《土壤结构和功能》课件

土壤结构和功能概述探讨土壤的物理、化学和生物学特性了解其对生态系统的重要作用土壤是维,持生命的关键因素具有多重功能支撑着人类社会的可持续发展,,土壤的定义和特点土壤的定义土壤的特点土壤的重要性土壤是地球表层的自然资源由矿物质、有多相体系包含固相、液相和气相土壤是人类赖以生存的重要自然资源承担,•,,机物、空气和水组成,是植物生长、动物繁着供给营养物质、调节水分和气体的关键功具有复杂的物理、化学和生物学特性•衍和人类活动的基础能保护和合理利用土壤资源对于可持续发垂直分异形成土壤剖面•,展至关重要是植被和生物生存的基础•土壤的形成过程母质1土壤形成的初始物质基质气候2温度、降水等气候因子影响土壤形成生物3植被、微生物参与土壤形成时间4长期的物理、化学、生物作用形成土壤地形5地势影响水分、阳光等因子土壤的形成是一个动态的过程,受多种自然因素的共同作用而逐步形成母质提供了形成土壤的物质基础,在气候、生物、地形等因素的影响下,经过长期的物理、化学、生物过程,最终演化成具有特定理化性质的土壤土壤的物理组成矿物成分孔隙结构有机物含量水分含量土壤由不同大小的矿物颗粒组土壤由众多大小不同的孔隙组土壤中含有不同程度的腐殖质土壤中存在不同形态的水分,成,包括沙粒、粉粒和黏粒成,这些孔隙为水分、空气和和碎屑有机物,这些有机成分包括自由水、毛管水和吸附水这些颗粒的比例和粒度分布决生物活动提供了空间孔隙的为土壤生物提供能量和养分,土壤水分的状态和分布直接定了土壤的质地分布和大小决定了土壤的通气改善了土壤的理化性质影响着植被生长和土壤生物活性和保水能力动土壤的矿物成分硅酸盐矿物碳酸盐矿物铁氧化物其他矿物土壤中主要的矿物成分包括石如方解石、白云石等为土壤调赋予土壤红褐色影响土壤颜色如石膏、钙盐等为土壤提供必,,,,英、粘土矿物等,为土壤提供养节pH值,改善土壤结构和养分状况需的营养元素分和支撑土壤的有机成分腐殖质新鲜有机质腐殖质是土壤中最重要的有机成新鲜有机质包括植物和动物的遗分为植物提供养分和保持土壤结体、根系、枯落物等是土壤生物,,构它由植物和动物残体经微生的食物来源它为土壤带来肥力物分解后形成土壤生物腐殖酸与富里酸土壤中存在大量细菌、真菌、线这两种化合物是腐殖质的主要成虫和小型动物它们在土壤的养分分具有改善土壤团聚结构、提高,,循环和团聚结构形成中发挥关键养分保持能力等作用作用土壤的团聚结构土壤颗粒通过各种物理、化学和生物过程结合在一起形成团聚体,结构这种团聚体具有多孔隙和各种大小的空腔为土壤生物和植,物根系提供居住环境不同类型的团聚体结构对土壤性质如持水性、通气性和肥沃性产生重要影响土壤的孔隙结构土壤中存在各种大小不同的孔隙它们形成了复杂的孔隙系统土壤孔隙的大小,、数量和分布情况直接影响着土壤的通气性、渗透性和保水能力是反映土壤结,,构和物理性状的重要指标之一通常将土壤孔隙分为大孔隙、中孔隙和小孔隙三大类大孔隙有利于土壤通气,中孔隙有利于保水小孔隙则有利于养分吸附和保持良好的土壤孔隙结构对作,物生长发育至关重要土壤的团聚体类型微团聚体次团聚体12直径小于毫米的小颗粒主直径毫米的较大颗粒由

0.25,

0.25-2,要由黏粒和有机质组成是土壤多个微团聚体组成是土壤团聚,,结构的基本单元结构的基本组成单元大团聚体巨团聚体34直径毫米的较大块状颗粒直径大于毫米的大颗粒由大2-10,10,由多个次团聚体粘结而成,是较量次团聚体和大团聚体凝聚而发达土壤结构的特点成,表现良好的团聚结构土壤团聚体的稳定性土壤团聚结构的作用促进植物生长调节水分环境提高养分供给维护土壤生态良好的土壤团聚结构可以为植疏松的土壤团聚可以增加土壤土壤团聚结构的发达有利于养良好的土壤团聚结构为土壤微物根系提供充