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1土壤学讲义土壤学不同于其他的课程，内容比较多，头绪也多，要背的东西也比较多。比如，矿物辨认中石英的辨认，说它光泽是油脂光泽，硬度是7，你说它为什么？没有为什么，本身就是如此，这些东西都是要背的。所以，课前希望大家，能抽出一点时间看看，课后也要花一些时间复习一下。教科书上的内容很多，而教学时间较少，只有40学时左右，所以，书上的内容不可能全讲，哪些是重点，哪些是只要大家听一下就可以的，哪些是根本不用看的，我在课上会告诉大家，希望大家注意听。我这门课最后没有总复习。绪论第一节土壤及土壤学的概念我们知道，无论是作物，树还是牧草都是从土壤中生长出来的，但究竟什么是土壤，对于这个问题，由于人们对土壤的利用方式不同，认识和研究的角度不同，所以，在土壤学中存在不同的土壤学感念。1．土壤的一般概念从地质学的角度来看，土壤是破碎了的陈旧岩石。丛数学的角度来看，认为是土壤等于岩石加外界影响（包括：风吹，雨打，日晒等等）。除此之外，还有人从生态学角度来认识，也有人是从物质-能量转移的角度来认识。总之，不同的出发点，产生的不同的土壤概念。而在农林方面应用比较多的，也是要求大家掌握的土壤概念，是土壤的经济学观点，他认为：土壤是能够产生植物收获物的地球陆地疏松表层。这个观点是由一个原苏联著名的土壤学家威廉士提出的。他强调了两个方面的内容，一个是陆地疏松表层，另一个是能够产生植物收获物。这两个方面是这一土壤概念中不可缺少的两部分，缺少任何一个方面都不能称为土壤。比如说，现在有一种栽培技术，叫无土栽培，这种技术就是根据不同作物的生理特点，配制不同的营养液，让作物在其中生长。它的特点一是可以减少施肥量，作物需要多少肥，需要什么肥，你根据计算结果，加入就可以了；另外，容易控制，所以，也可以减少病虫害。但是这种营养液叫不叫土壤？很显然不是，因为根据定义，他尽管可以产生植物的收获量，但不是地球陆地疏松表层。所以，只有同时满足地球陆地疏松表层和产生植物收获物这两个条件，才能称为土壤。2．森林土壤的概念概括地讲，森林土壤是森林植被下发育的土壤，他是相对于草原植被和荒漠植被下发育的土壤而言的。它有三个特有的特征：大量的森林凋落物，发达的林木根系和丰富的依赖于森林而存在的生物。这三个方面是形成森林土壤不可缺少的条件。23．土壤学研究土壤的性状，发育，分布，分类，改良以及利用的科学。相应的森林土壤学就是研究森林土壤的形状，发育，分布，分类，改良以及利用的科学。性状：指土壤的物理，化学及生物性状发育：指土壤是如何发生和发展的，即是如何产生和演变的分类：指如何根据土壤的各种性质及环境因素来划分土壤。改良：指如何把坏土，也就是不良土壤变为可以利用的好土，良土。如盐碱土的改良。土壤资源由于人为的影响，许多都遭到严重破坏，就世界范围来说主要有五个大的问题，第一是土壤侵蚀，第二是土壤沙化，第三是土壤盐碱化，第四是土壤的变质退化，第五是土壤污染。这些问题在我国都有不同程度的存在。比如，黄土高原和南方丘陵地区的严重的水土流失，西北某些严重风蚀区的土壤沙化，华北平原的次生盐碱化，东北黑土的变质退化，以及工矿区的土壤污染等等，那么如何使这些土壤获得再生？这就需要对他们进行改良。利用：如何合理的利用土壤，不同土壤性质不同，最佳利用方式不同。因此，如何使土壤产生最佳的效益，是利用科学的主要研究内容。希望大家注意，所谓最佳效益，并不是单指人类所能获得的最佳效益，还包括土壤。也就是如何利用才能使人和土壤都能获得最佳。像不根据土壤特点盲目毁林开荒，不管土壤条件而滥垦草原的等只考虑眼前的利益而忽略了土壤的做法是非常不科学，也是非常不可取的。（例）调查：4．林业土壤的概念凡是属于营林范围所涉及的土壤均称为林业土壤。这是经营上的概念。在了解了土壤的基本概念后，就应该进一步了解土壤的组成和基本性质。第二节土壤的物质组成和一般性质1．