土壤地理学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

土壤学及试验概述土壤学及试验概述第1页土壤主要性土壤主要性土壤学科发展概况与展望土壤学科发展概况与展望土壤学及试验主要内容土壤学及试验主要内容土壤学试验教学现实状况与发展趋土壤学试验教学现实状况与发展趋势势提要提要第2页土壤是农业最基本生产资料土壤是农业最基本生产资料土壤是陆地生态系统主要组成部分土壤是陆地生态系统主要组成部分土壤是最宝贵自然资源土壤是最宝贵自然资源土壤资源是可连续农业基础土壤资源是可连续农业基础土壤主要性土壤主要性第3页土壤是农业最基本生产资料土壤是农业最基本生产资料在人类赖以生存物质生活中，人类消耗约80以上热量，75以上蛋白质和大部分纤维都直接起源自土壤。土壤土壤 植物生产植物生产 动物生产动物生产 民以食为天，食以土本！土壤主要性土壤主要性第4页土壤是陆地生态系统主要组成部分土壤是陆地生态系统主要组成部分土壤主要性土壤主要性地球生态系统地球生态系统陆地生态系统陆地生态系统农业生态系统农业生态系统农田生态系统农田生态系统土壤（Soil）气圈土壤圈岩石圈水圈生物圈释放CO2、CH4、H2SN2O,吸收O2支持生物过程，提供生物养分、水分水分循环与平衡地球保护层地质循环气圈生物圈岩石圈水圈土壤圈生命系统环境系统第5页土壤是最宝贵自然资源土壤是最宝贵自然资源土壤资源再生性与质量可变性土壤资源再生性与质量可变性 治之得宜，地力常新。治之得宜，地力常新。土壤资源数量有限性土壤资源数量有限性 土壤资源破坏土壤资源破坏“吃祖宗饭，断子孙路。吃祖宗饭，断子孙路。”土壤资源空间分布上固定性土壤资源空间分布上固定性 土壤含有地带性分布规律。土壤含有地带性分布规律。土壤主要性土壤主要性第6页土壤是最宝贵自然资源土壤是最宝贵自然资源土壤主要性土壤主要性第7页土壤可连续利用是连续农业基础土壤可连续利用是连续农业基础可连续发展条件：可连续发展条件：人口零或负增加（人口零或负增加（中国每年净增人口中国每年净增人口1000万万）资源破坏零或负增加（资源破坏零或负增加（中国每年降低土地中国每年降低土地300万亩万亩）生态环境恶化零或负增加（生态环境恶化零或负增加（中国荒漠化速度中国荒漠化速度2620km2/年年）短期内不可逆转趋势：短期内不可逆转趋势：1、耕地降低不可逆转；、耕地降低不可逆转；2、人口增加不可逆转；、人口增加不可逆转；3、消费水平提升不可逆转；、消费水平提升不可逆转；我国要跨进可连续发展我国要跨进可连续发展“大门大门”还需要：还需要：30-50年？年？土壤主要性土壤主要性粮食供给压力加大！第8页 20世纪科学与技术迅速进步，但“人口粮食资源环境”仍是困扰人类社会发展难题，科学工作者责任越来越重大。“老”问题：二十一世纪怎么养活16亿中国人？！答案：土壤和科技！土壤主要性土壤主要性第9页现代土壤学科发展简要回顾IUSS对土壤学科新划分二十一世纪土壤学科发展展望土壤学发展概况与展望土壤学发展概况与展望第10页1.1.当代土壤学科发展简明回顾当代土壤学科发展简明回顾1919世纪土壤学科诞生世纪土壤学科诞生F农业化学土壤学派农业化学土壤学派:(德德)李比希李比希(1803-1873)F农业地质土壤学派农业地质土壤学派:(德德)法鲁等法鲁等(19世纪后半叶世纪后半叶)F土壤发生学派土壤发生学派:(俄俄)道库恰耶夫道库恰耶夫(1846-1902)一门独立学科一门独立学科-土壤学科诞生土壤学科诞生第11页当代土壤学科发展简明回顾当代土壤学科发展简明回顾2020世纪土壤学科快速发展世纪土壤学科快速发展F土壤学科发展驱动力土壤学科发展驱动力前前6