第一篇：土壤與肥料理論課教案11

授課內(nèi)容：

第一章 土壤 第十一節(jié) 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(zhì)，組成土壤膠體分散系。土壤膠體是土壤中最活躍的部分，對(duì)土壤理化性質(zhì)和肥力水平具有明顯的影響，對(duì)土壤保肥、供肥能力的強(qiáng)弱起著決定性作用。

土壤膠體是指土壤中最細(xì)微的顆粒，膠體顆粒的直徑一般在1—100nm（長(zhǎng)、寬、高三個(gè)方向上，至少有一個(gè)方向在此范圍內(nèi)），實(shí)際上土壤中小于1000nm的粘粒都具有膠體的性質(zhì)。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(lèi)

土壤膠體按其成分和來(lái)源可分為無(wú)機(jī)膠體、有機(jī)膠體和有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合膠體。

1、無(wú)機(jī)膠體：在數(shù)量上無(wú)機(jī)膠體較有機(jī)膠體可高數(shù)倍至數(shù)十倍，主要為極細(xì)微的土壤粘粒，包括成分簡(jiǎn)單的非晶體含水氧化物和成分復(fù)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(tài)的無(wú)定形膠體SiO2·H2O（實(shí)際上可寫(xiě)成偏硅酸H2SiO3）分子，當(dāng)發(fā)生電離時(shí)，可使H+解離到溶液中，而使膠體帶負(fù)電。次生的石英多為結(jié)晶態(tài)，也是帶負(fù)電的膠體。氧化硅膠體普遍分布于各類(lèi)土壤中。

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

堿性條件下可帶負(fù)電。

（3）層狀硅酸鹽礦物：其晶型結(jié)構(gòu)由兩個(gè)基本單位構(gòu)成，即硅氧片和鋁氧片。這類(lèi)粘粒礦物形成過(guò)程中，易發(fā)生較強(qiáng)的同晶代換作用，即原來(lái)晶格中的中心原子可被其大小相近且電性符號(hào)相同而原子價(jià)較低的原子所代換，這就是粘粒礦物帶負(fù)電的原因之一。

2、有機(jī)膠體：有機(jī)膠體中最主要的成分是各種腐殖質(zhì)（胡敏酸、富非酸、胡敏素等），還有少量的木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、纖維素等。作為膠體來(lái)講，它與無(wú)機(jī)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(jī)膠體還有它自己的特點(diǎn)：它是由碳、氫、氧、氮、硫、磷等組成的高分子有機(jī)化合物，是無(wú)定形的物質(zhì)，有高度的親水性，可以從大氣中吸收水分子，最大時(shí)可達(dá)其本身重量的80%~90％，腐殖質(zhì)的電荷是由腐殖質(zhì)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(fù)電。胺基（—NH2）吸收H+后，成為—NH3+則帶正電，一般有機(jī)膠體帶負(fù)電。腐殖質(zhì)帶的負(fù)電荷量比粘粒礦物大。

3、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體：在農(nóng)業(yè)土壤的耕層中，有機(jī)膠體一般很少單獨(dú)存在，絕大部分與無(wú)機(jī)膠體緊密結(jié)合而形成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體，又稱(chēng)為吸收性復(fù)合體。土壤無(wú)機(jī)膠體和有機(jī)膠體可以通過(guò)多種方式進(jìn)行結(jié)合，但大多數(shù)是通過(guò)二、三價(jià)陽(yáng)離子（如鈣、鎂、鐵、鋁等）或功能團(tuán)（如羧基、醇羥基等）將帶負(fù)電荷的粘粒礦物和腐殖質(zhì)連接起來(lái)。有機(jī)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(jìn)入粘粒礦物的晶層之間。通過(guò)這樣的結(jié)合，可形成良好的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，改善土壤保肥供肥性能和多種理化

二、土壤膠體的構(gòu)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(zhì)）

兩大部分。膠體微粒在構(gòu)造上可分為微粒核、決定電位離子層和補(bǔ)償離子層三部分。由上可見(jiàn)，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(zhì)。主要由腐殖質(zhì)、無(wú)定形的二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、鋁硅酸鹽晶體物質(zhì)、蛋白質(zhì)分子以及有機(jī)無(wú)機(jī)膠體的分子群所構(gòu)成。在表層土壤中，它們多以有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的形式為主，而在下層土壤中則以無(wú)機(jī)礦物質(zhì)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(hào)相反而電量相等的兩層電荷，所以稱(chēng)之為雙電層。微粒核也可以從周?chē)芤褐形诫x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(bǔ)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(fù)決定著微粒核表面可以吸附陰離子還是陽(yáng)離子，電位的高低決定離子的多少。一般情況下，帶負(fù)電的土壤膠體在數(shù)量上占優(yōu)勢(shì)，所以土壤的凈電荷多為凈負(fù)電荷。土壤所帶凈電荷的數(shù)量，表現(xiàn)為決定電位離子層的電位，稱(chēng)為全電位。