土壤的基本物质组成固体：矿物质是由岩石风化而来，占固体重的95%以上有机物质，主要由动植物残体分解而来，占固体重的5%左右，尽管数量很少，但其在土壤中的作用很大，今后会给大家较为详细地讲述这部分土壤各种生物，包括土壤中的各种动植物及微生物液体：主要指土壤中的水分，土壤水分主要是由地上进入土壤。比如说降雨。希望大家在这里先要有一个概念，就是土壤水分不是纯水，其中含有大量的土壤盐分，如钙，镁等物质。气体：又叫土壤空气，一部分来自于大气，如氧气和氮气，还有一部分3来自于土壤本身。比如，大家都知道，植物呼吸要吸入氧气放出二氧化碳。土壤主要是由这三部分组成，但是不同的土壤，各组成部分的比例是不同的。2．土壤的一般特征2．1．土壤是在五大土壤因素的综合作用下形成的，这五大因素分别是母岩，气候，生物，地形和时间。在这5个因素中，生物起着特别重要的作用。因为只有当地球上出现了生物，特别是绿色植物后，才产生了形成土壤的条件。2．2．刚在我们已经将了土壤是由固体，液体和气体三相组成。2．3．土壤是一个多分散系系统这是因为组成土壤的固相颗粒的大小是不相同的。土壤颗粒有的可以用微米来表示，而有的却可以用毫米，甚至是厘米来表示。不同的土壤由于分散系不同，导致了土壤的性质有很大变化。比如，以沙粒为主的砂土和以粘粒为主的粘土，两者无论在物理性质还是在化学性质上都有很大的差别。这一点我们在以后会详细地讲到。2．4．土壤具有巨大的表面积有人曾计算，1克的伊利石，伊利石是组成土壤的一种重要的粘土矿物，其表面积可达100平方米。土壤中的许多生物，物理，化学过程都是在其表面积上完成的。2．5．土壤是一个生态系统土壤中的动物，植物（包括根系），微生物和土壤本身构成了一个完整的生态系统。在该系统中不断进行着物质和能量的转换。2．6．土壤的空间位置土壤是位于岩石圈的最表层，但又不属于岩石圈，他自成一圈，我们称他为土壤圈。2．7．土壤中不断进行着物质和能量的转换比如，白天和晚上，一年的不同季节，土壤温度是不同的，这就是土壤热量不断转化所造成的。另外，地上的落叶，看上去好像没有什么变化，但实际上，他正在被微生物分解，释放着能量。2．8．土壤具有一定的层次构造如果我们到室外去挖掘土壤，我们会发现土壤是一层一层的。这些层次是在土壤的发生，发育过程中形成的。由于不同的土壤，他们的发生，发育过程不同，所以，不同土壤具有不同的层次构造。第三节土壤肥力1．土壤肥力的基本概念植物能够在土壤上生长的一个主要原因，就是土壤具有肥力，但究竟什么是土壤肥力，土壤肥力的概念是什么？对于这个问题有不同的看法。西方一些土壤学者认为，土壤肥力是土壤供给植物养分的能力。原来的苏联学者认为，土壤肥力就是土壤在植物生长的全部过程中，同时而不断的供给最大量的有效养分和水分的能力。和西方学者的观点相比，他们把水分也算作土壤肥力的一部分。4在我国，对于这个问题也有不同的看法，但目前国内公认的观点是由中科院南京土壤研究所提出的。他们认为，土壤肥力是土壤为植物的生长提供和协调营养条件和环境条件的能力。其中，营养条件包括：养分和水分，环境条件包括：水分，气体和热量。在这一概念中，水分即是营养条件，又是环境条件。土壤肥力是土壤物理，化学和生物性状的综合反映，土壤中各种肥力因素也不是孤立存在，他们之间相互联系，相互制约。比如说，土壤中的水分和气体，两者同时存在于土壤孔隙中，水多就气少。因为土壤孔隙体积是一定的。既然土壤具有肥力是植物生长的一个重要原因，那么我们如何衡量土壤肥力的高低呢？2．土壤肥力高低的衡量指标2．1．采用植物的干物质重作为指标：这个指标就是：在大气和人为影响相同的条件下，用单位面积上相同树种，同一树龄的森林植被所产生的全部的干物质重作指标。干物质多，肥力就高，少则低。这个指标强调了几个方面的内容。一是在比较时，要求大气人为影响相同，而且要求树种和树龄要相同。这很好理解，如果你要选不同的树种，一个侧柏，一个油松，或者一个是五年生的，一个是十年生的，就失去了比较意义。这个指标在理论上是科学的，但在实际应用中却很难实行。为什么？就是因为植被的地上部分相对来讲比较好弄，叶子收集起来，烘干称重，树干给他锯短，烘干称重。