土壤学考题

一、名词解释（10X2）5英5汉）

1、E同晶置换（Isomorphous replacement）this is the substitution of one element for

another in ionic crystals without change of the structure.

是指硅酸盐矿物中的硅氧片或水铝片中的配位中心离子，被大小相近的离子所取代，它使其化学组成发生改变，但晶层结构未变的现象。

2、基质势（matric potential）In the case of unsaturated, soil by soil adsorption and

capillary force constraints, the water potential of pure natural free water below the

water potential of the reference standard.

在不饱和的情况下，土壤水受土壤吸附力和毛管力所制约，其水势自然低于纯自由

水参比标准的水势。

3、土壤容重（Soil bulk density）Natural state unit volume of soil (including

intergranular pores) weight

4、土壤胶体（Soil colloids）Soil solid, liquid and gas in mutual dispersed colloidal

state, the solid phase particle diameter is generally less than 1μm, soil colloids

often refers to these solid particles.

土壤中的固相、液相和气相呈相互分散的胶体状态，其固相颗粒直径一般小于1μm，

土壤胶体常指这些固相颗粒。

5、毛管水：受毛管压力作用而保持在土壤孔隙中的水分

6、当量孔径：土壤孔隙的形状和连通情况非常复杂，孔径的大小也变化多端，它们并非有规则的形状，在土壤学上所说的孔隙直径是指与一定的土壤水吸力相当的孔径，称当量孔径或有效孔径。

7、土壤：土壤是覆盖于地球陆地表面具有肥力特征的，能生长绿色植物的疏松物质层。

8、矿化：进入土壤的有机质，分解为简单无机化合物，释放出矿质营养的过程。

9、腐殖化：使简单的有机化合物形成新的、较稳定的有机化合物，使有机质及其养分保蓄起来的过程。

10硝化：铵态氮被微生物氧化为亚硝酸盐并进一步氧化为硝酸盐的过程。

11、氨化作用：分解含有机物产生氨的生物学过程。

二、选择（10X1.5）

1、不属于盐基离子的是（铝离子）土壤胶体上吸附的交换性离子可以分为两种类型：一类是致酸离子，如氢离子、铝离子；另一类是盐基离子，如钾离子、钠离子、钙离子、镁离子、铵离子等。

2、土壤P在什么情况下有效性最高（中性条件）

3、改良酸性土壤通常要用石灰或石灰石粉。

4、一般情况下矿质土壤颗粒的密度为（2.65）

三、填空题

1、五大圈层系统为大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈和生物圈。

2、土壤有机质转化可分为矿质化和腐殖质化。

3、土壤形成的五大要素气候、生物、母质、地形、时间。

四、简答题（4X5）

1、土水势的主要分势是什么？

答：土水势表示土壤水分在土—水平衡体系中所具有的能态。它是指将单位水量从一个土—水系统移到温度和气压完全相同的纯水池时所做的功。常用（Ψ）来表示。土水势主要由以下几个分势组成：

基质势（Ψm）matric potential 、压力势（Ψp）pressure potential、

溶质势（Ψs）osmotic potential 和重力势（Ψg）gravitational potential 。

Ψt=Ψm+Ψp+Ψs+Ψg

2有机质对土壤肥力有哪些贡献？

答：1)能提供给作物需要的养分

a：OM（有机质）能提供给植物有机态养分，OM在降解过程中能产生一些水溶性的有机分子，比如氨基酸、酰胺、易水解蛋白质、己糖磷酸脂、蔗糖磷酸脂等这些水溶性的有机分子能够为植物直接吸收利用。

b：OM能提供给植物矿质态养分，在OM的元素组成中，含有各种各样的元素，既有大量元素也有微量元素，既有养分元素，又有有益元素。这些养分元素经过矿质化作用，就能分解释放出来供作物吸收利用。

c：有机质分解、合成过程中产生的有机酸和腐殖酸，能促进矿物质的溶解，促进矿物风化，从而释放出养分供植物吸收利用。

d：有机质分解、合成过程中产生的各种有机酸及腐殖酸能与金属离子形成络合物，从而使这些离子保留在土壤中而不致于沉淀下来。

2)有机质能改善土壤的理化、生物性质，从而改善土壤的肥力特性

①物理性质

a：有机质能促进土壤团粒结构的形成，增加团粒结构的稳定性。OM在土壤中主要以胶膜的形式包被在土壤颗粒上表面，对于砂质土壤来讲，由于腐殖质的粘结性、粘着性比砂粒要大，所以腐殖质包被在砂粒的表面，就能增加砂粒的粘结性、粘着性，改善砂质土的松散无结构状态，促进团粒结构的形成。

