河北农大339土壤学

《土壤学》

一、土壤重要性及土壤学发展趋势

1.土壤在人类农业生产和自然环境中的重要性 （1）土壤是人类农业生产的基地

（2）土壤是最珍贵的自然资源 （3）土壤是地球陆地生态系统的基础

（4）土壤是地球表层系统自然地理环境的重要组成部分

2.土壤圈的概念

土壤圈是覆盖于地球和浅水域底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层，它是地圈系统的重要

组成部分，它处于地圈系统（气圈、水圈、生物圈、岩石圈）的交界面，既是这些圈层的支撑者，又是它们长期共同作用的产物。

3.土壤及土壤肥力

土壤：能产生植物收获的地球陆地表面的疏松层次

土壤肥力：在植物生活全过程中，土壤供应和协调植物生长所需水、肥、气、热的能力。

4. 土壤的主要功能

①土壤的生产功能 土壤是农业的最基本的生产资料，具有肥力的本质特性，是作物生长的基地；

人类生活的 75%以上的蛋白质和纤维产品都来直接来自于土壤；没有土壤就没有农业，土壤农业可持续发展的基础。

②土壤的生态环境功能。它是生态系统中生物生产的主要基质，是联系有机界和无机界的中心环节；它是生态系统的缓冲与调节剂，又是吸收、容纳、转化与净化环境污染物的重要介质；生态系统中动物的栖居地，有许多动物栖身于土壤中，且土壤中尚有数以亿计的微生物；

