土壤固體物質(zhì)組成

關(guān)于土壤固體物質(zhì)組成第1頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三

土壤質(zhì)地可在一定程度上反映土壤礦物組成和化學(xué)組成。同時(shí)，土壤顆粒的大小與土壤的物理性質(zhì)有密切關(guān)系，并且影響土壤孔隙狀況，從而對土壤水分、空氣、熱量的運(yùn)動和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化均有很大的影響。

根據(jù)單個(gè)土粒的當(dāng)量粒徑（假定土粒為圓球形的直徑）的大小，可將土粒分為若干組，稱為粒級石礫砂粒粉粒黏粒土壤質(zhì)地第2頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三常見的土壤粒級制中國制卡欽斯基制美國農(nóng)部制國際制

國際上通行的粒級制是把小于0.002mm的稱為黏粒第3頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三

同級土粒的大小相近，其成分和性質(zhì)基本一致；不同粒級的礦物其組成有很大差別，因而其化學(xué)成分也有所不同。各級土粒的主要特性：石塊：不利耕作和作物生長石礫：其大小和含量直接影響耕作難易砂粒：通氣性好，無脹縮性粉粒：有微弱的黏結(jié)性、可塑性、吸濕性和脹縮性黏粒：顆粒小，比表面積大，吸附能力強(qiáng)，通氣和透水性較差第4頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三

土壤機(jī)械組成

概念：根據(jù)土壤機(jī)械分析，分別計(jì)算其各粒級的相對含量，即為機(jī)械組成。

土壤質(zhì)地

概念：土壤質(zhì)地是根據(jù)機(jī)械組成劃分的土壤類型，其反映了母質(zhì)來源及成土過程的某些特征，是土壤的一種十分穩(wěn)定的自然屬性。質(zhì)地分類制國際制美國農(nóng)部制卡欽斯基制基本質(zhì)地類型砂土壤土黏土第5頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三國際制土壤質(zhì)地三角圖

國際質(zhì)地制根據(jù)砂粒(2-0.02mm)、粉粒(0.02-0.002mm)和粘粒(<0.002mm)三粒級含量的比例，劃定12個(gè)質(zhì)地名稱美國農(nóng)部制土壤質(zhì)地三角圖

根據(jù)砂粒(2-0.05mm)、粉粒(0.05-0.002mm)和粘粒(<0.002mm)3個(gè)粒級的比例，劃定12個(gè)質(zhì)地名稱第6頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤質(zhì)地肥力特征砂質(zhì)土黏質(zhì)土壤質(zhì)土第7頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三第8頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三黏粒礦物硅四面體及硅片

硅氧四面體的基本結(jié)構(gòu)由1個(gè)硅離子（Si4+）和4個(gè)氧離子（O2-）組成，砌成一個(gè)三角錐形的晶格單元，共有四個(gè)面，故稱為硅氧四面體第9頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三

四面體（SiO4）4-可自聚合，在水平方向上四面體通過共用底部氧的方式在平面兩維方向上無限延伸，排列成近似六邊形蜂窩狀的四面體片，這就是硅片?？捎胣(Si4O10)4-表示第10頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三鋁氧八面體及鋁片

鋁氧八面體的基本結(jié)構(gòu)由1個(gè)鋁離子（Al3+）和6個(gè)氧離子（O2-）（或氫氧離子）所構(gòu)成，其晶格單元具有八個(gè)面，故稱為鋁氧八面體第11頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三

在水平方向上，，相鄰的八面體通過共用兩個(gè)氧離子的方式，在平面兩維方向上無限延伸，排列成八面體，從而構(gòu)成鋁片，鋁片兩層氧都有剩余的負(fù)電荷。可用n(Al4O12)12-表示第12頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三硅四面體和鋁八面體的構(gòu)造圖第13頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三1：1型層狀硅酸鹽（高嶺石）晶體結(jié)構(gòu)示意圖第14頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三2：1型層狀硅酸鹽（蒙脫石）晶體結(jié)構(gòu)示意圖第15頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三同晶置換

礦物形成時(shí)，性質(zhì)相近的元素，在礦物晶格中相互替換而不破壞晶體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，稱之為同晶置換。

同晶置換現(xiàn)象在2：1和2：1：1型的黏粒礦物中較普遍，而1：1型的黏粒礦物中則相對較少同晶置換的結(jié)果：影響層間結(jié)合狀態(tài)和礦物特性被吸附的陽離子通過靜電引力被束縛在黏粒礦物表面而不易隨水流失

