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1、第二章第二章 土壤的基本性质土壤的基本性质（Soil basic characteristics）2-4土壤的结构性与孔隙性土壤的结构性与孔隙性2-2土壤交换吸收性能土壤交换吸收性能2-土壤酸碱反应土壤酸碱反应2-5土壤的通气性土壤的通气性2-6土壤热状况土壤热状况2-3土壤养分土壤养分2-1 土壤的酸碱反应土壤的酸碱反应土壤酸碱性反应我国土壤的酸碱性反应，大多数在pH4.58.5之间。在地理分布上有“东南酸西北碱”的规律性。大致可以长江为界（北纬33），长江以南的土壤为酸性或强酸性，长江以北的土壤多为中性或碱性。我国土壤的酸碱性南北差异很大。一、土壤酸性（一、土壤酸性（Soilacidity
2、）由土壤溶液中的由土壤溶液中的H+和土壤胶体上吸附的酸离子和土壤胶体上吸附的酸离子（H+和和Al3）引起的土壤反应。）引起的土壤反应。土壤酸性土壤酸性Soilacidity活性酸度活性酸度Activeacidity潜性酸度潜性酸度Potentialacidity交换性酸度交换性酸度Exchangeableacidity水解性酸度水解性酸度Hydrolyticacidity（一）活性酸度（一）活性酸度（active acidityactive acidity）土壤溶液中游离的土壤溶液中游离的H所直接显示的酸度。所直接显示的酸度。用用pH值表示：值表示：pHlgH是土壤酸碱性的强度指标是土壤酸碱性
3、的强度指标土壤土壤pH值值酸碱性级别酸碱性级别 8.5 强酸性强酸性 酸性酸性 中性中性 碱性碱性 强碱性强碱性（二）潜性酸度（二）潜性酸度（potential aciditypotential acidity）土土壤壤胶胶体体上上吸吸附附的的H、Al3所所引引起起的的酸酸度度，只只有有转移到土壤溶液中形成游离的转移到土壤溶液中形成游离的H才显示出酸性。才显示出酸性。用用1kg烘烘干干土土中中氢氢离离子子（或或正正电电荷荷）的的厘厘摩摩尔尔数数（cmol）表示：）表示：cmol(H+)/kg或或cmol(+)/kg是土壤酸性的容量（数量）指标是土壤酸性的容量（数量）指标是土壤酸度的主体是土壤酸
4、度的主体1. 1. 交换性酸度交换性酸度 (exchangeable acidity)(exchangeable acidity)用用过过量量的的中中性性盐盐溶溶液液（1mol/LKCl、NaCl等等）浸浸提提土土壤壤时时，土土壤壤胶胶体体表表面面上上的的H+、Al3大大部部分分进进入入到土壤溶液到土壤溶液，再用标准碱液滴定测得的酸度。，再用标准碱液滴定测得的酸度。土壤土壤胶粒胶粒土壤土壤胶粒胶粒H +KCl+HClKAlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl土壤土壤胶粒胶粒土壤土壤胶粒胶粒Al +3KCl+AlCl3KKK2. 2. 水解性酸度水解性酸度 (Hydrolytic(Hydro
5、lyticacidity)acidity)用用过过量量的的弱弱酸酸强强碱碱盐盐溶溶液液（1mol/LNaOAc）浸浸提提土土壤壤时时，从从土土壤壤中中交交换换出出来来的的H+、Al3进进入入土土壤壤溶溶液所产生的酸度。液所产生的酸度。CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH水解作用：水解作用：交换作用：交换作用：土壤土壤胶粒胶粒土壤土壤胶粒胶粒Al+4CH3COONa+Al(OH)3+4CH3COOHNaNaNaNaH实实验验测测得得的的水水解解性性酸酸度度包包括括了了潜潜性性酸酸度度和和活活性性酸酸度度的的总总和和，可可作作为为酸酸性性土土壤壤改改良良时时计计算算石石灰灰施施用用量量
6、的的依据依据。 潜性酸潜性酸土壤土壤交换性酸度交换性酸度水解性酸度水解性酸度 cmol（）（）/ kg 土土黄黄 壤（广西）壤（广西）黄黄 壤（四川）壤（四川）黄棕壤（安徽）黄棕壤（安徽）黄棕壤（湖北）黄棕壤（湖北）红红 壤（广西）壤（广西）3.622.060.200.011.486.812.941.970.449.14（三）活性酸和潜性酸的关系（三）活性酸和潜性酸的关系活活性性酸酸和和潜潜酸酸的的总总和和，称称为为土土壤壤总总酸酸度度。由由于于它它通通常常是是用用滴滴定定法法测测定定的的，故故又又称称之之为为土土壤壤的的滴滴定定酸酸度度。它它是是土土壤壤的的酸酸度度的的容容量量指指标标。它它
