【正文】 ent of Soil Function土壤的基本功能體系是由土體、土層、土壤結構與土粒成分的功能組成的。 在土壤的發(fā)生發(fā)育過程中經歷著不斷粘化的過程，表現為土壤中次生粘土礦物逐步占主導位置。有機質在微生物作用下一部分分解供植物再利用，另一部分有機質轉化為特殊的腐殖質（humus），積累在土壤的表層，保存了植物需要的營養(yǎng)元素。低等生物（化能自養(yǎng)型微生物）的出現，抑制營養(yǎng)元素的淋溶（從氧化母質的無機物種取得合成有機物的能量），開始了最初的土壤形成過程（母質上開始產生有機物，營養(yǎng)元素得以初步在母質表層集中和積累）。一般來說，任何土壤都必須經歷三個基本的成土過程：原始成土過程，有機質積累過程和粘化過程，而象脫硅富鋁化過程只有南方紅黃壤上才具有，鹽堿化過程只有鹽堿土上才有。 (赤鐵礦) 如溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸化作用、氧化作用。 由物理作用使巖石發(fā)生物理變化而成碎屑的過程。風化作用 （rockweathering 根據礦物的成因，區(qū)分為原生礦物和次生礦物。 礦物 （mineral）常見的變質巖有：片麻巖、石英巖、大理巖和結晶片巖類。是主要的成土母質，分礫巖、砂巖、頁巖、石灰?guī)r。根據二氧化硅的含量多少區(qū)分為酸性巖（65%）、中性巖（5265%）、基性巖（4552%）和超基性巖（45%）。 巖石（rock）: 冰積物（冰川搬運和沉積）。 淺海沉積物（水搬運，海相沉積）； 沖擊物（水搬運，河流相沉積）； 坡積物（流水、重力搬運和就地堆積）； 按照風化物不同搬運動力與沉積特點可分為八大類型： 第二章 土壤的形成與功能第一節(jié) 土壤的形成過程 and Rocks研究土壤首先要認識形成土壤的母質材料（parent materials）。環(huán)境地球化學 以化學物質在地表環(huán)境中的分布、遷移和轉化規(guī)律為研究對象。2. 環(huán)境地學的概念Environmental Geography環(huán)境地學包括環(huán)境地質學、環(huán)境地球化學、化學地理學、污染氣象學和海洋環(huán)境學等。 土壤中污染物的遷移轉化與土壤修復； Content of the Course土壤的基本特性及其主要功能； 由于土體比水體對污染物的容量要大，其危害的過程就緩慢得多，從而也增加了人們對此認識的難度。2. 土壤污染Soil Pollution進入土壤的污染物超過土壤的自凈能力，而且對土壤、植物和動物造成損害時的狀態(tài)。直接影響：“三廢”排放，導致土壤污染、酸化、次生鹽漬化。第二節(jié) 環(huán)境土壤學的興起1. 土壤環(huán)境問題Environmental Problem of Soil存在數量（quality）和質量（guantity）兩個方面的問題。 Richard Gordon我國主要的土壤類型：磚紅壤，紅壤，黃壤，暗棕壤，黑土，紫色土，水稻土，荒漠土。 timeThe type of soil developed depends on the amount of time a parent material on a specific topography is exposed to the effects of climate and vegetation. t p organism (Vegetation) climate 土壤土壤圈Pedosphere：地球陸地表層由所有土壤所構成的具有重要特征的圈層。定義2： 《環(huán)境土壤學》講義SATELLITE第一章 緒論第一節(jié) 土壤與生態(tài)系統定義1：土壤圈是地球圈層結構中具有重要作用的一個圈層，界于巖石圈和大氣圈、生物圈、水圈之間。 式中： soil relief 巖石或母質 Soil Science研究土壤的形成、發(fā)生分類、基本性質與功能、土壤分布規(guī)律、土壤資源利用與管理和土壤調查技術的專門學科。 土壤提供物質循環(huán)的基礎：光合作用和代謝作用； 植被是土壤生態(tài)系統良性循環(huán)的保障。 植物生物量的增加為整個生物界的生存繁育提供物質能量基礎。 與大氣污染、水體污染相比，土壤污染更隱蔽，其危害的后果也更深遠。 