环境土壤学研究方法
环境土壤学教案
环境土壤学教案以下是一份环境土壤学教案的范例，你可以根据实际情况进行修改和调整：课程名称：环境土壤学一、课程简介环境土壤学是一门研究土壤与环境相互作用的学科，它涉及土壤的物理、化学和生物学特性，以及土壤在环境保护、生态系统功能和可持续发展中的重要性。
本课程将介绍土壤的组成、结构和功能，探讨土壤对污染物的吸附、转化和迁移过程，以及土壤质量评估和修复的方法。
二、教学目标1. 了解土壤的基本组成和性质，包括土壤质地、结构、酸度、养分含量等。
2. 理解土壤在环境中的作用，如污染物的吸附、转化和迁移。
3. 掌握土壤质量评估的方法，包括物理、化学和生物学指标。
4. 了解土壤修复的技术和方法，如生物修复、物理修复和化学修复。
三、教学重难点1. 重点- 土壤的基本组成和性质。
- 土壤在环境中的作用。
- 土壤质量评估的方法。
- 土壤修复的技术和方法。
2. 难点- 土壤对污染物的吸附、转化和迁移过程。
- 土壤质量评估指标的选择和应用。
- 不同土壤修复技术的原理和适用范围。
四、教学方法1. 课堂讲授：通过幻灯片、视频等多媒体资料，讲解土壤的基本概念、性质和环境土壤学的主要内容。
2. 实验教学：通过实验操作，让学生亲身体验土壤的性质测定和污染物分析方法。
3. 案例分析：通过实际案例，让学生了解土壤污染的原因、危害和修复方法。
4. 小组讨论：组织学生进行小组讨论，鼓励学生分享自己的观点和经验，培养学生的合作能力和批判性思维。
五、教学过程1. 第一章：土壤的基本特性- 介绍土壤的组成、结构和功能。
- 讲解土壤质地、酸度、养分含量等基本性质。
- 让学生通过实验测定土壤的基本性质。
2. 第二章：土壤在环境中的作用- 探讨土壤对污染物的吸附、转化和迁移过程。
- 介绍土壤在生态系统中的重要性。
3. 第三章：土壤质量评估- 讲解土壤质量评估的方法和指标。
- 让学生进行实地调查，评估土壤质量。
4. 第四章：土壤修复技术- 介绍土壤修复的技术和方法，如生物修复、物理修复和化学修复。
环境土壤学PPT课件
第三节 土壤热性质
一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ土壤热容量
• 土壤热容量是指单位质量（重量）或 容积的土壤每升高（或降低）1℃所需 要（或放出的）热量。
可分为：容积热容量； 质量热容量。
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三、土壤的热扩散率
第三节
• 土壤热扩散率 (土壤导温率）是指 在标准状况下，在土层垂直方向上 每厘米距离内，1℃的温度梯度下， 每秒流入1cm2土壤断面面积的热量， 使单位体积（1cm3）土壤所发生的 温度变化。其大小等于土壤导热率 /容积热容量之比值。
W1 – W2 —————— ×100
W2
W1 ：湿土质量 W2 ：干土质量
×100
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2.土壤水的再分布
概念：土壤水 入渗过 程结束后，水在重力 和吸力梯度影响下在 土壤中向下移动重新 分布的过程。
土壤水的再分布是 土壤水的不饱和流。
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土中水 的运动
重力作用下土中水的渗流
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A、有益影响 （f）根际微生物产生二氧化碳，使钙增加 可溶性，有利于植物吸收。 （g）根际中自生固氮菌可以固定大量的N2， 给植物提供有机和无机氮。
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B、不利影响
（a）微生物与植物竞争矿质营养，在一定时间内减 少了对植物养分的供应，造成对植物生长的不利。 反消化细菌使含氮物质变成N2，养分损失。
脱落物
死亡根系和脱落的根毛、根冠、根表皮细胞等。
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B. 根系的呼吸作用影响根际土壤的气体组分、 pH值、Eh等；
离根越近，CO2的含量越高，O2的含量越低； O2含量少影响根际范围的Eh，一般偏低； 由于根系分泌有机酸影响根际的pH值，一般偏酸。
土壤学
