土壤矿物质土粒 课件.ppt

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1、土壤肥料,土壤基础理论,上课流程,一、以知识联系为纽带 即：上课不一定以书版本为顺序。,上课流程,二、讲授 引导 主题 练习 总结,上课流程,三、问题关系 大变小：把大（复杂）的问题变成几个小（简单）的问题；,为什么要学习土壤肥料学,土壤是植物孕育、成长的地方；肥料是植物良好生长的保障；土壤肥料学是绿色、优质农产品的理论基础。,如何学好土壤肥料学,土壤肥料学的主要内容： 土壤学部分：土壤的矿物质（形成）、土壤性质、土壤结构； 肥料学部分：肥料性质、施肥原理。,如何学好土壤肥料学,一、不要怕、不要懒。 收起你的畏惧之心，先试试在说； 一遍不行两遍，多想，多做，多练；,如何学好土壤肥料学,二、要转

2、变 转变思想 转变行为 转变习惯,如何学好土壤肥料学,三、方法和要求 掌握基本概念、基本原理、土壤与肥料之间的关系、土壤肥料与茶叶之间的联系。,第一篇 土壤基础理论,第一章 土壤矿物质土粒,三相组成：固相：固体土粒 占总体积50% 矿物质（38%）有机质（12%）， 矿物质重量计95%，有机质微生物5%以下液相：25-30%气相：15-25% 土壤孔隙，水分养分气体运移通道,第一节 形成土壤母质的矿物、岩石,母质: 是地壳表层的岩石矿物经过风化作用形成的风化产物.土壤是指地球表面的一层疏松的物质，由各种颗粒状矿物质、有机物质、水分、空气、微生物等组成，能生长植物。,一、主要成土矿物,矿物：一类

3、天然产生于地壳中且具有一定的化学组成、物理特性和内部结构的化合物或单质。按矿物的起源，可分为：原生矿物(primary mineral) ：直接来自火成岩或变质岩的矿物，风化过程中没有改变化学组成。常见的土壤原生矿物有四类：（1）硅酸盐类：正长石(orthoclase)、斜长石(plagioclase)、白云母(muscovite)、黑云母(biotite)、角闪石(hornblende)、辉石(augite)、橄榄石 (olivine)（2）氧化物类：石英(quartz)、赤铁矿(hematite)、磁铁矿(magnetite) （3）硫化物类：黄铁矿(pyrite)（4）磷化物类：磷灰石(

4、apatite)次生矿物(secondary mineral) ：,金属自然金,方解石,磷灰石,原生矿物： 在内生条件下的造岩作用和成 矿作用过程中, 同所形成的岩石 或矿石同时期形成的矿物。次生矿物：原生矿物在风化和成土作用下，新形成的矿物(指岩石或成土母质中的原生矿物、火山玻璃或各种风化产物通过化学或生物作用而转变或重新合成的黏土矿物和氧化物矿物。)，包括3类：（1）次生铝硅酸盐（粘土矿物）：是土壤粘粒的主要组成，均为细小的片状结晶，易粉碎，是长石、云母风化形成的，颗粒细小。主要有三种类型： 高岭石 蒙脱石 水云母,风化作用:是指地表或接近地表的坚硬岩石、矿物与大气、水及生物接触过程中产生

5、物理、化学变化而在原地形成松散堆积物的全过程 。成土作用:是指残积物及其他沉积物的表层在一定条件下产生的形成土壤过程的产物。,高岭石,蒙脱石,水云母,（2）氧化物类矿物： 结晶态：针铁矿、褐铁矿、三水铝石等 非结晶态：氧化铝凝胶、凝胶态水铝英石等,（3）简单盐类矿物： 碳酸盐：方解石、白云石硫酸盐：硬石膏、石膏,二、主要成土岩石,岩石：一种或数种矿物的集合体 。根据组成分：单质岩：一种矿物组成，如：纯大理岩（方解石组成），石英岩（石英组成）复成岩：两种以上矿物组成，如：花岗岩（正长石、石英和云母组成）,岩石的类型：岩浆岩：是由岩浆喷出地表或侵入地壳冷却凝固所形成的岩石沉积岩：是在地表不太深的地

