環(huán)境土壤學(xué)復(fù)習(xí)要點.doc

土壤的定義：土壤是歷史自然體，是位于地球陸地表面的和淺水域底部的具有生命力、生產(chǎn)力的疏松而不均勻的聚集層，是地球系統(tǒng)的組成部分和調(diào)控環(huán)境質(zhì)量的中心要素。土壤圈是覆蓋于地球陸地表面和淺水域底部的一種疏松而不均勻的覆蓋層及其相關(guān)的生態(tài)與環(huán)境體系；它是地球系統(tǒng)的重要組成部分，處于其它圈層的交接面上(中心位置)，即是它們長期共同作用的產(chǎn)物，又是它們的支撐物。 Sq=f(L,H,B,A,i)土壤污染是指人為因素有意或無意地將對人類本身和其它生命體有害的物質(zhì)施加到土壤中，使其某種成分的含量明顯高于原有含量、并引起現(xiàn)存的或潛在的土壤環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。環(huán)境土壤學(xué)的研究內(nèi)容：土壤環(huán)境的現(xiàn)狀及其演變、化學(xué)物質(zhì)在土壤環(huán)境系統(tǒng)中的行為、土壤環(huán)境與人體健康、人為活動對土壤環(huán)境的沖擊、土壤環(huán)境工程等環(huán)境土壤學(xué)的研究方法：基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究相結(jié)合；宏觀研究與微觀研究相結(jié)合；綜合與交叉的方法；野外調(diào)查與實驗室研究相結(jié)合；傳統(tǒng)的研究方法與現(xiàn)代新技術(shù)相結(jié)合。生態(tài)系統(tǒng)：在一定時間和空間內(nèi)，生物與其生存環(huán)境以及生物與生物之間相互作用，彼此通過物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息交換，形成的一個不可分割的自然整體。土壤生態(tài)系統(tǒng)：土壤同生物與環(huán)境間的相互關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，或者說是物質(zhì)流與能量流所貫穿的一個開放性網(wǎng)狀系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)組成包括：生產(chǎn)者、消費者、分解者、參與物質(zhì)循環(huán)的無機物質(zhì)和有機物質(zhì)、土壤內(nèi)部水、氣、固體物質(zhì)等環(huán)境因子。土壤的機械組成（質(zhì)地）：土壤顆粒(土粒)，構(gòu)成土壤固相骨架的基本顆粒。土壤粒級：土粒大小分成若干組，稱土壤粒級(粒組）大小相近、性質(zhì)相似的土壤顆粒劃為一組。粒級制：石礫，砂粒，粉粒，粘粒。 土壤顆粒分級：(mm)直徑 國際制 美國制 卡慶斯制 中國制（1987）石礫 2 2 1 1砂粒 2-0.02 2-0.05 1-0.05 1-0.05 粉粒 0.02-0.002 0.05-0.002 0.05-0.001 0.05-0.002 粘粒 0.002 0.002 0.001 0.002 物理性砂粒：1-0.01mm 物理性粘粒：0.01mm土壤質(zhì)地分為：砂性土、壤性土、粘性土。1、砂質(zhì)土壤主要特性：砂粒大于50%；通氣透水；養(yǎng)分少，不保水肥；環(huán)境容量??；易耕；溫度變化快，暖性土。2、粘質(zhì)土壤主要特性：粘粒高于30%；通氣透水不良；保水保肥、養(yǎng)分含量高；升溫慢，冷性土；耕性差，適合于禾谷類作物。3、壤質(zhì)土壤主要特性：粉粒大于30%；環(huán)境容量相對大；性質(zhì)介于黏土與砂土之間。土壤的物質(zhì)組成：土壤是由固相、液相、氣相和土壤生物體四部分組成。適于植物生長的典型壤質(zhì)土壤的體積組成為土壤孔隙占50，內(nèi)含水分和空氣；土壤固體占50%，其中礦物質(zhì)占45，有機質(zhì)占5% ；土壤生物體均生活在土壤孔隙之中。適宜的土壤三相比為：固相率50%左右，容積含水率25-30%，氣相率15-25%。土壤液相部分：土壤溶液包括土壤水分(來源于降水和灌溉)和水溶物(養(yǎng)分污染物)。土壤水分類型：吸濕水、膜狀水、毛管水、重力水1、土壤吸濕水：干土從空氣中吸著水汽所保持的水稱為吸濕水。最大吸濕量：干土在近于水汽飽和的大氣中吸附水汽，并在土粒表面凝結(jié)成液態(tài)水的數(shù)量。2、土壤膜狀水：當(dāng)土壤含水量超過最大吸濕量時，則在吸濕水層外，又形成一層液體狀態(tài)的水膜，這層水膜叫土壤膜狀水。