土壤学教学课件

土壤学概论变规质农业环土壤学是研究土壤形成、演、分布律及其性的科学，是和境础为层层仅科学的重要基学科土壤作地球表的疏松，不是植物生长的基质态统质环动关键环节，也是生系物循和能量流的类开认识从农业经验积自古以来，人就始了对土壤的和利用早期的累，现统论发为综到代系的土壤科学理体系形成，土壤学已展成一门合性学个领识科，涵盖物理学、化学、生物学等多域的知临环污变在当今面粮食安全、境染、气候化等全球性挑战的背景下，土壤产维护态进续发学研究对保障粮食生、生平衡、促可持展具有不可替代的作用课程大纲土壤形成与分布讨过规探土壤形成的基本因素与程，以及全球土壤分布律土壤物理性质质结构颜响研究土壤的地、、色等物理特性及其对土壤功能的影土壤化学性质胶换碱养状况分析土壤体、离子交、酸性及分等化学特性土壤生物学样探索土壤生物多性及微生物群落对土壤健康的作用土壤肥力与管理评术研究土壤肥力价与提升方法，以及科学施肥技土壤保护与可持续利用讨污复资续探土壤退化防治、染修及源可持利用策略第一部分土壤形成与分布土壤形成的基本概念土壤形成的五大因素全球土壤分布规律环条质现显带土壤形成是指在自然境件下，岩土壤形成受母、气候、生物、地形全球土壤分布表出明的地性特积质经过时间综响这从石、沉物等母一系列物理、和五大因素的合影些因征，主要受气候和植被的控制赤渐转变为决发极从内陆从化学和生物作用，逐具有肥素相互作用，共同定了土壤的育道向两，海洋向，平原到过这过组条类现规变力的土壤的程一程通常需要方向和特性不同因素合形成的山地，土壤型呈出有律的数数时间质异导类样百至千年的，是自然界物件差，是致全球土壤型多化化，形成了独特的土壤地理格局环组循的重要成部分的根本原因土壤的定义矿物质有机质积种经积动残占土壤体的45%左右，由各岩石风占土壤体的5%左右，由植物体分解响化形成，是土壤的骨架，提供植物生长所需形成，是土壤肥力的重要来源，影土壤的营养质的大部分无机元素物理、化学和生物学性空气水分积为积养占土壤体的25%左右，植物根系和土占土壤体的25%左右，是植物吸收分氧种氧还应剂动条壤生物提供气，参与各化原反，的溶，也是微生物活的必要件，直接响过响温状况影土壤中的生物化学程影土壤的度和通气壳层质层矿质质个组复杂为土壤是位于地表的疏松物，是由物、有机、水分和空气四部分成的体系作自然体，土壤具有自身的形发规为态统础绝动成和展律；作生系的基，土壤支撑着地球上大部分生命活土壤形成的五大因素时间时间土壤形成的尺度地形响坡度、坡向和高度的影生物动植物、物和微生物的作用气候温响度和降水的影母质质础土壤形成的物基个复杂过种库论质时间这土壤形成是一的自然程，受到多因素的共同作用美国土壤学家杜柴耶夫最早提出了土壤形成的五大因素理，即母、气候、生物、地形和五大因素相互响决影、相互作用，共同定了土壤的形成方向和速率质质础矿质过温响质迁转过质输变质在五大因素中，母是土壤形成的物基，提供了初始的物成分；气候因素通度和降水影着物的移化；生物因素通有机的入和分解改土壤性；地形响热条时间则决续时间因素影水件的再分配；而因素定了其他因素作用的持土壤母质类型按形成方式分类主要母质类型母质对土壤性质的影响质经质积质质质结构原生母直接由基岩风化形成，未•风成母由风力搬运沉形成，母的物理性（如地、）直接残积质响搬运，与基岩成分相似，如坡母如黄土影土壤的物理特性碛质积质经过质决养•冰母由冰川搬运沉形成，次生母风、水、冰川等外力搬选母的化学成分定了土壤的初始分积较状况矿组分性差运后沉形成，与原岩成分可能有大和物成积质积异积积积质•冲母由河流搬运沉形成，差，如风、冲、冰母等质发层不同母育的土壤在肥力、耕性等方次分明现显异残积质面表出著差•母由原地岩石风化形成，经未搬运积质积•坡母在坡地由重力作用堆形成气候对土壤形成的影响℃

0.5-2400-4000mm温度变化敏感度年降水量差异应温从湿润显土壤生物化学反速率随度升高10℃增加2-干旱区到区，淋溶作用强度著增加3倍30-60%湿度影响程度响质迁转影土壤中水分运移和物移化的强度响关键过温个发挥温气候是影土壤形成的最因素之一，主要通度和降水两方面作用度直接影响动温岩石的物理风化和化学风化速率，也控制着土壤中生物活的强度一般而言，度每升高应显10℃，化学反速率增加2-3倍，微生物活性著提高则过响发降水主要通淋溶作用影土壤育在降水量大的地区，淋溶作用强烈，易形成酸性土发盐碱带现显壤；而在干旱地区，水分蒸强于淋溶，易形成土全球气候与土壤分布呈明的对应关热带为砖红温带为钙这系，如雨林区多壤，草原区多黑土，反映了气候对土壤形成的深刻响影生物因素与土壤发育植物群落作用微生物贡献人类活动影响过细溉农不同植物群落通凋落土壤中的菌、真菌、耕作、施肥、灌等响线业动显变物和根系分泌物影土放菌等微生物参与有活著改了土壤质积质养转发过现壤有机累和分解，机分解和分化，自然育程代人树数数类动木根系可深入土壤每克土壤中可含有十活强度不断增加，进层结构亿它们业米，促下土壤微生物分泌的城市化、工化对土壤针种进矿质发响为个形成叶林凋落物分各酶促物风育的影已成一缓产课题解慢，易形成酸性土化，生的有机酸和二重要研究合理的阔氧碳质类预壤；叶林和草原植被化加速母分解，人干可以加速土壤则关键动为有利于肥沃土壤形是土壤形成的推肥力提升，不当的