20100830土壤学1.ppt

土 壤 学,课堂教学 （38学时）,实验 (10个学时）,野外实习,课程作业 （业余时间完成）,教学安排 （教学48学时）,教学安排,参考书目： 1.地质学基础 宋青春、张振春编 高等教育出版社 2.地貌学 严钦尚 曾昭旋主编 高等教育出版社 3.环境土壤学 牟树森、青长乐主编 中国农业出版社 4.城市绿地土壤及土壤管理 崔晓阳 方怀龙主编 中国林业出版社 5.土壤环境元素化学 王云、魏复盛等编 中国环境科学出版社,土壤学专业刊物,土壤学报 土壤 土壤肥料 水土保持通报 生态环境,要读的专 业刊物,土壤学的内容及学习方法,土壤学的内容： 1.地学知识：包括矿物、岩石、地质作用和地貌、风化、风化产物等，内容多、面广。,土壤学的内容及学习方法,土壤学的内容： 2.土壤的组成物质、理化性质等： （1）组成物质：分为二大部分 固体部分：矿物质重量占95% 有机质5% 孔隙部分：液体 气体 土壤生物 （2）理化性质：胶体、酸碱性、氧化还原反应,土壤的组成,土壤三相体系满足了植物生长对各营养因素和环境因素的需求，使土壤区别于其它一切自然物质。评级土壤质量的标准不同应用方面有所不同，工程上要求孔隙度（porosity）愈小愈好。但“理想的”草地、园子或大田土壤中，各种成分从体积而言大体比例是：矿物质占45%，有机质5%，水占25%，空气占25%。建立一个概念：土壤孔隙占总体积一半。评价土壤质量的指标之一“固、液、气三相比（容积比）”。,土壤的基本物质组成,土 壤,固体土壤（约占土壤总容积的50%）,粒间孔隙（约占土壤总容积的50%）,土壤生物体土壤动物和土壤微生物等。,矿物质来自岩石的风化，包括原生矿 物和次生矿物，约占固体重量的95%以上。,有机质动物残体及其转化产物，约占固体重量的5%以下。,土壤空气一部分由地上大气层进入，主要为O2 、 N2 等，另一部分由土壤内部产生，主要为CO2、水汽等。,土壤水分主要由地上进入土中，其中含有溶质，包括离子、分子、胶体颗粒等，实际上是浓度不同的溶液（土壤溶液）。,土壤是四（或五）种物质组成的三相多孔体,土壤学的内容及学习方法,土壤学的内容： 3.土壤的形成、分类与分布，我国主要土类。,土壤学的内容及学习方法,土壤学的内容： 4.土壤资源的调查、利用与保护，土壤环境污染、净化与土壤生态优化。,土壤学的内容及学习方法,土壤学的学习方法： 1.野外观察 2.实验和模拟实验 3.历史比较法,绪 论,那么，到底什么是土壤呢？,作为人类的生存来说，什么是最根本的生存条件呢？ 恩格斯说过：人类生存的基本条件是： 空气、阳光、水、食物和土壤。,空气、阳光、水和食物:相对永恒的或可以循环再生的。 土壤是一种:有限的、难以循环再生的、不可替代的资源。 土壤的这种有限的、难以循环再生、不可替代性正日益威胁着我们人类的生存和发展。,一、土壤在农业生产中的地位和作用 （1） 土壤肥料是农业生产的基本生产资料 农业生产全过程包括三个紧密联系的环节： 1、植物生产 2、动物生产 3、土壤管理 上述过程说明土壤是农业生产的基础，是物质和能量转化的场地，是进行农业生产的基本条件。 土壤作为农业生产的基本生产资料，不仅给农业生产提供了基地，也给人们提供了数量庞大的生活资料和生产资料。 要促使农业生产持续发展，达到农业高产、高效、优质、低耗，必须正确利用土壤，认真保护土壤，努力改造以土壤为中心的农业生产条件，提高土壤肥力，增强土壤对各种自然灾害的抗逆能力，这是实现农业现代化的重要保证！,(2)土壤是制定农业技术措施的依据 农作物栽培的多项技术措施包括：耕作、施肥、灌水、品种选择、种子处理、种植密度、植物保护、农机具使用以及日常田间管理等。 土壤是这些技术措施的基础，任何措施都要考虑土壤的性质，要“因土制宜”。 这也是我们为什么学习土壤学的原因。认识土壤了解土壤才能更好地学好专业知识，让我们把所学的土壤学知识应用到生产实践和专业研究中去，互相促进。