第一篇：土壤與肥料理論課教案5

授課內容：

第一章 土壤 第五節 土壤水分

土壤水實質上是極稀的土壤溶液，它除了供作物直接吸收外，還影響著土壤的其它肥力性狀，如礦質養分的溶解、土壤有機質的分解與合成、土壤的氧化還原狀況、土壤熱特性、土壤的物理機械性與耕性等。

一、土壤水分的類型和性質

1、土壤吸濕水：固相土粒及其表面的分子引力和靜電引力從大氣和土壤空氣中吸附氣態水，附著于土粒表面成單分子或多分子層，稱為吸濕水。

密度1.2—2.4 g/cm3，平均1.5g/cm3，無溶解能力，不能以液態水自由移動，也不能被植物吸收。因此，它是一種無效水。

2、土壤膜狀水：吸濕水達到最大后，土粒還有剩余的引力吸附液態水，在吸濕水的外圍形成一層水膜，這種水分稱為膜狀水。

膜狀水所受到的引力比吸濕水要小，其靠近土粒的內層，受到的引力為3.1MPa；外層距土粒相對較遠，受到的引力為0.625 MPa。由于一般作物根系的吸水力平均為1.5 MPa，因此，膜狀水的外層部分對作物的有效性高。當土壤水分受到的引力超過1.5 MPa時，作物便無法從土壤中吸收水分而呈現永久凋萎，此時的土壤含水量就稱為凋萎系數。

3、土壤毛管水：當土壤水分含量超過最大分子持水量后，水分不再受土粒引力的作用，成為可以移動的自由水。靠毛管力保持在土壤孔隙中的水分稱為毛管水。

毛管水所受的毛管引力在0.625—0.01 MPa范圍內，遠小于作物根系的平均

吸水力（1.5 MPa），因此它既能保持在土壤中，又可被作物吸收利用。

4、土壤重力水：土壤重力水是指當土壤水分含量超過田間持水量之后，過量的水分不能被毛管吸持，而在重力的作用下沿著大孔隙向下滲漏成為多余的水。

土壤重力水是可以被作物吸收利用的，重力水過多時，土壤通氣不良，影響旱作物根系的發育和微生物的活動。

二、土壤水分含量

1、土壤重量含水量：是指一定重量土壤中保持的水分重量占1千克干土重的分數，單位用g/kg 表示。

在自然條件下，土壤含水量變化范圍很大，某土壤樣品重量為100g，烘干后土樣重量為80g，則其重量含水量應為250 g/kg，而不是200g/kg。

2、土壤容積含水量：是指土壤水分容積與土壤容積之比。常用Q表示，單位為cm3/cm3。用百分率表示時，稱為容積百分率（Q %）。

Q %=土壤重量含水量（g/kg）? 容重（g/cm3）

3、土壤相對含水量：土壤含水量占該土壤田間持水量的百分數作為相對含水量來表示土壤水分的多少。某土壤田間持水量為300g/kg，現測得其重量含水量為200g/kg，則其相對含水量為66.7%。

4、以水層厚度（mm）：是指一定深度土層中的水分總量相當于若干水層厚度（mm）。以便于將土壤含水量與降雨量、蒸發散失量和作物耗水量等相比較。

三、土壤水分的能態

1、土水勢：土水勢表示土壤水分在土—水平衡體系中所具有的能態。它是指將單位水量從一個土—水系統移到溫度和它完全相同的純水池時所做的功。通常用ψw表示。主要由以下幾個分勢組成。

（1）基質勢：通常用ψm表示，它是指將單位水量從一個平衡的土—水體系移到另一個沒有土壤基質，而其它狀態完全相同的水池時所做的功。

（2）壓力勢：通常用ψp表示，它是指將單位水量從一個土—水體系移到另一個壓力不同，而溫度、基質、溶質等狀態完全相同的參比系統時所做的功。

（3）溶質勢：通常用ψs表示，是指將單位水量從一個平衡的土—水系統中移到一個沒有溶質而其它狀態均相同的水池時所做的功。

（4）重力勢：又稱引力勢，通常用ψg表示，它是指由于重力場位置不同于參比狀態水平面而引起的勢能變化。

2、土壤水吸力：這是指土壤水的負壓力。土壤水因受到土壤基質的吸附作用和毛管作用，其表面通常形成一個凹形的彎月面，暗示其壓力低于大氣壓力。若以大氣壓力作為參比，則土壤水的壓力為負。為了使用方便，將負壓力定義為吸力，以便將負號消除，故土壤水吸力在數量上與土壤水負壓力相等，通常簡稱為土壤水吸力。

