第一篇：土壤與肥料理論課教案8

授課內(nèi)容：

第一章 土壤 第八節(jié) 土壤孔性

土壤的孔性、結(jié)構(gòu)性和耕性是土壤重要的物理性質(zhì)。它們是植物生長的重要土壤條件，亦是土壤肥力的重要指標，關系到土壤中水、氣、熱狀況和養(yǎng)分的調(diào)節(jié)，以及植物根系的伸展和植物的生長發(fā)育。

一、土壤孔性特點

土壤是一個極其復雜的多孔體系，由固體土粒和粒間孔隙組成。土壤中土?；驁F聚體之間以及團聚體內(nèi)部的空隙叫做土壤孔隙。土壤孔隙是容納水分和空氣的空間，是物質(zhì)和能量交換的場所，也是植物根系伸展和土壤動物、微生物活動的地方。

土壤孔性包括孔隙度（孔隙數(shù)量）和孔隙類型（孔隙的大小及其比例），前者決定著土壤氣、液兩相的總量，后者決定著氣、液兩相的比例。

二、土壤孔隙度

土壤孔隙的數(shù)量一般用孔隙度表示。即單位容積土壤中孔隙容積占整個土體容積的百分數(shù)。它表示土壤中各種大小孔隙度的總和。一般是通過土壤容重和土壤比重來計算。

1、土壤比重：土壤比重是單位容積的固體土粒（不包括粒間孔隙）的干重與4℃時同體積水重之比。由于4℃時水的密度為1g/cm3，所以土壤比重的數(shù)值就等于土壤密度（單位容積土粒的干重）。土壤比重無量綱，而土壤密度有量綱。

土壤比重數(shù)值的大小，主要決定于組成土壤的各種礦物的比重。大多數(shù)土壤礦物的比重在2.6—2.7左右。因此，土壤比重一般取其平均值為2.65。土壤

有機質(zhì)的比重為1.25—1.40，表層的土壤有機質(zhì)含量較多，所以，表層土壤的比重通常低于心土及底土。

2、土壤容重：土壤容重是指單位容積土體（包括孔隙在內(nèi)的原狀土）的干重。單位為g/cm3或t/m3。因為容重包括孔隙，土粒只占其中的一部分，所以，相同體積的土壤容重的數(shù)值小于比重。一般旱地土壤容重大體在1.00—1.80之間，其數(shù)值的大小除受土壤內(nèi)部性狀如土粒排列、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、松緊的影響外，還經(jīng)常受到外界因素如降水和人為生產(chǎn)活動的影響，尤其是耕層變幅較大。

土壤容重是一個十分重要的基本數(shù)據(jù)，在土壤工作中用途較廣，其重要性表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）反映土壤松緊度：在土壤質(zhì)地相似的條件下,容重的大小可以反映土壤的松緊度。容重小，表示土壤疏松多孔，結(jié)構(gòu)性良好；容重大則表明土壤緊實板硬而缺少結(jié)構(gòu)。

（2）計算土壤重量：每畝或每公頃耕層土壤的重量，可以根據(jù)土壤容重來計算；同樣，也可以根據(jù)容重計算在一定面積上挖土或填土的重量。

（3）計算土壤各種組分的數(shù)量：在土壤分析中，要推算出每畝土壤中水分、有機質(zhì)、養(yǎng)分和鹽分含量等，可以根據(jù)土壤容重計算作為灌溉、排水、施肥的依據(jù)。

3、土壤孔隙比：土壤孔隙的數(shù)量，也可用土壤孔隙比來表示，它是土壤中孔隙容積與土粒容積的比值，結(jié)構(gòu)良好的耕層土壤的孔隙比應≥1。

三、土壤孔隙類型

土壤孔隙度或孔隙比只說明土壤孔隙“量”的問題，并未反映土壤孔隙“質(zhì)”的差別，即使是兩種土壤的孔隙度和孔隙比相同，如果大小孔隙的數(shù)量分配不同，則它們的保水、蓄水、通氣以及其它性質(zhì)也會有顯著的差別。