6、方，将其他岩石的风化产物和一些火山喷发物，经过水流或冰川的搬运、沉积、成岩作用形成的岩石。变质岩：是指受到地球内部力量（温度、压力、应力的变化、化学成分等）改造而成的新型岩石。,（1）岩浆岩：岩浆冷凝而成,a.酸性岩：SiO265% 易风化，K丰富，砂粘适中，花岗岩b.中性岩：SiO252-65% 大量粘土矿物，K丰富，正长岩c.基性岩：（碱性）SiO245-52% Ca、Mg、Fe 盐基，辉长岩、玄武岩d.超基性岩：SiO245% ，橄榄岩、苦橄玢岩,火山爆发,岩浆岩,花岗岩,安山岩,玄武岩,闪长岩,（2）沉积岩,各种先成的岩石经风化、搬运、沉积重新固积形成（有层次，生物化石）或由生物遗体堆

7、积而成。根据成岩方式，分为：机械性沉积岩：砂岩、砾岩、页岩等化学性沉积岩：石灰岩、白云岩等生物性沉积岩：珊瑚礁、硅藻土等,沉积岩,沉积岩,机械性沉积岩,砂岩 砾岩页岩,石灰岩白云岩,化学性沉积岩,生物性沉积岩,油页岩珊瑚礁 硅藻土,（3）变质岩：高温高压下岩石中的矿物发生重新结晶或结晶定向排列而成。如片麻岩，板岩等,片岩 片麻岩板岩 绢云母板岩 粘土板岩,变质岩,岩石圈三大岩类的物质循环,沉积岩和岩浆岩通过变质作用形成变质岩。岩浆岩和变质岩通过母岩的风化、剥蚀和一系列的沉积作用而形成沉积岩。变质岩和沉积岩进入地下深处后，在高温高压条件下发生熔融形成岩浆，经结晶作用而变成岩浆岩。,第二节 矿物岩

8、石的风化与土壤母质,岩石,？,土壤,风化作用,成土作用,一、风化作用（weathering)地壳最表层的岩石在受到空气、水、温度和生物活动的影响下，发生机械破碎和化学变化的过程。所产生的疏松物质就是土壤母质。,二、风化作用的类型（一）物理风化作用指使岩石产生物理变化而成为碎屑状态的过程，特点是成分未变。1、主要是温度引起岩石的热力学变化-昼夜温差、冻结。2、盐类结晶的裂胀作用、流水冲刷和磨蚀、风砂磨蚀产物：颗粒较粗，多偏砂、石砾多，养分不易释放出来。,图1-17 气温变化引起岩石胀缩不均而崩解过程示意图a、b、c、d 表示风化过程,风蚀残土墩,风蚀根露,魔鬼城,（二） 化学风化作用指岩石在水和

9、空气（主要是氧气和二氧化碳）的参与下进行的溶解作用、水化作用、水解作用、氧化作用等的总称，特点是岩石可进一步破碎成胶体状微粒，使原生矿物成分发生改变，产生在地表条件下比较稳定的次生矿物。产物：破碎的岩石进一步变细，矿物组成和化学成分改变，产生新的物质。包括：1、溶解作用：岩石中的矿物溶解于水中的作用。,2、水化作用,CaSO4+2H2O CaSO4 2H2O (硬石膏) （石膏）2Fe2O3 + 3H2O 2Fe2O3 3H2O (赤铁矿) (褐铁矿),Fe2O3（赤铁矿）红色2Fe2O3 H2O（赤褐铁矿）浅红棕色Fe2O3 H2O（针铁矿）棕色2Fe2O3 3H2O（褐铁矿） 棕黄色Fe2

10、O3 2H2O（褐铁矿）黄色,3、水解作用-最基本、最重要,2KalSi3O8 + CO2 + 2H2O H2Al2Si2O8 H2O + 2SiO2 + K2CO3(正长石) (高岭石) (含水二氧化硅) (钾盐),Ca2(PO4) + 2H2O + 2CO2 Ca(H2PO4)2 + 2CaCO3(磷灰石) (磷酸二氢钙),4、氧化作用,2FeS2 + 16H2O +7O2 2FeSO4 7H2O + 2H2SO4(黄铁矿) (硫酸亚铁),（三）生物风化作用指动物、植物、微生物的生命活动及其分解产物对岩石矿物的风化作用。1、根系的挤压；2、地衣、苔藓保蓄水分，加强化学风化；3、呼吸产生的二

