土壤肥料學

緒論

一、學時安排：2學時

二、教學要求：1.理解識土、用土和改土以及合理施用肥料的重

要性

2.掌握土壤肥料學的基本概念

3.了解土壤肥料學發展概況

4.了解土壤肥料學研究內容及其研究方法三、教學重點：土壤肥

料學的重要性，土壤肥料學的基本概念四、教學難點：土壤和肥

料的基本概念

通過我國土壤退化的現狀與施肥不當產生的危害的大量圖片和一些耳熟能

詳的俗i吾保以食為天,食以土為本"；"由彖書花，全靠8哨家"；"品種確定

以后，有收無收在于水，收多收少在于肥〃，引出學習土壤肥料學就是要了解和

掌握土壤?料的基本理演口基本技術等，以便更好的識土、用土和改土以及合理

施用肥料，達到提高經濟效益，同時保護環境的目的。

第一節土壤肥料在農業生產及生態系統中的地位和作用

21世紀怎么養活16億中國人?只有靠我們自己,利用土壤、月和其它科

技提高單位面積產量。一、土壤是農業最基本的生產資料和農業生產鏈環中物

質與能量循環的樞紐

在人類賴以生存的物質生活中，人類消耗的約80%以上的熱量，75%以上

的蛋白質和大部分的纖維都直接來源自土壤。

農業生產環節：植物生產——動物生產——土壤管理。第一、二環節未被

利用的殘體通過土壤管理歸還土壤，培肥土壤，提高肥力，進一步促進第一、二

環節的生產，使物質和能量得以循環利用。二、土壤是自然界具有再生作用的

自然資源土壤資源的再生性與質量的可變性

（治之得宜，地力常新）土壤資源數量的有限性（土壤資源的破壞=吃祖宗的

飯，斷子孫的路）土壤資源空間分布上的固定性（土壤具有地帶性分布規

律）。從某種意義上說，土壤是不可再生資源，因為形成需上百年甚至上千

年，但

毀壞卻是很短的一段時間，因此我們要合理利用土壤資源，不斷提高土壤肥力，

發揮其再生作用，而不能任意污染和破壞它。

四、土壤肥料是農業生產各項技術措施的基礎

在種植業的各項栽培技術中，至少應考慮8個基本因素,即土、服水種、

密、保、工和管。其中土是核心，肥則是與土關系最密切的技術措施，〃±3巴不

分家""月即吐，±3巴苗〃等c總之要實行科學種田，就必須在了

解土壤性質,掌握科學施肥的基礎上，才能充分發揮其他各項農業

栽培技術措施的增產潛力。五、肥料是農業優質高產的保證

肥料是植物的糧食。英國洛桑實驗站長達150多年的長期定位試驗結果表

明：農作物增產有一半來自月,一半來自種子、農藥等。

第二節土壤與肥料學的基本概念

一、土壤學

（一）土壤的定義土壤可以泛指具有特殊形態、結構、性質和功

能的自然體。特殊形態：地球陸地表面；

特殊結構：疏松多孔；特殊性質：具有肥力特征；

特殊功能：能生長綠色植物。

新定義：土壤是在地球表面生物、氣候、母質、地形、時間等因素綜合作用

下所形成能夠生長植物的、處于永恒變化中的疏松礦物質與有機質的混合物。（形

成一組成一功能）侯光炯認為土壤不是巖石一樣的非生物，也不是有五官四肢

的生物，它是由有機物、無機物和微生物等組成的具有代謝、調節功能的類生物

體。

（二）土壤組成土壤由礦物質、有機質、土壤生物（固相）、土壤水分（液相）

及土壤空氣

（氣相）三相五種物質組成的多相多孔分散體系。

（三）土壤肥力土壤肥力是土壤最本質的特性和最基

本屬性。

1.土壤肥力的定義狹義的土壤肥力是指土壤供應給植物生長所必需的養分的能力;

威廉斯認為〃土壤肥力是土壤在植物生活的全部活動過程中，同時不斷地供

給植物以最大限度的有效養分和水分的能力。"因此目前一般認為“土壤巴力就

是土壤在植物生長發育過程中，同時不斷地

供應和協調植物需要的水分、養分、空氣、熱量及其它生活條件的能力（寸"艮條

件和無毒害物質的能力），所以把水、肥、氣、熱稱為四大B力要素.

