土壤学课件.ppt

1、土壤学土壤学主讲教师:蒲玉琳Soil Science四川农业大学温江校区四川农业大学温江校区主要参考教材：黄昌勇黄昌勇,徐建明主编（徐建明主编（3版）版）.土壤学土壤学.中国农业出版社，中国农业出版社，2010林大仪主编林大仪主编.土壤学土壤学.中国林业出版社，中国林业出版社，2002孙向阳主编孙向阳主编.土壤学土壤学.中国林业出版社，中国林业出版社，2003四川省农牧厅土壤普查办公室四川省农牧厅土壤普查办公室. 四川土壤四川土壤.四川科学技术出版社四川科学技术出版社 ,1995黄巧云主编黄巧云主编. .土壤学土壤学. .中国农业出版社中国农业出版社,2005,2005采用教材：相关期刊：土壤

2、学报、土壤、土壤通报、土壤肥料等相关期刊：土壤学报、土壤、土壤通报、土壤肥料等学习网址：中国科学院南京土壤研究所学习网址：中国科学院南京土壤研究所 http:/ 绪论绪论（2 2学时）学时）第二章第二章 土壤的地学基础土壤的地学基础（4 4学时）学时）第三章第三章 土壤矿物质和土壤质地土壤矿物质和土壤质地（2 2学时）学时）第四章第四章 土壤有机质与生物土壤有机质与生物（2 2学时）学时）第五章第五章 土壤水分土壤水分（4 4学时）学时）第六章第六章 土壤空气和热量状况土壤空气和热量状况（2 2学时）学时）第七章第七章 土壤的孔性、结构和力学性质、耕性土壤的孔性、结构和力学性质、耕性（4 4学

3、时）学时）第八章第八章 土壤胶体胶体化学与表面反应土壤胶体胶体化学与表面反应（2 2学时）学时）第九章第九章 土壤酸碱性与氧化还原反应土壤酸碱性与氧化还原反应（3 3学时）学时）第十章第十章 土壤养分循环土壤养分循环（3 3学时）学时）第十一章第十一章 土壤形成、分类、分布及四川省主要土壤类型（土壤形成、分类、分布及四川省主要土壤类型（6 6学时）学时）第十二章第十二章 土壤退化与土壤质量土壤退化与土壤质量（4 4学时）学时）总学时数：64（理论/实验/自修=38/21/5）第一章 绪 论（1） “土壤土壤”、 “土地土地”、“土壤肥力土壤肥力”和和“土壤土壤圈圈”的的基本基本概念概念（2）土

4、壤的组成和土壤资源的特点）土壤的组成和土壤资源的特点 重点及难点：重点及难点：早在三、四千年以前，我国的早在三、四千年以前，我国的周礼周礼当中就有了土壤含义的当中就有了土壤含义的记载。记载。“万物自生焉则曰土万物自生焉则曰土”，“以人所耕而树艺焉则曰壤以人所耕而树艺焉则曰壤”，也就是说凡是自然生长植被的土也就是说凡是自然生长植被的土地叫地叫“土土”，经过开垦而种植植，经过开垦而种植植物的土地叫作物的土地叫作“壤壤”，这可能是，这可能是对土壤下的最早的定义。对土壤下的最早的定义。 犁地，铜器时代中央印度红色崖壁画犁地，铜器时代中央印度红色崖壁画距今6600年至距今4600年 1.1 1.1 土壤

5、及土壤肥力的概念土壤及土壤肥力的概念 一、土壤一、土壤概概 念念土土者，吐也；壤者，从土，土者，吐也；壤者，从土，从襄；襄者，助也。从襄；襄者，助也。壤王云森王云森中国土壤科学中国土壤科学生态学家生态学家：土壤是：土壤是地球表层系统地球表层系统中，生物多样性最丰富，中，生物多样性最丰富，生物地球化学的能量交换、物质循环（转化）最活跃的生物地球化学的能量交换、物质循环（转化）最活跃的生生命层。命层。环境科学家环境科学家：土壤是重要的环境因素，环境污染物的：土壤是重要的环境因素，环境污染物的缓冲缓冲带和过滤器。（净化、阻留）带和过滤器。（净化、阻留）工程专家工程专家：土壤是承受高强度压力的：土壤是

