土壤学资料

土壤学复习资料

绪论

土壤：陆地上能够生长绿色植物的疏松表层。

土壤肥力：在植物生活的全过程中，土壤具有的能供应与协调植物正常生长发育所需的养分、水分、空气和热量的能力。

第一章土壤的基本物质组成

一、高岭石粘土矿物、蒙脱石粘土矿物和伊利石粘土矿物异同点：

高岭石粘土矿物特点： 1：1型晶层结构；连接力最强，具有非膨胀性；晶层内部没有或极少有同晶置换现象，电荷数量少；可塑性、粘结性、粘着性、和吸湿性都较弱，胶体特性较弱；保水保肥能力差。

蒙脱石粘土矿物：2：1型晶层结构；连接力最弱，具有膨胀性；普遍发生同晶置换现象，电荷数量大；可塑性、粘结性、粘着性、和吸湿性都较强，胶体特性较突出；保水保肥能力最强。

伊利石粘土矿物：2：1型晶层结构；连接力较强，具有非膨胀性；普遍发生同晶置换现象，电荷数量大；可塑性、粘结性、粘着性、和吸湿性适中，胶体特性位于高岭石和蒙脱石之间，保水保肥能力较强。

二、土壤的矿物组成与化学组成

土壤矿物质可分为原生矿物和次生矿物。

原生矿物：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。

次生矿物：原生矿物在风化和成土作用下，新形成的矿物。

土壤矿物质的化学组成有O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Ti、C等，其中SiO

、

、Fe

占土壤矿质总质量75%以上。

矿物质颗粒越粗大，含石英及原生原生铝硅酸盐类愈多；反之，矿物质颗粒愈小，含石英及原生原生铝硅酸盐类愈少，而次生矿的含量愈多。

土壤的机械组成

（一）土壤粒级

土壤粒级一般将土粒分为石砾、砂粒、粉砂粒、粘粒四级。

各粒级矿物组成和化学组成：

矿物组成：砂粒和粉粒主要是由各种原生矿物组成，其中石英最多，其次是原生硅酸盐矿物；粘粒中基本上是次生矿物。

化学组成：砂粒和粉粒以石英和长石等原生矿物为主，二氧化硅含量较高；粘粒以次生硅酸盐矿物为主，铁、钾、钙、镁等地含量较多。

各级土粒的主要特征：

?１．石砾及砂粒它们是风化碎屑，其所含矿物成分和母岩基本一致，粒级大，抗风化，养分释放慢，比表面积小，无可塑性、粘结性、粘着性和吸附性。无收缩性和膨胀性。SiO2含量在80%以上，有效养分贫乏。

?２．粉砂粒颗粒较小，容易进一步风化，其矿物成分中有原生的也有次生的，有微弱的可塑性、膨胀性和收缩性。湿时有明显的粘结性，干时减弱。粒间孔隙毛管作用强，毛管水上升速度快。SiO2含量在60%—80%之间，营养元素含量比砂粒丰富。

?３．粘粒颗粒极细小，比表面积大，粒间孔隙小，吸水易膨胀，使孔隙堵塞，毛管水上升极慢。可塑性、粘着性、粘结性极强，干时收缩坚硬，湿时膨胀，保水保肥性强，SiO2含量在40%—60%之间，营养元素丰富。

