土壤肥料學(xué)-第三章2-土壤耕性與酸堿度

1、上節(jié)回顧,名詞解釋：土壤相對密度、容重、孔隙度土壤容重的計算土壤孔隙類型土壤結(jié)構(gòu)體,土壤的相對密度：單位體積土壤固體顆粒(不含孔隙)的烘干重與同體積水重之比。土壤容重：自然狀態(tài)下單位體積土壤（包括孔隙體積）的烘干重。土壤孔隙度(孔度)：指一定體積的土壤中，孔隙的體積占整個土壤體積的比例（%），也叫總孔隙度。,土壤容重的用處***計算工程土方量： 土壤面積*土層厚度*容重估算各種土壤成分儲量：

2、 土壤面積*土層厚度*容重*成分含量計算土壤孔隙度： （1-容重/密度）*100%計算土壤儲水量及灌水（或排水）定額 土壤面積*土層厚度*容重*含水量,單位換算,練習(xí)題：,耕層土壤（20cm）容重為1.2g/cm3, 該土壤田間持水量為50%，若作物生長所需土壤水分含量為田間持水量的70%，求每公頃土壤灌溉量？灌溉量=10000m2*20 c

3、m*1.2 g/cm3*50%*70% =10000m2*0.2m*1.2 t/m3*50%*70% =840 t,,非活性孔隙 0.02mm,孔隙類型,,土壤孔隙類型,（無效孔隙）,（水分借毛管引力）,（空氣通道、漏水漏肥）,土壤適宜通氣狀況,總孔隙50%非活性孔隙盡量少通氣孔隙10%+通氣孔隙：毛管孔隙=1：1 or 1:2,4 土壤孔隙狀況與土壤肥力,“上虛下實(shí)

4、” 上層土壤質(zhì)地疏松，有適 量的通氣孔隙，透水透氣 下層質(zhì)地比較緊實(shí)，毛管 孔隙多，保水保肥,增施有機(jī)肥能夠改善土壤孔隙狀況,土壤結(jié)構(gòu)體的類型,,,,,孔隙少，水氣不通，微生物活動弱，養(yǎng)分無法釋放，拉斷根系,土粒排列緊湊，基本是毛管孔隙，幾乎無大孔隙，不利于根系發(fā)育和透水通氣保水,,,團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上理想的土壤結(jié)構(gòu)小水庫小肥料庫空氣走廊易于耕作,團(tuán)粒結(jié)構(gòu)與土壤肥力,第三節(jié) 土壤耕性,第三節(jié) 土壤耕性,

5、土壤耕作土壤物理機(jī)械性（力學(xué)性質(zhì)）土壤耕性與管理,耕作的概念耕作是在作物種植以前，或在作物生長期間，為了改善植物生長條件而對土壤進(jìn)行的機(jī)械加工。,土壤耕作,耕作的基本目的主要有三個方面：（1）改良土壤結(jié)構(gòu)（2）把作物殘茬和有機(jī)肥料掩埋并摻和到土壤中去（3）控制雜草或其它不需要的植株,土壤耕作,土壤耕作,1、犁地2、整地（耙地）3、中耕4、其它耕作作業(yè),土壤耕作,土壤物理機(jī)械性（力學(xué)性質(zhì)）,土壤的物理機(jī)械性***指土壤

6、受外力作用（耕作）時發(fā)生形變，表現(xiàn)出一系列動力學(xué)的特性，包括黏結(jié)性、黏著性、可塑性、脹縮性等。,土壤黏結(jié)性 (cohesiveness),土粒之間相互吸引黏結(jié)的性能力學(xué)本質(zhì)：范德華力、庫倫力、水膜表面張力等連結(jié)方式：土粒-水膜-土粒影響因素：土壤比面及其影響因素(粘粒礦物，有機(jī)質(zhì))土壤含水量， 適度含水量時粘結(jié)性最強(qiáng) 抵抗外力破碎，對耕作產(chǎn)生阻力,土壤物理機(jī)械性（力學(xué)性質(zhì)）,土壤粘附外物的性能連接方式：土?！ぁ馕镉?/p>