③土壤的健康功能 土壤质量好坏直接影响粮食质量的好坏，土壤生态状况直接影响土壤动物、微生物的生存状况。

另外土壤也是各种工业原来、建筑材料的来源。如粘土砖、陶陶瓷、铝土矿的原来，以及文化遗迹的保存场所。

5.了解土壤学的任务发展趋势 （1）合理利用土壤

（2）中低产土壤改良 （3）基础理论研究

6.掌握我国土壤主要类型名称

铁铝土、淋溶土、半淋溶土、钙层土、漠土、初育土、半水成土、水成土、、盐碱土、人为土和高山土。

二、土壤矿物质

1.土壤粒级及其特性

土壤粒级：按照土粒的大小，分为若干组，称为土壤粒级（粒组）。但是土壤的形状多是不规则的，为了按大小来进行土粒分级，以土粒的当量粒径或者有效粒径代替。

土粒的特性： 土粒由大到小，保水能力增加，但通透性降低。随着土粒由大到小 , 土壤湿胀性和可塑性增加，对耕作带来不利影响。

2.土壤质地和土体构型的概念

土壤质地：按土壤颗粒组成进行分类，将颗粒组成相近而土壤性质相似的土壤划分为一类并给予一

定名称，称为土壤质地。

土体构型：是各土壤发生层在垂直方向有规律的组合和有序的排列状况。

3.土壤质地测定方法（实验室、野外手摸质地）

实验室：筛分法、流水冲洗法、吸管法、比重计法 野外手摸质地：

4.掌握不同质地土壤的肥力特征和利用改良方法

（一）不同质地土壤的肥力特征

1. 砂质土类

（1）水：粒间孔隙大，毛管作用弱，透水性强而保水性弱，水气易扩散，易干不易涝； （2）气：大孔隙多，通气性好，一般不会累积还原物质；

（3）热：水少气多，温度容易上升，称为热性土，有利于早春作物播种；

（4）肥：养分含量少，保肥力弱，肥效快，肥劲猛，但不持久，易造成作物后期脱肥早衰； （5）耕性：松散易耕。 2. 粘质土类

（1）水：粒间孔隙小，毛管细而曲折，透水性差，易产生地表径流 , 保水抗旱力强，易涝不易

旱；

（2）气：小孔隙多，通气性差，容易累积还原性物质；

（3）热：水多气少，热容量大，温度不易上升，称冷性土，对早春作物播种不利；

（4）肥：养分含量较丰富且保肥力强，肥效缓慢，稳而持久，有利于禾谷类作物生长，籽实饱满。

早春低温时，由于肥效缓慢易造成作物苗期缺素；

（5）耕性：耕性差，粘着难耕。 3. 壤质土类

土壤性质兼具粘质土和砂质土的优点，而克服了它们的缺点 。耕性好，宜种广，对水分有回润能力，是较理想的质地类型。 （二）不同质地土壤的利用改良方法

1. 客土法：客土是质地改良中通常采用的方法。粘质土掺砂改良，砂质土掺粘改良，由于粘

或砂是搬运来的，故称 “ 客土 ” 。 客土是质地改良中通常采用的方法。粘质土掺砂改良，砂质土掺粘改良，由于粘或砂是搬运来的，故称 “ 客土 ” 。

2. 改良土壤结构：改良土壤结构是改善土壤不良质地状况的有效方法。改良土壤结构的最好方法是大量施用有机肥，通过有机质胶结作用，便使土粒团聚。

5.层状硅酸盐粘土矿物的类型及性质

类型：1. 高岭 ( 石 ) 组（ 1:1 型）：包括高岭石、埃洛石、珍珠陶土等。

2. 蒙脱石组：包括蒙脱石、绿脱石、蛭石等。

3. 水化云母 ( 伊利石 ) 组（又称 2 :1 型非膨胀性矿物） 4. 绿泥石组（以绿泥石为代表，富含镁、铁）

特点：1. 高岭 ( 石 ) 组：（1单位晶胞（层）化学式为 Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8 ，硅铝铁率为

2 (2) 膨胀性小 (3) 电荷数量少 (4) 颗粒较大，可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性弱。

2. 蒙脱石组：(1) 2:1 型 (2) 膨胀性大 (3) 电荷数量大 (4) 颗粒较细，呈片状，可塑性、

粘结性、吸湿性、粘着性显著，对耕作不利。

3. 水化云母组：(1)2:1 型 (2) 非膨胀性 (3) 电荷数量大 (4) 可塑性等性质介于高岭组和

蒙脱组之间。

4. 绿泥石组：(1) 2:1:1 型 (2) 同晶替代现象普遍 (3) 颗粒较小 可塑性、粘结性、吸湿

性、粘着性居中

三、土壤有机质

1.土壤有机质的来源

①原始土壤中，最早出现在母质中的有机体是微生物。随着生物的进化和成土过程的发展，动、植物残体及其分泌物就成为土壤有机质的基本来源。

②在自然土壤中，地面植被残落物和根系是土壤有机质的主要来源，如树木、灌丛、草类及其残落物，每年都向土壤提供大量的有机残体。

③农业土壤中，土壤有机质的来源较广，主要有：a.作物的根茬、还田的秸秆和翻压绿肥；b.人畜粪尿、工农业副产品的下脚料（如酒糟、亚胺造纸废液等）；c.城市生活垃圾、污水；d.土壤微生物、动物的遗体及分泌物（如蚯蚓、昆虫等）；d.人为施用的各种有机肥料（厩肥、堆沤肥、腐植酸肥料、污泥以及土杂肥等）。

2.土壤有机质组成与转化

组成：存在于土壤中的所有含碳的有机物质，它包括土壤中各种动植物残体，微生物体及其分解和

合成的各种有机物质。

转化：一、简单有机化合物的分解和转化：矿质化

二、植物残体的分解和转化：1.可溶性有机化合物以及部分类似有机物入土壤后的头几个月很快矿化；2.残留在土壤中的木质素、蜡质和第一阶段未被矿化的植物残体碳相对缓慢分解。 三、土壤腐殖物质的分解和转化 ：1. 腐殖质经过物理化学作用和生物降解，使其芳香结构核心与其复合的简单有机物分离，或是整个复合体解体；2. 释放的简单有机物质被分解（矿化）和转化，酚类聚合物被氧化；3. 脂肪酸被分解，被释放的芳香族化合物（如酚类）参与新腐殖质的形成。