但地下部分怎么弄？植物的根系相互交错，分布很广。你很难准确地得到根系的干物质重，甚至是不可能的。于是，在实际中人们一般采用下面两种方法。2．2．采用上层林木的平均高作指标这个指标是，这个指标就是：在大气和人为影响相同的条件下，用单位面积上相同树种，同一树龄的森林植被的平均高作指标。森林植被的平均高越高，土壤肥力就越高，这种方法多用于野外调查。非常方便。2．3．采用土壤肥力因子作指标所谓肥力因子就是同植物产量有关的土壤因子，比如说，土壤厚度，土壤中N,P,K的含量，等等。在使用这一指标时，首先要找出土壤肥力因子同林木产量的关系，在确定出有鉴别性的肥力因子，最后在通过比较这些因子，判断出土壤肥力的高低。这种方法非常麻烦，复杂，一般没有必要用这个指标，除非是结果的精度要求非常高的情况。3．土壤肥力的生态相对性在野外实习的时候，同学们都喜欢问，这块土壤是不是很肥沃呀?这个问题要看怎么说了。比如，有一块稻田亩产很高，说明这块田很肥，因为产量高呀。但是我也可以说它不肥沃，甚至肥力很低。大家想想为什么？因为如果我在这块田里不种水稻，而是小麦，那么你可能会颗粒无收。所以，这块田对水稻来讲，是肥沃的，但对小麦则是不肥沃的。因此，土壤是否肥沃，是具有相对性的。不同的植物对土壤的要求是不同的。有的植物喜水，有的怕水，在南方的树种不易种到北方，而同样，北方的树种也不易种到南方。这都是由于树种不同，对于土壤的要求不同所造成的。所以，土壤肥力的生态相对性就是土壤是否肥沃是针对5于某一种或几种植物而言的，而不是对任何植物而言的。由于土壤肥力具有这种生态相对性，所以，在林业生产中，就应当根据林木对土壤的生态要求，把他们种植在适宜的土壤上，达到林木和土壤两者在生态上的一致，也就是我们常说的适地适树的意思。只有这样，才能使植物充分地吸收利用土壤养分，迅速生长。相反，如果不能保持土壤和林木在生态上的一致，数目就会生长不良，甚至死亡。我国每年的造林工作中，有时会因为造林树种的选择不当，造成不必要的损失。希望大家在以后的工作中一定要重视这方面的问题。6第一章岩石风化及土壤形成这一章内容主要包括：矿物，岩石，地形，岩石风化，土壤形成等5个部分第一节矿物学知识在绪论中我们讲到，土壤矿物质是土壤固体的主要组成部分之一，在大多数土壤中，矿物质的重量可以占土壤固体总重量的90%以上，他们常被称作土壤的骨骼。因此，矿物质对土壤物理化学性质的影响很大。象土壤的养分状况，肥力水平同矿物质的种类，数量有着很密切的关系。那么什么叫矿物？矿物：地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的自然产物。地质作用是指：火山爆发，地震，岩石风化等可以改变地球面貌的作用。矿物具有一定的化学成分和一定的物理性质。这方面的内容我们在以后将结合具体的矿物来做进一步的说明。1．矿物的种类矿物的种类很多，为了便利，人们根据矿物的成因，将矿物分成原生矿物和次生矿物两大类。原生矿物：地球内部的岩浆，冷凝后所形成的矿物次生矿物：由原生矿物经过进一步的化学变化所形成的新的矿物。在土壤形成过程中，原生矿物以不同的数量与土壤中的次生矿物混合存在，构成了土壤的矿物质。据统计，世界上的矿物种类共有3千多种，常见的有50多种，但其中，和土壤有关的矿物约有20到30种。2．鉴别矿物的主要方法鉴别矿物的方法主要有3种2．1．光学方法：这种方法是把矿物切成薄片，然后在偏光显微镜下观察，根据观察矿物的特点，来进行判断。这种方法非常准确。但是费时费钱。2．2．化学方法：利用矿物可以进行的一些化学反应加以鉴别。比如说，在鉴定磷灰石的时候，就可以用这种方法。因为磷灰石可以和钼酸铵有特种反应，因此，当鉴定是否为磷灰石的时候，就可以往上加一些钼酸铵，如果有反应就可以断定是，如果没有，就不是。这种方法，非常便利，但也有缺点，就是不是每一种矿物都有这种特定反应，因此，有局限性。2．3．物理方法：这是我们鉴别矿物的主要方法，用这种方法鉴别的时候，要求很简单，就一个，就是经验。