（2）補(bǔ)償離子層：這是一些電荷的符號(hào)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(shù)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(yuǎn)近不同，其所受引力亦不同，故其活動(dòng)能力也有差異，它大, 致可分成兩個(gè)亞層：

① 非活性補(bǔ)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(wú)活動(dòng)性，不起交換作用，由此所吸附的養(yǎng)分亦較難被植物利用。非活性補(bǔ)償離子，既然被吸附得相當(dāng)牢固，它就和微粒核與決定電位離子層成為一個(gè)整體活動(dòng)。通常稱(chēng)為膠粒。

② 擴(kuò)散層：這層離子分布在非活性補(bǔ)償離子層以外，距離決定電位離子層較遠(yuǎn)，因而被吸附得較松，有較大的活動(dòng)性，可以和周?chē)h(huán)境的離子進(jìn)行交換，即通常所說(shuō)的土壤離子交換作用。

膠粒與擴(kuò)散層離子有吸引力，因而擴(kuò)散層離子始終只能隨膠粒移動(dòng)，而與溶液中的自由離子不同。這就是交換性陽(yáng)離子可以不隨水移動(dòng)，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(jiǎn)稱(chēng)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(nèi)部分子處在周?chē)嗤肿又g，在各個(gè)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(zhì)相接觸，因而在內(nèi)、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(chǎn)生于物體表面，故稱(chēng)為表面能。這些能量可做功，能吸附外界分子。膠體數(shù)量愈多，比面愈大，表面能也愈大，吸附能力也就愈強(qiáng)。

2、土壤膠體電荷：由于土壤膠體的組成部分的特性不同，產(chǎn)生電荷的機(jī)制也各異，據(jù)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(nèi)的同晶替代所產(chǎn)生的電荷。由于同晶替代是在粘粒礦物形成時(shí)產(chǎn)生在粘粒晶層的內(nèi)部，這種電荷一旦產(chǎn)生即為該礦物永久所有，因此稱(chēng)為永久電荷，有人稱(chēng)為內(nèi)電荷。被土壤永久性負(fù)電荷所吸附的陽(yáng)離子是可交換的。

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

變正、負(fù)電荷數(shù)量相等時(shí)的pH值，或稱(chēng)為可變電荷零點(diǎn)、等電點(diǎn)。

土壤膠體在多數(shù)情況下是帶負(fù)電的，它是指土壤的凈電荷，即土壤的正電荷和負(fù)電荷的代數(shù)和。由于土壤的負(fù)電荷一般多于正電荷，故除少數(shù)土壤在較強(qiáng)的酸性條件下可能出現(xiàn)凈正電荷外，絕大多數(shù)土壤是帶凈負(fù)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(tài)：一種是膠體微粒均勻分散在水中，呈高度分散狀態(tài)的溶膠；另一種是膠體微粒彼此聯(lián)結(jié)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(dòng)電位的高低。

第二篇：土壤與肥料理論課教案1

授課內(nèi)容：

第一章 土壤 第一節(jié) 土壤概述

一、土壤的幾個(gè)概念

1、土壤：土壤(Soil)是陸地表面由礦物、有機(jī)物質(zhì)、水、空氣和生物組成、具有肥力且能生長(zhǎng)植物的未固結(jié)層?！瓣懙乇砻妗闭f(shuō)明土壤在地球上所處的位置；“礦物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)、水、空氣和生物”則是土壤這一物質(zhì)客體的基本必要組成分；“具有肥力，能生長(zhǎng)植物”說(shuō)的是土壤的基本特性，即具有肥力；“未固結(jié)層”指其物理狀態(tài)之疏松多孔，明顯有別于堅(jiān)硬固結(jié)的巖石等。

2、土壤肥力：在植物生活的全過(guò)程中，土壤具有能供應(yīng)與協(xié)調(diào)植物正常生長(zhǎng)發(fā)育所需的養(yǎng)分、水分、空氣和熱量的能力，這種能力稱(chēng)為土壤肥力。