,（3） 土壤是人类社会的重要自然资源 土壤作为人类生存的最基本的自然资源，不同于其他资源，它在农业生产上发挥其资源作用是长期的，不受时间限制。只要治之得宜，就能千古地力常新。 土壤又是珍贵的，马克思曾经说过“土壤是世代相传的人类所不能出让的生存条件和再生产条件”。 土壤虽能再生但也能破坏，世界范围内在土地资源利用上出现的问题非常严重： 1 、乱占土地 2、土壤侵蚀 3、土壤沙化 4、土壤盐碱化 5、土壤污染 6、土壤变质退化 等 ，对土壤资源构成严重威胁。,土壤？,关于土壤概念核对土壤的认识，我国劳动人民造就有了比较深刻认识。从汉 字“土壤”二字的构型和读音上人们就能充分地体现出我国古代人民对土壤基本 概念的认识。,土壤的基本概念,从字型看，“二横”分别代表土壤的两个基本层次，即表层和底层。二横的比例长短也有它的科学内涵，即表层和底层土壤比例。上层能生长植物的好土占得比例要较少；下层是坚硬的不能生长植物底土或基岩，土壤位于岩面之上，根系未能穿透底土层。 “丨竖”：直立显然表示植物。 说明土壤是能生产植物收获物的介质，土壤与岩石有很大区别。,人类对土壤的认识，是随着人类社会发展，不断深化的过程： A.说文解字： 土者，吐也，能够生万物； 壤者，让也，即松软无块而宜于耕作之土。 B.前苏联的土壤学家威廉斯： 土壤是地球陆地表面能够生长绿色植物的疏松表层。 C.我国著名的土壤学家侯光炯教授定义： 土壤是兼具自动供肥机能和自动调节水、热、气、肥的类生物体；土壤不像泥巴，泥巴是死的，而土壤是活的，像生物一样有新陈代谢的特征。,二、土壤和土壤肥力的基本概念 1、土壤是地球陆地上能够生产植物收获物的疏松表层。 “陆地表层”说明土壤的位置，“疏松”指其物理状态，经区别于坚硬整块的岩石。又分： 自然土壤未经人类开垦自然形成的土壤。 农业土壤在自然土壤的基础上经过人类开垦耕种的土壤。 土壤之所以“能够生产植物收获物”，主要由于土壤具有肥力。,“土壤” 与“土地”的区别,土壤：是地球表面能够生长绿色植物的疏松层次。 土地：是地球表层的陆地及其附属部分。它包括：地球表层的河流、湖泊、沙漠、裸岩、居民点占地、交通占地、工矿占地等。 两者关系：土地中包含着土壤，而土壤仅是土地中能够生长绿色植物的部分。,土壤,土地,2.土壤肥力（soil fertility）: 土壤肥力是土壤能同时而且不断地供应和协调作物生长发育所必须的水分、养分、空气、热量等因素以及其它生活条件的能力。 土壤学中把水、肥、气、热称为四大肥力因素。 水、肥、气是物质基础,热是能量条件。 任何一个土壤的肥力特征都是水,肥,气,热各肥力因素的综合反映.困难之处在于如何把它们量度和表达出来,这也是土壤学在现代化过程中需要努力的重要方向之一。,土壤和土壤肥力的基本概念 1、土壤是地球陆地上能够生产植物收获物的疏松表层。 “陆地表层”说明土壤的位置，“疏松”指其物理状态，经区别于坚硬整块的岩石。又分： 自然土壤未经人类开垦自然形成的土壤。 农业土壤在自然土壤的基础上经过人类开垦耕种的土壤。 土壤之所以“能够生产植物收获物”，主要由于土壤具有肥力。 2、土壤肥力是指在植物生长期间，土壤能持续不断地、适量地提供并协调植物生长所需要的水分、养分、空气、热量等因素及其他生活条件的能力。肥力是土壤的基本属性和质的特征。 土壤学中把水、肥、气、热称为四大肥力因素。,自然肥力和人为肥力,根据土壤肥力的来源不同，土壤肥力有自然肥力和人为肥力的区别。 自然肥力是指土壤在自然因子即五大成土因素（气候、生物、母质、地形和年龄）的综合作用下发育来的肥力，它是自然成土过程的产物。 人为肥力是耕作熟化过程发育而来的肥力，是在耕作、施肥、灌溉及其它技术措施等人为因素影响作用下所产生的结果。 因此只有从来不受人类影响的自然土壤才具有自然肥力。,潜在肥力与有效肥力,从肥力的实际经济效益分为：有效肥力和潜在肥力。 有效肥力是指在当季生产上发挥出来并产生经济效果的那一部分肥力。 潜在肥力是指在当季生产上未能产生经济效果的那一部分肥力。 有效肥力和潜在肥力是可以相互转化的，两者之间没有截然的。