绪论（一）土壤是植物生长繁育和生物生产的基地1、土壤的营养库作用：是陆地生物所需营养物质的重要来源2、土壤在养分转化和循环中的作用；无机物的有机化，有机物的矿质化；3、土壤的雨水涵养作用：是一个巨大的水库；4、土壤对生物的支撑作用；土壤中拥有种类繁多，数量巨大的生物群；5、土壤在稳定和缓冲环境变化中的作用；缓冲库：酸碱性、养分、氧化还原、污染物等土壤圈（pedosphere）是覆盖于地球和浅水域底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层，它是地圈系统(geosphere system)的重要组成部分。
处于地圈系统的交界面，既是这些圈层的支撑者，又是它们长期共同作用的产物。
土壤：能产生植物收获的地球陆地表面的疏松层次土壤肥力(soil fertility)：在植物生活全过程中，土壤供应和协调植物生长所需水、肥、气、热的能力。
自然肥力：指土壤在自然因子(气候、生物、地形等)综合作用下所具有的肥力。
人为肥力：土壤在人为条件熟化(耕作、施肥、灌溉等)作用下所表现出来的肥力。
潜在肥力：土壤肥力在生产上没有发挥出来产生经济效益的部分。
有效（经济）肥力：土壤肥力在当季生产中表现出来产生经济效益的部分。
二、土壤学与相邻学科的关系1、土壤学与地质学、水文学、生物学、气象学有着密切的关系；2、土壤学与农学、农业生态学有着不可分割的关系；3、土壤学与环境科学联系密切。
三、土壤学的任务（一）合理利用土壤：水土流失、土壤沙化、土壤次生盐渍化、土壤污染、农药污染、肥料污染、“三废”污染（二）中低产土壤改良（三）基础理论研究。
1、土壤温室气体形成机理、变化规律与减缓途径的研究(重点是CH4、NxOy、CO2)；2、土壤污染发生类型、形成规律与防治途径研究；3、土壤退化时空变化、形成机理、调控对策；4、土壤质量的演变机制、评价体系及恢复重建的研究；5、经济快速发展地区土壤环境演变机制与调控研究；6、不同地区土壤生态环境建设及其治理途径的研究；7、土壤与环境问题有关基础应用与开发项目的研究。
《环境土壤学》课件
土壤结构包括土壤颗粒大小、孔隙度和团聚体等，影 响水分和空气的流动，以及养分的保持和传递。
土壤生态系统由土壤生物、土壤环境、土壤结 构和土壤养分等组成，具有物质循环、能量流 动和信息传递等功能。
土壤环境包括土壤温度、湿度、酸碱度、氧化还 原电位和土壤气体等，对土壤生物的生存和活动 产生影响。
交通运输
汽车尾气、轮胎磨损等 产生的有害物质进入土
壤。
土壤污染的类型
重金属污染
如铅、汞、镉等重金属元素在土壤中积累。
放射性污染
放射性核素在土壤中的富集。
有机物污染
如石油、农药、多环芳烃等有机化合物污染 土壤。
病原菌和寄生虫污染
污水灌溉和垃圾填埋等导致病原菌和寄生虫 在土壤中滋生。
土壤污染对环境和人体的影响
土壤生态保护与修复
通过生态工程和生物修复等技 术手段，恢复受损土壤生态功 能。
土地资源管理与规划
结合地理信息系统等技术，进 行土地资源调查、评价和规划
。
环境土壤学的发展历程
20世纪初
环境土壤学开始萌芽，主要关注土壤污染问题。
20世纪中叶
随着工业化和城市化加速，土壤污染和退化问题日益严重，环境土 壤学得到快速发展。
土壤生物的种类与分布
土壤生物包括微生物、植物和动物等，其中微 生物包括细菌、真菌、放线菌等，植物包括根 系和地衣等，动物包括蚯蚓、蚂蚁和蜘蛛等。
土壤生物的种类和分布受地理环境、气候条件 、植被类型和土壤类型等多种因素的影响，不 同地区的土壤生物群落存在差异。
土壤生物在土壤形成、物质循环和生态平衡等 方面发挥着重要作用，对人类生产和生活也有 重要影响。
特点
环境土壤学具有跨学科性，涉及环境 科学、土壤学、地理学、生态学等多 个领域；同时，环境土壤学强调实践 应用，旨在解决实际的环境问题。
(环境管理)环境土壤学讲义
《环境土壤学》讲义SATELLITE第一章绪论第一节土壤与生态系统1.土壤的概念定义1：存在于地球表层的含有生命物质，植物可以生长的自然集合体。
定义2：土壤是能产生植物收获物的地球陆地的疏松表层，是岩石圈，水圈，大气圈和生物圈相互进行物质循环和能量转换的产物，是在母质（岩石及其风化物）、气候、生物、地形、时间等因素相互作用下形成的自然体。
土壤圈Pedosphere：地球陆地表层由所有土壤所构成的具有重要特征的圈层。
土壤圈是地球圈层结构中具有重要作用的一个圈层，界于岩石圈和大气圈、生物圈、水圈之间。