土壤膜狀水達(dá)到最大值時的土壤含水量稱為土壤最大分子持水量。3、土壤毛管水：存在于土壤毛管孔隙中的水分，稱為毛管水。包括毛管懸著水和毛管上升水。毛管懸著水量達(dá)最大值時的土壤含水率稱為田間持水量。4、重力水：當(dāng)土壤的含水量超過了土壤的田間持水量，多余的水分不能為毛管力所吸持，在重力作用下將沿非毛管孔隙下滲，這部分土壤水分稱為重力水。土壤空氣變化規(guī)律：1）隨著土層深度的增加，土壤空氣中CO2含量增大，O2含量減少，無論在膜地或露地均是如此；2）氣溫和土溫升高，根系呼吸加強，微生物活動加快，土壤空氣中CO2含量增加，夏季CO2含量最高；3）覆膜田塊的CO2含量明顯高于未覆露地，而O2則反之；4）土壤空氣中的CO2和O2的含量相互消長，二者總和維持在1922%之間。 土壤礦物分布規(guī)律：1）繼承性-氧和硅是地殼中含量最多的二種元素，鐵、鋁次之，四者相加共占88.7的重量。在組成地殼的化合物中，以硅酸鹽最多。2）土壤礦物的化學(xué)組成反映了成土過程中元素的分散、富集特性和生物積聚作用。（3）在地殼中，植物生長必需的營養(yǎng)元素含量很低而且分布很不平衡。原生礦物：指那些經(jīng)過不同程度的物理風(fēng)化，未改變化學(xué)組成和結(jié)晶結(jié)構(gòu)的原始成巖礦物。小結(jié)：土壤原生礦物以硅酸鹽和鋁硅酸鹽占絕對優(yōu)勢；土壤中原生礦物類型和數(shù)量的多少在很大程度上決定于礦物的穩(wěn)定性，如長石和石英；土壤原生礦物是植物養(yǎng)分的重要來源。常見的有石英、長石、云母、輝石、角閃石和橄欖石以及其它硅酸鹽類和非硅酸鹽類。次生礦物：是原生礦物經(jīng)風(fēng)化變質(zhì)作用后，改變了其形態(tài)、性質(zhì)和成分形成的新礦物。分類：1、簡單的鹽類2、含水（水化程度不等）的氧化鐵、氧化鋁、氧化硅等氧化物類3、次生層狀鋁硅酸鹽如高嶺石、蒙脫石和水化云母類等。次生礦物顆粒大小一般均淀粉半纖維素纖維素；糖類物質(zhì)的分解是土壤中生物物活動的主要能源（生物熱）。2、含氮物質(zhì)的分解思考題：旱地和水田含氮化合物的轉(zhuǎn)化結(jié)果會有何差異？3.含磷和硫化合物的分解礦化率（mineralization rate)：每年因礦化而消耗的有機物質(zhì)量占土壤有機質(zhì)總量的百分?jǐn)?shù)。 礦化率作為土壤礦化快慢的指標(biāo)。一般土壤年礦化率為1%左右。注意：在好氧條件下，微生物活動旺盛，分解作用可進行較快而徹底，有機物質(zhì)-CO2和H2O，而N、P、S等則以礦質(zhì)鹽類釋放出來。在嫌氣條件下，好氧微生物的活動受到抑制，分解作用進行得既慢又不徹底，同時往往還產(chǎn)生有機酸、乙醇等中間產(chǎn)物。 在極端嫌氣的情況下，還產(chǎn)生CH4、H2等還原物質(zhì)，其中的養(yǎng)料和能量釋放很少，對植物生長不利。 影響土壤有機質(zhì)分解轉(zhuǎn)化的因素1.溫度：在035范圍內(nèi)，隨著溫度升高，有機物質(zhì)分解速率增加。每上升10 ，土壤有機質(zhì)分解速率升高10倍。溫度高于45 和低于0 微生物的活性都會降低，有機物質(zhì)分解速率變慢。高于50 就是純氧化反應(yīng)。思考題：南方土壤有機質(zhì)含量為什么低于北方土壤？2.水分（通氣性）：微生物生命活動一切條件都需要一定的濕度條件和通氣條件。如果適度濕潤且通氣良好，土壤中的好氣微生物活動旺盛，有機物質(zhì)進行著好氣分解，分解速度快。分解完全，礦化率高。中間產(chǎn)物少。養(yǎng)料釋放多。不會產(chǎn)生有毒物質(zhì)。如果濕度過大，水分堵塞了土壤孔隙，使通氣狀況受阻，嫌氣微生物活動旺盛，有機物質(zhì)分解慢，不徹底，有中間產(chǎn)物累積，釋放還原性氣體，產(chǎn)生環(huán)境效應(yīng)，也影響植物生長。水田不宜提倡秸稈還田。不能以犧牲環(huán)境為代價，換取增產(chǎn)。3.pH：各類微生物最適條件：細(xì)菌中性；放線菌偏微堿性； 真菌酸性（36）；土壤pH高于8.5和低于5.5，都不適宜微生物活動。絕大多數(shù)微生物最適pH條件為中性。4.植物殘體的特性：物理狀態(tài)：新鮮程度、破碎程度、緊實程度；C/N比：有機物質(zhì)組成的碳氮比（C/N）對其分解速度影響很大。 以25或30：1較為合適。C/N降至大約25：1以下，微生物不再利用土壤中 的有效氮，相反由于有機質(zhì)較完全的分解而釋放礦質(zhì)態(tài)氮。C/N比意義：1.具有較高C/N的植物殘體進入土壤會引起微生物與植物爭氮現(xiàn)象。