環(huán)境土壤學(xué)課件

緒論民以食為天，食以土為本萬物土中生，有土斯有財?shù)谝还?jié)土壤及土壤的基本特性

一、土壤的概念萬物自生焉則曰土。《周禮》（公元前3世紀(jì)）土者，是地之吐生物者也?！岸保竦刂?，地之中，“I”,物出形也?！墩f文解字》（許慎）以人所耕而樹藝焉則曰壤?！吨芏Y》一、土壤的概念（1）農(nóng)民和農(nóng)業(yè)科學(xué)工作者：土壤是植物生長的介質(zhì)。（2）水利學(xué)家：土壤是貯水和輸水的多孔介質(zhì)。（3）工程專家：土壤是承受高強(qiáng)度壓力的基地或工程材料的來源。（4）環(huán)境科學(xué)家：土壤是重要的環(huán)境因素，環(huán)境污染物的緩沖帶和過濾器。（5）地質(zhì)學(xué)家：土壤是地球陸地表面的一個疏松的薄層，主要是近代地質(zhì)作用所形成的地殼風(fēng)化產(chǎn)物。（6）生態(tài)學(xué)家：從生物地球化學(xué)觀點出發(fā)，認(rèn)為土壤是地球表層系統(tǒng)中，生物多樣性最豐富，生物地球化學(xué)的能量交換、物質(zhì)循環(huán)（轉(zhuǎn)化）最活躍的生命層。（7）土壤學(xué)家：土壤有著自己發(fā)生發(fā)展和長期演變的歷史，土壤是由巖石風(fēng)化形成的母質(zhì)在生物等因素的參與下逐漸形成的，是自然界中一個獨立的歷史自然體。簡明定義：

能產(chǎn)生植物收獲的地球陸地表面的疏松層次。綜合定義：

土壤是地球表面生物、氣候、母質(zhì)、地形、時間等因素綜合作用下所形成的、可供植物生長的一種復(fù)雜的生物地球化學(xué)物質(zhì)；與形成它的巖石和沉積物相比，具有獨特的疏松多孔結(jié)構(gòu)，化學(xué)和生物學(xué)特性；它是一個動態(tài)生態(tài)系統(tǒng)，為植物生長提供了機(jī)械支撐、水分、養(yǎng)分和空氣條件；支持大部分微生物群體的活動，來完成生命物質(zhì)的循環(huán)；維持著所有的陸地生態(tài)系統(tǒng)，其中通過供給糧食、纖維、水、建筑材料、建設(shè)和廢物處理用地，來維持人類的生存發(fā)展；通過濾掉有毒的化學(xué)物質(zhì)和病原生物體，來保護(hù)地下水的水質(zhì)，并提供了廢棄物的循環(huán)場所和途徑或使其無害化。

“土壤”和“土地”概念的區(qū)別：不是同一范疇的概念。

土壤是土地的物質(zhì)組成部分，而土地不僅包括土壤要素，還包括地形、植被、水文、人文等要素。

土壤農(nóng)業(yè)土壤自然土壤二、土壤的基本特性（一）土壤剖面的垂直分層特性土壤是在生物、氣候、母質(zhì)、地形、時間等因素綜合作用下的產(chǎn)物，這種綜合作用就稱為成土作用。由成土作用形成的層次稱為土壤發(fā)生層，而完整的垂直土層序列稱之為土壤剖面。典型土壤剖面可劃為三個基本層：A層：地表最上端，腐殖質(zhì)在這一層聚積。B層，粘粒在這里淀積，稱淀積層或過渡層。C層，不同程度風(fēng)化物構(gòu)成，稱為母質(zhì)層。

Redsoil紅壤（二）土壤的基本物質(zhì)組成

礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水分、空氣和土壤生物等。土壤固相主要由土壤礦物和土壤有機(jī)質(zhì)組成，而它的空隙中存在著水、氣及微生物等，所以土壤是一個由固相、液相和氣相組成的多孔多相分散體系。（三）土壤肥力

在植物生活全過程中，土壤供應(yīng)和協(xié)調(diào)植物生長所需水、肥、氣、熱的能力。自然肥力：指土壤在自然因子(氣候、生物、地形等)綜合作用下所具有的肥力。人為肥力：土壤在人為條件熟化(耕作、施肥、灌溉等)作用下所表現(xiàn)出來的肥力。潛在肥力：土壤肥力在生產(chǎn)上沒有發(fā)揮出來產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的部分。有效（經(jīng)濟(jì)）肥力：土壤肥力在當(dāng)季生產(chǎn)中表現(xiàn)出來產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的部分。土壤肥力類型（四）土壤的物理性質(zhì)

土壤物理特性包括其疏松性、結(jié)構(gòu)性、透水性、持水性、水分移動性、透氣性、吸附性等，這些特性決定了土壤中物質(zhì)的運移和能量的轉(zhuǎn)化，為植物根系的發(fā)育和高等及低等生物的定居提供了相對有利的條件，同時在環(huán)境保護(hù)、地下水水質(zhì)保持等方面起到不可替代的作用。土壤物理學(xué)就是研究土壤的這些獨特物理性質(zhì)的土壤學(xué)分支。

（五）土壤的化學(xué)性質(zhì)土壤膠體是土壤中化學(xué)性質(zhì)最為活躍的物質(zhì)。它由無機(jī)膠體和有機(jī)膠體物質(zhì)組成，無機(jī)膠體主要由土壤次生礦物或粘土礦物組成，有機(jī)膠體就是腐殖質(zhì)等。由這些成分復(fù)雜的有機(jī)、礦質(zhì)和有機(jī)—礦質(zhì)化合物組成的土壤膠體物質(zhì)顆粒，通常帶負(fù)電。為此，它們具有從溶液中吸收和代換鹽分離子的能力。土壤膠體物質(zhì)顆粒表面和土壤溶液相互作用機(jī)制，是極其復(fù)雜的，決定了眾多的土壤化學(xué)和土壤物理化學(xué)性質(zhì)的動態(tài)行為，為土壤化學(xué)所研究的主要內(nèi)容之一。

（六）土壤的生物性質(zhì)土壤是有生命的自然體，是自然界最復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)之一，也是最豐富的生物資源庫。土壤是生命活動的產(chǎn)物，沒有生物就沒有土壤。土壤是生命的搖藍(lán)。土壤不僅是生物的棲息地，是生物作用的對象，同時也是地球生命誕生與進(jìn)化的溫床。土壤生物學(xué)就是研究土壤生物的功能、反應(yīng)及其行為。主要的研究內(nèi)容包括土壤物質(zhì)（碳、氮、硫等）循環(huán)、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、微生物生態(tài)、生物防治和土壤分子生物學(xué)。

（七）土壤的空間變異性及在同一地貌的相對均質(zhì)性不同地貌類型間，不同生物氣候類型間這些較大空間尺度乃至全球范圍內(nèi)土壤類型的空間變異和分布規(guī)律。

同一生物氣候帶內(nèi)，相同微地貌類型上，土壤剖面垂直層次的組合和性質(zhì)基本一致。土壤發(fā)生分類學(xué)土壤調(diào)查制圖學(xué)（八）土壤的記憶特性

古往今來的氣候、生物及巖石對土壤形成過程、土壤性質(zhì)的影響，都會在土體上留下“烙印”，即信息的記憶。

北方黃土堆積層發(fā)育的古土壤—紅土層。解讀這些信息，有助于我們了解地球的地質(zhì)變化、氣候變化的規(guī)律。土壤中的化石，我們可以推測生物的進(jìn)化；古土層的性質(zhì)可以幫助我們恢復(fù)古地理環(huán)境；地磁性質(zhì)的變化，也可揭示古氣候的變遷。這些研究為了解土壤的今昔變化及未來發(fā)展提供了必要的依據(jù)。

第二節(jié)土壤在人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和自然環(huán)境中的重要性一、土壤是人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基地二、土壤是地球表層系統(tǒng)自然地理環(huán)境的重要組成部分三、土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)四、土壤是最珍貴的自然資源土壤與人類生存發(fā)展的關(guān)系示意圖一、土壤是人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基地（一）土壤是植物生長繁育和生物生產(chǎn)的基地