7、与与pH值值在在意意义义上上是不同的。是不同的。 活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的强度；活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的强度； 潜在酸是土壤酸度的主体，代表土壤酸度的容量。潜在酸是土壤酸度的主体，代表土壤酸度的容量。土壤总酸度活性酸度潜在酸度土壤酸碱性产生的原因土壤酸碱性产生的原因（一一）气气候候因因素素热热带带地地区区气气温温高高、降降雨雨量量大大，造造成成土土壤壤中中盐盐基基成成分分的的淋淋失失，使使土土壤壤逐逐渐渐酸酸化化；干干旱旱地地区区，降降雨雨量量远远远远低低于于蒸蒸发发量量，盐基成分易积累，使土壤向碱化方向演化。我国盐基成分易积累，使土壤向碱化方向演化。我国“南酸北碱
8、南酸北碱”。（二二）母母岩岩、母母质质因因素素母母岩岩为为酸酸性性岩岩易易发发育育为为酸酸性性土土壤壤，基基性性岩则相反。岩则相反。（三三）生生物物因因素素生生物物产产生生的的CO2溶溶于于水水产产生生的的H+易易导导致致土土壤壤酸酸化。植被不同，残体成分不同，影响土壤酸碱性。化。植被不同，残体成分不同，影响土壤酸碱性。（四四）施施肥肥和和灌灌溉溉 长长期期施施用用酸酸性性化化肥肥如如(NH4)2SO4、KCl等等造造成土壤酸化等。成土壤酸化等。二、土壤碱性（二、土壤碱性（Soilbasicity/alkalinity ）由土壤中的交换性由土壤中的交换性Na以及以及Na的弱酸盐（的弱酸盐（Na
9、CO3、NaHCO3）水解所产生的）水解所产生的OH-引起的土壤反应。引起的土壤反应。表示方法：表示方法：1 1、pHpH值值2 2、总碱度、总碱度总碱度总碱度CO32-+HCO3-cmol(+)/L3 3、碱化度（、碱化度（degree of degree of alkalisationalkalisation）碱化度碱化度510轻度碱化土轻度碱化土碱化度碱化度1015中度碱化土中度碱化土碱化度碱化度1520强碱化土强碱化土碱化度碱化度20碱土碱土交换性钠交换性钠阳离子交换量阳离子交换量碱化度碱化度100四、土壤酸碱反应与生物环境四、土壤酸碱反应与生物环境1.1.影响土壤养分的有效性影响土壤
10、养分的有效性土壤土壤pH在在6.5左右各种营养元素的有效性最大左右各种营养元素的有效性最大N、K、S在中、碱性土壤中的有效性大在中、碱性土壤中的有效性大P在在pH67时时有有效效性性最最大大，pH7时易产生磷酸钙沉淀时易产生磷酸钙沉淀Ca、Mg在在pH6.58.5时有效性最大时有效性最大Fe、Mn、Cu、Zn在在酸酸性性条条件件下下有有效效性性大大；Mo在在pH6时有效性增大；时有效性增大；B在在pH6.07.0的的中中性性土土壤壤和和pH8的的强强碱碱性性土土壤壤中中有有效效性性大大，在在酸酸性性土土壤壤和和石石灰灰性性土土壤壤中中有有效效性低性低2.2.影响土壤微生物的活性影响土壤微生物的
11、活性细细菌菌和和放放线线菌菌适适于于中中性性微微碱碱性性环环境境，在在pH5.5的强酸性土壤中活性降低的强酸性土壤中活性降低真菌对真菌对pH的适应范围很宽的适应范围很宽3.3.影响土壤粘土矿物类型和结构性影响土壤粘土矿物类型和结构性酸酸性性土土中中的的H+和和Na+使使土土壤壤颗颗粒粒易易于于分分散散，结结构构易破坏易破坏酸酸性性条条件件下下易易形形成成高高岭岭石石，碱碱性性条条件件下下易易形形成成伊伊利石利石4.4.作物的酸碱适应性作物的酸碱适应性三、土壤缓冲性（三、土壤缓冲性（Soilbufferpower ）土壤抗衡酸、碱物质，减缓土壤土壤抗衡酸、碱物质，减缓土壤pH值变化的能力。值变化
12、的能力。常用土壤缓冲容量表示，即缓冲一个常用土壤缓冲容量表示，即缓冲一个pH单位所需单位所需要的酸或碱的数量。要的酸或碱的数量。实际上，土壤对营养元素、污染物质、氧化还原实际上，土壤对营养元素、污染物质、氧化还原及外界环境变化等的减缓能力都属于广义土壤缓冲及外界环境变化等的减缓能力都属于广义土壤缓冲性的范围。性的范围。（一）土壤酸碱缓冲作用的机制（一）土壤酸碱缓冲作用的机制影响因素：影响因素：土壤胶粒土壤胶粒土壤胶粒土壤胶粒M +nH+Mn+HH1.1.土壤胶体上的交换性阳离子土壤胶体上的交换性阳离子 加入酸：加入酸：加入碱：加入碱：土壤胶粒土壤胶粒土壤胶粒土壤胶粒H +MOH+H2OH阳离子