從環(huán)境角度看，同晶置換可能導(dǎo)致某些重金屬等污染元素在土壤中的不斷累積，以致超過環(huán)境容量而引發(fā)土壤污染。第16頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三黏粒礦物的種類及一般特性高嶺組

單位晶胞分子式可用Al4Si4O10·(OH)8表示，是水鋁片和硅氧片相間重疊組成的1:1型礦物。包括高嶺石、珍珠陶土及埃洛石等蒙蛭組

2:1型膨脹性礦物，由兩片硅氧片中間夾一水鋁片組成，其單位晶胞分子式可用(Al,Fe,Mg)4(Si,Al)8O20·nH2O表示。包括蒙脫石、綠脫石、拜來石、蛭石等水化云母組

2:1型非膨脹性礦物，以伊利石為主要代表，故又稱伊利組礦物，特征近似于蒙脫石綠泥石組

以綠泥石為代表，具有2:1:1型晶層結(jié)構(gòu)、同晶置換較普遍和顆粒較小等特征氧化物組

包括水化程度不等的各種鐵、鋁氧化物及硅的水化氧化物。分為結(jié)晶型和非晶質(zhì)無定型物質(zhì)型第17頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中各種含碳有機(jī)化合物的總稱。土壤有機(jī)質(zhì)概念來源高等植物（地上部和地下部）土壤中的動物土壤中的微生物施用的有機(jī)肥形態(tài)新鮮有機(jī)質(zhì)（未分解有機(jī)質(zhì)）半分解有機(jī)質(zhì)腐殖質(zhì)第18頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤有機(jī)質(zhì)（碳）環(huán)境農(nóng)業(yè)生產(chǎn)糧食安全氣候變化全球變暖第19頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三不同土壤有機(jī)質(zhì)含量差異明顯第20頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三有機(jī)質(zhì)的含量及其組成

有機(jī)質(zhì)的含量在不同土壤中差異很大，高的可達(dá)20％或30％以上(如泥炭土、一些森林土壤等)，低的不足0.5％(如一些漠境土和砂質(zhì)土壤)。在土壤學(xué)中，一般把耕層含有機(jī)質(zhì)20％以上的土壤，稱為有機(jī)質(zhì)土壤，含有機(jī)質(zhì)在20％以下的土壤，稱為礦質(zhì)土壤

土壤有機(jī)質(zhì)的主要元素組成是C、O、H、N，其次是P和S，C/N大約在10左右。主要有五類有機(jī)化合物和灰分物質(zhì)含量組成糖類化合物纖維素、半纖維素木質(zhì)素含N化合物脂肪、樹脂、蠟質(zhì)和單寧灰分物質(zhì)：Ca、Mg、K、Na、Si、P、S、Fe、Al、Mn第21頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三

土壤腐殖質(zhì)：是除未分解和半分解動、植物殘?bào)w及微生物體以外的有機(jī)物質(zhì)的總稱。土壤腐殖質(zhì)非腐殖物質(zhì)No-humicsubtances腐殖物質(zhì)Humicsubtances

為有特定物理化學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)已知的有機(jī)化合物，約占土壤腐殖質(zhì)的20~30%。

作用：增加土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性

是經(jīng)土壤微生物作用后，由多酚和多醌類物質(zhì)聚合而成的含芳香環(huán)結(jié)構(gòu)的、新形成的黃色至棕黑色的非晶形高分子有機(jī)化合物，一般占土壤有機(jī)質(zhì)的60~80%

是土壤有機(jī)質(zhì)的主體，也是土壤有機(jī)質(zhì)中最難分解的組分第22頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤腐殖物質(zhì)的組分及其分離土壤腐殖物質(zhì)的組分土壤腐殖質(zhì)腐殖物質(zhì)胡敏酸（褐腐酸，HA）富啡酸（黃腐酸，F(xiàn)A）胡敏素（黑腐素，H）多糖氨基酸多糖醛酸甙非腐殖物質(zhì)第23頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三

腐殖物質(zhì)是一類組成和結(jié)構(gòu)都很復(fù)雜的天然高分子聚合物，其主體是各種腐殖酸及其與金屬離子相結(jié)合的鹽類，它與土壤礦物質(zhì)部分密切結(jié)合形成有機(jī)無機(jī)復(fù)合體，因而難溶于水。土壤腐殖酸第24頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤腐殖酸的性質(zhì)一、物理性質(zhì)