6、承受高强度压力的基地基地或作为或作为工程材料工程材料的来源。的来源。农业科学工作者和广大农民农业科学工作者和广大农民：土壤是植物生长的介质。土壤是植物生长的介质。土壤的经典定义土壤的经典定义：“地球陆地表面能够生长绿色地球陆地表面能够生长绿色植的疏松表层植的疏松表层”。（前苏联土壤学家威廉斯前苏联土壤学家威廉斯 ） 五色土土壤定义土壤定义：“覆盖于地球陆地表面，具有肥力特覆盖于地球陆地表面，具有肥力特征的，能够生长绿色植物的疏松物质层征的，能够生长绿色植物的疏松物质层”。 类类 型型自然土壤自然土壤人为作用的影响人为作用的影响农业土壤农业土壤植被类型：植被类型：农业土壤、森林土壤、草原土壤、园

7、林土农业土壤、森林土壤、草原土壤、园林土壤（苗圃土壤、城市绿地土壤）壤（苗圃土壤、城市绿地土壤）成土过程的发生学层次：成土过程的发生学层次：铁铝土铁铝土(红壤、黄壤）、淋溶红壤、黄壤）、淋溶土、初育土（紫色土、石灰土）、人为土（水稻土、土、初育土（紫色土、石灰土）、人为土（水稻土、潮土）潮土）物质组成物质组成固固矿物质矿物质有机质有机质多种生物：多种生物：昆虫昆虫、动物、微生物动物、微生物重量重量%体积体积% 95 38 5 12液液气气存在于土壤孔隙中，二者相互消涨存在于土壤孔隙中，二者相互消涨特特 性性物理特性化学特性生物学特性二、二、土地土地土地土地土地是大气对流层的下部至地壳一定深度的

8、立体空间内土地是大气对流层的下部至地壳一定深度的立体空间内有关自然要素和人类活动形成的自然经济综合体。他包括气候、有关自然要素和人类活动形成的自然经济综合体。他包括气候、地貌、岩石、水文、土壤和生物等组成要素。地貌、岩石、水文、土壤和生物等组成要素。用数学表示为：用数学表示为：L（土地）（土地）=C（气候）（气候）+G（基础地质）（基础地质）+T（地形）（地形）+H（水文）（水文）+S（土壤）（土壤）+V（植被）（植被）+M（人类的经济活动）（人类的经济活动）土地资源：土地资源：是指在一定技术条件和一定时间内，当前和可预见的将来对人是指在一定技术条件和一定时间内，当前和可预见的将来对人类具有利

9、用价值的全部土地。类具有利用价值的全部土地。在一定程度上可以将土地与土地资源同等看待在一定程度上可以将土地与土地资源同等看待三、土壤肥力三、土壤肥力 定义定义: :在植物生活全过程中，土壤供应和协调植在植物生活全过程中，土壤供应和协调植物生长所需水、肥、气、热的能力。物生长所需水、肥、气、热的能力。 类类 型型 1 1、自然肥力和人为肥力、自然肥力和人为肥力自然肥力：指土壤在自然因子自然肥力：指土壤在自然因子( (气候、生物、地气候、生物、地形等形等) )综合作用下所具有的肥力综合作用下所具有的肥力人为肥力：土壤在人为条件熟化人为肥力：土壤在人为条件熟化( (耕作、施肥、耕作、施肥、灌溉等灌溉