侯光炯認為：土壤肥力是指在天地人物相互影響、相互制約的過程中，通過

太陽輻射直接或間接作用于土壤膠體的情況下，土壤穩、勻、足、適的供應植物

生長所需的水、肥、氣、熱的能力。

2.土壤肥力分類

（1）土壤肥力按形成原因可分為自然肥力：土壤在自然成土因素綜合作用下發

展起來的肥力，是自然成土過

程中的產物，其發展是非常緩慢的。人工肥力：人類在自然土壤的基礎上通過耕

種、熟化過程而發展起來的。是

人類勞動的產物，并隨人類對土壤認識的不斷深化及科學技術水平的不斷提高而

得到迅速發展。

一般自然土壤具有自然肥力；農業土壤具有自然肥力和人工肥力。

（2）土壤肥力按對植物的有效性可分為：

有效B巴力：對當季作物有效的肥力。潛在肥力：受外界環境條件影響當季無

效，經改良后可轉化為有效的那部分

肥力。

兩種肥力可以相耳轉化,在人類利用十壤資源過程中要科學管理盡量使潛在

肥力轉化為有效肥力。

3.土壤肥力與土壤生產力土壤生產力是土壤產出農產品的能力。由土壤肥力和發

揮肥力作用的外部條

件共同決定。

土壤肥力高，土壤生產力不一定高；土壤生產力高，土壤肥

力也高。

二、肥料學

（-）月阻斗的定義凡是直接供給作物養分、改善土壤的理化生物性質以提高作物

產量和品質的

物質統稱為月阻斗。

（二）肥料分類1.根據肥料來源與性質，肥料分為有機肥和化肥。

有機肥（中藥）：養分全面；肥效緩慢但持久；改良土壤。化肥（西藥）：

養分較單一,含量高；肥效快而猛J眇豆暫;過量施用易導

致土壤板結。

所以有機肥與化肥配施，可取長補短、緩急相濟。2.根據肥

料的肥效快慢，肥料分為速效、緩效和遲效。

3.根據肥料的養分，肥料分為氮肥、磷肥等。

第三節土壤肥料學發展概況

一、世界發展概況

土壤肥料學作為一門獨立學科的發展，是從19世紀中葉才有明顯的起步，

逐步形成了幾個比較有影響的學派及觀點。

（一）農業化學土壤學派

以德國化學家李比希為創始人，1840年出版了名為《化學在農業和生理學

上的應用》一書，指出了大田產量隨施入土壤的礦質養分的多少而相應變化，土

壤是植物養分的貯存庫，植物靠吸收土壤和月即斗中的礦質養分而滋養，植物長期

吸收消耗土壤中的礦質養分，會使土壤庫中的礦質養分越來越少，為了彌補土壤

庫養分儲量的減少，可以通過施用化學肥料和輪栽等方式如數歸還給土壤，以保

持土壤肥力的永續不衰。這就是農業化學土壤學派的主要觀點。

農業化學土壤學派的主要觀點，開辟了用化學理論和化學方法來研究土壤及

植物營養的新領域，并進一步發展了土壤分析化學、土壤化學、植物營養學等學

科，李上匕希的礦質營養學說、養分歸還學說、最4年分率等理論為研究植物營養、

指導合理施肥、化肥工業產生和發展奠定了理論基礎。

由于時代的局限，農業化學土壤學派的觀點，難免也有一覲點和不足之處。

該觀點過分強調用純化學理論來看待復雜的土壤問題，過分強調了礦質養分在土

場巴力上的作用。簡單、機械地把土壤看作植物的〃養分庫〃，忽視了土壤中的

有機質、微生物、動物在改良土壤、改善植物營養環境上所起的綜合作用。把土

壤與植物之間的復雜關系簡單地看成植物從土壤中吸收、消耗礦質養分的過程，

忽視了它們之間復雜的物質和能量轉化關系。

（二）農業地質土壤學觀點

19世紀后半葉，德國地質學家法魯、李希霍芬、拉曼等用地質學觀點來研

究土壤，提出了農業地質土壤學觀點，他們把土壤的形成過程看作巖石的風化過

程，認為土壤是巖石經過風化而形成的地表疏松層，是巖石風化的產物，是變化、

破碎中的巖石，土壤的類型取決于巖石的風化類型。這就是農業地質土壤學派的

主要觀點。

農業地質土壤學觀點，開辟了從礦物學研究土壤的新領域，加深了對土壤的

基本〃骨架〃礦物質的認識，揭示了風化作用在土壤形成中的作用。但是該觀點

只強調了土壤與巖石、母質之間相互聯系的一面，忽視了土壤與巖石、母質之間

的本質區別，忽視了生物在土壤形成和肥力發展中所起的作用。

（三）土壤發生學派

19世紀70-80年代，俄羅斯土壤學家B.B道庫恰耶夫創立了土壤發生學

派，該觀點認為土壤的形成是風化作用和成土作用綜合作用的結果，土壤有它自

己的發生、發育歷史，是獨立的歷史自然體，影響土壤發生、發育的因素是母質、

氣候、地形、生物、時間等五大成土因素。

道庫恰耶夫的繼任者威廉斯在其學說的基礎上創立了土壤統一形成學說，指

出了土壤是以生物為主導的各種成土因子長期、綜合作用的產物。物質的地質大

循環和生物小循環的矛盾統一是土壤形成的實質。該觀點也稱為生物發生學派。

上世紀40年代，美國的H.詹尼，用函數關系定量對土壤與環境因子之間

的聯系進行相關分析，提出了土壤與五大成土因子的函數關系為：s=f（cL。、r、

p、t...）,s:土壤；cl:氣候；o:生物；r:地形；p:母質;t:時間，函數中

薪個成土因素都是獨立的變量，在任何一個地區，其中某一個因子可能變化大，

而其它的因子可能變化小，從這個意義上說，可以定量的對土壤與環境之間的發

生學聯系進行多相相關分析。

（四）現代土壤科學的新觀點土壤生態系統——以土壤生物和土壤為主體的部

分或土壤——植物系統與

環境之間相互作用的系統總體。土壤科學突破傳統的土體本身結構、功能及其內

在聯系的范圍，強調了土壤

與外界各種環境因素之間的物質、能量的交換及其相互影響。

60年代前：作物生產——獨輪驅動

60年代后：作物生產和環境質量保護——雙輪驅動二、我

國發展概況

1949年前，土壤肥料科學研究遠落后于發達國家。

1949年后，土壤肥料科學迅速發展，取得了十分顯著的成就。

1958、1978兩次全國土壤普查，基本摸清了我國的土壤資源特性和數量。

化肥施用方面：

數量愈來愈多（純養分由建國初0.6萬噸增加1995年3595萬噸）;以有

機肥為主變為化肥為主（50年代，有機肥占95%以上,90年代，占

40%或更少）;

肥料中養分結構更復雜（50年代單施氮肥，60年代增施磷肥，70年代增

施鉀肥，現在增施微巴）。

第四節土壤肥料科學內容及其研究方法

一、研究內容

土壤（組成性質）;