C/N比作為秸稈還田的重要技術(shù)參數(shù)需要考慮。2.不同土壤有一個相對穩(wěn)定的C/N比。土壤碳的保持決定于土壤氮的水平。有機體的含氮量越大，則有機碳累積的可能性也就越大。所以，C/N不僅與土壤氮的有效性有關(guān)，而且也跟土壤有機質(zhì)的保持有關(guān)。在耕作土壤管理中，兩方面都需要考慮。腐殖化：有機物質(zhì)在分解轉(zhuǎn)化過程中，又重新合成腐殖質(zhì)的過程。腐殖化過程也就是有機碳從一種有機碳形式轉(zhuǎn)化為另一種有機碳形式，也叫有機碳的周轉(zhuǎn)。它是一種極端復(fù)雜的生物過程。土壤腐殖化過程-腐殖質(zhì)的形成過程：腐殖化過程是以微生物為主導(dǎo)的生物和生化過程，還有一些純化學(xué)過程。有機質(zhì)的形成分為兩個階段：第一階段：產(chǎn)生了合成腐殖質(zhì)原始材料：（1）芳香核：主要由木質(zhì)素降解所產(chǎn)生（相關(guān)分析表明，植物性物質(zhì)的腐殖化系數(shù)與其木質(zhì)素含量呈正相關(guān)）。酚類氧化成醌所產(chǎn)生。【多元酚理論（較為盛行）】（2）支鏈化合物：一些含氮的有機化合物，如氨基酸、肽類等。第二階段：合成階段：將分解轉(zhuǎn)化的基本材料在微生物作用下經(jīng)過縮合和聚合作用合成結(jié)果復(fù)雜的腐殖物質(zhì)。腐殖化系數(shù)（humification coefficient）：單位重量的有機物料在土壤中分解一年后的腐殖物質(zhì)數(shù)量(殘留碳量)占原來加入有機物料數(shù)量的比例。腐殖化系數(shù)大小不僅取決于有機物質(zhì)品種本身，也取決于各種環(huán)境條件：旱地土壤腐殖化系數(shù)一般在0.200.30，而水田則為0.250.40之間。有機質(zhì)在土壤肥力上的作用：1）提供植物需要的養(yǎng)分碳素營養(yǎng)：碳素循環(huán)是地球生態(tài)平衡的基礎(chǔ)。土壤每年釋放的CO2達(dá)1.351011噸，相當(dāng)于陸地植物的需要量氮素營養(yǎng)：土壤有機質(zhì)中的氮素占全氮的90-98%磷素營養(yǎng)：土壤有機質(zhì)中的磷素占全磷的20-50%其他營養(yǎng)：K、Na、Ca、Mg、S、Fe、Si等營養(yǎng)元素。 2）改善土壤特性1、物理性質(zhì)：促進良好結(jié)構(gòu)體形成；降低土壤粘性，改善土壤耕性；降低土壤砂性，提高保蓄性；促進土壤升溫。2、化學(xué)性質(zhì)：影響土壤的表面性質(zhì)；影響土壤的電荷性質(zhì)，影響土壤保肥性；影響土壤的絡(luò)合性質(zhì)；影響土壤緩沖性3、生理性質(zhì)：影響根系的生長；影響植物的抗旱性影響植物的物質(zhì)合成與運輸；藥用作用。有機質(zhì)在土壤生態(tài)環(huán)境中的作用：有機質(zhì)與重金屬離子的作用；有機質(zhì)對農(nóng)藥等有機污染物的固定作用；土壤有機質(zhì)對全球碳平衡的影響全球碳循環(huán)是指碳素在地球的各個圈層(大氣圈、水圈、生物圈、土壤圈、巖石圈) 之間遷移轉(zhuǎn)化和循環(huán)周轉(zhuǎn)的過程大氣中的CO2被陸地和海洋中的植物吸收, 然后通過生物或地質(zhì)過程以及人類活動干預(yù), 又以二氧化碳的形式返回到大氣中碳源可以理解為向大氣圈釋放碳的通量、過程或系統(tǒng)碳匯可以理解為從大氣圈中清除碳的通量、系統(tǒng)、過程或機制。大氣圈與陸地生態(tài)系統(tǒng)之間碳的交換過程存在的未知問題最多, 受人類活動的影響最大, 是全球碳循環(huán)的研究重點CO2、CH4和CO三種氣體的源與匯則是主要的研究對象，其中以CO2最為重要?；剂先紵c土地利用變化產(chǎn)生的CO 2 超過同期大氣CO 2 的增量及海洋的吸收量使得CO2的未知匯：CO2收支失衡，一部分CO2“失蹤”, 導(dǎo)致所謂的碳的“未知匯”(“missing sink”) 問題自從1938 年Callendar 首先提出CO 2 收支不平衡這一問題以來, 近70 年過去了, 這個問題仍然是困擾科學(xué)界的一大難題。它所依據(jù)的確鑿資料在于以下三個方面: 1957 年開始的大氣CO 2 濃度監(jiān)測數(shù)據(jù) 近200 年的冰芯CO 2 數(shù)據(jù) 化石燃料燃燒釋放的CO 2數(shù)據(jù)。