10、等) )作用下所表现出来的肥力作用下所表现出来的肥力 2、潜在肥力与有效（经济）肥力、潜在肥力与有效（经济）肥力 潜在肥力：土壤肥力在生产上没有发挥出来产潜在肥力：土壤肥力在生产上没有发挥出来产生经济效益的部分生经济效益的部分有效（经济）肥力：土壤肥力在当季生产中表有效（经济）肥力：土壤肥力在当季生产中表现出来产生经济效益的部分现出来产生经济效益的部分 1.21.2 土壤在农业和环境中的重要性土壤在农业和环境中的重要性 一、土壤是农业的基本生产资料一、土壤是农业的基本生产资料1、存贮、供应养分、存贮、供应养分 是陆地生物所需营养物质的重要来源，起着营是陆地生物所需营养物质的重要来源，起着营养库

11、的作用养库的作用 2、接纳、存贮与供应水分：巨大的水库、接纳、存贮与供应水分：巨大的水库 3、生物支撑作用、生物支撑作用 土壤中拥有种类繁多，数量巨大的生物群土壤中拥有种类繁多，数量巨大的生物群 4、稳定和缓冲环境变化、稳定和缓冲环境变化二、土壤是地球表层系统的重要组成部分二、土壤是地球表层系统的重要组成部分（一）土壤圈（一）土壤圈（Pedosphere）的概念的概念地球表层系统五大要素：地球表层系统五大要素：大气圈、生物圈、岩石大气圈、生物圈、岩石 圈、水圈、土壤圈圈、水圈、土壤圈土壤圈土壤圈是覆盖于地球陆地表面和浅水域底部是覆盖于地球陆地表面和浅水域底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层，它

12、是地的土壤所构成的一种连续体或覆盖层，它是地圈系统的重要组成部分。圈系统的重要组成部分。（二）土壤圈的功能（二）土壤圈的功能1、对大气圈、对大气圈 与大气进行频繁的水、气和热的交流。与大气进行频繁的水、气和热的交流。2、对生物圈、对生物圈支撑和调节生物过程，提供植物生长的养分、水分与适宜支撑和调节生物过程，提供植物生长的养分、水分与适宜的物理条件，决定自然植被的分布与演替。的物理条件，决定自然植被的分布与演替。3、对水圈、对水圈降水在陆地的重新分配、元素的生物地球化学行为和水分降水在陆地的重新分配、元素的生物地球化学行为和水分平衡、分异、转化及水圈的化学组成。平衡、分异、转化及水圈的化学组成。

13、4、对岩石圈、对岩石圈具有一定的保护作用，以减少其受各种外营力破坏，与岩具有一定的保护作用，以减少其受各种外营力破坏，与岩石圈进行物质交换与地质循环石圈进行物质交换与地质循环。气圈气圈Gas-sphere岩石圈岩石圈Rocky-sphere水圈水圈Water sphere生物圈生物圈Biosphere土壤圈土壤圈pedosphere金属与微量元素物质循环金属与微量元素物质循环生物养分生物养分 物质循环物质循环水分循环水分循环 与平衡与平衡各种气体的交换与平衡各种气体的交换与平衡 连接无机界和有机界（生命与非生连接无机界和有机界（生命与非生命）联系的纽带，是其余四大圈层物命）联系的纽带，是其余四

14、大圈层物质和能量交换的中心环境。质和能量交换的中心环境。三、土壤是陆地生态系统的基础三、土壤是陆地生态系统的基础 1、保持、保持生物活性生物活性、多样性多样性和和生产性生产性 2、对水体和溶质流动起调节作用、对水体和溶质流动起调节作用 3、对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解、对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解、固定和解毒作用固定和解毒作用 4、具有贮存并循环生物圈及地表的养分和其它元、具有贮存并循环生物圈及地表的养分和其它元素的功能素的功能 我国是个多山的国家我国是个多山的国家, ,各种山地丘陵地面积占各种山地丘陵地面积占全部土地面积的全部土地面积的6565, ,平原区土地仅占平原区土

