環(huán)境土壤學(xué)第一章第一節(jié)土壤與土壤圈（一）土壤的定義簡(jiǎn)明定義：地球表面能夠生長(zhǎng)和收獲植物的疏松表層。“土壤”和“土地”概念的區(qū)別：“土壤”和“土地”不是同一范疇的概念。土壤是土地的物質(zhì)組成部分，而土地不僅包括土壤要素，還包括地形、植被、水文、人文等要素。十壤的基本特件星具有肥力。土壤肥力：土壤具有能供應(yīng)與協(xié)調(diào)植物正常生長(zhǎng)發(fā)育所需要的養(yǎng)分、水分、空氣和熱量的能力。土壤的特性可以概括為：（1）具有生產(chǎn)力（2）具有生命力（3）具有凈化力（4）具有交換力地球表層系統(tǒng)五大要素：大氣圈、生物圈、巖石圈、水圈、土壤圈土壤圈是覆蓋于地球和淺水域底部的土壤所構(gòu)成的一種連續(xù)體或覆蓋層，它是地圈統(tǒng)的重要組成部分。土壤圈的功能具有以下幾個(gè)方面：（1）支持和調(diào)節(jié)生命過(guò)程（2）影響大氣圈的化學(xué)組成、水分與熱量平衡（3）影響水的溶質(zhì)組成及其在陸地、水體和大氣的分配（4）對(duì)巖石起保護(hù)作用第二節(jié)環(huán)境土壤學(xué)的發(fā)展及其主要研究?jī)?nèi)容一、環(huán)境土壤學(xué)的發(fā)展環(huán)境土壤學(xué)既屬于土壤學(xué)的一個(gè)分支，也屬于環(huán)境科學(xué)的一個(gè)分支。是環(huán)境地學(xué)的一個(gè)分支。環(huán)境學(xué)與土壤學(xué)的邊緣學(xué)科。環(huán)境土壤學(xué)是研究土壤與環(huán)境相互關(guān)系及其調(diào)控的一門(mén)學(xué)科。主要包括三大方面：一是環(huán)境因素包括人為因素對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量的影響；二是土壤對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康的影響；三是土壤—環(huán)境—人相互關(guān)系的協(xié)調(diào)機(jī)理和措施。二、環(huán)境土壤學(xué)的研究?jī)?nèi)容環(huán)境土壤學(xué)研究的三大方面，更具體地說(shuō)，又可以細(xì)分為以下幾個(gè)主要內(nèi)容：（1）土壤環(huán)境現(xiàn)狀及其評(píng)價(jià)方法（2）土壤環(huán)境容量與環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)（3）土壤環(huán)境質(zhì)量變化規(guī)律（4）人類(lèi)活動(dòng)、三廢排放以及大氣和水環(huán)境污染對(duì)土壤質(zhì)量的影響。（5）污染物和營(yíng)養(yǎng)物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，（6）土壤污染對(duì)食品質(zhì)量、人體健康、動(dòng)植物和微生物生長(zhǎng)的影響。（7）土壤污染和養(yǎng)分盈余對(duì)水體、大氣的影響。（8）預(yù)防土壤污染的措施和提高土壤環(huán)境容量的技術(shù)途徑。（9）污染土壤的處理技術(shù)和修復(fù)工程。（10）利用土壤來(lái)處理三廢的技術(shù)原理和方法。第二章土壤母質(zhì)與土壤的形成第一節(jié)土壤母質(zhì)地殼物質(zhì)的元素組成的特點(diǎn)1、地殼主要元素成分是氧和硅。它們的含量占地殼元素含量的75%。2、凡是生物上有重要意義的元素，即作為植物與動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育必不可少的元素，在地殼中的含量卻很少。N、P、K分別為0.04%、0.12%、2.60%。3、呈難溶、分散、不均衡狀態(tài)。二、主要成土礦物礦物是一類(lèi)產(chǎn)生于地殼中具有一定化學(xué)組成、物理性質(zhì)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的單質(zhì)元素或化合物。礦物都具有一定的化學(xué)成分和物理性質(zhì)，并以各種形態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）存在于自然界中。礦物可以是單一元素所組成的，也可以是幾種元素組成的化合物。礦物的類(lèi)型按成因可分為原牛石T物、次生礦物和變質(zhì)礦物三大類(lèi)。原生礦物是指在風(fēng)化過(guò)程中沒(méi)有改變化學(xué)組成而遺留在土壤中的一類(lèi)礦物。如石英、長(zhǎng)石、云母等。次生礦物是指原生礦物經(jīng)風(fēng)化作用，組成和性質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，形成的新礦物。如三水鋁石、高嶺石變質(zhì)礦物是指經(jīng)過(guò)變質(zhì)作用形成的，是原有的礦物重新處于高溫高壓的條件下，發(fā)生形態(tài)、性質(zhì)和成分的變化而形成的新礦物。藍(lán)晶石、石榴石等。?摩氏硬度計(jì)/莫氏硬度計(jì)。礦物的硬度是指礦物抵抗外來(lái)機(jī)械作用力（如刻畫(huà)、壓入、研磨等）侵入的能力。Friedrichmohs提出用10種礦物來(lái)衡量世界上最硬的和最軟的物體，這是所謂的摩氏硬度計(jì)。按照他們的軟硬程度分為十級(jí)：1、滑石2、石膏3、方解石4、螢石5、磷灰石6、正長(zhǎng)石7、石英8、黃玉9、剛玉10、金剛石三、主要的成土巖石巖石：是一種或數(shù)種礦物組合而成的自然集合體。巖石沒(méi)有固定的化學(xué)組成和物理性質(zhì)。巖石的種類(lèi)很多，根據(jù)其生成方式的不同，可將巖石分為三大類(lèi)：巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。（一）、巖漿巖巖漿巖是地球內(nèi)部巖漿侵入地殼或噴出地表冷凝形成的巖石。也稱火成巖巖漿巖的類(lèi)型:花崗巖流線巖玄武巖（二）、沉積巖沉積巖是由地殼表面早期形成的巖石經(jīng)風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積、壓實(shí)、膠結(jié)硬化而形成的巖石。一般分為機(jī)械沉積巖、化學(xué)沉積巖和生物沉積巖三類(lèi)。以顆粒大小分為:礫狀結(jié)構(gòu)（如礫巖）,粒狀結(jié)構(gòu)（如沙巖）,細(xì)粒狀結(jié)構(gòu)（如沙巖）以顆粒形狀分為:角礫狀結(jié)構(gòu)，顆粒有棱角（如角礫巖），圓滾狀結(jié)構(gòu)，顆粒無(wú)棱角（如礫巖）（三）、變質(zhì)巖原來(lái)存在的巖石在新的地殼變動(dòng)或巖漿活動(dòng)產(chǎn)生的高溫、高壓下，使巖石的礦物重新結(jié)晶，重新排列，改變其結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和化學(xué)成分，而形成的新巖石，稱變質(zhì)巖。主要的變質(zhì)巖:片麻巖、石英巖,、千枚巖、大理巖、板巖等。