腐殖酸在土壤中的功能與分子的形狀和大小有密切的關(guān)系。據(jù)報(bào)道，腐殖酸分子量的變動范圍為幾至幾百萬之間。

在同一土壤中，分子量：胡敏素＞胡敏酸＞富啡酸

特征：短棒形；具有非晶質(zhì)特征；較大的比表面積；親水膠體二、化學(xué)性質(zhì)

腐殖酸的主要組成元素是C、H、O、N、S，此外還含有少量的Ca、Mg、Fe、Si等灰分元素。

含碳量和含氮量：胡敏素＞胡敏酸＞富啡酸

腐殖酸分子中含有各種官能團(tuán)

1）含氧的酸性官能團(tuán)：包括芳香族和脂肪族化合物上的羧基（R-COOH）和酚羥基（酚-OH）

2）中性官能團(tuán)：醇羥基（R-OH）、醚基（-O-）、酮基（C=O）、醛基（-CHO）和酯（ROOC-）

3）堿性官能團(tuán)：胺（-NH2）、酰胺（-CONH2）

腐殖酸總酸度：富啡酸＞胡敏酸＞胡敏素第25頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化

有機(jī)殘?bào)w進(jìn)入土壤后，在以土壤微生物為主導(dǎo)的各種作用綜合影響下，向著兩個(gè)方向轉(zhuǎn)化：

一是在微生物酶的作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，徹底分解而最終釋放出CO2、H2O和能量；所含N、S、P等營養(yǎng)元素在一系列特定反應(yīng)后，釋放成為植物可利用的礦質(zhì)養(yǎng)料，這一過程稱為有機(jī)質(zhì)的礦化過程。R—(C,4H)+2O2CO2+2H2O+能量

另一個(gè)轉(zhuǎn)化方向則是各種有機(jī)化合物通過微生物的合成或在原植物組織中的聚合轉(zhuǎn)變?yōu)榻M成和結(jié)構(gòu)比原來有機(jī)化合物更為復(fù)雜的新的有機(jī)化合物，這一過程稱為腐殖化過程。

有機(jī)殘?bào)w的礦化和腐殖化是同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)過程，礦化過程是進(jìn)行腐殖化過程的前提，而腐殖化過程是有機(jī)殘?bào)w礦化過程的部分結(jié)果。礦化和腐殖化在土壤形成中是對立統(tǒng)一的兩個(gè)過程。第26頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三微生物礦化作用腐殖化作用好氧分解土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程嫌氣、厭氧分解CO2、H2O

礦質(zhì)養(yǎng)分CH4、H2S有機(jī)酸等多元酚,氨基酸、醌

胡敏酸土壤有機(jī)質(zhì)分解作用縮合第27頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三有機(jī)質(zhì)分解轉(zhuǎn)化過程動物微生物第28頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三1）有機(jī)質(zhì)的礦化作用：有機(jī)質(zhì)在生物作用下分解為簡單的無機(jī)化合物的過程。

2）有機(jī)質(zhì)的腐殖化作用：有機(jī)質(zhì)在分解的同時(shí)，形成腐殖質(zhì)的過程。

3）通常把每克干重的有機(jī)質(zhì)經(jīng)過一年分解后轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)（干重）的克數(shù)，稱為腐殖化系數(shù)。

腐殖質(zhì)形成的機(jī)理幾個(gè)概念

1）30年代：木質(zhì)素和微生物原生質(zhì)中的蛋白質(zhì)相互作用形成木質(zhì)素-蛋白質(zhì)復(fù)合體。

2）60年代：木質(zhì)素不能參與腐殖質(zhì)的形成，而是通過降解產(chǎn)生酚、醌型化合物，再與氨基酸縮合而成。

3）80年代及以后：

細(xì)胞自溶假說：死亡細(xì)胞釋放自溶酶，使細(xì)胞成分（糖、氨基酸、酚和其他芳香族化合物）形成自由基而迅速縮合成腐殖質(zhì)。

微生物合成學(xué)說：微生物利用植物物質(zhì)作碳源和能源，在細(xì)胞內(nèi)合成各種腐殖質(zhì)的高分子化合物，微生物死亡后再釋放到土壤中，在細(xì)胞外降解為腐殖質(zhì)。第29頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三影響土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素

有機(jī)質(zhì)是土壤中最活躍的物質(zhì)組成。一方面，外來有機(jī)物質(zhì)不斷地輸入土壤，并經(jīng)微生物的分解和轉(zhuǎn)化形成新的腐殖質(zhì)；另一方面，土壤原有有機(jī)質(zhì)不斷地被分解和礦化，離開土壤。有機(jī)物質(zhì)進(jìn)入土壤后由其一系列轉(zhuǎn)化和礦化過程所構(gòu)成的物質(zhì)流通稱為土壤有機(jī)質(zhì)的周轉(zhuǎn)。