根據(jù)肥力產(chǎn)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(fā)生和發(fā)展起來(lái)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(chēng)為人為肥力。人為肥力是在自然土壤經(jīng)過(guò)開(kāi)墾耕種以后，在人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)影響下創(chuàng)造出來(lái)的。

3、土壤有效肥力：在一定農(nóng)業(yè)技術(shù)措施下反映土壤生產(chǎn)能力的那部分肥力稱(chēng)為土壤有效肥力，又稱(chēng)為經(jīng)濟(jì)肥力，受環(huán)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(chēng)為潛在肥力，土壤潛在肥力在一定條件下可轉(zhuǎn)化為有效肥力。

4、肥料：凡能夠直接提供植物生長(zhǎng)的必需的營(yíng)養(yǎng)元素的物料，稱(chēng)為肥料。肥料又可分成有機(jī)肥料和化學(xué)肥料。

二、土壤的作用

1、土壤作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基地和基本生產(chǎn)資料。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要是由植物生產(chǎn)、動(dòng)物生產(chǎn)和土壤管理三個(gè)環(huán)節(jié)組成。

2、土壤是植物生長(zhǎng)的載體，因此還能給提供大部分生命必需元素。植物生長(zhǎng)所需的水分、養(yǎng)分主要是通過(guò)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?yàn)橥寥赖男纬珊透滤俣确浅＞徛寥蕾|(zhì)量的破壞卻可能是極為迅速的。因此，合理開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)土壤資源是全人類(lèi)的一項(xiàng)迫切而又長(zhǎng)遠(yuǎn)的歷史任務(wù)。

三、土壤與肥料學(xué)發(fā)展概況 1、1910年以后，先后在北京大學(xué)農(nóng)學(xué)院、金陵大學(xué)農(nóng)學(xué)院、中央大學(xué)農(nóng)學(xué)院、浙江大學(xué)農(nóng)學(xué)院和西北農(nóng)學(xué)院的農(nóng)藝化學(xué)系建立了土壤學(xué)科。2、1930年在中央地質(zhì)調(diào)查所成立了土壤研究室。3、1931年在廣東農(nóng)業(yè)廳成立土壤調(diào)查所。4、1957年中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，在各省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所地力監(jiān)測(cè)工作基礎(chǔ)上開(kāi)展了第一次全國(guó)肥料試驗(yàn)網(wǎng)工作。5、1958年開(kāi)展了全國(guó)第一次土壤普查。6、1979年開(kāi)始，進(jìn)行了全國(guó)第二次土壤普查。7、2006年全國(guó)推廣測(cè)土配方施肥技術(shù)。

四、土壤肥料在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的地位與作用

1、土壤肥力是地球生命中能量和物質(zhì)交流的庫(kù)容。肥沃的土壤能持續(xù)協(xié)調(diào)地提供農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的各種土壤肥力因素，保持農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量的穩(wěn)定與提高。

2、土壤養(yǎng)分是土壤肥力最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，肥料則是土壤養(yǎng)分的主要來(lái)源，因而也是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一。

3、土壤肥力是可持續(xù)農(nóng)業(yè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，通過(guò)調(diào)節(jié)土壤發(fā)育過(guò)程，使其朝著可持續(xù)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)方向發(fā)展是可持續(xù)農(nóng)業(yè)的根本措施。

第三篇：土壤與肥料理論課教案5

授課內(nèi)容：

第一章 土壤 第五節(jié) 土壤水分

土壤水實(shí)質(zhì)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(zhì)養(yǎng)分的溶解、土壤有機(jī)質(zhì)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(jī)械性與耕性等。

一、土壤水分的類(lèi)型和性質(zhì)

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(tài)水，附著于土粒表面成單分子或多分子層，稱(chēng)為吸濕水。

密度1.2—2.4 g/cm3，平均1.5g/cm3，無(wú)溶解能力，不能以液態(tài)水自由移動(dòng)，也不能被植物吸收。因此，它是一種無(wú)效水。

2、土壤膜狀水：吸濕水達(dá)到最大后，土粒還有剩余的引力吸附液態(tài)水，在吸濕水的外圍形成一層水膜，這種水分稱(chēng)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(nèi)層，受到的引力為3.1MPa；外層距土粒相對(duì)較遠(yuǎn)，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(duì)作物的有效性高。當(dāng)土壤水分受到的引力超過(guò)1.5 MPa時(shí)，作物便無(wú)法從土壤中吸收水分而呈現(xiàn)永久凋萎，此時(shí)的土壤含水量就稱(chēng)為凋萎系數(shù)。