（二）土壤质地

土壤质地：土壤中各粒级土粒含量百分率的组合及其所表现的粘砂特性。

我国将土壤分为三大组：砂土、壤土、粘土。

土壤质地与肥力关系：

1、砂土类

质地特点：松散的土壤固相骨架，砂粒多，粘粒少，粒间空隙大

肥力特点：通气性、透水性强；易耕作；蓄水弱，抗旱能力弱；养分含量少；保肥能力差，有机质分解快，养分供应快；土温变化快。

对植物生长影响：发小苗，不发老苗

2、粘土类

质地特点：孔隙小，多为极细的毛管孔隙。

肥力特点：保水保肥性强；养分含量丰富；土温较稳定，温差小；透水、透气性差；耕作困难，宜耕期短。

对植物生长的影响：发老苗，不发小苗

3、壤土类

质地特点：一定的大孔隙和相当的毛管孔隙，含有适量的砂粒、粉粒和粘粒，兼砂质土和粘质土的优点，是理想的农业土壤。

肥力特点：含水量适宜；土温比较稳定；耕性好，宜耕期长；通气透水性好。对植物生长影响：既发小苗又发老苗

（三）土壤质地的改良

1.增施有机肥料：有机质的粘结力比砂粒强，比粘粒弱；家畜粪便，绿肥，秸杆还田。

2.掺砂掺粘、客土调剂：泥入砂，砂掺泥，以改良质地，改善耕性。

3.翻淤压砂、翻砂压淤

4.引洪放淤、引洪漫沙

5.根据不同质地采用不同的耕作管理措施

第二章土壤有机质（O.M）

土壤有机质一般呈三种状态：

新鲜有机质：土壤中未分解的动、植物残体。

半分解的有机质：有机质已被分解，多呈分散的暗黑色小块。

腐殖质：有机残体在土壤腐殖化过程中形成的一类褐色或暗褐色高分子有机化合物。

土壤有机质的转化过程：

1、矿化过程

指有机质在微生物作用下，分解为简单无机物的过程，其最终产物为二氧化碳、水等，而N、P、S等以矿质盐类释放出来，同时放出热量，为植物和微生物提供养分和能量。

1）糖类化合物的转化

2）含氮有机质的转化：水解作用——氨化作用——硝化作用

3）含P、含S有机化合物的转化

2、腐殖质化过程

进入土壤的有机质在微生物的作用下转变为比原物质组成更为复杂、结构更为稳定的腐殖质的过程。

腐殖质的性质：

腐殖质具有带电性：

腐殖质为两性胶体，通常以带负性为主；其所带电荷为可变电荷，对阳离子有很高的吸附力。

腐殖质的吸水性：

腐殖质是亲水胶体，吸水量可超过500%，具有膨胀性与收缩性。

腐殖质的稳定性：

化学稳定性高，抗分解能力强。

影响土壤有机质转化的因素：

（1）有机质的碳氮比和物理状态

通常植物残体中的C/N为40:1；当土壤有机质中C/N小于25:1时，才有细菌利用之外多余的氨气供硝化过程的进行或供植物直接利用，在C/N为10:1时，土壤矿质氮累积更多。

（2）土壤水、热状况

1.温度在30度，土壤水分含量接近最大持水量的60%-80%，有机质分解强度最大；

2.温度和含水量二者之中，一个数值增大，另一个数值同时减少时，有机质的分解强度则受限制因素的制约；

3.温度和含水量低于或高于最适点时，都会减弱有机质的分解程度。（3）土壤通气状况

通气状况直接影响分解有机质的微生物群落分解的速度和最终产物。

（4）土壤酸碱性

酸性环境适宜真菌活动，中性环境适宜细菌繁殖，微碱性环境适宜硝化细菌活动。

土壤有机质对土壤肥力的作用：

（一）土壤养分的主要来源

含有极为丰富的N、P、S等元素，它们的有机化合物是植物营养物质在土壤中的主要存在形式。

（二）提高士壤的保肥性

属胶体物质，具有巨大的比表面和表面能，带有大量负电荷，提高其吸附能力；属两性胶体，具有较强的缓冲作用。

（三）改善土壤的物理性质

促进土壤团粒结构的形成；降低粘土的粘结力，增加砂土的粘结力，改善不良质地的耕作性能；改善土壤的渗水性，减少水分蒸发。

（四）有助于消除土壤的污染

土壤中含有的胡敏酸有助于消除土壤中农药残毒及重金属离子的污染。（五）促进作物的生长发育

含有的胡敏酸（极低浓度下）具有芳香族的多元酚官能团，可以加强植物的呼吸过程，提高细胞膜的透性，促进养分进入植物体，还能促进新陈代谢，细胞分裂，加速根系和地上部分的生长。

