土壤学学科发展报告(2010-11简本)

一、引言

目前，全球所面临的粮食安全和环境污染等方面的问题以及节能减排和生态保护等方面的要求促使土壤学各分支学科的研究不断向前推进。在这样的背景下，总结近年来我国科学家在该领域所取得的研究成果，并通过和国际同行间的比较，找出我国土壤学发展中存在的问题，分析学科发展趋势，提出近期研究的重点领域、发展的措施和展望，促进土壤、环境和生态学的交叉、融合，把握学科发展方向，紧跟学科发展前沿，对促进土壤学科发展，促进国家科技进步与经济可持续发展具有重要意义。

二、本学科近年来的研究进展

我国的土壤科学虽然起步较晚，但近年来发展极为迅速。在土壤学的某些分支，如土壤系统分类、表面化学、土壤温室气体排放和面源污染控制、土壤水肥管理、长效肥的研制、土壤－植物营养、土壤污染修复和土壤微生物等方面的研究均有长足发展。我国的土壤系统分类研究逐步与美国系统接轨，中国土壤分类系统已经成为国际四大分类体系之一，其中，有关人为土纲的分类研究在世界处于领先水平；在土壤化学方面系统地开展了土壤胶体化学、土壤界面化学、土壤养分化学、土壤污染化学等方面的研究，其中以土壤胶体和界面化学的研究较为系统和深入，也取得了很好的研究结果；在污染土壤修复方面系统地开展了土壤污染调查、污染过程与机制研究、污染效应风险评价、污染土壤修复管理研究，基于污染物界面过程的效应评价模型已经达到国际水平；在土壤环境方面开展了温室气体排放调控和农业非点源污染控制的系统研究，稻田CH4和N2O排放规律和稻麦系统CO2倍增生态效应的FACE研究达到国际先进水平；土壤-植物营养学方面已形成以植物-土壤互作的根际理论为核心，以作物高产、资源高效和环境保护为目标，综合利用生物调控及养分管理技术来实现作物高产高效的研究体系，形成以植物营养生理与遗传、土壤-植物互作与调控、养分资源管理、污染物控制和治理等主要研究领域的系统学科；土壤物理学与土壤矿物学研究在土壤水文学、土壤力学、矿物界面反应分子机制以及矿物界面反应过程与化学动力学等领域也已接近国际前沿。此外，我国的古土壤研究、（数字）土壤制图研究、土壤质量研究、土壤退化机理研究等基本与国际同步。

在面对国家需求、解决生产实际问题的同时土壤学的学科建设也得到了极大发展，相继建立了土壤地理学、土壤化学、土壤物理学、土壤生物学等各分支学科，出版了《中国土壤》、《中国水稻土》、《土壤发生与系统分类》、《中国农业土壤志》、《中国土壤质量》、《中国红壤》、《红壤物质循环与调控》等一系列专（编）著，提出了土壤圈物质循环的重要研究内涵，建立了具有中国特色的土壤学理论，中国土壤学已经形成了阵容较大的研究队伍和较为完整的学科体系，在国际上已具有一定特色和地位。

三、本学科发展趋势

土壤学的研究成果在解决全球资源紧张、环境污染、气候变化以及保障人类社会可持续发展等问题中发挥了巨大作用。目前，该学科正在经历从传统土壤学向现代土壤学的过渡，

具体可归结为三方面的转变:一是研究目标的转变，即从土壤的发生分布更多地转向与人类活动密切相关的农业、资源和环境方面的研究；二是研究时空尺度的拓展和融合，土壤研究在宏观（全球、区域、流域）、中观（土链、田块、颗粒、结构、表面）和微观（分子、原子、离子和电子）尺度上相互融合，在短时间（秒、分）和长时间（年、世纪）尺度上相互结合；三是研究手段的不断提升，借助于现代高技术不断走向信息化、数字化、网络化、集成化，建立从实验室模拟、机制模型到田间模式、示范模区的综合体系。经过160多年的发展，土壤科学已发展成以系统观测与定量实验为基础，以多组分、多形态和多尺度物质性质、分异与变化为中心，以土壤过程和功能为重点的土壤学学科理论、研究方法及相应技术体系的综合性学科。近年来，国内外土壤学的发展呈现如下发展态势：

1.新技术、新方法的应用以及长期定位试验成为土壤学发展的重要手段

当前国际土壤学研究，由于广泛借助地球系统科学新思维、物质科学新技术和地球过程监测新装备等现代科学技术而获得空前发展。技术进步将在未来相当长的一段时期内继续推动土壤学的认知水平和分析能力，从而提升土壤学研究的整体水平。这些技术包括：应用同位素的生物地球化学法元素识别技术、同步光谱显微技术、同步辐射技术等对土壤物质形态和性质的研究；应用红外发射光谱法、发射性反射光谱法和光栅分类法等技术进行的遥感遥测与制图技术；应用现代分子微生态技术（例如FISH和CARD-FISH技术）和DNA同位素探针技术(13C DNA probing)，生物化学同位素质谱探针耦联技术（例如PLFA-GC-MS）进行界面及其相互作用研究；应用磷脂脂肪酸(PLFA)、脂肪酸甲酯(FAME)、限制性片段长度多态性(RFLP )、DGGE /TGGE等方法进行分子生物学和分子生态学研究；应用基因芯片(又称DNA微阵列)与高通量DNA测序技术进行基因组学研究；借助通量观测系统、水分-温度-电位的现代传感器系统、数据自动存储和远程传输系统进行长期定位观测和联网试验研究等。

