土壤學問題答疑

《土壤學》問題答疑1、硅鋁鐵率：土壤中的所有硅折合成二氧化硅，所有鐵折合成氧化鐵，所有鋁折合成氧化鋁后，二氧化硅與氧化鐵和氧化鋁總量的分子比率。2、土壤肥力：在植物生活期間，土壤供應和調(diào)節(jié)植物生長所需要的水份、養(yǎng)分、熱量、空氣和其它生活條件的能力3、腐殖質(zhì)化過程：進入土壤的有機質(zhì)在微生物進行的生化過程和一些純化學過程的共同作用下，形成腐殖質(zhì)的過程。4、永久電荷：指由于層狀硅酸鹽礦物晶格中的同晶替代作用所產(chǎn)生的剩余負電荷。這種負電荷不受介質(zhì)pH值的影響。5、土壤潛性酸：土壤膠粒上吸附的氫離子和鋁離子進入土壤溶液后表現(xiàn)出來的酸度6、硝化作用：氨在亞硝酸細菌和硝酸細菌的作用下，氧化成為硝酸的過程。7、土壤結(jié)構(gòu)體：土壤中的土?；蚱渲械囊徊糠?，通過不同的機制相互團聚成大小、形狀和性質(zhì)不同的土團、土塊或土片，這就是土壤的結(jié)構(gòu)體。8、Eh:由于溶液中氧化態(tài)物質(zhì)和還原物質(zhì)的濃度關(guān)系變化而產(chǎn)生的電位稱為氧化還原電位用Eh表示之，單位為伏或毫伏9、陪補離子效應：由于陪補離子與膠體的結(jié)合能不同，而導致某種離子有效度發(fā)生變化的效應。10、可變電荷：數(shù)量和符號隨介質(zhì)pH變化而發(fā)生變化的表面電荷。11、土壤容重：單位容積土體的干土重。12、陽離子交換量：CEC是指土壤所能吸附和交換的陽離子總量，用coml(+)/kg表示。13、土壤質(zhì)地：土壤中不同大小粒級土粒的構(gòu)成狀況稱土壤的機械組成。根據(jù)土壤機械組成狀況劃分的土壤類別名稱，稱土壤質(zhì)地?；颍和寥乐?，根據(jù)不同大小粒級土粒的構(gòu)成狀況而劃分的土壤類別名稱，稱土壤質(zhì)地。14、土壤顆粒的表面電荷來自于：同晶替代，表面羥基，專性吸附。15、我國北部地區(qū)從東到西依次分布著：暗棕壤，黑土，黑鈣土，栗鈣土，棕鈣土或灰鈣土、漠境土壤等經(jīng)度地帶性土壤。我國從南到北依次分布著：磚紅壤，赤紅壤、紅壤、黃壤、黃棕壤、棕壤、暗棕壤、灰化土。16、分析離子濃度和離子價數(shù)對膠體分散性與凝聚性的影響。膠體顆粒受到兩個相反的作用力的作用：A：膠體顆粒間的長程范德華力，它是吸引力，使膠體凝聚。B：膠體雙電層間的靜電排斥力，它使膠體分散。當膠體間的范德華力大于靜電排斥力時，膠體就凝聚，反之則分散。當土壤中的離子價數(shù)越高，離子濃度越大時，雙電層就越薄，范德華力就可能大于靜電排斥力，土壤膠體就發(fā)生凝聚，反之則反。17、為什么土壤是地球陸地生態(tài)環(huán)境中物質(zhì)能量交換的中心。在地球的各大圈層構(gòu)造中，與生物密切相關(guān)的圈層有：大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈和土壤圈5大圈層。這五大圈層都交匯于土壤圈，而地球陸地的生物主要分布在距離土壤表面以下50厘米以內(nèi)和距離土壤表面以上大約10米以內(nèi)的區(qū)域。在各大圈層的物質(zhì)能量交換中，以土壤圈和其它圈層間的物質(zhì)能量交換最活躍，最密切；并且其它圈層間的許多交換過程都需要通過土壤圈來完成。土壤與生物圈的物質(zhì)能量交換是陸地生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)；土壤與大氣圈和水圈的物質(zhì)能量交換是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定與進化的前提；而巖石圈是土壤物質(zhì)的最初來源。18、為什么一個結(jié)構(gòu)體良好的土壤往往具有較好的熱性能。