11、氧化碳和有机酸，分解矿物等。,植物根的机械破坏作用,物理风化、化学风化、生物风化三者同时并存、相互影响、相互促进。,二、土壤母质的形成与我国的主要成土母质,母质：裸露的岩石经风化作用而形成疏 松的、粗细不同的矿物颗粒的地表堆积体，是形成土壤的母体，称为母质,按风化产物搬运动力与沉积特点的不同，分为以下主要类型：残积物坡积物洪积物河流冲积物湖积物海积物风积物黄土状沉积物冰碛物,坡积物,河流沉积二元结构，延庆盆地,海积物,风积物：流动沙地沙波纹（毛乌素）,黄土母质：峁边线,第三节 土壤矿物质土粒的组成与特性,一、粒径对矿物质土粒的组成与化学组成的影响,土粒：土壤中的各种固体颗粒 单粒 （原生颗粒）

12、：岩石风化的碎片、屑粒 复粒 （次生颗粒）：复合而成的粘团、有机矿质复合体和微团聚体,粒径粗： 石英、长石、云母等原生硅酸盐矿物，少量赤铁矿、针铁矿、磷灰石等粒径细： 次生矿物组成，高岭石、水云母、蒙脱石等，以及铁铝氧化物的水化物。,二、粒级与粒级分类,粒级的概念：根据矿质土粒（单粒）粒径大小及其性质的变化，将其分为若干组，称为土壤粒级（粒组）,粒级的分类,土壤颗粒分级：(mm)直径 国际制 美国制 卡庆斯基制 中国制石砾 2 2 1 1砂粒 2-0.02 2-0.05 1-0.05 1-0.05 粉粒 0.02-0.002 0.05-0.002 0.05-0.001 0.05-0.002 粘

13、粒 0.002 0.002 0.001 0.002 物理性砂粒：1-0.01mm物理性粘粒：0.01mm,三、机械组成和质地分类,机械组成：土壤中各粒级矿物质土粒所占的百分质量分数，也称为颗粒组成。土壤质地：根据机械组成的一定范围划分的土壤类型。 或者土壤中各粒级土粒所占的比例及其所表现 出的物理性质,土壤中的矿物质颗粒的大小及含量多少即土壤的颗粒组成不同，对土壤的肥力性质影响很大，在颗粒组成基本相似的土壤中，常常具有类似的肥力特征。因此土壤学家根据肥力特征相近与否，把土壤颗粒组成划分成若干组，每组为一个质地类别，这种分类办法就叫土壤质地分类。 现介绍3种常用的质地分类标准： 1国际制土壤质地

14、分类标准 2卡庆斯基土壤质地分类 3我国土壤质地分类,国际制土壤质地分类,国际制土壤质地分类表,土壤质地,土壤质地,质地三角图：,先找到该颗粒的定点（100%），按3个粒级含量分别做各顶点对应的三角形的3条底边的平行线，3线相交点，即为所查质地区,土壤质地,粘粒20%粉粒40%砂粒40%,土壤质地手测法,四、不同质地土壤的肥力特点和利用改良,(一) 不同质地土壤的肥力特点和利用,1、砂质土壤主要特性（优势粒级性质） 砂粒大于50%； 通气透水， 养分少，不保水肥； 易耕; 温度变化快，暖性土； 发小苗不发老苗。,2、粘质土壤主要特性： 粘粒高于30%， 通气透水不良； 保水保肥， 养分含量高；

15、 升温慢，冷性土 耕性差，发老苗不发小苗，适合于禾谷类作物。,3、壤质土壤主要特性： 粉粒大于30% 北方称为二合土； 性质介于粘土与砂土之间，是农业生产较为理想的土壤质地。,4、土壤质地与肥力的关系及其改良将砂质土、壤质土、粘质土基本肥力性状比较如下：（一）砂质土 农民称白土、白塘土，广泛分布于我国北方，它通气透水性强，保水保肥性差，养分含量少，耕性好，春天升温快，是暖性土。适种抗旱耐瘠作物，保证水源，及时灌溉，多施有机肥，少施勤施化肥，保证养分、水分供给。（轻、薄、暖）（二）粘质土 农民称红土、红淤土红泥头等，广泛分布于平原洼地、山间盆地、湖洼地区，南方分布较广。它的特性与砂土相反，通气透

16、水性差，保水保肥性强，养分含量高，土温比较稳定，但春天土温转暖慢是冷性土，耕性差。由于它肥劲稳、肥效长，因此适种粮食作物。 （重、壮、冷）（三）壤质土 农民称两合土、连合土，砂粒粘粒含量适中，集砂土粘土优点于一身，适种作物广，肥力较高。（柔、沃、温）,(二) 土壤质地层次性（质地剖面）,夹砂层,夹粘层,(三)不同质地土壤的改良,对不同质地的土壤，首先要强调因土制宜地耕作和管理。 对过砂或过黏的无法种植的土壤也可以通过以下几种途径进行改良：1、客土法2、耕翻法（翻淤压砂，翻砂压淤）3、引洪漫淤法4、增施有机肥,复习思考题,名词解释： 矿物、岩石、风化作用、土粒、粒级、机械组成、土壤质地风化作用的