1、土壤孔隙類型：土壤孔隙的類型有很多種，通常分為三類：

（1）非活性孔：又叫無效孔、束縛水孔。這是土壤中最細微的孔隙，當量孔徑一般＜0.002mm，土壤水吸力＞1.5bar。這種孔隙幾乎總是被土粒表面的吸附水所充滿，土粒對這些水有強烈吸附作用，故保持在這種孔隙中的水分不易運動，也不能被植物吸收利用。

（2）毛管孔隙：當量孔徑約為0.02—0.002mm，土壤水吸力約150mbar—1.5bar，具有毛管作用。水分可借助毛管彎月面力保持貯存在該類孔隙中。植物細根、原生動物和真菌等難以進入毛管孔隙中，但植物根毛和一些細菌可在其中活動，其中保貯的水分可被植物吸收利用。

（3）通氣孔隙：當量孔徑＞0.002mm，相應的土壤水吸力小于150mbar，毛管作用明顯減弱。這種孔隙中的水分，主要受重力支配而排出，是水分和空氣的通道，經(jīng)常為空氣所占據(jù)，故又稱空氣孔隙。旱作土壤耕層通氣孔隙應保持在10%以上，大小孔隙之比為1:2—4較為合適。

2、土壤各種孔隙度計算：可按照土壤中各級孔隙所占的容積計算如下：

總孔隙度＝非活性孔度＋毛管孔度＋通氣孔度

如果已知土壤田間持水量和凋萎含水量，則土壤毛管孔度可按下式計算：

毛管孔度（%）＝（田間持水量－凋萎含水量）×容重

四、影響土壤孔隙度狀況的因素

1、土壤質(zhì)地：粘質(zhì)土壤顆粒細，比表面大，接觸點多，孔隙的數(shù)量多。

2、土壤有機質(zhì)：土壤有機質(zhì)多的土壤疏松，有利于團粒的形成，孔度增加，孔徑分布合適，結(jié)構(gòu)好的壤土和粘土孔度高達55—65%，甚至達到70%以上。

3、土粒排列方式：土粒排列整齊，孔隙數(shù)量少，土粒排列無規(guī)律，空隙數(shù)量增多。

4、土壤結(jié)構(gòu)：有良好團粒結(jié)構(gòu)的土壤，由于團粒間空隙增大可以增加總孔隙度，相應的減少了空隙的比重，大小空隙比例適當，團粒間可通氣透水，團粒內(nèi)小空隙可保水。其它不良結(jié)構(gòu)的土壤，因大小空隙比例失調(diào)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不利。

五、土壤孔隙狀況與土壤肥力、作物生長的關系

1、土壤孔隙狀況與土壤肥力：土壤孔隙大小和數(shù)量影響著土壤的松緊狀況，而土壤松緊狀況的變化又反過來影響土壤孔隙的大小和數(shù)量，二者密切相關。

土壤孔隙狀況，密切影響土壤保水通氣能力。土壤疏松時保水與透水能力強，而緊實的土壤蓄水少、滲水慢，在多雨季節(jié)易產(chǎn)生地面積水與地表徑流，但在干旱季節(jié)，由于土壤疏松則易通風跑墑，不利于水分保蓄，由于松緊和孔隙狀況影響水、氣含量，也就影響?zhàn)B分的有效化和保肥供肥性能，還影響土壤的增溫與穩(wěn)溫，因此，土壤松緊和孔隙狀況對土壤肥力的影響是巨大的。

2、土壤孔隙狀況與作物生長：從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要來看，旱作土壤耕層的土壤總孔度為50~56%，通氣孔度不低于10%，大小孔隙之比在1:2—4，較為合適。

注：mbar=毫巴，bar =帕，是壓強的單位。

第二篇：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，對土壤理化性質(zhì)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(nèi)），實際上土壤中小于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

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(shù)量上無機膠體較有機膠體可高數(shù)倍至數(shù)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(tài)的無定形膠體SiO2·H2O（實際上可寫成偏硅酸H2SiO3）分子，當發(fā)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(jié)晶態(tài)，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(jié)晶態(tài)礦物，屬兩性膠體，帶電情況隨環(huán)境的酸堿反應變化而改變，在酸性環(huán)境下（一般指pH＜5）帶正電，而在