2.基础理论创新、技术进步与产业开发相结合成为现代土壤科学发展的战略途径

土壤科学正在向农业和环境问题的结合研究发展，（有机）碳-氮-磷的土壤和生态系统循环再度成为土壤学研究重点和热点。环境污染和全球变化下生态系统C-N耦合、P的活化及其在土壤-植物-水体系统转移与富营养化形成机理成为土壤学解决农业和环境问题的焦点；土壤中痕量元素的生物有效性与环境效应研究朝着食物安全和生物修复方向不断深化；土壤环境污染表征、界面过程与生物效应研究成为新热点，土壤环境污染修复技术向通过化学－生物联合方法降低重金属对作物的生物有效性以及提高富集植物的生物提取效率两个方向发展。上述动态说明，当前国际土壤学研究已在基础理论创新上有所突破，并不断地推进农业和环境技术体系与产业发展进步。

3.多学科交叉综合与集成研究是提升和发展现代土壤学的新的趋势

新兴土壤学研究方向及分支学科的诞生和涌现得益于与土壤学内部分支学科的融合和土壤学与其它基础科学的渗透融合。例如，生物学参与土壤物质和过程的研究，衍生出土壤生物物理研究分支学科；微生物学、微形态学和土壤颗粒与土壤结构的交叉研究派生出土壤微生境和微生态研究方向；突飞猛进的生物学特别是分子生物学技术与土壤学的交叉发展了分子土壤学研究；化学结构、化学计量与土壤颗粒基本物质分子组成的交叉和综合形成了分子模拟(molecular modeling)方向；数学、地统计学和土壤学的交叉形成了土壤计量学(pedometrics);数字技术、信息技术的发展使得土壤信息系统研究和数字土壤研究成为现实，改变了传统土

壤学分析的模糊和定性的形象。特别是在土壤的环境研究上，土壤学与生态毒理、环境毒理和化学毒理与风险管理学等学科的交叉融合奠定了土壤环境与健康风险的活跃的研究领域方向。而临界带（critical zone）土壤的研究，则是整合了微生物学、水文学、生态学、环境科学、地球化学、地质学、大气科学的知识和技术，在考虑土壤过程、功能及服务上与地球系统科学表层过程研究接轨，使得土壤学在解决地球各圈层交互作用以及诸如农业与面源污染、土壤与全球变化、跨界面和跨流域环境污染与控制等问题上的能力大为提高。

4.社会与公众需求成为土壤科学发展的推动力

全球社会可持续发展面临的挑战极大地推动了土壤学的发展。不断增长的人口对粮食的需求成为农业土壤学尤其是土壤肥力和生产力研究的持续动力; 气候变化及其应对的挑战，催生了土壤碳循环与固碳土壤学在全球的兴起；环境污染的全球化和POPs控制的国际公约推动了土壤环境与污染控制和修复成为全球环境科学的热点领域。科学研究的全球合作和重大国际科学研究计划，也推动了土壤学的全球对比与网络化。随着国际地圈生物圈计划（IGBP）等全球变化研究的需要，构成了国际有机质研究网络(SOMNET)和全球土壤变化与长期试验网络（LTES）的跨地域和国家的整合研究。为了全球土壤信息化对比，在ISRIC（International Soil Reference and Information Centre）基础上，正在开展国际土壤分类系统的全球合作研究。随着全球对社会可持续发展科学的需求，土壤学在各个领域的全球对比和网络化研究必将得到进一步的推进。

四、本学科研究展望及建议

今后我国土壤学的发展必须首先面临全球能源、资源、生态、环境、农业、全球变化、自然灾害、经济危机及人类生命健康等八大问题的挑战。目前我国面临的土壤学问题主要是如何进一步提高土壤生产力和可持续利用能力，满足人口不断增加对粮食和其他农产品的需求；如何提高农用化学品和水资源利用率，减少环境污染；最大限度地开发土壤的环境保持功能，缓解区域和全球环境向不利方面发展。针对这些问题我们认为在未来几年土壤科学应该优先发展的重要领域如下：

1.土壤发育与土壤信息

研究大空间和精细时间尺度土壤演化速率、影响因素和过程模拟，特别是全球环境变化背景下风化和土壤（如冻土）形成过程与全球生物地球化学循环，以及地学定年为基础的古土壤与环境演变以及近代人为活动的土壤学记录；深入研究以基层分类为主要内容的土壤系统分类，以国际上统一分类为导向开展分类参比研究；研究土壤遥感与信息技术中土壤学、农学、地学等的机理，构建标准光谱库；发展土壤遥感图像处理与自动分类技术，多元、多维复合分析的智能化处理，以及新型传感器数据分析处理技术；实现土壤数字制图和土壤数据库的数据标准化，开发“3S”一体化技术。