13、交换量越阳离子交换量越大大，酸碱缓冲能力越，酸碱缓冲能力越强强盐基饱和度越盐基饱和度越大大，对，对酸酸的缓冲能力越的缓冲能力越强强；盐基饱和度越盐基饱和度越小小，对，对碱碱的缓冲能力越的缓冲能力越强强2.2.土壤溶液中的弱酸及其盐土壤溶液中的弱酸及其盐碳酸及其盐类、硅酸及其盐类碳酸及其盐类、硅酸及其盐类弱酸缓冲碱，弱酸盐缓冲酸弱酸缓冲碱，弱酸盐缓冲酸H2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2H2ONa2CO3+2HCl=H2CO3+NaCl3.3.土壤中的两性物质土壤中的两性物质同同时时含含有有酸酸性性基基团团(如如羧羧基基)与与碱碱性性基基团团(羟羟基基、胺胺基基)R-CH-COOH+NaO
14、H=R-CH-COONaNH2NH2R-CH-COOH+HCl=R-CH-COOHNH2NH3Cl4.4.酸性土壤中铝体系酸性土壤中铝体系pH5，Al3+与与OH-结合为结合为Al（OH）3沉淀，失去沉淀，失去对碱的缓冲能力对碱的缓冲能力（二）土壤酸碱缓冲作用的意义（二）土壤酸碱缓冲作用的意义1.1.使使土土壤壤的的pHpH不不致致因因施施肥肥、根根系系呼呼吸吸、有有机机质质分分解解等等引引起起剧剧烈烈变变化化，为为植植物物生生长长和和微微生生物物活活动创造一个稳定良好的土壤环境条件。动创造一个稳定良好的土壤环境条件。2.2.土土壤壤酸酸、碱碱性性改改良良时时应应充充分分考考虑虑到到土土壤壤的
15、的缓缓冲性。冲性。四、土壤酸碱性的改良四、土壤酸碱性的改良1 1、土壤酸性土改良、土壤酸性土改良、土壤酸性土改良、土壤酸性土改良经常使用石灰。经常使用石灰。经常使用石灰。经常使用石灰。达到中和活性酸、潜性酸、改良土壤结构的目的。达到中和活性酸、潜性酸、改良土壤结构的目的。达到中和活性酸、潜性酸、改良土壤结构的目的。达到中和活性酸、潜性酸、改良土壤结构的目的。沿海地区使用含钙的贝壳灰。也可用紫色页岩粉、粉沿海地区使用含钙的贝壳灰。也可用紫色页岩粉、粉沿海地区使用含钙的贝壳灰。也可用紫色页岩粉、粉沿海地区使用含钙的贝壳灰。也可用紫色页岩粉、粉煤灰、草木灰等。煤灰、草木灰等。煤灰、草木灰等。煤灰、草
16、木灰等。石灰施用量的计算：石灰施用量的计算：石灰施用量的计算：石灰施用量的计算： 生石灰需要量（生石灰需要量（生石灰需要量（生石灰需要量（g/mg/m2 2 )=)=阳离子代换量阳离子代换量阳离子代换量阳离子代换量* *（11盐基饱和盐基饱和盐基饱和盐基饱和度）度）度）度）* *土壤重量土壤重量土壤重量土壤重量* *28*1/100028*1/1000 2、中性和石灰性土壤的人工酸化、中性和石灰性土壤的人工酸化 露地花卉可用硫磺粉（露地花卉可用硫磺粉（50g/平方米）或硫酸平方米）或硫酸亚铁（亚铁（150克克/平方米），可降低平方米），可降低0.51个个pH单位。也可用矾肥水浇制。单位。也可用
17、矾肥水浇制。3、碱性土壤、碱性土壤 施用石膏，还可用磷石膏、硫酸亚铁、硫磺施用石膏，还可用磷石膏、硫酸亚铁、硫磺粉、酸性风化煤。粉、酸性风化煤。2-2 土壤交换吸收性能土壤交换吸收性能一、土壤胶体：一、土壤胶体：直径为直径为1100nm的土壤固体颗粒。的土壤固体颗粒。直直径径小小于于1000nm（1m）的的土土壤壤颗颗粒粒都都可可以以归归属为土壤胶粒的范围。属为土壤胶粒的范围。（一）土壤胶体的种类（一）土壤胶体的种类土土壤壤胶胶体体无机胶体无机胶体(inorganiccolloids)有机胶体有机胶体(organiccolloids)无定形硅酸盐无定形硅酸盐层状硅酸盐层状硅酸盐含水氧化铁、氧化
