1、土壤肥料学,南师大生命科学院,2011.2,吴国荣,参考教材,1.植物营养与肥料学报 2.土壤学报 3.土壤 4.土壤通报 5.Journal of Plant Nutrition 6.Plant & Soil 7.Nutrient Cycling in Agroecosystems,参考期刊,参考网站,1.南京农业大学土壤学精品课程教学网(http:/ 2.南京农业大学植物营养学精品课程教学网( http:/ 3.国际肥料行业协会网(http:/www.fertilizer.org/ifa/) 4.土壤肥料与生态环境网 (http:/ 5. 中国科学院南京土壤研究所 6. .au/modul
2、es.htm,1.土壤学部分:以提高土壤肥力为中心，研究和探索土壤肥力的发生发展规律，掌握不断提高土壤肥力的技术措施，运用土壤学中有关土壤发生、土壤物质组成、土壤理化性质等基础理论知识，结合本地区的实际情况，学会认土、评土、用土、改土的方法和措施，为持续农业和清洁农业的发展作贡献。,主要任务:,依据植物营养原理研究优质农业的调控技术、肥料的施用以及由此产生的生态效应。 通过本课程的学习，拓宽土壤学和植物营养学原理，加深针对植物营养的特性和肥料的性质合理应用肥料的理解。,新型有机复合肥颗粒,2.肥料学部分,绪 论,1 土壤和肥料的基本概念 2 近代土壤肥料科学发展概况 3 土壤肥料在农业生产及生
3、态系统重要性,一、土壤的概念及其基本组成,（一）土壤的概念地质学家：土壤是破碎了的陈旧岩石。是岩石的变态。,植物营养学家：土壤是植物养料的贮存库,请分辨是否土壤：海洋底部生长海带的地方？幕府山上长青苔的石头？山崖上生长松树的地方？实验站的田地？,自然土壤未人工开垦的土壤 农业土壤或耕作土壤经过开垦、耕种以后，其原有性质发生了变化。,三江源自然保护区土壤资源状况,云南高稳产农田,全国科学技术名词审定委员会(1998)：,A soil without a B horizon.,A soil with three horizons,The impact of profile development,
4、 over time, usually results in a soil with three main layers - (1) topsoil(表土层), (2) sub-soil (底土层), and (3) partially weathered or original parent material(母质层). The soil scientist labels these layers the A, B and C horizons; together they form the soil profile.,土壤覆盖于地球陆地表面具有肥力特征的， 能生长绿色植物的疏松物质层。,S
5、tructure of soil, indicating presence of bacteria, inorganic, and organic matter, water, and air. Image from Purves et al., Life: The Science of Biology, 4th Edition, by Sinauer Associates and WH Freeman.,（二）土壤的组成,由固体、液体和气体三相物质组成 固体部分 包括矿物质土粒和土壤有机质以及生活在土壤中的微生物和动物。固体部分 含有植物需要的各种养分并构成支持植物的骨架,土壤液体和气体共同
6、存在于土壤孔隙中 土壤液体是土壤水分，因溶解着多种养分物质，实际上是稀薄的土壤溶液。气体是土壤空气。土壤三相物质的体积比因环境条件的差异有所不同 一般情况下土壤固体占50；液体和气体占50，气体和液体不稳定，其比例为气体占1535。,（一）土壤肥力的概念 土壤最基本的特性：具有土壤肥力 沈阳农业土壤学：土壤肥力是诸因素综合性状的具体表现 南京土壤所：土壤肥力是土壤为植物生长供应和协调营养条件和环境条件的能力 侯光炯先生：土壤肥力就是土壤的体质和生命,二、土壤肥力的概念及其发生发展,土壤 能供应与协调植物正常生长发育所需要的养分和水、空气 、热的能力。土壤肥力可分为自然肥力和人为肥力。耕作土壤既