2.土壤资源和土壤质量演变

系统观测和联网研究高强度利用条件下土壤质量，特别是环境和健康质量的演变规律和机制；研究土壤退化的景观生态学机制和预测预报，自然作用和人为活动共同影响下土壤侵蚀的形成过程、机理及其调控机制，跨尺度土壤侵蚀研究方法综合集成和预测模型，径流-泥

沙（土）-面源污染物相互作用机制，盐渍土土壤质量演变规律与机制，高效评估方法、盐渍化防控机理和修复技术，酸沉降和人为活动共同影响下的红壤加速酸化机制及其生物调控技术。

3.土壤性质与多界面过程

研究土壤特性和生物物理过程演变的定量描述方法和监测方法；研究土壤物理过程和化学、生物过程的耦合机制和模拟模型，建立土壤基本特性与土壤水、盐、溶质(包括养分和污染物)、热、气迁移特性的内在定量关系；研究土壤水-盐-肥耦合调控的机理和措施；基于现代光谱技术研究土壤胶体的结构、亚结构及特性，以及纳米相界面反应和纳米颗粒相互作用的机理；开展纳米微域中养分和污染物的土壤固定与液体流动态监测，研制相应的非均质体系模型；研究土壤组分与有机物/微生物作用的界面过程、分子机制及分子模拟；研究土壤矿物表面铁循环与物质转化的化学过程、生物起源的矿物形成过程和形成机制及其在污染物迁移中的作用。

4.土壤分子生物学与蛋白组学

以土壤微生物群落的遗传信息为研究对象，采用先进的分子生物学手段，构建土壤微生物环境基因组学和蛋白组学库；研究土壤生物代谢过程及其影响因素和产物；研究炭黑形成的生物化学过程与机理，土壤生物氧化还原过程及其作用机制；研究极端环境、微域空间与根际界面土壤生物驱动过程、互作方式及其调节机制；研究复杂群落及食物网水平土壤生物的相互作用、进化机制及其生态功能。

5.土壤利用与全球变化及生态系统

通过多目标、多类型（农田、森林、草地、湿地等）的长期野外观察网络，研究不同生态系统土壤碳汇提高和稳定的机制，全球变化下土壤生态过程的响应与反馈过程和机理，特别是土壤碳、氮循环与温室气体产生和释放的关键过程和因素作用，以及全球变化背景下不同类型生态系统土壤碳动态的模型模拟和准确预测；研究脆弱和退化农业生态系统中土壤－生物－植被交互作用机制，以及生态系统服务功能恢复过程中土壤生物多样性与植物多样性的协同机制及其反馈；研究污染退化土壤的土壤植物-微生物强化修复机理。

6.土壤养分、肥力与生产力

研究农田生态系统内源有机质转化途径及其关键生物群落与功能，有机质积累、转化的环境因素与调控机制，土壤有机质提高对高生产力条件下生态系统稳定性的影响机制；研究土壤多养分转化的生物学过程和机制，如土壤有机碳耦合条件下氮磷在土-水界面的生物学过程及其机制，土壤碳氮共济的关键生物过程、制约条件及潜力；研究土壤根际过程与养分资源高效利用机制，主要包括作物根系诱导的根际养分活化过程及其分子机制、根际微生物与根际养分转化过程、根系与水分养分时空耦合的作物根层水肥调控机制；建立不同尺度土壤肥力及可持续性评价的方法与指标体系，研究不同生态区域土壤肥力的演变规律与主要驱动因子及机制；研究高生产力条件下养分资源综合管理理论与技术。

7.生态高值农业的土壤学基础研究

研究耕地质量的定向培育与耕地资源集约利用、水肥耦合管理与流域水资源保护利用、农业面源污染控制与农业清洁生产、应对全球变化的农田增汇减排体系；研究现代农业条件下，主要土壤障碍形成机制与调控技术；研究连作障碍的生态过程与调控、精准农业和信息化农业科技发展技术，建立土壤质量标准体系；研究土壤环境污染防治与修复技术体系。

面对这些艰巨的任务，我们应该清楚地看到存在的不足。首先，我国教育体制限制了多学科综合人才的培养。由农业大学培养的土壤学基础人才在数学、物理学和哲学等基础学科的知识和技能上明显逊于国外，使得从事土壤科学研究的科研人员知识面单一，应用其他自然科学的最新进展严重滞后，从而影响其创新能力。其次，对于土壤学观测、监测和实验分析的仪器设备研制方面的支持不够，生态环境长期定位监测网络的自动化水平低，制约了土壤学研究水平的提升，导致尖端仪器设备以及相关信息产品（如高精度卫星遥感数据）的土壤学研究工作始终滞后于国际先进水平。第三，部门分割导致土壤学研究资源分散，利用效率低，共享程度差。高水平研究平台、国家信息数据、土壤调查和长期试验资料分别掌握在不同的部门和研究单位，由于管理体制问题，对这些资源很难做到完全共享，制约着整体土壤学研究水平的提高。