四、土壤水分狀況與作物生長

1、作物對土壤水分的需求

（1）水分是作物的重要組成部分。一般作物體內含水約60%~80%，水也是光合作用的原料之一，光合產物的運移必須有水分的參與；作物的新陳代謝也必須有水的參與才能進行。農作物從土壤中吸收的水分，大部分用于葉面蒸騰而散失熱量，以維持作物體溫穩定。因此，土壤水分是維持作物正常的生理和生命活動所必須的重要條件。

（2）土壤水分是影響作物出苗率的重要因素。作物種子的吸水量因其大小及淀粉、蛋白質、脂肪的含量不同而異，從而吸水多少及要求適宜的土壤濕度。豆類需要吸收相當于種子重量90%—110%的水分，麥類吸收50%—60%，玉米

吸收40%，谷子僅需25%即可發芽。

（3）作物不同生育期對土壤水分的要求不同。一般作物的需水特點是苗期需水較少；隨著作物的生長需水量逐漸增大，至生育盛期達到最大；隨著作物的成熟需水量又減少。若某一生育期土壤缺水，對作物產量影響最為嚴重，這一時期稱為需水臨界期，玉米為抽雄期，豆類在開花期，水稻在孕穗抽穗期，在需水臨界期則應滿足作物對土壤水分的要求。

2、土壤水分影響作物對養分的吸收

土壤水分狀況直接影響作物對養分的吸收，土壤中有機養分的分解礦化離不開水分，施入土壤中的化學肥料只有在水中才能溶解，養分離子向根系表面遷移，以及作物根系對養分的吸收都必須通過水分介質來實現。試驗證明，當土壤水分含量適宜時，土壤中養分的擴散速率就高，從而能夠提高養分的有效性。

第二篇：土壤與肥料理論課教案11

授課內容：

第一章 土壤 第十一節 土壤膠體

土壤是由固體土粒、土壤溶液和土壤空氣組成的“多元分散體系”。一般情況下，土粒是分散相、土壤溶液和空氣為分散介質，組成土壤膠體分散系。土壤膠體是土壤中最活躍的部分，對土壤理化性質和肥力水平具有明顯的影響，對土壤保肥、供肥能力的強弱起著決定性作用。

土壤膠體是指土壤中最細微的顆粒，膠體顆粒的直徑一般在1—100nm（長、寬、高三個方向上，至少有一個方向在此范圍內），實際上土壤中小于1000nm的粘粒都具有膠體的性質。所以直徑在1—1000nm之間的土粒都可歸屬于土壤膠粒的范圍。

一、土壤膠體的種類

土壤膠體按其成分和來源可分為無機膠體、有機膠體和有機無機復合膠體。

1、無機膠體：在數量上無機膠體較有機膠體可高數倍至數十倍，主要為極細微的土壤粘粒，包括成分簡單的非晶體含水氧化物和成分復雜的各種次生鋁硅酸鹽粘粒礦物。

（1）含水氧化硅膠體：多為游離態的無定形膠體SiO2·H2O（實際上可寫成偏硅酸H2SiO3）分子，當發生電離時，可使H+解離到溶液中，而使膠體帶負電。次生的石英多為結晶態，也是帶負電的膠體。氧化硅膠體普遍分布于各類土壤中。

（2）含水氧化鐵、氧化鋁膠體：多為結晶態礦物，屬兩性膠體，帶電情況隨環境的酸堿反應變化而改變，在酸性環境下（一般指pH＜5）帶正電，而在

堿性條件下可帶負電。

（3）層狀硅酸鹽礦物：其晶型結構由兩個基本單位構成，即硅氧片和鋁氧片。這類粘粒礦物形成過程中，易發生較強的同晶代換作用，即原來晶格中的中心原子可被其大小相近且電性符號相同而原子價較低的原子所代換，這就是粘粒礦物帶負電的原因之一。

2、有機膠體：有機膠體中最主要的成分是各種腐殖質（胡敏酸、富非酸、胡敏素等），還有少量的木質素、蛋白質、纖維素等。作為膠體來講，它與無機膠體有共性，如顆粒極小，具有巨大的比面和帶有電荷。此外，有機膠體還有它自己的特點：它是由碳、氫、氧、氮、硫、磷等組成的高分子有機化合物，是無定形的物質，有高度的親水性，可以從大氣中吸收水分子，最大時可達其本身重量的80%~90％，腐殖質的電荷是由腐殖質所含的羧基（—COOH）、羥基（－OH）、酚羥基（—OH），解離出氫離子后的—COO-、—O-等離子留在膠粒上而使膠粒帶負電。胺基（—NH2）吸收H+后，成為—NH3+則帶正電，一般有機膠體帶負電。腐殖質帶的負電荷量比粘粒礦物大。