由于微生物是土壤有機(jī)質(zhì)分解和周轉(zhuǎn)的主要驅(qū)動力，因此，凡是能影響微生物活動及其生理作用的因素都會影響有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。第30頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三1、溫度

溫度影響到植物的生長和有機(jī)質(zhì)的微生物降解。一般說來，在0C以下，土壤有機(jī)質(zhì)的分解速率很小。在0-35℃溫度范圍內(nèi)，提高溫度能促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)的分解，加速土壤微生物的生物周轉(zhuǎn)。溫度每升高10C，土壤有機(jī)質(zhì)的最大分解速率提高2-3倍。一般土壤微生物活動的最適宜溫度范圍約為25-35C，超出這個(gè)范圍，微生物的活動就受到明顯的抑制。第31頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三2、土壤水分和通氣

土壤水分對有機(jī)質(zhì)分解和轉(zhuǎn)化的影響是復(fù)雜的。土壤中微生物的活動需要適宜的土壤含水量，但過多的水分導(dǎo)致進(jìn)入土壤的氧氣減少，從而改變土壤有機(jī)物質(zhì)的分解過程和產(chǎn)物。當(dāng)土壤處于嫌氣狀態(tài)時(shí)，大多數(shù)分解有機(jī)質(zhì)的好氧微生物停止活動，從而導(dǎo)致未分解有機(jī)質(zhì)的累積。土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化也受土壤干濕交替作用的影響。第32頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三3、植物殘?bào)w的特性新鮮多汁的有機(jī)物質(zhì)比干枯稿桿易于分解有機(jī)物質(zhì)的細(xì)碎程度影響其與外界因素的的接觸面，從而影響其礦化速率密實(shí)有機(jī)物質(zhì)的分解速率比疏松有機(jī)物質(zhì)緩慢有機(jī)物質(zhì)組成的碳氮比（C/N）對其分解速度影響很大

土壤中加入新鮮有機(jī)物質(zhì)會促進(jìn)土壤原有有機(jī)質(zhì)的降解，這種礦化作用稱之為新鮮有機(jī)物質(zhì)對土壤有機(jī)質(zhì)分解的激發(fā)效應(yīng)第33頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三4、土壤特性

氣候和植被在較大范圍內(nèi)影響土壤有機(jī)質(zhì)的分解和積累，而土壤質(zhì)地在局部范圍內(nèi)影響土壤有機(jī)質(zhì)的含量。土壤有機(jī)質(zhì)的含量與其黏粒含量存在極顯著的正相關(guān)。土壤pH也通過影響微生物的活性而影響有機(jī)質(zhì)的降解。

各種微生物都有其最適宜于活動的pH范圍，大多數(shù)細(xì)菌活動的最適pH在中性附近(pH6.5-7.5)，放線菌的最適pH略偏向堿性一側(cè)，而真菌則最適于酸性條件下(pH3-6)活動。pH過低(<5.5)或過高(>8.5)對一般的微生物都不大適宜。第34頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤有機(jī)質(zhì)的作用及其生態(tài)與環(huán)境意義有機(jī)質(zhì)在土壤肥力上的作用1、提供植物需要的養(yǎng)分。土壤有機(jī)質(zhì)是作物所需的氮、磷、硫、微量元素等各種養(yǎng)分的主要來源2、改善土壤肥力特性。有機(jī)質(zhì)通過影響土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)而改善土壤肥力特性基礎(chǔ)土壤學(xué)第35頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三疏松與緊實(shí)的土壤第36頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三環(huán)境土壤學(xué)1、有機(jī)質(zhì)與重金屬離子的作用

土壤腐殖物質(zhì)含有多種官能團(tuán)，這些官能團(tuán)對重金屬離子有較強(qiáng)配位和富集能力。土壤有機(jī)質(zhì)與重金屬離子的配位作用對土壤和水體中重金屬離子的固定和遷移有極其重要的影響。各種官能團(tuán)對金屬離子的親合力為：