土壤水分

土壤水的重要意义：

1）土壤水是作物吸收水分的主要来源，因此是作物生存的重要条件；

2）土壤水是土壤内部化学、生物和物理过程不可缺少的介质；

3）土壤水是土壤肥力的重要因素。

土壤水分的保持

土壤水来源于降雨或灌溉水，当水分进入土体时，就同时受到三种引力即土粒和水界面的吸附力、土体的毛管引力、重力作用，沿土粒表面和土粒之间的孔隙移动、渗透，并使部分水分保留在土壤孔隙内，也有部分水在重力作用下排出土体。土壤水分的类型与性质

（一）土壤吸湿水：固相土粒藉其表面的分子引力和静电引力从大气和土壤空气吸附气态水，附着于土粒表面成单分子或多分子层。

土壤吸湿水含量高低主要取决于土粒的比表面积和大气相对湿度（呈正相关）。吸湿系数：吸湿水达到最大值时的土壤含水量

（二）膜状水：吸湿水达最大后，土粒还有剩余的引力吸附液态水，在吸湿水外围形成一层水膜。

凋萎系数：当土壤含水量不能够正常供给植物吸收时的土壤含水量。（一般情况下，土壤的凋萎系数是吸湿系数的1.5倍）

最大分子持水量：当膜状水达最大厚度时的土壤含水量。（包括吸湿水和膜状水，其数值相当于最大吸湿量的2-4倍）

（三）土壤毛管水：当土壤水含量超过最大分子持水量后，水分不受土粒引力作用，成为可移动的自由水，而靠毛管力保持在土壤孔隙中的水分称土壤毛管水。毛管水的数量主要取决于土壤质地、腐殖质含量、土壤结构状况。只有粘、砂比例适当，有机质含量丰富，具有良好团粒结构的土壤，其内部发达的毛管孔隙才能保持最大量的水分。

根据土层中毛管水与地下水有无连接，将毛管水分为：毛管支持水和毛管悬着水。毛管支持水：地下水层藉毛管力支持上升进入并保持在土壤中的水分。

毛管悬着水：当地下埋藏较深时，降雨或灌溉水靠毛管力保持在土壤上层未能下渗的水分。

田间持水量：毛管悬着水达最大时的土壤含水量。（它是农田土壤所能保持的最大水量，也是旱地作物灌溉水量的上限，超过的水分会受重力作用流失到下层）田间持水量的大小主要取决于土壤孔隙的大小和数量。

（四）土壤重力水：当土壤水含量超过田间持水量后，过量的水不被毛管吸持，在重力作用下沿着孔隙向下渗漏成为的多余的水。

土壤全蓄水量（饱和持水量）：当重力水达饱和，即土壤所有孔隙都充满水分的含水量。

土壤水分常数：反映土壤水形态和性质转变点的几个特征性含水量。土壤质量含水量：土壤中保持的水分质量占土壤质量的分数(g/kg)。质量含水率：θm=（m 1-m 2）/m 2.

m 1 ：湿质土壤； m 2 ：干质土壤

基数：105℃轻质土壤烘干８小时，至恒重，粘粒土壤16小时以上。土壤容积含水量：

容积含水率

θv= 土壤水分容积/土壤总容积或θv （%）= 土壤水分容积/土壤总容积×100% θv 与θm 的关系：(由于水的密度近似为1g/cm3)