足的氧气和水分通气性和渗水性,有助于地表水分的吸附保持和缓慢释放,为植生物和大型生物提供良好的生供给，有利于植物健康生长分渗入地下,补充地下水资源物提供充足的营养存环境,维护土壤生态平衡土壤水分的存在形式土壤中的水分重力水毛管水膜水和吸附水土壤中的水分主要以四种形式重力水是指由于重力作用而存毛管水是指被土壤毛细管孔隙膜水和吸附水是指被土壤颗粒存在:重力水、毛管水、膜水和在于土壤大孔隙中的自由水吸附而存在的水分它可以沿表面吸附而存在的水分它们吸附水这些不同形式的水分它可以自然流动并被植物吸收着毛细管上升或下降,为植物根不能被植物直接吸收利用,需要在土壤中的分布和流动特性各利用系吸收利用转化为其他形式才能为植物利不相同用土壤水分的赋存状态液态水分气态水分土壤中存在的液体形态的水分,主以水蒸气形式存在于土壤孔隙中要存在于土壤孔隙当中这些水的水分,参与土壤通气和热量交换分可被植物吸收利用过程固态水分吸附水分以冰晶形式存在的土壤水分在寒被土壤颗粒表面吸附的薄层水分,,冷地区占据重要地位,会对土壤结难以被植物吸收利用构造成影响土壤通气性的重要性气体交换根系生长微生物活动有害物质分解良好的土壤通气性能确保土壤充足的土壤氧气有利于根系的适当的土壤通气条件有助于土良好的通气性能有利于土壤中中的氧气得到充分供应,同时生长和呼吸,促进养分和水分壤微生物的生长和代谢活动,农药、重金属等有害物质的降有害气体如二氧化碳和甲烷能的吸收,保证植物健康发育从而推动有机质的分解和养分解和转化,减少其对生态环境够顺利排出,维持土壤生态平的循环利用的不利影响衡土壤通气性的影响因素土壤结构土壤水分良好的团粒结构可增加土壤孔隙土壤过湿会填充土壤孔隙,降低,提高通气性土壤压实会降低通气性适度含水有利于通气通气性有机质含量气温和气压适量有机质可改善土壤结构,增温度升高会加快土壤微生物呼吸加孔隙提高通气性过多腐殖增加对氧气的需求气压变化,,质会阻碍通气会促进空气交换土壤热量的来源与流失热量来源1土壤热量主要来自太阳辐射、大气热传导和生物化学反应释放这些热量通过热传导、热辐射和热对流等方式进入和流失于土壤中热量流失2土壤热量通过地表逸散、热传导下渗、植被蒸腾等途径不断流失土壤热量的流失会影响土壤水分状况和理化性质影响因素3土壤质地、含水量、颜色、植被覆盖等因素会影响土壤热量的流失和分布合理管理这些因素有利于保持土壤热量平衡土壤温度的垂直分布土壤温度随深度的变化呈现出明显的垂直分布规律:05-10K表层5-10厘米20-30K100K厘米厘米以下20-30100表层温度受气温和辐射的直接影响最大随深度增加而逐渐降低深层则基本保,持稳定温度受季节性变化影响较小,土壤温度的季节变化土壤温度随季节变化存在显著差异夏季土壤表层温度较高随深度增加而降低,;冬季则相反表层温度较低而深层温度较高春秋两季表层和深层温度变化趋势,,基本一致季节土壤表层温度土壤深层温度夏季较高较低冬季较低较高春秋变化趋势一致变化趋势一致土壤微生物的作用多样的土壤微生物活跃的土壤生命促进植物生长土壤中存在着大量的细菌、真菌、放线菌等土壤微生物活跃繁衍,通过复杂的代谢过程一些土壤微生物能够与植物根系建立共生关微生物,它们在土壤有机质分解、养分转化参与到土壤养分循环、有机物分解和污染物系,分泌植物生长激素,促进植物吸收养分和、土壤团聚结构形成等过程中发挥着重要作降解等过程中,维持土壤的健康和活力水分,从而提高作物的产量和品质用土壤酶的作用机理催化作用1土壤酶可以加速生物化学反应提高反应速率,专一性2每种土壤酶都有特定的底物具有高度的专一性,可逆性3土壤酶参与的反应通常是可逆的可以快速适应环境变化,抑制调控4土壤酶活性受诸多因素的调控如温度、等,pH土壤酶是土壤中起重要作用