重金屬離子的存在形態(tài)也受腐殖物質(zhì)的配位反應(yīng)和氧化還原作用的影響；

腐殖質(zhì)對無機(jī)礦物也有一定的溶解作用第37頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三2、有機(jī)質(zhì)對農(nóng)藥等有機(jī)污染物的固定作用土壤有機(jī)質(zhì)對農(nóng)藥等有機(jī)污染物有強(qiáng)烈的親和力，對有機(jī)污染物在土壤中的生物活性、殘留、生物降解、遷移和蒸發(fā)等過程有重要的影響。土壤有機(jī)質(zhì)對農(nóng)藥的固定與腐殖物質(zhì)官能團(tuán)的數(shù)量、類型和空間排列密切相關(guān)，也與農(nóng)藥本身的性質(zhì)相關(guān)。3、土壤有機(jī)質(zhì)對全球碳平衡的影響土壤有機(jī)質(zhì)是全球碳平衡過程中非常重要的碳庫。土壤有機(jī)碳的損失對地球自然環(huán)境具有重大影響。第38頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤生物

土壤生物是土壤具有生命力的主要成分，在土壤形成和發(fā)育過程中起主導(dǎo)作用。同時(shí)，它也是凈化土壤有機(jī)污染物的主力軍。因此，生物群體是評價(jià)土壤質(zhì)量和健康狀況的重要指標(biāo)之一。第39頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤生物的類型組成

土壤生物是棲居在土壤（還包括枯枝落葉層和枯草層）中的生物體的總稱，主要包括土壤動物、土壤微生物和高等植物根系。土壤動物土壤脊椎動物土壤節(jié)肢動物土壤環(huán)節(jié)動物土壤線蟲土壤原生動物第40頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三蚯蚓螨類彈尾蟲線蟲第41頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤微生物

在土壤-植物整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，微生物分布廣、數(shù)量大、種類多，是土壤生物中最活躍的部分。原核微生物古細(xì)菌細(xì)菌放線菌藍(lán)細(xì)菌黏細(xì)菌真核微生物真菌藻類地衣病毒第42頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤微生物的根際效應(yīng)及其環(huán)境意義

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)。第43頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤微生物的根際效應(yīng)及其環(huán)境意義

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)。第44頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三

土壤孔隙性質(zhì)（簡稱孔性）是指土壤孔隙總量及大、小孔隙分布。

土壤結(jié)構(gòu)性是指土壤固體顆粒的結(jié)合形式及其相應(yīng)的孔隙性和穩(wěn)定度。土壤孔性是土壤結(jié)構(gòu)性的反映，結(jié)構(gòu)好則孔性好，反之亦然。土壤孔性和結(jié)構(gòu)性第45頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三總孔度

——土壤孔隙總量分級孔度——大小孔隙分配，包含其連通情況和穩(wěn)定程度土壤孔性

土壤比重：單位體積的固體土粒（不包括粒間孔隙）的干重與4℃的同體積水重之比，成為土壤比重，無量綱。

土壤學(xué)中，一般把接近土壤礦物比重（2.6~2.7左右）的數(shù)值2.65作為土壤表層的平均比重值。

土壤容重：單位容積的土體（包括粒間孔隙）的烘干重，稱為土壤容重，單位為g/cm3。

容重：砂土＞壤土＞黏土；有機(jī)質(zhì)含量越高，土壤容重越??；質(zhì)地相同的土壤，有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成則容重減小，無團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤，容重大第46頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三

土壤孔度：土?；驁F(tuán)聚體之間以及團(tuán)聚體內(nèi)部的孔隙，稱為土壤孔隙。土壤中孔隙的容積占整個(gè)土體容積的百分?jǐn)?shù)，稱為土壤孔度，也叫總孔度。土壤孔度=（1-容重/比重）100%

砂土的孔隙粗大，但孔隙數(shù)目少，故孔度小；黏土的孔隙狹細(xì)而數(shù)目很多，故孔度大。

土壤分級孔度：土壤總孔度反映土壤中所有孔隙的總量，但是，對土壤肥力、植物根系伸展和土壤動物活動關(guān)系更大的則是土壤大小孔隙的分配、分布和連通的情況。

按當(dāng)量孔徑大小不同，土壤孔隙可分為三級：非活性孔毛管孔通氣孔無效孔隙非毛管孔第47頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤結(jié)構(gòu)性

土壤結(jié)構(gòu)是土粒(單粒和復(fù)粒)的排列、組合形式，這個(gè)定義包含著兩重含義：結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)性

土粒（單粒和復(fù)粒）會在內(nèi)外因素綜合作用下相互團(tuán)聚成一定形狀和大小且性質(zhì)不同的團(tuán)聚體，即土壤結(jié)構(gòu)體

土壤結(jié)構(gòu)性即為土壤結(jié)構(gòu)體的種類、數(shù)量（尤其是團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的數(shù)量）及結(jié)構(gòu)體內(nèi)外的孔隙狀況等產(chǎn)生的綜合性質(zhì)