15、地仅占3535 2、质量的可变性、质量的可变性 3、空间位置的固定性、空间位置的固定性四、四、土壤是最珍贵的自然资源土壤是最珍贵的自然资源 1、数量的有限性和固定性、数量的有限性和固定性 1.3 1.3 土壤科学的发展及研究内容土壤科学的发展及研究内容 一一 、土壤科学的发展、土壤科学的发展 1、农业化学土壤学派、农业化学土壤学派 2、农业地质土壤学派、农业地质土壤学派 3、土壤发生学派、土壤发生学派 4、土壤学发展的新观点、土壤学发展的新观点 ：土壤圈、土壤生态系统、：土壤圈、土壤生态系统、土壤质量土壤质量。二、分支学科及研究内容二、分支学科及研究内容（一）土壤物理学（一）土壤物理学 主要研

16、究主要研究土壤水、气、热运动及其调控的原理土壤水、气、热运动及其调控的原理，其研究内容包括土壤水分、土壤质地、土壤结构、土壤其研究内容包括土壤水分、土壤质地、土壤结构、土壤力学性质、土壤溶质移动及土壤力学性质、土壤溶质移动及土壤植物植物大气连续体大气连续体(SPAC)(SPAC)中的水分运行和能量转移等。中的水分运行和能量转移等。（二）土壤化学（二）土壤化学 研究土壤化学组成，性质及其土壤化学反应过研究土壤化学组成，性质及其土壤化学反应过程的分支学科。重点研究程的分支学科。重点研究土壤胶体的组成、性质，土壤胶体的组成、性质，及土壤固液界面发生的系列化学反应及土壤固液界面发生的系列化学反应。为开

17、展土壤。为开展土壤培肥、土壤管理、土壤环境保护提供理论依据。培肥、土壤管理、土壤环境保护提供理论依据。（三）土壤微生物学（三）土壤微生物学 研究土壤中微生物区系、多样性及其功能研究土壤中微生物区系、多样性及其功能和活性的土壤学分支。和活性的土壤学分支。 1 1、土壤微生物生态、土壤微生物生态 2 2、土壤微生物与土壤物质循环、土壤微生物与土壤物质循环( (陆地陆地N,P,S,CN,P,S,C素循环素循环) ) 3 3、土壤酶活性、土壤酶活性 4 4、土壤微生物与土壤固氮作用、土壤微生物与土壤固氮作用 5 5、根际微生物与菌根、根际微生物与菌根 6 6、土壤微生物之间的相互作用、土壤微生物之间的

18、相互作用7 7、农业措施对微生物的影响、农业措施对微生物的影响8 8、土壤微生物与土壤的污染防治、土壤微生物与土壤的污染防治9 9、有益微生物的农业应用、有益微生物的农业应用（四）土壤生物化学（四）土壤生物化学 1 1、土壤腐殖质形成、特性及其对土壤肥力的影、土壤腐殖质形成、特性及其对土壤肥力的影响响 2 2、土壤碳、氮、磷、硫的生物转化（有机碳、土壤碳、氮、磷、硫的生物转化（有机碳、氮矿化作用和腐殖化作用）氮矿化作用和腐殖化作用） 3 3、土壤酶活性、土壤酶活性 4 4、有机生物制剂包括有机农药、杀虫剂、除草、有机生物制剂包括有机农药、杀虫剂、除草剂的生物降解及其对环境污染的影响等剂的生物降

19、解及其对环境污染的影响等 （五）土壤地理学（五）土壤地理学 1、土壤发生和分类、土壤发生和分类 土壤发生学是土壤地理学的核心，重点研究土壤发生学是土壤地理学的核心，重点研究土土壤形成与自然成土因子和人为活动的复杂关系壤形成与自然成土因子和人为活动的复杂关系，并，并在此基础上，根据土壤的发生发育过程、土壤诊断在此基础上，根据土壤的发生发育过程、土壤诊断学属性进行土壤分类。学属性进行土壤分类。 2、土壤分布规律、土壤分布规律 土壤是一个时间上处于动态、空间上具有垂直土壤是一个时间上处于动态、空间上具有垂直和水平方向上分异性的三维连续体。和水平方向上分异性的三维连续体。 3、土壤调查制图和土壤质量评

