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1森林土壤学教案适用专业：林学专业四川农业大学林学系森林土壤学教研组二OO二年2第第一一章章绪绪论论一、本章教学目的和意义：了解土壤的概念、森林土壤与农业土壤的关系；土壤在人类生存与发展、生态环境建设中的作用；保护土壤，合理利用土壤的重要性。二、学时计划：3学时三、教学主要内容：第一节我国土地资源概况重点：11、、土土壤壤在在人人类类发发展展和和自自然然环环境境中中具具有有十十分分重重要要的的作作用用土壤是植物生长繁育和生物生产的基地；营养库的作用、养分转化和循环作用、生生物物的的支支撑撑作作用用。。同同时时还还具具有有雨雨水水涵涵养养作作用用及及稳稳定定和和缓缓冲冲环环境境变变化化的的作作用用。。在地球陆地表面，人类或生物生存的环境称为自然环境。通常把地球表层系统中的大气圈、生物圈、岩石圈、水圈和土壤圈作为构成自然地理环境的五大要素。其中，土壤圈覆盖于地球陆地的表面，处于其它圈层的交接面上，成为它们连接的纽带，构成了结合无机界和有机界—即生命和非生命联系的中心环境。在陆地生态系统中的作用：土壤具有保持生物活性，多样性和生产性；对水体和溶质流动起调节作用；对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解、固定和解毒作用；及贮存并循环生物圈及地表的养分和其它元素的功能。2、土壤作为自然资源的特点土壤资源的相对不可再生性。土壤资源与光、热、水、气资源一样被称之为可再生资源。但从其自然属性来看又是不可再生的，是有限的自然资源。土壤资源数量的有限性。地球表面的陆地面积相对固定，其影响因素主要是土壤形成的时间长；土地被占用的面积逐渐扩大；土地退化日趋严重；人口剧增。土壤资源质量的可变性。土壤肥力在物质循环和平衡中不断获得发育和提高；高强度、无休止的向土壤索取，土壤肥力将逐渐下降和破坏。土壤资源空间分布上的固定性。覆盖在地球表面各种不同类型的土壤，在地面空间位置上有相对的固定性，在不同生物气候带内分布着不同的地带性土壤。土壤资源的空间分布还受区域性地质地形、母质、水文等条件的影响。人类的耕作活动也改变了土壤的性状，从而影响土壤的空间分布。第二节土壤及土壤肥力重点：土壤是陆地表面由矿物质、有机质、水、空气和生物组成，具有肥力，能生长植物的未固结层。土壤肥力是土壤能供应与协调植物正常生长发育所需要的养分和水、空气、热的能力。土壤肥力具有狭义和广义之分。土壤肥力的相对生态性是指生态上不同的植物，要求的土壤生态条件也是不同的，某种肥沃的土壤或不肥沃的土壤只是针对某种植物而言的，而不是针对任何植物。第三节土壤在生态系统中的作用及与林业（园林）生产的关系1、土壤的位置2、土壤在生态系统中的作用3、土壤与林业（园林）生产的关系3第二章地学基础知识一、本章教学目的和意义：了解矿物、岩石的概念、性质及在土壤形成中的作用；地质作用对地貌的形成及对土壤形成的影响。二、学时计划：4学时三、教学主要内容：第一节造岩矿物教学重点：矿物是天然存在于地壳中，具有一定化学组成、物理性质和内部构造的化合物或单质。矿物按成因可分为原生矿物和次生矿物。原生矿物是由地壳深处熔融状态的岩浆冷凝固结而形成的矿物称原生矿物，如石英、长石、云母、辉石、角闪石等。次生矿物是原生矿物经物理、化学风化作用，组成和性质发生化学变化，形成的新矿物称次生矿物，如方解石、高岭石等。矿物的物理性质中最具有鉴定意义的有：颜色、条痕、光泽、解理、断口、硬度等，此外，尚有透明度、弹性、比重等。与成土关系密切的矿物有石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石、白云石和铁矿石等。石英很难风化，常存在于土壤砂粒中。长石较易风化，向土壤提供钾素和粘粒等，残余部分主要存在于砂粒中。云母含钾，黑云母容易风化，土壤中含量少。角闪石、辉石富含盐基，容易风化而放出多种元素，土壤中含这两种矿物的数量极少。方解石、白云石风化较慢，是土壤碱性的来源矿物。铁矿风化物常把土壤染成红、棕、褐、黄等颜色。