土壤結(jié)構(gòu)體的劃分主要依據(jù)它的形態(tài)、大小和特性等，常有以下幾類：塊狀結(jié)構(gòu)和核狀結(jié)構(gòu)棱柱狀結(jié)構(gòu)和柱狀結(jié)構(gòu)片狀結(jié)構(gòu)（板狀結(jié)構(gòu)）團(tuán)粒結(jié)構(gòu)第48頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤結(jié)構(gòu)類型示意圖第49頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三

土壤水分特征曲線是土壤水的基質(zhì)勢或水吸力與土壤含水量的關(guān)系曲線，反映了土壤水的能量和數(shù)量之間的關(guān)系及土壤水分基本物理特性。土壤水分特征第50頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三影響因素1、土壤質(zhì)地不同質(zhì)地的土壤其水分特征曲線各不相同。一般而言，黏粒含量愈高，同一吸力條件下土壤的含水量愈大，或同一含水量下其吸力值愈高。不同質(zhì)地土壤的水分特征曲線第51頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三2、土壤結(jié)構(gòu)及土溫土壤結(jié)構(gòu)也會影響水分特征曲線，在低吸力范圍內(nèi)更為明顯。在同一吸力值下，干容重愈大的土壤，相應(yīng)含水量一般也要大些。3、土壤水分變化過程由土壤脫濕（由濕變干）過程和土壤吸濕（由干變濕）過程測得的水分特征曲線不同，這一現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象。

產(chǎn)生滯后現(xiàn)象的原因可能與土壤顆粒的脹縮性以及土壤孔隙的分布特點(diǎn)有關(guān)。土壤水分特征的滯后現(xiàn)象第52頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三

土壤通氣性是指氣體透過土體的性能，它反映土壤特性對土壤空氣更新的綜合影響。

土壤通氣性的好壞，主要決定于土壤的總孔度特別是空氣孔度的大小。土壤通氣性的度量指標(biāo)空氣孔度土壤的氧擴(kuò)散率氧化還原點(diǎn)位（Eh值）土壤通氣性的生態(tài)與環(huán)境意義土壤通氣性第53頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三

土壤受外力作用（如耕作）時(shí)，顯示出的一系列動力學(xué)特性，統(tǒng)稱土壤力學(xué)性質(zhì)（又稱物理機(jī)械性）。主要包括黏結(jié)性、黏著性和塑性等。

耕性是土壤在耕作時(shí)所表現(xiàn)的綜合性狀，土壤耕性是土壤力學(xué)性質(zhì)的綜合反映。土壤力學(xué)性質(zhì)與耕性第54頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤黏結(jié)性和黏著性

土壤黏結(jié)性是土粒與土粒之間由于分子引力而相互黏結(jié)在一起的性質(zhì)。

土壤黏著性是土壤在一定含水量范圍內(nèi)，土粒黏附在外物（農(nóng)具）上的性質(zhì)，即土粒-水-外物相互吸引的性能。黏結(jié)性與黏著性的影響因素：

土壤黏結(jié)性和黏著性均發(fā)生于土粒表面，其影響因素相同，主要有土壤活性表面大小和含水量高低兩個(gè)方面。

1、土壤比表面及其影響因素土壤質(zhì)地、黏粒礦物種類和交換性陽離子組成，以及土壤團(tuán)聚化程度等，都是影響其黏結(jié)性和黏著性大小的因素。

2、土壤含水量土壤含水量的多少，對黏結(jié)性和黏著性的強(qiáng)弱的影響很大。在適度的含水量范圍內(nèi)，土壤才有最強(qiáng)的黏結(jié)性。第55頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤塑性

土壤塑性是指土壤在外力的作用下變形，當(dāng)外力撤銷后仍能保持這種變形的特性，也稱可塑性。土壤塑性是片狀黏粒及其水膜造成的。

有一點(diǎn)值得注意，即土壤有機(jī)質(zhì)能明顯減弱土壤黏結(jié)性，提高土壤上、下塑限，但幾乎不改變其塑性值。土壤耕性

土壤耕性是指由耕作所表現(xiàn)出來的土壤物理性質(zhì)，它包括：1）耕作時(shí)土壤對農(nóng)具操作的阻力，即耕作的難易問題；2）耕作后與植物生長有關(guān)的土壤物理性狀，即耕作質(zhì)量問題。第56頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤化學(xué)性質(zhì)土壤膠體特性及吸附性土壤酸堿性土壤氧化性和還原性土壤中的配位反應(yīng)第57頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤膠體特性及吸附性