一個結(jié)構(gòu)體良好的土壤是指該土壤具有較多的團粒結(jié)構(gòu)體；而團粒結(jié)構(gòu)的基本特點就是其多級孔性；由于結(jié)構(gòu)的多級孔性協(xié)調(diào)了土壤水氣之間的矛盾，使該土壤在保持較高的含水量的同時，又具有良好的通氣性。另一方面，由于所有土壤的固體部分的熱性質(zhì)基本一致，土壤的溫度狀況主要由土壤水氣狀況決定。當氣多水少時，土壤吸熱后溫度易于升，但熱源消失后，降溫也快，土溫的穩(wěn)定性差。而當水多氣少時，雖然土溫較穩(wěn)定，但土壤吸熱后，土溫難以升高，這對于活化土壤養(yǎng)分和提高生物活性都是極其不利的。顯然，一個良好結(jié)構(gòu)體的土壤正好克服了這一對矛盾。20、土壤酸化的過程或機制。二氧化碳、有機酸的溶解等是土壤中氫離子的最初來源。由于這些物質(zhì)因溶解度低，所以實際帶來的氫離子的數(shù)量并不足以使土壤形成酸性土。但因氫離子與土壤膠體間有很強的靜電吸引力，所以它趨向于把其它鹽基離子代換下來進入土壤溶液，使自己在膠體表面積累，所以隨著時間的推移，膠體表面的氫離子就會越來越多，最終形成氫質(zhì)土，土壤酸性增強。然而，當形成氫質(zhì)土后，礦物晶體結(jié)構(gòu)將不再穩(wěn)定，鋁八面體中的鋁離子釋放出來。由于鋁離子有更強的吸附力，所以鋁離子將在土壤中大量積累而形成鋁質(zhì)土。由于鋁離子水解可釋放三個氫離子，所以當土壤變成鋁質(zhì)土后，土壤就呈現(xiàn)強烈的酸性特征。生物在土壤形成中的作用？答：由于生物的生命活動，把大量的太陽能引進成土過程，使分散在巖石圈，水圈和大氣圈中的營養(yǎng)元素向土壤表層富集，形成土壤腐殖質(zhì)層，使土壤具備肥力特性，推動土壤的形成和演化。1）植物在成土過程中的作用：利用太陽能合成有機質(zhì)，把分散在母質(zhì)，水體和大氣中的營養(yǎng)元素有選擇的吸收負集，同時伴隨礦質(zhì)元素的有效化。2）動物在成土過程中的作用：土壤中動物殘體作為土壤有機質(zhì)的來源，參與土壤腐殖質(zhì)的形成和養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化。3）微生物在成土過程中的作用：分解有機質(zhì)，釋放各種養(yǎng)料供植物吸收；合成土壤腐殖質(zhì)，發(fā)展土壤膠體性能；固定大氣中的N素，增加土壤含N量；促進土壤物質(zhì)的溶解和遷移，增加礦質(zhì)養(yǎng)分的有效度。綜上所述，土壤中各種生物與地理環(huán)境間經(jīng)常保持相互作用關(guān)系，這種關(guān)系從根本上改變了土壤母質(zhì)的物理，化學和生物性質(zhì)，并使其最終發(fā)育為土壤。簡述土壤液態(tài)水的形態(tài)類型和有效性？答：土壤液態(tài)水的形態(tài)類型有：吸濕水、膜狀水、毛管水、重力水。部分膜狀水和全部毛管水對旱田作物是有效的，即由凋萎系數(shù)至田間持水量范圍內(nèi)水對旱田作物是有效的。簡述土壤緩沖作用產(chǎn)生的原因答：(1)弱酸及其鹽類，構(gòu)成一個緩沖系，例如碳酸鹽體系，在通常CO2濃度下，CaCO3石灰性土壤PH在7.5-8.5土壤膠體作用土壤膠體帶有負電荷，吸附陽離子，包括鹽基離子和致酸離子，鹽基離子對酸有緩沖作用，致酸離子對堿具有緩沖作用。鋁緩沖作用，在pHV5.0酸性土壤中，A13+對堿具有緩沖能力。有機質(zhì)的作用，土壤有機質(zhì)中有腐殖酸(胡、富)，其它一些低分子有機酸，含有羧基、酚羥基、氨基等，對酸堿均有緩沖作用。測得一土壤田間持水量為30%,容重為1.20g/cm3,求它的三相比.解：固相率=容重/密度=1.20/2.65=0.453孔隙度=1-固相率=1-0.453=0.547液相率=田間持水量*容重=0.3*1.20=0.36氣相率二孔隙度-液相率=0.453-0.36=0.187固相率:液相率:氣相率=45.3%:36%:18.7%25、影響土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素是什么？