這一“未知匯”一般認(rèn)為存在于陸地生態(tài)系統(tǒng), 分布區(qū)域可能在北半球中緯度地帶, 而土壤和植被是可能的匯土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫的最大組成部分全球范圍內(nèi)土壤以有機質(zhì)和植物殘體形式貯存的碳量超過植被貯存碳量的2-3倍而森林土壤又占陸地土壤碳庫的45%,森林土壤碳庫在全球碳平衡研究中具有重要作用對中國來說，碳循環(huán)的研究十分重要也十分緊迫，尤其是搞清在全球碳循環(huán)中中國陸地是碳源還是碳匯以及如何增加土壤碳匯, 這關(guān)系到中國未來能源政策和農(nóng)業(yè)政策的制定及怎樣履行由192 個國家在聯(lián)合國氣候變化框架公約中所達(dá)成的共識穩(wěn)定當(dāng)前的大氣溫室氣體含量一個碳原子的旅程：據(jù)Garrels等（1975)計算：在大氣圈中停留4年；在生物圈中停留11年；在海洋上層水域停留385年；在深海中停留10萬年；在地殼中停留3.42108土壤生物的生物量只占到土壤有機質(zhì)量的5%，但是它確是土壤中最活躍的組分土壤生態(tài)系統(tǒng)的特點1、生產(chǎn)者占的比例很?。涸孱愂峭寥乐形ㄒ荒苓M行光合作用的生物。土壤中藻類的數(shù)量不多，不到微生物總數(shù)的1%，但分布卻很普遍。一般生長在土壤表層，多為單細(xì)胞綠藻和硅藻。土壤生態(tài)系統(tǒng)中的有機物主要來自于地上部分的植物殘體。2、分解者無論在數(shù)量和功能上都是十分重要的土壤生物有:多細(xì)胞的后生動物，單細(xì)胞的原生動物；真核細(xì)胞的真菌（酵母、霉菌）和藻類，原核細(xì)胞的細(xì)菌、放線菌和藍(lán)細(xì)菌；沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的分子生物（如病毒）廣義上，土壤生物包括動物、植物和植物的根系。土壤動物：長期或一生中大部分時間生活在土壤或地表凋落物層中的動物。它們直接或間接地參與土壤中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化，是土壤生態(tài)系統(tǒng)中不可分割的組成部分。 作用：1、破碎土壤中的生物殘體，為微生物活動和有機物質(zhì)進一步分解創(chuàng)造條件2、改變土壤的物理、化學(xué)以及生物學(xué)性質(zhì)，對土壤形成及土壤肥力發(fā)展起著重要作用原生動物：生活于土壤和苔蘚中的真核單細(xì)胞動物，屬原生動物門。原生動物（Protozoa）簡稱“原蟲”。后生動物的相對詞。動物界最原始的一門。由單細(xì)胞構(gòu)成，故也稱“單細(xì)胞動物”；也有由單細(xì)胞集成群體的。體形微小，一般須用顯微鏡觀察。分布于淡水、土壤和海洋中，或營寄生生活。部分種類為重要的病原體。通常分鞭毛蟲綱、肉足蟲綱、孢子蟲綱、纖毛蟲綱四綱。 按運動形式可分為三類：變形蟲類（靠假足移動）、鞭毛蟲類（靠鞭毛移動）、纖毛蟲類（靠纖毛移動）后生動物：土居性的多細(xì)胞動物：線蟲、蠕蟲、蚯蚓、蛞蝓(kuo yu)、蝸牛、千足蟲、蜈蚣、輪蟲、螞蟻、螨、環(huán)節(jié)動物、蜘蛛和昆蟲土壤線蟲：線蟲屬線形動物門的線蟲綱，是一種體形細(xì)長（1毫米左右,取食微生物和其動物）的白色或半透明無節(jié)動物。線蟲一般喜濕，主要分布在有機質(zhì)豐富的潮濕土層及植物根系周圍?？煞譃楦途€蟲和寄生型線蟲。蚯蚓：土壤蚯蚓屬環(huán)節(jié)動物門的寡毛綱，是被研究最早和最多的土壤動物。 數(shù)量：大約有200余種。在肥沃的草地土壤中每平方米可達(dá)500條。在一般耕地中，每平方米有30-300條。作用：蚯蚓通過大量取食與排泄活動富集養(yǎng)分，促進土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，并通過掘穴、穿行改善土壤的通透性，提高土壤肥力。因此，土壤中蚯蚓的數(shù)量是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)。 土壤微生物：指生活在土壤中借用光學(xué)顯微鏡才能看到的微小生物。