课业2.4 土壤因子的调查与分析 POWEPOINT 适用于简约清新主题及相关类别演示

学习目标 学习了解土壤有机质的类型及组成，熟悉土壤的物理、化学性质，理解土壤有机质、土壤物理、化学性质之间的相互关系及其对土壤肥力的影响，认识土壤养分的来源，肥料的种类及特点，学会森林土壤分析调查的方法，并能调查分析不同类型土壤特征的差异，掌握施肥的方法及提高森林土壤肥力的措施，为合理制定林地施肥管理措施打下基础。

土壤是绿色生命的源泉，是人类赖以生产、生活和生存的物质基础。人类衣食住行需要的物质，主要来源于农业生产和林业生产，而土壤是农、林业生产的基础，是农、林业生产的基本生产资料。

1. 土壤基本知识 1.1土壤的概念 土壤是岩石圈表面能够生长植物的疏松表层，是陆生植物生活的基质和陆生动物生活的基底，它提供生物生活所必须的矿物质元素和水分。 全国科学技术名词审定委员会1998年公布的土壤定义为：土壤是陆地表面由矿物质、有机质、水、空气和生物组成，具有肥力，能生长植物的未固结层。 森林土壤：是在森林植被条件下发育的土壤，是发展林业生产的基础，相对于其它土壤有其特殊性。

1.2土壤的组成 无机体和有机体 土壤 固体 气体 液体 土壤水分 土壤空气

1.3土壤肥力 我国目前较公认的土壤肥力的概念为：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 自然肥力 人为肥力 经济肥力 潜在肥力

2. 土壤有机质 土壤有机质是指土壤中形成的和外部加入的所有动、植物残体不同分解阶段的各种产物和合成产物的总称。土壤有机质是土壤的重要组成部分，土壤的许多属性都间接或直接与土壤有机质有关。可分为两类：一是非腐殖质；二是腐殖质。土壤有机质含量是土壤肥力的一个重要标志。 中国某些自然土壤中有机质含量

2.1土壤有机质的来源、类型和组成 2.1.1土壤有机质的来源 土壤有机质 高等植物的枯枝 高等植物的根系 高等植物的落果 高等植物的落叶 土壤中动物、植物的遗体

2.1.2有机质的类型 土壤有机质 新鲜有机质、有机残余物和简单有机化合物 土壤腐殖质

2.1.3土壤有机质的组成 土壤有机质 碳水化合物 含氮化合物 单宁、树脂、脂肪、蜡质等 木质素 灰分元素

2.2土壤生物 生物的活动不断地对土壤的结构和组成进行改造，因此土壤不仅是生态系统中物质与能量交换的重要场所，同时它本身又是生态系统中生物部分与无机环境部分相互作用的产物。土壤无论对植物还是对动物来说都是重要的生态因子。于植物，其根系与土壤之间具有极大的接触面，在植物和土壤之间有着频繁的物质交换，彼此有着强烈的影响，因此通过控制土壤等因素可影响植物的生长与繁育。 2.1.1树木根系 单株植株全部根的总数称为根系。无论活根或死根都直接参与土壤各种物质及能量的转换，影响着土壤肥力状况。

根系是土壤有机质的重要来源。虽然树木每年只有部分死根残留在土壤中，但它们是深土层中有机质的重要来源，特别是从深层土壤中吸取水分和养分，并以凋落物补充给土壤。某些树木的根还具有根瘤和菌根，其中的根瘤和菌根还可以固氮，增加土壤中的氮素营养。 根瘤 Va菌根

2.1.2森林土壤动物 土壤是许多动物的活动场所。它们全年有相当长的时间在土壤中生活，挖掘穴道，有利于空气和水的流入，并有掺混和疏松土壤的作用。有的动物以有机质为食物，起到粉碎有机残体的作用，为微生物分解创造了有利条件。土壤动物比较重要的有蚯蚓、线虫、原生动物等。 线虫 脊椎动物 节肢动物和腹足动物 蚯蚓 原生动物

2.1.3土壤微生物 土壤微生物是土壤中最原始的活有机体。它们的作用是：分解有机质，合成腐殖质，转化土壤中难溶性的矿质养分及固氮。 2.3土壤有机质的矿化 土壤中的有机质在水分、空气、土壤动物、土壤微生物等的作用下，发生极其复杂的变化过程。其转化过程包括两个方面：一是矿质化过程，复杂的有机质经微生物的分解作用，最终生成简单的无机物质如二氧化碳及水等。另一是腐殖化过程，即有机质经过微生物的深刻改造后成为另一类特殊的含氮有机物----腐殖质。 微生物分解有机质，释放CO2和无机物的过程称矿化作用。这一过程也是有机质中养分的释放过程。