堿性條件下可帶負電。

（3）層狀硅酸鹽礦物：其晶型結(jié)構(gòu)由兩個基本單位構(gòu)成，即硅氧片和鋁氧片。這類粘粒礦物形成過程中，易發(fā)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(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(zhì)，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(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(zhì)帶的負電荷量比粘粒礦物大。

3、有機無機復合體：在農(nóng)業(yè)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(jié)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(jié)合，但大多數(shù)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(zhì)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(jié)合，可形成良好的團粒結(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(zhì)。主要由腐殖質(zhì)、無定形的二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、鋁硅酸鹽晶體物質(zhì)、蛋白質(zhì)分子以及有機無機膠體的分子群所構(gòu)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(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(shù)量上占優(yōu)勢，所以土壤的凈電荷多為凈負電荷。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(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(yǎng)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(huán)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(nèi)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(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。

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，因此稱為永久電荷，有人稱為內(nèi)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(shù)量和性質(zhì)隨介質(zhì)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(shù)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(shù)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(shù)和。由于土壤的負電荷一般多于正電荷，故除少數(shù)土壤在較強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，主要決定于電動電位的高低。

第三篇：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、土壤的幾個概念

1、土壤：土壤(Soil)是陸地表面由礦物、有機物質(zhì)、水、空氣和生物組成、具有肥力且能生長植物的未固結(jié)層。“陸地表面”說明土壤在地球上所處的位置；“礦物質(zhì)、有機物質(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，能生長植物”說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，明顯有別于堅硬固結(jié)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(xié)調(diào)植物正常生長發(fā)育所需的養(yǎng)分、水分、空氣和熱量的能力，這種能力稱為土壤肥力。

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(jīng)過開墾耕種以后，在人類生產(chǎn)活動影響下創(chuàng)造出來的。

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為土壤有效肥力，又稱為經(jīng)濟肥力，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的必需的營養(yǎng)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(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)、動物生產(chǎn)和土壤管理三個環(huán)節(jié)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(yǎng)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(zhì)量的破壞卻可能是極為迅速的。因此，合理開發(fā)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(fā)展概況 1、1910年以后，先后在北京大學農(nóng)學院、金陵大學農(nóng)學院、中央大學農(nóng)學院、浙江大學農(nóng)學院和西北農(nóng)學院的農(nóng)藝化學系建立了土壤學科。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年中國農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所，在各省農(nóng)業(yè)科學研究所地力監(jiān)測工作基礎上開展了第一次全國肥料試驗網(wǎng)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(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)交流的庫容。肥沃的土壤能持續(xù)協(xié)調(diào)地提供農(nóng)作物生長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，肥料則是土壤養(yǎng)分的主要來源，因而也是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎之一。

3、土壤肥力是可持續(xù)農(nóng)業(yè)的重要物質(zhì)基礎，通過調(diào)節(jié)土壤發(fā)育過程，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。

第四篇：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、土壤的物理機械性與耕性等。

一、土壤水分的類型和性質(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(tài)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(tài)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(nèi)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(xiàn)永久凋萎，此時的土壤含水量就稱為凋萎系數(shù)。

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?？棵芰Ρ３衷谕寥揽紫吨械乃址Q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(fā)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(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(shù)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(xiàn)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(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：土水勢表示土壤水分在土—水平衡體系中所具有的能態(tài)。它是指將單位水量從一個土—水系統(tǒng)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(zhì)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(zhì)，而其它狀態(tài)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(zhì)、溶質(zhì)等狀態(tài)完全相同的參比系統(tǒng)時所做的功。

（3）溶質(zhì)勢：通常用ψs表示，是指將單位水量從一個平衡的土—水系統(tǒng)中移到一個沒有溶質(zhì)而其它狀態(tài)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(tài)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(zhì)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(shù)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(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(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(fā)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(chǎn)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(yǎng)分的吸收

土壤水分狀況直接影響作物對養(yǎng)分的吸收，土壤中有機養(yǎng)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(yǎng)分離子向根系表面遷移，以及作物根系對養(yǎng)分的吸收都必須通過水分介質(zhì)來實現(xiàn)。試驗證明，當土壤水分含量適宜時，土壤中養(yǎng)分的擴散速率就高，從而能夠提高養(yǎng)分的有效性。

第五篇：土壤與肥料理論課教案3

授課內(nèi)容：

第一章土壤 第三節(jié) 土壤有機質(zhì)