7、響因素： 活性表面與含水量在土壤濕潤時才能產(chǎn)生增加耕作阻力，降低耕作質(zhì)量,土壤黏著性 (stickiness),土壤物理機(jī)械性（力學(xué)性質(zhì)）,表1 各種土壤的粘結(jié)力及對鐵片的粘著力,土壤物理機(jī)械性（力學(xué)性質(zhì)）,,土壤物理機(jī)械性（力學(xué)性質(zhì)）,土壤可塑性 (plasticity)***,土壤在一定含水量范圍內(nèi)，可以被外力任意改變成各種形狀，外力消失或干燥后，仍保持所改變的形狀的性能。,上塑限（流限）：水分增加到土壤變?yōu)?流體，塑性

8、剛消失時土壤水分含量下塑限（塑限）：土壤剛開始出現(xiàn)塑性 時的土壤含水量塑性值（塑性指數(shù)）：上下塑限之差,,濕,干,,,,塑性值,土壤物理機(jī)械性（力學(xué)性質(zhì)）,土壤可塑性 (plasticity),質(zhì)地粘重，塑性強(qiáng)一定含水量范圍內(nèi)才有塑性有機(jī)質(zhì)含量：增加上、下塑限 (塑性值不變)吸附陽離子的種類：鈉飽和塑性強(qiáng),影響土壤可塑性的因素,土壤物理機(jī)械性（力學(xué)性質(zhì)）,表2 各種質(zhì)地土壤的塑性值(含水量%),土壤物理機(jī)械性（力學(xué)

9、性質(zhì)）,土壤物理機(jī)械性（力學(xué)性質(zhì)）,表3 鈣或鈉飽和的粘粒礦物的塑限(含水量%),土壤物理機(jī)械性（力學(xué)性質(zhì)）,土壤吸水后體積膨脹、干燥后收縮的性質(zhì)。,土壤物理機(jī)械性（力學(xué)性質(zhì)）,土壤脹縮性 (swell-shrinking property ),使土壤物理性質(zhì)惡化水、氣、熱交換受阻柱狀結(jié)構(gòu)，保水差根系損傷或撕斷,土壤脹縮性 (swell-shrinking property ),粘粒含量越高，土壤脹縮性越強(qiáng)2：1粘土礦物含

10、量越高，土壤脹縮性越強(qiáng)陽離子對土壤脹縮性影響的順序：,土壤在本身重量及外力作用下由松變緊、孔隙度減小的現(xiàn)象。,土壤物理機(jī)械性（力學(xué)性質(zhì)）,土壤壓實(shí) (compaction),現(xiàn)象：土壤黏閉使物理性質(zhì)惡化總孔隙度和大孔隙降低，連續(xù)性減弱透水通氣變差影響生物活性、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化影響根系伸展增加耕作耗能,土壤物理機(jī)械性（力學(xué)性質(zhì)）,土壤壓實(shí)的防治合理耕作，過濕時不作業(yè)少耕、免耕農(nóng)機(jī)具改進(jìn)深耕結(jié)合施有機(jī)肥,土壤耕性***指耕作

11、時土壤所表現(xiàn)出來的一系列力學(xué)性質(zhì)的總稱。,耕性評價標(biāo)準(zhǔn)耕作難易（阻力大?。┵|(zhì)地輕、有機(jī)質(zhì)高、結(jié)構(gòu)好的阻力小耕作質(zhì)量耕后土垡松散、容易耙碎、松緊適中、孔隙狀況好宜耕期長短質(zhì)地輕適耕期長，粘重則宜耕期短,要求：阻力小、質(zhì)量好、宜耕時間長,土壤耕性與管理,土壤耕性與管理,土壤宜耕期***是指土壤含水量適宜進(jìn)行耕作的時段范圍，在宜耕期內(nèi)，耕作消耗的能量最少，團(tuán)?；Ч詈?。用時間來表示宜耕期是不準(zhǔn)確的。晴天時適宜耕作的時間短，

