正常生 长发育所需要的养分、水分、空气和热量的能力。土壤的特性可以概括为：（1）具有生产力（2）具有生命力（3）具有净化力（4）具有交换力地球表层系统五大要素：大气圈、生物圈、岩石圈、水圈、土壤圈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，它是地圈统的重要组成 部分
2、。土壤圈的功能具有以下几个方面：（1）支持和调节生命过程（2）影响大气圈的化学组成、水分与热量平衡（3）影响水的溶质组成及其在陆地、水体和大气 的分配（4）对岩石起保护作用第二节环境土壤学的发展及其主要研究内容一、环境土壤学的发展环境土壤学既属于土壤学的一个分支，也属于 环境科学的一个分支。是环境地学的一个分支。环境学与土壤学的边缘学科。环境土壤学是研究土壤与环境相互关系及其调 控的一门学科。主要包括三大方面：一是环境因素包括人为因素对土壤环境质量的 影响；二是土壤对生态环境和人体健康的影响；三是土壤一环境一人相互关系的协调机理和措 施。二、环境土壤学的研究内容环境土壤学研究的三大方面，更具体
3、地说，又可以 细分为以下几个主要内容：（1）土壤环境现状及其评价方法（2）土壤环境容量与环境标准（3）土壤环境质量变化规律（4）人类活动、三废排放以及大气和水环境污染 对土壤质量的影响。（5）污染物和营养物在土壤中的迁移转化规律，（6）土壤污染对食品质量、人体健康、动植物和 微生物生长的影响。（7）土壤污染和养分盈余对水体、大气的影响。（8）预防土壤污染的措施和提高土壤环境容量的 技术途径。（9）污染土壤的处理技术和修复工程。（10）利用土壤来处理三废的技术原理和方法。第二章土壤母质与土壤的形成第一节土壤母质地壳物质的元素组成的特点1、地壳主要元素成分是氧和硅。它们的含量占地 壳元素含量的7
4、5%。2、凡是生物上有重要意义的元素，即作为植物与 动物生长发育必不可少的元素，在地壳中的含量却 很少 N、P、K 分别为0.04%、0.12%、 2.60%。3、呈难溶、分散、不均衡状态。二、主要成土矿物矿物是一类产生于地壳中具有一定化学组成、 物理性质和内部结构的单质元素或化合物。矿物都具有一定的化学成分和物理性质，并以 各种形态（固态、液态、气态）存在于自然界中。矿物可以是单一元素所组成的，也可以是几种 元素组成的化合物。矿物的类型按成因可分为原生矿物、次生矿物和变 质矿物三大类。原生矿物是指在风化过程中没有改变化学组成而 遗留在土壤中的一类矿物。如石英、长石、云母等。 次生矿物是指原生
5、矿物经风化作用，组成和性质发 生化学变化，形成的新矿物。如三水铝石、高岭石 变质矿物是指经过变质作用形成的，是原有的矿物 重新处于高温高压的条件下，发生形态、性质和成 分的变化而形成的新矿物。蓝晶石、石榴石等。摩氏硬度计/莫氏硬度计。矿物的硬度是指矿物抵抗外来机械作用力（如刻 画、压入、研磨等）侵入的能力。Friedrich mohs提 出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体， 这是所谓的摩氏硬度计。按照他们的软硬程度分为 十级：1、滑石2、石膏3、方解石4、萤石5、磷灰 石6、正长石7、石英8、黄玉9、刚玉10、金刚 石三、主要的成土岩石岩石：是一种或数种矿物组合而成的自然集合 体。岩