單體數(shù)量最多、生物多樣性最復(fù)雜、生物量最大土壤微生物的營養(yǎng)類型 根據(jù)微生物對營養(yǎng)和能源的要求，一般可將其分為四大類型：化能有機營養(yǎng)型：又稱化能異養(yǎng)型所需能量和碳源直接來自土壤有機物質(zhì)，比如大多數(shù)已知細(xì)菌和全部真核微生物化能無機營養(yǎng)型：又稱化能自養(yǎng)型無需現(xiàn)成的有機物質(zhì)，能直接利用空氣中的二氧化碳或無機鹽類生存的細(xì)菌，比如：硝化細(xì)菌光能有機營養(yǎng)型：又稱光能異養(yǎng)型其能源來自光，但需要有機化合物作為供氫體以還原二氧化碳并合成細(xì)胞物質(zhì)，如： 紫色非硫細(xì)菌（處理釀酒廢水）光能無機營養(yǎng)型：又稱光能自養(yǎng)型利用光能進行光合作用，以無機物作氫供體以還原二氧化碳合成細(xì)胞物質(zhì)，比如：藍(lán)細(xì)菌土壤微生物的呼吸類型 根據(jù)土壤微生物對氧氣要求的不同，可分為：好氧微生物：在有氧環(huán)境中生長，以氧分子為呼吸基質(zhì)氧化時的最終電子受體 兼性微生物：在有氧和無氧環(huán)境中均能進行呼吸的土壤微生物 厭氧微生物：在嫌氣條件下進行無氧呼吸，以無機氧化物（NO3-、SO42-、CO2）作為最終電子受體，通過脫氧酶將氫傳遞給其它的有機或無機化合物，并使之還原 土壤細(xì)菌是一類單細(xì)胞、無完整細(xì)胞核的生物。它占土壤微生物總數(shù)的70%90%?；拘螒B(tài)有：球狀、桿狀和螺旋狀土壤中存在各種細(xì)菌生理群，其中主要的有纖維分解細(xì)菌、固氮細(xì)菌、氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌等。在土壤碳、氮、磷、硫循環(huán)中擔(dān)當(dāng)重要的角色。 生態(tài)習(xí)性：纖維分解細(xì)菌適宜中性至微堿性環(huán)境，在酸性土壤中纖維素分解菌活性明顯減弱；纖維分解細(xì)菌的活動也受到分解物料C/N的影響。自生固氮細(xì)菌是指獨自生活時能將分子態(tài)氮還原成氨，并營養(yǎng)自給的細(xì)菌類群。主要有好氣性、嫌氣性和兼性三種。共生固氮細(xì)菌是指兩種生物相互依存生活在一起時，由固氮微生物進行固氮的作用。根瘤菌與豆科植物的共生固氮作用最為重要。 根瘤菌是指與豆科植物共生，形成根瘤，能固定大氣中分子態(tài)氮，向植物提供氮營養(yǎng)的一類桿狀細(xì)菌。微生物分解含氮有機化合物釋放氨的過程稱為氨化過程。氨化細(xì)菌生態(tài)習(xí)性：最適土壤含水量為田間持水量的50%75%；最適溫度為2535；適宜pH為中性環(huán)境。 思考：物料C/N比對氨化細(xì)菌活動強度和氨化過程的影響微生物氧化氨為硝酸并從中獲得能量的過程稱為硝化過程。硝化細(xì)菌生態(tài)習(xí)性：屬化能無機營養(yǎng)型，適宜在pH6.68.8或更高的范圍內(nèi)生活；好氣性細(xì)菌；最適溫度為30。微生物將硝酸鹽還原為還原態(tài)含氮化合物或分子態(tài)氮的過程稱反硝化過程。反硝化細(xì)菌生態(tài)習(xí)性：最適pH值為68；最適溫度為25。放線菌是原核微生物，菌絲比真菌細(xì)，菌絲斷裂為孢子。大部分均屬好氧腐生菌；產(chǎn)生抗生素，對其他有害菌能起拮抗作用；高溫型的放線菌在堆肥中對其養(yǎng)分轉(zhuǎn)化起著重要作用。 土壤真菌：是指生活在土壤中菌體多呈分枝絲狀菌絲體，少數(shù)菌絲不發(fā)達(dá)或缺乏菌絲的具真正細(xì)胞核的一類微生物森林土壤和酸性土壤中，往往真菌占優(yōu)勢土壤真菌A、酵母菌（土壤中很少）B、霉菌（土壤中最多）C、傘菌 生態(tài)習(xí)性：適宜酸性；好氣性微生物；化能有機營養(yǎng)型 。 真菌在土壤中的作用：是土壤有機質(zhì)如糖類、纖維類、果膠和木質(zhì)素等含碳物質(zhì)分解的積極參與者和主要降解者；某些真菌和植物的根系產(chǎn)生菌根；促進土壤結(jié)構(gòu)的形成，菌絲的穿插對于促進土壤的凝聚有重要的作用。藻類為單細(xì)胞或多細(xì)胞的真核原生生物。土壤藻類主要由硅藻、綠藻和黃藻組成。肥沃土壤，藻類生長旺盛，土表常出現(xiàn)黃褐色或黃綠色的薄藻層，硅藻多則是土壤營養(yǎng)豐富的證明。地衣是真菌和藻類形成的不可分離的共生體。地衣在土壤發(fā)生的早期起重要作用影響土壤微生物活性的環(huán)境因素：一、溫度；二、水分及其有效性：一般在土壤含水量為田間持水量的50-80%之間較好，只有少數(shù)微生物能在較高滲透壓溶液中生長發(fā)育，這些微生物稱為嗜滲菌或嗜鹽菌，極端嗜鹽菌甚至能在15%30%鹽濃度時生活；三、pH：大多數(shù)細(xì)菌、藻類和原生動物的最適宜的pH值為6.57.5，在pH4.010.0也可以生長。放線菌一般在微堿性即pH7.58.0最適宜。酵母菌和霉菌則適宜于pH5.06.0的酸性環(huán)境,而生存范圍可在pH5.09.0之間；4、 氧氣和Eh值：好氧性微生物需要在有氧氣或氧化還原電位高，Eh值為100mv以上的條件下生長，最適Eh值為300400mv。