行则导成力致土壤退化地形因素与土壤形成山顶位置层蚀土薄，排水良好，易受侵山坡位置响质迁坡度影水分运移和物移山谷位置质积层物堆，水分充足，土深厚为过变热条响发个数它们决地形作土壤形成的重要因素，通改水件的再分配影土壤育坡度、坡向和高度是地形的三基本参，共同定了特定响径处径发缓径发位置的土壤特性坡度影水分渗透与流比例，陡坡流大、渗透少，土壤育不良；而平地区渗透多、流少，有利于土壤育则过响阳温调节发阳温发则温湿坡向主要通影接受的光量和度土壤育北半球南坡接受光多，度高，蒸强，土壤相对干燥；北坡度低，度质积异导规这种现称为内大，有机累多地形位置的差致了山地土壤沿山坡形成律性分布，象被土壤的地形序列，是土壤地理学研究的重要容时间因素幼年期质显层显质矿土壤形成初期10-1000年，母特性明，次分化不明，有机含量低，物风化程度低成熟期发层质积达状态矿土壤育中期1000-10000年，次分化清晰，有机累到稳定，物质转显化著老年期发达极现养贫矿土壤育后期10000年，剖面分化到致，可能出分瘠化，次生物导占主时间条它决续时间发个渐是土壤形成的必要件，定了其他土壤形成因素作用的持土壤育是一进过从数数时间的程，裸露岩石到成熟土壤通常需要百至千年研究表明，一厘米厚的土壤形约个数成大需要100-400年，而一完整的土壤剖面可能需要千年甚至上万年过显阶为发阶土壤形成程中存在明的段性，可大致分幼年期、成熟期和老年期不同育段的土态质现显异龄质关评壤在形、理化性等方面表出著差理解土壤年与性的系，对于正确估土壤资状况义为预测变趋势论础源和潜力具有重要意，也土壤长期演提供了理基土壤形成过程生物作用过程化学风化过程关键环节质物理风化过程生物作用是土壤形成的，包括有机氧还碳输转过化学风化主要包括水解、水化、化原、的入、分解和化植物通光合作用固定温变冻应氧碳碳碳残为质物理风化是岩石在度化、融作用、植物酸化等反水与二化形成的酸是重要素，其体土壤提供有机物；微生物分颗过剂许矿氧则进残释养质动根系生长等物理力量作用下破碎成小粒的的化学风化，能溶解多物；气促解有机体，放分并形成腐殖；土壤温昼温导复铁锰氧矿动进质团程在差大的地区，夜差致岩石反、等元素的化；有机酸加速物分解物的活促物混合和聚体形成，加速有胀缩产隙冻环仅还变矿质矿质结结膨收，生裂；寒冷地区的融循使化学风化不使岩石破碎，改了物的化机与物的合，逐步形成稳定的土壤结胀组为础构岩石中的水冰膨，加速岩石破碎；植物根学成，土壤形成奠定基产够压系生长也能生足的力使岩石破裂主要土壤形成过程淋溶作用质从层带层过这过湿润淋溶是降水渗入土壤，将可溶性物上土壤到下的程一程在地区为显导层贫层积层带钙镁碱尤明，致上土壤瘠化，下形成淀强烈的淋溶会走、等金属，使土壤呈酸性，是酸性土壤形成的主要原因粘化作用矿矿过这矿较积粘化作用是原生物风化生成次生粘土物的程些粘土物具有大的比表面换显响质条响热和离子交能力，著影土壤的物理化学性粘化作用的强度受气候件影，带湿润为地区粘化作用最强烈盐碱化作用盐碱发导盐层化作用是在干旱、半干旱地区，由于蒸强于淋溶，致可溶性分在土壤表或积过这过盐碱值盐剖面中累的程一程形成的土通常具有高pH和高分含量，对植物生长现不利，是干旱地区土壤退化的主要表潜育化与泥炭化发过湿条氧导铁锰还纹潜育化生在长期件下，由于缺致、等元素原，形成具有青灰色斑层则条质缓积质的潜育；泥炭化是在长期水淹件下，有机分解慢，大量累形成富含有机的泥炭土土壤分布规律纬度地带性分布经度地带性分布从极类带状从内陆湿盐规变赤道到两，土壤型呈分布海洋到，土壤度和分呈律化垂直地带性分布地形序列分布类变类从纬从类现规变随海拔升高，土壤型化似于低到高沿山坡上到下，土壤型呈律性化纬现显带规这响纬带规从极砖红红红土壤分布表出明的地性律，主要受气候和植被分布的影度地性是最基本的分布律，赤道向两，依次分布着壤、赤壤、钙钙钙热条变壤、黄壤、棕壤、灰色森林土、黑土、栗土、灰土等，反映了量和水分件的化经带则现为从内陆减现为钙钙钙变带环度地性体海洋向，随着降水少，土壤依次表潮土、棕壤、黑土、栗土、灰土、灰漠土等化垂直地性是在山地境温变类现纬带变规这规认识资中，随着海拔升高，度降低、降水量化，土壤型也呈出与度地性相似的化律些分布律的，对于理解土壤源分布及合理利用导义具有重要指意中国土壤分布员辽阔复杂样样类发规为东为华中国幅，地形，气候多，形成了丰富多的土壤型根据土壤生特点和分布律，中国土壤可分六大土壤区北土壤区以黑土和暗棕壤主；北土壤区以为钙为亚为红为则为棕壤和褐土主；西北土壤区以灰土和灰漠土主；青藏高原土壤区以高山草甸土和高山草甸土主；南方土壤区以壤和黄壤主；西南土壤区以紫色土和山地黄棕壤主资临积减质污剧问题统计仅为为产护资实现续中国土壤源面耕地面少、量下降、染加等据，中国人均耕地世界平均水平的40%，且大部分中低田保和改良土壤源，土壤可持利态课题用，是保障国家粮食安全和生安全的重要第二部分土壤物理性质土壤质地、结构与耕性土壤颜色与孔隙度质颜观土壤地反映了土壤中砂粒、粉粒土壤色是土壤最直的特征，可响质氧铁和黏粒的相对比例，直接影土壤反映土壤中有机含量、化含养状况隙的通气性、持水性和分保持能量以及水分孔度表示土壤结构颗隙积响力土壤是土壤粒的排列方中孔所占的体百分比，影着状态决隙式和聚集，定了土壤的孔土壤的通气性、渗