060年年:作物生产作物生产-独轮驱动独轮驱动6060年代后年代后:作物生产和环境质量保护作物生产和环境质量保护-双轮驱动双轮驱动第12页2020世纪土壤学科快速发展世纪土壤学科快速发展世界土壤学科大融合世界土壤学科大融合-国际土壤学会国际土壤学会ISSS(1924,ISSS(1924,罗马罗马)第13页2020世纪土壤学科快速发展世纪土壤学科快速发展F2020世纪土壤学科新观点世纪土壤学科新观点F土壤圈土壤圈:(英英)Matson(1938),(美美)Arnold(1990)F土壤水能量理论与运动方程土壤水能量理论与运动方程 建立建立:(美美)Buckingham(1907),Richards(1930s)F土壤生态系统土壤生态系统:(美美)Jenny(1940-1960)F土壤质量土壤质量 综合调控理论综合调控理论(美美)SSSA(1990s)第14页2020世纪土壤学科快速发展世纪土壤学科快速发展1919世纪土壤学世纪土壤学2020世纪土壤学世纪土壤学化学化学地学地学生物学生物学化学化学地学地学生物学生物学物理学物理学数学数学生态学生态学系统科学系统科学欧洲美国第15页2.IUSS2.IUSS对土壤学科新划分对土壤学科新划分ISSS(1924-1998)ISSS(1924-1998)IUSS(1998-)IUSS(1998-)ISSS:International Society of Soil SciencesIUSS:International Union of Soil Sciences第16页2.IUSS2.IUSS对土壤学科新划分对土壤学科新划分对土壤新定义对土壤新定义(定义定义:形成形成-组成组成-功效功效)简明定义简明定义：土壤是在地球表面生物、气候、土壤是在地球表面生物、气候、母质、地形、时间等原因综合作用下所形母质、地形、时间等原因综合作用下所形成能够生长植物、处于永恒改变中疏松矿成能够生长植物、处于永恒改变中疏松矿物质与有机质混合物。物质与有机质混合物。第17页2.IUSS2.IUSS对土壤学科新划分对土壤学科新划分对土壤新定义对土壤新定义(定义定义:形成形成-组成组成-功效功效)综合定义综合定义：土壤是地球表面生物、气候、母质、地形、时间等原因综土壤是地球表面生物、气候、母质、地形、时间等原因综合作用下所形成、可供植物生长一个复杂生物地球化学物质；与形成合作用下所形成、可供植物生长一个复杂生物地球化学物质；与形成它岩石和沉积物相比，含有独特疏松多孔结构，化学和生物学特征；它岩石和沉积物相比，含有独特疏松多孔结构，化学和生物学特征；它是一个动态生态系统，为植物生长提供了机械支撑、水分、养分和它是一个动态生态系统，为植物生长提供了机械支撑、水分、养分和空气条件；支持大部分微生物群体活动，来完成生命物质循环；维持空气条件；支持大部分微生物群体活动，来完成生命物质循环；维持着全部陆地生态系统，其中经过供给粮食、纤维、水、建筑材料、建着全部陆地生态系统，其中经过供给粮食、纤维、水、建筑材料、建设和废物处理用地，来维持人类生存发展；经过滤掉有毒化学物质和设和废物处理用地，来维持人类生存发展；经过滤掉有毒化学物质和病原生物体，来保护地下水水质，并提供了废弃物循环场所和路径或病原生物体，来保护地下水水质，并提供了废弃物循环场所和路径或使其无害化使其无害化。第18页2.IUSS2.IUSS对土壤学科新划分对土壤学科新划分国际土壤学联合会科学结构共分为以下国际土壤学联合会科学结构共分为以下4 4个部门（个部门（DivisionDivision）和）和1818个专业委员会个专业委员会（CommissionCommission）(,4(,4。泰国）。