的生物学催化剂通过提高化学反应速率和效率参与有机物的分解、转化和养分的循环土壤酶具有专一性、可逆性、调,,控性等特点其活性受环境因子的影响是衡量土壤质量和功能的重要指标,,土壤大型生物的作用改善土壤结构促进养分循环大型生物活动如挖掘、翻动和粪大型生物分解有机物质和代谢过便排放可以增加土壤孔隙度改善程可以释放出植物所需的养分如,,,,土壤通气性和渗透性氮、磷、钾等调节水分状况增强生物多样性一些大型生物会建立复杂的地下大型生物是食物链的关键组成部隧道系统有利于土壤水分的渗透分为其他生物提供栖息地和食物,,和存储来源土壤结构的形成机制有机质分解植物枯落物和动物残体在微生物的作用下分解,释放出腐殖质,有利于土壤结构的形成物理-化学作用水溶解矿物质和有机物,促进离子交换和胶体聚集,形成稳定的团聚体结构生物活动植物根系、土壤动物和微生物的活动,产生大量粘结剂和细小孔隙,增强团聚结构环境影响气候、地形、母质等环境因素,通过化学、物理及生物过程共同影响土壤结构的形成土壤结构的演化过程物理分解1由于风化、冻融等物理过程的作用，原岩石被逐步分解成更细小的颗粒物质化学风化2化学反应如溶解、氧化还原等使得矿物成分发生变化并形成新的矿物质生物作用3土壤动物和微生物通过分解有机质、形成粘结物质等增加了土壤的团聚结构土壤结构的评价指标团聚体稳定性孔隙结构容重抗剪强度通过测定土壤团聚体对机械破测定土壤的总孔隙度、毛管孔用于评估土壤紧实程度,反映测定土壤抗剪强度可以反映土坏和水作用的抵抗能力,可评隙度和非毛管孔隙度,可反映土壤结构的致密度和疏松度壤结构的稳定性和耐受力估土壤团聚结构的发育程度和土壤的通气性和渗透性稳定性影响土壤结构的因素粒子大小有机质含量12土壤颗粒大小直接影响团聚体土壤有机质含量高有利于团聚的形成和稳定性细粒土和重体的形成和稳定有机质可增粘土易形成稳定的团聚体结构加团聚体之间的黏聚力生物活动外部环境34土壤动物和微生物活动能促进土壤水分、温度、pH值等环境团聚体的形成和稳定性它们因子的变化会影响团聚体形成分泌的胶质物质增加团聚体强和稳定性度良好土壤结构的表现松散疏松透水性强养分循环根系发达良好土壤结构表现为松散疏松,良好土壤结构具有较强的透水良好的团聚结构促进土壤微生良好的土壤结构为根系提供充有利于根系伸展和水汽气体的性,有助于水分渗透和防止径流物活动,有利于养分循环和有机足的空间和氧气,促进根系伸展交换质积累和吸收改善土壤结构的措施轮作种植施用有机肥合理轮作不同作物可以改善土壤结构施用腐熟的有机肥可以增加土壤有机,,,提高养分循环质,改善团聚结构减少土壤耕作种植绿肥采用免耕等保护性耕作方式可以减少种植绿肥作物可以增加土壤有机质改,,,土壤结构破坏善土壤团聚结构合理利用土壤资源科学施肥轮作种植根据土壤性质和作物需求合理施采用不同作物的轮作种植可以提,,用有机肥和化学肥料,维护土壤肥高土壤营养和结构的可持续性力保护性耕作合理灌溉采用免耕、少耕等措施保护土壤根据土壤水分情况采取合理的灌,,表层结构减少水土流失溉方式避免浪费水资源,,土壤保护的重要性确保粮食安全预防环境退化维持生物多样性良好的土壤结构和质量是维持农业生产的关土壤退化会导致水土流失、沙漠化和气候变丰富的土壤生物群落是维持陆地生态系统功键基础保护土壤资源对保障人类粮食供给化等一系列严重的环境问题因此保护土壤能的基础保护好土壤有助于维护更广泛的,,,至关重要是维护生态平衡的必要举措生物多样性总结与展望通过对土壤结构和功能的深入探讨，我们对这一复杂而重要的自然资源有了更加全面的认识未来我们需要进一步加强土壤保护工作同时不断创新土壤管理技,,术确保土壤资源可持续利用只有这样我们才能建立健康稳定的土壤生态系统,,,维护人类赖以生存的根本环境。