有機質(zhì)的碳氮比和物理狀態(tài)：C/NW25為宜，越細碎越好。②土壤水熱狀況，影響微生物活性，以30°C，土壤水分接近最大持水量的60?80%為宜。③土壤通氣狀況。通氣良好，分解徹底，分解速度快。通氣性差，分解緩慢，常累積還原性物質(zhì)和有機酸。④土壤pH。影響微生物類群、數(shù)量及活性。26、砂土、粘土和壤土有何不同的肥力特點？粘土的肥力特點有：水分的有效性低，不耐旱、不耐澇；空氣含量低，容易污濁；升溫降溫都慢；養(yǎng)分含量高，轉(zhuǎn)化慢，肥勁慢而持久；耕性差。砂土類的性質(zhì)與粘土類恰好相反。壤質(zhì)土集中了粘土與砂土的優(yōu)點，適合種植絕大多數(shù)植物。27、測得一土壤含水量為20%，求10克該土的烘干土重？土壤重量含水量=(土壤水質(zhì)量/干土質(zhì)量)*100%所以，烘干土重=土壤質(zhì)量/(1+土壤重量含水量)=10/(1+20%)=8.33(克)28、簡述土壤的酸堿緩沖體系主要有哪些？①碳酸鹽體系(1分)CaCO3+H2CO3——Ca(HCO3)2Ca(HCO)+2HO——Ca2++2OH-+2HCO②硅酸鹽體系MgSiO+4H+——Mg2++Si(OH)；③交換性陽離子；④32223244鋁體系A(chǔ)l(OH)2++HO——Al(OH)2++H+2Al(OH)2++H2O——Al(OH)3++H+；⑤有機酸體系。29、簡述土壤陽離子交換作用的規(guī)律以及影響陽離子有效性的因素；發(fā)生在土壤膠體表面的陽離子交換反應稱之為陽離子交換作用。規(guī)律：陽離子交換作用是可逆反應；交換是等摩爾電荷進行的；陽離子交換受質(zhì)量作用定律的支配。陽離子有效性的影響因素：鹽基飽和度，離子的飽和度越大，被解吸的機會就越大，有效度就越大土壤中的互補離子效應粘土礦物類型的影響由交換性離子變?yōu)榉墙粨Q性離子的有效度問題30、土壤空氣與大氣的異同及成因；土壤空氣與大氣是相通的，并經(jīng)常進行交換，因此土壤空氣與大氣的組成是近似的，都是以氮氣、氧氣和二氧化碳為主但也有其特點，土壤空氣中CO2含量高于大氣，而O2含量低于大氣；土壤空氣中還有少量還原性氣體，同時水汽含量基本飽和，這是土壤空氣的特點。原因：微生物分解有機質(zhì)產(chǎn)生大量的co2,消耗氧氣；植物根系在呼吸時也產(chǎn)生大量的co2,消耗氧氣；土壤中碳酸鹽遇到無機酸或者有機酸作用也產(chǎn)生co2。在通氣不良的地方會產(chǎn)生一些如甲烷、硫化氫等還原性氣體31、論述團粒結(jié)構(gòu)體的形成機制？分析土壤團粒結(jié)構(gòu)在土壤肥力和生態(tài)環(huán)境中的意義。理解要點：團粒結(jié)構(gòu)的形成機制：1、團粒結(jié)構(gòu)是土壤膠粒(或土粒)在土粒懸液中經(jīng)多級聚合而形成的具有多級結(jié)構(gòu)或分形結(jié)構(gòu)特征的結(jié)構(gòu)體。2、在含有較高濃度的電解質(zhì)，特別是有較高濃度的二價電解質(zhì)時，土?？稍谒趾亢芨邥r發(fā)生凝聚，從而形成具有大尺度自相似特征(多級結(jié)構(gòu)特征)的團粒結(jié)構(gòu)體。反之，則土壤顆粒只能在含水很少時凝聚，此時由于土粒密度過大，只能形成不具有自相似特征的致密結(jié)構(gòu)體。3、腐殖質(zhì)在土粒凝聚中扮演重要的角色，其作用可能是多方面的。包括：（1）腐殖質(zhì)含量高的土壤，往往電解質(zhì)濃度和二價離子含量較高；（2）腐質(zhì)酸鹽在凝聚體表面吸附后，可提高凝聚體的水穩(wěn)定性；（3）腐質(zhì)酸鹽在土粒表面吸附后，可能改變了其表面性質(zhì)，促進了土粒凝聚。但這種作用目前還不完全清楚。