3、有機無機復合體：在農業土壤的耕層中，有機膠體一般很少單獨存在，絕大部分與無機膠體緊密結合而形成有機無機復合體，又稱為吸收性復合體。土壤無機膠體和有機膠體可以通過多種方式進行結合，但大多數是通過二、三價陽離子（如鈣、鎂、鐵、鋁等）或功能團（如羧基、醇羥基等）將帶負電荷的粘粒礦物和腐殖質連接起來。有機膠體主要以薄膜狀緊密覆蓋于粘粒礦物的表面上，還可能進入粘粒礦物的晶層之間。通過這樣的結合，可形成良好的團粒結構，改善土壤保肥供肥性能和多種理化

二、土壤膠體的構造

土壤膠體分散系包括膠體微粒（為分散相）和微粒間溶液（為分散介質）

兩大部分。膠體微粒在構造上可分為微粒核、決定電位離子層和補償離子層三部分。由上可見，膠體微粒是由固相部分的微粒核和由其外部電性相反的雙電層所組成。

1、微粒核：這是膠體的核心和基本物質。主要由腐殖質、無定形的二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、鋁硅酸鹽晶體物質、蛋白質分子以及有機無機膠體的分子群所構成。在表層土壤中，它們多以有機無機復合體的形式為主，而在下層土壤中則以無機礦物質為主。

2、雙電層：微粒核表面的一層分子，通常解離成離子，形成符號相反而電量相等的兩層電荷，所以稱之為雙電層。微粒核也可以從周圍溶液中吸附離子而形成雙電層，因此這一層就包括兩部分：決定電位離子層和補償離子層。

（1）決定電位離子層：這是固定在核表面決定其電荷和電位的一層離子。電荷的正負決定著微粒核表面可以吸附陰離子還是陽離子，電位的高低決定離子的多少。一般情況下，帶負電的土壤膠體在數量上占優勢，所以土壤的凈電荷多為凈負電荷。土壤所帶凈電荷的數量，表現為決定電位離子層的電位，稱為全電位。

（2）補償離子層：這是一些電荷的符號與決定電位離子層相反而電量相等的離子，分布在決定電位離子層的外圍。該層離子被吸附力量的大小與離子電荷的數量成正比，而與距離的平方成反比。這層離子由于距離核表面的遠近不同，其所受引力亦不同，故其活動能力也有差異，它大, 致可分成兩個亞層：

① 非活性補償離子層：這是一層靠近核表面的決定電位離子層，被吸附得很緊，難以解離，無活動性，不起交換作用，由此所吸附的養分亦較難被植物利用。非活性補償離子，既然被吸附得相當牢固，它就和微粒核與決定電位離子層成為一個整體活動。通常稱為膠粒。

② 擴散層：這層離子分布在非活性補償離子層以外，距離決定電位離子層較遠，因而被吸附得較松，有較大的活動性，可以和周圍環境的離子進行交換，即通常所說的土壤離子交換作用。

膠粒與擴散層離子有吸引力，因而擴散層離子始終只能隨膠粒移動，而與溶液中的自由離子不同。這就是交換性陽離子可以不隨水移動，土壤可以保存它們的原因。

三、土壤膠體的特性

1、土壤膠體比表面和表面能：比表面（簡稱比面）是指單位重量或單位體積物體的總表面積（cm2/g，cm2/cm3）。表面能，這是由于物體表面分子所處的條件特殊引起的。物體內部分子處在周圍相同分子之間，在各個方向上受到的吸引力相等而相互抵消；表面分子則不同，由于它們與外界的液體或氣體介質相接觸，因而在內、外方面受到的是不同分子的吸引力，不能相互抵消，所以具有多余的表面能。這種能量產生于物體表面，故稱為表面能。這些能量可做功，能吸附外界分子。膠體數量愈多，比面愈大，表面能也愈大，吸附能力也就愈強。