18、铝胶体含水氧化铁、氧化铝胶体有机无机复合胶体有机无机复合胶体(organo-mineralcomplex)层状硅酸盐层状硅酸盐1:11:1型型2:12:1型型高岭石类高岭石类Kandites蒙脱石类蒙脱石类Smectite蛭石类蛭石类HydrousMica水云母类水云母类Vermiculite（二）土壤胶体的构造（二）土壤胶体的构造扩散层扩散层胶体胶体微粒微粒土壤土壤溶液溶液胶核胶核双电层双电层决定电位决定电位离子层离子层补偿补偿离子层离子层非活性补非活性补偿离子层偿离子层胶胶粒粒土壤胶体土壤胶体分散系分散系n n胶核胶核胶核胶核是胶体的固相部分，由粘粒、腐殖质或两者的是胶体的固相部分，由粘粒
19、、腐殖质或两者的是胶体的固相部分，由粘粒、腐殖质或两者的是胶体的固相部分，由粘粒、腐殖质或两者的复合体等组成。复合体等组成。复合体等组成。复合体等组成。n n胶核表面因分子解离而产生一层离子并带有某种电胶核表面因分子解离而产生一层离子并带有某种电胶核表面因分子解离而产生一层离子并带有某种电胶核表面因分子解离而产生一层离子并带有某种电荷荷荷荷决定电位离子层决定电位离子层决定电位离子层决定电位离子层（双电层内层）。通常所说（双电层内层）。通常所说（双电层内层）。通常所说（双电层内层）。通常所说的胶体带电既指该层电荷。的胶体带电既指该层电荷。的胶体带电既指该层电荷。的胶体带电既指该层电荷。n n决定
20、电位离子层吸附介质中与其电荷相反的离子，决定电位离子层吸附介质中与其电荷相反的离子，决定电位离子层吸附介质中与其电荷相反的离子，决定电位离子层吸附介质中与其电荷相反的离子，形成形成形成形成补偿离子层补偿离子层补偿离子层补偿离子层。按吸附力的大小分为。按吸附力的大小分为。按吸附力的大小分为。按吸附力的大小分为非活性非活性非活性非活性层层层层和和和和扩散层扩散层扩散层扩散层。n n胶核、决定电位离子层和非活性补偿离子层常成为胶核、决定电位离子层和非活性补偿离子层常成为胶核、决定电位离子层和非活性补偿离子层常成为胶核、决定电位离子层和非活性补偿离子层常成为一个整体一个整体一个整体一个整体胶粒胶粒胶粒
21、胶粒。 （三）土壤胶体的特性（三）土壤胶体的特性1. 1. 土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能 比表面积表面积比表面积表面积比表面积表面积比表面积表面积/ /质量质量质量质量由于表面的存在而产生的能量叫做由于表面的存在而产生的能量叫做由于表面的存在而产生的能量叫做由于表面的存在而产生的能量叫做表面能表面能。胶体的比表面积越胶体的比表面积越胶体的比表面积越胶体的比表面积越大大，表面能也越，表面能也越，表面能也越，表面能也越大大，吸附能，吸附能，吸附能，吸附能力也越力也越力也越力也越强强。粒级粒级直径（直径（m）比面积比面积（cm2/g）粗砂粒粗砂粒中粉粒中粉粒粗
22、粘粒粗粘粒胶粒胶粒 1 000 10 1 0.05 22.6 2 264 22 641 452 830土粒越细，比表面积越大。土粒越细，比表面积越大。2mm表面积表面积22624mm21mm表面积表面积116848mm21.土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能2.2.胶体一般带有电荷胶体一般带有电荷（1）永久电荷（内电荷）永久电荷（内电荷）(permanent/innercharge)同晶代换同晶代换的结果的结果同晶代换同晶代换：铝硅酸盐矿物中的配位中心离子（硅或铝），铝硅酸盐矿物中的配位中心离子（硅或铝），铝硅酸盐矿物中的配位中心离子（硅或铝），铝硅酸盐矿物中
23、的配位中心离子（硅或铝），被与其大小相近、电性相同的离子所取代，但其晶层被与其大小相近、电性相同的离子所取代，但其晶层被与其大小相近、电性相同的离子所取代，但其晶层被与其大小相近、电性相同的离子所取代，但其晶层结构未变的现象。结构未变的现象。结构未变的现象。结构未变的现象。永久电荷数量不受介质永久电荷数量不受介质pH值的影响值的影响（2）可变电荷（可变电荷（variablecharge）胶核表面胶核表面分子分子（原子团）（原子团）解离解离的结果的结果粘土矿物晶面上粘土矿物晶面上粘土矿物晶面上粘土矿物晶面上 OHOH的解离的解离的解离的解离含水铁、铝氧化物的解离含水铁、铝氧化物的解离含水铁、铝氧