对于粘质土壤来讲，由于腐殖质的粘结性、粘着性比粘粒要小，所以腐殖质包被在粘粒的表面，就能减少粘粒的粘结性、粘着性，改善粘质土的坚硬大块状结构，促进团粒结构的形成。

b：腐殖质对土壤的热状况也有一定影响，主要是因为腐殖质是暗褐色物质，包被在土

粒的表面使土壤颜色加深，使土壤吸热增温快。

②化学性质

a：腐殖质能吸附离子，增加土壤保肥性

腐殖质能带正负两种电贺，可以吸附土壤中的阴阳离子，但腐殖质主要使以带负电荷为

主，所以主要是吸附土壤中的阳离子，比如K+、Na+、Ca2+、Mg2+等，这些离子一旦被吸

附后，可避免它们随雨水的冲刷而流失，而且随时可以被根系附近的H+或其它阳离子代换

下来，供作物吸收利用，不会失去有效性。

从保存阳离子的能力来看，腐殖质是粘土矿物的几倍甚至十几倍，所以对于保肥能力差

的砂质土壤，增施有机肥料，提高土壤腐殖质的含量后，对提高保肥能力有良好的效果。

b：在酸性土壤上，通过OM与Al3+的结合，能降低Al3+对作物的毒害。

c：OM分解所产生的有机酸，能减少P的固定，增加土壤中有效P的含量。

一方面：有机酸中的大量有机阴离子，有利于吸附态P的置换，另一方面：有机酸能

与Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+等离子结合形成络合物,能减少这些离子对P的固定。

d：腐殖质中有许多弱酸性功能团，能提高土壤对酸碱变化的缓冲性能。

③生物性质

a：对微生物来讲，OM是微生物生命活动所需要的养分和能量来源，土壤中微生物的

数量与OM的含量呈正相关。

b：对动物来讲，土壤OM是它们的食物来源。

c：对植物来讲，腐殖酸

首先：能改变植物体内糖类的代谢，促进还原糖的累积，提细胞的渗透压，从而提高植物抗旱能力。

其次:能促进过氧化物酶的活性，加速种子萌发和养分的吸收，从而促进植物生长。

再次：胡敏酸的稀溶液，能促进植物的呼吸作用，增加质膜的透性，从而提高植物吸收养分的能力，而且能加速细胞分裂，促进根系发育。

3)土壤有机质在生态环境上的作用

a：消除重金属离子的污染。

b：消除土壤中残留农药的污染。

3、土壤氮素转化（矿化）

答：

4、土壤胶体有何特性？

答: 土壤胶体：土壤中粒径<1μm的矿物质颗粒和腐殖质（分散相）分散在土壤溶液（分散介质）中的分散体系（也有文献称直径为0.001-2 μm土粒为土壤胶体）。

1）土壤胶体具较大的比表面和表面能

2）土壤胶体带有电荷

3）土壤胶体有凝聚和分散作用

4）土壤胶体具有吸附性和交换能力

5、土壤可变电荷产生的原因？

答：土壤中有些电荷不是永久不变的，这些电荷的数量和性质会随着介质pH的改变而改变称为可变电荷，可变电荷是因为土壤胶体向土壤中释放离子或吸附离子而产生。产生可变电荷的主要原因：

①含水氧化硅的解离

H2SiO3(SiO2·H2O) ＋OH－

H＋＋ HSiO3－

＋OH－

＋＋ SiO

3

2－

pH0=2，一般不产生正电荷.