,土壤肥力的发展与转化,自然土壤只具有自然肥力，但一切农业土壤则兼具自然肥力和人为肥力，它们具有综合效应，作物在利用肥力因素时，二者是不能区分的。 潜在肥力与有效肥力之间没有截然界限，在一定环境条件下，可以相互转化。,土壤生产力：由土壤肥力属性和发挥肥力作用的环境条件所决定的生产植物收获物的能力。 “肥力”是决定生产力的基础，其次生产力还依赖于环境条件：气候条件、光照条件、地形、水文条件、人为耕作、栽培等土壤管理措施，病虫害、有害元素、污染程度等。 从这个意义上来看,肥力只是生产力的基础,而不是生产力的全部。 问题：土壤愈肥沃，生产力就一定愈高吗？为什么？,土壤肥力和土壤生产力的关系:,土壤肥力类型：,1按照肥力因素的有效性分为： （1）有效肥力： 在当季作物生产上能够表现出来的肥力叫有效肥力。有效肥力已经产生了经济效益，也有人叫经济肥力。 在土壤性质描述中，如土壤有效养分、 有效氮、磷、钾等、有效水分、活性酸度都 属于有效肥力具体概念。有效肥力与作物产 量一般有极强的相关性。 （2）潜在肥力： 在当季作物生产中不能直接表现出来的肥 力叫潜在肥力。 全量养分、全氮、磷、钾等，无效钾 等、土壤总含水量、潜性酸度等属于潜在肥 力概念的具体体现。 有效肥力和潜在肥力并没有明确的界 限，二者可以互相转化，转化的条件是环境 因素与人为因素。,2按照肥力的来源分为（成因）： （1）自然肥力：在自然因素的联合作用下所形成的肥力。是成土过程的产物。-自然土壤 （2）人为肥力：人类 各种生产、管理活动作用所形成的肥力。-农业土壤。,三土壤是生态系统的重要组成部分,（一）生态系统概念（ecosystem）： 生态系统理论是英国科学家坦斯列（A.G.Tansley）于1935年提出来的。经过林德曼（R.L.Lindeman，1942）的继承和发展，奠定了稳定的基础。上个世纪59年代，美国生态学家奥德姆（E.P.Odum）才建立了比较完善的生态系统概念和体系。他指出： 生态系统是指由环境和占据该环境并联系在一起的生命有机体所构成的动态整体。,生态系统,生物组分 （生命体）,环境系统,三土壤是生态系统的重要组成部分,植物（生产者）,动物（消费者）,微生物（还原者）,太阳辐射,无机成分,有机成分,来自于大气的O2，CO2，N2，H2O,来自于土壤的N，P，K等,（二）生态系统基本组成,1生产者：主要是绿色植物，除此，包括有一些光合细菌，属于自养型。使生态系统的主体。 2消费者：动物类，异养型微生物等。 3分解者：主要有细菌、真菌、放线菌等微生物和原生动物和腐生动物，如蚂蚁、蚯蚓和一些软体动物。产生一些激素、生理活性物质。 人们依据生物主体不同，将生态系统分为：农田生态系统、森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统等许多类型。 无论是哪类型生态系统，土壤始终是生物与环境进行物质与能量交换的场所、媒介。,三土壤是生态系统的重要组成部分,（三）土壤在生态系统中功能有： 1.保持生物活性，多样性和生产性。 2.对水体和物质流动起调节作用。 3.对有机物质、无机物质起过滤、缓冲、降解、固定和解毒作用。 4.具有储存养分、水分功能。 土壤是生态系统中极为重要的因素，土壤质量的破坏，都会影 响生态系统的平衡，土壤质量也同时受环境与生物的作用，各项指 标不断地发生着不同方向和强度的变化过程。 人类对生态系统的影响往往是通过土壤管理的手段进行的。如沙漠绿洲，盐碱土良田。开沟排水将低湿田变为高产田。相反，也可以向相反方向发展。毁林开荒水土流失洪、旱灾害，土壤过渡开荒土壤沙化。过渡灌溉次生盐碱化。土壤污染无植被。人们已经有多次自然惩罚的极为惨痛教训，也有丰富的管理经验。维护生态平衡，进行生态建设关键必须以土壤管理为基础，因地制宜，宜林则林、宜牧则牧，宜农则农。,三土壤是生态系统的重要组成部分,三土壤是生态系统的重要组成部分,土壤是污水和废弃物的净化场所与归宿，土壤成为环境的净化器，是污染物质的源和汇；土壤也是人类饮用水的过滤器和净化器，保护土壤不受污染，也就保护了水资源。