3.土壤腐殖质的组成和性质

组成：胡敏酸、富啡酸、胡敏素

胡敏素：碱可溶、水和酸不溶，颜色和分子量中等 富啡酸：水、酸、碱都可溶，颜色最浅和分子量最浅

胡敏素：水、酸、碱都不可溶，颜色最深和分子量最高，但其中一部分能被热碱所提取 一、提供植物需要的养分，土壤有机质是作物所需的氮、磷、微量元素等各种养分的主要来源。 二、改善土壤肥力：

1、物理性质：促进良好结构体形成；降低土壤粘性；改善土壤耕性；降低土壤砂性，提高保蓄性；

促进土壤升温。

2、化学性质：影响土壤表面性质；影响土壤的电荷性质；影响土壤保肥性；影响土壤的络合性质；

影响土壤的缓冲性质。

3、生理性质：影响根系生长；影响植物的抗旱性。

4.掌握土壤有机质在土壤肥力方面的作用

三、促进养分有效化、提高土壤保肥性 、土壤緩冲性

5.掌握土壤有机质的管理（土壤有机质的调节途径）

1. 大量施用有机肥；

2. 大力提倡秸秆还田（沃土计划） (1) 直接还田

(2) 过腹还田，适应农业产业结构调整，发展蓄牧业。 3.免耕 4.施用氮肥

5.有机、无机肥料配合使用

6、强调有机质中要有不同生物活性的有机质组成

四、土壤水分、空气和热量

1.土壤水的类型划分及及有效性

根据水分被土壤保持的力，将水分划为不同类型： 1.吸湿水 2.膜状水 3.毛管水 4.重力水

土壤水的有效性：指土壤水能否被植物吸收利用及其难易程度。不能被植物吸收利用的水称为无效水，能被植物吸收利用的水称为有效水。 有效水的范围是凋萎系数至田间持水量的水分。

2.土壤水分含量的测定

1. 经典烘干法 2.中子法 3.TDR 法（时域反射仪法）

3.土水势及其分势

土水势：土壤水的自由能与标准状态水自由能的差值称为土水势

分势：①基模势Ψ m ②溶质势Ψ s ③重力势Ψ g ④压力势Ψ p 总土水势 Ψ t

土水势是这些分势的总和，即Ψ t= Ψ m+ Ψ s+ Ψ g+ Ψ p

4.土壤水吸力

土壤水吸力：是指土壤水在承受一定吸力的情况下所处的能态，简称吸力，但并不是指土壤对水的

吸力。

5.土壤水分特征曲线

土壤水的基质势或土壤水吸力是随土壤含水率而变化的，其关系曲线称为土壤水分特征曲线，土壤水分特征曲线表示土壤水的能量和数量之间的关系，是研究土壤水分的保持和运动所用到的反映土壤水分基本特性的曲线。