1、營養(yǎng)庫作用：是陸地生物所需營養(yǎng)物質(zhì)的重要來源；2、在養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)中的作用：

無機(jī)物的有機(jī)化，有機(jī)物的礦質(zhì)化；

3、雨水涵養(yǎng)作用：是一個巨大的水庫；

4、對生物的支撐作用；

土壤中擁有種類繁多，數(shù)量巨大的生物群；

5、在穩(wěn)定和緩沖環(huán)境變化中的作用；（二）植物生產(chǎn)、動物生產(chǎn)和土壤管理關(guān)系

土壤管理植物生產(chǎn)動物生產(chǎn)

二、土壤是地球表層系統(tǒng)自然地理環(huán)境的重要組成部分（一）土壤圈（Pedosphere）的概念地球表層系統(tǒng)五大要素：大氣圈、生物圈、巖石圈、水圈、土壤圈

土壤圈是覆蓋于地球和淺水域底部的土壤所構(gòu)成的一種連續(xù)體或覆蓋層，它是地圈系統(tǒng)的重要組成部分。土壤圈的地位(positionofpedosphere)氣圈Gas-sphere巖石圈Rocky-sphere水圈Watersphere生物圈Biosphere土壤圈pedosphere金屬與微量元素物質(zhì)循環(huán)生物養(yǎng)分物質(zhì)循環(huán)水分循環(huán)與平衡1、土壤圈涵義（1）永恒的物質(zhì)與能量交換（2）最活躍與最富生命力的圈層（3）記憶塊的功能（4）時空限制特征（5）僅部分為可再生資源2、土壤圈的功能（1）對大氣圈頻繁的水、熱、氣地交換和平衡，是全球氣候變化的重要方面。（2）對生物圈支撐和調(diào)節(jié)生物過程，提供植物生長的養(yǎng)分、水分與適宜的物理條件，決定自然植被的分布與演替。（3）對水圈降水在陸地的重新分配、元素的生物地球化學(xué)行為和水分平衡、分異、轉(zhuǎn)化及水圈的化學(xué)組成。（4）對巖石圈具有一定的保護(hù)作用，以減少其受各種外營力破壞，與巖石圈進(jìn)行物質(zhì)交換與地質(zhì)循環(huán)。土壤圈的功能（二）土壤圈在全球變化中的作用

1、通過土壤圈與其它圈層的物質(zhì)交換，影響土壤的全球變化

2、通過全球土被在時空上的演變，引起土壤全球變化

3、通過人為活動對土壤圈的強(qiáng)烈作用，對全球土壤變化以至生存環(huán)境發(fā)生影響（1）人為砍伐森林，加劇水土流失（2）對土壤資源利用不當(dāng)導(dǎo)致土壤退化嚴(yán)重（3）水稻田、沼澤地及湖泊產(chǎn)生痕量溫室氣體*(三)土壤圈的研究方向與內(nèi)容1、研究方向

（1）土壤圈與生物圈之間養(yǎng)分元素的交換與平衡，土壤圈與水圈之間的水分循環(huán)與物質(zhì)運動，土壤圈與大氣圈之間的大量氣體及痕量氣體的交換與平衡，以及土壤圈與巖石圈之間元素遷移與轉(zhuǎn)化；（2）土壤圈物質(zhì)和能量循環(huán)與地球生命、人類生存條件、自然環(huán)境及全球變化之間的關(guān)系。2、研究任務(wù)（1）土壤資源的開發(fā)利用與保護(hù)土地數(shù)字化數(shù)據(jù)庫(SOTER)。（2）土壤肥力調(diào)節(jié)與農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展

（3）土壤生態(tài)環(huán)境的建設(shè)。

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中土壤生態(tài)環(huán)境演替規(guī)律；土壤生態(tài)環(huán)境建設(shè)的研究；防止土壤污染。（4）土壤圈物質(zhì)循環(huán)及全球變化

①土壤圈與大氣圈大量與痕量氣體交換與平衡。

②土壤圈與水圈的水循環(huán)。

③土壤圈與巖石圈元素遷移。

④土壤圈與生物圈養(yǎng)分元素交換與平衡。

⑤土壤圈物質(zhì)組成、性質(zhì)、類型及時空變化規(guī)律。

⑥全球土被演變及土壤退化(土壤侵蝕、沙漠化、肥力退化、鹽漬化、酸化、沼澤化)的時空變化，形成機(jī)理及預(yù)測預(yù)控。

⑦人類活動對土壤全球變化及人類環(huán)境變化的影響。

（一）土壤生態(tài)系統(tǒng)Soilecosystems

（相對獨立的子系統(tǒng)）

Producer

Holophyte(自養(yǎng)生物)—Plant

Consumer

Heterotrophicorganism(異養(yǎng))—animal(fauna)

DecomposerHeterotrophicorganism(異養(yǎng))—Microorganisms三、土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)

（二）土壤在陸地生態(tài)系統(tǒng)中的重要作用

保持生物活性、多樣性和生產(chǎn)性；對水體和溶質(zhì)流動起調(diào)節(jié)作用；對有機(jī)、無機(jī)污染物具有過濾、緩沖、降解、固定和解毒作用；具有貯存并循環(huán)生物圈及地表的養(yǎng)分和其它元素的功能。

中國是個多山的國家,各種山地丘陵地面積占全部土地面積的65％,平原區(qū)土地僅占35％。中國人均耕地面積不到世界人均耕地的l/3。人均林地面積占世界人均林地面積的1/9。人均草地面積不到世界人均草地面積的1/2。

2、質(zhì)量的可變性

3、空間位置的固定性四、土壤是最珍貴的自然資源

1、數(shù)量的有限性和固定性第三節(jié)近代土壤科學(xué)發(fā)展及其主要研究內(nèi)容

3.Historyofsoilsciencedevelopment主要學(xué)派農(nóng)業(yè)化學(xué)學(xué)派mineralnutritiontheory德國李比希(J.F.Liebig,1803-1873)農(nóng)業(yè)地質(zhì)學(xué)派風(fēng)化-淋溶德國法魯（F.A.Fallow)，李?；舴?F.V.Richthofen)，拉曼(E.Ramann)土壤發(fā)生學(xué)派風(fēng)化過程+成土過程

俄國道庫恰耶夫（1846-1902)一、近代土壤科學(xué)的發(fā)展概況

我國古代、古希臘、羅馬等的認(rèn)識18世紀(jì)后期逐漸形成獨立學(xué)科重要觀點Importantviewpoint

發(fā)生、發(fā)育、發(fā)展過程獨立自然體、運動形式多樣土壤具有肥力（fertility）土壤形成因素Soil-formingfactors

母質(zhì)Parentmaterial(rock)

生物Organisms

氣候Climate

地形Topography

時間Time人類活動Humanactive

S=f(P,O,C,To,T,H)

1.

