【正文】 ent of Soil Function土壤的基本功能體系是由土體、土層、土壤結(jié)構(gòu)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(jīng)歷著不斷粘化的過程，表現(xiàn)為土壤中次生粘土礦物逐步占主導(dǎo)位置。有機(jī)質(zhì)在微生物作用下一部分分解供植物再利用，另一部分有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為特殊的腐殖質(zhì)（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(xiàn)，抑制營養(yǎng)元素的淋溶（從氧化母質(zhì)的無機(jī)物種取得合成有機(jī)物的能量），開始了最初的土壤形成過程（母質(zhì)上開始產(chǎn)生有機(jī)物，營養(yǎng)元素得以初步在母質(zhì)表層集中和積累）。一般來說，任何土壤都必須經(jīng)歷三個(gè)基本的成土過程：原始成土過程，有機(jī)質(zhì)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(fēng)化作用 （rockweathering 根據(jù)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(zhì)巖有：片麻巖、石英巖、大理巖和結(jié)晶片巖類。是主要的成土母質(zhì)，分礫巖、砂巖、頁巖、石灰?guī)r。根據(jù)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(yùn)和沉積）。 淺海沉積物（水搬運(yùn)，海相沉積）； 沖擊物（水搬運(yùn)，河流相沉積）； 坡積物（流水、重力搬運(yùn)和就地堆積）； 按照風(fēng)化物不同搬運(yùn)動(dòng)力與沉積特點(diǎn)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(rèn)識(shí)形成土壤的母質(zhì)材料（parent materials）。環(huán)境地球化學(xué) 以化學(xué)物質(zhì)在地表環(huán)境中的分布、遷移和轉(zhuǎn)化規(guī)律為研究對(duì)象。2. 環(huán)境地學(xué)的概念Environmental Geography環(huán)境地學(xué)包括環(huán)境地質(zhì)學(xué)、環(huán)境地球化學(xué)、化學(xué)地理學(xué)、污染氣象學(xué)和海洋環(huán)境學(xué)等。 土壤中污染物的遷移轉(zhuǎn)化與土壤修復(fù)； 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(duì)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(duì)此認(rèn)識(shí)的難度。2. 土壤污染Soil Pollution進(jìn)入土壤的污染物超過土壤的自凈能力，而且對(duì)土壤、植物和動(dòng)物造成損害時(shí)的狀態(tài)。直接影響：“三廢”排放，導(dǎo)致土壤污染、酸化、次生鹽漬化。第二節(jié) 環(huán)境土壤學(xué)的興起1. 土壤環(huán)境問題Environmental Problem of Soil存在數(shù)量（quality）和質(zhì)量（guantity）兩個(gè)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(gòu)成的具有重要特征的圈層。定義2： 《環(huán)境土壤學(xué)》講義SATELLITE第一章 緒論第一節(jié) 土壤與生態(tài)系統(tǒng)定義1：土壤圈是地球圈層結(jié)構(gòu)中具有重要作用的一個(gè)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(zhì) Soil Science研究土壤的形成、發(fā)生分類、基本性質(zhì)與功能、土壤分布規(guī)律、土壤資源利用與管理和土壤調(diào)查技術(shù)的專門學(xué)科。 土壤提供物質(zhì)循環(huán)的基礎(chǔ)：光合作用和代謝作用； 植被是土壤生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)的保障。 植物生物量的增加為整個(gè)生物界的生存繁育提供物質(zhì)能量基礎(chǔ)。 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(yuǎn)。 20世紀(jì)70年代進(jìn)行農(nóng)田污水灌溉利弊與監(jiān)測評(píng)價(jià)，部分城市郊區(qū)土壤污染與背景值研究； 20世紀(jì)90年代注意污染土壤排放的甲烷對(duì)環(huán)境的影響，同時(shí)開展污染土壤生物修復(fù)研究，并逐步成為研究的熱點(diǎn)。環(huán)境地質(zhì)學(xué) 以人類活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境的關(guān)系為研究對(duì)象?；瘜W(xué)物質(zhì)從土壤到植物再影響食物鏈和整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。需要很好理解和掌握以下三個(gè)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(jù)巖石的成因，可以分為三大類： :各種地質(zhì)作用下自然產(chǎn)生于地殼中的化合物或化學(xué)元素，是具有一定化學(xué)成分和物理性質(zhì)的自然均質(zhì)體，是組成巖石的基本單位。 如溫度變化引起的熱力風(fēng)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(fēng)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(jī)質(zhì)積累過程 Organic Matter Accumulation有機(jī)營養(yǎng)性微生物大量生長使有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)元素得到進(jìn)一步的積累和集中，特別是固氮細(xì)菌的發(fā)育使土壤氮素進(jìn)一步積累，肥力（水、肥、氣、熱）水平進(jìn)一步提高，生物群落也相應(yīng)交替和發(fā)展。粘化過程 Clay Minerals Forming固相部分是構(gòu)成土壤的基本骨架，包括土壤礦物質(zhì)和土壤有機(jī)質(zhì)。主要是由風(fēng)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(diào)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(gè)土體的抗逆性和緩沖力。土壤結(jié)構(gòu)的功能 Function of Soil Structure土壤共有六種不同的土壤結(jié)構(gòu)：土壤顆粒的功能 Function of Soil Particle基本成分包括土壤礦物質(zhì)（90～95％）、土壤有機(jī)質(zhì)（1～5％）、土壤微生物（真菌、細(xì)菌和放線菌，影響生物化學(xué)過程：降解合成、硝化反硝化）和酶（是生物化學(xué)過程的活化劑，很多生物化學(xué)過程都是在特定的酶作用下進(jìn)行的，以及是有機(jī)殘?bào)w的分解及其合成，同時(shí)它還是土壤有機(jī)膠體的主要成員）。 