12、陰天時適宜耕作的時間長；有風(fēng)時適宜耕作的時間短，無風(fēng)時適宜耕作的時間長；,影響耕性因素土壤水分宜耕期：土壤結(jié)持性、脹縮性、壓實(shí)性等最弱，耕作最省力、耕作質(zhì)量最高時土壤水分含量范圍質(zhì)地質(zhì)地粘重難耕，宜耕范圍窄有機(jī)質(zhì)O.M.高，宜耕范圍寬，質(zhì)量高,土壤耕性與管理,土壤濕度與耕性的關(guān)系,,,,土壤耕性與管理,改善耕性的措施掌握宜耕期（宜耕的土壤含水量）增施有機(jī)肥改良土壤質(zhì)地創(chuàng)造良好土壤結(jié)構(gòu),（1）看地表土色情況

13、 地表外白里黑，半干半濕，是正適宜耕作的土壤濕度。（2）用手檢查 取土置于手中握緊后放開，看土是否松散，或?qū)⑼猎谑种心蟪蓤F(tuán)，然后將手松開，土團(tuán)落地散碎，即為土壤宜耕狀態(tài)。（3）試耕 試耕后土壤被耕鋤拋散，不粘機(jī)具，則適宜耕作。,掌握土壤宜耕狀態(tài)可以從下面幾點(diǎn)著手：,本節(jié)思考題,1、名詞解釋：土壤耕性、土壤塑性、宜耕期2、土壤物理機(jī)械性及其影響因素？3、土壤耕性的評價標(biāo)準(zhǔn)？,第四節(jié)

14、 土壤酸堿性,第四節(jié) 土壤酸堿性,第四節(jié) 土壤酸堿性,土壤酸度土壤堿度土壤緩沖能力土壤酸堿度與土壤肥力和植物生長,土壤酸度（Soil Acidity）,土壤酸化過程：土壤中的鹽基離子被淋失，致酸離子H+和Al3+積累。,,土壤酸度,土壤pH<4.0,長期定位試驗觀測結(jié)果,水的解離 Dissociation of H2O碳酸解離 Dissociation of H2CO3有機(jī)酸的解離 Dissociation of

15、organic acid酸雨 Acid rain：我國每年排放SO2約1.7×106～7噸其它無機(jī)酸 Orther inorganic acid 生理酸性肥料(KCl、NH4Cl等)施用等,大氣酸沉降（pH<5.6的酸性大氣化學(xué)物質(zhì)：SO2、NOx等）,干沉降：通過氣體擴(kuò)散，固體物降落到地面,濕沉降：降水?dāng)y帶大氣酸性物質(zhì)到達(dá)地面,,1.土壤酸度——土壤中H+的來源,,酸雨（Aci

16、d Rain）,1995年修繕后,1997年,1.土壤酸度——土壤中H+的來源,我國酸雨分布圖,1.土壤酸度——土壤中Al3+的活化,土壤膠體上交換性H+的飽和度達(dá)到一定限度，就會破壞硅酸鹽粘粒晶體結(jié)構(gòu)，水鋁片（八面體片）中Al就脫離晶格束縛，轉(zhuǎn)化為活性Al3+，進(jìn)而取代交換性H而成為交換性Al3+。交換性Al3+水解就產(chǎn)生H+:,土壤中酸的存在形式,土壤酸度,,活性酸,潛性酸,,水解性酸交換性酸,活性酸（Soil active a

17、cidity）***由土壤溶液中H+所引起的酸度。代表酸度的強(qiáng)度。,土壤酸度,活性酸（Soil active acidity） 濃度低，用pH值表示，一般pH4~9。,土壤酸度,我國土壤的酸堿性：pH4.5~8.9“東南酸西北堿” 大致可以長江為界（北緯33?）長江以南的土壤為酸性或酸性長江以北的土壤多為中性或堿性,,活性酸-溶液中H+的來源,H2O解離 有機(jī)質(zhì)分解、生物呼吸作用→CO2 →H2CO3 →