月（施肥原理，化月響有棚巴的特性與施用）；

土壤肥料資源的利用與保護。

二、研究方法

宏觀與微觀結合；野外調查與

實驗室研究結合；綜合與交叉

各學科；新技術的應用。

思考題1.你認為目前土壤退化的原因有哪幾方面？如何保護好土壤這一寶貴的

自然資源？

2.什么是土壤、土壤肥力、肥料？

3.如何客觀認識和評價土壤、肥料學發展過程中一些主要學派的觀點？

第一章土壤礦物質

一、學時安排：4學時二、教學要

求：1.了解主要的成土礦物、成土

巖石

2.理解母質與巖石、土壤的區別和風化作用各類型的特點及其影響因素

3.掌握幾種代表性的粘土礦物的結構和性質

4.了解土粒與質地分類標準

5.掌握土壤質地與肥力的關系及土壤質地的改良措施三、教學重點：風化作用

各類型的特點及其影響因素，幾種代表性的粘土礦物的

結構和性質，土壤質地與肥力的關系及其土壤質地改良措施

四、教學難點：幾種代表性的粘土礦物的結構和性質，土壤質地與肥力的關系巖

石風化形成的礦物質顆粒統稱為土壤礦物質（soilmineralmatter）。土壤礦

物質是土壤的主要組成物質，一般占土壤固相部分重量的95%~98%左右，故

土壤礦物質的組成、結構和性質對土壤性質影響極大。而且土壤是由巖石經過復

雜的風化過程和成土過程形成的，即巖石一母質-土壤，所以土壤礦物質組成也

是鑒定土壤類型，識別土壤形成過程的基礎。

第一節成土礦物、巖石及母質

一、主要成土礦物

（一）礦物的定義及其分類1.礦物

的定義

礦物是一類天然產生于地殼中且具有一定的化學組成、物理特性和內部構造

的化合物或單質。

雖然在自然界發現的礦物有3000多種，但是與土壤有關的不過十幾種，這

些礦物稱為成土礦物。

2.礦物的分類

按照礦物的起源可分為：原生礦物：來自母巖,僅經物理機械作用、破碎

變小，沒有改變化學組成和

結晶結構的原始成巖礦物。主要有：

硅酸鹽類：橄欖石、輝石、角閃石、云母、長石；

氧化物類：石英、赤鐵礦（a-Fe。）；

磷酸鹽類：磷灰石。

次生礦物：由原生礦物分解轉化而來，其組成和性質發生改變而形成的新礦

物。

主要有：次生層狀硅酸鹽：高嶺石、蒙脫石、水云母、蛭石、綠泥石；

氧化物及其水化物：氧化鐵、氧化鋁、氧化硅、氧化鎰;

（這兩類次生礦物是粘粒的重要組成部分,所以又稱粘土礦物）碳酸鹽：

方解石（CaCO3）、白云石[CaMg（C03）2]

（二）成土礦物的化學組成地殼中氧、硅、鋁、鐵、鈣、鎂、鈉、鉀、鈦、碳

等10種元素占土壤礦物

質總量的99%以上,這些元素中以氧、硅、鋁、鐵四種元素含量較多，其中硅酸

鹽最多。

在地殼中，植物生長必需要的營養元素含量很低而且分布很不平衡，遠不能

滿足植物和微生物營養的需要。

土壤礦物質的化學組成很復雜,幾乎包括地殼中所有的元素。土壤礦物的化

學組成一方面繼承了地殼中化學組成的遺傳特點，另一方面有的元素在成土過程

中增加了（氧、硅、蹄口氮）,有的顯著下降了（鈣、鎂?口鉀），反映了成土過程

中元素的分散、富集特性和生物積聚作用。

二、主要成土巖石巖石：是由一種或幾種礦物構成的，是礦物的

天然集合體。

（-）巖漿巖：指地球內部熔融巖漿上浸地殼的一定深度或噴出地表冷卻凝固所

形成的巖石。共性：非碎屑狀的塊狀構造；沒有規則的層次排列；不含化石。

（二）沉積巖：地殼表面的巖石經風化、搬運、沉積等作用后，在一定條件下膠

結硬化所形成的巖石。其約占地表總面積的75%。共同特點是：有明顯的層理

構造；礦物成分復雜并呈碎屑狀組織；有時含有化石。

（三）變質巖：是沉積巖、巖漿巖經過高溫高壓或受巖漿侵入的影響,其礦物組

成結構、構造，以至化學成分發生劇烈改變后形成的。共性是：TS具有片理

及片麻構造；礦物質地致密，堅硬；不易風化。例如片麻巖，石英巖，板巖，片

巖，千枚巖，大理巖等。

三、風化作用

風化作用指地表礦物、巖石由于溫度變化、水、大氣以及生物的作用而發生

機械破福口化學變化的過程。所產生的疏松物質就是土壤母質。

礦物、巖石風化的程度和特點：一方面決定于礦物、巖石本身的化學成分和

結構；另一方面也取決于外界環境條件。

按照風化作用的因素和特點可分為物理風化、化學風化、生物風化三種類型。

（一）物理風化：物理風化指巖石受物理因素作用而崩解碎裂

的過程。

物理風化的因素主要有：溫度引起的熱脹冷縮，冰凍的擠壓，流水的沖刷，

風、冰川等自然動力的磨蝕、根系的穿插等。

物理風化的結果：使巖石由大塊一小塊-細粒，由致密堅硬態一疏松態，使

巖石有了對水分和空氣的通透性，為巖石的進一步風化，尤其是化學風化創造條

件，但沒有改變巖石的礦物組成和化學組成。

（二）化學風化：化學風化指巖石由于受到化學因素作用而引

起的破壞過程。

化學作用過程主要包括：溶解作用、水解作用、水化作用、氧化作用等。其

中水解作用能使巖石中的礦物發生徹底分解，引起巖石內部礦物組成和性質的徹

底改變，所以水解作用被認為是化學風化中最基本、最主要的作用。

水解作用常分為三個階段：脫鹽基，脫硅，富鐵、鋁。

2KAISi3O8+CO2+2H20TH2Al2Si2O8?H2O+2SiO2+K2c。3

（正長石）（高嶺石）（含水二氧化硅）（鉀鹽）

H2ALSi2O8?H2O+nH20TAi2O3?nH2O+2SiO2?mH2O

硅鋁鐵率=SiO2/R2O3（Al2O3+Fe2O3）,其作用有：1.判斷土

壤礦物的風化程度與成土階段；

2.作為土壤分類的數量指標之一;