θv=θm ·ρ÷1000×100%，ρ为土壤容重

土壤相对含水量:土壤实际含水量占该土壤田间持水量的百分数。

水层厚度（D w ）：指一定厚度（h ）土层含水厚度，单位常用mm 。

%100%()%(?=田间持水量）土壤含水量土壤相对含水量t m θθ

土壤质量含水量×土壤容重×h÷1000

w =

土壤的2要素：有效性和流向

土壤水分的能态

土水势：指将单位水量从一个土-水系统移到温度和它完全相同的纯水池时所做的功。

纯水池：没有土壤基质和溶质，且与土-水系统处于相同大气压和同一高度的参比系统。

通常规定纯水池参比系统的水势能为零，故土水势一般为负值，主要有以下几个分势组成：

1）基质势：指将单位水量从一个平衡的土-水体系移到另一个没有土壤基质，而其他状态完全相同的水池所做的功。（饱和土壤水不受基质吸持，其基质势为0）2）压力势：指将单位水量从一个土-水体系移到另一个压力不同，而其他状态完全相同的水池所做的功。（不饱和土壤，其孔隙与大气相通，故其压力势为0）3）溶质势：指将单位水量从一个平衡的土-水体系移到另一个没有溶质而其他状态完全相同的水池所做的功。（土壤水若不含基质，其基质势为0）

4）重力势：指由于重力场位置不同于参比状态水平面而引起的势能变化。

土壤含水量与土壤水吸力关系:

土壤水吸力：土壤水在承受一定吸力的情况下所处的能态。

土壤含水量与土壤水吸力呈负相关，随含水量升高，土壤水吸力降低。

含水量相同时，不同质地土壤水吸力大小顺序为：

粘土>壤土>砂土

土壤水吸力相同时，不同质地土壤含水量大小顺序为：

粘土>壤土>砂土

土壤水分状况与作物生长

一般作物需水特点：苗期需水较少；随着作物生长需水量逐渐增大；随着作物的成熟需水量又减少。

滞后现象：对于同一土壤，即使在恒温条件下，由于土壤过程和土壤吸湿过程测得的水分特征曲线也是不同的现象。

土壤空气

土壤空气的组成

土壤空气组成特点：

1）二氧化碳含量比大气高十至数百倍；（有机质分解；呼吸作用；碳酸盐溶解释放）

2）氧含量低；（呼吸消耗）

3）相对湿度比大气高；（土壤含水量常高于最大吸湿量）

4）含有还原性气体；（影响作物根系正常生长）

5）数量和组成常处于变化之中。（土壤通气性所致）

土壤通气性

土壤通气性：指土壤空气与近地层大气进行气体交换以及土体内部允许气体扩散和流动的性能。

土壤空气扩散:指某种气体成分由于其分压梯度与大气不同而产生的移动。（土壤空气与大气交换的主要因素）

土壤空气整体交换：指由于土壤空气与大气之间存在的总压力梯度而引起的气体交换，是土体内外部分气体的整体相互流动。（暂时性）

土壤通气状况与作物生长

1）通常作物种子萌发需要氧气的浓度大于10%。

2）当土壤空气中氧浓度低于9%-10%时，作物根系的发育就会受到影响；若降到5%以下，则绝大多数作物根系停止发育。

土壤热量

土壤热量来源：

1）太阳辐射能（最主要来源；北半球阳光垂直照射，每分钟辐射到每平方厘米土壤表面的辐射能为8.12J）

2）生物热（微生物分解有机质）

3）地热（地球内岩浆的传导作用）

土壤热量平衡：Q=E-Q1-Q2-Q3

Q用于土壤增温的热量；

E土壤表面获得的太阳辐射能；

Q1地表辐射损失的热量；

Q2土壤水分蒸发消耗的热量；

Q3其它方面消耗的热量

土壤的热特性

土壤热容量：单位容积或单位质量的土壤在温度升高或降低1℃所吸收或放出的热量。

土壤热容量愈大，其温度变化愈缓慢；土壤热容量大小主要受土壤三相组成影响（水＞气＞固）

土壤导热率：在面积为1㎡、相距1m的两截面上温度相差1K时，每秒所通过该单元土体的热量焦耳数。

土壤导热率大小主要与土壤矿物质和土壤空气有关(固＞水＞气)