6.土壤水分入渗

土壤水分入渗：一般是指水自土表垂直向下进入土壤的过程，但也不排斥如沟灌中水分沿侧向甚至

向上进入土壤的过程。 7. 土面蒸发特性

土面蒸发：土壤水不断以水汽的形态由表土向大气扩散而逸失的现象。

土面蒸发的形成和蒸发强度的大小取决于：

1、受辐射、气温、湿度和风度等气象因素的影响 2、受土壤含水率的大小和分布的影响 土面蒸发的过程：

1、表土蒸发强度保持稳定的阶段 2、表土蒸发强度随含水率变化的阶段 3、水汽扩散阶段

8.了解土壤水的调节原理和技术（农业生产中合理灌溉的原理与应用技术） 1. 搞好农田水利基本建设

2. 开发土壤蓄水功能，有效拦蓄雨水，开源节流 3. 发展节水灌溉

智能化灌溉 — 灌水期（土壤临界含水量）、灌水定额（土壤蓄水能力）和灌水周期。节水灌 技

术 —— 管道灌、喷灌、滴灌等。 4. 增加土壤有效水数量

五、土壤结构与力学性质

1.掌握土壤容重，土壤三相组成，土壤孔隙及其分级；土壤孔隙度 土壤容重：单位体积自然状态土壤体 ( 含粒间孔隙 ) 的重量。（ g/cm 3 ）

土壤三相比＝固相 : 液相 : 气相

土壤孔隙容积：土壤液相和气相两者的容积之和

土壤孔隙度(孔度)：土壤中各种形状的粗细土粒集合排列成固相骨架。骨架内部有宽狭和形状不同的

孔隙，构成复杂的孔隙系统，单位土壤全部孔隙容积与土体容积的百分率，称为土壤孔隙度。 孔隙度＝1－固相率＝液相率＋气相率

2.掌握土壤结构、结构体、结构性的概念；土壤结构体类型

土壤结构：是土粒（单粒和复粒）的排列、组合形式

土壤结构体：土粒在胶结物（有机质、碳酸钙、氧化铁等）的作用下，相互团聚在一起形成大小、形

状、性质不同的土团。

土壤结构性：土壤中单粒、复粒的数量、大小、形状、性质及其相互排列和相应的孔隙状况等综合特

性。

土壤结构体类型：

1. 块状结构 2. 核状结构3. 柱状 4. 棱柱状结构 5. 片状、板状结构 6. 团粒状结构

3.团粒结构与土壤肥力的关系

团粒结构是疏松的小土团，具有小水库、小肥料库、空气走廊的作用，协调水气状况能力强，因而是理想的结构体。

①能解调土壤水分与空气的矛盾 ②能协调土壤养分的消耗和积累的矛盾 ③稳定土温，调节土壤热状况 ④改善土壤耕性和有利于作物根系伸展

4.土壤结构改良的措施

1. 大量施用有机肥； 2. 实行合理耕作； 3. 施用石膏或石灰； 4. 施用结构改良剂

5.土壤物理机械性和土壤耕性的概念及类型

土壤物理机械性：是指土壤的粘结性、粘着性、可塑性以及其它受外力作用（农具的剪切、穿透压板等作用）而发生形态变化的性质。

土壤耕性：是指由耕作所表现出来的土壤物理性质。

类型：（1）耕作时土壤对农具操作的机械阻力，即耕作的难易问题；

（2）耕作后与植物生长有关的土壤物理性状，即耕作质量问题。

6.土壤空气的组成特点

1. 土壤空气中的 CO 2 含量高于大气 ； 2. 土壤空气中的 O 2 含量低于大气 ； 3. 土壤空气中水汽含量一般高于大气；

7.土壤热量的来源；土壤热性质

来源： 1. 太阳辐射能； 2. 生物热； 3. 地热

土壤热性质是土壤物理性质之一。指影响热量在土壤剖面中的保持、传导和分布状况的土壤性

质。包括3个物理参数：土壤热容量、导热性和导温率。土壤热性质是决定土壤热状况的内在因素，也是农业上控制热情况，使其有利于作物生长发育的重要物理因素，可通过合理耕作、表面覆盖、灌溉、排水以及施用人工聚合物等措施加以调节。

8.掌握土壤水分、空气和热量的调节方法

土壤水分调节：

（1）控制地表径流，增加土壤水分入渗 （2）减少土壤水分蒸发 （3）合理灌溉 （4）提高土壤水分对作物的有效性 （5）多余水的排除 土壤空气调节：

改善土壤结构，增大土壤孔隙度；通过调节水分，控制通气状况 土壤热量调节：

（1）合理耕作与施用有机肥 （2）以水调温

（3）覆盖与遮荫

六、土壤胶体与离子的吸附交换作用（土壤化学性质）

1. 土壤胶体的概念、种类及性质

土壤胶体：土壤中的固相、液相和气相呈互相分散的胶体状态，其固体颗粒直径小于1μ

胶体常指这些固相颗粒。

种类和性质：

m，土壤

1、含水氧化硅胶体：土壤反应越偏碱性，硅酸的解离度也越大，所带的负电荷也越多。 2、含水氧化铁、铝胶体：铝硅酸盐深度风化的产物，均为两性胶体，其电荷随土壤溶液酸碱反