3.代表土壤中酸膠基和堿膠基的數量。化學風化的結果：使巖石進一步分解,

徹底改變了原來巖石的礦物組成?口性

質，產生了一批新的次生粘土礦物,它們的顆粒很細，一般均＜0.001mm,呈膠

體分散狀態，使母質開始具有吸附能力、粘性和可塑性，并出現了毛管現象，有

一定的蓄水性，同時也釋放了一些可溶性鹽，是植物養分的最初來源。

（三）生物風化：生物風化指礦物在生物影響下所引起的破壞作

用。

主要表現為植物根系的穿插作用，動物的穴居習性對巖石引起的機械破碎作

用，以及生物生命活動產生的CO2、02以及分泌的各種有機酸、無機酸能加速

化學風化的進程。可促進物理風化和化學風化。

生物風化的結果：一方面加速巖石的風化，更重要的能使風化產物中的植物

營養元素能在母質表層累積和集中，同時累積了OM,發展了肥力，所以生物參

與風化作用，也就意味著成土作用的開始。

四、母質

土壤母質：巖石的風化產物（疏松多孔），又稱成土母質，簡稱母質。

（一）母質與巖石、土壤的區別：由于母質的疏松多孔性，具有對水分和空氣的通

透性，有利于根系的呼吸作

用和營養物質的分解作用。同時由于母質能吸附一定的水分，增加了導熱率和熱容

量，使母質初步具備了調節溫度的能力，而不是象巖石月解激烈的升溫和降溫，這

有利于植物的生長。通過化學風解放一些可溶性鹽，是植物養分的最初來源。

總體上講，母質初步具備了肥力要素中的水肥氣熱條件，但它還不是土壤，

它還不具備完整的肥力,因為作為土壤巴力要素之一的養分還不能得到充分保障，

尤其是植物最需要的氮素，因為風化所釋放出來的養分處于分散狀態，會隨水流失,

母質微弱的吸附力，還不能將它們保存下來，更不能累積和集中;母質雖然初步產

生了透氣性、透水性、蓄水性，但它們還沒有完整的統一起來，尤其是水分和空氣

在母質孔隙中是對立的，水多則空氣少，兩者還不能很好地協調，這遠遠不能滿足

植物生長的需要。

所以母質與巖石相比，初步具備了水肥氣熱條件，但與土壤相比，水肥氣熱

還不能很好地統一、協調，它只是為肥力的進一步發展打下基礎，為成土作用創

造條件。

（二）母質類型巖石風化所形成的母質，很少殘留在原來的地方，大部分受自然動力

（如水、

風、冰川、重力等）的作用而搬運到其它的地方，形成各種各樣的沉積物，根據風

化產物搬運動力和沉積特點的不同，可把成土母質分為以下幾類：

1.殘積物：也稱原積母質,未經外力搬運而殘留在原地的風化產物,多分布在山

地和丘陵的較高部位。特點：沒有層次性，母質層薄；

顆粒成分不均勻，既有大小巖石碎塊也有砂粘粒；由于直接來源于

其下的基巖，母質的理化性質深受基巖影響。

2.坡積物：在重力和雨水沖刷作用下，將山坡上的風化物搬運到坡腳或谷地堆積

而成。

特點：層次稍厚，但無分選性，大小石塊混雜，粗粒、細粒混存；由于承

受了來自上部的養分、水分及較細的土粒，所以水分、養分較

豐富；3.洪積物：由于山區臨時性洪水爆發，洪水夾帶巖石碎屑、砂粒、粘粒等

物質沿山坡下瀉到平緩地帶沉積而成的堆積物，形狀扇形。

特點：扇形頂端沉積物分選性差，石礫、磁、砂粒混存，而邊緣多為細砂、

粉砂、粘粒，水分、養分豐富。4.沖積物：巖石風化產物受河流經常性流水的

侵蝕和搬運，在流速減緩時沉積于河谷地區的沖積物，如長江中下游、珠江三

角洲地區。

特點：成層性；成帶性；成分復雜。5.湖積物：湖水泛濫沉

積而成的沉積物。

特點：由于水流較緩，所以質地較細；水分、養

分多，0M高一肥沃土壤。

6.海積物：由于海岸上升或江河入海回流的淤積物露出水面形成。特點：各地

的海積物質質地不一，有的為全砂粒的砂堆，有的全為粘細沉積

物。質地粗的養分含量低，質地細的養分含量高。

7.風積物：風力吹來的泥砂堆積而成。特點：質地粗,砂性大,水分、養分缺乏，

形成的土壤肥力低。

8.黃土：是第四紀沉積物，成因復雜，有的說是風力堆積而成，有的說是流水搬

運堆積而成。

特點：顆粒成分以粉砂粒為主，土壤質地疏松、通透性好；風化程度低，含

鹽基豐富，是肥沃的土壤母質。

9.紅土:又稱第四紀紅覦占土；分布碌國南方，多呈紅色、紅棕色，質地粘S,

養分少。

第二節土壤粒級、質地及其性質

一、土壤粒級

土壤的固相部分稱土壤顆粒,簡稱土粒。按照土粒的成分可分為礦物質土粒

和有機質土粒。礦物質土粒在數量上占絕對優勢，所以通常所說的土粒實際上專

指礦物質土粒。土粒大小很不均一，其組成、性質也不同。

(-)土壤粒級的定義根據f物質土粒粒徑大小及其性質上的變化，將其劃分為

若干組，稱為土壤

粒級。

(二)土壤粒級的分類1.國際

制

1930年莫斯科第二屆國際土壤學會制定，這種分級制把土壤單粒分為四個

基本粒級：石礫、砂粒、粉粒、粘粒。

石礫>2mm;砂粒2~0.02mm（粗砂粒2~0.2mm;細砂粒0.2~0.02mm）;