四、巖石的風(fēng)化過(guò)程巖石的風(fēng)化作用是地球表面或近地球表面的巖石在大氣圈各種因素的作用下所產(chǎn)生的物理化學(xué)變化。（一）、風(fēng)化作用的類(lèi)型風(fēng)化作用按作用性質(zhì)和作用因素的不同可分為物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化、生物風(fēng)化三個(gè)類(lèi)型。1、物理風(fēng)化巖石、礦物在外力作用下發(fā)生崩解破碎等機(jī)械破壞過(guò)程，只造成巖石、礦物結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的改變，一般不引起化學(xué)成分的變化的過(guò)程稱為物理風(fēng)化。物理風(fēng)化使巖石由大塊變碎塊，碎塊再逐漸變成細(xì)粒。物理風(fēng)化改變了巖石的形狀和大小，但成分發(fā)生的變化很小，形成的母質(zhì)多偏砂石礫多，養(yǎng)分不易釋放出來(lái)。物理風(fēng)化的結(jié)果使巖石對(duì)空氣、水分的通透性增強(qiáng)了，暴露的表面積增大，為化學(xué)風(fēng)化創(chuàng)造了有利的條件。2、化學(xué)風(fēng)化巖石和礦物在大氣、水及生物的相互作用下發(fā)生的化學(xué)成分和礦物組成的變化，稱化學(xué)風(fēng)化。參與化學(xué)風(fēng)化的因素主要是水、二氧化碳和氧氣，作用方式包括溶解、水化、水解和氧化。（1）溶解作用：是指礦物和巖石為水所溶解的作用。（2）水化作用：是指無(wú)水礦物與水結(jié)合形成含水的礦物稱為水化作用。CaSO4+2H2OCaSO42H2O硬石膏石膏2Fe2O3+nH2O2Fe2O3^nH2O

赤鐵礦褐鐵礦（3）水解作用：是指礦物與水（碳酸水）發(fā)生反應(yīng)而分解的作用。4K[AlSi3O8]+2CO32-+4H2OT2K2cO3+Al4[Si4O10][OH]8＋8SiO2鉀長(zhǎng)石高嶺石（4）氧化作用：是指大氣中的氧氣促使礦物進(jìn)行氧化作用。FeS2+14H2O+15O22Fe2O3^3H2O+8H2SO4黃鐵礦褐鐵礦3、生物風(fēng)化巖石和礦物在生物及其分泌物或有機(jī)酸分解產(chǎn)物的作用下，進(jìn)行的機(jī)械破碎和化學(xué)分解過(guò)程稱生物風(fēng)化作用。生物風(fēng)化作用主要有兩個(gè)方面：A:生物的機(jī)械破碎作用由生物的生命活動(dòng)引起的巖石機(jī)械破碎作用（物理風(fēng)化）。例如：根劈作用。B:生物的化學(xué)分解作用有些生物在生命活動(dòng)中靠分泌酸類(lèi)物質(zhì)分解巖石，從中吸取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。㈠術(shù)3種風(fēng)化類(lèi)型;間相百影嘀,相百聯(lián)急只是在不同的外界條件下各有側(cè)重，劃分只是為了討論方倬C五、成土母質(zhì)成土母質(zhì)指巖石風(fēng)化后形成的疏松碎屑物，通過(guò)成土過(guò)程可發(fā)育為土壤。風(fēng)化產(chǎn)物可分為殘積母質(zhì)和運(yùn)積母質(zhì)。這種物質(zhì)是形成土壤的基礎(chǔ)。第二節(jié)土壤的形成俄國(guó)土壤學(xué)家道庫(kù)恰耶夫認(rèn)為自然土壤的發(fā)生是以生物因素為主導(dǎo)的生物、母質(zhì)、氣候、地形和時(shí)間五種自然因素相互作用的產(chǎn)物，土壤是物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)和物質(zhì)的生物小循環(huán)相互對(duì)立統(tǒng)一的結(jié)果一、土壤形成的實(shí)質(zhì)地質(zhì)大循環(huán)：植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)由大陸流到海洋，海洋又變?yōu)榇箨懞螅@些物質(zhì)又由新的大陸流向新的海洋。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的這種循環(huán)過(guò)程稱為植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)。生物小循環(huán)：通過(guò)植物（包括所有參與這一過(guò)程的生物）的反復(fù)吸收利用和積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的這一過(guò)程，稱為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生物小循環(huán)。土壤形成過(guò)程是建筑在地質(zhì)大循環(huán)（營(yíng)養(yǎng)元素的釋放和淋溶過(guò)程）與生物小循環(huán)（營(yíng)養(yǎng)元素被生物吸收積累和釋放過(guò)程）的基礎(chǔ)上的。地質(zhì)大循環(huán)使?fàn)I養(yǎng)元素不斷向下淋失，而生物小循環(huán)卻從地質(zhì)大循環(huán)中不斷的積累生物所必需的營(yíng)養(yǎng)元素。二、土壤形成因素屬于自然形成的因素有：生物、氣候、母質(zhì)、地形和時(shí)間。第三節(jié)土壤剖面及形態(tài)特征一、土壤剖面土壤中的各種物質(zhì)都是以一定的形態(tài)存在著，土壤中物質(zhì)存在狀態(tài)在垂直方向的分布，即構(gòu)成了土壤剖面特征，它是土壤肥力因素的外部表現(xiàn)。土壤剖面就是指從地面向下挖掘而暴露出來(lái)的垂直切面。通常挖到1-2m深。一般情況下這些土層在顏色、結(jié)構(gòu)、緊實(shí)度和其他形態(tài)特征上是不同的。二、土壤剖面形態(tài)特征土壤形態(tài)就是土壤的外部特征，這種外部特征可通過(guò)人們的感官（即視覺(jué)、觸角和嗅覺(jué)）來(lái)認(rèn)識(shí)。土壤重要的形態(tài)特征主要有：顏色、濕度、緊實(shí)度、結(jié)構(gòu)、盾地、pH值、新生體、侵入體、孔隙、動(dòng)物孔穴等。第三章土壤固體物質(zhì)組成土壤組成狀況土壤是一個(gè)復(fù)雜的自然體，它是由有機(jī)體和無(wú)機(jī)體共同組成，其基本物質(zhì)是三相。三相比例為：固相為50%，液相十氣相為50%。第一節(jié)土壤顆粒組成與質(zhì)地一、土壤粒級(jí)及其劃分土壤中的各種固體顆粒簡(jiǎn)稱十粒。粒級(jí)（粒組）：土粒大小不同，性質(zhì)也隨之而異。可按照土粒粒徑的大小及其性質(zhì)分成若干粒級(jí)（或粗細(xì)）。粒級(jí)分類(lèi)常用的標(biāo)準(zhǔn)有以下四種：石礫、砂粒、粉砂粒、粘粒。二、各粒級(jí)土粒的組成和特性1.各粒級(jí)土粒的礦物組成3、各級(jí)土粒的主要特性（1）石礫多為巖石碎塊，但直徑較小，山區(qū)和河漫灘土壤中常見(jiàn)。其礦物組成與母巖基本一致，一般速效養(yǎng)分很少，吸持性很差，但通透性極強(qiáng)。（2）砂粒酸性巖山體的山前平原和沖積平原土壤中常見(jiàn)。