泰国）。F部门1（D1）时空中土壤F部门2（D2）土壤性质与过程F部门3（D3）土壤利用与管理F部门4（D4）土壤在社会连续发展 与环境中作用第19页2.IUSS2.IUSS对土壤学科新划分对土壤学科新划分F部门1（D1）时空中土壤1.1 1.1 土壤形态学土壤形态学1.2 1.2 土壤地理学土壤地理学1.3 1.3 土壤发生学土壤发生学1.4 1.4 土壤分类学土壤分类学是关于是关于“什么什么”（WhatWhat）问题。它将土壤视作一个实体，）问题。它将土壤视作一个实体，研究它怎样形成，在全球范围内土被分布，及其与生物研究它怎样形成，在全球范围内土被分布，及其与生物圈、水圈、大气圈和岩石圈相互作用。这一部门研究重圈、水圈、大气圈和岩石圈相互作用。这一部门研究重点是土壤圈很多点是土壤圈很多“什么什么”问题，以及现有知识延伸。这问题，以及现有知识延伸。这一部门也表达了全部土壤学家所基于共同兴趣。一部门也表达了全部土壤学家所基于共同兴趣。第20页2.IUSS2.IUSS对土壤学科新划分对土壤学科新划分F部门2（D2）土壤性质与过程2.1 2.1 土壤物理土壤物理2.2 2.2 土壤化学土壤化学2.3 2.3 土壤生物学土壤生物学2.4 2.4 土壤矿物学土壤矿物学是关于是关于“怎样怎样”（HowHow）问）问题，或者说它是我们学科基题，或者说它是我们学科基础学科，强调对土壤基本过础学科，强调对土壤基本过程了解。程了解。第21页2.IUSS2.IUSS对土壤学科新划分对土壤学科新划分F部门3（D3）土壤利用与管理3.1 3.1 土壤评价与土地利用规划土壤评价与土地利用规划3.2 3.2 水土保持水土保持3.3 3.3 土壤肥力与植物营养土壤肥力与植物营养3.4 3.4 土壤工程与技术土壤工程与技术 3.5 3.5 土壤退化防治与改良土壤退化防治与改良是关于是关于“为何为何”（WhyWhy）问题，说明土壤对我们社会主）问题，说明土壤对我们社会主要性。应用土壤学科基础知识，去处理许多专业学会要性。应用土壤学科基础知识，去处理许多专业学会所共同关心、亟待处理社会、经济和环境挑战。这一所共同关心、亟待处理社会、经济和环境挑战。这一部分能够视作学科应用专业部门。部分能够视作学科应用专业部门。第22页2.IUSS2.IUSS对土壤学科新划分对土壤学科新划分F部门4（D4）土壤在社会连续发展 与环境中作用4.14.1 土壤与环境土壤与环境4.2 4.2 土壤、食品安全与人类健康土壤、食品安全与人类健康4.3 4.3 土壤与土地利用改变土壤与土地利用改变4.4 4.4 土壤教育与公众意识土壤教育与公众意识4.5 4.5 土壤学历史、哲学与社会学土壤学历史、哲学与社会学土壤学推广应用部门，传递和拓展我们知识范围到社会其它领域，本部土壤学推广应用部门，传递和拓展我们知识范围到社会其它领域，本部门将其它门将其它3 3个部门所研究出结果与新科技结果相结合，致力于吸引公众个部门所研究出结果与新科技结果相结合，致力于吸引公众意识到土壤学、教育、国际交流以及人类活动对土壤生态系统、政策、意识到土壤学、教育、国际交流以及人类活动对土壤生态系统、政策、食品安全和学科历史影响等。这个部门应该被视作食品安全和学科历史影响等。这个部门应该被视作“顶级顶级”部门，因为部门，因为它应整合我们科学知识实体，使科学家、政策制订者以及那些不熟悉土它应整合我们科学知识实体，使科学家、政策制订者以及那些不熟悉土壤学教授们能更多地了解怎样利用土壤这一地球表面最主要自然资源。壤学教授们能更多地了解怎样利用土壤这一地球表面最主要自然资源。第23页3.