7、有自然肥力又有人为肥力，两者的关系是自然肥力为基础，人为肥力为主导。,我国目前较公认的概念：,What does soil color tell us ? (Source A Cass CRC Soil & Land Management),肥料凡能直接供给植物生长发育所必需养分、改善土壤性状以提高植物产 量和品质的物质统称。,分为,有机肥料：农村中就地取材，利用各种农业废弃物就地积制而成的自然肥料的总称。,无机肥料：多由工厂经过化学工业加工而成的含有高量营养元素的无机化合物。,三、肥料的概念、来源、分类及基本特性,一、我国近代土壤肥料科学发展概况 （一）新中国成立以前 （二）新中国成立以后,
8、2 近代土壤肥料科学发展概况,（一）化学派：以德国农业化学家李比希为代表。建立了植物矿物质营养学说但是农业化学派没有正确地阐述肥力的本质及其变化规律，认为土壤仅仅是一个单纯的养分贮存库，矿质养分的多少是肥力的唯一因素，只有施用矿质肥料把植物吸收的矿质养分归还土壤，就能保持土壤肥力，这就是“养分归还学说。忽视了生物因素对于提高土壤肥力的积极作用。,二、世界近代土壤肥料科学发展概况,（二）地质学派： 以德国地质学家法鲁为代表，运用地质学的观点研究土壤，认为土壤是单纯的矿物岩石风化的碎屑，岩石矿物的风化过程和地质淋镕过程，就是土壤形成的本质。 虽然从地质学的角度积累了一些土壤形成的资料，但没有认识到
9、土壤本身有自己的发生发展规律，以及肥力是土壤本质的特征，片面认为土壤肥力的变化是地质淋溶过程，因而不可避免地造成肥力下降，最后又变成岩石，完全忽视了生物对提高土壤肥力的作用。,（三）土壤发生学派 以俄国土壤学家道库恰耶夫为代表，运用综合发展的观点认识土壤，他们认为自然土壤的发生是以生物因素为主导的生物、母质、气候、地形和时间五种自然因素相互作用的产物。土壤发生学派揭示了土壤肥力发生演变的规律，为认识自然土壤的肥力状况和进行土攘分类奠定了理论基础。,正确认识土壤肥料内在规律，将更好地服务于种植业。,3 土壤肥料在农业生产及生态系统重要性,土壤是植物生长的载体。 土壤肥力是地球生命中能量和物质交换
10、的库容。 肥料是土壤肥力的重要来源。肥料是农业可持续发展的重要物质基础。,山苔原景观带气候恶劣，土壤瘠薄，植物群落结构简单，层次单调，仅有矮小灌木,土壤是植物生长环境中的必要物质条件，不同的植物生长需要不同的土壤条件与之相适应,土壤重金属污染治理及其机理,黄壤,红壤,堆肥改造土壤,土壤实验室标本,第二章 土壤的基本物质组成,土壤矿物质与岩石风化 土壤生物和土壤有机质 腐殖质 土壤水分 土壤空气及热量状况,第一节 土壤矿物质与岩石风化,土壤中的矿物质来自岩石的风化物,岩石是由矿物组成的，不同的矿物构成不同的岩石。,不同的岩石经过风化作用，形成土壤中的矿物质。,矿物 1、地壳中的化学元素在各种地质
11、作用下形成的自然产物，是岩石的组成单位 。2、具有一定的化学成分和物理性质。3、可以是单一元素所组成的，也可以是几种元素组成的化合物。,一、主要的成土矿物,二氧化硅,含水氧化铝,自然界的矿物绝大多数是固态，少数为液态胶体状态。,原生矿物 由地壳深处熔融状态的岩浆冷凝固结而形成的矿物称原生矿物。如石英、长石、云母、辉石、角闪石等。次生矿物 原生矿物经物理、化学风化作用，组成和性质发生化学变化形成的新矿物。如方解石、高岭石等。,二、矿物的类型,矿物按成因可分为原生矿物和次生矿物,土壤中的蒙脱石和水云母,土壤中的高岭石,1.岩浆岩地球内部岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝形成的岩石,深成岩,浅成岩,喷出岩,