综上所述，土壤学发展面临着前所未有的机遇与挑战，特别是随着全球生态环境的急剧变化，人类将遭受难以预测的突发性灾害影响。因此，现代土壤学研究的任务，首先必须从战略的高度、从系统角度出发研究土壤的结构、过程和功能的演变规律和机制，准确把握土壤演变的未来发展趋势，提出应对策略和措施；同时，现代土壤学的研究必须与社会需求和社会变革相适应，以解决全球土壤变化和生态环境对社会经济与人类健康影响等方面的关键性问题。只有不断发展现代土壤学，才能为实现人口、资源、环境和社会可持续发展的前景提供必不可少的保障。

第二篇：土壤学完整版

土壤：地球陆地表面能够生产植物收获物的那一疏松的表层。

土壤肥力：土壤在多大程度上满足植物对于土地因素需求的能力。分为自然肥力和人工肥力两种。

土 壤 学：农林科学体系中的一门基础科学，主要论述土壤和农林生产各个环节之间的内在联系：土壤变肥变瘦的一般规律，以及土壤利用和改良的技术。

矿 物：矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的自然产物，分为原生矿物和次生矿物。

原生矿物：地壳深处的岩浆冷凝而成的矿物（如长石类、角闪石和辉石、云母类、石英、磷灰石、橄榄石）。

次生矿物：有原生矿物经过化学变化（如变质作用和风化作用）形成的矿物（如：方解石，高岭石，蛇纹石）。

五大自然成土因素：气候、生物、母质、地形和时间。

矿物的物理性质：颜色（自色、他色、假色）、条痕（矿物粉末的颜色）、透明度和光泽（透明、半透明、不透明；金属光泽、半金属光泽、非金属光泽）、硬度、解理和断口（矿物在外力的作用下，沿着一定结晶方向破裂成光滑平面的性能称为解理，裂开后形成光滑平面称为解理面，破裂面称为断口）、相对密度。

常见造岩矿物：石英SiO2、正长石、斜长石、白云母、黑云母、角闪石、辉石、方解石、白云石、磷灰石、磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿。

岩石：指由各种地质作用形成的，由一种或多种矿物组成的集合体。

岩浆岩：地球内部呈熔融状态的岩浆喷出地球表面，或者上升到接近于地表的不同深度的地壳中，冷却、固化后形成的岩石。 岩浆岩的产状：深层侵入岩、浅层侵入岩、喷出岩。

岩浆岩的结构：根据矿物颗粒的相对大小划分（等粒状、斑状）、根据矿物颗粒的绝对大小划分（显晶质结构：粗粒结构、中粒结构、细粒结构，隐晶质结构）根据结晶程度划分（全晶质、半晶质、玻璃质）

岩浆岩的构造：块状构造、流纹状构造、气孔状构造、杏仁状构造。

岩浆岩的分类：根据矿物成分和硅酸的含量变化规律，将岩浆岩分为酸性岩（花岗岩、流纹岩）、中性岩（闪长岩、安山岩）、基性岩（辉长岩、玄武岩）、超基性岩（橄榄岩、辉岩）。按生成环境不同分为深成岩、浅成岩、喷出岩。

沉积岩：各种地质作用的沉积物，在地表和地下不太深的地方，在常温常压下，经过压紧、硬结所形成的岩石。是构成土壤母质的主要岩石之一。

沉积岩的物质成分：碎屑成分、黏土矿物、化学和生物成因的新矿物。

沉积岩的结构：形状分（粒状、砾状、角砾状）、直径大小分（砾状结构2、砂状结构2~0.05、粉砂状结构0.05~0.005、泥状结构0.005mm）

沉积岩的构造：主要构造使层理构造，其次为层面构造。

沉积岩的分类：机械沉积岩（砂岩、砂岩）、化学沉积岩（石灰岩、白云岩、页岩、粘土）、生物沉积岩。

变质岩：变质岩是由原来存在的岩浆岩、沉积岩和部分早期形成的变质岩，在内力作用下，经过变质作用所形成的岩石。 变质作用类型：接触变质作用、动力变质作用、区域变质作用。

变质岩的结构：变晶结构、变余结构、碎裂结构。

变质岩的构造：片理构造（板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造）、块状构造、变余构造。

主要的变质岩：板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、大理岩、石英岩。

风化作用：是指地表的岩石矿物，遇到了和它形成时截然不同的外界条件而遭到破坏，使其内部的结构、成分和性质发生变化的过程。

物理风化：是指由物理作用（温度变化、水分冻结、碎石劈裂以及风力、流水、冰川摩擦力等物理因素）使岩石矿物崩解破碎成大小不同形状各异的颗粒，而不改变其化学成分的过程。

化学风化：是指岩石矿物在 水、氧、二氧化碳等参与下进行的过程，包括溶解、水化和氧化等作用。包括溶解作用，水化作用，水解作用和氧化作用。

风化作用的产物：形成可溶性盐，形成黏土矿物，形成残留矿物。

生物活动：可以直接参与岩石矿物的分解破坏，但更重要的是生物活动加强了物理和化学风化的作用。

风化产物的类型：生态类型（硅质风化物、长石质风化物、铁镁质风化物、钙质风化物）、地球化学类型（碎屑类型、钙化类型、硅铝化类型、富铝化类型）。风化产物的母质类型：定积母质、运积母质（流水运积母质：坡积物、洪积物、淤积物-有明显的分层性、磨圆度好、分选性好；静水沉积母质，海水沉积母质，风积母质，重积母质又称塌积物）