20、价、土壤调查制图和土壤质量评价 应用现代新技术（如应用现代新技术（如3S技术），建立土壤数据技术），建立土壤数据库库(中国土壤数据库中国土壤数据库http:/ 三、土壤学与相邻学科的关系三、土壤学与相邻学科的关系 1、土壤学与地质学、水文学、生物学、气象学有、土壤学与地质学、水文学、生物学、气象学有着密切的关系着密切的关系2、土壤学与农学、农业生态学有着不可分割的关系、土壤学与农学、农业生态学有着不可分割的关系3、土壤学与环境科学联系密切、土壤学与环境科学联系密切土壤学土壤学水文学水文学hydrology土壤学土壤学Soil science土力学土力学soil mechanics生态学bion

21、omics沉积学沉积学sedimentology地貌学地貌学geomorphology土壤学和相关学科的关系土壤学和相关学科的关系 四、土壤学的任务四、土壤学的任务（一）合理利用土壤（一）合理利用土壤 水土流失水土流失 土壤沙化土壤沙化 土壤次生盐渍化土壤次生盐渍化 土壤污染土壤污染 农药污染农药污染 肥料污染肥料污染 “三废三废”污染污染不合理的土壤资源利用和生态环境遭受破坏不合理的土壤资源利用和生态环境遭受破坏Why自然对人类的惩罚自然对人类的惩罚20022002年年4 4月月北京沙尘暴北京沙尘暴（二）中低产土壤改良（二）中低产土壤改良（三）基础理论研究（三）基础理论研究 1 1、土壤温室

22、气体形成机理、变化规律与减缓途径、土壤温室气体形成机理、变化规律与减缓途径的研究的研究( (重点是重点是CHCH4 4、N Nx xO Oy y、COCO2 2) ) 2 2、土壤污染发生类型、形成规律与防治途径研究、土壤污染发生类型、形成规律与防治途径研究 3、土壤退化时空变化、形成机理、调控对策、土壤退化时空变化、形成机理、调控对策 4、土壤质量的演变机制、评价体系及恢复重建的研、土壤质量的演变机制、评价体系及恢复重建的研究究 5、经济快速发展地区土壤环境演变机制与调控研究、经济快速发展地区土壤环境演变机制与调控研究 6、不同地区土壤生态环境建设及其治理途径的研究、不同地区土壤生态环境建设

23、及其治理途径的研究 7、土壤与环境问题有关基础应用与开发项目的研究、土壤与环境问题有关基础应用与开发项目的研究 五、土壤学的研究方法五、土壤学的研究方法 （一）宏观研究和微观研究（一）宏观研究和微观研究 （二）综合、交叉研究（二）综合、交叉研究 （三）野外调查与实验室研究结合（三）野外调查与实验室研究结合 （四）新技术的应用（四）新技术的应用六、六、21世纪土壤科学所面临的挑战世纪土壤科学所面临的挑战来自人口膨胀的挑战来自人口膨胀的挑战如何保证粮食的持续增产如何保证粮食的持续增产来自全球生态环境的挑战来自全球生态环境的挑战如何保持土壤的生态如何保持土壤的生态健康功能，建立良好生态环境健康功能，建立良好生态环境来自土壤学自身发展的挑战来自土壤学自身发展的挑战加强基础研究，加速加强基础研究，加速新技术在土壤学领域内的应用新技术在土壤学领域内的应用社会对土壤学认同的挑战社会对土壤学认同的挑战强化土壤资源在国民经强化土壤资源在国民经济中的战略地位济中的战略地位 立脚于为解决人类的吃饭问题和环立脚于为解决人类的吃饭问题和环境健康问题服务境健康问题服务。