土壤膠體是指土壤中粒徑小于2μm或小于1μm的顆粒，為土壤顆粒最細(xì)小而最活躍的部分。按成分和來源，土壤膠體可分為無機(jī)膠體、有機(jī)膠體和有機(jī)無機(jī)復(fù)合膠體。

無機(jī)膠體：包括成分簡單的晶質(zhì)和非晶質(zhì)的硅、鐵、鋁的含水氧化物，成份復(fù)雜的各種類型的層狀硅酸鹽（主要是鋁硅酸鹽）礦物。

有機(jī)膠體：主要是腐殖質(zhì)，還有少量的木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、纖維素等。

有機(jī)無機(jī)復(fù)合體：土壤的有機(jī)膠體很少單獨(dú)存在，大多通過多種方式與無機(jī)膠體相結(jié)合，形成有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體。第58頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三

土壤吸附性：土壤固相和液相界面上離子或分子的濃度大于整體溶液中該離子或分子濃度的現(xiàn)象，稱為正吸附。在一定條件下也會出現(xiàn)與正吸附相反的現(xiàn)象，即稱為負(fù)吸附。

它取決于土壤固相物質(zhì)的組成、含量、形態(tài)和溶液中離子的種類、含量、形態(tài)，以及酸堿性、溫度、水分狀況等條件及其變化，影響著土壤中物質(zhì)的形態(tài)、轉(zhuǎn)化、遷移和有效性。按產(chǎn)生機(jī)理的不同，可將土壤吸附性分為以下幾種：交換性吸附專性吸附負(fù)吸附化學(xué)沉淀與土壤吸附第59頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤酸堿性

土壤酸堿性與土壤的固相組成和吸收性能有著密切的關(guān)系，是土壤的一個(gè)重要化學(xué)性質(zhì)，其對植物生長和土壤生產(chǎn)力以及土壤污染與凈化都有較大的影響。土壤酸度

土壤總酸度是用堿，例如Ca(OH)2進(jìn)行滴定而獲得的，它包括了各種形態(tài)的酸，其大小順序是：

土壤潛在酸＞土壤的非交換性酸＞土壤的交換性酸＞土壤的活性酸土壤潛在酸解離而釋放酸的有機(jī)酸水解而釋放酸的有機(jī)-Al3+配合物被陽離子交換和水解作為酸釋放的交換性H+和Al3+礦物上的非交換性酸第60頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤堿度

和土壤酸度一樣，土壤堿度也常用土壤溶液（水浸液）的pH表示。

由于土壤的堿度在很大程度上決定于膠體上吸附的交換性Na+的相對數(shù)量，所以通常把交換性Na+的飽和度稱為土壤堿化度。堿化度（%）=交換性鈉（mmol/kg）/陽離子交換量（mmol/kg）×100第61頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三交換性鈉的水解

交換性鈉水解呈強(qiáng)堿性反應(yīng)，是堿化土的重要特征。堿化土形成必需具備：

①有足夠數(shù)量的鈉離子與土壤膠體表面吸附的鈣、鎂離子交換。膠粒Ca2+Mg2++4Na+膠粒2Na+2Na+++Ca2+Mg2+②土壤膠體上交換性鈉解吸并產(chǎn)生蘇打鹽類膠粒xNa++yH2O膠粒x-yNa+yH++yNaOH交換結(jié)果產(chǎn)生了NaOH，使土壤呈堿性反應(yīng)。第62頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三影響土壤酸堿度的因素

土壤在一定的成土因素作用下都具有一定的酸堿度范圍，并隨成土因素的變遷而發(fā)生變化。氣候地形母質(zhì)植被人類耕作活動

此外，某些土壤性質(zhì)也會影響土壤酸堿度，如鹽基飽和度、鹽基離子種類和土壤膠體類型。土壤酸堿性的環(huán)境意義第63頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤氧化性和還原性土壤氧化還原體系

土壤中的氧化還原體系有無機(jī)體系和有機(jī)體系，主要的無機(jī)體系是氧體系、鐵體系、錳體系、氮體系、硫體系、氫體系等。

1/4O2+H++e=1/2H2OFe(OH)3+3H++e=Fe2++3H2O1/2MnO2+2H++e=1/2Mn2++H2O1/8CO2+H++e=1/8CH4+1/4H2O 環(huán)境意義？第64頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤中的配位反應(yīng)