粉粒0.02~0.002mm;粘粒＜0.002mm。

2.卡慶斯基制（前蘇聯制）

前蘇聯土壤學家1957年修定而成。大體把＞1mm稱為石礫；1~0.01mm稱

為物理性砂粒（物理性狀類似砂粒：可塑性、粘結性、粘著性小）；＜0.01廊物

理性粘粒（物理性狀類似粘粒：可塑性、膨脹性、粘著性大）。

3.中國制

在卡慶斯基制的基礎上修定而來，1987年《中國土壤》正式公布，把粘粒的

上限移到公認的0.002mm,把粘粒分為粗細兩個級別：

縱觀各種粒級分類制，盡量存在著一些差別，但大體上還是J巴土壤粒級分為

砂粒、粉粒、粘粒三類。

（三）各級土粒的組成和性質1.各

粒級的礦物組成

砂粒和粉砂粒以原生礦物為主，其中石英最多；粘粒基本上

是次生層狀硅酸鹽礦物為主，原生礦物極少。

二、土壤質地

但可一種土壤都不可能只有某一級別的土粒，各級別的土粒在土壤中的含量

也不是平均分配的。

（一）土壤質地的定義與意義機械組成指土壤中各粒級礦物質土粒所占的百分

數，也稱顆粒組成。土壤質地是根據機械組成劃分的土壤類型。一±壤

中各粒級土粒含量（質

量）的百分率的組合稱為土壤質地（土壤的顆粒組成、土壤的機械組成）。土壤

質地是土壤的一項非常穩定的自然屬性，它可以反映母質的來源和成土

過程的某些特征，對土壤巴力有很大的影響，因而在制定土壤利用規劃、確定施

肥用量和種類、進行土壤改良和管理時必須重視其質地特點。

（二）土壤質地的分類1.國際制：

國際制土壤質地分類標準是根據砂粒（2-0.02毫米）、粉粒（0.02-0.002

毫米）和粘粒（＜0.002毫米）三粒級含量的比例，劃定12個質地名稱，可從

三角圖上查質地名稱。先找到該果碗的定點（100%），按3個粒級含量分別做

各頂點對應的三角形的3條底邊的平行線，3線相交點，即為所查質地區查三角

圖的要點為：以粘粒的含量為主要標準，＜15%一砂土或壤土，15%-25%-粘

壤土，＞25%一粘土；

當粉粒含量達到45%以上時,在質地分類名稱前要加冠"粉質"字樣，當

砂粒含量達到55—85%時，在質地類別名稱前要加冠"砂質"字樣；

當砂粒含量＞85%時，直接稱為壤砂土，＞90%-砂土.例如：某土壤：

砂粒30%、粉粒50%、粘粒20%-粉質粘壤土

某土壤：砂粒60%、粉粒20%、粘粒20%-砂質粘壤土某土壤：砂

粒10%、粉粒50%、粘粒40%—粉質粘土

2.卡慶斯基制（前蘇聯制）卡慶斯基制土壤質地分類制有簡制和詳制兩種。其中

以簡制應用最為廣泛，

這里我們只介紹簡制，在我國的兩次土壤普查中都采用了卡慶斯基簡制作為質地

分類標準。

卡慶斯基簡制是根據物理性砂粒（＞0.01mm）和物理性粘粒（＜0.01mm）

的含量來劃分土壤質地類別。

3.中國制

1987年《中國土壤》第二版中公布了中國的質地分類制，分為3組12種

質地名稱。

與其它的質地制相比，我國的質地制有以下的特點：與其配套的粒級制是在

卡慶斯基粒級制的基礎上修定而來的，主要是把粘粒

的上限由0.001師提高到大家公認的0.002mm,粘粒級分為粗（0.002-0.001

mm）和細（<0.001mm）兩個粒級。我國的質地分類標準還處在試用階段，還沒

有得到廣泛的應用。縱觀各種質地分類制，盡量存在著一些差別，但大體上

還是把土壤質地分為

砂土、壤土、粘土三類。

（三）土壤質地與土壤肥力的關系L砂質土（砂粒

>50%）

（1）肥力特征

蓄水力弱、養分含量少，保肥能力差、土溫變化快，但通氣性、透水性好，

易耕作。

由于砂質土壤含砂粒較多，粘粒少，顆粒間空隙比較大，所以蓄水力弱，抗

旱能力差。

砂質土本身所含養料比較貧乏，由于缺乏粘粒（無機膠體）和OM（有機質

膠體），保肥性差；通氣性、透水性較好,有利于好氣性微生物的活動，OM分

解快，肥效快、猛而不穩，前勁大后勁不足。

砂質土壤因含水量少，熱容量較小，所以晝夜溫差變化大，土溫變化快，這

對于某些作物生長不利，但有利于碳水化合物的累積，對塊根、塊莖作物生長有

利。

(2)宜種作物

耐旱、耐瘠、生育期短、早熟的作物，尤其是塊根、塊莖、菜苗和葉菜等。

(3)肥水管理

化肥施用少量多次，后期勤追肥；多施未腐

熟有機肥；

勤澆水。2.粘質土(粘粒＞

30%)