二十一世纪土壤学科发展展望背景：在跨入二十一世纪后，社会进步和经济迅速发展，并没有迹象可以表明，围扰着整个世界人口粮食资源环境连锁问题将会得到缓解。需求与驱动力：在二十一世纪社会经济发展对土壤学知识需求，将会更加迫切和深入。土壤学科发展，将在农业生产和生态环境保持需求下走向辉煌。机遇与环境：土壤基础学科发展也将会在生命科学和信息科学等新兴学科带动下，迈上一个新台阶。第24页3.二十一世纪土壤学科发展展望第25页3.二十一世纪土壤学科发展展望F 可连续农业发展对土壤学科需求F 环境质量保持和改进对土壤学科需求F 生命科课时代土壤学F 信息时代土壤学F 认识和描述复杂系统时代土壤学第26页3.二十一世纪土壤学科发展展望F 可连续农业发展对土壤学科需求土壤资源开发与高效利用土壤资源开发与高效利用 -综合治理和高效利用，集约经营耕地土壤资源综合治理和高效利用，集约经营耕地土壤资源 -低度消耗土壤资源节约型开发利用低度消耗土壤资源节约型开发利用 提升土壤肥力，保持和提升土地生产力提升土壤肥力，保持和提升土地生产力 -不一样生态系统中土壤肥力演变规律研究不一样生态系统中土壤肥力演变规律研究 -高度集约化条件下施肥制度建立高度集约化条件下施肥制度建立 -区域土壤养分消长规律及肥料需求预测区域土壤养分消长规律及肥料需求预测 -植物营养元素在土壤中化学行为及其有效性植物营养元素在土壤中化学行为及其有效性农田土壤水调控与节水农业农田土壤水调控与节水农业 -区域水文整改与农田水分调控区域水文整改与农田水分调控 -土壤中水和溶质耦合运移土壤中水和溶质耦合运移第27页3.二十一世纪土壤学科发展展望F环境质量保持和改进对土壤学科需求F土壤退化时空改变、形成机制和监控对策土壤退化时空改变、形成机制和监控对策土壤退化时空改变土壤退化时空改变土壤退化机理土壤退化机理土壤退化综合评价和治理模式土壤退化综合评价和治理模式F土壤生态与环境改进、控制技术土壤生态与环境改进、控制技术土壤生态系统中物质循环机制模式土壤生态系统中物质循环机制模式土壤生态系统中能量流及控制技术土壤生态系统中能量流及控制技术提升农田生态系统功效提升农田生态系统功效第28页3.二十一世纪土壤学科发展展望F环境质量保持和改进对土壤学科需求F土壤环境保护及土壤大气、水环境影响机制土壤环境保护及土壤大气、水环境影响机制土壤环境保护土壤环境保护土壤对大气环境影响机制土壤对大气环境影响机制土壤对水环境影响机制土壤对水环境影响机制土壤环境中元素异常与人畜健康关系土壤环境中元素异常与人畜健康关系转基因植物对土壤生态系统影响转基因植物对土壤生态系统影响第29页3.二十一世纪土壤学科发展展望F生命科课时代土壤学揭开植物生活隐藏另二分之一：土壤揭开植物生活隐藏另二分之一：土壤根系微生态根系微生态学学-土壤土壤根系互作机制和产生效应根系互作机制和产生效应 根根-土界面物理、化学和生物学过程；不一样生态条件下植物土界面物理、化学和生物学过程；不一样生态条件下植物根际效应特征；根系对水分、养分吸收及调控机理；根际生物根际效应特征；根系对水分、养分吸收及调控机理；根际生物与作物根系相互作用机理；菌根在作物适应水分、养分胁迫中与作物根系相互作用机理；菌根在作物适应水分、养分胁迫中作用机理等。作用机理等。-土壤土壤根系微生态系统中土壤过程与水肥效应根系微生态系统中土壤过程与水肥效应土壤水分、养分和微生物动态过程及其在水肥调控中作用。详土壤水分、养分和微生物动态过程及其在水肥调控中作用。详细内容包含：根系层土壤水分和溶质运移动力学；土壤养分动细内容包含：根系层土壤水分和溶质运移动力学；土壤养分动态转化及其有效性；土壤水分、养分耦合效应及其调控；根际态转化及其有效性；土壤水分、养分耦合效应及其调控；根际微生物特定种群时空动态与作物水肥利用微生物特定种群时空动态与作物水肥利用。