成土条件Siol Forming Condition：s = f(cl,o,r,p,t)式中：s土壤soilcl气候climateo生物organism (Vegetation)r地形reliefp岩石或母质rock or parent materialst 时间(年龄) timeThe type of soil developed depends on the amount of time a parent material on a specific topography is exposed to the effects of climate and vegetation. "Why do I have so many different soil series on my land?" The answer is quite simple. If you had three parent materials on five topographies developed under two vegetations, one climate, and two periods of time, you would have the following number of soil series: 3 parent materials × 5 topographies × 2 vegetations × 1 climate × 2 time intervals = 60 soil series（土系）.土壤的作用Role of Soil:They help supply our food, support our homes and highways, act as building materials for our construction, absorb our waste materials, and give us many beautiful and scenic areas for relaxation and recreation." The wealth of a nation lies in her soils and their intelligent development." --- Richard Gordon我国主要的土壤类型：砖红壤，红壤，黄壤，暗棕壤，黑土，紫色土，水稻土，荒漠土。
第十一章 环境土壤学研究法
第一节 土壤样品的采集与制备
一、采样方案的拟订
①明确采样目的
土壤本底、背景、污染源或事故调查
②了解采样区的基本情况
地形地貌、河流、工农业生产、地图
③采样方案的初步制定
确定采样点数量、位置、采样工具、标识等
④采样方案的修订
二、采样密度的确定
• 不均一性 • 样品数取决于：均质化程度 + 精度
五、样品的处理和保存
• 登记编号 • 风干：摊薄、自然风干、防止污染 • 磨细 • 过筛：按分析要求 • 混匀 • 装瓶：瓶内外各具标签一张 • 样品保存：分析工作结束、蜡封或低温保存
六、采样质量保证与控制
• 采样误差：最大最重要的误差 ①固定误差－不恰当的采样方法
采用正确的采样方法避免
②随机误差－土壤特性不均一
分单元采样、增加样点数量、加大样品量、 制备混合样
• 加采质量控制样品－平行样
SAX质量控制模式
• X测量 ＝ 真实值+采样误差+分析误差
2 total
2 site
2 s
2 a
• SAX评价标准：
1%S2total
S2 m e a ns
20%S2total
1%S2means Sa2 20%S2means
• N = t2s2/D2
t－设定的自由度和概率对应的值 s2－方差，s2 = (R/4)2, R为全距 D－期望的围绕平均值的变异范围
三、采样点的布置
• 常用方法：随机布点法、分区随机布点 法、系统布点法
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1章-绪论-《环境土壤学》
土壤分类学 Soil Taxonomy
土壤发生学 土壤资源学 土壤区划学 土壤管理学
土壤矿物学 Soil Mineralogy 土壤环境学 Soil Environment
土壤生态学 土壤环境化学 土壤修复学
土 壤化学 Soil Chemistry
土壤无机化学 土壤有机化学 土壤分析化学 土壤物理化学 土壤生物化学 土壤胶体化学 土壤电化学 土壤表面化学
益的部分。
有效（经济）肥力：土壤肥力在当季生产中表现出来产
生经济效益的部分。
（四）土壤的物理性质