(1)肥力特征

保水、保肥性好，養分含量豐富,土溫比較穩定，但通氣性、透水性差，耕

作上匕較困難(干時堅硬，濕時粘粒,故要在一定的含水量條件下耕作較好)。

由于粘質土壤含粘粒較多，顆粒細小，孔隙間毛管作用發達，能保存大量的

水分，但是水分損失快，保水抗旱能力差。

粘質土壤含粘粒較多，一方面粘粒本身所含養分豐富，另一方面粘粒的膠體

特性突出，保肥性好。

粘質土壤由于蓄水量大，熱容量也較大,所以晝夜溫費化小，璋變化慢，

這有利于植物生長。

粘質土壤由于土壤顆粒較細，顆粒間空隙小，大孑稀少，所以通氣性、透水

性差，不利于好氣性微生物的活動，OM分解上俄慢，有利于土壤OM的累積,

所以粘質土壤OM的含量一般比砂質土壤高，肥效慢、穩而且持久。

(2)宜種作物

糧食作物以及果、桑、茶等多年生的深根作物。

（3）肥水管理

化肥一次用量可適當增加，前期追施速效化肥；有機肥宜用

腐熟度高的；濕時排水..干旱勤澆水，還可壓面堵塞毛管孔

隙。

3、壤質土

兼有砂質土和粘質土的優點，水、肥、氣、熱比較協調，耕性優良，適宜種

植的作物種類多，是比較理想的土壤質地。

（四）土壤質地層次性（質地剖面）許多土壤上下層的質地差別很大，呈現土

壤質地層次性。形成原因有自然條

件（沖積性母質發育的土壤）和人為耕作等（犁底層）質地層次忸寸土壤肥力

的影響，側重在致低層次排列方式和層次厚度上，特

別是土體1m內的層次特點。上砂下粘：膠泥底、上浸地，托水

又托肥——蒙金土；上粘下砂：砂礫底、菜藍地,漏水又漏

肥----倒蒙金。

（五）土壤質地的改良1.增施有機

肥料

無論是砂質土還是粘質土，增施有機肥，提高土壤0M含量，都能起到改

良土壤的作用，因為0M的粘結力和粘著力比砂粒大，但是比粘粒小，可以克

服砂土過砂，粘土過粘的缺點。

另外，0M還能促進土壤結構的形成，使粘土疏松，增加砂土的保肥性。2.