20世紀70年代進行農田污水灌溉利弊與監(jiān)測評價，部分城市郊區(qū)土壤污染與背景值研究； 20世紀90年代注意污染土壤排放的甲烷對環(huán)境的影響，同時開展污染土壤生物修復研究，并逐步成為研究的熱點。環(huán)境地質學 以人類活動與地質環(huán)境的關系為研究對象?；瘜W物質從土壤到植物再影響食物鏈和整個生態(tài)系統。需要很好理解和掌握以下三個基本概念： 各種礦物大多以集合體的形式存在于地殼（音：Qiao；earth39。 根據巖石的成因，可以分為三大類： :各種地質作用下自然產生于地殼中的化合物或化學元素，是具有一定化學成分和物理性質的自然均質體，是組成巖石的基本單位。 如溫度變化引起的熱力風化、水力作用。此外還有硫酸化作用、還原作用、去碳作用、中和作用。 2Fe2O33H2O （褐鐵礦）生物作用與風化（biological weathering） 間接方面：生物呼吸作用是大氣二氧化碳的主要來源；綠色植物在光合作用中放出氧氣。這就是說土壤的成土過程可區(qū)分為共有成土過程和專有成土過程。有機質積累過程 Organic Matter Accumulation有機營養(yǎng)性微生物大量生長使有機質和營養(yǎng)元素得到進一步的積累和集中，特別是固氮細菌的發(fā)育使土壤氮素進一步積累，肥力（水、肥、氣、熱）水平進一步提高，生物群落也相應交替和發(fā)展。粘化過程 Clay Minerals Forming固相部分是構成土壤的基本骨架，包括土壤礦物質和土壤有機質。主要是由風化作用所致。 第二節(jié) 土壤的基本功能 Concept of Soil Function土壤能為植物提供支撐的場所，調節(jié)土壤水、肥、氣、熱等植物所需的生活環(huán)境，即土壤肥力（soil fertility）功能。 土壤層次及其組合方式將影響整個土體的抗逆性和緩沖力。土壤結構的功能 Function of Soil Structure土壤共有六種不同的土壤結構：土壤顆粒的功能 Function of Soil Particle基本成分包括土壤礦物質（90～95％）、土壤有機質（1～5％）、土壤微生物（真菌、細菌和放線菌，影響生物化學過程：降解合成、硝化反硝化）和酶（是生物化學過程的活化劑，很多生物化學過程都是在特定的酶作用下進行的，以及是有機殘體的分解及其合成，同時它還是土壤有機膠體的主要成員）。 國際上把土壤顆粒分成四級： 調節(jié)土壤通氣性。 ，功能基本同上。 ，比表面較砂粒大，有一定的表面吸附作用，其集合體具有微弱的毛管力，能保持一定的水分。 ，比表面最大，具有強烈的吸水膨脹和可塑性。 Component of Soil Particles根據礦物的成因劃分為原生礦物和次生礦物。 原生礦物 Primary Minerals長石類：是地殼巖石中分布最廣的礦物，占地殼重量的50～60％。 云母類：含鉀和鐵、鎂的鋁硅酸鹽。 石英（SO2）：最難風化，在各種巖石和土壤中分布很廣。具有吸收性和可塑性，從而使土壤具有保水保肥能力，并增加土壤的粘著力、團聚力，對土壤的理化性質影響很大。 主要的土壤次生礦物類型：高嶺石、蒙脫石、水云母、水鋁英石、含水氧化硅等等，為原生礦物風化后產生的次生硅酸鹽礦物。 原生礦物的顆粒較大。 Organic Matter and Organisms土壤有機質是土壤的重要組成成分之一（土壤固相包括土壤礦物質和土壤有機質）,前者95～99％，后者1～5％。土壤有機質的含量，耕作土壤一般每1000克中含10－50克有機質（1－5％）。 動物的類型很多，我們重點介紹土壤中的蚯蚓。 （繁殖能力強：只要條件適宜就能很快地繁殖。 Soil colloid分散系的概念（按顆粒大小劃分）： 1～100納米為膠體分散系膠體溶液土壤的主要膠體類型： 分兩類：層狀硅酸鹽類和氧化物類。 包括各種高分子有機化合物，主要有多糖、糖醛酸、腐殖物質和腐殖酸，分子量有上千到數十萬。 重點掌握以下內容： 土壤膠體性質土壤膠體的帶電性就是由決定電位離子層決定，土壤膠體一般帶負電荷（凈負電荷）。土壤中實際上就是土壤溶液。極大的比表面:（單位土體的表面積，cm2/g）有永久電荷和可變電荷的區(qū)分。同晶置換：結晶礦物結構中某中離子或原子部分地被直徑大小、電價相近的其它離子或原子取代，但晶體結構形式基本不變的現象，又稱類質同象替代。 粘結性：由于細小土粒間的分子引力的作用，表現出土粒間的相互吸附與緊密結合的作用。這一點又是土壤的流限。 (4)、吸附作用交換是有條件的，以交換力大小來排序，H＋排在第三位。 其大小取決于：離子價和水化半徑；陽離子相對濃度；陪拌離子的類型。 