2.4土壤有机质的腐殖质化 动物、植物、微生物残体，在微生物的作用下，通过生化和化 学作用而形成腐殖质的过程，称有机质的腐殖化作用。 土壤腐殖质的形成是一个复杂的过程，大致可分为两个阶段。 第一阶段：有机残体在微生物分解作用下，其中一部分彻底矿化，最终生成CO2、H2O、NH3、H2S等无机化合物。另一部分转化为较简单的有机化合物（多元酚）和含氮化合物（氨基酸、肽等），提供了形成腐殖质的材料。 第二阶段：上述土壤腐殖质的组成部分，在微生物的作用下经缩合形成腐殖质的基本单元。先是多元酚在微生物的作用下氧化为醌，然后醌再与含氮化合物缩合成原始腐殖质。 上述过程是腐殖质形成的基础，再进一步缩合成腐殖质则受有机化合物的种类、微生物活动状况、水分、热状况及土壤性质等条件的制约。例如环境条件易于脱水则腐殖质缩合程度高，分子量大，反之分子量小。

土壤有机质在土壤肥力和植物营养中有重要作用，同时也可改善土壤的物理化学性质。在生产中可以通过各种途径增加土壤有机质的含量。 2.5土壤有机质的作用和调节 土壤有机质在土壤肥力和植物营养中有重要作用，同时也可改善土壤的物理化学性质。在生产中可以通过各种途径增加土壤有机质的含量。 2.5.1土壤有机质的作用 （1）植物养分的重要来源 （2）提高士壤的蓄水保肥和缓冲能力 （3）改善土壤的物理性质 （4）促进微生物的生命活动 （5）促进植物的生长发育 （6）其他方面的作用

2.5.2土壤有机质的调节 增施有机肥料、种植绿肥 保留树木 凋落物 土壤有机质的调节 调节C/N 调节土壤水、气、热等状况

3.森林土壤的类型及性质 3.1森林土壤类型 森林土壤由于分布范围广,成土因素各异,因而又是一个庞大的土壤系列，其中包括发育于不同气候条件和森林植被下的各具特点的不同土类。在中国，主要有灰化土、暗棕壤、棕壤、黄棕壤、红壤（黄壤）以及褐土等。 灰化土 暗棕壤 棕壤 黄棕壤 褐土

3.2土壤的物理性质 3.2.1土壤质地 土壤是由各种大小不同的土粒组合而成的，各级土粒（石砾、砂粒、粉砂粒、黏粒）在土体内所占的重量百分数，称为机械组成，也称为土壤质地。土壤质地对土壤物理性质、化学性质以及微生物的生命活动均有重要的影响，从而直接影响植物的生长发育。

常见土壤质地类型及其肥力特征如下： 3.2.1.1砂土类 3.2.1.2粘土类 砂土类含砂粒多，充气孔隙多， 少，土壤孔隙度小，通透性良好，但不易蓄水保肥。 砂土改良措施：客土掺粘，翻粘压砂，施用塘泥，有条件的可以引洪漫淤，增施有机肥料。 3.2.1.2粘土类 粘土类含粘粒多，持水孔隙多，充气孔隙少，土壤孔隙度大，通透性差，蓄水力强，易积水，粘粒本身含养分多，有机质分解慢，易积累，保肥力强，施用的 肥料后劲较大。 粘土改良措施：客土掺砂，翻砂压粘，深耕晒垡，重施有机肥，施炉渣、种植绿肥等。

3.2.1.3壤土类 壤土类砂粘适中，充气孔隙与持水孔隙比例适当，通透性良好，蓄水保肥力强，养分含量丰富，有机质分解速率适中，供肥和保肥性能良好。土性温暖，耕性好，既发小苗又发老苗，水、肥、气热协调。柏、核桃等树种在这类壤土上都能生长良好。 3.2.2土壤结构 土壤中不同颗粒的排列和组合形式，称土壤结构。 按土壤结构单位形态和性质而区分的类型，称土壤结构分类。主要土壤结构有以下几种： 3.2.2.1粒状结构 3.2.2.2块状结构 3.2.2.3柱状结构 3.2.2.4片状结构