2、土壤膠體電荷：由于土壤膠體的組成部分的特性不同，產生電荷的機制也各異，據此，把土壤膠體電荷分為永久電荷和可變電荷。

（1）永久電荷：它是由于粘粒礦物晶層內的同晶替代所產生的電荷。由于同晶替代是在粘粒礦物形成時產生在粘粒晶層的內部，這種電荷一旦產生即為該礦物永久所有，因此稱為永久電荷，有人稱為內電荷。被土壤永久性負電荷所吸附的陽離子是可交換的。

（2）可變電荷：電荷的數量和性質隨介質pH值而改變的電荷稱為可變電荷。土壤的pH值是表征其可變電荷特點的一個重要指標，它被定義為土壤的可

變正、負電荷數量相等時的pH值，或稱為可變電荷零點、等電點。

土壤膠體在多數情況下是帶負電的，它是指土壤的凈電荷，即土壤的正電荷和負電荷的代數和。由于土壤的負電荷一般多于正電荷，故除少數土壤在較強的酸性條件下可能出現凈正電荷外，絕大多數土壤是帶凈負電荷的。

3、土壤膠體有凝聚和分散的作用：土壤膠體有兩種不同的狀態：一種是膠體微粒均勻分散在水中，呈高度分散狀態的溶膠；另一種是膠體微粒彼此聯結凝聚在一起而呈絮狀的凝膠。

土壤膠體溶液如受某些因素的影響，使膠體微粒下沉，由溶膠變成凝膠，這種作用叫做膠體的凝聚作用；反之，由凝膠分散成溶膠，叫做膠體的分散作用。促使膠體凝聚或分散的原因，主要決定于電動電位的高低。

第三篇：土壤與肥料理論課教案1

授課內容：

第一章 土壤 第一節 土壤概述

一、土壤的幾個概念

1、土壤：土壤(Soil)是陸地表面由礦物、有機物質、水、空氣和生物組成、具有肥力且能生長植物的未固結層。“陸地表面”說明土壤在地球上所處的位置；“礦物質、有機物質、水、空氣和生物”則是土壤這一物質客體的基本必要組成分；“具有肥力，能生長植物”說的是土壤的基本特性，即具有肥力；“未固結層”指其物理狀態之疏松多孔，明顯有別于堅硬固結的巖石等。

2、土壤肥力：在植物生活的全過程中，土壤具有能供應與協調植物正常生長發育所需的養分、水分、空氣和熱量的能力，這種能力稱為土壤肥力。

根據肥力產生的主要原因，可將之分為自然肥力和人為肥力。自然肥力是由自然因素形成的土壤所具有的肥力。也就是土壤在自然因素綜合作用下發生和發展起來的肥力。由耕作、施肥、灌排、改土等人為因素作用形成的土壤肥力稱為人為肥力。人為肥力是在自然土壤經過開墾耕種以后，在人類生產活動影響下創造出來的。

3、土壤有效肥力：在一定農業技術措施下反映土壤生產能力的那部分肥力稱為土壤有效肥力，又稱為經濟肥力，受環境條件和科技水平限制暫不能被植物利用的那部分肥力稱為潛在肥力，土壤潛在肥力在一定條件下可轉化為有效肥力。

4、肥料：凡能夠直接提供植物生長的必需的營養元素的物料，稱為肥料。肥料又可分成有機肥料和化學肥料。

二、土壤的作用

1、土壤作為農業生產的基地和基本生產資料。農業生產主要是由植物生產、動物生產和土壤管理三個環節組成。

2、土壤是植物生長的載體，因此還能給提供大部分生命必需元素。植物生長所需的水分、養分主要是通過其根系從土壤中吸收的。

3、土壤是一種十分重要的自然資源，它是一種不可再生型資源，因為土壤的形成和更新速度非常緩慢，而土壤質量的破壞卻可能是極為迅速的。因此，合理開發利用與保護土壤資源是全人類的一項迫切而又長遠的歷史任務。

三、土壤與肥料學發展概況 1、1910年以后，先后在北京大學農學院、金陵大學農學院、中央大學農學院、浙江大學農學院和西北農學院的農藝化學系建立了土壤學科。2、1930年在中央地質調查所成立了土壤研究室。3、1931年在廣東農業廳成立土壤調查所。4、1957年中國農業科學院土壤肥料研究所，在各省農業科學研究所地力監測工作基礎上開展了第一次全國肥料試驗網工作。5、1958年開展了全國第一次土壤普查。6、1979年開始，進行了全國第二次土壤普查。7、2006年全國推廣測土配方施肥技術。