礦物組成主要是石英等原生礦物，因顆粒較粗，比表面較小，吸持性能較弱，礦質(zhì)養(yǎng)分較低，無(wú)粘結(jié)性和粘著性，表現(xiàn)松散。但粒間孔隙較大，通透性良好。（3）粉粒在黃土中含量較多。顆粒中次生礦物相對(duì)增加，而石英相對(duì)減少。比表面比砂粒大，吸持性能增強(qiáng)，養(yǎng)分含量比砂粒高，具有一定的粘結(jié)性、粘著性、可塑性和漲縮性，但表現(xiàn)微弱。通氣透水能力比砂粒差。（4）粘粒是化學(xué)風(fēng)化的產(chǎn)物，屬于土壤膠體范疇。其礦物組成以次生礦物為主，粒徑小，比表面巨大，具有很強(qiáng)的粘結(jié)性、粘著性、可塑性、漲縮性和吸附能力，礦質(zhì)養(yǎng)分豐富。但由于粒間孔隙極小，通透性能極差。二、土壤質(zhì)地1、機(jī)械組成和質(zhì)地的概念粗細(xì)不同的十粒在土壤中占有的不同的比例，這種大小不同十粒的比例組合，叫土壤的機(jī)械組成。或叫土壤質(zhì)地。3、土壤質(zhì)地的肥力特征（1）、砂質(zhì)土砂質(zhì)土粒間孔隙大，總孔隙度低，毛管作用弱，保水性差，通氣透水性強(qiáng)。礦物成分以石英為主，養(yǎng)分貧乏；由于顆粒大，比面小，吸附、保持養(yǎng)分能力低；好氣性微生物活動(dòng)旺盛，土中有機(jī)質(zhì)分解較快。砂質(zhì)土熱容量較小，土溫不穩(wěn)定，晝夜溫差大，在早春天氣回暖時(shí)，土溫容易升高，有熱性土之稱。砂質(zhì)土粘結(jié)性差，疏松易耕，植物也容易扎根。2.粘質(zhì)土粘質(zhì)土顆粒細(xì)小，總孔隙度高，由于粒間孔隙很小，通氣透水性差，土壤內(nèi)部排水困難，容易積水而澇。土中膠體數(shù)量多，比面大，吸附能力強(qiáng)，保水保肥性好;礦質(zhì)養(yǎng)分豐富，特別是鉀、鈣、鎂等含量較高;供肥表現(xiàn)前期弱而后期較強(qiáng)，但比較平穩(wěn)。粘質(zhì)土蓄水多，熱容量大，溫度穩(wěn)定，在早春，水分飽和的粘質(zhì)土土溫上升慢，有“冷性土”之稱。粘質(zhì)土比較緊實(shí)，容易板結(jié);受干濕影響，常形成龜裂，影響植物根系伸展。3.壤質(zhì)土壤質(zhì)土是介于砂質(zhì)土和粘質(zhì)土之間的一種質(zhì)地類(lèi)型，其中砂粒、粉粒和粘粒含量比較適宜，因而兼有砂質(zhì)土和粘質(zhì)土之優(yōu)點(diǎn)，是較為理想的土壤。壤質(zhì)土砂粘適中，大小孔隙比例適當(dāng)，通氣透水性好，土溫穩(wěn)定。養(yǎng)分較豐富，有機(jī)質(zhì)分解速度適當(dāng)，既有保水保肥能力，又供水供肥性強(qiáng)，耕性表現(xiàn)良好。第二節(jié)土壤礦物質(zhì)一、土壤礦物質(zhì)的礦物組成和化學(xué)組成（一）、土壤礦物質(zhì)的礦物組成原生礦物是指直接來(lái)源于母巖的礦物，主要分布在土壤的砂粒和粉砂粒中，以硅酸鹽和鋁硅酸鹽占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。巖漿巖是原生礦物的主要來(lái)源，常見(jiàn)的有石英、長(zhǎng)石、云母、輝石、角閃石等。其中石英屬極穩(wěn)定的礦物，具有很強(qiáng)的抗風(fēng)化能力，因而在土壤粗顆粒中的含量較高。土壤中的次生礦物種類(lèi)繁多，主要包括次生層狀硅酸鹽類(lèi)、晶質(zhì)和非晶質(zhì)的含水氧化物類(lèi)及少量殘存的簡(jiǎn)單鹽類(lèi)。其中，層狀硅酸鹽類(lèi)和含水氧化物類(lèi)被稱為是次生粘粒礦物，簡(jiǎn)稱粘粒礦物或粘土礦物，它們是構(gòu)成土壤粘粒的主要成分。（二）、土壤礦物質(zhì)的化學(xué)組成土壤礦物質(zhì)的化學(xué)組成很復(fù)雜，幾乎包括地殼中所有的元素，主要元素約有10余種，包括氧,、硅、鋁、鐵、鈣、鎂、鈉、鉀、鈦、碳，占土壤礦物質(zhì)總質(zhì)量的99%以上，其中以氧,、硅、鋁、鐵4種元素所占的比例最多。土壤中主要的原生礦物所含化學(xué)成分有一定規(guī)律。石英、長(zhǎng)石、白云母這些礦物的SiO2及K2O、Na2O含量高，含SiO2愈多的礦物顏色愈淺，愈抗風(fēng)化。而黑云母、輝石、橄欖石、磁鐵礦等深色礦物SiO2含量少，而Fe、Ca、Mg含量高，這些礦物易風(fēng)化分解。礦物質(zhì)顆粒愈粗，SiO2含量愈多，顆粒愈細(xì)SiO2含量愈少，但人12。3、Fe2O3、CaO、MgO、p2o5、k2o等養(yǎng)分元素的含量變化趨勢(shì)正相反。二、粘粒礦物粘粒礦物是土壤礦質(zhì)膠體的主體，在土壤礦物質(zhì)中表現(xiàn)最活躍。粘粒礦物包括層狀硅酸鹽類(lèi)和非層狀硅酸鹽類(lèi)（一）、層狀硅酸鹽礦物1、基本結(jié)構(gòu)單位硅氧四面體和鋁氧八面體硅氧四面體由一個(gè)硅原子和四個(gè)氧原子組成，硅原子位于中央，氧原子占據(jù)四個(gè)頂點(diǎn)。鋁氧八面體由一個(gè)鋁原子和八個(gè)氧原子組成，鋁原子位于中央，氧原子占據(jù)八個(gè)頂點(diǎn)。2、單位晶層硅氧四面體和硅氧四面體之間通過(guò)共用氧原子互相聯(lián)結(jié)就形成了硅氧片。每六個(gè)硅氧四面體相連就形成一個(gè)六邊形網(wǎng)孔。鋁氧八面體與鋁氧八面體通過(guò)共用氧原子互相連接就形成了水鋁片。硅氧片與鋁氧片（水鋁片）稱為基本晶片。晶片與晶片按一定方式堆疊就形成了粘土礦物的晶層。常見(jiàn)晶層類(lèi)型包括力1型、21型和二種晶層類(lèi)型。3、同晶置換礦物形成時(shí)，組成礦物的中心離子被性質(zhì)相近的離子所置換而不破壞晶體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，稱為同晶置換。相互置換的離子大小和電性要相近，如Fe3+離子（半徑0.064nm）可與Al3+離子（半徑0.057nm）相互置換。同品詈換現(xiàn)象多發(fā)牛在2:1型的粘粒礦物中，1:1型的粘粒礦物中相對(duì)較少。4、層狀硅酸鹽礦物的種類(lèi)及一般特性土壤中層狀硅酸鹽粘粒礦物種類(lèi)很多，根據(jù)其構(gòu)造特點(diǎn)和性質(zhì)可歸納為3個(gè)類(lèi)組：高嶺組、蒙蛭組和伊利組。①高嶺組硅酸鹽粘粒礦物中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一類(lèi)。代表性礦物為高嶺石，是水鋁片和硅氧片相間重疊組成的1:1型礦物，無(wú)膨脹性，所帶電荷數(shù)量少，膠體特性弱。在南方熱帶和亞熱帶土壤中普遍且大量存在，而在華北、西北、東北及西藏高原土壤中含量很少。②蒙蛭組晶層由兩層硅氧片中間夾一層水鋁片構(gòu)成，硅氧片和水鋁片比例2:1，該組礦物具有很好的膨縮性，因此又叫2:1型膨脹性礦物，代表性礦物為蒙脫石、蛭石等。蒙蛭組在我國(guó)東北、華北和西北地區(qū)土壤中分布較廣。③伊利組屬2:1型非膨脹性礦物，由兩層硅片夾一層鋁片組成，以伊利石為主要代表，又稱水化云母組，其特點(diǎn)是膨脹性小，帶電量大，同晶置換較普遍，陽(yáng)離子交換量和膠體特性都介于高嶺石和蒙脫石之間。伊利石廣泛分布于我國(guó)多種土壤中，尤其是西北、華北干旱地區(qū)的土壤中含量很高。