團粒結(jié)構(gòu)在土壤肥力和生態(tài)環(huán)境中的意義主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1、團粒結(jié)構(gòu)促進地表水的迅速入滲和土壤水的保蓄，減少水土流失。2：團粒結(jié)構(gòu)有利于土壤空氣與近地大氣進行氣體交換。3：含團粒結(jié)構(gòu)的土壤，好氣性微生物和厭氣性微生物都大量存在，因此團粒結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)了有機質(zhì)分解與合成的矛盾，進而協(xié)調(diào)了養(yǎng)分的釋放與保蓄之間的矛盾，也調(diào)節(jié)了各種元素的生物地球化學循環(huán)的速率。4：含團粒結(jié)構(gòu)體土壤，空氣和水分都大量存在，從而改善了對土壤熱性質(zhì)。5：團粒結(jié)構(gòu)是土壤肥力的中心調(diào)節(jié)器，它有效地調(diào)節(jié)了土壤水、熱、氣、養(yǎng)分間的矛盾，確保其穩(wěn)、勻、足、適地提供植物生長所需。32、土壤有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程和主要的影響因素，分析土壤有機質(zhì)在土壤肥力和生態(tài)環(huán)境中的作用。理解要點：土壤有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化包括礦質(zhì)化和腐質(zhì)化兩個過程。影響礦質(zhì)化和腐質(zhì)化過程的因素主要是土壤溫度、土壤濕度和土壤通氣性以及土壤有機質(zhì)的化學組成。土壤有機質(zhì)在土壤肥力中的作用（1）提供植物所需要的養(yǎng)分有機質(zhì)是植物所需養(yǎng)分的主要供應者。土壤中的氮95%是有機態(tài)氮，磷有20%—50%是有機態(tài)磷，硫有38%—94%是有機態(tài)硫，因此植物吸收的主要養(yǎng)分來自土壤有機質(zhì)。（2）提高養(yǎng)分有效性。在有機質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中形成的有機酸、腐殖酸增加土壤溶液中H+的數(shù)量，增強土壤難溶性物質(zhì)的溶解，促進土壤礦物風化，從而有利于某些養(yǎng)分的有效化；腐殖酸對金屬的絡合作用，不僅提高了該離子的有效性，而且能可避免某些金屬離子對磷的固定，促進磷的有效性。（3）增強土壤保肥性腐殖物質(zhì)具有帶電性，主要是帶負電，可吸收陽離子。腐殖質(zhì)對陽離子的吸收能力為150—450cmol（+）/kg，平均350cmol（+）/kg，是土壤中礦質(zhì)膠體吸收陽離子量的幾倍到幾十倍。土壤中有機質(zhì)含量一般只占5%以下，但其對保肥能力貢獻為5%—42%，平均21%。（4）促進團粒結(jié)構(gòu)形成與穩(wěn)定、改善土壤肥力性質(zhì)團粒結(jié)構(gòu)是土壤的一種優(yōu)良結(jié)構(gòu)形態(tài)，它是土壤肥力的中心調(diào)節(jié)器，可以調(diào)節(jié)土壤中的水、氣、熱、肥狀況。在生態(tài)環(huán)境中的作用土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)中的碳庫，土壤有機質(zhì)控制著地球陸地生態(tài)系統(tǒng)中的碳素循環(huán)。土壤中的有機碳是植物有機碳的3倍，其中每年有大約5%轉(zhuǎn)化為二氧化碳進入大氣，是燃燒化石燃料的二十多倍。微生物生命活動所需的能量，也來源于有機質(zhì)。微生物分解有機質(zhì)產(chǎn)生的co2,若排出土壤進入近地層的空氣中，是光合作用所需CO2的重要來源，土壤中生物來源的CO2每年為13.5X10"，與陸地上植物需要量年8X1Oi