摻砂、摻粘，客土調劑

對于砂土地可以摻入粘土（河溝中的淤泥），對粘土可以摻入砂土，從而達

到改良土壤質地的目的。

3.翻淤壓砂、翻砂壓淤砂粘相問的土壤，可以先把表土翻到一邊,再把下層土翻

上來，使上、下層

的土壤混合，可以達到改良土壤質地的目的。4.引洪漫淤、引洪

漫砂

對沿江河的砂質土壤，利用洪水中攜帶的泥砂來改良砂土和粘土。但要注意

引洪漫淤改良砂土時，要提高進水口，以減少砂粒的流入量，引洪漫砂時則要降

低入水口，以使有更多的粗砂進入。5.根據不同的土壤質地采用不同的耕作管

理措施。

思考題：1.簡述風化作用的概念、類型、特

點。

2.試述巖石、母質、土壤三者的區別與聯系

3.試I:匕較高嶺石組礦物與蒙脫石組礦物在性質上的差異?以及產生這些差異的原

因是什么？

4.礦質土粒和土壤質地是如何分類的？

5.試述土壤質地與土壤肥力間的關系？

6.如何對不同質地的土壤進行改良和利用？

第二章土壤有機質

一、學時安排：4學時二、教學要

求：

1.了解土壤有機質的來源、含量及其組成

2.掌握土壤有機質的分解和轉化

3.理解土壤腐殖物質的形成f口性質

4.掌握土壤有機質的作用及管理三、教學重點：土壤有機質的分解和轉化，土壤

腐殖物質的性質，土壤有機質的作用及調節

四、教學難點：土壤有機質的分解和轉化，土壤有機質的調節土壤有機質是土

壤的重要組成部分，對土壤肥力、生態環境有重要的作用。

土壤有機質是指存在于土壤中所有含碳的有機物質，包括土壤中各種動物、植物

殘體、微生物體及其分解和合成的各種有機物質，即由生命體和非生命體兩部分

有機物質組成。該章主要介紹非生命體有機質以及與之有關的生物過程和影響因

素。

第一節土壤有機質的來源.含量及其組成

一、土壤有機質的來源、存在形態

（一）來源：原始土壤中微生物是土壤有機質的最早來源。隨著生物的進化和成

土過程的發展，動物、植物殘體稱為土壤有機質的基本來源。自然土壤經人為影

響后，還包括有機月吃斗、工農業和生活廢水、廢渣、微生物制品、有機農藥等有

機物質。

（二）存在狀態：1.新鮮有機質；

2.半分解有機質；

3.腐殖質。

新鮮有機質和半分解有機質，約占有機質總量的10%~15%,易機械分

開,是土壤有機質的基本組成部分和養分來源，也是形成腐殖質的原料。

腐殖質約占85%?90%,常形成有機無機復合體，難以用機械方法分開,

是改良土壤、供給養分的重要物質，也是土壤肥力水平的重要標志之一。二、±

壤有機質的含量

土壤有機質的含量差異很大，高的達20%或30%（泥炭土），低0壞足0.5%

（漠境土）。耕作土壤表層的有機質含量通常＜5%,T殳在1%~3%之間。

把耕作層有機質含量＞20%——有機質土壤；耕作層有機質含量＜20%——

礦質土壤。

三、土壤有機質的組成

（一）元素組成

主要元素組成是C、H、0、N,分別占52%~58%、34%~39%、3.3%~

4.8%和3.7%~4.1%,其次是P、S。

（二）化合物組成1.糖、有機酸、醛、醇、酮類及其相近

的化合物

可溶于水，完全分解產生CO2和也0,嫌氣分解產生CH4等還原性氣體。

2.纖維、半纖維素

者阿被微生物分解，半纖維素在稀酸堿作用下易水解,纖維素在較強酸堿作

用下易水解。

3.木質素

比較穩定，不易被細菌和化學物質分解，但可被真菌和放線菌分解。4.脂肪、

蠟質、樹脂和單寧等

不溶于水而溶于醇、酸及苯中，抵抗化學分解和細菌的分解能力較強，在土

壤中除脂肪分解較快外，一般很難徹底分解。

5.含氮化合物

易被微生物分解6.灰分物質（植物殘體燃燒后所留下的灰），占植物體重的

5%。主要成分有Ca、Mg、K、Na、Si、P、S、Fe、Al、Mn等。

也可簡單分為腐殖物質和非腐殖物質。

第二節土壤有機質的分解和轉化

進入土壤的有機質在微生物作用下，進行著復雜的轉化過程，包括礦質化過

程與腐殖化過程

一、礦質化與腐殖化

（一）礦質化

微生物分解有機質，釋放C02和無機物的過程稱礦化作用。這一過程也是

有機質中養分的釋放過程。土壤有機質的礦質化過程主要有以下幾種。1.碳水

化合物的分解

土壤有機質中的碳水化合物如纖維素、半纖維素、淀粉等糖類，在微生物分

泌的糖類水解酶的作用下，首先水解為單糖：

（C6HloC）5）n+nH2O--TnC6H12。6。

生成的單糖由于環境條件和微生物種類不同，又可通過不同的途徑分解，其

最終產物也不同。如果在好氣條件下，有好氣性微生物分解,最終產物為水和二

氧化碳，放出的熱量多，稱氧化作用。其反應如下：

nC6Hl206+6O2-—6cO2+6H2O+熱量

如果在通氣不良的條件下，則在嫌氣性微生物作用下緩慢分解，并形成一些

還原性氣體、有機酸，產生的熱量少，稱發酵作用。其反應為

C6Hl2。6一CH3cH2cH2coOH+2H2+2CO2+熱量4H2+CO2--CH4+

2H2。

碳水化合物的分解，不僅為微生物的活動提供了碳源和能源，擴散到近地表

大氣層中的C02,還可供綠色植物光合作用所需要的碳素營養。C02溶于水形

成碳酸，有利于土壤礦質養分的溶解和轉化，豐富土壤中速效態養分。2.含氮有

機質的分解

含氮有機物是土壤中氮素的主要貯藏狀態，包括蛋白質、氨基酸、腐殖質等。

不經分解多數不能為植物直接利用。

(1)水解作用

蛋白質在微生物分泌的蛋白質水解酶作用下，分解成氨基酸的作用稱水解作

用。

蛋白質

蛋白質氨基酸

水解酶

氨基酸大多數溶于水，可被植物、微生物吸收利用，也可進一步分解轉化。

(2)氨化作用

分解含氮有機物產生氨的生物學過程稱氨化作用

氧化

CH2NH2COOH+02HC00H+CO2+NH3

好氣分解

還原

CH2NH2COOH+H2CH3COOH+NH3

嫌氣分解

水解

CH2NH2COOH+H2OCH2(OH)COOH+NH3

不論土壤通氣狀況如何，只要微生物生命活動旺盛，氨化作用就可以在多種

條件下進行。氨化作用生成的氨，在土壤溶液中與酸作用生成較鹽，植物也可以

直接吸收利用，也可以NH.吸附在土壤膠粒上,免遭淋失，也會以NH3逸入

大氣造成氮素的損失，或進行硝化作用，轉化成硝酸。

(3)硝化作用

氨態氮被微生物氧化成亞硝酸，并進一步氧化成硝酸的過程，稱硝化作用。

這一作用可分為兩個階段：第一階段，氨被亞硝酸細菌氧化成亞硝酸；第二階段，

亞硝酸被硝化細菌氧化成硝酸。其反應如下：

2NH2+3022HNO2+2H2O+熱量

2HNO2+O22HNO3+熱量

硝化作用是一種氧化作用，只能在土壤通氣良好的條件下進行，因此適當地

中耕、松土、排水、經常保持土壤疏松透氣，是硝化作用順利進行的必要條件。

硝化作用產生的硝酸與土壤中的鹽基作用生成硝酸鹽，N03-也可直接被植物吸

收，但N03一不易被土壤膠粒吸附，易隨水淋失。