學(xué)科體系土壤物理學(xué)SoilPhysics土壤地理學(xué)SoilGeography土壤生物學(xué)SoilBiology土壤微生物學(xué)土壤動物學(xué)土壤分類學(xué)SoilTaxonomy土壤發(fā)生學(xué)土壤資源學(xué)土壤區(qū)劃學(xué)土壤管理學(xué)土壤礦物學(xué)SoilMineralogy土壤環(huán)境學(xué)SoilEnvironment土壤生態(tài)學(xué)

土壤環(huán)境化學(xué)土壤修復(fù)學(xué)土壤化學(xué)SoilChemistry土壤無機(jī)化學(xué)土壤有機(jī)化學(xué)土壤分析化學(xué)土壤物理化學(xué)土壤生物化學(xué)土壤膠體化學(xué)土壤電化學(xué)土壤表面化學(xué)二、土壤學(xué)科體系、研究內(nèi)容和方法（一）土壤物理學(xué)

主要研究土壤水、氣、熱運動及其調(diào)控的原理，其研究內(nèi)容包括土壤水分、土壤質(zhì)地、土壤結(jié)構(gòu)、土壤力學(xué)性質(zhì)、土壤溶質(zhì)移動及土壤

植物

大氣連續(xù)體(SPAC)中的水分運行和能量轉(zhuǎn)移等。（二）土壤化學(xué)

研究土壤化學(xué)組成，性質(zhì)及其土壤化學(xué)反應(yīng)過程的分支學(xué)科。重點研究土壤膠體的組成、性質(zhì)，及土壤固液界面發(fā)生的系列化學(xué)反應(yīng)。為開展土壤培肥、土壤管理、土壤環(huán)境保護(hù)提供理論依據(jù)。（三）土壤生物學(xué)

研究土壤中微生物區(qū)系、多樣性及其功能和活性的土壤學(xué)分支。土壤微生物生態(tài)；土壤微生物與土壤物質(zhì)循環(huán)(陸地N,P,S,C素循環(huán))；土壤酶活性；土壤微生物與土壤固氮作用；根際微生物與菌根；土壤微生物之間的相互作用；7、農(nóng)業(yè)措施對微生物的影響；8、土壤微生物與土壤的污染防治；9、有益微生物的農(nóng)業(yè)應(yīng)用。（四）土壤化學(xué)

土壤腐殖質(zhì)形成，特性、及其對土壤肥力的影響；土壤碳、氮、磷、硫的生物轉(zhuǎn)化（有機(jī)碳、氮礦化作用和腐殖化作用）；有機(jī)生物制劑包括有機(jī)農(nóng)藥、殺蟲劑、除草劑的生物降解及其對環(huán)境污染的影響等。

（五）土壤地理學(xué)

土壤發(fā)生和分類

土壤發(fā)生學(xué)是土壤地理學(xué)的核心，重點研究土壤形成與自然成土因子和人為活動的復(fù)雜關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)土壤的發(fā)生發(fā)育過程、土壤診斷學(xué)屬性進(jìn)行土壤分類。土壤分布規(guī)律

土壤是一個時間上處于動態(tài)、空間上具有垂直和水平方向上分異性的三維連續(xù)體。土壤調(diào)查制圖和土壤質(zhì)量評價

應(yīng)用現(xiàn)代新技術(shù)（如3S技術(shù)），建立土壤數(shù)據(jù)庫和土壤信息系統(tǒng)；研究土壤質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)、指標(biāo)體系和退化土壤的恢復(fù)重建技術(shù)與措施。

2.

土壤學(xué)的研究內(nèi)容重大課題合理開發(fā)利用土壤資源改良中低產(chǎn)地防止水土流失，保護(hù)土壤資源理論問題土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)及其形成機(jī)理土壤圈的物質(zhì)循環(huán)土壤地理信息系統(tǒng)土壤環(huán)境問題耕地減少：中國耕地14.4億畝(10%)，人均耕地1.34畝水土流失：總流失量1750億噸，每年50億噸(1500萬畝耕地)草原沙化：草原面積285萬km2，沙化面積17.6萬km2土壤污染：化肥農(nóng)藥2億畝，其他污染1億畝

3.土壤學(xué)與相鄰學(xué)科的關(guān)系

土壤學(xué)與地質(zhì)學(xué)、水文學(xué)、生物學(xué)、氣象學(xué)有著密切的關(guān)系；土壤學(xué)與農(nóng)學(xué)、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)有著不可分割的關(guān)系；土壤學(xué)與環(huán)境科學(xué)聯(lián)系密切。土壤學(xué)形態(tài)、發(fā)生、分類肥力、保持、灌溉水文學(xué)hydrology地球化學(xué)geochemistry土壤學(xué)Soilscience植物營養(yǎng)學(xué)plantnutrition地質(zhì)學(xué)geognosy土力學(xué)soilmechanics生態(tài)學(xué)ecology沉積學(xué)sedimentology地貌學(xué)geomorphology土壤學(xué)和相關(guān)學(xué)科的關(guān)系穩(wěn)定性

4.土壤學(xué)的任務(wù)合理利用土壤水土流失土壤沙化土壤次生鹽漬化土壤污染農(nóng)藥污染肥料污染“三廢”污染中低產(chǎn)土壤改良自然對人類的懲罰2002年4月北京沙塵暴

5.土壤學(xué)的研究方法宏觀研究和微觀研究綜合、交叉研究野外調(diào)查與實驗室研究結(jié)合新技術(shù)的應(yīng)用第四節(jié)土壤科學(xué)與環(huán)境科學(xué)的融合

——

環(huán)境土壤學(xué)環(huán)境土壤學(xué)

Environmentalsoilscience環(huán)境地學(xué)的一個分支。是環(huán)境學(xué)與土壤學(xué)的邊緣學(xué)科。主要研究土壤環(huán)境與人類活動和大氣、地表水、地下水、生物等環(huán)境要素間物質(zhì)、能量、信息的交換過程，以及這種交換對人體健康、社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響，探索國土整治、評價、區(qū)劃、規(guī)劃、預(yù)測、調(diào)控和改善土壤環(huán)境質(zhì)量的方法。起因過度利用和各種廢棄物排放造成了土壤污染和退化等直接危害：廢物排入土壤導(dǎo)致土壤污染、次生潛育化和鹽漬化等間接危害：森林和草原的植被破壞導(dǎo)致沖刷、侵蝕與沙化等危害后果：生態(tài)失調(diào)、氣候惡化、旱洪災(zāi)害頻繁、產(chǎn)量下降、人畜發(fā)病率提高等。

主要發(fā)展階段50-60年代，三廢綜合治理與利用70年代，農(nóng)田污灌監(jiān)測評價，土壤污染和背景值調(diào)查80年代，農(nóng)藥使用和酸雨危害的研究90年代，土壤環(huán)境質(zhì)量評價，土壤排放溫室氣體的研究環(huán)境土壤學(xué)的特征交叉的界面科學(xué)：理論基礎(chǔ)來源于近代土壤學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)、生物地球化學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)以及地理醫(yī)學(xué)等研究環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)的生物小循環(huán)與地質(zhì)大循環(huán)結(jié)合交點上兼有生命與非生命科學(xué)的雙重內(nèi)涵

研究方法：承襲于相關(guān)學(xué)科分析測試技術(shù)要求高宏觀與微觀相結(jié)合發(fā)揮模型與模擬的作用，提高其在宏觀決策中的作用要求高素質(zhì)的綜合性人才和研究群體土壤與水質(zhì)、空氣、作物品質(zhì)、人體與動物健康的關(guān)系土壤與水質(zhì)土壤與空氣質(zhì)量土壤與作物品質(zhì)土壤與人體和動物健康土壤C庫和N庫是地球C庫和N庫的重要組成部分，在其循環(huán)中產(chǎn)生CO2,CH4和NOx等溫室氣體，從而影響氣候的變化；而氣候的變化又反過來影響有機(jī)質(zhì)的分解速率，從而影響溫室氣體。土壤影響人體與動物健康的途徑土壤中化學(xué)品直接中毒土壤作為次生污染源的間接作用作物品質(zhì)對人體和動物的影響

土壤生物

soilorganisms

土壤生物活性(biologicalactivity)和肥力直接或間接地與土壤生物有關(guān)。土壤生物是土壤具有生命力的主要成分，在土壤形成(soilformation)和發(fā)育過程(developmentprocess)中起主導(dǎo)作用(theleadingeffects)。也是評價土壤質(zhì)量(soilquality)和健康狀況(healthlevel)的重要指標(biāo)之一。

本章重點闡述土壤微生物的多樣性及其功能。Soilorganismsareresponsibleforthephysicalcombinationandbiochemicaldecomposition,andincorporationoforganicmatter.Theyexhibittremendousdiversityintermsoftheirnumbers,sizeandmorphology,andalsovarydramaticallyintheirfunction,modeofnutritionandenvironmentaltolerance.第一節(jié)