（二）非層狀硅酸鹽礦物這類(lèi)粘粒礦物主要是指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、水化程度不等的各種鐵、鋁氧化物及硅的水化氧化物。包括氧化鐵、氧化鋁、水鋁英石、以及氧化硅等。其結(jié)構(gòu)有的為結(jié)晶型，如三水鋁石、水鋁石、針鐵礦等；有的則是非晶質(zhì)無(wú)定形的物質(zhì)，常以凝膠態(tài)或斑狀、膠膜狀包被在層狀硅酸鹽和腐殖質(zhì)上，如凝膠態(tài)物質(zhì)水鋁英石等。鋁硅酸鹽礦物，是火山灰土壤中的主要粘土礦物。第三節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中各種含碳有機(jī)化合物的總稱。它與礦物質(zhì)一起構(gòu)成土壤的固相部分。土壤中有機(jī)質(zhì)含量并不多，一般在10%。?30%。左右，但它卻是土壤的重要組成，是土壤發(fā)育過(guò)程的重要標(biāo)志，對(duì)土壤性質(zhì)的影響重大。（一）、土壤有機(jī)質(zhì)的來(lái)源對(duì)原始土壤來(lái)說(shuō)，微生物是土壤有機(jī)質(zhì)的最早來(lái)源。隨著生物的進(jìn)化和成土過(guò)程的發(fā)展，動(dòng)植物殘?bào)w就成為土壤中有機(jī)質(zhì)的基本來(lái)源。耕作土壤則包括作物根茬、各種有機(jī)肥料、工農(nóng)業(yè)和生活廢水、廢渣、微生物制品、有機(jī)農(nóng)藥等有機(jī)物質(zhì)。（二）、土壤有機(jī)質(zhì)的組成土壤有機(jī)質(zhì)存在形態(tài)（1）土壤中未分解的動(dòng)、植物殘?bào)w。（2）半分解的動(dòng)、植物殘?bào)w及中間產(chǎn)物。（3）已被微生物作用轉(zhuǎn)化，徹底改變了原來(lái)性質(zhì)，而獲得新的特性的特殊物質(zhì)即腐殖質(zhì)。.不含N化合物：主要成分是C、H、O,占土壤有機(jī)質(zhì)80%?90%。包括單糖、雙糖、淀粉、木質(zhì)素、纖維素、半纖維素、脂肪、蠟脂、樹(shù)脂、單寧和有機(jī)酸等物質(zhì)。.含N化合物：主要是蛋白質(zhì)、氨基酸等。占土壤有機(jī)質(zhì)5%?8%。.灰分：約占土壤有機(jī)質(zhì)2%?5%。它為各種無(wú)機(jī)鹽類(lèi)所組成。其中以K、Ca、Mg、S、P、Si等元素較多。二、土壤腐殖質(zhì)土壤腐殖質(zhì)是由芳香族有機(jī)化合物和含氮化合物縮合成的一類(lèi)復(fù)雜的高分子有機(jī)物，呈酸性，顏色為褐色或暗褐色。腐殖后一般占有機(jī)后的46%?90%。土壤腐殖質(zhì)是土壤養(yǎng)分的儲(chǔ)存庫(kù)，是土壤肥力的重要指標(biāo)。2.土壤腐殖質(zhì)的存在狀態(tài)土壤中游離態(tài)腐殖質(zhì)很少，絕大多數(shù)是以結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)存在。即腐殖質(zhì)與土壤無(wú)機(jī)物，尤其是粘粒礦物和陽(yáng)離子緊密結(jié)合，以有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的方式存在。結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)一般分三種狀態(tài)類(lèi)型。（1）腐殖質(zhì)與礦物成分中的強(qiáng)鹽基化合成穩(wěn)定的鹽類(lèi)，主要為腐殖酸鈣和鎂。（2）腐殖質(zhì)與含水三氧化物化合成復(fù)雜的凝膠體。（3）與土壤粘粒結(jié)合成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體。我國(guó)南方酸性土壤中主要是Fe、Al離子鍵結(jié)合的腐殖質(zhì)，這種結(jié)合具有高度的堅(jiān)韌性，但不一定具備水穩(wěn)性，所以對(duì)土壤團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)形成和肥力提高上關(guān)系不大。我國(guó)北方的中性和石灰性土壤主要以Ca離子鍵結(jié)合的腐殖質(zhì)為主，具有較強(qiáng)的水穩(wěn)性，對(duì)改善土壤結(jié)構(gòu)和提高肥力有重要意義。（二）土壤腐殖質(zhì)的性質(zhì).腐殖質(zhì)的元素組成腐殖質(zhì)可分為胡敏素、胡敏酸和富里酸，后二者合稱為腐殖酸。腐殖酸主要由C、H、O、N、S等元素組成，此外還有少量的Ca、Mg、Fe、Si等元素。一般腐殖質(zhì)含C55%?60%,平均為58%；含N3%?6%,平均為5.6%；其C/N比為10:1?12:1。.腐殖質(zhì)的物理性質(zhì)同一土壤,富里酸的平均分子量最小,胡敏素的平均分子量最大,胡敏酸介于二者之間。我國(guó)幾種主要土壤類(lèi)型的胡敏酸和富里酸的平均分子量分別為890~2500和675~1450之間。土壤腐殖酸具有較大的比表面積，高達(dá)2000m2g1,遠(yuǎn)大于粘土礦物和金屬氧化物的表面積。腐殖酸是一種親水膠體，有強(qiáng)大的吸水能力,最大吸收量可以超過(guò)其自身重量的500%。腐殖質(zhì)整體呈黑褐色。富里酸的顏色較淡，呈黃色至棕紅色,而胡敏酸的顏色較深,為棕黑色至黑色。.腐殖質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)胡敏酸不溶于水，呈酸性，它與K+、Na+、NH4+等離子形成的一價(jià)鹽溶于水，而與Ca、Mg、Fe、Al等多價(jià)鹽基離子形成的鹽類(lèi)溶解度相當(dāng)?shù)汀８焕锼嵩谒腥芙舛群艽?其水溶液呈強(qiáng)酸性反應(yīng),它的鹽類(lèi)（包括一價(jià)或二價(jià)）都能溶于水,易造成養(yǎng)分流失。腐殖質(zhì)是帶有負(fù)電荷的有機(jī)膠體。腐殖質(zhì)可以通過(guò)干燥或凍結(jié)脫水變性,形成凝膠。腐殖質(zhì)的這種變性是不可逆的,因此,能形成水穩(wěn)性的團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)。腐殖質(zhì)分子中含各種功能基,其中最主要的是含氧的酸性功能基，包括羧基（R—COOH）和酚羥基（酚一OH。三、土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化（一）土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化過(guò)程1礦質(zhì)化過(guò)程2腐殖化過(guò)程1.土壤有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化過(guò)程（1）不含氮有機(jī)物的轉(zhuǎn)化（2）含氮有機(jī)物的轉(zhuǎn)化（3）含磷有機(jī)物的轉(zhuǎn)化（4）含硫有機(jī)物的轉(zhuǎn)化2.