水性和根系生长则条评状况分布和稳定性耕性是土壤在耕件，是价土壤物理的重要过现标作程中表出的易耕、适耕特指农业产义性，对生具有重要意土壤水分、空气与热状况热状况构热条动土壤水分、空气和共同成了土壤的水件，对土壤中的生物活和决响这关联调节环植物生长有定性影些因素相互，共同着土壤境的稳定性和础适宜性，是土壤肥力的重要物理基土壤质地黏土黏壤土壤土砂壤土砂土土壤结构土壤结构的定义与类型土壤结构的形成机制结构颗结构土壤是指土壤粒的排列土壤形成是物理、化学和状态结方式和聚集，反映了土壤生物因素共同作用的果黏内间组织质结构础部的空形式根据形粒和有机是形成的基态结构为团钙铁阳特征，土壤可分粒材料；、等多价离子促状块状状状种进胶、、柱、片等多体凝聚；微生物分泌物和类团结构结型其中粒具有最好植物根系分泌物起到粘作质冻湿则进团的物理性，有利于植物生用；融和干交替促长聚体稳定化结构对土壤功能的影响结构够隙良好的土壤能提供适宜的土壤孔分布，平衡水分和空气的比为创条时减蚀养例，根系生长造有利件，同少土壤侵和分流失土壤结构类动显响质维是可被人活著影的特性，合理耕作和有机管理是持结构关键良好土壤的措施土壤耕性耕性的基本概念影响土壤耕性的因素改良土壤耕性的措施过现质针类土壤耕性是指土壤在耕作程中表出•土壤地中壤土通常具有最佳耕对不同型土壤，可采取不同的改良质过质的物理特性，包括土壤的粘着性、可塑性措施砂土壤可通增加有机和粘压现为质质质显性和抗强度等良好的耕性表土土成分改善其保水保肥能力；黏土壤•有机含量有机增加可著改既农层则过质壤不粘附具，又能形成稳定的耕可通添加砂材料和石灰改善其通善耕性结构这农业产团团，对生效率和作物生长至气性和降低粘性；酸性土壤施用石灰不关•聚体稳定性稳定的聚体有利仅还结构重要可中和酸度，能改善土壤和耕于形成良好耕性个综标状况响性耕性是一合性指，反映了土壤在•水分土壤水分含量影耕作实际农业产评难轮生中的适耕程度价土壤的易程度此外，合理的耕作制度、作体系和覆间试验内测结钙质钙质耕性通常采用田和室定相盖作物的使用也是改良土壤耕性的有效•含量适量有助于改善黏压这综应合的方法，包括土壤的抗强度、粘附措施些措施合用，可以逐步提土的耕性标测质实现农续力、松散度等指的定历升土壤量，田可持利用•耕作史长期合理耕作可逐步改善土壤耕性土壤颜色土壤颜色的形成原土壤颜色的描述方土壤颜色与土壤肥因法力的关系颜颜颜为土壤色主要受有机土壤色通常使用孟塞土壤色可作判断土质铁氧状进标、化物和水分尔土色卡行准化描壤肥力的初步依据一况响质该统颜的影有机含量述，系将土壤色般而言，黑色或深色土为质高的土壤呈黑色或深褐分色相、明度和彩度壤有机含量高，肥力铁氧个数颜较红色；含三价化物的三参色相表示水平好；色土壤多红类为铁铝氧土壤呈色或黄色；含色的基本型；明度表老化土壤，化铁颜养二价化合物的潜水土示色的明暗程度；彩物含量高，但分可能则现蓝绿则颜纯壤呈青灰色或度表示色的度或已流失；灰白色土壤通质鲜艳标养贫杂则色；含大量石灰的土程度准化描述常分乏；斑色颜记壤呈灰白色使不同研究者的色常见于排水不良的土录具有可比性壤，不利于作物生长土壤孔隙度总隙隙隙孔度%毛管孔%非毛管孔%土壤水分重力水隙在土壤孔中自由下渗的水分毛管水隙在毛管孔中受毛管力保持的水分吸湿水紧贴颗在土壤粒表面的水膜结合水矿结存在于物晶格中的化学合水连续关键环节过决响状态为土壤水分是土壤-植物-大气体中的，对植物生长和土壤程有着定性影根据水分在土壤中的存在和植物可利用程度，土壤水可分重力水、湿结补给湿结则毛管水、吸水和合水其中，重力水在重力作用下迅速下渗，是地下水的主要源；毛管水是植物可利用的主要水分形式；吸水和合水几乎不能被植物吸收利用线质势间关该线关键饱间这数土壤水分特征曲描述了土壤含水量与基之的系，是表征土壤持水性能的重要工具曲上的点包括和含水量、田持水量、凋萎点等，些参溉设计应值动则从势势规这应论础在灌和作物水分管理中具有重要用价土壤水分运遵循高水区域向低水区域的基本律，是理解土壤水分再分配和供能力的理基土壤水分状态100%饱和含水量隙满状态土壤所有孔都充水的60-80%田间持水量重力水排出后土壤自然保持的水分15-25%凋萎点开蔫植物始永久性萎的含水量35-55%有效水含量间田持水量与凋萎点之差状态变标关应间土壤水分是描述土壤含水量及其化特征的重要指，直接系到植物的水分供和土壤耕作管理田持水量是重力水排出后，土壤自然隙间间溉则从够开保持的水分含量，通常在孔空的60%-80%之，是判断灌需求的重要参考点凋萎点是植物无法土壤中吸取足水分而始永久性蔫应势萎的含水量，一般对于-

1.5MPa的水间间值质异显土壤有效水是指田持水量与凋萎点之的水分差，代表了植物可利用的水分量不同地土壤的有效水容量差著黏土的有效水容量大较难则较为但供水能力弱，植物以充分利用；砂土的有效水容量小但供水能力强，能被植物充分吸收；壤土在有效水容量和供水能力上都理想这溉资义了解些水分特性对于制定合理的灌制度，提高水源利用效率具有重要意土壤空气土壤空气的组成土壤通气性与测定改善土壤通气条件的措施显异间进层土壤空气的成分与大气空气存在著差土壤通气性是指土壤与大气之行气体交•深松和翻耕打破犁底，增加土壤孔氧较换结构隙隙一般而言，土壤空气中气含量低15%-的能力，主要受土壤、孔度和水分度氧碳较这状况响证结构质进团20%，二化含量高