土壤剖面：从地面向下挖掘直至母质层所裸露的一段垂直切面。

土壤分层：O枯落物层（LFH）、A腐殖质层、B淀积层、C母质层。

自养型细菌：不依靠分解氧化有机质取得碳和能量，而是直接摄取空气中的二氧化碳作为碳源，吸收无机含氮化合物和各种矿物质作为养分，利用光能或通过氧化无机物质获得能量，合成自身物质，进行生长和繁殖。属于这一类土壤细菌的有：亚硝酸细菌、硝酸细菌，硫磺细菌.

异养型细菌：它们只能利用有机质作为碳源和能源。

土壤有机质：存在于土壤中的所有含碳的有机化合物。它主要包括土壤中各种动物、植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机化合物。

土壤有机质的来源：土壤有机质是指土壤中含碳的有机化合物（植物残体，动物、微生物残体，动物、植物、微生物的排泄物和分泌物，人为施入土壤中的各种有机肥料）。

土壤有机质的类型：新鲜的有机物L，半分解的有机物F，腐殖质H。

土壤有机质的组成：碳水化合物，木质素，含氮化合物，树脂、脂肪、单宁、蜡质、灰分物质。

灰分物质：植物残体燃烧后所遗留下的灰烬称为灰分物质。灰分中主要为钙、镁、钾、钠，磷、硅、硫、铁、铝、锰等，此外还含有碘、锌、硼、氟等元素.

有机质的矿质化过程：进入土壤的有机质，在植物残体和微生物分泌的酶作用下，使有机物分解为简单有机化合物，最后转化为二氧化碳、氨、水和矿质养分（磷、硫、钾、钙、镁等简单化合物或离子），同时释放出能量的过程.

微生物的转化过程：

微生物对不含氮的有机质的转化（碳水化合物）：葡萄糖在好气条件下，在酵母菌和醋酸菌等微生物作用 下，生成简单的有机酸、醇类、酮类。这些中间物质在空气流通的土壤环境中继续氧化，最后完全分解成二氧化碳和水，同时放出热量。

微生物对含氮有机物的转化：水解过程（蛋白质在微生物所分泌的蛋白质水解酶的作用下，分解成为简单的氨基酸类含氮化合物），氮化过程（蛋白质水解生成的氨基酸在多种微生物及其分泌酶的作用下，产生氮的过程），硝化过程（在通气良好的情况下，氨在土壤微生物的作用下，可经过亚硝酸的中间阶段，进一步氧化成硝酸）2NH3+3Q2—2HNO2+2H2O+662kj，2HNO2+02—2HNO2+176KJ，反硝化过程（硝态氮在土壤通气不良情况下，还原成气态氮）。

土壤腐殖质：通过土壤微生物的作用，在土壤中新合成的一类分子量很大的、结构复杂的有机化合物，称为腐植质。 腐殖质的组分：富里酸组、胡敏酸组、胡敏素。一般以游离态和结合态两种状态存在。

腐植酸的主要组成是胡敏酸和富里酸。胡敏素是胡敏酸的同分异构体。

土壤有机质的腐殖化过程：是指土壤有机质在微生物作用下，把有机质分解产生的简单有机化合物及中间产物转化成更复杂的、稳定的、特殊的高分子有机化合物。

土壤有机质的作用：

有机质在土壤肥力上的作用：是植物营养的主要来源之一，促进植物生长发育，改善土壤的物理性质（腐殖质为棕褐色或黑色物质，被土粒包围后使土壤颜色变暗，从而增加了土壤吸热的能力，提高土壤温度），促进微生物和土壤动物的活动，提高土壤的保肥性和缓冲性，具有活化不溶性盐的作用。

有机质在生态环境上的作用：降低或延缓重金污染，对农药等有机污染物具有固定作用，对全球碳平衡的影响。

增加土壤有机质的措施：增施有机肥料，种植绿肥，秸秆还田。

影响土壤有机质转化的条件：有机化学成分、C/N、灰分含量。

粒级：通常根据土粒直径大小及其性质上的变化，将其划分为若干组，称为土壤粒级（粒组）。分为石块、石砾、砂粒、粉粒、黏粒。随着土壤单粒由大变小，各粒级土粒的粘结性、粘着性、可塑性、胀缩性以及吸附能力由弱到强。

土壤机械组成：土壤中各级土粒所占的质量百分数。

土壤质地：依据土壤机械组成相近与否而划分的土壤组合。土壤主要质地类型有三种，它们是：砂质土、壤质土、粘质土。 土壤质地与土壤肥力：砂质土（砂质土通透性强，保蓄性弱，养分含量低，气多水少、温度高二不稳），黏质土（黏质土保水保肥性强，养分含量丰富,,土温比较稳定，但通气透水性较差，易滞水受涝，有毒物质常危害林木），壤质土（砂壤适中，大小空隙比例适中，通气透水性好，土温稳定。养分丰富）。