土壤有機(jī)質(zhì)的腐殖化過(guò)程土壤腐殖質(zhì)的形成是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,大致可分為兩個(gè)階段。第一階段：有機(jī)殘?bào)w在微生物分解作用下,其中一部分徹底礦化，最終生成CO2、H2O、NH3、H2s等無(wú)機(jī)化合物。另一部分轉(zhuǎn)化為較簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物（多元酚）和含氮化合物（氨基酸、肽等）,提供了形成腐殖質(zhì)的材料。第二階段：上述土壤腐殖質(zhì)的組成部分,在微生物的作用下經(jīng)縮合形成腐殖質(zhì)的基本單元。先是多元酚在微生物的作用下氧化為醌,然后醌再與含氮化合物縮合成原始腐殖質(zhì)。（二）影響土壤有機(jī)質(zhì)分解和轉(zhuǎn)化的因素1.有機(jī)殘?bào)w的特性2.土壤水分和通氣狀況3.溫度4.土壤pH四、土壤有機(jī)質(zhì)的作用及其生態(tài)環(huán)境意義（一）有機(jī)質(zhì)在土壤肥力上的作用.提供植物需要的養(yǎng)分.改善土壤的肥力特性（1）物理性質(zhì)有機(jī)質(zhì)在改善土壤物理性質(zhì)中的作用是多方面的,其中最主要、最直接的作用是改良土壤結(jié)構(gòu),促進(jìn)團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)的形成,從而增加土壤的疏松性,改善土壤的通氣性和透水性。（2）化學(xué)件質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)能提高士壤的蓄水、保肥和緩沖能力。腐殖質(zhì)是一種膠體,具有較強(qiáng)的吸附性能和較高的陽(yáng)離子代換能力,可避免養(yǎng)分隨水流失同時(shí),使土壤具有較強(qiáng)的緩沖性能。而且,腐殖酸是一種親水膠體,有強(qiáng)大的吸水能力。（3）生物性質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)是土壤微生物生命活動(dòng)所需養(yǎng)分和能量的主要來(lái)源。同時(shí),腐殖酸被證明是一類(lèi)生理活性物質(zhì),它能加速種子萌發(fā),增強(qiáng)根系活力,促進(jìn)植物生長(zhǎng)。（二）有機(jī)質(zhì)在生態(tài)環(huán)境上的作用.有機(jī)質(zhì)可降低或延緩重金屬污染.有機(jī)質(zhì)對(duì)農(nóng)藥等有機(jī)污染物具有固定作用.土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)全球碳平衡的影響土壤有機(jī)質(zhì)是全球碳平衡過(guò)程中非常重要的碳庫(kù)，一方面，其分解和積累速率的變化直接影響到全球碳平衡；另一方面，土壤有機(jī)質(zhì)作為重要的肥力因子影響植物生長(zhǎng)，從而影響陸地的生物碳庫(kù)。第四章土壤化學(xué)性質(zhì)及其環(huán)境意義第一節(jié)土壤酸堿性十壤酸堿性是指十壤溶液的反應(yīng).它反映土壤溶液中H+濃度和OH-濃度的比例.是土壤的一項(xiàng)重要化學(xué)性質(zhì)，對(duì)植物生長(zhǎng)、土壤生產(chǎn)力以及土壤污染與凈化都有較大的影響。十壤酹堿性通常用十壤溶液的pH表示.一、土壤酸堿度(一)土壤酸度1.土壤中酸的來(lái)源①水的解離②碳酸的解離③有機(jī)酸的解離④無(wú)機(jī)酸的解離⑤酸雨：大氣化學(xué)物質(zhì)(5⑥農(nóng)業(yè)生產(chǎn)2．土壤酸度類(lèi)型土壤酸度反映土壤中致酸離子的數(shù)量。根據(jù)致酸離子在土壤中的存在形態(tài)與表現(xiàn)，可以將土壤酸度分為活性酸度和潛性酸度兩種類(lèi)型。①活性酸度土壤中游離態(tài)的氫離子所表現(xiàn)出來(lái)的酸度，其大小用pH值表示。②潛性酸度包括土壤膠體上吸附的H+或A13+所引起的酸度。土壤潛性酸比活性酸一般大3?4個(gè)數(shù)量級(jí)。土壤潛性酸以分為：交換性酸用過(guò)量的中性鹽(往往是1.0mol/LKCl)交換出來(lái)的致酸離子所引起的酸度。(二)土壤堿度十壤堿度也是用十壤溶液的pH表示，據(jù)此可進(jìn)行堿性分級(jí)。由于土壤的堿度在很大程度上決定于膠體上吸附的交換性Na+的相對(duì)數(shù)量，所以通常把交換性Na+的飽和度稱為土壤堿化度，它是衡量土壤堿度的重要指標(biāo)。二、影響土壤酸堿性的因素(1)氣候(2)地形(3)母質(zhì)(4)植被(5)耕作活動(dòng)三、土壤酸堿緩沖性土壤的緩沖性(緩沖作用)是指將酸或酸性鹽，堿或堿性鹽施入十壤后，在一定限度內(nèi)土壤具有抵抗這些物質(zhì)改變土壤酸堿反應(yīng)的能力。重要性:由于土壤具有緩沖性，使它可以穩(wěn)定土壤溶液的反應(yīng)，使土壤的酸堿變化保持在一定的范圍內(nèi)。1．土壤中的酸堿緩沖體系(1)碳酸鹽體系CaCO3-H2O-CO2體系的平衡移動(dòng)是石灰性土壤的主要緩沖體系，其緩沖的pH范圍在8.5?6.7之間。(2)硅酸鹽體系土壤無(wú)機(jī)粘粒主要由層狀硅酸鹽礦物組成。硅酸鹽礦物含有一些堿金屬和堿土金屬離子，通過(guò)風(fēng)化、蝕變釋放出鈉、鉀、鈣、鎂等元素，進(jìn)而對(duì)進(jìn)入土壤的酸性物質(zhì)起緩沖作用。(3)交換性陽(yáng)離子體系土壤膠體上吸附的各種鹽基離子，能對(duì)土壤中的H+離子等酸性物質(zhì)起緩沖作用。而膠體表面吸附的H+、A13+離子，又能對(duì)OH-離子等堿性物質(zhì)起緩沖作用。土壤交換性陽(yáng)離子愈多，緩沖能力愈強(qiáng)。對(duì)交換性陽(yáng)離子總量相同的土壤，則鹽基飽和程度愈大的土壤，對(duì)酸的緩沖性愈強(qiáng)。(4)鋁體系在pH<4.0的酸性土壤中常存在大量的鋁離子，其中土壤溶液中的鋁離子，常與6個(gè)水分子結(jié)合成Al(H2O)63+形態(tài)存在。當(dāng)外來(lái)堿進(jìn)入土壤溶液時(shí)，就會(huì)有一兩個(gè)水分子解離出H+，來(lái)緩沖OH-離子。(5)有機(jī)酸體系土壤腐殖酸(胡敏酸和富啡酸)是高分子有機(jī)酸，含有羧基、酚羥基和醇羥基、胺基等兩性功能團(tuán)，分別對(duì)酸和堿有緩沖能力。此外，土壤中還存在多種低分子有機(jī)酸，如乙酸、檸檬酸、草酸等，在土壤溶液中構(gòu)成一個(gè)良好的緩沖體系，對(duì)酸、堿具有緩沖作用。2.影響土壤酸堿緩沖性的因素：(1)土壤質(zhì)地(2)土壤粘粒礦物組成(3)土壤有機(jī)質(zhì)含量四、土壤酸堿性的環(huán)境意義土壤酸堿性對(duì)土壤微生物的活性、礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)分解起重要作用。它可通過(guò)對(duì)土壤中進(jìn)行的各項(xiàng)化學(xué)反應(yīng)的干預(yù)作用而影響土壤組分和污染物的電荷特性、沉淀—溶解、吸附—解吸和配位—解離平衡等，從而改變污染物的毒性；同時(shí)，土壤酸堿性還通過(guò)影響土壤微生物的活性來(lái)改變污染物的毒性。