17、类型有哪些？土壤三相物质包括哪些？,矿物：在一定地质和物理化学条件处于相对稳定的自然元素的单质和他们的化合物。岩石：是由造岩矿物按一定结构集合而成的地质体风化作用：指地表或接近地表的坚硬岩石、矿物与大气、水及生物接触过程中产生物理、化学变化而在原地形成松散堆积物的全过程 。土粒：指土壤中不同大小直径的矿物颗粒的组合状况。粒级：根据矿质土粒（单粒）粒径大小及其性质的变化，将其分为若干组。机械组成：土壤中各粒级矿物质土粒所占的百分质量分数，也称为颗粒组成。,土壤质地：根据机械组成的一定范围划分的土壤类型。 或者土壤中各粒级土粒所占的比例及其所表现 出的物理性质风化作用的类型有哪些？物理风化、化学风

18、化、生物风化土壤三相物质包括哪些？固相、液相、气相,第二节 土壤生物与土壤有机质,土壤生物土壤有机质,土壤生物,土壤微生物土壤动物,一、土壤微生物,1.土壤微生物的概念是指土壤中形体微小、结构简单，肉眼看不见的生物。主要有：细菌、放线菌、真菌、藻类、原生动物和病毒土壤微生物的类型好气性、嫌（ xin)气性、兼（ jin)气性好气性：在空气流通下才能生活；嫌气性：不喜欢或不能再空气流通下生活；兼气性：有无空气均能生活。,一、土壤微生物,2.土壤微生物的作用 分解有机质，形成植物可以吸收的无机盐； 把植物不能吸收的矿物质分解转化成植物可以吸收的状态,磷细菌，钾细菌等； 固定大气中的游离氮素，供给植

19、物氮素营养，根瘤菌自生固氮菌； 合成土壤腐殖质，改善土壤结构和理化性质，培肥土壤。,二、土壤动物,土壤动物主要 有：蚯蚓、线虫、蚂蚁、蜗牛、螨类作用：对有机残体撕碎、搅动和搬运，使这些粉碎的残体与土壤掺和，进一步促进微生物的分解作用。,土壤有机质,一、土壤有机质的来源、组成和存在状态二、土壤有机质的转化过程三、土壤有机质的作用和调节,一、土壤有机质的来源、组成和存在状态,1.土壤有机质来源2.土壤有机质的组成3.土壤有机质的存在状态,1.土壤有机质来源,土壤生物残体有机肥料,2.土壤有机质的组成,有糖类（单糖、纤维素、半纤维素);含氮有机化合物（主要为蛋白质）；木质素；单宁；树脂构成的元素有：

20、碳、氢、氧、氮及灰分元素磷、钾、钙、镁、铁等,3.土壤有机质的存在状态,土壤有机质的状态有三种：第一、新鲜有机质；（生物遗体）第二、半分解有机质；（生物组织已破坏，呈黑、褐色，可拣出）第三、腐殖质。（经微生物合成，占60%以上）,半分解有机质,腐殖质,二、土壤有机质的转化过程,矿质化（矿化）过程转化过程 同时进行，低温干旱慢 腐殖化过程 温暖湿润快通气好矿化快，嫌气腐殖顺利,矿质化（矿化）过程,矿化过程：在土壤微生物的作用下，将有机物分解为简单的化合物的过程。矿化作用：土壤微生物将有机质分解为无机物的作用。 在土壤微生物的作用下，将有机物分解为无机物,矿质化（矿化）过程,含氮有机化合物矿化过程

21、 不含氮有机化合物含 氮：蛋白质、腐殖质、氨基酸、尿素 易分解，是植物氮素的主要来源。不含氮：糖类（易）、脂肪、纤维素、树脂、单宁（很慢）及木质素（最难） 通气好分解快，彻底（CO2,H2O和热量）；嫌气分解慢，不彻底，形成有机酸类和CH4,H2等还原性物质，脂肪和树脂会产生醌类或沥青。,矿化的反应类型,水解作用 氨化作用 矿化反应 硝化作用 反硝化作用,水解作用,电离的阴、阳离子与水电离的H+或HO-离子形成弱电解质 有机物的水解需要在水解酶的作用下进行。蛋白质的水解：是指蛋白质水解酶催化多肽或蛋白质水解的酶的统称1、完全水解：彻底水解得到的水解产物为各种氨基酸的混合物。2、部分水解：不完全