厭氧性微生物必須在缺氧或氧化還原電位Eh值100mv以下的條件下生長。五、生物因素：土壤中微生物按照來源不同可分為土居性和客居性，土居性微生物本身也存在互生、共生、拮抗、寄生、獵食現(xiàn)象，它們間的互為生存、互相制約使土壤微生物多樣性；互生：二種可以單獨生活的生物，當(dāng)它們生活在一起時，通過各自的代謝活動而有利于對方，或偏利于一方的一種生活方式。是一種“可分可合，合比分好”的相互關(guān)系共生：二種生物共居在一起，相互分工協(xié)作、相依為命，甚至形成在生理上表現(xiàn)出一定的分工，在組織和形態(tài)上產(chǎn)生了新的結(jié)構(gòu)的特殊的共生體。拮抗關(guān)系：非特異性和特異性（放線菌產(chǎn)生抗生素）寄生關(guān)系：寄生物從寄主獲取養(yǎng)料，多數(shù)是對寄主有害的。土壤管理措施：一）土壤耕作；二）殺生劑和其他化學(xué)制劑：殺菌劑、熏蒸劑及其殺傷力強的化學(xué)劑、重金屬等可造成土壤微生物區(qū)系的破壞，應(yīng)禁用或慎用。高等植物的根是生長在地下的營養(yǎng)器官，單株植物全部的根總稱為根系。 植物根系的形態(tài) 林木根系有不同形態(tài)，概括起來可將其分成五種類型：垂直狀根系、輻射狀根系、扁平狀根系、串聯(lián)狀根系、須狀根系植物根系通過根表細(xì)胞或組織脫落物、根系分泌物（200多種，低分子量的如低分子量有機酸、氨基酸、糖類、酚類等；高分子量的如黏膠質(zhì)類、外酶等）向土壤輸送有機物質(zhì)，這些有機物質(zhì)：一方面對土壤養(yǎng)分循環(huán)、土壤腐殖質(zhì)的積累和土壤結(jié)構(gòu)的改良起著重要作用；另一方面作為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)，大大刺激了根系周圍土壤微生物的生長，使根周圍土壤微生物數(shù)量明顯增加。根際是指植物根系直接影響的土壤范圍。通常把根際范圍分成根際與根面二個區(qū)，受根系影響最為顯著的區(qū)域是距活性根12毫米的土壤和根表面及共其粘附的土壤（也稱根面）。 根際效應(yīng)：由于植物根系的細(xì)胞組織脫落物和根系分泌物為根際微生物提供了豐富的營養(yǎng)和能量，因此，在植物根際的微生物數(shù)量和活性常高于根外土壤，這種現(xiàn)象稱為根際效應(yīng)。根際微生物：根際微生物是指植物根系直接影響范圍內(nèi)的土壤微生物。數(shù)量：總的來說，根際微生物數(shù)量多于根外類群：由于受到根系的選擇性影響，根際微生物種類通常要比根外少菌根：是指某些真菌侵染植物根系形成的共生體。已發(fā)現(xiàn)有菌根的植物有二千多種，其中木本植物數(shù)量最多。分為外生菌根、內(nèi)生菌根、內(nèi)外生菌根外生菌根：真菌的菌絲（真菌的營養(yǎng)體呈絲狀）大部分著生在幼根的表面，少量菌絲侵入到皮層細(xì)胞間隙中，這樣的根根毛不發(fā)達(dá)，菌絲代替了根毛的作用， 吸收養(yǎng)料和水分外生菌根對寄主植物的作用有：擴大寄主植物根的吸收面。菌根真菌能產(chǎn)生生長刺激素，促進植物生長。防御林木根部病害，起機械屏障，防御病菌侵襲。產(chǎn)生抑制病菌的抑菌物質(zhì)和抗生素類物質(zhì)。利用外生菌根可使樹木提前45年成材, 木材的產(chǎn)量提高40%外生菌根菌的研究應(yīng)用，對于發(fā)展林業(yè)育苗，促進林木生長發(fā)育以及綠化荒山、礦廠廢地有重要意義內(nèi)生菌根：特點是真菌的菌絲體主要存在于根的皮層細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)，共生的植物仍保留有根毛同植物的關(guān)系：植物光合作用為真菌的生長發(fā)育提供碳源和能源；叢枝菌根增加了根圏的范圍，增加了根系對水分的吸收，提高植物的抗旱能力，改善植物營養(yǎng)條件；叢枝菌根在植物吸收養(yǎng)料中的作用：擴大根系吸收范圍，提高了從土壤溶液中吸收養(yǎng)料的吸收率；促進根圈微生物的固氮菌、磷細(xì)菌生長，并對共生固氮微生物的結(jié)瘤有良好的影響；與植物病害關(guān)系：有好有壞，不清楚。內(nèi)外生菌根：是外生和內(nèi)生菌根的混合型。在這種菌根中，真菌的菌絲不僅從外面包圍根尖，而且還伸入到皮層細(xì)胞間隙和細(xì)胞腔內(nèi)，如蘋果、草莓等植物具有這種菌根土壤酶是指在土壤中能催化土壤生物學(xué)反應(yīng)的一類蛋白質(zhì)。