18、H+ 有機(jī)酸解離→H+ 施肥：生理酸性肥料 酸雨：SO2，NOx,土壤酸度,潛性酸（Soil potential acidity）*** 吸附在土壤膠體上，且能被代換進(jìn)入土壤溶液中的H+和Al3+。,土壤酸度,膠體上,溶液中,土壤酸度,潛性酸（Soil potential acidity）,土壤酸度,又分為交換酸和水解酸是土壤酸性的主體，比活性酸大千倍或萬倍Al3+是主要致酸離子，H+占很少一部分不用pH表示，用

19、H+的 cmol/kg 表示,用中性鹽溶液(KCl、NaCl、BaCl2等)浸提土壤時，土壤膠體上交換性的鋁離子和氫離子大部分被交換而進(jìn)入土壤溶液，此時，交換性H+可使溶液酸性增加，而交換性Al3+由于水解作用也使溶液酸性增加。,交換性酸（Soil exchangeable acidity）,土壤酸度,水解性酸（Soil hydrolytic acidity）,采用弱酸強(qiáng)堿的鹽類溶液（通常用的是pH8.5的NaOAc）浸提土壤，把絕

20、大部分的交換性H+和Al3+交換出來而形成的酸度稱為水解酸度。,土壤酸度,活性酸和潛性酸的關(guān)系,活性酸和潛性酸的總和成為土壤總酸度 活性酸代表土壤酸度的強(qiáng)度，潛性酸代表土壤酸度的容量 潛性酸是主體 二者同時存在并相互轉(zhuǎn)化 施用石灰，不僅要中和活性酸，更要中和潛性酸,土壤酸度,,形成機(jī)理：土壤中堿性物質(zhì)的水解反應(yīng)。,弱酸強(qiáng)堿鹽水解（主要）膠體上吸附的鹽基離子（特別是Na+）,土壤堿度（Soil Alkalinity）,碳酸鈣水解

21、（CaCO3—CO2—H2O體系） CaCO3 + H2O Ca2+ + HCO3 - + OH- CO2 + H2O HCO3- + H+ 石灰性土壤的pH主要受土壤空氣中CO2分壓控制。pH很少超過8.5.碳酸鈉水解 （鹽土特征） Na2CO3+H2O 2Na++HCO3 - +OH-交換性鈉的水解

22、 （堿土特征，pH超過9） 當(dāng)土壤膠體的交換性Na+積累到一定數(shù)量，土壤溶液鹽濃度較低時，Na+離解進(jìn)入溶液，水解產(chǎn)生NaOH，并進(jìn)一步形成碳酸鹽Na2CO3、NaHCO3。,濱海鹽土景觀,美國宇航局的衛(wèi)星從宇宙拍下了玻利維亞的烏尤尼鹽沼在地球上的具體位置。,世界上最大的鹽土荒漠——玻利維亞的烏尤尼鹽沼,上節(jié)回顧,土壤物理機(jī)械性土壤耕性評價標(biāo)準(zhǔn)土壤宜耕期土壤酸度,土壤耕性,土壤的物理機(jī)械性***指土壤受外力作用（耕作

23、）時發(fā)生形變，表現(xiàn)出一系列動力學(xué)的特性，包括黏結(jié)性、黏著性、可塑性***、脹縮性等。,土壤可塑性 (plasticity)***,土壤在一定含水量范圍內(nèi)，可以被外力任意改變成各種形狀，外力消失或干燥后，仍保持所改變的形狀的性能。,土壤耕性,土壤宜耕期***是指土壤含水量適宜進(jìn)行耕作的時段范圍，在宜耕期內(nèi)，耕作消耗的能量最少，團(tuán)?；Ч詈?。用時間來表示宜耕期是不準(zhǔn)確的。晴天時適宜耕作的時間短，陰天時適宜耕作的時間長；有風(fēng)時適宜耕