土壤质地的改良：掺砂掺壤，客土调剂；引洪放淤，引洪漫沙；施有机肥，改良土性；植树种草，培肥改土。

土壤结构体：单个土粒在各种因素综合作用下相互黏合团聚，形成大小、形状和性质不同的团聚体。成型动力：干湿交替、冻融交替、生物作用、土壤耕作。

胶结物质是团粒结构形成的基础条件。分为有机胶体、无机胶体、黏粒表面的胶膜、钙及其他阳离子。

土壤孔隙度:单位容积的土壤中孔隙容积所占的百分数。土壤孔隙度（%）=（1-土壤密度/土粒密度）*100；土壤孔隙比=孔隙度/（1-孔隙度）

土粒密度（土壤比重）：单位容积固体土粒（不包括粒间空隙）的质量，叫做土粒密度，单位用g/cm3。多数土壤的平均值2.65g/cm3作为通用数值。

土壤密度（土壤容重）：指自然状态下（包括土粒之间的空隙），单位容积土壤的烘干质量，单位g/cm3。

毛管孔隙度=（毛管孔隙容积/土壤容积）*100。

土壤孔隙的类型：非活性孔隙、毛管孔隙、空气孔隙。

土壤孔性的影响因素：质地、结构、土壤有机质含量、土粒排列、自然因素和土壤管理对孔隙的影响。

土壤孔性的调节：改良不良的土壤质地、增加土壤有机质含量、合理灌水与耕作。

土壤水的形态类型：吸湿水、膜状水、毛管水（悬着水、支持毛管水）、重力水和地下水。。

土壤含水量的表示方法：

土壤质量含水量（%）=土壤水质量/烘干土质量*100

土壤容积含水量（%）=土壤水容积/烘干总容积*100

相对含水量是指土壤含水量占田间持水量的百分数。

萎蔫系数：当植物表现永久萎蔫时的土壤含水量叫萎蔫系数（凋萎系数）。

田间持水量：悬着毛管水达到最大量时土壤的含水量。

土壤含水范围A=F-W。

土壤水势：在标准大气压下，可逆并且等温地将无穷小单位数量的指定高度的纯水，移至土壤中所必须做的功。=mah 土壤水势的组成：重力势、基质势（符号为负）、渗透势、压力势（=pghV）。

土壤水分特征曲线：表示土壤水的能量和数量之间的关系。测定时多用压力膜法。土壤水分特征曲线对同一土样并不是固定的单一曲线。它与测定时土壤处于吸水过程（如渗透过程）或脱水过程（蒸发过程）有关。从饱和点开始逐渐增加土壤水吸力，使土壤含水量逐渐减少所得的曲线，叫脱水曲线。由干燥点开始，逐渐增加土壤含水量，使土壤水吸力逐渐减小所得的曲线，叫吸水曲线。脱水曲线和吸水曲线是不重合的。同一吸力值可有一个以上的含水量值，说明土壤吸力值与含水量之间并非单值函数，这种现象称滞后现象。

土壤田间持水量影响因素：土壤质地、土壤结构、有机质。

土壤水的运动:：饱和水流、非饱和水流和水汽移动。

饱和流的推动力主要是重力势梯度和压力势梯度。达西定律;单位时间内通过单位面积土壤的水量，土壤水通量与土水势梯度成正比。q=-KH/L

非饱和流的推动力主要是基质势梯度和重力势梯度。

土壤中的水汽运动：表现为水汽扩散和水汽凝结。“夜潮”和”冻后聚墒”。

土壤水的来源：大气降水（主要）、凝结水、地下水和人工灌溉。

土壤空气与近地表大气的组成差别：土壤空气中的CO2含量高于大气；土壤空气中O2含量低于大气；土壤空气中水汽含量一般高于大气；土壤空气中含有较多的还原性气体。

土壤空气的运动：对流和扩散,以气体的扩散为主。

土壤热量的最基本来源：太阳的辐射能。

土壤热容量：单位质量或容积的土壤每升高或降低1度所需要或放出的热量。单位J/(g·C)、J/(cm3·C)。

土壤导热率：单位厚度（1cm）土层，温差为1C时，每秒钟经单位断面（1cm2）通过的热量。大小决定于土壤固、液、气三相组成及其比例。

土壤胶体的构造：胶核、双电层（决定电位离子层、补偿离子层）、胶团间溶液。

土壤胶体的性质：土壤胶体具有巨大表面积，从而具有巨大的表面能。土壤胶体的带电性。土壤胶体的分散和凝聚（土壤胶体大多带负电荷）。

土壤胶体带电的原因：a表面解离释放离子 b同晶置换作用 c边面棱角断键 d吸附离子

土壤胶体类型（土壤无机胶体土壤有机胶体）

土壤无机胶体：含水氧化硅胶体，含水氧化铁、铝胶体（当环境反应在她的等电点的酸性方面使。带正电；反之。黏土矿物：硅氧片（由硅四面体连接而成）和水铝片（铝八面体连接而成）叠合而成。高岭石类矿物AL4SI4O10(OH)8：一片硅氧片和一片水铝片叠合而成，氢键紧密相连，联结力强，固定，不易扩展，水分子与其他离子很难进入其中，阳离子交换量小。蒙脱石类矿物AL4SI8O20(OH)4：晶层联结力弱，水分子和其他阳离子容易进入，使晶层间距扩大，为膨胀型晶体。