一般土壤中，次生矿物，尤其是次生层状粘土矿物所占的比例大，次生层状粘土矿物的代表性矿物有高岭石、蒙脱石和水云母类，它们都由四面体片和八面体片组成。高岭石属于1：1型，越向南方的土壤含高岭石越多。蒙脱石、伊利石属于2：l型，第二节成土岩石教学重点：土壤中的矿物质来自岩石的风化物。而岩石又是由矿物组成的，不同的矿物构成不同的岩石。岩石是一种或几种矿物的集合体。自然界的岩石按成因可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。各类岩石的始祖是岩浆岩，岩浆岩是地球内部岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝形成的岩石。分布很广的有花岗岩和玄武岩。沉积岩是由地壳表面早期形成的岩石经风化、搬运、沉积、压实、胶结硬化而形成的岩石。一般分为机械沉积岩、化学沉积岩和生物沉积岩三类，常见的有砾岩、砂岩等。沉积岩在地表的面积中所占的比例最大，其特点是有层次、颗粒状、可找到化石。变质岩是原来存在的岩石在新的地壳变动或岩浆活动产生的高温、高压下，使岩石的矿物重新结晶，重新排列，改变其结构、构造和化学成分，而形成的新岩石。变质岩与前身岩相比，较难风化，常见的有石英岩、片麻岩等。构成各类岩石的矿物种类和比例都不尽相同，因此，其风化产物对土壤肥力的影响差别很大。第三节地质作用地形教学重点：自然界所出现的各种地形形态，是由于自然的力量在不断地改变着地球面貌的结果。引起地球面貌发生改变的作用就是地质作用。使地壳发生变化的力，称为地质营力。地质作用根据地质营力的来源不同，分内力作用和外力作用两类，或称内、外营力。内力作用主要表现为地壳的升降运动，地壳的褶皱和断裂运动，火山的喷发和地震等。地质的外力作用是向着与内力作用相反的方向进行，各种外营力均在雕刻着地表，侵蚀着和破坏着地势高低的基本形态和地壳构造。外力作用的总的趋势是要削平大山和高原，并且将破坏它们所产生的物质，搬到低的地方堆积起来，以消弥地球表面高低崎岖的地形。外力作用主要是通过流水、冰川、风和海流等作用进行的。第三章岩石的风化和风化产物4一、本章教学目的和意义：了解风化作用的概念、性质及在土壤形成中的作用；主要成土母质的形成过程及类型。二、学时计划：2学时三、教学主要内容：第一节岩石的风化过程教学重点：风化作用的概念及影响风化作用的因素风化作用是地球表面或近地球表面的岩石在大气圈各种营力作用下所产生的物理化学变化。岩石发生物理和化学的变化称为风化。由于作用因子的不同，岩石风化作用过程的特点各异，可分为物理风化，化学风化和生物风化三大类型。岩石发生疏松、崩解等机械破坏过程，只造成岩石结构、构造的改变，一般不引起化学成分的变化的过程称为物理风化。岩石和矿物在大气，水及生物的相互作用下发生的化学成分和矿物组成的变化，称化学风化。岩石和矿物在生物影响下发生的物理和化学变化称生物风化。影响风化作用强弱的因素一是岩石矿物本身的性质，二是岩石所处的环境条件。第二节矿物岩石的成份、结构及其稳定性教学重点：在相同的外界条件下，不同的矿物和岩石表现出风化的难易程度不同，也就是各种矿物、岩石的相对稳定性不同。这是由于矿物、岩石本身内在的化学组成．结晶构造不同而造成的。矿物的结晶构造主要有硅氧四面体和铝水八面体二种。从硅氧四面体的联结程度来看，矿物稳定性大小，即风化难易的次序是：架状结构＞层状结构＞双链结构＞单链结构＞岛状结构（石英、长石）（云母、滑石）（角闪石）(辉石)（橄榄石）硅氧四面体和铝水八面体的中央自由空间比较适合于半径相近似的硅离子和铝离子。当硅氧四面体和铝水八面体中央的硅离子或铝离子被其它离子取代后，其结晶构造就不稳定而易破坏。这种阳离子的取代作用称为同晶代换。第三节成土母质及其类型教学重点：成土母质指岩石风化后形成的疏松碎屑物，通过成土过程可发育为土壤。可分为残积母质和运积母质，残积母质是指岩石风化后，基本上未经动力搬运而残留在原地的风化物。运积母质是指在水、风、冰川和地心引力等作用下迁移到其他地区的母质（如坡积物、洪积物、冲积物、湖积物、浅海沉积物、风积物、黄土及冰川沉积物等。