0.2%-2%，的影良好的通气性能保根系呼吸•改良土壤增加有机，促粒质氧应进结构主要是由于土壤生物呼吸和有机分解消耗所需的气供，促有害气体的排出，对形成氧释氧碳关时气、放二化所致此外，土壤空气植物生长至重要土壤通气性不足，会溉过溉导积还烷氢还环产导厌氧环仅还•合理灌避免度灌致的长期中可能含有甲、硫化等原境下致境形成，不抑制根系生长，产还质水生的气体可能生对植物有毒的原性物统时•建立排水系及排除多余水分，防显时变异渍土壤空气成分具有著的空性，受土止害节变动测扩数测减击实护壤深度、季化、降水事件、耕作活等土壤通气性的定方法包括气体散系•覆盖耕作少雨滴作用，保土响氧测氧测结构因素的影一般而言，土壤深度越大，定、通气度定和气消耗速率定等通壤氧碳填满测它过测单气含量越低，二化含量越高；雨后气度定是最常用的方法，通量位种隙渐状况时间内过样积评•植深根作物根系穿插形成生物通孔的水分逐被排出，土壤通气也会通土壤品的气体体来价土壤现测术还氧电极道，改善通气逐步改善的通气能力代定技包括法谱实现和气相色法等，可对土壤气体成分的监测精确土壤温度时间时层温层温层温小表5cm度°C中20cm度°C深50cm度°C第三部分土壤化学性质土壤胶体与阳离子交换土壤酸碱性土壤养分状况胶径碱氢数营养土壤体是土壤中粒小于

0.001毫土壤酸性是反映土壤溶液中离子土壤是植物生长所需大多元素细颗矿标值养种类米的微粒，包括黏土物和腐殖活度的重要指，通常用pH表的主要来源土壤分的、含质它们积类值态评具有巨大的比表面和表面示不同土壤型具有不同的pH量、形和有效性，是价土壤肥力电换围这响养标养荷，是土壤吸附和交离子的主要范，直接影着分有效性和微的核心指了解不同分元素在土场阳换应动碱调为规所离子交是土壤保持和供生物活土壤酸性控是土壤管壤中的行律，对科学施肥和提高养内养关植物分的重要机制，对土壤肥力具理的重要容，对提高土壤肥力和改分利用效率至重要决响环义有定性影善作物生长境具有重要意土壤胶体胶径极细颗胶矿铁铝氧胶质类这颗土壤体是土壤中粒小于

0.001毫米的粒，主要包括无机体黏土物、化物等和有机体腐殖两大些微小积达电质决矿结构为粒具有巨大的比表面高几百至上千平方米每克和表面荷，是土壤化学性的主要定因素黏土物根据可分1:1型如高岭脱绿类矿胀阳换异显石、2:1型如蒙石和2:1:1型如泥石等，不同型黏土物的膨性、离子交容量和吸附特性差著胶电质电变电种电矿换土壤体的荷特性是其最重要的化学性，主要包括永久荷和可荷两永久荷主要来自黏土物晶格中的同晶置，不受pH值响变电则胶羟质赖值条变电电为碱条则影；而可荷来自体表面基的解离和子化，强烈依于pH在酸性件下，可荷以正荷主；在性件下，负电为胶这为养调节结构组态决响以荷主土壤体的些特性使其成土壤分保持、水分和形成的核心分，对土壤肥力和生功能有着定性影阳离子交换离子交换过程交换平衡胶阳阳土壤体表面吸附的离子与土壤溶液中离子交换过达动态状态换交程到平衡养分供应溶液扩散养换扩植物吸收溶液中的分离子交后的离子向土壤溶液中散阳换过它胶阳阳间换应阳换换阳离子交是土壤中最重要的化学程之一，是指土壤体表面吸附的离子与土壤溶液中离子之的可逆交反离子交容量CEC是表示土壤吸附和交标换数类异显质达离子能力的重要指，通常用每100克土壤可交的厘摩尔cmol+/kg表示不同土壤型的CEC差著砂土通常小于5cmol+/kg，而富含有机的黏土可高30-40cmol+/kg阳换应换则阳换过电须阳胶顺离子交反遵循当量交原，即离子交程中，荷必保持平衡不同离子被土壤体吸附的强度不同，一般遵循Al3+Ca2+Mg2+K+Na+的这种选择释为么钙镁较为钠阳换养应缓维结构发挥序性吸附特性解了什、等离子在土壤中稳定，而离子容易被淋失离子交在植物分供、土壤冲性持和土壤稳定性等方面阳换导预测养为义着重要作用了解不同土壤的离子交特性，对于指施肥管理和分行具有重要意土壤酸碱性土壤缓冲性外源酸碱输入为溉导碱质进人施肥、酸雨、灌等致酸物入土壤缓冲反应启动胶释氢碳盐土壤体吸附或放离子，酸溶解中和酸性新平衡建立值减轻变土壤pH稳定在新的水平，了原始化幅度缓值变统种调节缓土壤冲性是指土壤抵抗pH化的能力，是土壤系的一自我特性具有良好冲性的土碱值变较缓胶壤，即使添加一定量的酸或，其pH化也相对小土壤冲作用的机理主要包括土壤体阳换释碳钙碱质进铝氢氧的离子交作用可吸附或放H+，酸等性物可中和入土壤的酸，以及土壤中的条发应化物在不同pH件下可生溶解或沉淀反响缓质碳钙阳换影土壤冲能力的因素主要有黏粒含量、有机含量、酸含量和离子交容量等一般而质较缓碳钙别缓言，黏粒和有机含量高的土壤具有强的冲能力；含有酸的石灰性土壤对酸具有特强的缓农业产应预测评冲作用土壤冲性在生中具有重要用，如可以酸性土壤改良所需石灰用量，估土壤值响缓维对酸雨的敏感性，以及判断施肥对土壤pH的影程度等合理利用土壤冲特性，可以持稳定环为条的土壤化学境，作物提供适宜的生长件土壤养分元素大量元素微量元素较养较植物需求量大

0.1%的分元素，包括植物需求量小