应的变化而变化。

3、水铝英石：水铝英石表面带净正电荷，从而可吸附 H2PO4-、SO42-、NO3-、Cl-等阴离子。 4、粘土矿物

2. 土壤阳离子交换作用及其特点

土壤阳离子交换作用：土壤溶液中的阳离子与土壤胶体表面吸附的阳离子互换位置。

特点：1. 可逆反应 2. 以离子价为基础的等价交换 3. 受质量作用定律支配

3. 阳离子交换量；土壤盐基饱和度

阳离子交换量：是指土壤溶液为中性（pH = 7）时，每千克土所含的全部交换性阳离子的厘

摩尔数表示即：cmol／1000g土。

土壤盐基饱和度：盐基离子占吸附阳离子总量 (CEC) 的百分数。

4. 交换性阳离子的有效度

交换性阳离子对植物都是有效性的，但有效程度却不一样，主要受到下列因素的影响：

1. 离子饱和度 2. 互补离子效应3. 粘土矿物类型

5. 土壤中的阴离子的负吸附

土壤胶体带负电荷的表面对阴离子的排斥作用，其斥力的大小，视阴离子距土壤胶体表面的远近，距离愈近对阴离子排斥力愈大，表现出较强的负吸附，反之负吸附则弱。

七、土壤酸、碱性的形成

1. 土壤酸性、交换性酸、水解性酸

交换性酸：土壤胶体吸附的氢离子或铝离子通过交换进入溶液后所反映出的酸度 水解性酸：具有羟基化表面的土壤胶体，通过解离氢离子后所产生的酸度。

2. 土壤酸性、碱性的形成原因；土壤酸度的调节 （1）土壤酸化的原因：

土壤中 H 离子的来源： 在多雨的自然情况下，降雨量大大超过蒸发量，土壤及其母质的淋溶作用非常强烈，土壤溶液中的盐基离子随渗滤水向下移动，使得土壤中易溶性成分减少。这时 H 离子取代土壤吸收性复合体上的金属离子，而为土壤所吸附，使土壤盐饱和度下降、氢饱和度增加，引起土壤酸化，在交换过程中由水的解离，碳酸解离，有机酸的解离，酸雨和其他无机酸组成引起的。 （2）土壤碱性的形成：

土壤碱性反映及碱性土壤形成是由自然成土条件和土壤内在的综合作用的结果。碱性土壤的碱性物质主要是钙、镁钠的碳酸盐和重要碳酸，以及胶体表面吸附的交换性钠。形成碱性反应的主要机理是碱性物质的水解反应。主要包括碳酸钙的水解、碳酸钠的水解、交换钠的水解等。 土壤酸度的调节：

改良土壤酸性主要是向土壤加入碱性物质，中和土壤活性酸和潜在酸，从而提高土壤 pH 值。

土壤酸度主要取决与土壤胶体上致酸离子的数量。

常见方法：施石灰改良（生石灰，熟石灰，消石灰均可）；改进栽种技术，使用水旱轮作等方法；平整土地，挖沟排水，降低地下水位，提高地温，以防因水过多的酸性上升；施用有机肥，培肥土壤；保用碱性、中性肥料；种植耐酸作物等。