(4)反硝化作用

同細菌在無氧或微氧條件下以N03-或NCh-作為呼吸作用的最終電子受

體生成N20和N2的硝酸鹽還原過程，稱反硝化作用。其反應如下：

反硝化細菌

C6Hl2。6+24KNO324KHCO3+6co2+12N2t+I8H2O

反硝化作用是土壤氮素損失的過程，多發生在通氣不良或富含新鮮有機質的

土壤中，改善土壤的通氣狀況，能抑制反硝化作用的進行。

3.含磷、硫有機物的分解

(1)含磷有機物的分解土壤中含磷有機物主要有核蛋白、卵磷脂、核酸、核素

等，它們在有機磷細

菌的作用下進行分解：

磷細菌K++Na++Ca2*

核蛋白質磷酸磷酸鹽

水解

產生的磷酸鹽是植物可吸收的磷素養分，但在酸性或石灰性土壤中易與Fe、

Al、Ca.Mg等生成難溶性的璘酸鹽，降低其有效性。在缺氧條件下磷酸又被還

原為磷化氫，

其反應如下：

H3P。4H3P。3H3P。2PH3

磷化氫有毒，在水淹條件下常會使植物根系發黑甚至死亡。

(2)含硫有機物的分解植物殘體中的硫，主要存在于蛋白質中，能分解含硫有

機物的土壤微生物很

多，T殳能分解含氮有機物的氨化細菌，都能分解有機硫化物，產生硫化氫，其

反應如下：

蛋白質硫氨基酸H2s還原型的無機硫化物被硫化細菌氧化成

硫酸的過程，稱硫化作用。其反應如

下：

2H2S+O22H2O+2S

2S+3O2+2H2O2H2SO4

硫化作用產生的硫酸與土壤中的鹽基物質作用，形成硫酸鹽，硫酸鹽是植物

可吸收的養分。硫酸還可增加土壤中礦質養分的溶解度，提高其有效性。

細菌在無氧條件下，以一作呼吸作用的最終電子受體產生或的

so：sH2S

硫酸鹽還原過程，稱反硫化作用。硫化氫對根系有毒害作用，能造成根系腐爛。

因此，應排除土壤多余水分，改善土壤通氣條件，抑制反硫化作用進行。

（二）腐殖化

腐殖化指有機質被分解后再合成新的較穩定的復雜的有機化合物，并使有機

質和養分保蓄起來的過程。一般認為腐殖質的形成要經過兩個階段：

第一階段：微生物將動植物殘體轉化為腐殖質的組分，如芳香族化合物（多

元酚）和含氮的化合物（氨基酸和多肽）；

第二階段：在微生物的作用下，各組分通過縮合作用合成腐殖質的過程。在

第二階段中，微生物分泌的酚氧化化酶，將多元酚氧化為釀，酶與其它含氮化合

物合成腐殖質。即1）多元酚氧化為醍；2）醍和氨基酸或肽縮合。

腐殖化系數：單位重量的有機物質碳在土壤中分解一年后的殘留碳量。激

發作用：土壤中加入新鮮有機物質會促進土壤原有有機質的降解，這種礦

化作用稱之激發作用。激發效應可正可負。礦質化和腐殖化兩個過程互相聯系,

隨條件改變相互轉化，礦化的中間產物

是形成腐殖質的原料,腐殖化過程的產物,再經礦化分解釋放出養分,通常需調

控兩者的速度，使其能供應作物生長的養分同時又使有機質保持在一定的水平。

二、影響有機質轉化的因素

微生物是有機質轉化的主要驅動力,凡是能夠影響微生物活動及其生理作用

的因素都會影響有機質的轉化。

（-）植物殘體特性

1.物理狀態

新鮮程度、破碎程度和緊實程度。

2.C/N

C/N不僅影響有機殘體分解速度,還影響土壤有效氮的供應，通常以25:

1或30:1較為合適。因為微生物生物體合成需要5份C和1份N,同時需要消

耗20份C作為能源，故C/N<25:1時，微生物活動最旺盛，分解有機質速度

較快,釋放出大量N素，相反C/N>25:1時，N相對不足,會出現微生物與

植物共同爭奪土壤中的有效N。

3.化合物組成

含易分解有機化合物多的比含難分解化合物多的易分解，如含蛋白質多的比

含木質素多的易分解。

（二）水分、通氣性

最適濕度：土壤持水量的50%~80%;低洼、積水有利于有機質的積累。

通氣不良利于有機質累積。在好氣條件下，微生物活動旺盛，分解作用可進

行較快而徹底，有機物質會

分解成CO2和H2O,而N、P、S等則以礦質鹽類釋放出來。在嫌氣條件下，

好氧微生物的活動受抑制，分解作用進行得既慢又不徹底，

同時往往還產生有機酸、乙醇等中間產物。在極端嫌氣的情況下，還產生CH4、

力等還原物質，其中的養料和能量釋放很少，對植物生長福II。

（三）血

在0~35。（：范圍內,有機質的分解隨溫度升高而加快。土壤微生物活動的最

適宜溫度大約為25-35℃o

（四）土壤特性

1.質地

粘粒含量越高，有機質含量也越高。有機質與粘粒結合免受微生物破壞。

2.pH值

通過影響微生物的活性而影響有機質的分解。各種微生物都有其最適pH范

圍，多數細菌的最適pH為6.5~7.5,真菌為3~6,放線菌為略偏向堿性。由

于細菌數目最多，所以pH6.5~7.5較適宜，過酸過堿對一般的微生物均不大適

宜。

第三節土壤腐殖物質的形成和性質

腐殖質是一類以芳香化合物或其聚合物為核心，復合其他有機物的有機復合體,

是組成和結構都很復雜的天然高分子聚合物，非常穩定難溶于水。腐殖質非常穩定

對維持土壤有機質水平，減少氮素等其他養分移動、損失是十分重要的。一、土壤

腐殖質的形成

土壤腐殖化作用是一系列極端復雜過程的總稱，是由微生物為主導的生物和

生物化學過程,還有一些屯化學的反應。目前,對土壤腐殖化作用的看法一般分

為三個階段：

植物殘體分解產生簡單的有機碳化合物；通過微生物對這些有機化合物的代

謝作用及反復的循環，增殖微生物細胞；通過微生物合成的多酚和酶或來自植

物的類木質素，聚合形成高分子多聚化

合物，即腐殖質。二、土壤腐

殖酸的分組

腐殖酸是腐殖質的主要成分，腐殖質主體是腐殖酸與金屬離子相結合的鹽類,

要想研究腐殖酸,就必須將之從土壤中提取出來，但較為困難，目前常用的方法

是：先將土壤中未分解或部分分解的動植物殘體分離，然后用不同的溶劑求浸提

土壤。

其中胡敏酸和富里酸為主要成分。三、土壤腐殖質的存在形

態

游離狀態的腐殖質，土壤中極少;與鹽基化合毓定的鹽類（腐質酸鈣鎂）;

與含水三氧化物化合成復雜的凝膠體；與粘粒結合成膠質復合體（有機無

機復合體）。52%~98%的有機質集中在

粘粒部分。四、土壤腐

殖質的性質

（一）物理性質

L顏色

黑褐色，富里酸呈淡黃色，胡敏酸呈褐色2.溶解

性與凝聚性

富里酸溶于水、酸、堿；胡敏酸不溶于水和酸，

但溶于堿；

富里酸的一價、二價鹽溶于水，三價鹽幾乎不溶于水；

胡敏酸的一價鹽溶于水，但二價、三價鹽幾乎不溶于水。腐殖酸可與鐵、

鋁、銅、鋅等形成絡合物,其穩定性隨pH升高而增大，降

低而降低。在水中為溶膠，增加電解質濃度或高價離子形成凝膠。3.吸水

性

親水膠體,最大吸水量可以超過500%,粘粒僅為15%~20%。4.分子結

構和分子量

目前還沒有完全確定，只明確以芳香核為主體，附以各種功能團。分子量因

土壤和組分的不同而不同，胡敏酸平均為2500~2000,富里酸平均為680~

（二）化學性質

1.元素組成

C、H、0