土壤导温率：在标况下，当土层在垂直方向上每厘米距离内有1J的温度梯度，每秒流入断面面积为1㎡的热量，使单位体积（1m3）土壤发生的温度变化。土壤温度与作物生长

一般作物根系在2-4℃时开始微弱生长，高于10℃时，根系生长比较活跃，超过30-35℃，根系生长受阻。

2.6.1土壤水、气、热的调节

土壤水分平衡：在一定时间、一定容积内，土壤水的收支平衡。

土壤水分收入：降雨和灌溉水（主要）、地下水等；

土壤水分支出：土表蒸发、植物蒸腾、向下渗漏、地表径流损失等。

有效水=田间持水量-凋萎系数

土壤水分平衡作用主要表现:

计算作物日耗水量；确定灌溉时间。

土壤水分调节的措施:

1）控制地表径流，增加土壤水分入渗（合理耕翻；等高种植，建立水平梯田；改良表土质地和结构）

2）减少土壤水分蒸发（地面覆盖；中耕除草；免耕覆盖技术与保水剂的施用）3）合理灌溉（使土壤水分含量达田间持水量）

4）提高土壤水分对作物的有效性（深耕结合施用有机肥）

5）多余水的排除（排除地表积水、降低过高的地下水、除去土壤上层滞水）土壤空气调节的措施：合理耕作结合增施有机肥。

土壤温度调节的措施：1> 合理耕作与施用有机肥；2> 以水调温；3> 覆盖与遮荫。

第三章土壤的基本性质

3.1.1土壤孔性

土壤孔性包括孔隙度（孔隙数量）和孔隙类型（孔隙大小及比例）；前者决定土壤气、液两相的总量，后者决定土壤气、液两相的比例。

土壤孔隙度=孔隙容积╳100% /土壤容积 =（1-容重/相对密度）╳100%

土壤孔孔隙比=孔隙度/（1-孔隙度）=孔隙容积/土粒容积（结构良好的土壤孔隙比≥1）

土壤相对密度（比重）：指单位容积的固体土粒（不包括粒间孔隙）的干重与4℃时同体积水重之比。

多数土壤矿物比重在2.6-2.7左右，（将2.65作为土壤矿物的平均值），而一般土壤有机质的比重为1.25-1.40。由于表层土壤有机质含量较多，其比重通常都低于心土及底土层。