24、化物的解离含水铁、铝氧化物的解离含水氧化硅的解离含水氧化硅的解离含水氧化硅的解离含水氧化硅的解离腐殖质上原子团的解离腐殖质上原子团的解离腐殖质上原子团的解离腐殖质上原子团的解离电荷性质与数量受介质电荷性质与数量受介质pH值的影响值的影响1.土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能2.胶体一般带有电荷胶体一般带有电荷3.3.土壤胶体有凝聚与分散的作用土壤胶体有凝聚与分散的作用带电荷的土壤胶体带电荷的土壤胶体颗粒之间相互排斥颗粒之间相互排斥溶胶溶胶colloidal colloidal solsol凝胶凝胶gelgel凝凝聚作用聚作用分散作用分散作用加入电解质中和加入电
25、解质中和土壤胶体的电荷土壤胶体的电荷（一）土壤阳离子交换作用（一）土壤阳离子交换作用土壤土壤胶粒胶粒土壤土壤胶粒胶粒CaNH4+3K+Ca2+NH4+KKKK+的吸附过程的吸附过程K+的解吸过程的解吸过程二、土壤离子交换作用：二、土壤离子交换作用：土壤吸收和保持土壤溶液中的分子和离子，悬液土壤吸收和保持土壤溶液中的分子和离子，悬液中的悬浮颗粒、气体以及微生物的作用。中的悬浮颗粒、气体以及微生物的作用。1. 1. 阳离子交换作用的特点阳离子交换作用的特点（1）可逆可逆反应（反应（Reversiblereaction）土土壤壤胶胶体体表表面面吸吸附附的的阳阳离离子子与与土土壤壤溶溶液液中中的的阳阳
26、离离子子存在动态的平衡，反应迅速。存在动态的平衡，反应迅速。（2）等价离子等价离子交换（交换（Equalcharge）以相等电荷数量进行交换以相等电荷数量进行交换如如1molCa2交换交换2molNH4+（3）符合符合质量作用定律质量作用定律（Massactionlaw）2. 2. 阳离子交换能力阳离子交换能力一一种种阳阳离离子子将将土土壤壤胶胶体体表表面面吸吸附附的的另另一一种种阳阳离离子子交交换出来的能力。换出来的能力。影响因素：影响因素：（1）离子价离子价X3+X2+X+由大到小顺序：由大到小顺序：Fe3+、Al3+H+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+（3）离子）离子浓度浓度同一种离子
27、，浓度越同一种离子，浓度越大大、交换能力越、交换能力越大大。（2）离子）离子半径、半径、离子离子水化水化半径半径同价同价离子，离子半径越离子，离子半径越大大、水化半径越、水化半径越小小，交换，交换能力越能力越大大。(H+除外除外)3. 3. 土壤阳离子交换量土壤阳离子交换量 (Cation exchange capacity(Cation exchange capacity，CEC)CEC)一一定定pH条条件件下下，每每kg干干土土所所能能吸吸附附的的全全部部交交换换性性阳离子的阳离子的厘摩尔厘摩尔数，单位是数，单位是cmol/kg或或cmol(+)/kg。CEC是土壤保肥性的重要指标。是土壤
28、保肥性的重要指标。20cmol(+)/kg保肥性强保肥性强2010cmol(+)/kg保肥性中保肥性中矿质胶体矿质胶体2:1型粘土矿物型粘土矿物1：1粘土矿物粘土矿物铁、铝氧化物铁、铝氧化物影响因素：影响因素：（1）胶体数量）胶体数量土壤胶体物质越多，土壤胶体物质越多，CEC越大越大4. 4. 盐基饱和度盐基饱和度 (Base saturation percentage)(Base saturation percentage)土土壤壤中中交交换换性性盐盐基基离离子子（K+、Na+、NH4+、Ca2+、Mg2+等等）总量占阳离子交换量的百分数。）总量占阳离子交换量的百分数。盐基离子盐基离子(Ba
29、ses)：K+、Na+、NH4+、Ca2+、Mg2+等等阳离子。阳离子。酸离子（酸离子（Acidicions）：）：H+、Al3+离子。离子。盐基饱和度与土壤酸碱性的关系：盐基饱和度与土壤酸碱性的关系： 我我国国干干旱旱半半干干旱旱的的北北方方地地区区，土土壤壤盐盐基基饱饱和和度度大，土壤的大，土壤的pH值高；值高；多多雨雨湿湿润润的的南南方方地地区区，土土壤壤盐盐基基饱饱和和度度小小，土土壤壤pH值低。值低。盐基饱和度与土壤肥力的关系：盐基饱和度与土壤肥力的关系： 盐基饱和度盐基饱和度80%肥沃；肥沃；盐基饱和度盐基饱和度50%80%肥力中等；肥力中等；盐基饱和度盐基饱和度PO43-SO42