6、石没有固定的化学组成和物理性质。岩石的种类很多，根据其生成方式的不同，可将 岩石分为三大类：岩浆岩、沉积岩和变质岩。（一）、岩浆岩岩浆岩是地球内部岩浆侵入地壳或喷出地表冷 凝形成的岩石。也称火成岩岩浆岩的类型：花岗岩流纹岩玄武岩（二）、沉积岩沉积岩是由地壳表面早期形成的岩石经风化、 搬运、沉积、压实、胶结硬化而形成的岩石。一般 分为机械沉积岩、化学沉积岩和生物沉积岩三类。以颗粒大小分为：砾状结构（如砾岩），粒状结构 （如沙岩），细粒状结构（如沙岩）以颗粒形状分为：角砾状结构，颗粒有棱角（如 角砾岩），圆滚状结构，颗粒无棱角（如砾岩）（三）、变质岩原来存在的岩石在新的地壳变动或岩浆活动产 生的高
7、温、高压下，使岩石的矿物重新结晶，重新 排列，改变其结构、构造和化学成分，而形成的新 岩石，称变质岩。主要的变质岩:片麻岩、石英岩，、千枚岩、大理 岩、板岩等。四、岩石的风化过程岩石的风化作用是地球表面或近地球表面的岩 石在大气圈各种因素的作用下所产生的物理化学 变化。（一）、风化作用的类型风化作用按作用性质和作用因素的不同可分为 物理风化、化学风化、生物风化三个类型。1、物理风化岩石、矿物在外力作用下发生崩解破碎 等机械破坏过程，只造成岩石、矿物结构、构造的 改变，一般不引起化学成分的变化的过程称为物理 风化。物理风化使岩石由大块变碎块，碎块再逐渐变成 细粒。物理风化改变了岩石的形状和大小，
8、但成分发 生的变化很小，形成的母质多偏砂石砾多，养分不 易释放出来。物理风化的结果使岩石对空气、水分的通透性 增强了，暴露的表面积增大，为化学风化创造了有 利的条件。2、化学风化岩石和矿物在大气、水及生物的相互作用下发 生的化学成分和矿物组成的变化，称化学风化。参与化学风化的因素主要是水、二氧化碳和氧 气，作用方式包括溶解、水化、水解和氧化。（1）溶解作用：是指矿物和岩石为水所溶解的作 用。（2）水化作用：是指无水矿物与水结合形成含水 的矿物称为水化作用。CaSO4+2H2O CaSO4- 2H2O硬石膏石膏2Fe2O3+n H2O 2Fe2O3-nH2O赤铁矿褐铁矿（3）水解作用：是指矿物与
9、水（碳酸水）发生反 应而分解的作用。4KAlSLO+2CO2-+4HO2KCO+L 3 83223Al4Si4O10OH】8+8SiO2钾长石高岭石（4）氧化作用：是指大气中的氧气促使矿物进行 氧化作用。FeSc+14HQ+15Oc 2FeQ 3HQ+8HSO, 黄铁矿 褐铁矿3、生物风化岩石和矿物在生物及其分泌物或有机酸分解产 物的作用下，进行的机械破碎和化学分解过程称生 物风化作用。生物风化作用主要有两个方面： A:生物的机械破碎作用由生物的生命活动引起 的岩石机械破碎作用（物理风化）。例如：根劈作用。B:生物的化学分解作用有些生物在生命活动中 靠分泌酸类物质分解岩石，从中吸取营养物质。上
10、述3种风化类型之间相互影响，相互联系，只 是在不同的外界条件下各有侧重，划分只是为了讨 论方便。五、成土母质成土母质指岩石风化后形成的疏松碎屑物，通 过成土过程可发育为土壤。风化产物可分为残积母质和运积母质。这种物 质是形成土壤的基础。第二节土壤的形成俄国土壤学家道库恰耶夫认为自然土壤的 发生是以生物因素为主导的生物、母质、气候、地 形和时间五种自然因素相互作用的产物，土壤是物 质的地质大循环和物质的生物小循环相互对立统 一的结果一、土壤形成的实质地质大循环：植物营养物质由大陆流到海 洋，海洋又变为大陆后，这些物质又由新的大陆流 向新的海洋。营养物质的这种循环过程称为植物营 养物质的地质大循环