第30页3.二十一世纪土壤学科发展展望F生命科课时代土壤学土壤生物工程 生物工程技术在土壤学中应用即土壤生物工程是土壤学与分子生物学结合，使人们可以有放矢地改良土壤生态系统，这一领域将是二十一世纪土壤学发展生长点之一。-土壤植物营养生物工程学-土壤微生物生物工程-土壤资源生物工程 第31页3.二十一世纪土壤学科发展展望F信息时代土壤学信息技术发展日新月异，已改造或加速改造着传统行业，极大地促进了各学科发展。土壤学科也已顺应了信息化潮流，信息技术在土壤学中应用越来越广泛，这将是二十一世纪土壤科学发展重要伎俩和支撑技术！数字化：数字化：RS,GIS,GPS，SIS等等 智能化：模型，智能化：模型，教授系统。教授系统。准确化：准确化：RS-GIS-GPS+模型，模型，PA.网络化：网络化：Internet,Intranet (教学、科教学、科 研、管理各方面）研、管理各方面）美国18届世界土壤学大会主题：“Frontiers of Soil Science:Technology and the Information Age”第32页3.二十一世纪土壤学科发展展望F信息时代土壤学准确化：准确化：RS-GIS-GPS+模型，模型，PA准确农业准确农业-高新技术集成高新技术集成因地制宜因地制宜 因土制宜因土制宜第33页3.二十一世纪土壤学科发展展望F信息时代土壤学网络化：网络化：Internet,Intranet网络时代，一样使土壤学知识交流、传输和普及带来一场革命。经过网络，完全可满足普通大众和相关学科工作者对土壤知识需求；在大学，土壤学教育将从土壤学知识传输转向基于Internet土壤知识体系管理和土壤学软件培训；在土壤学研究中，可建立众多专门化虚拟土壤学试验室，实现全世界土壤科学工作者在一起，共同攻关。教育！教师？第34页3.二十一世纪土壤学科发展展望F信息时代土壤学迎接信息时代，我国土壤学界迫切任务迎接信息时代，我国土壤学界迫切任务 -国家级土壤地理信息系统建立国家级土壤地理信息系统建立 -建立建立1 100万土壤万土壤土地数字化数据库土地数字化数据库（SOTER）-区域尺度土地数字化数据库（区域尺度土地数字化数据库（SOTER）建立）建立第35页3.二十一世纪土壤学科发展展望F 认识和描述复杂系统时代土壤学线性思维方式以及把整体仅仅看作其部分之和观点应被非线性思维方式取代，这已被许多著名科学家视为二十一世纪科学发展特征。土壤系统具有高度非线性和动态性特征，是已知最为复杂系统之一。土壤包含着难以数计、多种多样物理、化学和生物学现象，这使得土壤系统本身永远不可能处于静态、平衡状态。如果要真正地了解土壤，就必须以非线性科学理论为指导，从微观（原子学）到宏观尺度（人类社会乃至全球）去认识和研究它。土壤系统不仅值得我们去研究，而且作为一个代表性复杂系统，这一科学研究领域可谓海阔天空。第36页3.二十一世纪土壤学科发展展望F 认识和描述复杂系统时代土壤学土壤过程土壤过程-复杂性复杂性第37页（一一）土土壤壤胶胶体体界界面面化化学学过过程程定定量量研研究究 ：土土壤壤胶胶体体界界面面化化学学行行为为已已成成为为土土壤壤学学中中重重大大基基础础理理论论问问题题之之一一。详详细细研研究究内内容容包包含含土土壤壤胶胶体体表表面面结结构构、特特征征，尤尤其其是是可可变变电电荷荷发发生生特特点点定定量量描描述述；土土壤壤中中物物质质在在不不一一样样界界面面上上发发生生化化学学反反应应过过程程及及其其转转化化和和迁移机制。迁移机制。3.