3.2.3土壤孔隙度与土壤密度 3.3土壤胶体 3.3.1土壤胶体的概念 3.3.2土壤胶体的种类 土壤孔隙度：土壤容积中除固相部分以外的空间称土壤孔隙。 土壤密度又称“土壤容重”，指单位容积土壤的质量。 3.3土壤胶体 土壤胶体是土壤固体颗粒最细小的部分，也是物理性质和化学性质最活跃的部分。对土壤的保肥、供肥性能、土壤反应、缓冲作用、土壤结构、土壤物理机械性质等均有一定影响。 3.3.1土壤胶体的概念 土壤中的固相、液相和气相呈互相分散的胶体状态，其固体颗粒直径小1μm，土壤胶体常指这些固相颗粒。即土壤学中所指的土壤胶体是指土壤颗粒直径小于2μm或者小于1μm的土壤微粒。 3.3.2土壤胶体的种类 （1）矿质胶体 （2）有机胶体 （3）有机矿质复合体

3.4土壤酸碱度 3.4.1概念 土壤酸碱度是土壤的很多化学性质特别岩基状况的综合批应，它对土壤的一系列肥力性质有深刻的影响。 土壤酸碱度是指土壤溶液的酸碱性。 土壤溶液指土壤水分及其所含溶质的总称，包括水、各种无机、有机可溶性物质和悬浮粒。土壤溶液中存在着极少量的H＋和OH－，它们的数量比例决定着土壤溶液的酸碱性。当溶液中H＋较OH－占优势时，土壤溶液呈酸性反应；反之，呈碱性反应。 土壤反应分级表

3.4.2土壤酸碱性对土壤养分有效性的影响 在pH值为4.0～8.0培养液中，一般植物均能生长，但能适应这个范围以外的植物种类则大大减少。 主要营养元素的有效性与土壤反应的关系: 大多数营养元素在pH值6．0～8．0范围内有效性最高，但各种元素都有各自适宜的pH范围，简述如下： （1）氮素 氮素在土壤里的无机盐中，氮的溶解度在各种pH值时都很高，但有机质中氮的矿化以pH值6．0～8．0时最好，有效态氮供应数量多。pH值6．0以上时，固氮菌的活动能力降低，pH值8．2以上时硝化作用减弱，都使有效态氮的供应减少。 （2）磷素 磷素在pH值 6.5～7.5时有效性最高，这时磷主要以 Ca（H2PO4）2的形态存在，溶解度最大，有效性最高。当pH值小于6．5时，铁、铝、锰溶解度增大，产生铁、铝、锰的磷酸盐沉淀，从而降低磷的有效性。pH值7．5～8．5时，磷酸根与钙离子作用形成难溶性的磷酸三钙沉淀，磷的有效性最小。当pH值＞8．5时，由于钠离子的存在而形成可溶性的磷酸钠，溶解度增大，又提高了磷的有效性。 （3）钾、钙、镁、硫素 在酸性土壤中，这些营养元素的盐类溶解度大，有效性高，但易于淋失，常感到缺乏；钙、镁在pH值＞8．5的土壤中，由于钠离子的增加，将钙、镁离子从胶体颗粒上交换下来，生成钙、镁的碳酸盐类沉淀，降低有效性。 （4）微量元素 土壤中的微量元素铁、锰、铜、锌、硼，一般在酸性土壤中溶解度较大，有效性高；在石灰性土壤里常因生成沉淀物而降低有效性。硼的有效性恰好与上述元素相反，在酸性土中常因与铁、铝生成硼酸，铁、铝沉淀而降低有效性，随pH值的升高而有效性增加。

3.4.3土壤酸碱性的调节 土壤过酸过碱都不适宜植物生长。果园、苗圃和园林土壤可采取相应措施对酸碱度进行调节。 （1）酸性土的调节 改良酸性土壤通常施用石灰、石灰石粉和碱性、生理碱性肥料。既能中和活性酸和潜性酸，又有利于团聚体的形成和增加土壤钙素营养的功能。还能减少磷素被活性铁、铝的固定。 （2）碱性土的调节 改良碱性土可施用石膏、明矾、硫酸亚铁和硫磺等。施用石膏是利用Ca2＋交换碱土胶粒上吸附性Na＋，生成的硫酸钠配合灌水消除： 施用硫磺（S）、明矾 ［K2SO4·AI2（SO4）3·24H2O］或硫酸以中和碳酸钠所显示的碱性，并有改变土壤中的石灰为石膏的作用。