四、土壤肥料在農業可持續發展中的地位與作用

1、土壤肥力是地球生命中能量和物質交流的庫容。肥沃的土壤能持續協調地提供農作物生長所需的各種土壤肥力因素，保持農產品產量與質量的穩定與提高。

2、土壤養分是土壤肥力最重要的物質基礎，肥料則是土壤養分的主要來源，因而也是農業可持續發展的重要物質基礎之一。

3、土壤肥力是可持續農業的重要物質基礎，通過調節土壤發育過程，使其朝著可持續高產優質方向發展是可持續農業的根本措施。

第四篇：土壤與肥料理論課教案3

授課內容：

第一章土壤 第三節 土壤有機質

一、土壤有機質的來源及存在形態

自然土壤的有機質主要來源于生長在土壤上的高等綠色植物(包括地上部分和地下的根系)，其含量達80%以上，植物殘體中干物質約占25%左右，其元素組成中，碳占44%，氧占40%，氫占8%，此外，N、P、K、Ca、Si、Fe、B、Zn、Mo、Mn和M等只占8%。其次是生活在土壤中的動物和微生物。農業土壤有機質的重要來源是每年施用的有機肥料和每年作物的殘茬和根系以及根系分泌物。

通過各種途徑進入土壤中的有機質，不斷被土壤微生物分解，所以土壤有機質一般呈三種形態。

1、新鮮有機質

指土壤中未分解的動、植物殘體。

2、半分解的有機質

有機質已被微生物分解，多呈分散的暗黑色小塊。

3、腐殖質

指有機殘體在土壤腐殖質化的過程中形成的一類褐色或暗褐色的高分子有機化合物。腐殖質與礦物質土粒緊密結合，不能用機械方法分離。它是土壤有機質中最主要的一種形態，占有機質總量的85%~90%，對土壤物理、化學、生物學性質都有良好作用。通常把土壤腐殖質含量高低作為衡量土壤肥力水平的主要標志之一。

二、土壤有機質的組成和性質

土壤有機質的化學組成和各組分的含量，因植物種類、器官、年齡等的不同而有很大差異。主要有以下五類有機化合物：

1、糖類化合物

包括單糖、雙糖和多糖類，它是廣泛的分布在植物中的一類化合物。單糖在水中溶解度很大，在植物殘體被分散時，能被水淋洗流失。這類化合物被分解后產生CO2、H2O；在氧氣不足的條件下，產生有機酸，甚至產生H2及CH4等還原性的有毒物質。

2、纖維素和半纖維素

纖維素用較強的酸或堿溶液處理才能水解；半纖維素在稀酸或稀堿溶液下處理即可水解。它們均能被微生物分解。

3、木質素

木質素是復雜的有機化合物，不容易被細菌和化學物質分解，但在土壤中可不斷地被真菌、放線菌分解。

4、含氮化合物

有機態含氮化合物主要為蛋白質，各種蛋白質經水解后，一般可產生多種不同的氨基酸，少部分比較簡單而可溶性的氨基酸，可為微生物直接吸收，但是大部分含氮化合物是需要經過微生物分解后，才能被利用。

5、脂肪、樹脂、蠟質和單寧

這類有機化合物屬于復雜的化合物，不溶于水，而溶于醇、醚及苯中。在土壤中，這類物質抵抗化學分解和細菌的分解的能力比較強。

三、土壤有機質的轉化過程

1、有機質的礦化過程

土壤有機質的礦質化過程是指有機質在微生物作用下，分解為簡單無機化合物的過程，其最終產物為CO2、H2O等，而N、P、S等以礦質鹽類釋放出來，同時放出熱量，為植物和微生物提供養分和能量。該過程也為形成土壤腐殖質提供物質來源。

（1）糖類化合物的轉化：多糖類化合物首先通過酶的作用，水解成為單糖，單糖再進一步分解成為更簡單的物質。

在通氣良好條件下，分解迅速，最后產物為CO2和H2O，并放出能量。在

通氣不太好(半厭氣)條件下，分解較緩慢，最后產物為還原性物質，如CH4、H2等。

（2）含氮有機質的轉化

第一步

水解作用：在微生物好氣和厭氣細菌分泌的蛋白水解酶作用下，水解成氨基酸。

蛋白質→水解蛋白質→消化蛋白質→多縮氨基酸(或多肽)→氨基酸 第二步

氨化作用：借助水解作用、氧化作用和還原作用。將胺態氮(NH2-N)轉化為銨態氮(NH3-N)。氨化作用在好氣和厭氣條件下均可進行。

第三步

硝化作用：在通氣良好條件下，銨態氮通過亞硝化細菌和硝化細菌的相繼作用，逐級轉化成亞硝酸態氮(NO2-N)和硝酸態氮(NO3-N)。

出現反硝化過程的條件是：①通氣不良。②土壤中有硝酸鹽存在。③土壤中有大量碳水化合物。④適宜pH值，pH7.0~8.2。反硝化過程是造成氮損失的途徑之一，應加以控制。