二十一世纪土壤学科发展展望F 认识和描述复杂系统时代土壤学土壤过程土壤过程 定量模型化定量模型化第38页（二二）土土壤壤水水分分、溶溶质质、气气体体、热热运运移移与与作作物物生生长长发发育育耦耦合合建建模模：以以土土壤壤水水分分和和养养分分迁迁移移和和转转化化模模型型和和作作物物生生长长耦耦合合模模型型为为主主导导，建建立立水水、气气、热热及及溶溶质质耦耦合合迁迁移移转转化化综综合合模模型型；建建立立土土壤壤水水分分、养养分分变变动动条条件件下下对对作作物物影影响响长长时时效效、不不可可逆逆、非非线线性性整整体体行行为理论框架和模型。为理论框架和模型。3.二十一世纪土壤学科发展展望F 认识和描述复杂系统时代土壤学土壤过程土壤过程 定量模型化定量模型化第39页（三三）虚虚拟拟土土壤壤-植植物物相相互互作作用用过过程程：应应研研究究水水分分和和养养分分胁胁迫迫条条件件下下根根/冠冠生生长长三三维维模模拟拟；建建立立虚虚拟拟经经典典农农田田环环境境主主要要农农作作物物生生长长虚虚拟拟生生长长系系统统；在在所所建建立立虚虚拟拟作作物物环环境境系系统统上上对对土土壤壤-植植物物相相互互作作用用过过程程进进行行模模拟拟分分析析，提提出出水水肥肥调调控控综综合合优优化化调调控控模式。模式。3.二十一世纪土壤学科发展展望F 认识和描述复杂系统时代土壤学土壤过程土壤过程 定量模型化定量模型化第40页（四四）区区域域土土壤壤植植被被水水文文土土地地利利用用相相互互作作用用过过程程模模拟拟：应应建建立立在在“3S”“3S”技技术术支支持持下下，基基于于不不一一样样空空间间尺尺度度土土壤壤植植被被水水文文土土地地利利用用相相互互作作用用过过程程模模拟拟模模型型，在在不不一一样样尺尺度度区区域域上上，对对土土地地利利用用改改变变、土土壤壤质质量量动动态态、资资源源高高效效利利用用和和生生态态环环境境保保护护进进行行深深入入定定量量研研究究，及及时时为为不不一一样样层层次次决决议议部部门门进进行行咨咨询询服服务务和和提提供管理方案。供管理方案。3.二十一世纪土壤学科发展展望F 认识和描述复杂系统时代土壤学土壤过程土壤过程 定量模型化定量模型化第41页非线性数理理论和方法应用非线性数理理论和方法应用-地统计学地统计学-分形数学分形数学-混沌动力学等混沌动力学等3.二十一世纪土壤学科发展展望F 认识和描述复杂系统时代土壤学第42页非线性数理理论和方法应用非线性数理理论和方法应用-地统计学地统计学-分形数学分形数学-混沌动力学等混沌动力学等3.二十一世纪土壤学科发展展望F 认识和描述复杂系统时代土壤学第43页土壤学基本内容和教学目标土壤学基本内容和教学目标土壤学试验基本内容和教学目标土壤学试验基本内容和教学目标土壤学及试验基本内容土壤学及试验基本内容土壤学试验普通土壤学第44页是农业资源与环境专业关键课程是农业资源与环境专业关键课程是农学、生物、地学、环境工程、气是农学、生物、地学、环境工程、气象、生态、土壤资源管理等专业基础象、生态、土壤资源管理等专业基础课课是农业院校里一门大课，选课专业和是农业院校里一门大课，选课专业和人数都较多人数都较多应用于：植物营养与施肥、水土保护、应用于：植物营养与施肥、水土保护、环境生态建设、区域治理、资源利用环境生态建设、区域治理、资源利用与保护、农业连续发展与保护、农业连续发展土壤学教学目标土壤学教学目标第45页土壤组成与结构土壤组成与结构土壤学基本内容土壤学基本内容土壤环境过程土壤管理和利用土壤组成和结构土壤矿物质土壤有机质土壤生物土壤水土壤空气和热情况土壤质地和结构土壤环境过程土壤形成和发育土壤胶体化学土壤酸碱性 氧化还原反应土壤养分循环土壤管理和保护土壤分类和调查土壤耕作和管理土壤污染和防治土壤退化与质量第46页土壤学试验目标加深学生对土壤知识了解和认识锻炼本专业学生土壤分析技能了解土壤理化性质，研究土壤问题第47页土壤学试验基本内容依据土壤学内容和分支，土壤学试验大致可分为：常规土壤分析试验 土壤物理试验 土壤化学试验 土壤生物试验 第48页土壤学试验基本内容依据土壤总统试验测试结果可分为：定性土壤学试验：揭示土壤中各种现 象，增强对土壤知识感性认识 定量土壤学试验：测定土壤中各种成份数量及土壤性质。