30、-NO3-、Cl-（2）胶胶体体组组分分：水水化化氧氧化化铁铁、氧氧化化铝铝胶胶体体含含量量越越高高，土壤吸收阴离子的能力越土壤吸收阴离子的能力越强强（3）土土壤壤pH值值：pH值值越越低低，土土壤壤吸吸收收阴阴离离子子的的能能力越力越强强（三）土壤离子交换作用对土壤的影响（三）土壤离子交换作用对土壤的影响1. 1. 影响土壤物理性状影响土壤物理性状Na使土壤颗粒分散，结构破坏使土壤颗粒分散，结构破坏Ca使土壤颗粒凝聚，形成水稳性结构体使土壤颗粒凝聚，形成水稳性结构体2. 2. 影响土壤养分有效性影响土壤养分有效性养养分分离离子子从从土土壤壤胶胶体体上上被被交交换换到到土土壤壤溶溶液液中中，易
31、被作物吸收（有效性提高），但也易流失易被作物吸收（有效性提高），但也易流失土壤土壤阳离子组成阳离子组成 cmol(+)/KgK+Ca2+Mg2+Fe3+Al3+H+NH4+AB6.64.66.42.33.80.40.40.40.82.50.50.88.53.0提问提问求求两两土土壤壤的的CEC、盐盐基基饱饱和和度度、K的的饱饱和和度，并比较两土壤的保肥性和度，并比较两土壤的保肥性和K的有效性。的有效性。土壤土壤CEC盐基饱和度盐基饱和度K饱和度饱和度保肥性保肥性 K有效性有效性AB24.214.095.276.424.432.8强强弱弱小小大大2-3 土壤养分状况土壤养分状况一、土壤养分的种类
32、一、土壤养分的种类中量中量 营养元素营养元素大量大量 营养元素营养元素微量微量 营养元素营养元素来自空气来自空气肥料三要素肥料三要素二、土壤养分的形态与转化二、土壤养分的形态与转化迟效态迟效态速效态速效态soil地面径流地面径流surfacerun-off土面蒸发土面蒸发evaporation叶面蒸腾叶面蒸腾leaftranspiration渗漏渗漏leakage降水降水precipitation地下水上升地下水上升ascendingofgroundwater地面径流地面径流surface run-off灌溉灌溉irrigation土土壤壤水水分分蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量(蒸蒸散散量量/腾腾发发量
33、量，evapotranspiration):作作物物蒸蒸腾腾和和土土面面蒸蒸发水量的总和。发水量的总和。一、土壤水分的调节一、土壤水分的调节（一）农田水分动态平衡一）农田水分动态平衡（二）土壤水分调节（二）土壤水分调节1.控制地表径流，增加土壤水分入渗控制地表径流，增加土壤水分入渗通过合理耕翻、改良土壤质地结构、等高种植等措通过合理耕翻、改良土壤质地结构、等高种植等措施，减少或消除地表径流损失，增强水分的入渗。施，减少或消除地表径流损失，增强水分的入渗。2.减少土壤水分蒸发减少土壤水分蒸发通过中耕除草、地面覆盖、施用保水剂等减少土面通过中耕除草、地面覆盖、施用保水剂等减少土面蒸发蒸发3.合理灌
34、溉合理灌溉控制灌溉时间与灌水量，采取科学的灌溉方法控制灌溉时间与灌水量，采取科学的灌溉方法4.提高土壤水分的有效性提高土壤水分的有效性5.及时排除多余水及时排除多余水二、二、 土壤空气的调节土壤空气的调节1.施用有机肥，改良土壤结构施用有机肥，改良土壤结构2.合理灌排，控制地下水位合理灌排，控制地下水位3.合理中耕松土，增强通气性合理中耕松土，增强通气性三、三、 土壤温度的调节土壤温度的调节1.施用有机肥，改善土壤热性质施用有机肥，改善土壤热性质2.合理灌排，以水调温合理灌排，以水调温3.合理覆盖，保温或降温合理覆盖，保温或降温2-4 土壤孔隙性与结构性土壤孔隙性与结构性 2-4 2-4 so
35、ilsoil porosity porosity 、structurestructure一、土壤孔隙性一、土壤孔隙性土土壤壤孔孔性性：土土壤壤孔孔隙隙的的数数量量、大大小小及及其其比比例例等等性质性质（一）土壤孔隙度（一）土壤孔隙度（soilporosity ）1.土粒密度（土粒密度（particledensity）：）：又又称称土土壤壤密密度度（soilspecificgravity），单单位位体体积积固固体土粒（不包括粒间孔隙）的烘干重。体土粒（不包括粒间孔隙）的烘干重。受受土土壤壤矿矿物物组组成成、土土壤壤有有机机质质含含量量的的影影响响。一一般般取值为取值为2.65。2.土壤容重（土壤