土壤生物多樣性Soilorganismdiversity

按其功能分類Classificationaccordingtotheirfunctions生產(chǎn)者Producers:

plants—fixCfromatmosphericCO2duringphotosynthesis.消費者Consumers:

feedonplantsandotherorganisms.分解者Decomposers(reducers):

utilizecarbonfromorganicmaterial,returningittotheatmosphereasCO2andothergaseousbyproductsandmineralizingnutrientstotheiroriginalionicform.寄生者Parasites一、土壤生物類型的多樣性

Diversityofsoilorganismspecies

按其大小和形態(tài)分類Classificationaccordingtosize微生物Micro-organism<0.2mm微(原生)植物Microflora<0.2mm

細(xì)菌、放線菌、絲狀菌、藻類原生動物Microfauna<0.2mm微小動物中等動物Mesofauna0.2-2mm線蟲類.螨蟲類大型動物Macrofauna2-20mm螞蟻科.跳蟲類巨型動物Megafauna>20mm蚯蚓按其形態(tài)分類后生動物（多細(xì)胞）原生動物（單細(xì)胞）微生物真核微生物：真菌和藻類原核微生物：細(xì)菌、放線菌和藍(lán)細(xì)菌分子生物（無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，如病毒）metazoan

后生動物

小的土居性的多細(xì)胞動物。種類：線蟲、蠕蟲、蚯蚓、蛞蝓、蝸牛、千足蟲、蜈蚣、輪蟲、螞蟻、螨、環(huán)節(jié)動物、蜘蛛和昆蟲等作用：植物殘體破碎、混合SoilmesofaunaNematodesinsoils

土壤中的線蟲Springtailsinsoils

土壤中的節(jié)肢動物

Microfauna(protozoa)

原生動物

單細(xì)胞真核生物（簡稱原蟲）。結(jié)構(gòu)簡單，數(shù)量多、分布廣。表土多，底土少。原生動物在土壤中的作用：調(diào)節(jié)細(xì)菌數(shù)量增進(jìn)某些土壤的生物活性參與土壤植物殘體的分解纖毛蟲細(xì)菌和小鞭毛蟲為食變形蟲動、植物碎屑為食鞭毛蟲取食細(xì)菌

土壤中微生物分布廣、數(shù)量大、種類多，是土壤生物中最活躍的部分。它們參與土壤有機(jī)質(zhì)分解，腐殖質(zhì)合成，養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和推動土壤的發(fā)育和形成。

土壤微生物在地球生境中數(shù)量最多、生物多樣性最復(fù)雜和生物量最大。Micro-organism

微生物1公斤土壤可含5億個細(xì)菌,100億個放線菌和近10億個真菌，5億個微小動物。土壤微生物主要作用：調(diào)節(jié)植物生長的養(yǎng)分循環(huán)產(chǎn)消溫室氣體(CO2,CH4,NO,N2O,CO等)，影響全球氣候變化分解有機(jī)廢物保存物種、基因引發(fā)人、畜、植物病害土壤中的食物鏈關(guān)系節(jié)桿菌屬（Arthrobacter）芽孢桿菌屬（Bacillus）假單胞菌屬（Pseudomonas）土壤桿菌屬（Agrobacterium）產(chǎn)堿桿菌屬（Alcaligenes）黃桿菌屬（Flavobacterium）

原核微生物(procaryotes)古細(xì)菌(archaea)甲烷產(chǎn)生菌極端嗜酸熱菌極端嗜鹽菌細(xì)菌

(bacteria)二、土壤微生物種群的多樣性Diversityofsoilmicro-organismpopulation

Bacteria

細(xì)菌個體微小，1微米左右形狀多為棒狀或桿狀Bacteria

細(xì)菌土壤細(xì)菌數(shù)量很大（占土壤微生物總數(shù)的70-90%），但生物量不大。代謝強(qiáng)、繁殖快。土壤中最活躍的因素Bacteria

細(xì)菌土壤中細(xì)菌的作用分解有機(jī)質(zhì)參與碳循環(huán)、氮循環(huán)改善土壤結(jié)構(gòu)凈化土壤病害根瘤菌固氮細(xì)菌苜蓿根毛尖上的根瘤菌Bacteria

細(xì)菌放線菌(actinomyces)以孢子或菌絲片斷存在，細(xì)胞數(shù)104-106/g土。肥土比廋土多，耕地比林地多，春秋季比夏冬季多。最適宜生長在中性、偏堿性、通氣良好土壤中，轉(zhuǎn)化土壤有機(jī)質(zhì)。Actinomycetes

放線菌藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacterium）

是光合微生物，行光能無機(jī)營養(yǎng)，過去稱為藍(lán)（綠）藻，由于原核特征現(xiàn)改稱為藍(lán)細(xì)菌，與真核藻類區(qū)分開來。粘細(xì)菌(myxomycota)

土壤中數(shù)量不多，施有機(jī)肥土壤中常見，是已知最高級的原核生物，具備形成自實體和年報字的形態(tài)發(fā)生過程。真菌(fungus

/eumycota)藻類(alga)地衣(lichen)

真核微生物

(Eukaryoticmicroorganisms)森林土壤和酸性土壤中占優(yōu)勢單細(xì)胞或多細(xì)胞的真核原生生物硅藻、綠藻、黃藻土壤生物的先行者真菌和藻類形成的不可分離的共生體在土壤發(fā)生早期起重要作用Fungus真菌酵母菌蘑菇霉菌菌根Alga藻類非細(xì)胞型生物即分子生物—病毒(virus)一種活細(xì)胞內(nèi)的寄生物，超顯微的非細(xì)胞生物，只是一種核酸?？科渌拗鞔x系統(tǒng)的協(xié)助復(fù)制核酸，合成蛋白質(zhì)等組分，然后再裝配而得以繁殖。離體條件下，以無生命的化學(xué)大分子狀態(tài)長期存在并保持其侵染活性。

Nutritionmode

Thesourcesofcarbonandenergy

異養(yǎng)型HeterotrophsC:organicmaterial

數(shù)量多Chemoheterotrophs(化能有機(jī)營養(yǎng)型/化能異養(yǎng)型)

種類：腐生、寄生energy:chemicaloxidationPhotoheterotrophs(光能有機(jī)營養(yǎng)型/光能異養(yǎng)型)種類：紅螺菌energy:light自養(yǎng)型AutotrophsC:inorganicsources數(shù)量少Chemoautotrophs(化能無機(jī)營養(yǎng)型/化能自養(yǎng)型)種類：亞硝酸/硝酸/硫氧化/鐵/氫細(xì)菌energy:chemicaloxidationPhotoautotrophs(光能無機(jī)營養(yǎng)型/光能自養(yǎng)型)種類：藻類、光合細(xì)菌energy:light三、土壤微生物營養(yǎng)類型的多樣性Diversityofnutritionmode

oxygenrequirements？Aerobes(好氧性微生物)

有氧呼吸

requirementforoxygen實例：細(xì)菌、霉菌、放線菌、藻類、原生動物作用:徹底氧化,釋放能量Obligateanaerobes(厭氧性微生物)

無氧呼吸

requireanabsenceofoxygen實例:梭菌、產(chǎn)甲烷細(xì)菌、脫硫弧菌作用:部分氧化Facultativeanaerobes(兼厭氧性微生物)

兼性呼吸

normallyrequireoxygenbutmayadapttooxygendeficit實例:酵母菌、大腸桿菌作用:氧化、還原四、土壤微生物呼吸類型的多樣性Diversityofrespirationtype

第二節(jié)影響土壤微生物活性的環(huán)境因素Influencedfactorsofsoilorganismactivity

一、溫度二、水分及其有效性三、pH四、氧氣和Eh值五、生物因素六、土地管理措施溫度是影響微生物生長和代謝最重要的環(huán)境因素。微生物生長需要一定的溫度，溫度超出最低和最高限度時，即停止生長或死亡。一、溫度