一、土壤有機質(zhì)的來源及存在形態(tài)

自然土壤的有機質(zhì)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(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物和微生物。農(nóng)業(yè)土壤有機質(zhì)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(zhì)，不斷被土壤微生物分解，所以土壤有機質(zhì)一般呈三種形態(tài)。

1、新鮮有機質(zhì)

指土壤中未分解的動、植物殘體。

2、半分解的有機質(zhì)

有機質(zhì)已被微生物分解，多呈分散的暗黑色小塊。

3、腐殖質(zhì)

指有機殘體在土壤腐殖質(zhì)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(zhì)與礦物質(zhì)土粒緊密結(jié)合，不能用機械方法分離。它是土壤有機質(zhì)中最主要的一種形態(tài)，占有機質(zhì)總量的85%~90%，對土壤物理、化學、生物學性質(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志之一。

二、土壤有機質(zhì)的組成和性質(zhì)

土壤有機質(zhì)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(chǎn)生CO2、H2O；在氧氣不足的條件下，產(chǎn)生有機酸，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)素是復雜的有機化合物，不容易被細菌和化學物質(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)過微生物分解后，才能被利用。

5、脂肪、樹脂、蠟質(zhì)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(zhì)抵抗化學分解和細菌的分解的能力比較強。

三、土壤有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程

1、有機質(zhì)的礦化過程

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

（1）糖類化合物的轉(zhuǎn)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(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）含氮有機質(zhì)的轉(zhuǎn)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(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行。

第三步

硝化作用：在通氣良好條件下，銨態(tài)氮通過亞硝化細菌和硝化細菌的相繼作用，逐級轉(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(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機和有機狀態(tài)存在的。有機態(tài)的磷、硫只能經(jīng)過微生物分解成為無機的可溶性的物質(zhì)后，才能被植物所吸收利用。

含磷有機化合物的轉(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(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。在有機質(zhì)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(zhì)的腐殖化過程

有機質(zhì)腐殖化過程是形成土壤腐殖質(zhì)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(zhì)形成后比較難分解，在不改變其形成條件下具有相當?shù)姆€(wěn)定性。但是當形成條件變化后，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，并將其貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)釋放出來為植物利用。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，主要為腐殖酸鈣和鎂。

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

(3)腐殖質(zhì)分子結(jié)構(gòu)

土壤腐殖質(zhì)分子結(jié)構(gòu)復雜，尚未十分清楚。一般認為腐殖質(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、影響土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素

(1)有機質(zhì)的碳氮比和物理狀態(tài)

有機質(zhì)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(zhì)化，釋放的氮素多，但形成腐殖質(zhì)少。而C/N較大的植物殘體則相反，有機質(zhì)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(tài)

(2)土壤水、熱狀況

微生物分解有機質(zhì)需要一定的水分和溫度，土壤水、熱狀況直接影響生物學過程的強弱。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%，有機質(zhì)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(zhì)的分解程度。③溫度和含水量二者之中，一個數(shù)值增大，另一個數(shù)值同時減小時，有機質(zhì)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(zhì)分解迅速，可完全礦質(zhì)化，不含氮有機化合物，分解的最終產(chǎn)物是CO2、H2O和灰分物質(zhì)。含氮有機化合物的最終產(chǎn)物，主要是硝態(tài)氮，易被植物吸收利用。在少氧或無氧的不良通氣條件下，有機質(zhì)分解緩慢，而常積累有機酸，甚至形成還原性物質(zhì)，如CH4、H2和H2S等物質(zhì)。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(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。酸性環(huán)境適宜真菌活動，易產(chǎn)生酸性的富里酸型的腐殖質(zhì)。中性環(huán)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(zhì)。在微堿性環(huán)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(zhì)對土壤肥力的作用

土壤有機質(zhì)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(yǎng)分的主要來源

土壤有機質(zhì)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(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，首先是促進土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成。土壤有機質(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，有機質(zhì)對改善土壤的滲水性，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，同時帶有大量負電荷，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。增強其保肥能力。

(4)促進作物生長發(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)芽和對養(yǎng)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(yǎng)分的吸收，促進根系的發(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合物，隨水排出土壤，減少對作物的毒害和對土壤的污染。