（3）含磷、含硫有機化合物的轉化

土壤中的磷絕大部分是以植物不能直接利用的難溶性無機和有機狀態存在的。有機態的磷、硫只能經過微生物分解成為無機的可溶性的物質后，才能被植物所吸收利用。

含磷有機化合物的轉化

磷主要存在于核蛋白、核酸、磷酯和植素等有機化合物中，它們在土壤酶的作用下，逐漸把磷釋放出來，以磷酸形態被植物吸收利用。在厭氣條件下，常常引起磷酸還原，產生亞磷酸和次磷酸。在有機質豐富和通氣不良的情況下，將進一步被還原成磷化氫，而危害作物生長。

2、土壤有機質的腐殖化過程

有機質腐殖化過程是形成土壤腐殖質的過程。它是一系列極其復雜過程的總稱。關于腐殖化過程，尚未研究得十分清楚。

腐殖質形成后比較難分解，在不改變其形成條件下具有相當的穩定性。但是當形成條件變化后，微生物群也發生改變，新的微生物群將引起腐殖質的分解，并將其貯藏的營養物質釋放出來為植物利用。所以，腐殖質的形成和分解與土壤肥力都有密切的關系。因此協調和控制這兩種作用，是農業生產中的重要問題。

3、腐殖質的組成和性質(1)腐殖質的組成

根據腐殖質的顏色和在不同溶劑中的溶解性，可把腐殖質分為胡敏酸(褐腐酸)、富里酸(黃腐酸)和胡敏素(黑腐素)三組。

(2)腐殖質在土壤中存在的形態

①游離狀態的腐殖質，在一般土壤中占極少部分。②與鹽基化合成穩定的鹽類，主要為腐殖酸鈣和鎂。

③與含水三氧化物，如Al2O3·xH2O，Fe2O3·yH2O，化合成復雜的凝膠體。④與粘粒結合成膠質復合體。

(3)腐殖質分子結構

土壤腐殖質分子結構復雜，尚未十分清楚。一般認為腐殖質分子包括芳香族化合物的核。

（4）腐殖質性質

①腐殖質具有帶電性 ②腐殖質的吸水性

③腐殖質的穩定性

4、影響土壤有機質轉化的因素

(1)有機質的碳氮比和物理狀態

有機質的碳氮比(C/N)：通常植物殘體中的C/N為40:1。C/N較小的植物殘體分解快易礦質化，釋放的氮素多，但形成腐殖質少。而C/N較大的植物殘體則相反，有機質分解緩慢，易引起微生物與植物爭氮，造成植物暫時性的饑餓狀態

(2)土壤水、熱狀況

微生物分解有機質需要一定的水分和溫度，土壤水、熱狀況直接影響生物學過程的強弱。一般規律是：

①溫度在30℃，土壤水分含量接近于最大持水量的60%~80%，有機質分解強度最大。

②溫度和含水量低于或高于最適點時，都會減弱有機質的分解程度。③溫度和含水量二者之中，一個數值增大，另一個數值同時減小時，有機質的分解強度則受限制因素的制約。

(3)土壤通氣狀況

在通氣良好條件下，好氣性細菌和真菌活躍，有機質分解迅速，可完全礦質化，不含氮有機化合物，分解的最終產物是CO2、H2O和灰分物質。含氮有機化合物的最終產物，主要是硝態氮，易被植物吸收利用。在少氧或無氧的不良通氣條件下，有機質分解緩慢，而常積累有機酸，甚至形成還原性物質，如CH4、H2和H2S等物質。一般認為在好氣和嫌氣分解交替進行時，有利于土壤腐殖質的形成。

(4)土壤酸堿性

各種微生物都有最適宜的環境反應。酸性環境適宜真菌活動，易產生酸性的富里酸型的腐殖質。中性環境適宜細菌繁殖，在適量水分和鈣的作用下，易形成胡敏酸型的腐殖質。在微堿性環境中，空氣流通時，宜于硝化細菌活動，有利于硝化作用。