,地学知识,基本特征： 地球是一个两极稍扁，赤道略鼓的旋转椭球体。 参数：赤道半径： 6378.140km 长： 4.0075.24km 极半径： 6356.779km 经线： 4.0008.08km 面积： 5.1亿km2 体积： 1.083万亿km3 重： 5.976*1021吨 其中海洋面积：3.6亿km2 占70.8% 陆地面积：1.49亿 占29.2%,1密度：,平均为5.517g/cm3. 地壳上部岩石为：2.65g/cm3 地球的密度是随着深度加深而逐渐增加的。,2磁性：,地球象一个巨大的磁铁，在它周围形成磁场。 现代磁北极：在北纬75。50，西经100。50 加拿大北部巴瑟斯特岛上。 磁南极：位于南纬66。20，东经140。南极大陆边缘。地磁异常可用于探测矿床，预测地震。,3地热：,地球内部存着巨大的热能，地温随深度增高。 热增温级：向下温度每升高一度时所增加的深度称地热增温级，平均33M/c。 地热的主要来源是放射性元素衰变而产生的，如铀U238235，Th232，钾K40等，据估计每年至少为5.114*1020卡/年 还有可能由构造变动的机械能，化学能，地球旋转能转换的，残余热说。,地球的结构,地球是一个不均质体，它是由不同物质和状态组成的若干个同心圈层构成的球体，由表及里分为： 1.大气圈：密度随高度的增加而减少，据大气圈组成和性质不同从下而上可分为： 对流层：818km 平流层：5055km 中 层：85km 暖 层：85800km电离层 散逸层：800km,2.水 圈：,有海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川、地下水等组成的一个连续而不规则的圈层。 质量1.41*1018吨，占地表面积71%。其中：海水占97.2% 陆地水占2.8%(水盖、冰川2.2%、地水0.6%、湖泊、内陆海0.02%、河床平均水量只占0.0001%)。,3.生物圈：,是地球表层有生命物质的一圈，凡是有生物出现并感受生命活动影响的地区称生物圈。 在大气圈、水圈及地表土壤和岩石里都有生物的存在，生物是推动地壳发展的强有力的因素之一，也是地球向着自己独特方向发展而别于其它天体的重要因素之一；生物以其生命活动改变着大气和地壳的物质成份和结构状态，参与岩石的破坏和建设作用，参与土壤的形成和发育，地球上自从出现了生物，土壤才真正开始形成。,4.地壳：,地表以下至平均33km厚度是由各种岩石构成的，又称岩石圈，分界面称莫霍面，主要由富含硅和铝的硅酸盐类岩石组成，几乎包含了已发现的所有的元素，其含量差别非常大，主要元素有： O 46.6% Si 27.7% Al 8.1% Fe 5% Ca 3.6% Na 2.8% K 2.6% Mg 2.1% Ti 0.62% H 0.14% 共占了99.9%以上。,地壳的结构可分为二层:,上层：称花岗岩层，以O、Si、Al为主，K、Na较多，呈不连续分布，在大洋底下缺失，其表层分布有大量固结和未固结的沉积岩。 下层：称玄武岩层，以O、Si、Al为主，但Mg、Fe、Ca增多，呈连续分布。在地壳中以Si、Al、Fe、K、Na、Ca、Mg的含氧盐及氧化物分布最广，它们是构成地壳各类岩石的主要成分。,5.地幔：,自莫霍面以下至古登堡面（2900Km）处的圈层，从地表向下，随深度增加，压力增大，可达140万大气压，温度升高至15002000 。C在地幔上50250 Km范围内存在一高温异常，局部呈熔融状态的柔性的软流层，一般认为这是岩浆的发源地，象地壳运动，岩浆的活动，火山的喷发活动都与该层有关。,6.地核：,2900Km以下至地心，地核非常致密，密度可9.717.9g/cm3，其内部压力可达300360万个大气压，温度为20003000。C，最高不超过5000。C。,思考题：,1.什么是土壤和土壤肥力？比较土壤肥力和土壤生产力。 2.简述土壤的基本物质组成。 3.简述地球的圈层构造。 4.谈谈土壤学与本专业的关系。,