土壤容重：单位容积土体（包括孔隙在内的原状土）的干重，g/cm3。

土壤容重重要性的表现：

1）反映土壤松紧度，适宜范围1.14~1.26g/cm3；

2）计算土壤重量；

3）计算土壤各种组分的数量。

土壤孔隙类型：

①非活性孔隙：当量孔径d<0.002mm，土壤水吸力>1500Pa。

特点：最细的孔隙，束缚水，非活性，无效孔，移动慢，难被植物吸收，粘质土中非活性孔隙多，耕性差，粘着力强。

②毛管孔隙：当量孔径d在0.02~0.002mm，土壤水吸力约为15000—150000Pa。特点：具有毛管作用，孔隙中水的毛管传导率大，易于被植物利用。

③通气孔隙：当量孔径d>0.02mm，土壤水吸力＜15000Pa。

特点：孔隙中的水分在重力作用下排出，或为通气的通道，称通气孔隙（空气孔隙），旱作土壤的通气孔不低于10%。

土壤结构性

土壤结构类型：

（1）块状结构：立方体型，纵轴与横轴大体相等，内部紧实，多出现于有机质含量低，耕性不良的粘质土壤中，群众称之为“坷垃”。

（2）柱状结构：在土体中直立，棱角不显的叫做柱状结构，棱角明显的叫棱柱状结构体，群众称之为“立土”。

（3）核状结构：长、宽、高大致相近，边面棱角明显，较块状结构小，群众称之为“蒜瓣土”。

（4）片状结构：横轴大于纵轴，呈扁平状，出现于老耕地的犁底层，群众称之为“卧土”或“平槎土”。

（5）团粒结构（该部分相关内容仅作了解）：指近似球形的较疏松的多孔的小团聚体，直径约为0.25-10mm。微团聚结构指0.25mm以下的团聚体。

良好的团粒结构具备的条件：

1）有一定的结构形态和大小

2）有多级孔隙

3）有一定的稳定性

4）有抵抗微生物分解破碎的能力

团粒结构对土壤肥力的作用：

1）协调水分和空气的矛盾

2）协调土壤有机质中养分的消耗和积累的矛盾

3）稳定土壤温度，调节土热状况

4）改良耕性和有利于作物根系伸展

团粒结构的形成：

1）土粒的粘聚：胶体的凝聚作用、水膜的粘结作用、胶结作用（土壤胶结物质：简单的无机胶体、粘粒、有机物质）

2）成型动力：生物作用、干湿交替作用、冻融交替作用、土壤耕作作用

创造团粒结构的措施：

1）农业措施：深耕与施肥；正确的土壤耕作；合理的轮作制度；调节土壤阳离子组成；合理灌溉、晒垡和冻垡

2）土壤结构改良剂的应用：主要是一些人工合成的高分子化合物

土壤耕性

土壤耕性：指土壤耕作时表现出来的土壤物理性质。

包括：耕作难易程度；耕作质量的好坏；宜耕期长短。

土壤物理机械性：

1）粘结性和粘着性：

粘结性：土粒与土粒之间由于分子引力而相互粘结在一起的性质。

粘着性：在一定含水量下，土粒粘着外物表面的性能。

影响粘结性和粘着性的因素：

1>土壤质地：土壤愈细，接触面愈大，其愈强。

2>土壤含水量：含水量愈少，土粒距离愈近，分子引力愈大，粘结性愈大；在一定限度内，含水量愈大，粘着性愈大，超过限度，粘着性逐渐消失。

3>土壤结构：团粒结构降低粘结性和粘着性。

4>土壤腐殖质含量：腐殖质含量增加，其降低。

5>土壤代换性阳离子的组成：一价阳离子导致其增大，二价阳离子导致其降低。2）可塑性：土壤在一定含水量下，可被外力任意改变成各种形状，外力解除和土壤干燥后，仍能保持其变形的性能。

影响可塑性的因素：

1>水分含量：干土无可塑性

2>土壤质地：粘粒愈多，质地愈细，可塑性愈强

3>代换性阳离子：Na离子使其增大，Ca离子使其减小

4>土壤有机质：提高土壤上、下塑限，一般不改变其塑性值

3）胀缩性：土壤吸水后体积膨胀，干燥后体积收缩的性能。

影响胀缩性的因素：土壤胶体（主要因素）

土壤胶体

土壤胶体：指土壤中最细微的颗粒，胶体颗粒直径一般在1-100nm，实际上土壤中小于1000nm的粘粒都具有胶体的性质。

土壤胶体的种类：

1.无机胶体：含水氧化硅胶体（负电）；含水氧化铁、氧化铝胶体（两性胶体，酸性带正电，碱性带负电）；层状硅酸盐矿物（晶型结构由硅氧片和铝氧片构成）

2.有机胶体：各种腐殖质（最主要成分；亲水性很高；无定形物质；土壤中很少

单独存在，多与无机胶体结合为复合体）

3.有机无机复合胶体

土壤胶体的构造：

土壤胶体分散系包括胶体微粒（分散相）和微粒间溶液（分散介质）两大部分。胶体微粒在构造上分为三部分：微粒核、决定电位离子层和补偿离子层。

1）微粒核：胶体的核心和基本物质；主要由腐殖质、无定形二氧化硅、氧化铝、氧化铁、铝硅酸盐晶体物质、蛋白质分子以及有机无机胶体的分子群所构成。2）双电层：微粒核表面的一层分子，常解离成离子，形成符号相反而电量相等的两层电荷。