四、土壤有機質對土壤肥力的作用

土壤有機質對土壤物理、化學和生物化學等各方面都有良好的作用。(1)土壤養分的主要來源

土壤有機質中含有極為豐富的氮、磷、硫等元素，它們的有機化合物是植物營養物質在土壤中的主要存在形式。

(2)改善土壤物理性質

有機質在改善土壤物理性質方面具有多種功能，首先是促進土壤團粒結構的形成。土壤有機質還可以降低粘土的粘結力，增加砂土的粘結力，改善不良質地的耕作性能。此外，有機質對改善土壤的滲水性，減少水分蒸發等都有明顯的作用。

(3)提高土壤的保肥性

腐殖質屬膠體物質，具有巨大的比表面和表面能，同時帶有大量負電荷，所以它能提高土壤吸附分子態和離子態物質的能力。增強其保肥能力。

(4)促進作物生長發育

提高了植物的抗旱性；能提高氧化酶的活性，加速種子發芽和對養分的吸收，促進作物生長；還可增強植物的呼吸作用，提高細胞膜的透性和對養分的吸收，促進根系的發育。

(5)有助于消除土壤的污染

腐殖質能吸附和溶解某些農藥，并能與重金屬形成溶于水的絡合物，隨水排出土壤，減少對作物的毒害和對土壤的污染。

第五篇：土壤與肥料理論課教案2

授課內容：

第一章 土壤 第二節 土壤礦物質

巖石風化形成的礦物顆粒統稱為土壤礦物質。土壤是由固相、液相和氣相三種物質組成的疏松多孔體。固相物質即固體土粒，約占土壤總體積的50%，其中包括礦物質和有機質，礦物質占總體積的38%以上，有機質占12%左右。土壤總體積中的另外50%為土壤孔隙，孔隙中分布著液相的土壤水和可溶性物質，還有氣相的土壤空氣。土壤三相物質直接影響土壤肥力，是土壤肥力的物質基礎。

土壤礦物質，如按重量計，一般占土粒的95%以上。因此，礦物質就成為土體的“骨架”，它是植物礦質營養的源泉，也是影響土壤肥力的決定性因素之一。

一、巖石的風化

1、地殼的元素組成

地殼中的礦物質來自巖石的風化物，巖石是構成地殼的基本物質。地殼的成分極其復雜，幾乎包括絕大多數已知元素，但以氧、硅、鋁、鐵四種元素為主。

2、主要成土礦物

自然界的礦物巖石經風化作用及外力搬運形成母質，母質經成土作用形成土壤。

礦物的種類很多，目前已經發現的約在三千種以上，與土壤有關的不過數十種。有石英、正長石、斜長石、白云母、黑云母、角閃石、輝石、橄欖石、方解石、白云石、磷灰石、各種鐵礦、高嶺石、蒙脫石、水云母等。

3、主要成土巖石

巖石是一種或數種礦物的集合體。據其成因可分為三類：

（1）巖漿巖

由巖漿冷凝而成。巖漿巖的共同特征是沒有層次和化石。當巖漿侵入地殼在深處逐漸冷凝而成的巖石叫侵入巖，冷卻慢，結晶粗，如花崗巖、正長巖等；巖漿噴出地面而冷凝形成的巖石叫噴出巖，冷卻快，結晶細，呈多孔斑狀結構，如玄武巖等。

（2）沉積巖

由各種先成的巖石經風化、搬運、沉積、重新固積而成或由生物遺體堆積而成的巖石稱為沉積巖。有層次性，常含有生物化石，如礫巖、頁巖、砂巖、石灰巖等。

（3）變質巖

在高溫高壓下巖石中的礦物發生重新結晶或結晶定向排列而形成的巖石稱為變質巖。巖石致密堅硬，不易風化，呈片狀組織，如片麻巖、石英巖、大理巖、板巖等。

4、巖石風化種類

風化是指巖石、礦物在外界因素和內部因素的共同作用下，逐漸發生崩解和分解的過程。按其作用因素和風化特點，可分為以下三種類型：

（1）物理風化：指外力作用使巖石、礦物發生崩解破碎，但不改變其化學成分和結構的過程。這種外力作用可分為：溫度作用、結冰作用以及水流和大風的磨蝕作用等。

（2）化學風化：指巖石、礦物在水、二氧化碳等因素作用下，發生化學變化而產生新物質的過程。這種風化過程包括：溶解、水化、水解和氧化。

（3）生物風化：指巖石礦物在生物及其分泌物或有機質分解產物的作用下，進行的機械破碎和化學分解過程。

5、母質的類型及分布規律

巖石礦物的風化物形成的母質，有的殘留在原地堆積，有的受風、水、重力和冰川等外力作用搬運到別的地方重新沉積下來，形成各種沉積物。按其搬運動力與沉積特點的不同可分為以下幾種類型：