土壤阳离子交换作用：土壤胶体表面所吸附的阳离子，与土壤溶液中的阳离子或不同胶粒上的阳离子相互交换的作用.特点：阳离子交换吸附作用是一种可逆反应，阳离子交换与吸附的过程以灯亮电荷关系进行，交换反应的速度受交换点位置和温度的影响。

影响阳离子交换作用的因素：阳离子的交换能力（离子电荷价、离子的半径及水化程度），阳离子的相对浓度及交换生成物的性质，胶体性质。

影响土壤阳离子交换量的因素：土壤质地，土壤腐殖质，土壤无机胶体的种类，土壤酸碱反应。土壤胶体的阳离子交换量随PH值增大而增大。一种土壤阳离子交换量的大小,基本上代表分了该土壤保存养分的能力.即通常说的饱肥性的高低.交换量大的土壤,保存速效养能力大,反之则小.可作为土壤供肥蓄肥能力的指标.

盐基饱和度是指土壤胶体上交换性盐基离子占交换性阳离子总量的百分率（%）=交换盐基总量/阳离子交换量*100。我国土壤盐基饱和度:南→北↑,西→东↓

交换性阳离子的活度及其影响因素：交换性离子的饱和度，陪补离子的种类，无机胶体的种类。

土壤中酸的来源：水的解离，碳酸的解离，有机酸的解离，无机酸的形成，酸雨。

土壤酸性的形成机理：碳酸钙的水解，碳酸钠的水解。

土壤酸度的指标：活性酸度（土壤溶液中游离的H所变现的酸度）pH表示，潜性酸度（土壤胶体上媳妇的H和Al所引起的酸度）每千克烘干土中H的厘摩尔数表示cmol（+）/kg。大多数植物都不能在pH值低于3.5和高于9的情况下生长。土壤酸性一方面是由土壤溶液中的氢离子引起的,另一方面也可以由被土壤胶体所吸附的致酸离子(氢,铝)所引起.前者为活性酸,后者潜性酸.酸性强度排列:潜性酸＞水解酸＞代换性酸＞活性酸

土壤缓冲性及其重要性：是指酸性或碱性物质加入土壤，土壤具有缓和其酸碱反应变化的性能。可以稳定土壤溶液的反应，使酸碱的变化保持在一定范围内，从而避免因是非、根系的呼吸、微生物活动和有机质分解等引起土壤酸碱性的剧烈变化，以及对植物生长发育和土壤微生物活动产生不良影响。

土壤缓冲性的意义：使高等植物或微生物的生存环境稳定，对酸碱的改良，正确确定施肥量。

土壤缓冲性产生的原因：土壤胶体的阳离子交换作用使土壤产生缓冲性的主要原因，土壤溶液中的弱酸及其盐类的存在，土壤中两性物质的存在。

导致土壤酸碱性差异的因素：气候（我国的土壤酸碱度有东南酸而西北碱的分布趋势），地形（在同一气候的小区域内，处于高坡地形部位的土壤，淋溶作用较强，其PH值常较地形较低部位低），母质（成土母质对土壤算坚信的影响非常明显），植被（针叶树的灰分组成中盐基成分较阔叶树少，因此发育在针叶林下地土壤往往偏酸性）。

土壤酸碱性的调节：酸性的调节（石灰或石灰石粉），碱性的调节（石膏/硫磺。。。）

石灰改良酸性土的作用?

① 和土壤酸性②增加土壤中钙素营养，有利于微生物活动促进有机质分解③改良土壤结构

石灰用量=土壤体积×容重×阳离子交换量×(1－盐基饱和度) 单位:Kg/公顷

植物生长过程所需的必须元素有16种：碳氢氧（植物体的基本组织成分）氮磷钾钙镁硫（大量元素）铁锰铜锌Mo硼氯（微量元素）。

根吸收养分的形态（无机离子），根系吸收无机态养分的机制（主动吸收，被动吸收）。

肥料：提供植物养分为主要功能和部分兼有改善土壤性质的物料。（化学肥料、有机肥料、微生物肥料）

施肥方式与方法：基肥（无林地造林之前，有林地秋冬季，较长市价提供杨飞，改善土壤条件），种肥（林木初期发育对养分的需要），追肥（植物生长期为调节植物营养而施用得肥料，目的是及时供给林木或苗木生长发育过程中所需要的养分，特别是需肥关键期）。