决定电位离子层:反映胶体净电荷的多少；土壤的净电荷多为净负电荷。

补偿离子层：非活性补偿离子层（无活动性，不起交换作用；胶粒构成：微粒核、决定电位离子层、非活性补偿离子）和扩散层（较大的活动性，进行土壤离子交换）。

土壤胶体的特性：

比面：单位重量或单位体积物体的总表面积。

大多数土壤的比面主要决定于粘粒部分；土壤胶体有巨大的比表面，数量愈多，表面能愈大，吸附力愈强。

土壤胶体电荷分为永久电荷和可变电荷两种。

1.永久电荷（内电荷）：粘粒矿物晶层内的同晶代换所产生的电荷。

电荷数量取决于同晶替代的多少。

特点：不受pH的影响；2：1型粘粒矿物带负电的主要原因。

2.可变电荷:电荷的数量和质量随介质的pH而改变的电荷。

可变电荷零点（等电点）: 土壤的可变正、负电荷数量相等时的pH值。

可变电荷来源：胶核表面分子（或原子团）的解离

黏粒矿物晶面上-OH基的解离（1：1型粘粒矿物带负电的主要原因）

土壤胶体总体上带负电荷，使得它能够紧密结合土壤溶液中的等阳离子，使这些阳离子被吸附在表面而不被流失，这是土壤具有保肥性的原因所在。

土壤胶体的凝聚与分散：

凝聚：形成凝胶分散：形成溶胶

促使胶体凝聚或分散的原因：电动电位的高低。（主要原因）

电动电位越高，排斥力越强，凝聚力越小。同一土壤中，电动电位高低主要取决于扩散层厚度，而扩散层厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。

不同电解质使胶体呈不同电动电位，一般：一价离子＞二价离子＞三价离子

按照凝聚力大小，土壤溶液中最常见的阳离子排序如下：

+ >K+ >Na+

Fe3+ >Al3+ >Ca2+ >Mg2+ > H+ >NH

由一价阳离子引起的凝聚是可逆，而二、三价阳离子引起的凝聚不可逆。土壤物理化学吸收性能（土壤离子交换作用）

土壤离子交换可分为两类：一类为阳离子交换作用，另一类为阴离子交换作用。

阳离子交换作用：带负电胶体吸附的阳离子与溶液中的阳离子进行交换。

阴离子交换作用：带正电胶体吸附的阴离子与溶液中的阴离子进行交换。（1）阳离子交换作用

离子的吸附过程：离子从溶液中转移到胶体上的过程；

离子的解吸过程: 原来吸附在胶体上的离子转移到溶液中的过程。

特点：

1、可逆反应

2、等量交换（电荷的等量，如20克Ca2+可以和39.1克K+交换）

3、反应迅速（反应在胶体表面进行；表面能巨大）

各种阳离子交换能力大小排序：

+ >K+ >Na+

Fe3+ >Al3+ >H+ >Ca2+ >Mg2+ >NH

影响阳离子交换能力的因素：

1、电荷的数量：遵循库仑定律

2、离子半径和离子水化半径：同价离子，离子半径大，水化半径小，交换性能强

3、离子浓度：一定范围，与浓度呈正相关

土壤阳离子交换量（Cation Exchange Capacity）CEC

定义：在一定pH值条件下，每千克干土所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数；单位：cmol/kg 。