土壤酶來源于土壤微生物和植物根，也來自土壤動物和進入土壤的動、植物殘體。 存在狀態(tài)：胞內(nèi)酶：存在于土壤中微生物和動、植物的活細(xì)胞及其死亡細(xì)胞內(nèi)的酶 胞外酶：以游離態(tài)存在于土壤溶液中或與土壤有機、礦質(zhì)組分結(jié)合的脫離了活細(xì)胞和死亡細(xì)胞的酶 一般土壤酶較少游離在土壤溶液中，主要是吸附在土壤有機和礦質(zhì)膠體上，并以復(fù)合物狀態(tài)存在。土壤酶的種類與功能：氧化還原酶類（脫氫酶、葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶、過氧化物酶、硝酸鹽還原酶）；水解酶類（芳基酯酶、磷酸酯酶、纖維素酶、轉(zhuǎn)化酶(蔗糖酶）、脲酶）；轉(zhuǎn)移酶類（葡聚糖蔗糖酶、果聚糖蔗糖酶、氨基轉(zhuǎn)移酶）；裂解酶類（天冬氨酸脫羧酶、谷氨酸脫羧酶、芳香族氨基酸脫羧酶）土壤酶活性是指土壤中胞外酶催化生物化學(xué)反應(yīng)的能力。常以單位時間內(nèi)單位土重的底物剩余量或產(chǎn)物生成量表示，是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)。 影響因素：土壤性質(zhì)（土壤質(zhì)地、土壤水分狀況、土壤結(jié)構(gòu)、土壤溫度、土壤有機質(zhì)含量）；耕作管理措施（施肥、土壤灌溉、農(nóng)藥）生物活性物質(zhì)：一）植物激素；二）植物毒素；三）維生素和氨基酸；四）多糖膠體（Colloid）又稱膠狀分散體，是一種均勻混合物，在膠體中含有兩種不同相態(tài)的物質(zhì)，一種分散，另一種連續(xù)。分散相是由微小的粒子或液滴所組成，分散相粒子直徑在1nm1000nm之間的分散系；膠體是一種分散相粒子直徑介于粗分散體系和溶液之間的一類分散體系。根據(jù)分散系中顆粒的大小，分散系可分為溶液、膠體和懸液。土壤膠體顆粒是指直徑小于2微米（或1微米）的土壤顆粒。土壤膠體顆粒是土壤中最活躍的部分之一，對土壤的結(jié)構(gòu)性，保水性和保肥性，土壤環(huán)境容量等，均有一定的影響。有機膠體顆粒主要為腐殖物質(zhì)膠體，還有少量的蛋白質(zhì)，多肽 、氨基酸及多糖。一般為非晶質(zhì)的，親水性強。無機膠體顆粒又叫礦質(zhì)膠體顆粒，主要包括：各種層狀鋁硅酸鹽粘土礦物；含水氧化物。 沙土的無機膠體的含量比粘土少得多。有機-無機復(fù)合膠體顆粒：有機膠體和無機膠體顆粒通過物理、化學(xué)或物理化學(xué)的作用，相互結(jié)合在一起形成的。絕大部分有機膠體是以這種形式存在的。土壤膠體包括：膠體顆粒（分散相）、粒間溶液（分散介質(zhì)）膠體顆粒（膠粒）結(jié)構(gòu)1 膠核 膠體的基本部分，由粘土礦物，含水氧化物和腐殖質(zhì)及有機-無機復(fù)合膠體的分子群組成。2 雙電層 一般由土壤膠核表面的電荷（主要是凈負(fù)電荷）和交換性離子的正電荷所構(gòu)成。雙電層：當(dāng)帶電膠核分散在溶液中時，電中性原理，相反電荷的離子在帶電膠核表面的液相中積聚。此時，反離子一方面受膠體表面電荷吸引，趨向于排列在緊靠膠體表面，另一方面，由于離子熱運動，這些反離子又會向相反方向擴散，當(dāng)靜電引力與熱擴散相平衡時，膠體表面與溶液界面上，形成了由膠體表面電荷層（決定電位層）和溶液中補償離子層（非活動性離子層和擴散層）所組成的電荷非均勻分布的空間結(jié)構(gòu)-雙電層帶電膠體表面對反號離子的靜電引力與離子熱運動平衡的結(jié)果；膠粒表面補償離子的分布隨著距膠核表面距離的增加而減少，具有擴散特征。這種雙電層稱為擴散雙電層。離子價數(shù)越高，離子濃度越大，K值越大（參數(shù)，1/K稱為擴散雙電層的厚度），雙電層的厚度越小，因此，增加離子的價數(shù)和濃度，可使雙層壓縮，促進膠體凝聚不分散。對土壤膠體而言，具有負(fù)的電動電位，膠粒之間因帶有相同的電荷處于相互排斥狀態(tài)，具分散性。土壤陽離子的增加，膠體表面負(fù)電荷被中和，從而加強了土壤的凝聚土壤溶液中常見陽離子的凝聚能力：Na+k+NH+H+Mg2+Ca2+AI3+M2+M+-當(dāng)土壤溶液中含有相同濃度的不同價離子時,土壤膠體首先吸附高價陽離子離子土壤中常見離子的交換能力的大小Fe3+,AI3+H+Ca2+Mg2+K+Na+H+是特例，H+離子半徑小,水化程度也極弱,運動速度快，活動能力強。