國際上把土壤顆粒分成四級(jí)： 調(diào)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(qiáng)烈的吸水膨脹和可塑性。 Component of Soil Particles根據(jù)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(fēng)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(tuán)聚力，對(duì)土壤的理化性質(zhì)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(fēng)化后產(chǎn)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(jī)質(zhì)是土壤的重要組成成分之一（土壤固相包括土壤礦物質(zhì)和土壤有機(jī)質(zhì)）,前者95～99％，后者1～5％。土壤有機(jī)質(zhì)的含量，耕作土壤一般每1000克中含10－50克有機(jī)質(zhì)（1－5％）。 動(dòng)物的類型很多，我們重點(diǎn)介紹土壤中的蚯蚓。 （繁殖能力強(qiáng)：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(jī)化合物，主要有多糖、糖醛酸、腐殖物質(zhì)和腐殖酸，分子量有上千到數(shù)十萬。 重點(diǎn)掌握以下內(nèi)容： 土壤膠體性質(zhì)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(fù)電荷（凈負(fù)電荷）。土壤中實(shí)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(jié)晶礦物結(jié)構(gòu)中某中離子或原子部分地被直徑大小、電價(jià)相近的其它離子或原子取代，但晶體結(jié)構(gòu)形式基本不變的現(xiàn)象，又稱類質(zhì)同象替代。 粘結(jié)性：由于細(xì)小土粒間的分子引力的作用，表現(xiàn)出土粒間的相互吸附與緊密結(jié)合的作用。這一點(diǎn)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(jià)和水化半徑；陽離子相對(duì)濃度；陪拌離子的類型。 土壤膠體對(duì)陰離子吸附時(shí)，通過膠粒的結(jié)晶配位體（離子）與溶液中的離子進(jìn)行交換而被吸附的現(xiàn)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(shù)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(shù)值，如果不作特殊說明，是以常數(shù)出現(xiàn)（ds=）。 土壤密度干旱地區(qū)需要過多地保水，結(jié)構(gòu)體粒徑小，利于毛管孔隙發(fā)育而保持水分，但過細(xì)則易受風(fēng)蝕或加速蒸發(fā)損失。實(shí)際上是土壤中孔隙狀況的穩(wěn)定性。 結(jié)構(gòu)體類型不同，穩(wěn)定性是有差異的。(2)、土壤空氣的運(yùn)動(dòng) 氣體擴(kuò)散通量與擴(kuò)散系數(shù)和濃度梯度成正比。 國際土壤學(xué)會(huì)的定義：在一定高度和大氣壓條件下，從一個(gè)純水池向已知點(diǎn)土壤水可逆等溫地輸出無限少量的水，每單位數(shù)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(zhì)狀態(tài)在垂直方向上產(chǎn)生的分異。 研究土壤的層次性是認(rèn)識(shí)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(shí)也表現(xiàn)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(duì)外，調(diào)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(zhì)地短時(shí)間不易改變，但它形成的孔隙狀況是可以通過形成結(jié)構(gòu)來加以改造和產(chǎn)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(jí)功能的總和，而且是通過在立體上表現(xiàn)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(zhuǎn)化的？氮素礦化： 從有機(jī)態(tài)轉(zhuǎn)化為無機(jī)態(tài)的過程 N0=K□Nt/□t1/2N0為礦化氮增量 □Nt為時(shí)間t時(shí)礦化氮的增量 公式說明：礦化氮的生成速度并非常數(shù)，而是隨著時(shí)間的進(jìn)展而逐步降低，但反應(yīng)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(jī)物質(zhì)的C/N,思考和比較三種不同比例的有機(jī)質(zhì)C/N的不同微生物分解的結(jié)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(zhuǎn)化的。 Cu這些微量元素與作物的生長關(guān)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(guān)系，有人提出用Mo值來表示： 富足有余。這是個(gè)動(dòng)態(tài)的庫，周轉(zhuǎn)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(dòng)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(yùn)動(dòng)方向 土水勢＝基質(zhì)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(guān)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?jǐn)?shù)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(shí)刻不斷的。有時(shí)需要水利工程來調(diào)節(jié)，如南水北調(diào)。（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(chǎn)生的移動(dòng)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(biāo)來體現(xiàn)： 土壤的氧化還原電位：最具實(shí)用價(jià)值，O2的氧化勢最高，H2的還原勢最強(qiáng)。 土壤的通氣性意味著氧氣的供應(yīng)狀況。目前環(huán)境科學(xué)研究中哪些方面涉及到這個(gè)問題？ 還原型，Mn、N 物質(zhì)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(zhì)的密度和容積熱容量 K=N/Cv K:導(dǎo)溫率 N:導(dǎo)熱率 Cv：容積熱容量 K也隨