CEC的大小受以下因素影响：

胶体数量: 一般呈正相关

胶体类型：有机胶体＞矿质胶体；矿质胶体中，2:1型矿物＞1:1型矿物

土壤pH值：酸性下，氢离子不易解离，CEC降低；pH增大到一定数值，呈正相关

土壤的盐基饱和度

盐基饱和度（BSP）：土壤胶体上的交换性盐基离子总量占交换性阳离子总量的百分比。

土壤交换性阳离子可分为二类：

致酸离子（H+、Al3+）

盐基离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+等) ；盐基离子为植物所需的速效养分。

影响交换性阳离子有效性的因素：

（1）交换性阳离子的饱和度：饱和度大，该离子的有效性大。

饱和度:胶体上被吸附的某种阳离子的量占土壤阳离子交换量的百分数。（2）陪补离子效应：对于某一特定的离子来说，其它与其共存的离子都是陪补离子。（如胶体吸附了H+、Ca+、Mg2+、K+等离子，对H+来说， Ca+、Mg2+、K+是它的陪补离子）

（3）阳离子的非交换性吸收：钾离子和铵根离子的固定最为明显。

土壤酸性

土壤酸性一方面与溶液中氢离子浓度相关，另一方面更多的是与土壤胶体上吸附的致酸离子有关。

酸性来源：胶体上吸附的氢离子或铝离子、二氧化碳溶于水所形成的碳酸、有机质分解产生的有机酸、氧化作用产生少量无机酸、以及施肥加入的酸性物质等。活性酸度：土壤溶液中游离的氢离子所直接显示的酸度。

---通常用pH值表示活性酸度。

潜性酸度：土壤胶体上吸附的氢离子、铝离子所引起的酸度。

土壤的酸性主要决定于潜性酸的数量；只有盐基不饱和的土壤才有潜性酸。

土壤潜性酸的大小常用以下两种酸度表示：

1）交换性酸度：用过量的中性盐溶液与土壤作用，将胶体表面上的大部分氢离子或铝离子交换出来，再以标准碱液滴定溶液中的氢离子，这样的酸度即是。2）水解性酸度：用弱酸强碱盐溶液从土壤中交换出来的氢、铝离子所产生的酸度。

酸碱反应的影响：

1）影响土壤养分的转化和供应

1.影响土壤微生物活性；

2.影响养分的固定、释放与淋失。（pH在6.5左右时，各种养分的有效度都较高）

2）影响粘粒矿物的形成

3）影响土壤理化性质

碱土中，钠多，结构易破坏；酸性土中，氢离子多，结构易破坏；中兴通中，钙、镁离子较多，结构性与通气性良好

第四章我国主要土壤类型及其分布

成土因素：（人为因素有时要考虑）

1.母质-形成土壤的物质基础

2.气候-影响土体物理、化学、生物化学作用，土壤形成方向、速率

3.生物-有机质的积累和腐殖质的形成

4.地形-多方面综合

5.时间-土壤的形成和发展需要时间

土壤形成过程：

1.物质的地质大循环过程（本质：养分淋湿、释放的过程）

坚硬块状的结晶岩出露地表后，受太阳辐射能及大气降水作用进行风化，形成疏松多孔体的母质。在生物未出现之前，地球表面的物质循环，可认为一直就是这样进行的。

2.物质的生物小循环过程（本质：养分的积累）

物质的生物小循环是有机物质的合成与分解的对立统一过程。它从地球上出现生物有机体时起，就存在于自然界。生物小循环过程是一个生物学过程，其特点是时间短，范围小，植物营养元素有向上富集的趋势。

土壤发生学层：在土壤形成过程中，由于各种自然因素的影响，物质发生重新分配，使原来不分层的母质，逐渐在形态上分化为不同的层次，土壤的这些层次即是。

诊断层：在土壤分类中用以鉴定土壤类别的，具有一系列定量规定的土层。

土壤分类：根据土壤层次的异同点可以把具有相同层次的土壤划为一类。

水平和垂直地带性土壤总称之为显域土或自成土，表示它们受生物气候条件影响。

土壤在地表的分布，有时受局部的地形、母质和水文地质条件影响，出现非地带性的现象，这些土壤称隐域土。如草甸土、沼泽土、盐碱土。

成土时间短的土壤称泛域土。如风沙土、冲击土。