11、。生物小循环：通过植物（包括所有参与这一 过程的生物）的反复吸收利用和积累营养物质的这 一过程，称为营养物质的生物小循环。土壤形成过程是建筑在地质大循环（营养元素 的释放和淋溶过程）与生物小循环（营养元素被生 物吸收积累和释放过程）的基础上的。地质大循环 使营养元素不断向下淋失，而生物小循环却从地质 大循环中不断的积累生物所必需的营养元素。二、土壤形成因素属于自然形成的因素有：生物、气候、母质、 地形和时间。第三节土壤剖面及形态特征一、土壤剖面土壤中的各种物质都是以一定的形态存在着， 土壤中物质存在状态在垂直方向的分布，即构成了 土壤剖面特征，它是土壤肥力因素的外部表现。十壤剖面就是指从地面向
12、下挖掘而暴露出来的 垂直切面。通常挖到1-2m深。一般情况下这些土层 在颜色、结构、紧实度和其他形态特征上是不同的。二、土壤剖面形态特征土壤形态就是土壤的外部特征，这种外部特征 可通过人们的感官（即视觉、触角和嗅觉）来认识。 土壤重要的形态特征主要有：颜色、湿度、紧实度、 结构、质地、pH值、新生体、侵入体、孔隙、动 物孔穴等。第三章土壤固体物质组成土壤组成状况土壤是一个复杂的自然体，它是由有机体和无机体 共同组成，其基本物质是三相。三相比例为：固相为5 0%，液相+气相为5 0%。第一节土壤颗粒组成与质地一、土壤粒级及其划分土壤中的各种固体颗粒简称土粒。粒级（粒组）：土粒大小不同，性质也随之
13、而 异。可按照土粒粒径的大小及其性质分成若干粒级 （或粗细）。粒级分类常用的标准有以下四种：石砾、砂粒、 粉砂粒、粘粒。二、各粒级土粒的组成和特性1. 各粒级土粒的矿物组成3、各级土粒的主要特性（1）石砾 多为岩石碎块，但直径较小，山区和 河漫滩土壤中常见。其矿物组成与母岩基本一致， 一般速效养分很少，吸持性很差，但通透性极强。（2）砂粒酸性岩山体的山前平原和冲积平 原土壤中常见。矿物组成主要是石英等原生矿物， 因颗粒较粗，比表面较小，吸持性能较弱，矿质养 分较低，无粘结性和粘着性，表现松散。但粒间孔 隙较大，通透性良好。（3）粉粒在黄土中含量较多。颗粒中次生 矿物相对增加，而石英相对减少。比
14、表面比砂粒大， 吸持性能增强，养分含量比砂粒高，具有一定的粘 结性、粘着性、可塑性和涨缩性，但表现微弱。通 气透水能力比砂粒差。（4）粘粒 是化学风化的产物，属于土壤胶 体范畴。其矿物组成以次生矿物为主，粒径小，比 表面巨大，具有很强的粘结性、粘着性、可塑性、 涨缩性和吸附能力，矿质养分丰富。但由于粒间孔 隙极小，通透性能极差。二、土壤质地1、机械组成和质地的概念粗细不同的土粒在土壤中占有的不同的比例， 这种大小不同土粒的比例组合.叫土壤的机械组成。或叫+壤质地。3、土壤质地的肥力特征（1）、砂质土砂质土粒间孔隙大，总孔隙度低，毛管作用弱， 保水性差，通气透水性强。矿物成分以石英为主， 养分贫
15、乏；由于颗粒大，比面小，吸附、保持养分 能力低；好气性微生物活动旺盛，土中有机质分解 较快。砂质土热容量较小，土温不稳定，昼夜温差 大，在早春天气回暖时，土温容易升高，有热性 土之称。砂质土粘结性差，疏松易耕，植物也容 易扎根。2.粘质土粘质土颗粒细小，总孔隙度高，由于粒间孔隙 很小，通气透水性差，土壤内部排水困难，容易积 水而涝。土中胶体数量多，比面大，吸附能力强， 保水保肥性好；矿质养分丰富，特别是钾、钙、镁 等含量较高；供肥表现前期弱而后期较强，但比较 平稳。粘质土蓄水多，热容量大，温度稳定，在早 春，水分饱和的粘质土土温上升慢，有“冷性土” 之称。粘质土比较紧实，容易板结；受干湿影响， 常形成龟裂，影响植物根系伸展。3.壤质土壤质土是介于砂质土和粘质土之间的一种质地 类型，其中砂粒、粉粒和粘粒含量比较适宜，因而 兼有砂质土和粘质土之优点，是较为理想的土壤。 壤质土砂粘适中，大小孔隙比例适当，通气透水性 好，土温稳定。养分较丰富，有机质分解速度适当， 既有保水保肥能力，又供水供肥性强，