3、土壤毛管水：當(dāng)土壤水分含量超過(guò)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(dòng)的自由水。靠毛管力保持在土壤孔隙中的水分稱(chēng)為毛管水。

毛管水所受的毛管引力在0.625—0.01 MPa范圍內(nèi)，遠(yuǎn)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(dāng)土壤水分含量超過(guò)田間持水量之后，過(guò)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(guò)多時(shí)，土壤通氣不良，影響旱作物根系的發(fā)育和微生物的活動(dòng)。

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?jǐn)?shù)，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(yīng)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(shí)，稱(chēng)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(duì)含水量：土壤含水量占該土壤田間持水量的百分?jǐn)?shù)作為相對(duì)含水量來(lái)表示土壤水分的多少。某土壤田間持水量為300g/kg，現(xiàn)測(cè)得其重量含水量為200g/kg，則其相對(duì)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(dāng)于若干水層厚度（mm）。以便于將土壤含水量與降雨量、蒸發(fā)散失量和作物耗水量等相比較。

三、土壤水分的能態(tài)

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

（1）基質(zhì)勢(shì)：通常用ψm表示，它是指將單位水量從一個(gè)平衡的土—水體系移到另一個(gè)沒(méi)有土壤基質(zhì)，而其它狀態(tài)完全相同的水池時(shí)所做的功。

（2）壓力勢(shì)：通常用ψp表示，它是指將單位水量從一個(gè)土—水體系移到另一個(gè)壓力不同，而溫度、基質(zhì)、溶質(zhì)等狀態(tài)完全相同的參比系統(tǒng)時(shí)所做的功。

（3）溶質(zhì)勢(shì)：通常用ψs表示，是指將單位水量從一個(gè)平衡的土—水系統(tǒng)中移到一個(gè)沒(méi)有溶質(zhì)而其它狀態(tài)均相同的水池時(shí)所做的功。

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

2、土壤水吸力：這是指土壤水的負(fù)壓力。土壤水因受到土壤基質(zhì)的吸附作用和毛管作用，其表面通常形成一個(gè)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(fù)。為了使用方便，將負(fù)壓力定義為吸力，以便將負(fù)號(hào)消除，故土壤水吸力在數(shù)量上與土壤水負(fù)壓力相等，通常簡(jiǎn)稱(chēng)為土壤水吸力。

四、土壤水分狀況與作物生長(zhǎng)

1、作物對(duì)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(nèi)含水約60%~80%，水也是光合作用的原料之一，光合產(chǎn)物的運(yùn)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(jìn)行。農(nóng)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(wěn)定。因此，土壤水分是維持作物正常的生理和生命活動(dòng)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(zhì)、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(lèi)需要吸收相當(dāng)于種子重量90%—110%的水分，麥類(lèi)吸收50%—60%，玉米

吸收40%，谷子僅需25%即可發(fā)芽。

（3）作物不同生育期對(duì)土壤水分的要求不同。一般作物的需水特點(diǎn)是苗期需水較少；隨著作物的生長(zhǎng)需水量逐漸增大，至生育盛期達(dá)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(duì)作物產(chǎn)量影響最為嚴(yán)重，這一時(shí)期稱(chēng)為需水臨界期，玉米為抽雄期，豆類(lèi)在開(kāi)花期，水稻在孕穗抽穗期，在需水臨界期則應(yīng)滿(mǎn)足作物對(duì)土壤水分的要求。

2、土壤水分影響作物對(duì)養(yǎng)分的吸收

土壤水分狀況直接影響作物對(duì)養(yǎng)分的吸收，土壤中有機(jī)養(yǎng)分的分解礦化離不開(kāi)水分，施入土壤中的化學(xué)肥料只有在水中才能溶解，養(yǎng)分離子向根系表面遷移，以及作物根系對(duì)養(yǎng)分的吸收都必須通過(guò)水分介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)證明，當(dāng)土壤水分含量適宜時(shí)，土壤中養(yǎng)分的擴(kuò)散速率就高，從而能夠提高養(yǎng)分的有效性。

第四篇：土壤與肥料理論課教案3

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第一章土壤 第三節(jié) 土壤有機(jī)質(zhì)