（一）微生物活性及有機(jī)質(zhì)分解酸堿度對(duì)土壤中微生物的生命活動(dòng)有很大影響，每種微生物都有其適宜的pH和一定的pH適應(yīng)范圍。大多數(shù)土壤pH為4?9,因此能維持各類(lèi)微生物生長(zhǎng)發(fā)育。土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化多是在微生物的參與下進(jìn)行的，在pH合適條件下，微生物活性高，有機(jī)質(zhì)分解快，積累少，不僅釋放出更多的植物營(yíng)養(yǎng)元素，而且對(duì)重金屬離子的吸附解吸、農(nóng)藥固定、全球碳素循環(huán)都產(chǎn)生顯著影響。（二）土壤溶液中的離子形態(tài)土壤溶液中的大多數(shù)金屬元素（包括重金屬）在酸性條件下以游離態(tài)或水化離子態(tài)存在，毒性較大，而在中、堿性條件下易生成難溶性氫氧化物沉淀，毒性顯著降低。（三）土壤表面電荷性質(zhì)土壤組成中許多物質(zhì)表面的電荷性質(zhì)是隨pH變化而改變的，因此，pH對(duì)土壤表面電荷性質(zhì)具有顯著影響，而電荷性質(zhì)的這種變化會(huì)影響到土壤表面對(duì)污染物的吸附數(shù)量與強(qiáng)度，進(jìn)而改變污染物在土壤中的轉(zhuǎn)化。（四）有機(jī)污染物的轉(zhuǎn)化有機(jī)污染物在土壤中的積累、轉(zhuǎn)化、降解也受到土壤酸堿性的影響和制約。（五）化學(xué)元素的遷移能力大多數(shù)化學(xué)元素在強(qiáng)酸性環(huán)境中形成易溶化合物。土壤溶液pH值對(duì)于控制氫氧化物從溶液中的沉淀有重要意義。第二節(jié)土壤氧化還原性土壤氧化還原性也是土壤的一個(gè)重要化學(xué)性質(zhì)。由于土壤的干濕交替及有機(jī)物質(zhì)的氧化和生物機(jī)體的活動(dòng)較為頻繁，因而，土壤氧化還原反應(yīng)影響著物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、遷移，控制著土壤元素的形態(tài)和有效性，制約著土壤環(huán)境中某些污染物的形態(tài)、轉(zhuǎn)化和歸趨。一、土壤氧化還原性特點(diǎn)土壤具有氧化還原性的原因在于土壤中存在多種氧化、還原物質(zhì)。土壤空氣中的氧和高價(jià)金屬離子都是氧化劑，而土壤有機(jī)物以及在厭氧條件下形成的分解產(chǎn)物和低價(jià)金屬離子等為還原劑。由于土壤成分眾多，各種反應(yīng)可同時(shí)進(jìn)行，其過(guò)程十分復(fù)雜。是衡量土壤氧化還原能力的大小主要根據(jù)實(shí)測(cè)的Eh值，影響因素包括土壤通氣性、微生物活動(dòng)、易分解有機(jī)質(zhì)的含量、植物根系的代謝作用、土壤pH等。一般旱地+壤的Eh為4。。?700mV；水田的Eh為300?―200mV。二、土壤氧化還原的環(huán)境意義（一）有機(jī)污染物降解在熱帶、亞熱帶地區(qū)，間歇性陣雨和干濕交替對(duì)厭氧、好氧細(xì)菌的增殖均有利，比單純的還原或氧化條件更有利于有機(jī)農(nóng)藥分子結(jié)構(gòu)的降解。特別是有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥，因其環(huán)開(kāi)裂反應(yīng)需要氧的參與，大多數(shù)有機(jī)氯農(nóng)藥在還原環(huán)境下才能加速降解。（二）重金屬的生物有效性土壤中大多數(shù)重金屬元素是親硫元素，在農(nóng)田厭氧環(huán)原條件下易牛成難溶性硫化物，其毒性和危害降低。第三節(jié)土壤膠體與表面電荷性質(zhì)土壤膠體是土壤中最活躍的部分，它的許多特性影響著無(wú)機(jī)污染元素、有機(jī)污染物等在土壤固相表面或溶液中的積聚、滯留、遷移和轉(zhuǎn)化，是土壤對(duì)污染物有一定自凈作用和環(huán)境容量的基本原因所在。一、土壤膠體土壤膠體是指土壤中粒徑小于2|im（或小于1|im）的顆粒，為土壤中顆粒最細(xì)小而最活躍的部分。按成分和來(lái)源，土壤膠體可分為無(wú)機(jī)膠體、有機(jī)膠體和有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合膠體三類(lèi)。1．無(wú)機(jī)膠體無(wú)機(jī)膠體存在土壤粘粒之中，包括：（1）層狀（鋁）硅酸鹽礦物（2）含水氧化硅膠體；（3）含水氧化鐵、鋁膠體；（4）水鋁英石；2．有機(jī)膠體有機(jī)膠體主要是腐殖質(zhì)，還有少量的木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、纖維素等。腐殖質(zhì)膠體含有多種官能團(tuán)，屬兩性膠體，但因等電點(diǎn)較低，所以在土壤中一般帶負(fù)電，因而對(duì)土壤中無(wú)機(jī)陽(yáng)離子特別是重金屬等的吸附性能影響巨大。但它們不如無(wú)機(jī)膠體穩(wěn)定，較易被微生物分解。3.有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合膠體：由有機(jī)膠體與無(wú)機(jī)膠體互相結(jié)合而形成的復(fù)合膠體。在土壤中，有機(jī)膠體和無(wú)機(jī)膠很少獨(dú)立存在，大部分是以有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合膠體的形式存在的。有機(jī)膠體與無(wú)機(jī)膠體可通過(guò)：凝聚作用、橋梁作用、極性吸附作用等方式結(jié)合成為土壤有機(jī)無(wú)機(jī)膠體復(fù)合體。（二）、土壤膠體的性質(zhì)土壤膠體對(duì)土壤理化性質(zhì)起著巨大影響，土壤膠體的性質(zhì)很多，其中影響最大的有三個(gè)：1、具有巨大的比表面積和表面能2、膠體帶電性3、土壤膠體凝聚與分散2、土壤膠體帶電性土壤膠體電荷的種類(lèi)（1）永久電荷（2）可變電荷3、土壤膠體凝聚與分散土壤膠體由兩種存在的狀態(tài)，一種是膠體微粒相當(dāng)充分的分散在介質(zhì)中形成的一種外觀頗似溶液的膠體溶液，稱為溶膠。另一種是在外因作用下，膠體微粒聚合在一起形成的處于凝聚狀態(tài)的膠體，稱為凝膠。溶膠轉(zhuǎn)變?yōu)槟z，這一過(guò)程稱為凝聚；凝膠也可以轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z，這一過(guò)程稱為分散。因土壤中的膠體一般情況下帶負(fù)電的為多，所以加入陽(yáng)離有使膠體凝聚的作用。但多種陽(yáng)離子促使膠體凝聚作用的大小并不同。一般規(guī)律是：離子價(jià)越大，其凝聚作用越強(qiáng)，同價(jià)陽(yáng)離子中，離子半徑大的，水膜厚度小的離子凝聚作用強(qiáng)。土壤中常見(jiàn)的陽(yáng)離子引起膠體凝聚作用大小的順序?yàn)?Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+電解質(zhì)的濃度影響凝聚作用，隨著濃度的加大，其凝聚作用也增強(qiáng)。膠體凝聚有可逆的也有不可逆的。