4.土壤营养与肥料 4.1 植物必需营养元素 4.1.1植物必需营养元素应具备的条件 1939年阿诺（Arnon）和斯吐特（Stout）提出了高等植物必需营养元素判断的三条标准： 第一，如缺少某种营养元素，植物就不能完成其生活周期； 第二，如缺少某种营养元素，植物呈现专一的缺素症，其它营养元素不能代替它的功能，只有补充它后症状才能减轻或消失； 第三，在植物营养上直接参与植物代谢作用，并非由于它改善了植物生活条件所产生的间接作用。 当某一元素符合这三条标准的，则称为必需营养元素。目前确定了以下17种高等植物必需养元素：氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、铜(Cu)、钼(Mo）、硼(B)、氯(Cl)、,碳（C）、氢（H）、氧（O)和镍（Ni）。 （1）大量营养元素 大量营养元素一般占植株干物质重量的百分之几十到千分之几。它们是碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、钾（K）6种。 （2） 微量营养元素 微量营养元素的含量只占植株干物质重量的千分之几到十万分之几。它们是铁(Fe)、硼(B)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo）、氯(Cl)、镍（Ni）8种。 钙（Ca）、镁(Mg)、硫（S）3种，被称为中量元素（也叫次量元素）。

4.1.2肥料三要素 在土壤的各种营养元素之中，除了C、H、O外，N、P、K 3种元素是植物需要量和收获时所带走较多的营养元素，人们称它们为“肥料三要素”或“植物营养三要素”或“氮磷钾三要素”。 4.1.3必需营养元素与植物生长 不同的必需营养元素对植物的生理和营养功能各不相同，但对植物生长发育都是同等重要的，任何一种营养元素的特殊功能都不能被其它营养元素所代替，这就叫营养元素的同等重要律和不可代替律。 4.2土壤肥料 4.2.1肥料的种类及特点 根据肥料的性质及使用效果，园林植物用肥大致包括化学肥料、有机肥料及微生物肥料三大类。

4.2.1.1化学肥料 4.2.1.2有机肥料 化学肥料又被称为化肥、矿质肥料、无机肥料。 有机肥料是指含有丰富有机质，既能提供植物多种无机养分和有机养分，又能培肥改良土壤的一类肥料。

施肥方法一般包括撒施、条施、穴施、分层施肥、随水浇施、根外追肥、环状和放射状施肥等。 4.2.1.3微生物肥料 微生物肥料也称生物肥、菌肥、细菌肥及接种剂等。 4.2.2施肥时期（或种类） 对于大多数一年生或多年生植物来说，施肥应包括基肥、种肥和追肥3个时期（或种类）。 （1）基肥 群众也常称为底肥，它是在播种(或定植) 前结合土壤耕作施入的肥料。 （2）种肥 是播种(或定植)时施在种子附近或与种子混播的肥料。 （3）追肥 是在植物生长发育期间施入的肥料。 4.2.3施肥方法 施肥方法一般包括撒施、条施、穴施、分层施肥、随水浇施、根外追肥、环状和放射状施肥等。

4.3提高森林土壤肥力的措施 由于各个地区的土壤类型不同，提高土壤肥力的措施也不相同。 4.3.1已形成粗糙死地被物的林地，可进行疏伐，适当透光，以提高林内温度，增强土壤微朱物的分解活动。条件允许，还可以施石灰，以中和土壤酸性，伲进微生物活动，加速死地被物分解，形成腐殖质。 4.3.2板结或酸性太强的土壤，可翻松土壤，使有机质混合，或施石灰，以改莕土壤通气条件和减低酸性，促进微生物活动，加速分解作用。死地被物积累过厚，土壤酸度又过滿的情况下，施行有效措施受限制时，可采取控制火烧的办法，以导致硝化作用。 4.3.3森林采伐或抚育间伐后，如有大量枝、梢、叶、皮等残留在林地，加上阳光直射，温度髙、干燥快，不利亍分解，应把粗大的梢截成细段，散放于林地，使之接触土壤，减少蒸发，有利于微生物活动。 4.3.4营造混交林，选择针阔叶树种或阴阳性树种混交，或有根瘤树种与无根瘤树种混交，或在林冠下引种有根瘤灌木，使林分内形成柔软的死地被物，提高土壤肥力。 4.3.5集约经营的林分应加强土壤管理，沼泽或地下水位高的立地要开沟排水；在坡地上修筑土埂，进行培土，以防止水土流失。 4.3.6经济林，如文冠果、沙棘等，应进行施肥，以保持土壤肥力；并定期进行除草，松土、培土、扩穴等土壤管理措施，以改良土壤结构，提高与维持土壤肥力。 4.3.7保持林内的死地被物，禁止人为搂掉枯枝落叶，以免破坏森林内的养分循环。