3. 土壤缓冲性的概念及其机制

土壤缓冲性：狭义是指把少量的酸或碱加入到土壤里，其pH值的变化却不大，这种对酸碱变化

的抵抗能力，叫做土壤的缓冲性能或缓冲作用。 广义：土壤是一个巨大的缓冲体系，对营养元素、污染物质、氧化还原等同样具有缓冲性，具有抗衡外界环境变化的能力。

缓冲机制为：

（1）土壤中弱酸及其盐类的存在，是良好的缓冲物质。pH=pKa+log(盐)/[酸]，表示土壤对酸碱

缓冲能力与酸和盐的总浓度及酸，盐的比值关系。

(2)土壤胶体的阳离子交换作用。通常把土壤胶体看作是具有弱酸或弱碱性质的酸胶基和碱胶基组

成，胶粒—M+HCl==胶粒—H+MCl。

八、土壤养分特征（了解）

1. 植物营养必需养分（大量、中量、微量元素） 大量元素：碳、氢、氧、氮、磷、钾

中量元素：钙、镁、硫

微量元素：铁、锰、铜、锌、硼、钼和氯

2. 土壤中氮的来源及其损失途径 来源：雨水、灌溉水、微生物固氮和施肥

损失途径：

（1）随地表水的冲刷而流失

（2）自然分解，以氨气的形式散逸至空气中 （3）随着地下水的渗透而流失

3. 土壤氮素的

（1）增加地表覆盖率，但最根本的方法是改善土壤的结构，改善土壤的通气透水、保水保肥的能

力

（2）可以增加土壤腐殖质的含量，通过使用农家肥或绿肥来改善

4. 土壤磷、钾的固定、流失及（了解）

磷的固定：在酸性土壤中由于有大量的活性铝、铁离子,会和施入土壤的磷形成磷酸铝铁沉淀,而

在碱性土壤中由于存在大量的重碳酸盐,能与磷肥形成磷酸钙,使磷的活性下降，所以磷肥的容易固定的。

磷的流失：随着泥土流失，因为磷酸盐极易被土壤固定，水溶态的磷很少 磷的：长期施用磷肥或有机肥

钾的固定：施入钾肥后，钾或吸附在土壤颗粒表面的交换性钾进入这些层间的吸附位点，使钾的

移动性和有效性明显降低

钾的流失：随着水分流失，因为钾几乎都是以水溶态存在，所以，流失也是随着水流失 钾的：土壤中施用石灰提高土壤钾素的释放速率

有机肥单施或与无机肥配施可提高土壤速效钾含量 利用稻草还可以缓解钾的流失

九、土壤退化与土壤质量

1.土壤退化、土地退化的概念及二者差异

土地退化：指人类对土地的不合理开发利用而导致的土地质量下降乃至荒芜的过程。

的土壤质量和生产力下降的现象。

差异：

（1）土地退化主要内容包括森林的破坏及衰亡、草地退化、水资源恶化与土壤肥力下降等。 （2）土壤退化数量减少可以表现为表土丧失，或整个土体的毁失，或土地被非农业占用。质量降

低表现在土壤物理、化学、生物学方面的质量下降。

土壤退化：指土壤数量的减少和质量降低。是在自然环境的基础上，因人类开发利用不当而加速

2.土壤退化的分类

1. 土壤侵蚀 2. 土壤沙化 3. 土壤盐化 4. 土壤污染 5. 土壤性质恶化 6. 耕地的非农业占用 3.我国土壤退化的背景与基本态势 背景：1. 土壤（地）资源短缺，空间分布不均

（1）人均土壤资源占有率低

（2）土地资源空间分布不均匀，区域开发压力大 （3）生态脆弱区，范围大

（4）耕地土壤质量总体较差，自维持能力弱 2. 人口增长与社会经济发展对土壤退化的制约 3. 水资源短缺对土壤退化的制约

基本态势：1. 土壤退化的面积广，强度大，类型多

2. 土壤退化的发展快、影响深远

4.土壤沙化的基本概念、类型、危害及防治途径

土壤沙化：指土壤在风蚀作用下，表层土壤细颗粒减少而粗质砂粒增多的过程。

类型：（1）干旱荒漠地区的土壤沙漠化；（2）半干旱地区土壤沙化（3）半湿润地区土壤沙化 危害：（1）使大面积土壤失去农、牧生产能力，使有限的土壤资源面临更为严重的挑战 （2）使大气环境恶化

（3）造成土地贫瘠环境恶劣，威胁人类的生存。

防治：（1）营造防沙林带（2）实施生态工程（3）建立生态复合经营模式（4）合理开发水资源 （5）控制农垦 （6）完善法制，严格控制破坏草地

5.土壤质量的概念及土壤质量评价的指标体系

土壤质量：是土壤在生态系统界面内维持生产，保障环境质量，促进动物与人类健康行为的能力。土壤

质量主要是依据土壤功能进行定义的，即目前和未来土壤功能正常运行的能力。

指标体系：

1. 选择评价土壤质量参数指标的条件：代表性、灵敏性、通用性、经济性 2. 土壤质量评价的指标： （1）农艺与经济学指标 （2）微生物学指标

（3）碳氮指标 （4）生态学指标