0.01%但必需的元素，包括碳氢氧铁绿电传递•C、H、O主要来自空气和水•Fe参与叶素合成，子氮质绿组锰辅•N蛋白、核酸、叶素的成成分•Mn光合作用中分解水的助因子转组铜种组•磷P能量移、核酸和磷脂的成成分•Cu多酶的成成分钾剂调节开闭锌剂•K酶活化，气孔和水分平衡•Zn酶活化，参与生长素合成钙细传导细发•Ca胞壁成分，信号•硼B胞壁形成，花粉管育镁绿剂钼氮谢过•Mg叶素的中心元素，酶活化•Mo参与的代程质维组氯调节电传递•硫S蛋白和某些生素的成成分•Cl渗透，光合作用子镍组•Ni尿素酶的成成分土壤中元素的形态与转化养种态分元素在土壤中存在多形，包括态•溶解直接可被植物吸收换态胶换进•交吸附在体表面，可交入溶液态矿•固定被强烈吸附或固定在物中矿态矿•物存在于原生或次生物晶格中态结质矿释•有机合在有机中，需化后放态间转维养应元素在不同形不断化，持土壤分供土壤氮素土壤氮的来源氮带氮质氮氮态统氮输径土壤的主要来源包括大气沉降雨水入、生物固豆科植物根瘤菌、有机分解和化学肥施用其中，生物固是自然生系中最重要的素入途，氮则现农业统氮而化学肥是代系中的主要源土壤氮素的转化氮转个复杂过矿氮转为铵态氮铵态氮氧为态氮态氮还为氮土壤素化是一的生物化学程，主要包括化作用有机化、硝化作用化硝、反硝化作用硝原气和固定作用铵矿这过温湿值质显响离子被黏土物固定等些程受度、度、pH和有机含量等因素的著影土壤氮素的供应与损失铵态氮态氮种态态氮动铵态氮则动较植物主要吸收NH4+和硝NO3-两形硝在土壤中移性强，易被植物吸收，但也容易淋失；移性弱，不易淋失但可能被固氮损径还挥发氨氮径带减氮损氮关键定素失途包括作用以气形式、反硝化作用以气形式和地表流走少素失是提高肥利用效率的土壤磷素土壤磷的形态类有机磷和无机磷两大磷的固定机制铁铝氧钙被化物和离子固定提高磷有效性措施调节值pH和施用有机肥转遗传传递细构过氮动极态土壤磷是植物生长的必需元素，主要参与能量移、信息和胞膜建等生理程与素不同，磷在土壤中移性低，主要存在形包括有总类这浓极机磷占磷的20%-80%和无机磷两大植物主要吸收土壤溶液中的正磷酸根离子H2PO4-和HPO42-，但些离子在土壤溶液中的度低，通常远只有

0.1-10μM，低于植物需求释为问题铁铝氧碱则钙难钙这种磷素的固定与放是土壤磷素行的核心在酸性土壤中，磷主要被化物固定；在性土壤中，主要被离子固定成溶的磷酸固转为难调节值围定作用使得施入土壤的磷肥利用率通常只有10%-25%，大部分化溶性磷提高土壤磷素有效性的措施包括土壤pH至6-7的最适范；增竞术减积选择种类优钙镁施有机肥料，有机酸可争磷的吸附位点；采用深施、局部施用等技少磷与土壤接触面；合适的磷肥，如在酸性土壤中先使用磷肥土壤钾素90-98%1-2%矿物钾比例固定钾比例矿矿层间存在于长石、云母等物晶格中被黏土物固定在位置1-2%

0.1-

0.2%交换性钾比例水溶性钾比例胶换吸附在体表面，可被交溶解在土壤溶液中，直接被植物吸收钾内态开闭调节种过钾状态为种态是植物生长所需的第三大量元素，在植物体主要以离子形存在，参与酶活化、光合作用、气孔和抗逆性等多生理程土壤素根据其在土壤中的存在和植物可利用程度，可分四形钾换钾钾矿钾钾换钾态称为钾钾条缓释属缓钾矿钾则钾储备水溶性、交性、固定和物其中，水溶性和交性是植物可直接利用的形，合速效；固定在特定件下可慢放，于效；物是土壤素的主要形式钾释钾为钾矿层间难换钾这种湿冻环值响素的固定与放是土壤素行的特征离子可被2:1型黏土物如蛭石、伊利石的位置强烈固定，形成以交的固定固定作用受土壤干交替、融循和pH等因素的影一般而言，时钾湿润时钾释钾评钾换钾测况钾释个虑别钾动态土壤干燥的固定增强，的放增加土壤供能力的价通常基于水溶性和交性的定，但在某些情下，固定的放也是一重要的考因素，特是对于长期作物了解土壤素的变规钾导义化律，对于制定合理的肥施用策略具有重要指意第四部分土壤生物学土壤生物多样性土壤微生物群落样态统细土壤是地球上生物多性最丰富的生系土壤微生物是土壤生物量的主体，包括从动类线类动它之一，包含了微生物到大型物的各生菌、真菌、放菌、藻和原生物等这构复杂们质养环结构物些生物共同成了的土壤食物参与有机分解、分循、土壤形维态统过态统驱动网，持着土壤生系的功能和稳定性成等程，是土壤生系的核心力土壤动物根际微生物从动线动际围响原生物、虫到蚯蚓、昆虫等，土壤根是植物根系周受根系影的土壤区质养环结构这显际物在有机分解、分循和土壤改良域，里的微生物活性著高于非根土发挥维际复杂关方面着不可替代的作用，是持土壤健壤根微生物与植物形成的互作组响质康的重要成部分系，影植物健康和土壤量土壤生物多样性土壤生物的分类与功能土壤生物多样性指标土壤生物多样性与土壤健康为细评样标种样标按照体型大小，土壤生物可分微生物价土壤生物多性的指包括物丰富度土壤生物多性是土壤健康的核心指之线动动种数种样现菌、真菌、放菌等、微型物原生物量、均匀度各物分布的均匀程一高度多化的土壤生物群落通常表出线动螨类样类样态统环胁物、虫等、中型物、跳虫等和大度、功能多性生物功能群的多化程更强的生系功能和对境迫的抵抗动蚁这现传统态类样型物蚯蚓、白等些生物在土壤生度等代研究方法包括的形分力例如，多的微生物群落可以更有效地态统构术测类质样系中承担着不同的功能角色，共同成学方法，以及分子生物学技如DNA序、分解各有机物，多的捕食者群落可以复杂组扩的土壤食物网宏基因学等更好地控制病原菌的散质养测术发组农业实践样显响过土壤生物的