Temperature

最適生長溫度高溫型

嗜熱型45-60℃極端嗜熱80-90℃中溫型

25-40℃

低溫型

兼性嗜冷20-30℃專性嗜冷<15℃溫度生長速度水是微生物細(xì)胞生命活動的基本條件之一。水分對微生物的影響不僅決定它的含量，更重要決定水的有效性。水分的微生物有效性，用水的活度表示。二、水分及其有效性

Wateranditsavailability某些微生物生活環(huán)境的水活度水活度環(huán)境（或材料）微生物（代表種類）1.000.90~1.000.980.950.900.800.750.70純水一般農(nóng)業(yè)土壤海水人為環(huán)境或某些土壤環(huán)境人為環(huán)境或某些土壤環(huán)境人為環(huán)境或少量特殊土壤環(huán)境人為環(huán)境或少量特殊土壤環(huán)境人為環(huán)境或少量特殊土壤環(huán)境柄桿菌、螺菌大多數(shù)微生物假單胞菌、弧菌大多數(shù)G+桿菌G+球菌、毛霉、鐮胞菌拜耳酵母、青霉鹽桿菌、鹽球菌、曲霉嗜干燥真菌三、Acidity/alkalinity

酸堿度（pH）

最適pH范圍大多數(shù)細(xì)菌、藻類和原生動物6.5-7.5放線菌

7.5-8.0酵母菌和霉菌

5.0-6.0真菌酸性土壤嗜酸菌acidophiles/嗜堿菌alkalinophiles

極低/高一般土壤pH范圍為4~9，能維持各類微生物生長發(fā)育。

結(jié)構(gòu)良好、通氣的旱作土壤中有較豐富的好氧性微生物生長發(fā)育。淹水下層土壤，覆蓋秸稈土壤，或是用新鮮有機(jī)肥土壤，厭氧性微生物占優(yōu)勢。四、氧氣和Eh值

O2andredoxpotential(Eh)好氧性微生物：需要O2，最適Eh為300-400mV，表層土壤厭氧性微生物：必須缺O(jiān)2，最適Eh為<100mV，底層土壤兼厭氧性微生物：有無O2均可，適應(yīng)范圍廣。五、生物因素

Biologicalfactors按照來源分為：土居性(土生土長的，edaphon)客居性(外來的)存在互生、共生、拮抗現(xiàn)象。常規(guī)耕作、覆蓋減耕和免耕(zerotillage)等耕作措施對土壤微生物的影響程度是不同的。六、土壤管理措施

Soilarrangement

土壤耕作Soiltillage殺生劑和其他化學(xué)制劑(chemicals)

第三節(jié)土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分布Formationanddistributionofsoilmicroflora土壤中存在的重要的微生物類群有：細(xì)菌、放線菌、真菌、藻類和原生動物。土壤微生物與土壤肥力演變、營養(yǎng)元素轉(zhuǎn)化、土傳性病害的發(fā)生均有密切關(guān)系。

一、不同類型土壤中微生物的數(shù)量和分布不同土壤類型、肥力水平，土壤微生物的數(shù)量和分布有很大差異。中國不同土壤微生物總數(shù)，呈如下變化趨勢：黑鈣土>棕壤>灰壤>水稻土>磚紅壤土壤有機(jī)質(zhì)含量與微生物數(shù)量關(guān)系密切。在土壤的不同層次中，由于水分、養(yǎng)分、通氣、溫度、pH等因素的差異及不同微生物的特異性，致使微生物在土壤剖面中的分布不均。一般來說，表土層微生物數(shù)量最多，隨層次加深，數(shù)量減少。

二、土壤剖面中微生物的數(shù)量和分布各種團(tuán)聚體是微生物在土壤中生活的微環(huán)境。團(tuán)聚體內(nèi)外的條件不同，微生物的分布也不一樣。三、土壤團(tuán)聚體中微生物的數(shù)量和分布根圈微生物菌根（mycorrhiza)

共生固氮聯(lián)合固氮四、微生物與植物根的聯(lián)合

根圈（rhizosphere)或根際：植物根系及其影響所及的范圍。

根圈微生物效應(yīng)：用根/土比值（R/S)表示，即根圈土壤微生物與近鄰的非根圈土壤微生物數(shù)量之比。根土比一般在50-20之間。存在于樹木根活性部分的真菌菌絲，是真菌和植物根的共生聯(lián)合體。對于改善植物營養(yǎng)、調(diào)節(jié)代謝和增強(qiáng)植物抗逆性有一定作用。土壤微生物區(qū)系分布特征Distributioncharacteristicsofsoilmicroflora

絕大多數(shù)分布在土壤礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)顆粒表面，無機(jī)-有機(jī)-生物復(fù)合體（團(tuán)聚體）高等植物根系周圍含有種類多，數(shù)量多，活性強(qiáng)的微生物群，根際微生物在土壤剖面中具有垂直分布特點表層比底層多在地域上具有地帶性分布的特點種類和數(shù)量隨土壤熟化而增加多種共存相互促進(jìn)相互制約一、土壤酶

Soilenzyme

土壤酶種類和功能氧化還原酶類水解酶類轉(zhuǎn)移酶類裂解酶類第四節(jié)土壤生物活性及表征

土壤酶主要來自微生物、土壤動物和植物根。土壤酶主要是吸附在土壤有機(jī)質(zhì)和礦質(zhì)膠體上，并以復(fù)合體狀態(tài)存在。吸附酶的能力：有機(jī)質(zhì)>礦物質(zhì)；

微團(tuán)聚體>大團(tuán)聚體；

細(xì)粒部分>粗粒部分。酶與有機(jī)質(zhì)或粘粒結(jié)合，使其受到保護(hù)，增加穩(wěn)定性，防止被蛋白酶或鈍化劑降解。

酶在土壤中存在狀態(tài)及特性土壤物理性質(zhì)環(huán)境條件對土壤酶活性的影響質(zhì)地

Texture:質(zhì)地粘重土壤比酶活性輕質(zhì)地土壤的強(qiáng)。結(jié)構(gòu)

Structure:

小團(tuán)聚體的土壤酶活性較大團(tuán)聚體的強(qiáng)。水分

Moisture:

漬水條件降低轉(zhuǎn)化酶活性，但能提高脫氫酶活性。溫度

Temperature:適宜溫度下酶活性隨溫度升高而升高。土壤化學(xué)性質(zhì)

土壤有機(jī)質(zhì)含量和組成及有機(jī)礦質(zhì)復(fù)合體組成、特性決定土壤酶的穩(wěn)定性。土壤pH:

磷酸酶活性：堿、中、酸性土壤中均有，最適pH為4.0-6.7和8.0-10。

脲酶活性：中性土壤中最高。

脫氫酶活性：堿性土中最高。化學(xué)物質(zhì)的抑制作用:許多重金屬、廢金屬離子、有機(jī)化合物包括殺蟲劑、殺菌劑均對土壤酶活性有抑制作用。土壤耕作管理

耕翻：通常會降低上層土壤酶活性。

灌溉:

增加脫氫酶、磷酸酶活性，但降低轉(zhuǎn)化酶活性。

施用無機(jī)肥料:

影響有增有減。

農(nóng)藥使用：影響不大，影響持續(xù)幾個月。多糖(polysaccharide)植物激素(phytohormone)植物毒素(phytotoxicant)維生素和氨基酸(vitaminandaminoacid)二、生物活性物質(zhì)*

土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)

SoilTextureandSoilStructure

*第一節(jié)土壤三相組成

Three-phasecompositionofsoil

土壤固、液、氣三相容積比，反映土壤水、氣關(guān)系。

waterorganicmattermineralatmosphere三相比示意圖*一、土壤的密度和容重

Soildensityandbulkdensity（一）土壤密度

Soildensity

單位容積固體土粒(不包括粒間孔隙)的質(zhì)量

(g/cm3)