一、土壤有機(jī)質(zhì)的來(lái)源及存在形態(tài)

自然土壤的有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源于生長(zhǎng)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(dá)80%以上，植物殘?bào)w中干物質(zhì)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(dòng)物和微生物。農(nóng)業(yè)土壤有機(jī)質(zhì)的重要來(lái)源是每年施用的有機(jī)肥料和每年作物的殘茬和根系以及根系分泌物。

通過(guò)各種途徑進(jìn)入土壤中的有機(jī)質(zhì)，不斷被土壤微生物分解，所以土壤有機(jī)質(zhì)一般呈三種形態(tài)。

1、新鮮有機(jī)質(zhì)

指土壤中未分解的動(dòng)、植物殘?bào)w。

2、半分解的有機(jī)質(zhì)

有機(jī)質(zhì)已被微生物分解，多呈分散的暗黑色小塊。

3、腐殖質(zhì)

指有機(jī)殘?bào)w在土壤腐殖質(zhì)化的過(guò)程中形成的一類(lèi)褐色或暗褐色的高分子有機(jī)化合物。腐殖質(zhì)與礦物質(zhì)土粒緊密結(jié)合，不能用機(jī)械方法分離。它是土壤有機(jī)質(zhì)中最主要的一種形態(tài)，占有機(jī)質(zhì)總量的85%~90%，對(duì)土壤物理、化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)都有良好作用。通常把土壤腐殖質(zhì)含量高低作為衡量土壤肥力水平的主要標(biāo)志之一。

二、土壤有機(jī)質(zhì)的組成和性質(zhì)

土壤有機(jī)質(zhì)的化學(xué)組成和各組分的含量，因植物種類(lèi)、器官、年齡等的不同而有很大差異。主要有以下五類(lèi)有機(jī)化合物：

1、糖類(lèi)化合物

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

2、纖維素和半纖維素

纖維素用較強(qiáng)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(zhì)素

木質(zhì)素是復(fù)雜的有機(jī)化合物，不容易被細(xì)菌和化學(xué)物質(zhì)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(jī)態(tài)含氮化合物主要為蛋白質(zhì)，各種蛋白質(zhì)經(jīng)水解后，一般可產(chǎn)生多種不同的氨基酸，少部分比較簡(jiǎn)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(jīng)過(guò)微生物分解后，才能被利用。

5、脂肪、樹(shù)脂、蠟質(zhì)和單寧

這類(lèi)有機(jī)化合物屬于復(fù)雜的化合物，不溶于水，而溶于醇、醚及苯中。在土壤中，這類(lèi)物質(zhì)抵抗化學(xué)分解和細(xì)菌的分解的能力比較強(qiáng)。

三、土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化過(guò)程

1、有機(jī)質(zhì)的礦化過(guò)程

土壤有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化過(guò)程是指有機(jī)質(zhì)在微生物作用下，分解為簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)化合物的過(guò)程，其最終產(chǎn)物為CO2、H2O等，而N、P、S等以礦質(zhì)鹽類(lèi)釋放出來(lái)，同時(shí)放出熱量，為植物和微生物提供養(yǎng)分和能量。該過(guò)程也為形成土壤腐殖質(zhì)提供物質(zhì)來(lái)源。

（1）糖類(lèi)化合物的轉(zhuǎn)化：多糖類(lèi)化合物首先通過(guò)酶的作用，水解成為單糖，單糖再進(jìn)一步分解成為更簡(jiǎn)單的物質(zhì)。

在通氣良好條件下，分解迅速，最后產(chǎn)物為CO2和H2O，并放出能量。在

通氣不太好(半?yún)挌?條件下，分解較緩慢，最后產(chǎn)物為還原性物質(zhì)，如CH4、H2等。

（2）含氮有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化

第一步

水解作用：在微生物好氣和厭氣細(xì)菌分泌的蛋白水解酶作用下，水解成氨基酸。

蛋白質(zhì)→水解蛋白質(zhì)→消化蛋白質(zhì)→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(tài)氮(NH2-N)轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮(NH3-N)。氨化作用在好氣和厭氣條件下均可進(jìn)行。

第三步

硝化作用：在通氣良好條件下，銨態(tài)氮通過(guò)亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的相繼作用，逐級(jí)轉(zhuǎn)化成亞硝酸態(tài)氮(NO2-N)和硝酸態(tài)氮(NO3-N)。