主要功能包括有机分解、分高通量序技的展使土壤微生物研究对土壤生物多性有著影环氮结构进时农药循、固解磷、土壤改良、病虫害抑入了新代，研究者可以对土壤中的全部度耕作、化学和化肥的大量使用通常会过复杂进组结构样农业护制等不同功能群的生物通的相互作微生物群落行整体分析，揭示其成降低土壤生物多性；而有机、保性维态统这术为轮续农业实践则用，持着土壤生系的平衡和稳定性和功能潜能些新技全面了解土壤生耕作、作物作等可持有助于复杂为简单样为评维样护例如，分解者将有机物分解形物多性提供了强大工具，也土壤健康持和提高土壤生物多性保和增强土则调数视样为现农业续发式，而捕食者控分解者的量，形成自价和管理提供了新的角和方法壤生物多性已成代可持展的调节统标我的系重要目之一土壤微生物细菌数数亿个细它们积数庞土壤中量最多的微生物，每克土壤可含有十菌体小但量质养环态为大，是有机分解和分循的主要参与者根据形可分球菌、杆菌、螺旋为氮种类菌等；根据功能可分分解者、固菌、硝化菌、反硝化菌等多功能群真菌虽数细总积土壤中生物量最大的微生物群体，然量不如菌，但体和生物量常常超过细过丝络复杂别纤维质难菌真菌通菌网分解有机物，特是素和木素等分解物质关帮养菌根真菌与植物根系形成共生系，助植物吸收水分和分，增强抗逆性3放线菌态细间丝它们复杂形介于菌和真菌之的特殊微生物群体，能形成菌体在分解有产发挥许线机物和生抗生素方面重要作用，是土壤中多抗生素的主要来源放菌产质赋生的地衣素等物予土壤特有的泥土气味种环响质温值氧应土壤微生物的分布受多境因素影，包括有机含量、水分、度、pH、气供等层为减际显一般而言，土壤表微生物最丰富，随着深度增加而少；根区域的微生物活性著高于际类组显异这规非根土壤；不同土壤型的微生物群落成也存在明差了解些分布律对于理解土态过导义壤生程和指土壤管理具有重要意土壤微生物活性温度影响温响关键数温间时显温节变导动这养释度是影土壤微生物活性的因素大多土壤微生物的最适度在25-35℃之，低于5℃或高于45℃活性著降低土壤度的季性化致微生物活性的周期性波，也是分放的重调要控机制水分影响状况响动过过湿条间还响氧应进响氧厌氧调土壤水分直接影微生物活干或件都不利于微生物生长，最适含水量通常在田持水量的60%-80%水分影土壤气供，而影好微生物与微生物的相对活性，控分径终产解途和最物测定方法测种样测氧碳释氧测脱氢测碳氮测这优土壤微生物活性的定方法多多，包括呼吸强度定二化放或气消耗、酶活性定酶、蔗糖酶等、ATP含量定、微生物量定等些方法各有缺点，适合不同研究目的和条件值响细碱条则条现养应响动别碳氮质决土壤pH是影微生物活性的另一重要因素菌一般在中性或微性件下活性最高，而真菌在弱酸性件下表更好分供也直接影微生物活，特是比对微生物分解有机的速率有定性响碳氮过时导氮碳氮约时碳氮过时则进氮矿影比高30:1，微生物分解速率降低，甚至可能致土壤的固定；比适宜25:1，分解速率最快；比低20:1，会促土壤的化质输条调节值减农药护样统进提高土壤微生物活性的措施包括增加有机入、改善土壤通气件、土壤pH、保持适宜水分等此外，少使用、采用保性耕作和建立多化作物系也有助于促土壤微生物活性高活性的微够养环结构态统标生物群落能加速分循，改善土壤，增强土壤生系功能，是土壤健康的重要指土壤动物动态统组为动动线动螨类土壤物是土壤生系的重要成部分，根据体型大小可分微型物体长

0.2mm，如原生物、虫、中型物体长

0.2-10mm，如、跳虫动蚁这类动态统动质养释时和大型物体长10mm，如蚯蚓、白些不同群的土壤物在生系中扮演着不同的角色微型物主要参与有机分解和分放，同通过种动残结构调发挥动则称为态统师过挖捕食控制微生物群；中型物在粉碎有机体、改良土壤和控食物网方面作用；大型物如蚯蚓被生系工程，通掘隧变结构过摄变道改土壤物理，通食和排泄改土壤化学和生物特性动结构响现隙团进复别动创土壤物对土壤的影主要表在改善土壤孔度、增强粒稳定性和促有机无机合体形成等方面特是蚯蚓，其活造了大量生物孔道，显粪质团动还为状况线著提高了土壤渗透性和通气性；其便富含有机和微生物，是稳定土壤粒的重要来源土壤物可作土壤健康的生物指示器例如，虫结构污养状况数样则质质标农业产护进动动群落可反映土壤染和分；蚯蚓量和多性是土壤量和有机管理水平的重要指在生中，保和促有益土壤物活的措减扰质输减农药施包括少耕作干、增加有机物入和少使用等根际微生物根际效应与微生物组成植物微生物互作关系-际响际种关根是指受植物根系影的土壤区域，植物与根微生物形成多互作系，通常延伸到根表面1-3毫米植物根系包括互利共生如菌根真菌、根瘤菌、类氨为分泌物如糖、基酸、有机酸微共附生、中性和寄生等菌根真菌与碳创陆关生物提供源和能源，造了独特的生90%以上的地植物形成共生系，通态环这种际应导际过丝络帮养境根效致根微生菌网助植物吸收水分和分，数远际别时获产物的量和活性高于非根土壤，形特是磷素，同取植物光合物作结构为报成了特有的微生物群落能量回根际微生物的防御功能际过竞诱导护根微生物群落中的有益微生物通争、拮抗、植物抗性等机制，保植物免受病这种开发农药原菌侵害生物防御功能是健康土壤的重要特征，也是微生物和生物防治术础际样这种发技的基根微生物多性的降低往往会削弱防御功能，增加植物病害生的风险际营养响现个氮氮根微生物对植物的影