金屬離子和電子給予體結(jié)合而成的化合物，稱為配位化合物。如果配位體與金屬離子形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的配位化合物，則稱為螯合物。無機(jī)配位體有機(jī)物第65頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤生物學(xué)性質(zhì)土壤酶特性土壤微生物特性土壤動物特性第66頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤酶特性

土壤酶是土壤成分中最活躍的有機(jī)成分之一，驅(qū)動著土壤的代謝過程，對土壤圈中養(yǎng)分循環(huán)和污染物質(zhì)的凈化具有重要的作用。來源微生物土壤動物植物根系第67頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤酶的存在形態(tài)

土壤酶較少游離在土壤溶液中，主要是吸附在土壤有機(jī)質(zhì)和礦質(zhì)膠體上，并以復(fù)合物狀態(tài)存在。土壤環(huán)境與土壤酶活性

土壤酶活性受多種土壤環(huán)境因素的影響：土壤理化性質(zhì)與土壤酶活性根際土壤環(huán)境與土壤酶活性外源土壤污染物質(zhì)與土壤酶活性第68頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤微生物特性

土壤微生物是土壤有機(jī)質(zhì)、土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)的動力；同時(shí)，土壤微生物對土壤污染具有特別的敏感性。土壤微生物特性特別是土壤微生物多樣性是土壤的重要生物學(xué)性質(zhì)之一。微生物多樣性種群多樣性營養(yǎng)類型多樣性呼吸類型多樣性第69頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤微生物營養(yǎng)類型的多樣性

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(jī)營養(yǎng)型化能無機(jī)營養(yǎng)型光能有機(jī)營養(yǎng)型光能無機(jī)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(jī)物質(zhì)。又稱化能自養(yǎng)型，無需現(xiàn)成的有機(jī)物質(zhì)，能直接利用空氣中的二氧化碳或無機(jī)鹽類生存的細(xì)菌。又稱光能異養(yǎng)型，其能源來自光，但需要有機(jī)化合物作為供氫體以還原二氧化碳，并合成細(xì)胞物質(zhì)。又稱光能自養(yǎng)型，利用光能進(jìn)行光合作用，以無機(jī)物作氫供體以還原二氧化碳合成細(xì)胞物質(zhì)。第70頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤微生物呼吸類型的多樣性根據(jù)土壤微生物對氧氣要求的不同，可分為：好氧微生物

是指在生活中必須有游離氧氣的微生物。土壤中大多數(shù)細(xì)菌以及霉菌、放線菌、藻類和原生動物等都屬此類。兼性微生物

在有氧條件下進(jìn)行有氧呼吸，在微氧環(huán)境中進(jìn)行無氧呼吸，但兩種環(huán)境中呼吸產(chǎn)物不同。如酵母菌和大腸桿菌。厭氧微生物

在生活中不需要游離氧氣而能還原礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)的微生物成為厭氧微生物。包括梭菌、產(chǎn)甲烷細(xì)菌和脫硫弧菌等。第71頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤動物特性

土壤動物特性包括土壤動物組成、個(gè)體數(shù)或生物量、種類豐富度、群落的均勻度、多樣性指數(shù)等，是反映環(huán)境變化的敏感生物學(xué)指標(biāo)。土壤動物作為生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中的重要分解者，在生態(tài)系統(tǒng)中起著重要的作用：土壤動物積極同化各種有用物質(zhì)以建造其自身土壤動物的排泄產(chǎn)物歸還到環(huán)境中不斷改造環(huán)境第72頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)土壤的形成、土壤形成因素、土壤形成過程、土壤剖面分化與特征第73頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三土壤形成因素

土壤形成因素又稱成土因素，是影響土壤形成和發(fā)育的基本因素。

俄國土壤學(xué)家B·B·道庫恰耶夫提出五大成土因素學(xué)說：自然成土因素包括母質(zhì)、生物、氣候、地形和時(shí)間。人類活動也是土壤形成的重要因素。第74頁，講稿共83頁，2023年5月2日，星期三母質(zhì)

概念：母質(zhì)是指原生基巖經(jīng)過風(fēng)化、搬運(yùn)、堆積等過程于地表形成的一層疏松、最年輕的地質(zhì)礦物質(zhì)層，它是形成土壤的物質(zhì)基礎(chǔ)，是土壤的前身。

母質(zhì)在土壤形成中的作用可大體概括為：不同母質(zhì)因其礦物組成、理化性狀的不同，在其他成土因素的作用下，直接影響著成土過程的速度、性質(zhì)和方向母質(zhì)的機(jī)械組