出現(xiàn)反硝化過(guò)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(guò)程是造成氮損失的途徑之一，應(yīng)加以控制。

（3）含磷、含硫有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)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(wú)機(jī)和有機(jī)狀態(tài)存在的。有機(jī)態(tài)的磷、硫只能經(jīng)過(guò)微生物分解成為無(wú)機(jī)的可溶性的物質(zhì)后，才能被植物所吸收利用。

含磷有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)化

磷主要存在于核蛋白、核酸、磷酯和植素等有機(jī)化合物中，它們?cè)谕寥烂傅淖饔孟?，逐漸把磷釋放出來(lái)，以磷酸形態(tài)被植物吸收利用。在厭氣條件下，常常引起磷酸還原，產(chǎn)生亞磷酸和次磷酸。在有機(jī)質(zhì)豐富和通氣不良的情況下，將進(jìn)一步被還原成磷化氫，而危害作物生長(zhǎng)。

2、土壤有機(jī)質(zhì)的腐殖化過(guò)程

有機(jī)質(zhì)腐殖化過(guò)程是形成土壤腐殖質(zhì)的過(guò)程。它是一系列極其復(fù)雜過(guò)程的總稱(chēng)。關(guān)于腐殖化過(guò)程，尚未研究得十分清楚。

腐殖質(zhì)形成后比較難分解，在不改變其形成條件下具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性。但是當(dāng)形成條件變化后，微生物群也發(fā)生改變，新的微生物群將引起腐殖質(zhì)的分解，并將其貯藏的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放出來(lái)為植物利用。所以，腐殖質(zhì)的形成和分解與土壤肥力都有密切的關(guān)系。因此協(xié)調(diào)和控制這兩種作用，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要問(wèn)題。

3、腐殖質(zhì)的組成和性質(zhì)(1)腐殖質(zhì)的組成

根據(jù)腐殖質(zhì)的顏色和在不同溶劑中的溶解性，可把腐殖質(zhì)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(zhì)在土壤中存在的形態(tài)

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

③與含水三氧化物，如Al2O3·xH2O，F(xiàn)e2O3·yH2O，化合成復(fù)雜的凝膠體。④與粘粒結(jié)合成膠質(zhì)復(fù)合體。

(3)腐殖質(zhì)分子結(jié)構(gòu)

土壤腐殖質(zhì)分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尚未十分清楚。一般認(rèn)為腐殖質(zhì)分子包括芳香族化合物的核。

（4）腐殖質(zhì)性質(zhì)

①腐殖質(zhì)具有帶電性 ②腐殖質(zhì)的吸水性

③腐殖質(zhì)的穩(wěn)定性

4、影響土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素

(1)有機(jī)質(zhì)的碳氮比和物理狀態(tài)

有機(jī)質(zhì)的碳氮比(C/N)：通常植物殘?bào)w中的C/N為40:1。C/N較小的植物殘?bào)w分解快易礦質(zhì)化，釋放的氮素多，但形成腐殖質(zhì)少。而C/N較大的植物殘?bào)w則相反，有機(jī)質(zhì)分解緩慢，易引起微生物與植物爭(zhēng)氮，造成植物暫時(shí)性的饑餓狀態(tài)

(2)土壤水、熱狀況

微生物分解有機(jī)質(zhì)需要一定的水分和溫度，土壤水、熱狀況直接影響生物學(xué)過(guò)程的強(qiáng)弱。一般規(guī)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(jī)質(zhì)分解強(qiáng)度最大。

②溫度和含水量低于或高于最適點(diǎn)時(shí)，都會(huì)減弱有機(jī)質(zhì)的分解程度。③溫度和含水量二者之中，一個(gè)數(shù)值增大，另一個(gè)數(shù)值同時(shí)減小時(shí)，有機(jī)質(zhì)的分解強(qiáng)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(xì)菌和真菌活躍，有機(jī)質(zhì)分解迅速，可完全礦質(zhì)化，不含氮有機(jī)化合物，分解的最終產(chǎn)物是CO2、H2O和灰分物質(zhì)。含氮有機(jī)化合物的最終產(chǎn)物，主要是硝態(tài)氮，易被植物吸收利用。在少氧或無(wú)氧的不良通氣條件下，有機(jī)質(zhì)分解緩慢，而常積累有機(jī)酸，甚至形成還原性物質(zhì)，如CH4、H2和H2S等物質(zhì)。一般認(rèn)為在好氣和嫌氣分解交替進(jìn)行時(shí)，有利于土壤腐殖質(zhì)的形成。