氮素化肥的主要种类：铵态氮肥：碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵、氨水、液氨（易溶于水形成铵根离子直接被植物吸收利用；与土壤中吸附的胶体离子进行交换使其不容易随水流失；遇碱性物质容易生成氨气挥发；在通气良好的土壤中，铵态氮进行硝化作用，转化为硝态氮）生理酸性肥料。硝态氮肥：硝酸铵、硝酸钠（易溶于水、NO3不易被土壤胶体吸附，易淋失，爆炸性）生理碱性肥料。酰胺态氮肥：尿素CO(NH2)2；长效氮肥。

磷素化肥的主要种类：水溶性磷肥（过磷酸钙施入土壤后易发生磷的固定，移动性变小。施用过磷酸钙首先要集中施用以减少固定，有利于根系吸收。其次要分层施用，以尽量把肥料施用到根系群周围。），弱酸溶性磷肥（钙镁磷肥施用与酸性土壤上肥效明显。），难溶性磷肥（磷矿粉大多只溶于强酸，属难溶性磷肥，肥效逐年显现，价格较低，经济实用；宜作基肥。）注意点：靠近根系试用，集中使用，分层使用，避免与土壤混合。

问答题。

影响风化作用的因素有哪些？

答：1.气候条件.2. 矿物岩石的物理特性：矿物颗粒大小、硬度、解理和胶结程度.3. 矿物岩石的化学特性和结晶构造. 富里酸（FA）与胡敏酸(HA)性质上的区别？

答：（1）溶解性：FA＞HA；（2）酸性：FA＞HA；（3）盐：HA一价溶于水二三价不溶，F A全溶；.（4）分子组成：式量HA＞FA，HA含碳氮多，含氢氧少，FA相反；（5）颜色：HA深（又名黒腐酸），FA浅（又名黄腐酸）；（6）在土壤剖面中的迁移能力：FA强。

土壤有机质的腐殖化过程可分为几个阶段：

答：①第一阶段（原始材料构成阶段）：微生物将有机残体分解并转化为简单的有机化合物，一部分经矿质化作用转化为最终产物（二氧化碳、硫化氢、氨等）。其中有芳香族化合物（多元酚）、含氮化合物（氨基酸或肽）和糖类等物质。

②第二阶段（合成腐殖质阶段）：在微生物作用下，各组成成分，主要是芳香族物质和含氮化合物，缩合成腐殖质单体分子。在这个过程中，微生物起着重要作用，首先是由许多微生物群分泌的酚氧化酶，将多元酚氧化成醌，然后醌再与含氮化合物缩合成腐殖质。

土水势的特点。

答：土壤中的水分受到各种力的作用，它和同样条件（温度和压力等）下的纯自由水的自由能的差值，用符号Ψ表示，所以，土水势不是土壤水分势能的绝对值，而是以纯自由水作参比标准的差值，是一个相对值。

土水势由:基质势（Ψm） 溶质势（Ψs） 重力势（Ψg） 压力势（ΨP） 等分势构成。

砂土,粘土,壤土的特点分别是什么?

答: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,水汽易扩散,易干不易涝. ②气→大孔隙多,通气性好,一般不会积累还原性物质. ③热→水少汽多,温度容易上升,称为热性土,有利于早春植物播种. 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,轻质土.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,保水抗旱能力强,易涝不易旱.②气→小孔隙多,通气性差,容易积累还原性物质.③热→水多汽少,热容量大,温度不易上升,称为冷性土,对早春植物播种不利.④肥→养分含量较丰富且保肥能力强,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,重质土.3.壤质土类:土壤性质兼具砂质土,粘质土的优点,而克服了它们的缺点.耕性好,宜种广,对水分有回润能力,是理想的土壤类别.

影响阳离子交换能力的因素:

答:①电荷电价有关 ②离子半径及水化程度 ③离子浓度 ④土壤pH值 ⑤T的高低

土壤计算题：

2.容重为1.2g/cm3的土壤，初始含水量为10%，田间持水量为30%，降雨10mm，全部入渗，可使多深土层达到田间持水量？ 解：10%×1.2=12% 30%×1.2=36%

土层厚度=10/（36%－12%）=41.7mm

4.某红壤的pH值5.0，耕层土重2250000kg/hm2，含水量位20%，阳离子交换量10cmol/kg，BSP60%，计算pH=7时，中和活性酸和潜性酸的石灰用量。

解：2250000×20%×（10-5－10-7）=4.455molH+/hm2

4.455×56÷2=124.74g/hm2

2250000×10×1%×40%=90000mol H+/hm2

90000×56÷2=2520000g

5.一种石灰性土壤，其阳离子交换量为15 cmol（+）/kg，其中Ca2+占80%，Mg2+占15%，K+占5%，则每亩（耕层土重15万kg/亩）土壤耕层中Ca2+，Mg2+，K+的含量为多少？

解：150000×15×1%=22500mol

22500×80%÷2×40=360000g

22500×15%÷2×24=40500g

22500×5%×39=43875g

6.土壤容重为1.36t／立方米，则一亩（667平方米）地耕作层，厚0.165m的土壤重量是多少？该土壤耕层中，现有土壤含水量为5％，要求灌水后达到25％，则每亩灌水定额为多少？

解：667×0.165=110.055t 110.055÷1.36×(25－5)％=16.185立方米