表在多方面固微生物如根瘤菌、自由固菌可将大气中氮转为铵态氮过态的气化植物可利用的；解磷微生物通分泌有机酸和磷酸酶，溶解固定磷，提高际细还产细进磷素有效性；一些根菌能生植物激素如生长素、胞分裂素，直接促植物生长和根发系育第五部分土壤肥力与管理土壤肥力评价评标测土壤肥力价是科学管理土壤的第一步，包括肥力指体系的建立、试标评结释评为方法的准化和价果的解准确的肥力价制定施肥方案和实现农业础改良措施提供科学依据，是精准的基施肥原理与技术种类选择施肥是提高土壤肥力最直接的手段，涉及肥料、用量确时间个现调定、施用方法和施用等多方面代施肥理念强平衡施测减环污肥、土配方施肥和增施有机肥，以提高肥料利用率，少境染土壤改良措施针种土壤改良对各不良土壤特性，采取物理、化学和生物措施加盐碱以改善常见的改良对象包括酸性土壤、土壤、粘重土壤和质标创环沙土壤等，改良目是造适宜作物生长的土壤境土壤肥力概念土壤肥力的自然属性土壤肥力的社会属性土壤肥力的类型属状态属类产为土壤肥力的自然性是指土壤在自然下土壤肥力的社会性是指在人社会生活根据形成方式和特点，土壤肥力可分自然为养环这动为营养条为经济种类植物生长提供分和适宜境的能力中，土壤作物提供和生长件的能肥力、人肥力和肥力三型自然种过这种仅决还条为能力源于土壤的自然形成程，与土壤的力能力不取于土壤自身特性，肥力是土壤在自然件下形成的肥力，人关为术显响类动物理、化学和生物特性密切相自然肥力受到人管理措施和技水平的著影肥力是人活改善土壤后增加的肥力，二类条响过溉农业动类构经济产条受土壤型、气候件和生物因素的影，通施肥、灌、耕作等活，人可者共同成了肥力，即当前生件下类间显变状况产实际备在不同地区和不同土壤型之存在著差以改土壤肥力，提高土地生力土壤具的肥力水平异为按照作用方式，土壤肥力又可分潜在肥力个缓过属经济发储土壤自然肥力的形成是一慢的程，通土壤肥力的社会性与社会展水平、和有效肥力潜在肥力是指土壤中存的但数数时间态进农业关现养矿质常需要百至千年的在自然生系科技步和管理方式密切相在代当前不能被植物直接利用的分，如物统过质环动维农业统轮养质养则中，土壤肥力通物循和能量流系中，科学施肥、合理耕作、作物中的分和有机中的分；有效肥力是补这种术够节养持相对平衡，不断更新和充然而，作等技措施能有效提升土壤肥力，但不指当前生长季能被植物直接吸收利用的为扰变响导决产标平衡容易受到人干和气候化的影，合理的管理也可能致土壤退化和肥力下分，直接定着作物量土壤管理的目导变续态进转致肥力化降土壤肥力的可持利用需要平衡生保之一就是促潜在肥力向有效肥力的化护经济和效益土壤肥力评价肥力等级划分评结根据价果确定土壤肥力水平综合评价项标计数整合各指信息，算肥力指指标测定选标进实验对定的肥力指行室分析指标体系建立选择状况关键标能反映土壤肥力的指土壤采样样按照科学方法采集具有代表性的土评养状况产为评标标隙质结构标土壤肥力价是判断土壤分和生潜力的科学方法，合理施肥和土壤管理提供依据土壤肥力价指体系通常包括物理指如容重、孔度、地、化学指如有机质氮钾值阳换标这标从环条、全、有效磷、速效、pH、离子交量和生物指如微生物量、酶活性些指不同角度反映了土壤的供肥能力和境件评单评综评质数单评针单个标进评简单综评则虑个标土壤肥力价方法主要有因子价法、主成分分析法、模糊合价法和土壤量指法等因子价对指行价，操作但不全面；合价方法考多指的综应状况测试评实际应过养计现农业术结遥合效，能更全面地反映土壤肥力土壤与肥料推荐是肥力价的用，通分析土壤分含量，算作物需肥量，制定科学的施肥方案代精准技合GIS和术够实现间变异视资感技，能土壤肥力的空分析和可化管理，提高源利用效率施肥原理平衡施肥原理最小养分律种养养各分按合理比例配合施用生长受限于最缺乏的分元素适位施肥适时施肥4规时间肥料施用位置与作物根系分布相匹配根据作物需肥律合理安排施肥现则调种养这则养养单纯平衡施肥是代科学施肥的核心原，强各分按照作物需求比例配合施用一原基于李比希的最小分律，即作物生长受限于最缺乏的分元素增加某养视养仅产还导养调响质环测试结种养一分而忽其他分，不不能有效提高量，可能致分比例失，影作物品和土壤境平衡施肥要求根据土壤果和作物需求，确定各分的合理实现养应配比，分供与作物需求的匹配规阶养变营养氮进茎则较钾进开结作物需肥律是指作物在不同生长段对分的需求化一般而言，作物在生长期主要需要素促叶生长；在生殖生长期需要多的磷、等元素促花这规实现时养时够养调够条果了解些律有助于适施肥，即在作物最需要分的期提供足的分此外，适位施肥强将肥料施用在作物根系能有效吸收的位置，如深施、施或穴显现术结实时监测数够实现养应动态术发施等方法，可著提高肥料利用率代精准施肥技合作物生长模型和据，能分供与作物需求的匹配，是未来施肥技的展方向氮肥管理氮肥的类型与特性氮类铵态氮铵态氮钙铵态氮铵酰胺态氮这氮湿肥是使用量最大的化学肥料，主要型包括肥如硫酸、硝肥如硝酸、硝肥如硝酸和肥如尿素些肥在溶解性、吸碱转显异条类性、酸性和化特点等方面存在著差，适用于不同土壤件和作物型氮肥施用技术氮应则氮规总则关键氮肥施用遵循少量多次原，根据作物需律分期施用基肥一般占用量的30%-40%，追肥根据作物生长期合理安排肥施用方法包括撒施、条喷显减氨挥发损施、穴施和叶面施等，其中深施和覆土可著少失，提