成土母质的特性主要有表面积的增加，孔隙性的发展和植物营养元素的释放。成土母质虽然与岩石有了较大区别，但仍不具备土壤最基本的特性——土壤肥力，成土母质不是土壤，只是为土壤的形成提供了物质条件。原因，使各种元素在母质中发生了不同程度的迁移，根据元素的迁移情况，成土母质的形成大致经过4个阶段：碎屑阶段钙积阶段酸性铝硅阶段（硅铝化类型）和铝阶段（富铝化类型）。第四章土壤生物一、本章教学目的和意义：了解土壤生物的种类及在土壤形成中的地位，重点是土壤微生物的概念、性质及在土壤形成中的作用。二、学时计划：2学时三、教学主要内容：第一节植物根系教学重点：有机质进入土壤后要经过转化，才能被植物吸收利用。在这一转化过程中，起决定作用的是土壤生物。土壤生物的类型主要有植物根系、土壤动物和土壤微生物，其中最重要的是土壤微生物。单株植物全部根的总数称为根系。无论活根或死根都直接参与土壤各种物质及能量的转换，影响着土壤肥力状况。5第二节土壤动物教学重点：土壤是许多动物的活动场所。它们的活动有利于空气和水的流入，并有掺混和疏松土壤的作用。有的动物以有机质为食物，起到粉碎有机残体的作用，为微生物分解创造了有利条件。土壤动物比较重要的有蚯蚓、线虫、原生动物等。第三节土壤微生物教学重点：土壤微生物是土壤中最原始的活有机体。它们的作用是：分解有机质，合成腐殖质，转化土壤中难溶性的矿质养分及固氮。根据土壤微生物的形态构造和生理活动特点，一般可分为：细菌、真菌、放线菌。根据营养方式细菌可以分为自养型细菌和异养型细菌。土壤微生物分布特点主要是：绝大多数微生物分布在土壤矿物质和有机质颗粒的表面，附着或缠绕在土壤颗粒上，形成无机一有机一生物复合体或无机一有机一生物团聚体；根系周围的土壤（根际土壤）比根外土壤更有利于微生物的旺盛生长；表层土壤中微生物数量一般要比底层高；在分布上也有地域特点，即在不同气候、植被、土壤类型下，微生物的类群、数量都有很大不同；土壤微生物的类群和数量，随土壤熟化程度的提高而增多；土壤微生物的生命活动与土壤有机质、土壤水分、土壤空气、土壤温度、土壤反应等因素有关。土壤微生物对有机质的转化起重要作用，化能有机营养型微生物以有机化合物为碳源，从氧化有机物中获得能量，是土壤中数量和种类最多的微生物，包括几乎全部真菌和绝大多数的细菌。化能无机营养型微生物以CO2为碳源，从氧化无机化合物中获得能量，其在土壤中的数量不多，主要有亚硝酸与硝酸细菌、硫氧化细菌、铁细菌和氢细菌等，但它们对物质转化却起重要作用。光能有机营养型微生物以光能为能源，还原C02需要有机化合物作为供氢体。光能无机营养型微生物具有自养能力。第五章土壤有机质一、本章教学目的和意义：了解土壤有机质的来源及在土壤中的转化形式，土壤腐殖质的组成和性质，土壤有机质的肥力意义，森林土壤有机质的特点及作用。二、学时计划：4学时三、教学主要内容：一、土壤有机质土壤有机质是土壤固相的组成成分之一。它在土壤的形成过程中，特别是在土壤肥力的发展过程中，起着极其重要的作用。因而常把有机质含量作为衡量土壤肥力高低的重要标志。土壤有机质主要来源于高等绿色植物的枯枝、落叶、落果、根系等。其次是土壤中动物、微生物的遗体。施用的有机肥料是苗圃、园林绿化土壤及果园、耕地有机质的主要来源。土壤中的有机质大致可分新鲜有机质、有机残余物和简单有机化合物和土壤腐殖质为两大类。二、土壤有机质的的转化土壤中的有机质在水分、空气、土壤动物、土壤微生物等的作用下，发生极其复杂的变化过程。其转化过程包括两个方面：一是矿质化过程，另一是腐殖化过程。有机质矿质化过程是指有机质在微生物酶的氧化作用下，彻底分解为二氧化碳和水，并放出能量和植物可以利用的矿质养分的过程。土壤中的各种有机化合物在微生物的作用下，重新合成为成分和结构都更为复杂的稳定有机化合物的过程，叫腐殖质化过程。影响土壤有机质转化的因素主要有温度、水分、空气、土壤质地与酸碱性、有机物质的组成等。在25—35℃微生物的活性高，有机质的分解也快。土壤含水量大、通气性差时，有机质矿化慢、放出的养分少并易含有毒性物质，但是有利于腐殖质化的进行；土壤含水