由等濃度的一價(jià)陽(yáng)離子凝聚形成的凝膠，如反復(fù)用水淋洗，凝膠可再分散形成溶膠，這叫做可逆凝聚。由二價(jià)以上的陽(yáng)離子凝聚形成的凝膠，很難或不能再變成溶膠的凝聚稱為不可逆凝聚。第四節(jié)土壤的吸附性能土壤是一個(gè)多孔體，同時(shí)在土壤表面具有大的表面能及電荷，使土壤具有明顯的吸附性能，表現(xiàn)在土壤顆粒表面具有能夠吸附陰陽(yáng)離子、氣體、液體等物質(zhì)的能力，稱土壤的吸附性能。由于土壤一般帶負(fù)電荷，所以，土壤的陽(yáng)離子吸附與交換較陰離子吸附更普遍、更重要。（一）土壤的陽(yáng)離子吸附與交換1．陽(yáng)離子交換作用在土壤中，被膠體靜電吸附的陽(yáng)離子可以被溶液中另一種陽(yáng)離子交換而從膠體表面解吸，這種能相互交換的陽(yáng)離子叫做交換性陽(yáng)離子，發(fā)生在土壤膠體表面的交換反應(yīng)稱為陽(yáng)離子交換作用。（1）土壤陽(yáng)離子交換作用有以下特點(diǎn)：（A）快速可逆反應(yīng)，容易達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。（B）遵循等價(jià)交換的原則。（C）符合質(zhì)量作用定律的原則。（2）陽(yáng)離子的交換能力：是指一種陽(yáng)離子將膠體另一種陽(yáng)離子交換出來(lái)的能力。影響陽(yáng)離子交換能力的因素：a.離子電荷數(shù)量的影響在離子濃度相同的情況下，溶液中離子的電荷價(jià)越高，陽(yáng)離子受膠體的吸附能力越大。c.離子濃度由于陽(yáng)離子交換作用受質(zhì)量作用定律的支配，所以能力較弱的離子，如果有較高的濃度，NH4+、K+等，也可將交換能力強(qiáng)的Ca2+、Mg2+離子從土壤中交換下來(lái)。所以根據(jù)這一原理，酸性土壤通過(guò)施用石灰，從而改良土壤酸性的目的。（二）鹽基飽和度土壤膠體表面吸附的陽(yáng)離子可以分為兩種類(lèi)型，一是鹽基離子，如長(zhǎng)+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+等，二是致酸離子，包括土壤膠體吸附的H+和A13+離子。土壤的交換性鹽基離子占交換性陽(yáng)離子總量的百分?jǐn)?shù)稱為土壤鹽基飽和度（簡(jiǎn)稱BSP或BS）。鹽基飽和度>80%的土壤,一般認(rèn)為是肥沃土壤。鹽基飽和度在50%~80%為肥力中等的土壤。鹽基飽和度<50%的土壤被認(rèn)為是肥力較低的土壤。一般說(shuō)來(lái)，酸性土壤的鹽基飽和度較低，而堿性土壤的鹽基飽和度較高。肥沃的土壤應(yīng)該具有較高的鹽基飽和度。（三）影響交換性陽(yáng)離子有效度的因素（1）離子飽和度指土壤吸附的某一種陽(yáng)離子占陽(yáng)離子交換量的百分?jǐn)?shù)。離子飽和度越高，其被交換解吸的機(jī)會(huì)就越多，有效性也越高。同樣數(shù)量的某種金屬污染離子，分別對(duì)不同質(zhì)地的土壤產(chǎn)生污染后，毒性也會(huì)不同，砂質(zhì)土上的毒性大，粘質(zhì)土上的毒性較小，原因是由于砂質(zhì)土對(duì)離子的吸附能力弱，其離子飽和度一般會(huì)比粘土的高。（2）陪補(bǔ)離子土壤膠體表面總是同時(shí)吸附著多種交換性陽(yáng)離子。對(duì)于被土壤膠體吸附的某一種陽(yáng)離子來(lái)說(shuō)，同時(shí)被吸附的其他陽(yáng)離子都是它的陪補(bǔ)離子。陪補(bǔ)離子的交換力越強(qiáng)，其與土壤的結(jié)合越強(qiáng)，越能提高上述某離子的有效性。例如，吸附的離子為鎘和鋁離子的土壤中，鎘被植物吸收量就比土壤吸附鎘和鈉離子時(shí)的高。當(dāng)用銨離子來(lái)代換土壤中吸附的鎘離子時(shí)，前一情況下就比后者容易代換些。（3）粘土礦物類(lèi)型不同類(lèi)型的粘土礦物具有不同的晶體構(gòu)造特點(diǎn)，表面電荷數(shù)量和強(qiáng)度也不相同，因而吸附陽(yáng)離子的牢固程度也不同。在一定的鹽基飽和度范圍，蒙脫石類(lèi)礦物吸附的陽(yáng)離子一般位于晶層之間，吸附比較牢固，因而有效性較低。而高嶺石類(lèi)礦物吸附的陽(yáng)離子通常位于晶格的外表面，吸附力較弱，有效性較高。二、土壤的陰離子吸收作用（一）陰離子吸收的機(jī)制1、靜電吸附：土壤帶正電荷的膠體表面對(duì)陰離子的吸附。以這種機(jī)制被吸附的陰離子，具有交換性。2、配位體交換吸附指陰離子取代氧化物表面羥基而被吸附的過(guò)程。這種吸附屬于專性吸附。能發(fā)生這種交換作用的陰離子主要有F-和含氧酸根離子。可以發(fā)生在正電、負(fù)電或中性膠體表面。3、化學(xué)沉淀作用：指陰離子與土壤礦物質(zhì)形成沉淀的過(guò)程。（二）陰離子的吸收強(qiáng)度1、被土壤強(qiáng)烈吸收的陰離子：磷酸根、硅酸根和若干有機(jī)酸根（C2O42—）。這類(lèi)陰離子在土壤中常形成難溶沉淀。2、吸附很弱或產(chǎn)生負(fù)吸附的陰離子：所謂負(fù)吸附，指陰離子在土壤膠體表面的濃度低于土壤溶液中的濃度的現(xiàn)象。實(shí)際上指土壤膠體對(duì)陰離子的排斥現(xiàn)象。土壤對(duì)Cl—,NO3-的吸附通常較弱或產(chǎn)生負(fù)吸附。3、中間類(lèi)型的陰離子：指吸收強(qiáng)度介于上述兩種的陰離子。三、土壤吸附的環(huán)境意義（一）影響重金屬等污染元素的生物毒性土壤是重金屬元素的一個(gè)庫(kù)。當(dāng)外源重金屬進(jìn)入土壤或河湖底泥時(shí)，易為土壤中的氧化物、水合物等膠體專性吸附所固定，對(duì)水體中的重金屬污染起到一定的凈化作用，并對(duì)這些金屬離子從土壤溶液向植物體內(nèi)遷移和累積起一定的緩沖和調(diào)節(jié)作用。另一方面，專性吸附作用也給土壤帶來(lái)潛在的污染危險(xiǎn)。（二）影響有機(jī)污染物的環(huán)境行為由于土壤膠體特性影響農(nóng)藥等有機(jī)污染物在土壤環(huán)境中的轉(zhuǎn)化過(guò)程，從而導(dǎo)致污染物的環(huán)境滯留等問(wèn)題。進(jìn)入土壤的農(nóng)藥等有機(jī)污染物可被粘粒礦物吸附而失去其藥性，而當(dāng)條件改變時(shí)，又可釋放出來(lái)。粘粒吸附陽(yáng)離子態(tài)有機(jī)污染物的機(jī)制是離子交換作用。第五章土壤物理性質(zhì)及其環(huán)境意義第一節(jié)土壤結(jié)構(gòu)與孔隙一、土壤結(jié)構(gòu)（一）土壤結(jié)構(gòu)的概念土壤結(jié)構(gòu)是土粒（單粒和復(fù)粒）互相排列、團(tuán)聚成一定形狀和大小的土塊或土團(tuán)，它包含著土壤結(jié)構(gòu)體和土壤結(jié)構(gòu)性兩個(gè)方面的含義。（二）土壤結(jié)構(gòu)的類(lèi)型1.塊狀結(jié)構(gòu)和核狀結(jié)構(gòu)塊狀結(jié)構(gòu)近似立方體型，長(zhǎng)、寬、高大體相等，裂面核棱角不明顯，形狀不規(guī)則，表面不平，可按大小再分為大塊狀（＞10cm）、小塊狀結(jié)構(gòu)（5~10cm）、碎塊狀結(jié)構(gòu)（0.5~5cm）和碎屑狀結(jié)構(gòu)（＜0.5cm）。