高利用率氮肥环境效应与控制过氮导环问题盐污营养温测过选择缓释量施用肥会致一系列境，包括地下水硝酸染、水体富化和室气体排放等控制措施包括采用土配方施肥，避免量施用；控氮减险实种绿减氮肥，少淋失风；施水肥一体化，提高利用效率；植肥和覆盖作物，少素流失磷钾肥管理磷肥种类选择过钙浓缩过钙钙镁铵选钙镁磷肥主要包括普通磷酸、磷酸、磷肥和磷酸二等酸性土壤宜用时碱则选过钙复磷肥，可同改良土壤酸性；中性或性土壤宜用酸性磷肥，如磷酸合肥中的氧磷含量通常以五化二磷P2O5的百分比表示钾肥种类选择钾氯钾钾钾氯钾数钾肥主要包括化、硫酸和硝酸等化价格低廉，适用于大多作物；硫酸不氯铃氯钾则时钾态氮树含，适用于烟草、马薯等忌作物；硝酸同提供和硝，适用于果和蔬钾氧钾计菜肥用量通常以化K2O的百分比算磷钾肥施用方法动应条减磷肥移性差，集中施用在根系附近，采用深施、穴施或施，避免与土壤充分接触，钾动较条质应钾少固定；肥移性好，可采用撒施或施，但在砂土壤中也注意防止淋失磷肥为节通常作基肥一次施入，但在长季作物中，也可分次施用提高利用率的措施调节值围减提高磷肥利用率的措施包括土壤pH至6-7的最适范；增施有机肥料，有机酸可少剂剂选择积磷的固定；采用微生物制，如解磷菌；合适的施肥方法，如小面密集施用提高钾则过轮还实现肥利用率可通合理作、秸秆田和平衡施肥等措施有机肥料管理有机肥料的种类与特点有机肥料的腐熟与施用有机肥料对土壤质量的影响粪农鲜质养显质有机肥料主要包括畜禽便、作物秸新有机物直接施入土壤可能引起分长期施用有机肥可著改善土壤量，表绿产质应经过现为质团结构秆、肥、堆肥和沼渣等与化肥相比，固定和生有害物，充分腐熟后有机含量增加、聚改善、通养较种类过温发阶养应有机肥分含量低但全面，除提供使用腐熟程包括高酵段55-气透水性能提高、分供增强和微生物氮钾还种阶间磷外，含有多中微量元素和有机65℃和腐熟段，期需保持适宜的水活性提升等研究表明，有机肥与化肥配质仅养还条碳氮标够维较物有机肥不能提供分，能改善分、通气件和比腐熟的志包括合施用30%有机肥+70%化肥能持质进动温积减约颜变产时显质土壤物理性、促微生物活和增强土度下降稳定、体少50%、色高量的同，著提高土壤量和肥料缓维续产显异壤冲能力，是持土壤可持生力的深、无明味等利用率，是当前推广的科学施肥模式质础重要物基土壤酸碱性改良碱改良酸性土壤用量kg/hm²改良性土壤用量kg/hm²第六部分土壤保护与可持续利用土壤退化与防治土壤污染与修复质污现临严土壤退化是指土壤量下降、功土壤染是代社会面的峻减过现为环问题污能弱的程，主要表土壤境，主要染物包括重金蚀盐碱污属污农药残侵、化、酸化、染和肥、持久性有机染物、综复术力衰退等防治土壤退化需要留和抗生素等土壤修技包蚀盐复复合措施，包括控制侵、改良括物理修、化学修、生物修碱调节碱质输复复污、酸度和增加有机和植物修等，旨在降低染维续产浓入等，以持土壤的可持生物度或降低其生物有效性，恢复力土壤功能土壤资源可持续利用资续产态护关键土壤源的可持利用是平衡当前生需求和长期生保的可持续实践护农业农业综养土壤管理包括保性耕作、有机、精准和合分管理调资减环负响维产等，强提高源利用效率，少境面影，持土壤健康和生力土壤退化与防治土壤侵蚀蚀蚀蚀类沟发养水、风是主要侵型，造成表土流失、壑育、分流失土壤盐碱化盐积导结构分累致土壤破坏、毒害作物根系、抑制水分吸收土壤板结结构紧实土壤破坏、度增加、通气透水性能下降、根系生长受阻蚀严类严积约土壤侵是全球最重的土壤退化型之一，中国是世界上水土流失最重的国家之一，水土流失面蚀发关蚀则356万平方公里水主要生在坡地，强度与降雨量、坡度、植被覆盖度和土壤特性有；风主要发结构状况关生在干旱半干旱地区，与风力、土壤和植被密切相防治措施包括工程措施如修建梯田、拦坝树种护沙、生物措施如植草、封山育林和耕作措施如等高耕作、保性耕作等盐碱内陆溉土壤化在我国西北地区分布广泛，主要成因包括气候干旱、不合理灌和地下水位上升等防治统溉结则农问措施包括改善排水系、合理灌、化学改良和生物改良等土壤板是我国北方区普遍存在的题单质减压导业种绿，由长期一耕作、有机少和机械碾等因素致改良措施包括深松作、增施有机肥、植护综实现资肥和采用保性耕作等土壤退化防治需要因地制宜，采用合措施，建立长效机制，才能土壤源续的可持利用总结与展望土壤学主要内容科学发展趋势质观监测数土壤形成与分布、物理化学性、生物学特性、微研究、多学科交叉、智能化、字化管2肥力管理理多方参与机制可持续利用策略导农实践业创护综协调政府引、民、企新、科研支持、社保性耕作、精准施肥、合防治退化、生监产护会督与保课统绍论应实践从发过护构识本程系介了土壤学的基本理与用，土壤形成育、物理化学特性、生物学程到肥力管理与保利用，建了完整的土壤科学知体系土为农业产础态统组状况关态环质壤作生的基和生系的重要成部分，其健康直接系到粮食安全、生安全和境量观细发术测数为未来土壤科学将向微精、多尺度集成和跨学科融合方向展，新技如同位素示踪、高通量序、大据分析和人工智能等将土壤研究提供强大工具资续坚护优则为协调经济发环护关发规土壤源可持利用需要持保先、合理利用原，建立以土壤健康核心的管理体系，展与境保的系只有尊重土壤展律，科学资实现谐为孙贵财管理土壤源，才能人与自然和共生，子后代留下宝的土壤富。