(4)土壤酸堿性

各種微生物都有最適宜的環(huán)境反應(yīng)。酸性環(huán)境適宜真菌活動(dòng)，易產(chǎn)生酸性的富里酸型的腐殖質(zhì)。中性環(huán)境適宜細(xì)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(zhì)。在微堿性環(huán)境中，空氣流通時(shí)，宜于硝化細(xì)菌活動(dòng)，有利于硝化作用。

四、土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤肥力的作用

土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤物理、化學(xué)和生物化學(xué)等各方面都有良好的作用。(1)土壤養(yǎng)分的主要來(lái)源

土壤有機(jī)質(zhì)中含有極為豐富的氮、磷、硫等元素，它們的有機(jī)化合物是植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在土壤中的主要存在形式。

(2)改善土壤物理性質(zhì)

有機(jī)質(zhì)在改善土壤物理性質(zhì)方面具有多種功能，首先是促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成。土壤有機(jī)質(zhì)還可以降低粘土的粘結(jié)力，增加砂土的粘結(jié)力，改善不良質(zhì)地的耕作性能。此外，有機(jī)質(zhì)對(duì)改善土壤的滲水性，減少水分蒸發(fā)等都有明顯的作用。

(3)提高土壤的保肥性

腐殖質(zhì)屬膠體物質(zhì)，具有巨大的比表面和表面能，同時(shí)帶有大量負(fù)電荷，所以它能提高土壤吸附分子態(tài)和離子態(tài)物質(zhì)的能力。增強(qiáng)其保肥能力。

(4)促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育

提高了植物的抗旱性；能提高氧化酶的活性，加速種子發(fā)芽和對(duì)養(yǎng)分的吸收，促進(jìn)作物生長(zhǎng)；還可增強(qiáng)植物的呼吸作用，提高細(xì)胞膜的透性和對(duì)養(yǎng)分的吸收，促進(jìn)根系的發(fā)育。

(5)有助于消除土壤的污染

腐殖質(zhì)能吸附和溶解某些農(nóng)藥，并能與重金屬形成溶于水的絡(luò)合物，隨水排出土壤，減少對(duì)作物的毒害和對(duì)土壤的污染。

第五篇：土壤與肥料理論課教案2

授課內(nèi)容：

第一章 土壤 第二節(jié) 土壤礦物質(zhì)

巖石風(fēng)化形成的礦物顆粒統(tǒng)稱(chēng)為土壤礦物質(zhì)。土壤是由固相、液相和氣相三種物質(zhì)組成的疏松多孔體。固相物質(zhì)即固體土粒，約占土壤總體積的50%，其中包括礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)，礦物質(zhì)占總體積的38%以上，有機(jī)質(zhì)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(zhì)，還有氣相的土壤空氣。土壤三相物質(zhì)直接影響土壤肥力，是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)。

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

一、巖石的風(fēng)化

1、地殼的元素組成

地殼中的礦物質(zhì)來(lái)自巖石的風(fēng)化物，巖石是構(gòu)成地殼的基本物質(zhì)。地殼的成分極其復(fù)雜，幾乎包括絕大多數(shù)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(jīng)風(fēng)化作用及外力搬運(yùn)形成母質(zhì)，母質(zhì)經(jīng)成土作用形成土壤。

礦物的種類(lèi)很多，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的約在三千種以上，與土壤有關(guān)的不過(guò)數(shù)十種。有石英、正長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)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(shù)種礦物的集合體。據(jù)其成因可分為三類(lèi)：

（1）巖漿巖

由巖漿冷凝而成。巖漿巖的共同特征是沒(méi)有層次和化石。當(dāng)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(jié)晶粗，如花崗巖、正長(zhǎng)巖等；巖漿噴出地面而冷凝形成的巖石叫噴出巖，冷卻快，結(jié)晶細(xì)，呈多孔斑狀結(jié)構(gòu)，如玄武巖等。

（2）沉積巖

由各種先成的巖石經(jīng)風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積、重新固積而成或由生物遺體堆積而成的巖石稱(chēng)為沉積巖。有層次性，常含有生物化石，如礫巖、頁(yè)巖、砂巖、石灰?guī)r等。