土壤膠體對陰離子吸附時，通過膠粒的結晶配位體（離子）與溶液中的離子進行交換而被吸附的現象稱為配位體交換。 交換條件：交換的雙方離子具有相同的半徑。 (7)、沉淀吸附土壤中鐵的失效就是這一原理。 所以，土壤比重在數值上與土壤密度相同，但是，密度有單位而比重沒有單位。一般來說，土壤密度是穩(wěn)定的數值，如果不作特殊說明，是以常數出現（ds=）。 土壤密度干旱地區(qū)需要過多地保水，結構體粒徑小，利于毛管孔隙發(fā)育而保持水分，但過細則易受風蝕或加速蒸發(fā)損失。實際上是土壤中孔隙狀況的穩(wěn)定性。 結構體類型不同，穩(wěn)定性是有差異的。(2)、土壤空氣的運動 氣體擴散通量與擴散系數和濃度梯度成正比。 國際土壤學會的定義：在一定高度和大氣壓條件下，從一個純水池向已知點土壤水可逆等溫地輸出無限少量的水，每單位數量純水所必須做的有用功稱為土水勢。第五節(jié) 土層的功能1. 土壤層次的概念 Concept of Soil Layer土壤物質狀態(tài)在垂直方向上產生的分異。 研究土壤的層次性是認識土壤的基本途徑。自然土壤剖面的發(fā)生層：（土壤層包括A和B） 有時也表現為不同過渡層次； 基 耕作土壤的剖面層次：區(qū)分旱地和水田+ 青泥層 （潛育層）G土層的功能： 對外，調節(jié)與緩沖外界環(huán)境所給予土壤的水熱空氣條件。（2）上粘下砂型土壤質地短時間不易改變，但它形成的孔隙狀況是可以通過形成結構來加以改造和產生影響。 2. 土體的功能 Function of Soil Pedon土體的功能包括了土壤各級功能的總和，而且是通過在立體上表現出來。 代替的。大量元素：C、H、O、N、S、P、K、Ca、Mg、Fe，含量在百分之幾。土壤氮素的基本形態(tài)土壤中的氮素有哪些形態(tài)？不同形態(tài)的氮是如何轉化的？氮素礦化： 從有機態(tài)轉化為無機態(tài)的過程 N0=K□Nt/□t1/2N0為礦化氮增量 □Nt為時間t時礦化氮的增量 公式說明：礦化氮的生成速度并非常數，而是隨著時間的進展而逐步降低，但反應速度下降的比例一致。微生物活性（取決于養(yǎng)分狀況，主要是有機物質的C/N,思考和比較三種不同比例的有機質C/N的不同微生物分解的結果）和土壤水熱條件。土壤磷素的基本形態(tài) ～％。從總量上看，土壤鉀素比氮、磷要多得多。包括粘土礦物水云母以及層狀硅酸鹽粘土礦物層間所固定的鉀離子，也包括一部分黑云母，含量占1～10％。 占全鉀量的12%，包括水溶性鉀占速效性鉀的10％，代換性鉀占90％。 以上不同形態(tài)之間是可以相互轉化的。 Cu這些微量元素與作物的生長關系密切，為植物必需的營養(yǎng)元素。 Cu Mo以酸根形式（MoO42）呈有限態(tài)，隨pH值的增高其溶解度增大；隨pH值的降低其有效性減小。 Mo與pH值之間這種密切關系，有人提出用Mo值來表示： 富足有余。這是個動態(tài)的庫，周轉的庫。收入：生物殘落物、施肥、灌溉與大氣沉降物；土壤養(yǎng)分平衡是生態(tài)平衡的主要方面（食物鏈）。土壤中的水分不是靜止不變的，而是動態(tài)的，變化的。施肥、污水灌溉、酸雨土水勢：土壤水分的能量概念，用以判斷水分運動方向 土水勢＝基質勢＋滲透勢＋壓力勢＋重力勢 土壤水分特征曲線：土水勢與土壤含水量的關系曲線。43 / 43這里涉及持水容量的概念：指土體中所容納水分數量的極限值。 土壤水容量（%）＝w％ 土壤水的收支平衡土壤水的收入：自然降水（包括植物攔截的降水）與地下水土壤水的支出：土面蒸發(fā)和植物蒸騰以及滲漏損失問題是收入是間斷的，而支出是時刻不斷的。有時需要水利工程來調節(jié)，如南水北調。（原因？） 由于這種差異，造成大氣與土壤間發(fā)生連續(xù)的氣體交換。 某些氣體組分由于該組分的分壓梯度不同而產生的移動取決于土壤通氣孔隙的體積和土壤含水量。 衡量土壤的通氣狀況的好壞通過具體的指標來體現： 土壤的氧化還原電位：最具實用價值，O2的氧化勢最高，H2的還原勢最強。 土壤的通氣性意味著氧氣的供應狀況。目前環(huán)境科學研究中哪些方面涉及到這個問題？ 還原型，Mn、N 物質開始還原； （1）熱量的來源？作為土壤熱量來源首先是太陽輻射，這受到土壤顏色及濕度的影響。具體可區(qū)分成重量熱容量（比熱），單位Cal/g；容積熱容量，Cal/cm3表：不同土壤物質的密度和容積熱容量 K=N/Cv K:導溫率 N:導熱率 Cv：容積熱容量 K也隨