土壤物理特性包括其疏松性、结构性、透水性、 持水性、水分移动性、透气性、吸附性等，这些特 性决定了土壤中物质的运移和能量的转化，为植物 根系的发育和高等及低等生物的定居提供了相对有 利的条件，同时在环境保护、地下水水质保持等方 面起到不可替代的作用。土壤物理学就是研究土壤 的这些独特物理性质的土壤学分支。
“土壤”和“土地”概念的区别：
不是同一范畴的概念。
土壤是土地的物质组成部分，而土地不仅包括土 壤要素，还包括地形、植被、水文、人文等要素。
土壤
自然土壤 农业土壤
二、土壤的基本特性
（一）土壤剖面的垂直分层特性
土壤是在生物、气候、母质、地形、时间等因素综合作用下 的产物，这种综合作用就称为成土作用。由成土作用形成的层 次称为土壤发生层，而完整的垂直土层序列称之为土壤剖面。
一、土壤是人类农业生产的基地 二、土壤是地球表层系统自然地理环境的重要组成部分 三、土壤是陆地生态系统的基础 四、土壤是最珍贵的自然资源
土壤与人类生存发展的关系示意图
一、土壤是人类农业生产的基地
（一）土壤是植物生长繁育和生物生产的基地
土壤学 一级学科
土壤学一级学科土壤学是研究土壤的形成、性质、演化、利用和保护的学科。
作为一门综合性学科，土壤学涉及地质学、生物学、化学、环境科学等多个学科的知识。
在现代农业发展中，土壤学具有重要的地位和作用。
本文将围绕土壤学这一一级学科展开详细的阐述。
一、土壤学的基本概念和分支学科土壤学是研究土壤的物理、化学、生物等性质及其与地球和生物圈的相互关系的学科。
它主要包括土壤形成发育学、土壤物理学、土壤化学、土壤生物学等分支学科。
土壤学的研究对象是土壤，它是地壳表面由岩石矿物、有机物质、水和气体等组成的一种复杂自然体系。
二、土壤的重要性和功能土壤是农业生产的基础和农业可持续发展的关键环节。
它对于农作物的生长提供了必要的养分和水分，并提供了生物栖息的环境。
土壤具有保持水分、调节气候、净化水质、保育生物多样性等重要功能。
因此，合理利用和保护土壤对于保障粮食安全、生态环境保护具有重要意义。
三、土壤的形成和发育过程土壤的形成是一个复杂的过程，受到气候、母质、生物、地形和时间等因素的综合影响。
土壤的形成过程包括岩石风化、有机物质的积累、土壤微生物的活动等多个阶段。
土壤的发育过程通常需要数千年甚至几万年的时间。
四、土壤的物理性质土壤的物理性质是指土壤颗粒的大小、结构、密度、孔隙度等特征。
物理性质对土壤的透气性、保水性、保肥性等具有重要影响。
研究土壤的物理性质有助于合理利用土壤资源，改善土壤的环境条件。
五、土壤的化学性质土壤的化学性质主要包括土壤的酸碱度、养分含量、土壤有机质的含量等。
化学性质对土壤的肥力和植物生长具有重要影响。
通过合理施肥和调整土壤pH值等措施，可以改善土壤的化学性质，提高土壤的肥力。
六、土壤的生物性质土壤的生物性质主要包括土壤中微生物的种类和数量、土壤动物的生态功能等。
土壤中的微生物和动物对土壤养分的转化和有机物的分解具有重要作用。
研究土壤的生物性质有助于理解土壤生态系统的功能和土壤生物多样性的保护。
七、土壤学在农业生产中的应用土壤学为农业生产提供了理论基础和技术支持。
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样品的处理和保存
➢ 野外采集的土壤样品一般要经过风干、磨细、过筛、 混匀、装瓶，以备各项测定之用
➢ 土壤重金属一般用烘干样，持久性有机污染物的分析 一般用风干样，挥发性有机污染物一般用新鲜样
➢ 制备好的样品要妥善储存，避免日晒、高温、潮湿和 酸碱等气体的污染
➢ 在全部分析工作结束，分析数据核实无误后，样品一 般还要保存3个月至半年，以备查询。
环境土壤学研究方法
采集样品时应该遵循的原则
代表性：分析所用的样品数量很小，但它必须对 所研究的实物总体有一定的代表性才能使分析 结果能反映总体的某些性状。因此，要选择一 定数量的能够符合大多数情况的土壤、植株或 肥料为样品，避免选择有边际效应、如田埂、 地边及其它特殊个体作为样品。
环境土壤学研究方法
环境土壤学研究法
环境土壤学研究方法
土壤样品的采集与制备
➢采集方案的拟订 ➢样品采集与处理 ➢采集质量保证与控制
环境土壤学研究方法
采集方案的拟订
采样方案的一般步骤
➢ 明确采样的目的：如土壤背景值研究、污染调查研究等 ➢ 了解采样工作区的基本情况：土壤类型、地形地貌、农
业、工业等等 ➢ 采样方案的初步制定：采样点的布置、数目、采样工具