-化合價相同的離子,則取決于離子的大小(水合離子半徑)2 離子半徑及水化程度hydration 對于同價離子而言，原子量越低，離子半徑越小，單位面積上的電荷密度越大，對水的吸引力在增加，水化程度越高，在陽離子周圍包被著相當(dāng)厚度的水膜，增加了陽離子與膠粒表面的距離，減弱了膠粒與離子的引力，而離子半徑大的，則相反凡離子本身半徑愈大，重量愈大的離子，其代換力和結(jié)合強度也愈大。因其水化膜薄，易于膠粒接近，所以彼此的引力較大。3 離子濃度concentration離子濃度大，能增強離子的交換能力?；パa陽離子的效應(yīng)：當(dāng)土壤中有對之具有更強的吸持力的互補陽離子存在時，可使一種陽離子對另一種陽離子的代換變得更容易。例如K+，如果它的互補離子是Ca2+，而Ca2+的結(jié)合強度和代換力均大于K+，則可促進K+的有效性。如果K+的互補離子是Na+，Na+的結(jié)合強度和代換力小于K+，則抑制了K+的有效性。為促進植物吸收K離子，可利用這一效應(yīng)。思考：含水云母較多的土壤如何提高土壤K元素的有效性？在土壤膠體上各種交換性鹽基離子之間的相互影響的作用互補離子效應(yīng)（陪伴離子效應(yīng)）陽離子交換量：在一定pH值下，單位質(zhì)量土壤所能吸附的全部交換性陽離子的容量(cmol（+）/kg)?！耙欢╬H值”，一般是pH值為7，對石灰性土一般采用pH8.5。影響陽離子交換量的因子：1）質(zhì)地土壤中具有吸附能力的土粒主要是粘粒、腐殖質(zhì)和小部分細(xì)粉粒。質(zhì)地越粘重、含粘粒越多的土壤，陽離子交換量越大。2）腐殖質(zhì)含量腐殖質(zhì)分子量大，功能團多，具有很大的吸收表面，帶大量負(fù)電荷，它的陽離子交換量遠(yuǎn)比無機膠體大。所以含腐殖質(zhì)豐富的土壤，陽離子交換量大。3）無機膠體的種類4）土壤酸堿性引起陽離子代換作用的土壤膠體上的負(fù)電荷總量是由粘土礦物晶格中離子的同晶置換作用、水化氧化鐵鋁的羥基（-OH）解離作用及有機質(zhì)的解離作用所產(chǎn)生的。酸堿性影響膠核表面羥基（-OH）群解離。一般情況下，pH升高會增大土壤陽離子交換量。在pH3-4直到pH8-9，代換量隨pH增加而增加。我國土壤的陽離子交換量，由南向北，由西向東，呈逐漸增大的趨勢。南北的差異主要是由于粘土礦物的組成不同所致，東西差異還與西部土壤的質(zhì)地較輕有關(guān)。因素：礦物組成、土壤質(zhì)地、有機質(zhì)的積累（氣候生物因素等）C20cmol(+)/kg 吸附力強的土壤C10-20cmol(+)/kg 吸附力居中的土壤C 10cmol(+)/kg 吸附力弱的土壤陽離子的專性吸附：主要土壤膠體:鐵、鋁、錳的氧化物及其水合物被吸附的陽離子：過渡金屬：對鐵、鋁、錳的氧化物膠體上的氧原子具有很強的極化能力,其離子變形能力亦強，進入雙電層的內(nèi)層,取代氫離子,與氧共價鍵結(jié)合,形成內(nèi)絡(luò)合物反應(yīng)的結(jié)果使體系的pH值下降，表面電荷向正值轉(zhuǎn)變陽離子專性吸附的環(huán)境意義：氧化物膠體對重金屬離子具有富集作用；土壤是重金屬元素的一個匯,專性吸附可以控制其由土壤溶液向植物體遷移；被專性吸附的離子不能被通常的提取交換性陽離子的試劑所提??；但同時也有潛在污染的問題重金屬超富集植物：植物的根系能直接把污染元素從土壤中吸走，從而修復(fù)被污染的土壤我國土壤的酸堿性反應(yīng)，大多數(shù)在pH4.58.5之間。在地理分布上有“東南酸西北堿”的規(guī)律性。大致可以長江為界（北緯33），長江以南的土壤為酸性或強酸性，長江以北的土壤多為中性或堿性。我國土壤的酸堿性南北差異很大。長江以南(北緯33)的土壤,如華南、西南的紅壤、黃壤pH4.5-5.5,有的低至3.6（如臺灣省的新八仙山和廣東省丁湖山、五指山的黃壤，pH值有的低至3.63.8）華中華東地區(qū)的紅壤pH5.5-6.5長江以北的土壤一般為中性或堿性, pH7.5-8.5,少數(shù)高至10.5（如吉林、內(nèi)蒙古、華北的堿土pH值有的高達(dá)10.5）土壤酸化：土壤中H+的來源：多雨的自然條件下,降水量大于蒸發(fā)量,淋溶作用強烈,+取代土壤膠體上的鹽基離子在交換過程中,H+的補給途徑:水的解離、碳酸解離、有機酸的解離酸雨、施肥，其它無機酸土壤中鋁的活化： 隨土壤膠體+上的增多,氫飽和度增加,超過一定限度時,膠體晶粒的結(jié)構(gòu)被破壞鋁八面體解體,AI3+釋放出來,成為活性鋁,交換性AI3+新制備的氫膠體上,0.5h后,交換性酸中52-58%轉(zhuǎn)變?yōu)榻粨Q性鋁離子;6h后,交換性AI3+增加至72-98%不同粘粒轉(zhuǎn)變速度不同,蒙脫石快于高嶺石土壤酸化的影響因素：1氣候因素溫度、濕度直接影響風(fēng)化過程及物質(zhì)轉(zhuǎn)化遷移；同時