36、容重（soilbulkdensity）：）：（1）概概念念：单单位位体体积积土土体体（包包括括粒粒间间孔孔隙隙）的的烘烘干重，单位为干重，单位为g/cm3或或t/m3。旱地土壤在旱地土壤在1.141.26g/cm3之间最适宜。之间最适宜。（2）影响因素：）影响因素：土壤的矿物组成和含量土壤的矿物组成和含量土壤有机质含量土壤有机质含量土壤质地土壤质地土壤结构土壤结构土壤松紧度土壤松紧度人类活动人类活动3.土土壤壤孔孔隙隙度度：土土壤壤孔孔隙隙的的数数量量指指标标，即即单单位位体体积土壤中孔隙体积占整个土壤体积的百分数。积土壤中孔隙体积占整个土壤体积的百分数。4.土壤孔隙比：土壤孔隙比：土壤中孔隙
37、体积与土粒体积的比值。土壤中孔隙体积与土粒体积的比值。结构良好的耕层土壤的孔隙比应结构良好的耕层土壤的孔隙比应1（二）土壤孔隙类型（二）土壤孔隙类型1.当当量量孔孔径径：与与一一定定的的土土壤壤水水吸吸力力相相当当的的孔孔径径，它与土壤孔隙的形状及其均匀度无关。它与土壤孔隙的形状及其均匀度无关。d：当量孔径，：当量孔径，mmS：土壤水吸力，：土壤水吸力，100Pa（mbar）2.土壤孔隙类型：土壤孔隙类型：无效孔隙（非活性孔隙）（无效孔隙（非活性孔隙）（inactivepore）：）：d1.5105Pa 几乎始终充满无效水，与土粒大小和分散度有关几乎始终充满无效水，与土粒大小和分散度有关毛管孔
38、隙（毛管孔隙（capillarypore）：）：0.002mmdS1.5104Pa 可保持毛管水，也可通气可保持毛管水，也可通气通气孔隙（通气孔隙（aerationpore）：）：d0.02mm，S1.5104Pa 经常被空气占据，重力水的通道经常被空气占据，重力水的通道用用质质量量为为100g、体体积积为为100cm3的的环环刀刀取取原原状状土土，环环刀刀与与土土壤壤的的总总质质量量为为240g，105下下烘干烘干8h后称重为后称重为220g，求该土壤的容重。，求该土壤的容重。二、土壤结构性二、土壤结构性土土壤壤结结构构：土土壤壤各各粒粒级级土土粒粒在在内内外外因因素素的的综综合合作作用用下
39、下相相互互团团聚聚成成大大小小、形形态态和和性性质质不不同同的的团团聚聚体体，这些这些团聚体团聚体称为土壤结构，或称为土壤结构，或土壤结构体。土壤结构体。（一）土壤结构体的类型（一）土壤结构体的类型1.块状结构体（块状结构体（blocky）：“坷垃坷垃”，近立方体，近立方体，2.核核状状结结构构体体（subangular）：“蒜蒜瓣瓣土土”，棱棱角角明明显显，表表面面常常有有褐褐色色胶胶膜膜，多多出出现现于于缺缺乏乏有有机质的心、底土。机质的心、底土。3.柱柱状状、棱棱柱柱状状结结构构体体（columnar）：“立立土土”，纵纵轴轴大大于于水水平平轴轴，立立柱柱状状，边边面面不不明明显显的的称
40、称柱柱状状，边边面面棱棱角角明明显显的的称称棱棱柱柱状状。常常出出现现于于底底土层。土层。5.团团粒粒结结构构（spheroidal）：“米米糁糁子子”，近近似似球球形形，疏疏松松多多孔孔的的小小团团聚聚体体，直直径径0.2510mm之之间间，0.25mm的的称称微微团团粒粒。形形成成于于有有机机质丰富的耕层土壤中。质丰富的耕层土壤中。 生产中最理想的是直径为生产中最理想的是直径为2-3mm的水稳性团粒。的水稳性团粒。4.片片状状结结构构体体（platy）：“卧卧土土”，水水平平轴轴大大于于纵纵轴轴，扁扁平平状状，厚厚度度1-5mm。常常出出现现与与犁犁底底层和雨后或灌溉地表结壳。层和雨后或灌
41、溉地表结壳。（二）土壤团粒结构与土壤肥力（二）土壤团粒结构与土壤肥力1.良好的团粒结构：良好的团粒结构：有一定的结构形态和大小有一定的结构形态和大小旱地旱地13mm的最佳；水田的最佳；水田400400400400O O O O2 2 2 2占优势，以氧占优势，以氧占优势，以氧占优势，以氧化态为主化态为主化态为主化态为主旱作有利旱作有利旱作有利旱作有利弱度还原弱度还原弱度还原弱度还原 400400400400 200200200200O O O O2 2 2 2、NONONONO3 3 3 3- - - -、MnMnMnMn4+4+4+4+还还还还原原原原水稻生长正常，水稻生长正常，水稻生长正常