典型性：采样时采样点和采样部位要能反映所要了解的 情况，要针对所要达到的目的，采集能充分说明这一 目的典型样品。 凡作为整体评价者应按不同质量、部位的样品制成 混合样品进行分析，各部位成分不均匀者可根据分析 目的分部位采取典型样品进行分析，不能将不同部位 样品随意混合。对于植株样品，如要用于营养诊断， 一般采集典型叶片或部位、器官：幼苗期采集整个植 株，其它时期采集地上部成熟叶片。
环境土壤学研究方法
样品制备目的是：①剔除土壤以外的侵入体（如 植物残茬、昆虫、石块等）和新生体（如铁锰结核和 石灰结核等），以除去非土壤的组成部分；②适当磨 细，充分混匀，使分析时所称取的少量样品具有较高 的代表性，以减少称样误差；③全量分析项目，样品 需要磨细，以使分解样品的反应能够完全和彻底；④ 使样品可以长期保存，不致因微生物活动而霉坏。
环境土壤学研究方法
适时性：测土推荐施肥采样一定要在施肥前进行，一般 选择春季或秋季采样；植物营养诊断一般在植物生长 期根据不同生长发育情况定期采样；对于某些农产品 品质分析，特别是那些随时间推移会发生明显变化的 成分，采样和分析必须适时进行。
环境土壤学研究方法
防止污染：采样过程中要防止样品之间及包装容 器对样品的污染，特别是要注意影响分析成分 的污染物质。
环境土壤学研究方法
对应性：土壤和植株营养诊断及毒害诊断的采样要有对 应性，即在发生缺素症或中毒症的植株附近采集土壤 和植株样品，同时还要选择在正常生长的植株附近采 集土壤和植株样品，这样才能根据分析结果作出正确 结论。在同一地块里，发生症状的植株分布不均 匀．一般不能采集混合样，而是有针对性地把有病植 株和对应土壤分别采集混合。
环境土壤学研究方法
采样质量保证与控制
采样误差一般有两种 ➢ 使用不恰当的采样方法所产生的固定偏差，可
以通过正确的采样方法来尽量避免 ➢ 随机误差是土壤特性不均一所造成的，无法通
过采样方法来消除，但可通过增加样点数量、 加大样品量和制备混合样等手段来减少误差， 提高采样的精密度。
环境土壤学研究方法
为保证采样的代表性，可采取以下两点技术措施来控制 采样误差
环境土壤学研究方法
➢ 风干：将采集的土样，放在木盘中或塑料布上，摊成 薄薄的一层，置于室内通凤阴干。在土样半干时．须 将大土块捏碎（尤其是粘性土壤）以免完全干后结成 硬块，难以磨细。风干场所力求干燥通凤，并要防止 酸蒸气、氨气和灰尘的污染。
➢ 样品凤干后，应拣去动植物残体如根、茎、叶、虫体 等和石块、结核）石灰、铁、锰）。如果石子过多， 应当将拣出的石子称重，记下所占的百分数。
等 ➢ 采样方案的修订：实际工作中进一步修正
环境土壤学研究方法
采样密度的确定
一个采样区需要采多少个点，取决于土壤中某些污染物 在空间上的均质化程度和所要达到的精度，采样点一 般可用下式确定
n=t2s2/D2 n为采样点个数；t在设定的自由度和概率时的t值（由t
值表查得）；s2方差 从其它研究中预先得之；D为期 望的围绕平均值的变异范围
环境土壤学研究方法
环境土壤学研究方法
环境土壤学研究方法
样品的采集与处理 样品的采集
➢ 采集0-15cm的表土层，一般不超过20cm ➢ 土壤剖面不同层次采样，应从下而上 ➢ 区域土壤质量调查时，表层土壤要为混合样，一般由
相邻的10-25个样点混合组成。样品量多时，混匀后， 采用四分法取舍。 ➢ 所采集的土样必需包括样品编号、采样地点、GPS定位 坐标、土壤名称、采样点土地利用和植被等情况以及 采样时间、采样深度、采样人姓名等
环境土壤学研究方法
采样点的布置
➢ 一般有随机布点法、分区随机布点法、系统（网格）布点法以及 单一优先系统采样（网格采样）和多层采样布点法
➢ 混合样点一般采用之字形 ➢ 区域性土壤环境质量本底调查一般采用随机布点法、规则系统等
距法或规则网格内的随机采样布点法，如果调查区域有明显的亚 区差异时，可采用分区随机布点法，分区可根据土壤类型、土地 利用类型、地形地貌等。单一优先网格采样可应用于污灌土壤环 境调查或污水引起的土壤污染事故的调查。对于工厂废气和烟尘 排放造成的土壤污染调查一般采用多层采样
环境土壤学研究方法
全程质量控制
环境土壤学研究方法
土壤植物样品重金属总量的分析步骤
土壤样品处理
1、土壤风干—过100目筛(孔径0.149毫米)—称量（一般 1克左右）
2、土壤消解： ➢ 土壤消解液：王水（盐酸：硝酸=3：1）+高氯酸；硝
酸-前要进行现场勘察和有关资料的收集，根据土壤 类型、肥力等级和地形等因素将研究范围划分为若干 个采样单元，每个采样单元的土壤要尽可能均匀一致。
➢ 要保证有足够多的采样点，使之能充分代表采样单元 的土壤特性。采样点的多少，取决于研究范围的大小， 研究对象的复杂程度和调查研究所要求的精密度等因 素。