22、水解得到的水解产物是各种大小不等的肽段和单个氨基酸。,氨化作用,氨化作用：微生物分解有机氮化物产生氨的过程CH2NH2COOH + O2 氧化 HCOOH + CO2 +NH3 (氨基乙基） （甲酸）CH2NH2COOH + H2 还原 CH3COOH + NH3 (乙酸）CH2NH2COOH + H2 O 还原 CH2(OH)COOH + NH3 （羟基乙酸）,硝化作用,硝化作用：氨被氧化为硝酸的作用 2NH3 + O2 亚硝酸细菌 2HNO2 +2H2O + 660kJ2HNO3 + O2 硝酸细菌 2HNO3 + 176KJ,反硝化作用,反硝化作用：硝酸盐还原成氮气而损失氮的作用5C6H

23、12O6 + 24KNO3 反硝化作用 24KHCO3 + 6CO3 + 12N2 + 18H2O 含磷的核蛋白、卵磷脂 ，分解产生磷酸。含硫的分解时产生H2S, 硫化氢有氧气时，可以被硫化细菌氧化成硫酸。,腐殖化过程,腐殖化过程：土壤腐殖质的形成过程。或有机物质转变成为腐殖质的过程。第一阶段 有机残体分解提供了组成腐殖质分子的原始材料，如多元酚、含氮有机物（如氨基酸、多肽等）及其它的矿质化中间产物等。第二阶段 由微生物分泌的多酚氧化酶将多元酚氧化成醌，醌再与氨基酸或肽缩合而成腐殖质的基本结构单元，然后在微生物及其分泌酶作用下，与其它结构单元进一步缩合形成复杂而稳定的腐殖质。,腐殖质的类型,胡

24、敏酸 褐色、黑色富里酸 黄色、淡棕色胡敏素 不易分解,影响有机质转化的因素,有机残体碳氮比土壤水、气状况土壤温度土壤酸碱度,有机残体碳氮比,微生物的组成自身的细胞需要的吸收1份氮和5份碳，生命活动要20份碳25：1,土壤水、气状况,水与气在土壤中是互为消长的；气多，有利于矿化，有机质分解迅速；水多，有利于腐殖化，积累腐殖质；微生物活动最适宜的水分含量是田间持水量为60%80%。,土壤温度,最适宜温度：2535OC0OC趋于停滞；45OC受到明显抑制,土壤酸碱度,多数微生物最适宜在中性或弱酸、弱碱环境中活动；真菌适宜酸性；放线菌适宜偏碱性。,土壤有机质的作用和调节,土壤有机质的作用土壤有机质的调

25、节,土壤有机质的作用,提供植物养分 ；能够增加土壤保水、保肥能力；能够改善土壤物理性质；能够促进微生物的活动；其他,提供植物养分,提供植物所需要的各种营养元素大量元素：碳、氢、氧、氮微量元素：铁、硼、锰、钼、锌、铜、氯等,能够增加土壤保水、保肥能力,保水：疏松多孔、亲水胶体吸水；保肥：腐殖质带正负离子，可以吸附阴、阳离子,能够改善土壤物理性质,土壤胶体促进土壤团粒形成，调剂土壤水、肥、气、热状况，改善土壤通透性和耕性。,能够促进微生物的活动,为微生物提供营养和能量其他：刺激植物生长，消除农药残留及重金属。,土壤有机质的调剂的措施,补充新的有机质1.积肥2.绿肥、绿萍3.秸杆还田调剂土壤有机质的

26、积累和分解1.耕作2.排灌,作业,土壤生物对土壤肥力有何重要作用？简述土壤有机质的作用。,第三节 土壤水分,土壤水分类型及其有效性土壤水分含量表示方法土壤气态水的运动土壤水分的调节,土壤水分类型,吸湿水：干燥的土壤借助于土粒表面的分子吸附空气中气态水。,土壤水分,2 土壤水分的类型,土壤水分,吸湿水的特点：水分子呈定向紧密排列、密度1.22.4g/cm3、无溶解能力、不能以液态水自由移动，也不能被植物吸收。吸湿水达到最大值，此时的土壤吸湿水量就叫做最大吸湿量。,土壤水分,2.膜状水吸湿水达到最大后，土粒还有剩余的引力吸附液态水，在吸湿水的外围形成一层水膜，这种水分称为膜状水。当膜状水达到最大厚度时的土壤含水量称为最大分子持水量。,