42、，水稻生长正常，旱作受影响旱作受影响旱作受影响旱作受影响中度还原中度还原中度还原中度还原 200200200200 -100-100-100-100 FeFeFeFe3+3+3+3+、SOSOSOSO4 4 4 42-2-2-2-还原还原还原还原旱作发生湿害旱作发生湿害旱作发生湿害旱作发生湿害强度还原强度还原强度还原强度还原 -100-100-100-100COCOCOCO2 2 2 2、H H H H+ + + +还原还原还原还原还原性物质多，还原性物质多，还原性物质多，还原性物质多，水稻受害水稻受害水稻受害水稻受害2-6 土壤热状况土壤热状况一、土壤热量来源与平衡一、土壤热量来源与平衡 （
43、一）来源（一）来源1 1太阳的辐射能太阳的辐射能主要来源，地球大气圈顶部获得的平均太阳辐主要来源，地球大气圈顶部获得的平均太阳辐射强度为射强度为1.9cal/cm2/min太阳常数太阳常数2. 2. 生物热生物热土壤微生物分解有机质过程中释放的热量土壤微生物分解有机质过程中释放的热量3. 3. 地球内热地球内热由地球内部的岩浆传导至地表的热。由地球内部的岩浆传导至地表的热。（二）土壤热量平衡（二）土壤热量平衡土壤太阳辐射太阳辐射100100Q Q地面地面到到达达地地面面47大气吸收大气吸收19反射散射反射散射34E E蒸蒸发发蒸蒸腾腾23长长波波辐辐射射14对对流流传传导导10Q Q1 1Q
44、Q2 2Q Q3 3二、土壤热性质二、土壤热性质 （一）土壤热容量（一）土壤热容量（Soilheatcapacity） 单单位位质质量量或或单单位位容容积积的的土土壤壤在在温温度度每每升升高高或或降降低低1K时所吸收或放出热量。时所吸收或放出热量。质量热容量（质量热容量（C）：）：J/(gK)。容积热容量（容积热容量（Cv）：）：J/(cm3K)Cv=CdC(Cv)越大，土壤温度变化越慢；反之，土温变化频越大，土壤温度变化越慢；反之，土温变化频繁。繁。主要影响因素：主要影响因素：土壤含水量，土壤含水量，通过灌排调节通过灌排调节土壤温度土壤温度土壤组分土壤组分土壤组分土壤组分质量热容量质量热容量
45、质量热容量质量热容量J / (J / (gKgK) )容积热容量容积热容量容积热容量容积热容量J / (cmJ / (cm3 3K)K)石英砂石英砂石英砂石英砂0.7450.7452.1632.163高岭石高岭石高岭石高岭石0.9750.9752.4102.410氧化铁氧化铁氧化铁氧化铁0.6820.682有机质有机质有机质有机质1.9301.9302.5122.512土壤空气土壤空气土壤空气土壤空气1.0041.0040.00130.0013土壤水分土壤水分土壤水分土壤水分4.1874.1874.1874.187（二）土壤导热率（二）土壤导热率（Soilthermalconductivity
46、,）在单位厚度（在单位厚度（1cm）土层的温差为）土层的温差为1K时，每秒经时，每秒经单位面积（单位面积（1cm2）土壤断面的热量焦耳数。）土壤断面的热量焦耳数。单位：单位：J/(cmKS)。土壤组分土壤组分土壤组分土壤组分土壤导热率土壤导热率土壤导热率土壤导热率J / (J / (cmKScmKS) )矿质土粒矿质土粒矿质土粒矿质土粒0.01670.02090.01670.0209有机质有机质有机质有机质0.00840.01260.00840.0126土壤水分土壤水分土壤水分土壤水分0.00540.00590.00540.0059土壤空气土壤空气土壤空气土壤空气0.000210.000250
47、.000210.00025冬季压实土壤、增加土壤水分含量防冻害冬季压实土壤、增加土壤水分含量防冻害（三）土壤导温率（三）土壤导温率（Soiltemperatureconductivity）又称土壤热扩散率，是指在标准状态下，当土又称土壤热扩散率，是指在标准状态下，当土层垂直方向上存在每层垂直方向上存在每cm内有内有1K的温度梯度下，的温度梯度下，每每S流入流入1cm2土壤断面面积的热量，使单位体积土壤断面面积的热量，使单位体积（1cm3）土壤羧发生的温度变化。）土壤羧发生的温度变化。K= /Cv（cm2/s）三、土壤热性质与作物生长三、土壤热性质与作物生长 （一）土壤温度与种子发芽（一）土壤温度与种子发芽（二）土壤温度与根系生长（二）土壤温度与根系生长（三）土壤温度与地上部生长（三）土壤温度与地上部生长（四）土壤温度与盐分有效性（四）土壤温度与盐分有效性