（3）變質(zhì)巖

在高溫高壓下巖石中的礦物發(fā)生重新結(jié)晶或結(jié)晶定向排列而形成的巖石稱(chēng)為變質(zhì)巖。巖石致密堅(jiān)硬，不易風(fēng)化，呈片狀組織，如片麻巖、石英巖、大理巖、板巖等。

4、巖石風(fēng)化種類(lèi)

風(fēng)化是指巖石、礦物在外界因素和內(nèi)部因素的共同作用下，逐漸發(fā)生崩解和分解的過(guò)程。按其作用因素和風(fēng)化特點(diǎn)，可分為以下三種類(lèi)型：

（1）物理風(fēng)化：指外力作用使巖石、礦物發(fā)生崩解破碎，但不改變其化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)的過(guò)程。這種外力作用可分為：溫度作用、結(jié)冰作用以及水流和大風(fēng)的磨蝕作用等。

（2）化學(xué)風(fēng)化：指巖石、礦物在水、二氧化碳等因素作用下，發(fā)生化學(xué)變化而產(chǎn)生新物質(zhì)的過(guò)程。這種風(fēng)化過(guò)程包括：溶解、水化、水解和氧化。

（3）生物風(fēng)化：指巖石礦物在生物及其分泌物或有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)物的作用下，進(jìn)行的機(jī)械破碎和化學(xué)分解過(guò)程。

5、母質(zhì)的類(lèi)型及分布規(guī)律

巖石礦物的風(fēng)化物形成的母質(zhì)，有的殘留在原地堆積，有的受風(fēng)、水、重力和冰川等外力作用搬運(yùn)到別的地方重新沉積下來(lái)，形成各種沉積物。按其搬運(yùn)動(dòng)力與沉積特點(diǎn)的不同可分為以下幾種類(lèi)型：

（1）殘積物：指巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化后殘留在原地未經(jīng)搬運(yùn)的風(fēng)化物，多分布在山地和丘陵上部。

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

（3）洪積物：指山洪搬運(yùn)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(fēng)積物：是由風(fēng)力將其它成因的堆積物搬運(yùn)沉積而成。

（8）黃土：黃土為第四紀(jì)沉積物。其成因有的認(rèn)為是風(fēng)力搬運(yùn)堆積而成，也有的認(rèn)為是水流搬運(yùn)堆積而成。

（9）紅土：又稱(chēng)第四紀(jì)紅色粘土，分布在我國(guó)南方，多呈紅色、紅棕色，質(zhì)地粘重，養(yǎng)分少。

二、土壤的礦物組成和化學(xué)組成

1、土壤礦物組成

壤礦物質(zhì)來(lái)自土壤母質(zhì),其礦物組成按其成因可分為原生礦物和次生礦物兩類(lèi)。

（1）原生礦物：在風(fēng)化過(guò)程中沒(méi)有改變化學(xué)組成而遺留在土壤中的一類(lèi)礦

物稱(chēng)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(lèi)。

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

2、土壤礦物質(zhì)的化學(xué)組成

土壤礦物質(zhì)的化學(xué)組成很復(fù)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(zhì)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(jī)械組成（1）土壤粒級(jí)

土壤粒級(jí)分類(lèi)

土粒分級(jí)一般是將土粒分為石礫、砂粒、粉砂粒和粘粒四級(jí)。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(zhì)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(jí)土粒含量（重量）百分率的組合，叫做土壤質(zhì)地（或稱(chēng)土壤顆粒組成、土壤機(jī)械組成）。

我國(guó)土壤質(zhì)地分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)：將土壤質(zhì)地按石礫含量分為三級(jí)，砂土（粗砂、細(xì)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(zhì)地與肥力的關(guān)系

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

2、粘土類(lèi)：粘質(zhì)土由于粒間孔隙很小，多為極細(xì)毛管孔隙和無(wú)效孔隙，故通氣不良，透水性差。粘土一般礦質(zhì)養(yǎng)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(jī)質(zhì)分解較慢，易于積累腐殖質(zhì)。表現(xiàn)為肥效遲緩，肥勁穩(wěn)長(zhǎng)。粘土保水力強(qiáng)，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(lèi)：土壤由于砂粘適中，兼有砂土類(lèi)、粘土類(lèi)的優(yōu)點(diǎn)，消除了砂土類(lèi)和粘土類(lèi)的缺點(diǎn)，它既有一定數(shù)量的大孔隙，又有相當(dāng)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(wěn)定，粘性不大，耕性較好。