礦物組成有機(jī)質(zhì)含量土壤質(zhì)地影響因素多數(shù)土壤密度為2.6~2.7g/cm3，常用密度值2.65g/cm3。土壤中常見組分的密度組分密度(g/cm3)組分密度(g/cm3)石英2.60～2.68赤鐵礦4.90～5.30正長石2.54～2.57磁鐵礦5.03～5.18斜長石2.62～2.76三水鋁石2.30～2.40白云母2.77～2.88高嶺石2.61～2.68黑云母2.70～3.10蒙脫石2.53～2.74角閃石2.85～3.57伊利石2.60～2.90輝石3.15～3.90腐殖質(zhì)1.40～1.80纖鐵礦3.60～4.10**某森林土壤表層各級土粒密度粒徑(mm)全土樣0.10～0.050.05～0.010.01～0.0050.005～0.001＜0.001腐殖質(zhì)(g/kg)29.504.314.853.764.2密度(g/cm3)2.622.662.662.622.592.59*（二）土壤容重

Bulkdensityofsoil

田間自然壘結(jié)狀態(tài)下單位容積土體(含土粒和粒間孔隙)的質(zhì)量或重量。(g/cm3)

土壤容重受土壤密度和孔隙兩方面的影響。一般情況下，土壤容重值多介于1.0~1.5g/cm3范圍內(nèi)。土壤密度和容重均以105~110℃下烘干土計。*土壤容重的用途計算土壤孔隙度(soilporosity)

孔隙度＝（1－容重/密度）×100%土壤重量=土壤體積×土壤容重計算工程土方量*

設(shè)耕層厚度0.2m，容重1.3t/m3，有機(jī)質(zhì)含量15g/kg=0.015t/t，全氮量0.75g/kg=0.00075t/t。估算各種土壤成分儲量土壤=10000×0.2×1.3=2600t有機(jī)質(zhì)儲量=2600×0.015=39.0t全氮儲量=2600×0.00075=1.95t1hm2(104m2)、0.2m土層計：*1hm2的1m土層儲水量：

=10000m2×1m×1.3t/m3×25%

=3250m3/hm2

=325mm

設(shè)土層厚度1m，土壤含水量25%，容重為1.3t/m3。計算土壤儲水量及灌水（或排水）定額公式*影響容重的因素有機(jī)質(zhì)Soilorganicmatter質(zhì)地Texture結(jié)構(gòu)Structure

緊實度(degreeofcompaction)*

土壤固、液、氣三相的容積分別占土體容積的百分?jǐn)?shù)，稱固（液、氣）相率。三者之比即為土壤三相比。

土壤三相比

threephaseratio

二、土壤的三相和孔隙

多數(shù)旱地作物，適宜的固、液、氣三相比為：0.5∶0.25～0.3∶0.15～0.25*

土壤孔隙度

Soilporosity土壤全部孔隙容積占土體容積的百分率。固相率(solidphaseratio)＝(容重/密度)×100%液相率(liquidphaseratio)＝(水分重量百分率×容重)×100%氣相率(gasphaseratio)＝(孔度－液相比)×100%*第二節(jié)土壤質(zhì)地

Soiltexture*一、土粒和粒級土粒

Soilparticle土壤顆?！亮?，通常指礦物顆粒。Soiparticlesarethefundamentalofsoilstructureformation.Functionofsoilparticlesisdeterminedbyitscomposition,structureandbehavior.

多孔結(jié)構(gòu)的骨架吸、保、供、調(diào)土壤肥力的實體。按土粒成分分為礦物質(zhì)土粒和有機(jī)質(zhì)土粒。

土壤礦粒大小不均，形狀多樣，有的成片成塊、有的成粒成塵；有的單個存在，稱為單粒；有的相互粘結(jié)為聚集體，稱為復(fù)粒。*

標(biāo)準(zhǔn)土壤

Standardsoil土?！饣瑢嵭膱A球*

當(dāng)量粒徑

Equivalentgrainsizeofsoilparticle當(dāng)量粒徑——與其靜水沉降速度相同的圓球直徑。原理：Stokeslaw,1845

顆粒沉降速度與有效直徑有關(guān)影響因子：重力加速度g顆粒密度ρs液體的密度ρf液體的粘度η顆粒半徑r*土粒大小分級——粒級

sizecategory

Theprincipalpropertiesofsoilmineralparticlesinanenvironmentcontextaretheirsize,shape,natureofsurface,orientationandmineralogy.Soilparticlesarevarydramaticallyinsizefromlargeboulders(severalmindiameter),throughcobblesandpebbles(severalcmindiameter)tosand,siltandclay(<2mmindiameter).Soilscientistsareconcernedtheparticleswiththe<2mmsizerange,whichisreferredtoasthefinefractionorfineearth.土粒分級是根據(jù)礦物質(zhì)單粒的大小來劃分，不考慮化學(xué)成分的差異。Theproportionbyweightofthesizecategoriesisdefinedastheparticlesizedistribution.土壤中不同大小顆粒的組成比例在土壤學(xué)上稱為顆粒組成（或機(jī)械組成）。土粒分級依據(jù)土粒大小不同，礦物成分和元素組成不同：礦粒粒徑大小包含了礦物成分的差異礦物風(fēng)化過程中，以其抗風(fēng)化能力的強(qiáng)弱而殘留下相應(yīng)大小的礦粒，抗風(fēng)化能力強(qiáng)者，殘留的粒度較粗大，抗性弱的粒度細(xì)小。石英抗風(fēng)化能力最強(qiáng)，粒徑越大者含石英越多；云母抗風(fēng)化能力較弱，越細(xì)的粒級中分布越多；角閃石極易風(fēng)化，分解徹底而消失，只在較細(xì)粒級中有所殘留；*土壤各粒級礦物成分的差異，使得其化學(xué)成分和元素組成差異十分明顯，并與礦物組成相對應(yīng)SiO2在大粒級含量高；金屬氧化物易于分解，在細(xì)土粒中含量較高；其中Al2O3和Fe2O3多半成為粘土礦物的骨架成分，與氧化硅相結(jié)合形成不同類型的礦物膠體；P2O5是植物必需的大量元素成分，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，生物吸收富集后主要存在于粘粒中。因此，土粒的作用按粒徑大小劃分是有道理的。土粒分級依據(jù)：土粒大小不同，性質(zhì)不同：土粒粗細(xì)對土壤性質(zhì)有明顯影響。粒徑相同的土粒，其性質(zhì)有很大相似性，而不同粒徑土粒在一系列性質(zhì)方面表現(xiàn)出隨粒徑變小而增大的規(guī)律性，這種規(guī)律性變化有明顯的強(qiáng)度增大的轉(zhuǎn)折點，土壤學(xué)家以此來劃分粒級。細(xì)土粒通常很細(xì)膩，以復(fù)粒形式存在，濕時粘滑，干時結(jié)塊堅硬；粗顆粒是粗糙的，常松散成單粒，幾乎沒有粘結(jié)力和可塑性。因此，要具體了解粗細(xì)土粒間的關(guān)系，就必須訂出按土粒大小進(jìn)行分級的標(biāo)準(zhǔn)。*共同點：均為四級：

gravel礫石、sand砂粒、silt粉粒和clay粘粒。*分級標(biāo)準(zhǔn)國際制(internationalsystem)美國制(U.Ssystem)中國制(Chinasystem)卡慶斯基制(Kachinskyclassificationsystemofsoiltexture)*粒徑(mm)中國制(1987)卡慶斯基制(1957)美國制(1951)國際制(1930)3～2石礫石礫石礫石礫2～1極粗砂粒粗砂粒1～0.5粗砂粒物理性砂粒粗砂粒粘砂粒0.5～0.25中砂粒中砂粒0.25～0.2細(xì)砂粒細(xì)砂粒細(xì)砂粒0.2～0.1細(xì)砂粒0.1～0.05極細(xì)砂粒0.05～0.02粗粉粒粗粉粒粉粒0.02～0.01粉粒0.01～0.005中粉粒物理性粘粒中粉粒0.005～0.002細(xì)粉粒細(xì)粉粒0.002～0.001粗粘粒粘粒粘粒0.001～0.0005細(xì)粘粒粘粒粗粘粒0.0005～0.0001細(xì)粘粒＜0.0001膠質(zhì)粘粒常見土壤粒級制二、各級土粒的組成和性質(zhì)土粒成分既繼承了巖石和母質(zhì)的特點，又有別于母質(zhì).包含了生物活動的產(chǎn)物;反映了地區(qū)水、熱條件帶來的物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化和富集特點。*Introduction*（一）土粒的礦物組成