24、作的時間短，無風(fēng)時適宜耕作的時間長；,1. 土壤耕性,影響耕性因素土壤水分宜耕期：土壤結(jié)持性、脹縮性、壓實(shí)性等最弱，耕作最省力、耕作質(zhì)量最高時土壤水分含量范圍質(zhì)地質(zhì)地粘重難耕，宜耕范圍窄有機(jī)質(zhì)O.M.高，宜耕范圍寬，質(zhì)量高,1. 土壤耕性,土壤濕度與耕性的關(guān)系,土壤酸度,酸化過程：鹽基離子淋失，H+和Al3+積累的過程。活性酸：土壤溶液中的H+潛性酸：吸附在膠體上的H+和Al3+,我國土壤的酸堿性：pH4.5~8.9“

25、東南酸西北堿” 大致可以長江為界（北緯33?）長江以南的土壤為酸性或酸性長江以北的土壤多為中性或堿性,,土壤堿度,石灰性土壤：CaCO3，CO2。鹽土：Na2CO3堿土：交換性Na+積累,土壤的緩沖性能,概念 當(dāng)加酸或加堿于土壤中時，土壤酸堿反應(yīng)并不因此而產(chǎn)生劇烈變化，這種緩和土壤酸堿變化的能力，稱為土壤的緩沖性能,土壤的緩沖性能,意義植物根系的正常生長微生物的生命活動,土壤的緩沖性能,機(jī)制 土壤膠體上的鹽基

26、離子 離子交換 活性酸?潛性酸 鹽基飽和度大，緩沖性強(qiáng) 土壤溶液中的弱酸及其鹽類：碳酸、磷酸、硅酸等 兩性有機(jī)物質(zhì)：蛋白質(zhì)、氨基酸和胡敏酸等 酸性土壤中鋁離子的緩沖作用,土壤的緩沖性能,,酸性土壤中鋁離子的緩沖作用,土壤的緩沖性能,,4+,1）土壤pH與養(yǎng)分有效性的關(guān)系,土壤酸堿性與土壤肥力的關(guān)系 1）影響土壤養(yǎng)分的有效性 微生物在pH中性附近最旺盛，養(yǎng)分在中性附近有效性最大 氮、硫以有機(jī)態(tài)存在，pH≥6時有

27、效性最大 pH影響?zhàn)B分沉淀溶解 pH6~7，P有效性最高 極度強(qiáng)酸中Al、Fe、Mn毒害 微量元素B中性有效性高；Mo強(qiáng)酸性下有效性低；,土壤酸堿性與土壤肥力和植物生長,土壤酸堿性與土壤肥力的關(guān)系,2）影響土壤的帶電性 pH高，可變電荷也大，膠體的陽離子交換量增大，土壤的保肥供肥能力增強(qiáng) 3）對土壤物理性質(zhì)的影響 酸性土：H+、Al3+多，Ca2+少，粘重板結(jié)，透氣不

28、良 堿性土：Na質(zhì)土，漬水呈稀泥，干時僵板，通氣不良,土壤酸堿性與土壤肥力和植物生長,土壤酸堿性與植物生長的關(guān)系,1）植物有其適宜生長的土壤pH范圍大多數(shù)作物、蔬菜、果樹要求pH6~82）指示植物：對土壤pH有特別要求的植物喜酸植物：茶、杜鵑花、蘭花、馬尾松等，引種應(yīng)注意喜堿植物：大豆、花椰菜、大麥、蘋果、玉米、苜蓿等,土壤酸堿性與土壤肥力和植物生長,植物最適生長的土壤pH范圍,橘生南國為橘,生北國則為枳,植物最適生

29、長的土壤pH范圍,黑云杉 （pH 4.0-5.0),杜鵑 （pH 4.5-5.5）,茶 （pH 5.0-5.5),芒萁:分布于長江以南，大量生長于酸性紅壤的山坡上，是酸性土壤指示植物。,檉（cheng）柳: 屬檉柳科檉柳屬。灌木或小喬木，枝條細(xì)而下垂，葉鱗片狀細(xì)小。耐干旱耐鹽堿，常生長于鹽堿荒灘，適于造防沙林，枝干可編筐。,土壤酸堿性與植物生長的關(guān)系,3）影響植物病害病原菌對pH有一定要求如馬鈴薯的瘡痂病在pH>6.5時發(fā)生，