（1）殘積物：指巖石經過風化后殘留在原地未經搬運的風化物，多分布在山地和丘陵上部。

（2）坡積物：指風化物在重力或流水的作用下，被搬運到山坡的中、下部的堆積物。

（3）洪積物：指山洪搬運的碎屑物在山前平原形成的沉積物。（4）沖積物：河水中挾帶的泥沙，在中下游兩岸與入海口沉積而成。（5）湖積物：由湖泊的靜水沉積而成。

（6）海積物：是海邊的海相沉積物。由于海岸上升，海退或江河入海的回流淤積物露出水面而形成。

（7）風積物：是由風力將其它成因的堆積物搬運沉積而成。

（8）黃土：黃土為第四紀沉積物。其成因有的認為是風力搬運堆積而成，也有的認為是水流搬運堆積而成。

（9）紅土：又稱第四紀紅色粘土，分布在我國南方，多呈紅色、紅棕色，質地粘重，養分少。

二、土壤的礦物組成和化學組成

1、土壤礦物組成

壤礦物質來自土壤母質,其礦物組成按其成因可分為原生礦物和次生礦物兩類。

（1）原生礦物：在風化過程中沒有改變化學組成而遺留在土壤中的一類礦

物稱為原生礦物。土壤中的原生礦物主要是石英和原生鋁硅酸鹽類。

（2）次生礦物：原生礦物在風化和成土作用下，新形成的礦物稱次生礦物。次生礦物種類很多，有成分簡單的鹽類，包括各種碳酸鹽、重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物等；也有成分復雜的各種次生鋁硅酸鹽；還有各種晶質和非晶質的含水硅、鐵、鋁的氧化物。

2、土壤礦物質的化學組成

土壤礦物質的化學組成很復雜，幾乎包括地殼中所有的元素。其中氧、硅、鋁、鐵、鈣、鎂、鈉、鉀、鈦、碳等10種元素占土壤礦物質總重量的99%以上，這些元素中以氧、硅、鋁、鐵四種元素含量最多。

3、土壤的機械組成（1）土壤粒級

土壤粒級分類

土粒分級一般是將土粒分為石礫、砂粒、粉砂粒和粘粒四級。石礫，粒徑＞2mm；砂粒，粒徑2—0.02mm;粉砂粒，0.02—0.002mm;粘粒，粒徑＜0.002mm。

（2）土壤質地

任何一種土壤，都是由粒徑不同的各種土粒組成的, 土壤中各粒級土粒含量（重量）百分率的組合，叫做土壤質地（或稱土壤顆粒組成、土壤機械組成）。

我國土壤質地分類標準：將土壤質地按石礫含量分為三級，砂土（粗砂、細沙、面沙）；壤土（砂粉土、粉土，沙壤土、壤土，砂粘土）；粘土（粉粘土、壤粘土、粘土、重粘土）。

三、土壤質地與肥力的關系

1、砂土類：由于粒間孔隙大，毛管作用弱，通氣透水性強。砂性土水份不宜保持，因此土壤容易干燥、不耐旱。砂質土主要礦物成分是石英，含養分少，砂土保肥性差，一時不被吸收的養分，土壤保持不住，故肥效常表現為猛而不穩，前勁大而后勁不足。砂質土因含水量低，熱容量較小。

2、粘土類：粘質土由于粒間孔隙很小，多為極細毛管孔隙和無效孔隙，故通氣不良，透水性差。粘土一般礦質養分較豐富，特別是鉀、鈣、鎂等含量較多。因粘土通氣性差，好氣性微生物受到抑制，有機質分解較慢，易于積累腐殖質。表現為肥效遲緩，肥勁穩長。粘土保水力強，含水量多，熱容量較大，升溫慢降溫也慢，晝夜溫差小。

3、壤土類：土壤由于砂粘適中，兼有砂土類、粘土類的優點，消除了砂土類和粘土類的缺點，它既有一定數量的大孔隙，又有相當多的毛管孔隙，故通氣透水性良好，又有一定的保水保肥性能，含水量適宜，土溫比較穩定，粘性不大，耕性較好。