有機(jī)質(zhì)缺乏瘠薄而粘重的表土中多見(jiàn)塊狀與碎塊狀。土壤過(guò)干過(guò)濕耕作最易形成塊狀結(jié)構(gòu)。2．柱狀結(jié)構(gòu)和棱柱狀結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)體形成時(shí)沿縱軸排列，縱軸大于水平軸，土體直立，邊面不明顯的稱柱狀結(jié)構(gòu)，常出現(xiàn)于半干旱地帶的心土和底土中，以柱狀堿土的堿化層最為典型。形成邊角明顯的柱狀體，叫做棱柱狀結(jié)構(gòu)，它常出現(xiàn)干濕交替明顯的心底土中，表面有鐵質(zhì)、錳質(zhì)膠膜，內(nèi)部緊實(shí)。3．片狀結(jié)構(gòu)土粒排列成片狀，結(jié)構(gòu)體的橫軸大于縱軸，多出現(xiàn)于沖積性土壤中。農(nóng)田犁耕層、森林的灰化層、園林壓實(shí)的土壤均屬此類(lèi)。老耕地的犁底層有片狀結(jié)構(gòu)，不利于通氣透水，易造成土壤干旱，水土流失。4．團(tuán)粒結(jié)構(gòu)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是指近似球形，疏松多孔的小團(tuán)聚體，其粒徑約為0.25~10mm,粒徑＜0.25mm稱為微團(tuán)粒。生產(chǎn)中最理想團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的粒徑為2~3mm。這種結(jié)構(gòu)體在表土中出現(xiàn)，具有良好的物理性能，是肥沃土壤的結(jié)構(gòu)形態(tài)。有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤中，它能協(xié)調(diào)土壤水分和空氣的矛盾；能協(xié)調(diào)土壤養(yǎng)分的消耗和累積的矛盾；能調(diào)節(jié)土壤溫度并改善土壤的溫度狀況；能改良土壤的可耕性，改善植物根系的生長(zhǎng)伸長(zhǎng)條件，被稱為土壤肥力調(diào)節(jié)器，它在一定程度上標(biāo)志著土壤肥力的水平。（三）、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成1．土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程包括多級(jí)團(tuán)聚說(shuō)和粘團(tuán)說(shuō)兩種。（一）土壤孔隙性1土.壤孔隙性土壤中土粒或團(tuán)聚體之間以及團(tuán)聚體內(nèi)部的空隙叫做土壤孔隙土壤孔隙性包括孔隙的數(shù)量、孔隙的大小及其比例，土壤孔隙的數(shù)量用孔隙度或孔隙比表示。2.土壤孔隙度與孔隙比單位容積土壤中孔隙的容積占整個(gè)土體容積的百分?jǐn)?shù)稱為土壤孔隙度。它是衡量土壤孔隙的數(shù)量指標(biāo)。土壤孔隙度（容重比重）X100%孔隙比：它是土壤中孔隙容積與土粒容積的比值。其值為1或稍大于1為好。土壤孔隙比=孔隙度/（1—孔隙度）（二）、土壤相對(duì)質(zhì)量密度（比重）和容重1．土壤相對(duì)質(zhì)量密度（比重）是指單位容積的固體土粒（不包括粒間孔隙）的干重與同體積水的質(zhì)量之比。2.土壤容重是指單位容積土壤體（包括粒間空隙）的烘干重，單位為g/cm3。土壤容重大體為1.00-1.70g/cmt間，是土壤肥力的重要標(biāo)志之一。3.土壤容重的應(yīng)用每畝或每公頃耕層土壤的重量，可以根據(jù)土壤容重來(lái)計(jì)算；同樣，也可以根據(jù)容重計(jì)算在一定面積上挖土或填土的重量。W^=shp式中：W土——土重s——面積h——土層深度P——容重如已知土壤容重為1.15t/m3,求每畝耕層0-20cm的土重？W土=667x0.2x1.15=150t所以，我們通常按每畝耕層土重150t即150000kg計(jì)算。在土壤分析中，要推算出每畝土壤中水分、有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分和鹽分含量等，可以根據(jù)土壤容重計(jì)算作為灌溉、排水、施肥的依據(jù)；例如，已知土壤容重為1.15t/m3,有機(jī)質(zhì)含量為1%，則每畝耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量為：150000kgx1/100=1500kg（三）．土壤孔隙類(lèi)型通常根據(jù)孔隙的大小及作用將土壤孔隙分為三級(jí)：非活性孔隙、毛管孔隙和通氣孔隙。1、非活性孔隙（四）影響土壤孔性的因素及其調(diào)控1．內(nèi)因（1）質(zhì)地的影響。（2）結(jié)構(gòu)的影響（3）有機(jī)質(zhì)的影響2．外因（1）增施有機(jī)肥（2）實(shí)行合理輪作（3）合理的耕作、水分管理及施用石灰或石膏（4）土壤結(jié)構(gòu)改良劑的應(yīng)用第二節(jié)土壤水分性質(zhì)土壤水分是土壤最為重要的組成部分，它在土壤形成、土壤的演化過(guò)程中起到極為重要作用；水是土壤中一系列過(guò)程進(jìn)行得媒介。關(guān)于土壤水分的概念需要強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)：（一）土壤水分并非純水，而是溶解有各種有機(jī)無(wú)機(jī)物質(zhì)的稀溶液。（二）土壤水是指在105~110℃情況下，從土壤中能夠被烘出來(lái)的水分總和。土壤水分不包含礦物晶架結(jié)構(gòu)內(nèi)的結(jié)晶水。測(cè)定土壤水分含量時(shí)，烘箱溫度必須控制在這個(gè)溫度范圍，直至烘至恒重。（三）土壤水分均是來(lái)自于自然界降水、灌溉、或地下水的上升等，保蓄在土壤當(dāng)中。（四）土壤水與大氣水、地表水、植物水、地下水處于平衡與交換狀態(tài)，成為生態(tài)環(huán)境的主要影響因素。（一）土壤吸濕水（緊束縛水）由固體土粒表面分子引力和靜電引力，對(duì)空氣中的水汽分子的吸附，緊密保持的水分稱吸濕水。土粒分子引力產(chǎn)生的表面能，其吸附力可達(dá)上萬(wàn)個(gè)大氣壓，所以，吸濕水不能被作物根系吸收。土壤吸濕水含量的高低主要取決于土粒的比表面積和大氣相對(duì)濕度：一般土壤質(zhì)地越粘重，有機(jī)質(zhì)含量越高，大氣相對(duì)濕度越大，吸濕水的含量越高。土壤的吸濕水含量達(dá)到最大值時(shí)的土壤含水量稱為吸濕系數(shù)，或稱為最大吸濕量。（二）膜狀水（松束縛水）土粒吸足吸濕水后，還有剩余的吸引力，可吸引一部分液態(tài)水成水膜狀附著在土粒表面，這種水分稱為膜狀水。膜狀水的性質(zhì)和液態(tài)水相似，但粘滯性較高而溶解能力較小。膜狀水移動(dòng)緩慢，植物可利用的數(shù)量很少，仍然不能滿足植物的需要。當(dāng)植物因根無(wú)法吸水而發(fā)生永久萎蔫時(shí)的土壤含水量，稱為萎蔫系數(shù)或萎蔫點(diǎn)。膜狀水達(dá)到最大量時(shí)的土壤含水量稱為最大分子持水量。（三）毛管水當(dāng)土壤水分含量