Mineralcompositionofsoilparticles以原生礦物(primarymineral)為主，最多的是石英(quartz)

Sand

(砂粒)

除原生礦物(primarymineral)外,還有一些風(fēng)化后形成的次生礦物(secondarymineral)Silt

(粉粒)以次生礦物(secondarymineral)為主

Clay(粘粒)**（二）土粒的化學(xué)組成Chemicalcompositionofsoilparticles

隨粒徑由大到小，SiO2含量由多到少。R2O3(即Fe2O3與Al2O3的總稱)與SiO2相反，隨粒徑由大到小，R2O3含量由少到多。CaO、MgO、P2O5、K2O隨土粒由大到小,含量增加。*灰色森林土粒級（mm）化學(xué)組成（灼干重%）SiO2Al2O3Fe2O3TiO2MnO2CaOMgOK2ONa2OP2O50.1～0.0189.903.900.940.510.060.610.352.210.810.040.01～0.00582.638.132.390.970.060.951.942.771.450.140.005～0.00176.7511.323.951.340.041.001.053.321.300.25<0.00158.0323.4010.190.730.170.442.403.150.240.46全土85.105.962.460.530.120.920.682.380.750.11黑鈣土0.1～0.0188.125.751.290.450.040.740.291.991.210.020.01～0.00582.177.962.731.000.020.941.192.311.840.120.005～0.00167.3717.167.511.380.030.751.773.041.380.23<0.00157.4722.6611.540.660.080.382.483.170.190.39全土71.5213.745.520.700.182.211.732.670.750.21土壤各粒級的化學(xué)組成*（三）各級土粒的物理性質(zhì)土粒由大到小保水能力、最大吸濕量、最大分子持水量、毛管水上升高度增加，但通透性、滲透系數(shù)降低。土壤膨脹性(soilswelling)和可塑性(plasticity)增加，對耕作(tillage)帶來不利影響。*各級土粒的水分性質(zhì)和物理性質(zhì)土粒名稱粒徑(mm)最大吸濕量(%)最大分子持水量(%)毛管水上升高度(mm)滲透系數(shù)(cm/s)濕脹(按最初體積計)塑性石礫3.0～2.0－0.200.5－不可塑2.0～1.5－0.71.5～3.00.3－1.5～1.0－0.84.50.12－粗砂粒1.0～0.5－0.98.70.072－0.5～0.25－1.020～270.056－細(xì)砂粒0.25～0.10－1.1500.03050.10～0.05－1.2910.0056粗粉粒0.05～0.01＜0.53.12000.00416中粉粒0.01～0.0051.0～3.015.9－－105可塑(28～40)細(xì)粉粒粗粘粒0.005～0.001－31.0－－160塑性較強(qiáng)(30～48)細(xì)粘粒<0.00115～20－－－405塑性強(qiáng)(34～87)

各級土粒的基本特征礫石和砂粒（>0.02mm）風(fēng)化碎屑，礦物成分和母巖基本一致，不能充分反映土壤形成條件；特性：粒徑大，比表面積小，無可塑性和粘結(jié)性；養(yǎng)分釋放慢，有效養(yǎng)分缺乏；土粒表面吸濕性和吸肥性很小。粒間孔隙大，透水、排水快；脹縮性??；易溶性養(yǎng)分亦隨水流失。因此，礫石和砂粒對水熱缺乏保存和調(diào)節(jié)能力；保水性極差，熱容量小而保溫能力也很差。功能：構(gòu)成土體的粗骨架和大孔隙，使土體具有良好通透性，為根系插入與深扎、空氣與水進(jìn)入土體提供方便通道，通過水分入滲傳導(dǎo)熱量；礫石和砂粒含量高的土壤易冷易熱，易干易濕，容易受到污染。土壤侵蝕得只剩下礫石和砂粒，是生態(tài)環(huán)境惡化的重要指標(biāo)。如山區(qū)“石山化”，平原“沙漠化”等。*粘粒（<0.002mm）

顆粒細(xì)小，是礦物化學(xué)風(fēng)化的產(chǎn)物，也可能是土壤溶液中化學(xué)反應(yīng)的生成物；礦物質(zhì)成分與原來母質(zhì)有所不同，屬于次生礦物。化學(xué)成分中二氧化硅含量比砂粒和粉粒要少得多。功能粘粒是土壤形成過程中的新生產(chǎn)物，是土壤膠體的主要組成部分，它的類型和性質(zhì)能反映出土壤形成的條件和作用。特性

粘粒細(xì)，比表面積大，粒間孔隙很小，其中的水分難于移動；<1μm的細(xì)孔，微生物無法進(jìn)入生存，基本失去孔隙的意義；表面吸濕性強(qiáng)，有顯著毛管作用和強(qiáng)烈的吸水膨脹、失水收縮的特點；有較強(qiáng)的持水性能，透水緩慢，排水困難，透氣不暢；粘粒有很強(qiáng)的粘結(jié)性、可塑性等，粘粒相互粘結(jié)形成土壤團(tuán)聚體、土團(tuán)或土塊，干時土塊易于龜裂，遇水分散。微細(xì)的粘粒還有膠體特征，能吸附養(yǎng)料；

含粘粒多的土壤保水、保肥力強(qiáng)，有效養(yǎng)分儲量較多。*粉(砂)粒（0.02-0.002mm）

顆粒大小介于粘粒和砂粒之間;巖石礦物物理風(fēng)化的極限產(chǎn)物;礦物成分有原生的，也有次生的。特性

很多性質(zhì)介于粘粒和砂粒之間，只有微弱的可塑性、脹縮性和毛管力；粘結(jié)力在濕時明顯，干時微弱。粉粒很容易進(jìn)一步風(fēng)化，是土壤養(yǎng)料的潛在供應(yīng)力，這與其礦物組成有一定關(guān)系。粉粒含量高的土壤往往是地區(qū)性水土流失和干旱威脅的內(nèi)在原因。土壤含有適量粉粒，對粘土來說有利于“化塊”，促進(jìn)大土塊分裂，形成較小土團(tuán)；對沙土而言能增加其保水、保肥和保溫能力。**三、土壤的機(jī)械組成和質(zhì)地（一）土壤機(jī)械組成

Soilmechanicalcomposition土壤中各級土粒的百分含量，又稱土壤顆粒組成。估算土壤比表面積確定土壤質(zhì)地評價土壤結(jié)構(gòu)性其它測定土壤顆粒組成(或機(jī)械組成)的方法，稱為土壤顆粒分析(或機(jī)械分析)。主要用途測定方法首先把土壤樣品進(jìn)行前處理，取粒徑小于2mm的組分，去掉有機(jī)質(zhì)，充分分散（加分散劑）過篩和沉降直徑大于0.05~0.02mm的部分用過篩的方法區(qū)分直徑小于0.05~0.02mm的部分用沉降的方法確定*沉降原理：Stokeslaw,1845

顆粒沉降速度與有效直徑有關(guān)*（二）土壤質(zhì)地

Soiltexture按土壤顆粒組成進(jìn)行分類，將顆粒組成相近而土壤性質(zhì)相似的土壤劃分為一類并給予一定名稱，稱為土壤質(zhì)地(Soiltexture)。

質(zhì)地相同的土壤，顆粒組成基本相似(但不完全相同)，這些土壤常具有類似的一些理化性質(zhì)和肥力特征。每種土壤有一個質(zhì)地名稱，它概括反映了土壤內(nèi)在的某些基本特性。Internationalsystem（國際制）*粘土(clay)類根據(jù)粘粒(clay)含量將質(zhì)地分為三類：<15%粘壤土(clayloam)類粘粒含量砂土(sand)類、壤土(loam)類15%—25%>25%凡砂粒含量大于55%的，在質(zhì)地名稱前冠“砂質(zhì)(sandy)”根據(jù)粉砂粒(silt)含量:凡粉砂粒含量大于45%的，在質(zhì)地名稱前冠“粉砂質(zhì)(siltyclay)”根據(jù)砂粒(sand)含量:

土壤質(zhì)地分類系統(tǒng)Amaricansystem（美國制）

Triangulargraph(三角圖)*Clay<0.002mmSand0.05-2mmSilt0.002-0.05mm

等邊三角形的三個邊分別表示砂粒、粉粒、粘粒的含量。根據(jù)土壤中砂粒、粉粒、粘粒的含量，在圖中查出其點位再分別對應(yīng)其底邊作平行線，三條平行線的定點即為該土壤的質(zhì)地。質(zhì)地組質(zhì)地名稱不同土壤類型的＜0.01mm粒級含量灰化土紅黃壤、草原土堿化土、堿土砂土sand松砂土0～50～50～5緊砂土5～105～105～10壤土loam砂壤土sandyloam10～2010～2010～15輕壤土lightloam20～3020～3015～20中壤土mediumloam30～4030～4520～30重壤土heavyloam40～5045～6030～40粘土clay輕粘土lightclay50～6560～7540～50中粘土mediumclay65～8075～8550～65重粘土heavyclay＞80＞85＞65*Kachinskyclassificationsystemofsoiltexture（卡欽斯基制）①、根據(jù)物理性粘粒(physicalclay)含量將土壤分為三大質(zhì)地類型九種質(zhì)地②、根據(jù)砂粒(砂質(zhì))、粗粉粒(粗粉質(zhì))、中細(xì)粉粒(粉質(zhì))、粘粒含量(粘質(zhì))，進(jìn)一步劃分質(zhì)地，確定質(zhì)地詳細(xì)名稱:第二優(yōu)勢粒級＋第一優(yōu)勢粒級＋質(zhì)地名稱③、根據(jù)石礫(gravel)含量，查下表，冠在質(zhì)地詳細(xì)名稱前大于1毫米的石礫含量%石質(zhì)程度<0.5非石質(zhì)土0.5—5.0輕石質(zhì)土5.0—10.0中石質(zhì)土>10.0重石質(zhì)土*Chinasystem（中國制）分為砂土、壤土、粘壤和粘土4組共22種質(zhì)地質(zhì)地的定性確定

——憑手接觸的感覺，搓條法等取少量土樣，加適量水濕潤，然后放在手上，用手來回搓，搓至均勻能檢測為度。沙土：握時成團(tuán)，放開松散，不能搓成條。沙壤土：搓條時只能搓成大于3毫米的短條。輕壤土：搓成大于3毫米細(xì)條，但容易斷裂。中壤土：能搓成完整細(xì)條，彎曲時易斷裂。重壤土：土能搓成完整細(xì)條，彎曲成圓圈時有裂縫。粘土：能搓成完整細(xì)條，能彎曲成圓圈。**四、不同質(zhì)地土壤的肥力特征

Sandysoil

(砂質(zhì)土)水粒間孔隙大，毛管作用弱，透水性強(qiáng)而保水性弱，水氣易擴(kuò)散，易干不易澇氣大孔隙多，通氣性好，一般不會累積還原物質(zhì)熱水少氣多，溫度容易上升，稱為熱性有利于早春作物播種。養(yǎng)分含量少，保肥力弱，肥效快，肥勁猛，但不持久，易造成作物后期脫肥早衰肥松散易耕耕性*

Claysoil

(粘質(zhì)土)水粒間孔隙小，毛管細(xì)而曲折，透水性差，易產(chǎn)生地表徑流,保水抗旱力強(qiáng)，易澇不易旱氣小孔隙多，通氣性差，容易累積還原性物質(zhì)熱水多氣少，熱容量大，溫度不易上升，稱冷性土，對早春作物播種不利養(yǎng)分含量較豐富且保肥力強(qiáng)，肥效緩慢，穩(wěn)而持久，有利于禾谷類作物生長，籽實飽滿。早春低溫時，由于肥效緩慢易造成作物苗期缺素肥耕性差，粘著難耕耕性*

Loamysoil

(壤質(zhì)土)

土壤性質(zhì)兼具粘質(zhì)土和砂質(zhì)土的優(yōu)點，而克服了它們的缺點。耕性好，宜種廣，對水分有回潤能力，是較理想的質(zhì)地類型。*優(yōu)良組合(choicenesscombination)

Soiltextureprofile土壤質(zhì)地剖面土壤剖面中不同質(zhì)地層次的排列組合。不良組合(badnesscombination)粘蓋砂砂蓋粘**第三節(jié)土壤結(jié)構(gòu)

SoilstructureConceptofsoilstructure土壤結(jié)構(gòu)是土粒相互之間的結(jié)合狀態(tài)，有不同大小和形狀。個體內(nèi)部的小孔隙和個體之間的大孔隙同時存在于土層而發(fā)揮其調(diào)控水、氣流通和保持的作用。土壤結(jié)構(gòu)通過孔隙調(diào)配達(dá)到水分與空氣及熱量的同時存儲。*Soilstructureisdefinedintermsofthesize,shape,andarrangementofparticles,aggregatesandpores.土壤結(jié)構(gòu)是土粒（單粒和復(fù)粒）的排列、組合形式。Soilstructuralunit(soilconfiguration)土壤結(jié)構(gòu)體

土粒在膠結(jié)物(有機(jī)質(zhì)、碳酸鈣、氧化鐵)的作用下，相互團(tuán)聚在一起形成大小、形狀、性質(zhì)不同的土團(tuán)。*Soilstructurality土壤結(jié)構(gòu)性

土壤中單粒、復(fù)粒的數(shù)量、大小、形狀、性質(zhì)及其相互排列和相應(yīng)的孔隙狀況等綜合特性。

*一、土壤結(jié)構(gòu)體

塊狀、團(tuán)塊狀、核狀、柱狀、棱柱狀、片狀、板狀、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。

Cloddystructure(blocky)

塊狀結(jié)構(gòu)

形狀：立方體型，縱軸和橫軸大體相等，邊面不明顯，內(nèi)部緊實。

產(chǎn)生條件：熟化度較低的表層土壤或缺乏有機(jī)質(zhì)而粘重的底土多為塊狀結(jié)構(gòu)。

大小劃分：大塊狀結(jié)構(gòu),直徑>10cm;小塊狀結(jié)構(gòu)直徑5～10cm。**

Crumbystructure

團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu)

形狀：與塊狀相似，較塊狀結(jié)構(gòu)小，略呈圓形，表面不平。

大小劃分：大團(tuán)塊結(jié)構(gòu)，直徑5～3cm；團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu)，直徑3～1cm；小團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu)，直徑<1cm。*

Nuttystructure

核狀結(jié)構(gòu)

形狀：立方體型，邊面明顯的多棱角碎塊，內(nèi)部緊實，泡水后不易散碎。產(chǎn)生條件：在粘重的心土層或由氫氧化鐵膠結(jié)土粒后形成核狀結(jié)構(gòu)。大小劃分：大核狀，直徑>1cm；核狀，直徑7～10mm；小核狀，5～7mm。*

Columnarstructure

柱狀結(jié)構(gòu)

形狀：側(cè)面，橫斷面形狀不規(guī)則。產(chǎn)生條件：柱狀結(jié)構(gòu)是堿化土壤的標(biāo)志特征，常在干旱半干旱地帶的底土出現(xiàn)。大小劃分：大柱狀結(jié)構(gòu)，>5cm；柱狀結(jié)構(gòu)，3～5cm；小柱狀結(jié)構(gòu)，<3cm。

Primaticstructure

棱柱狀結(jié)構(gòu)形狀：同柱狀結(jié)構(gòu)，棱角尖銳明顯，橫斷面略呈三角形。產(chǎn)生條件：粘重土壤的底土，由于干濕交替頻繁