12、侵入岩,三、岩石的类型,类型:,花岗岩,玄武岩,沉积岩由地壳表面早期形成的岩石经风化、搬运、沉积、压实、胶结硬化而形成的岩石。 分为三类：,2.沉 积 岩,机械沉积岩、化学沉积岩、生物沉积岩,原来存在的岩石在新的地壳变动或岩浆活动产生的高温、高压下，使岩石的矿物重新结晶，重新排列，改变其结构、构造和化学成分而形成的新岩石。,3.变质岩,大理岩 一种变质岩，又称大理石,风化作用地球表面或近地球表面的岩石在大气圈各种外力作用下所产生的物理化学变化。,四、岩石的风化,由于作用因子的不同，岩石风化作用过程的特点各异，,（一） 风化作用的类型,分为三大类型：,物理风化 化学风化 生物风化,风化作用形成的
13、岩体-蘑菇石,岩石发生疏松、崩解等机械破坏过程，只造成岩石结构、构造的改变，一般不引起化学成分的变化的过程。,1.物理风化,岩石的层状剥落示意图,热力作用 风和流水的作用 冰劈作用 冰川作用 卸荷作用,引起物理风化作用的因素：,岩石和矿物在大气，水及生物的相互作用下发生的化学成分和矿物组成的变化。,2.化学风化作用,引起化学风化作用的主要因素：,溶解作用 水化作用 水解作用 氧化作用 碳酸化作用,岩石和矿物在生物影响下发生的物理和化学变化。,3.生物风化作用,根劈,植物根分泌出有机酸；植物死亡分解也可以形成腐殖酸，其分解岩石的能力很强,成土母质指岩石风化后形成的疏松碎屑物。通过成土过程可发育为
14、土壤。,五、土壤母质的类型,（,1. 残积物 2. 坡积物 3. 洪积物 4. 冲积物 5. 湖积物 6. 浅海沉积物 7. 风积物 8. 黄土及黄土状物质 9. 第四纪红色粘土,类型：,山地棕壤的母岩为各类岩石的风化物的残坡积物（石灰岩除外）。,江西泰和县母质为第四纪红色粘土的红壤剖面,六、土壤的机械组成,（一）粒级的概念粒级（粒组）： 土粒大小不同，性质也随之而异。可按照土粒粒径的大小及其性质分成若干粒级(或粗细)。,Relative soil particle size,粒级分类常用的标准有以下三种：,（二）粒级的分类,1、国际制土粒分级标准（1930年）,2、前苏联制土粒分级标准（19
15、57年）,3、我国制土粒分级标准(1987年）,石英,原生硅酸盐矿物,次生硅酸盐矿物,其它次生矿物,土壤颗粒矿物组成示意图,砂粒,粉粒,粘粒,（三） 矿物组成,砂粒,粉粒,粘粒,矿物组成,化学组成,石英、长石等原生硅酸盐矿物,同上,同上,高岭石、蒙脱石、水云母等次生硅酸盐矿物,铁、铝等氧化物和氢氧化物,（四）土壤质地,土壤质地土壤中各粒级土粒含量（质量）百分率的组合，（或称土壤颗粒组成、土壤机械组成）是土壤的重要物理性质之一。对土壤肥力有重要影响。,土壤不同质地的区分示意图,请回答：某土含砂粒45%、粉砂粒15%及粘粒40%，该土壤质地？,土壤质地与肥力的关系,一、砂质土（砂粒50%）,1、砂
16、质土的主要肥力特征为蓄水力弱、养分含量少，保肥能力差、土温变化快，但通气性、透水性好，易耕作。有利于好气性微生物的活动，OM分解快，肥效快。发小苗不发老苗。2、 砂质土壤含砂粒较多，粘粒少，颗粒间空隙大，缺乏粘粒（无机胶体）和OM（有机质胶体）。 3、含水量少，热容量较小，所以昼夜温差变化大， 土温变化快。,风沙土土壤,二、粘质土（粘粒30%）,1、主要肥力特征为保水、保肥性好，养分含量丰富，土温比较稳定，但通气性、透水性差，不利于好气性微生物的活动， OM分解比较慢，肥效慢、耕作比较困难，发老苗不发小苗。2、含粘粒较多，颗粒细小，颗粒间空隙小，大孔稀少，孔隙间毛管作用发达，能保存大量的水分。
17、 3、 蓄水量大，热容量也较大，所以昼夜温差变化小，土温变化慢。,砖红壤土壤,该土类由于砂粘适中，大小孔隙比例适当，通透性好，保水保肥性好，养分含量丰富，有机质分解快，保肥性能也强，土性温暖，耕作方便，宜耕期长，耕作质量好。发小苗也发老苗，适宜种植各种作物。,三、壤土,灰色森林土土壤,不同质地土壤的改良,一、客土法 就地取材，因地制宜。1、搬泥压沙 2、搬沙压粘通过耕作使砂粘掺合。逐年改良达到三成泥七成砂或四成泥六成砂的范围内。,1、可以克服砂土过砂，粘土过粘的缺点；2、有机质还可改善土壤结构状况，使土壤松紧程度、孔隙状况、吸收性能都得到改善。,二、施有机肥,三、耕翻法,将砂土或粘土翻到表层来，上下砂粘土层搅棍掺和，调剂土质。,在洪水地区可以引洪放淤，引洪漫砂。,四、引洪放淤， 引洪漫砂,