pH↑，SiO2·H2O的解离越大，所带负电荷越多。

②含水氧化Fe、Al的解离

比如三水铝石：Al2O3·3H2O pH0= 4.8

pH＞pH0 Al2O3·3H2O 2O—+ 2H+ 带负电荷

pH＜pH0 Al2O3·3H2O 2+ + 2H+ 带正电荷

③粘土矿物晶面上OH 基的解离（包括粘粒矿物晶层上的断键等）

－ OH

OH

OH

－ － ＋3H ＋ 高岭石的表面就有很多OH ，能解离出H+，从而带上负电荷，这是高岭石带负电荷的主要原因。

④腐殖质某些功能团的解离，比如：

R —COOH

R —COO － ＋ H ＋ R —OH

R —O － ＋ H ＋ R —NH 2 ＋ 3H ＋

R —NH 3＋

上述的胶体电荷的产生都与pH 有关，会随介质pH 的改变而改变→可变电荷。

6、 阳离子交换的特性是什么？

答：阳离子交换作用特点： 可逆反应 、反应迅速、等当量交换、 交换服从质量作用定律。

a.可逆反应：也就是说已吸咐在土壤胶体上的阳离子当土壤溶液的组成和浓度发生改变时，完全可以被其它的阳离子代换下来而进入土壤溶液，这一点在植物营养上有很重要的作用，它使被吸咐的离子并不会失去对植物的有效性，植物对养分的吸收主要是吸收土壤溶液的养分，土壤胶体表面的养分绝大部分需要转移到土壤溶液中才能被吸收，由于阳离子交换反应是可逆反应，使得被吸咐的阳离子，完全可以被其它的阳离子交换下来，重新进入土壤溶液供植物吸收利用，所以被吸咐的阳离子并没有失去对植物的有效性。

b.等当量交换：也就是说一个Ca2+可交换两个K+，1molFe3+可交换3molK+或Na+。

c.符合质量作用定律

[][][][]2121反应物反应物产物产物=k

d.反应迅速，能迅速达到平衡

五、论述题（1X10）

土壤氮素的转化：

1） 有机氮的矿化作用：有机氮在微生物作用下转化为无机氮的过程。

氨化作用：有机氮在氨化细菌作用下转化成氨气的过程；在通气或嫌弃条

件下均可以发生，产生的氨气可以被土壤吸附或被水结合，进一步形成铵根离子，铵根离子可以被植物吸收利用或被土壤吸附或进一步氧化为硝酸根离子等。

2）铵固定：(1)生物固定：矿化作用生成的铵态氮硝态氮被植物或微生物吸收，转化为有机氮。（2）粘土矿物固定：被晶格固定，速效氮变为缓效氮。

3）硝化作用：铵态氮在硝化细菌的作用下转化为硝态氮的过程。

4）反硝化作用：硝态氮在反硝化细菌的作用下转化为氮气、一氧化二氮、一氧化氮等的过程。

土壤氮素损失：

1）淋洗损失：铵根离子和硝酸根离子在水中溶解度较大，铵根离子因为带正电而易被土壤胶体表面吸附，硝酸根离子容易被淋洗，且随着渗水的增加淋失增大。

2）气体损失：（1）反硝化作用：（2）氮挥发：易发生在石灰性土壤中。

六、计算题

1、计算土壤总孔隙度。

某土壤耕层深度为20厘米，若土壤容重为1.33g/cm3，土粒密度（比重）为2.65 g/cm3，现土壤含水量的质（重）量百分数为20%，试求（每kg/hm2,

1hm2=10000m2）：

1）耕层土壤的孔隙度；

2）耕层土壤的干土质量；

3）土壤含水量的体积百分数；

4）若该土耕层有机质含量为20g/kg，试计算耕层土壤有机质的质量。

求解：

①耕层土壤的孔隙度: P%=(1-ρ/d)×100%=(1-1.33/2.65)×100%=49.8%

固相容积百分率：S%=100%-49.8%=50.2%

②耕层土壤的干土质量（每kg/hm2）：

面积×厚度×ρ = 1公顷×20cm×1.33

= 10000m2 ×0.2m ×1.33 t /m3

= 10000m2 ×0.2m ×1.33 ×1000kg /m3 = 2.66×106 kg

③土壤含水量的体积百分数：

θv = ρ×w% = 1.33×20% = 26.6%

土壤气相的体积百分数：100% - 50.2% - 26.6% = 23.2%

④若该土耕层有机质含量为20g/kg，试计算耕层土壤有机质的质量

（每kg/hm2）。

1公顷耕层土壤的干土质量×有机质含量

= 2.66×106 kg ×20g/kg = 5.32 ×107 g = 5.32 ×104 kg 2、计算土壤含水量