科学精神：探索、求实、批判、协作第49页土壤常规分析试验试验一 野外认地试验二 室内各中岩石、矿物及其风化标本到达观察试验三 室内土壤形态特征标本观察试验四 室内土壤质地手测法练习试验五 田间土壤剖面调察试验六 土壤分析样品采集与置备试验七 土壤密度测定试验八 土壤容重测定试验九 土壤吸湿水含量测定试验十 萎蔫系数测定试验十一 土壤水分测定和田间验墒试验十二 田间持水量测定试验十三 毛管持水量测定试验十四 几个土壤吸附性能观察试验十五 土壤有机质含量测定试验十六 土壤酸度测定试验十七 土壤全氮测定第50页土壤常规分析试验试验十八 土壤碱解解氮测定试验十九 土壤有效磷测定试验二十 土壤全磷测定试验二十一 土壤全钾测定试验二十二 土壤水溶性盐分测定试验二十三 土壤有效硼和钼测定试验二十四 土壤中有效锌、锰、铁、铜测定试验二十五 土壤交换酸和石灰使用量测定试验二十六 土壤阳离子交换量分析试验二十七 土壤交换性盐基组成份析试验二十八 土壤水溶性盐分析试验二十九 土壤碳酸钙和石膏分析试验三十 土壤氧化还原电位测定第51页土壤物理试验试验一 土壤粒径分析试验二 土壤微团粒分析吸管法试验三 中子测水仪在田间使用试验四 张力计组装和使用试验五 土壤水势及其分势试验六 高基模势（低吸力）范围土壤水分特征曲线测定试验七 压力板（膜）法测定土壤水特征曲线试验八 土壤饱和导水率测定试验九 土壤入渗速率测定和层状土壤入渗现象观察试验十 土壤水再分布观察试验十一 土壤水扩散速率测定试验十二 土壤空气组成测定试验十三 土壤导热率、土壤比热、热扩散率测定试验十四 土壤通气性测定试验十五 土壤膨胀第52页土壤化学试验试验一 土壤胶体分离、制备与胶表达象观察试验二 粘土矿物制片与X射线衍射图谱判读试验三 土壤粘粒游离铁、铝氧化物提取与测定试验四 土壤粘粒中非晶形氧化物提取与测定试验五 土壤中非晶形氧化硅测定试验六 土壤粘粒针铁矿和赤铁矿定量测定试验七 土壤粘粒晶质氧化铁矿物判定与铝同晶替换计算试验八 土壤腐殖组成测定试验九 土壤比表面积测定试验十 土壤电荷量测定（Mehlich法）试验十一 土壤电荷零点（PZC）测定试验十二 土壤净电荷零点（PZNC）测定试验十三 土壤表面羟基释放量测定试验十四 土壤对磷等温吸附试验十五 土壤Zn2+吸附反应活化能测定第53页 土壤生物试验土壤生物：土壤动物、植物、微生物 植物分析试验 土壤动物试验 土壤微生物试验土壤植物分析植物样品采集和制备植物近似组成分析（水分,灰分,粗蛋白等）植物组织元素分析（C,N,P,K,Ca,Mg,S,Si)植物微量元素分析(Mn,Cu,Fe,B,Mo)植物中糖类分析种子中含氮化合物分析植物其它成份测定交配中蚯蚓真菌菌落根瘤第54页土壤学试验教学现实状况与发展趋势土壤学试验教学现实状况：试验经费不足 试验仪器老化 试验课时下降 开课试验数降低 滞后于学科研究发展第55页土壤学试验发展趋势原点定位研究非接触性分析综合交叉研究自动化程度提升第56页土壤学试验发展趋势原点定位研究更真实地反应实际情况降低取样和分析误差适宜研究土壤动态改变用TDR（时域反射仪）测定土壤水分第57页土壤物理土壤化学土壤学试验发展趋势非接触性分析方法许多诞生于医学、航天科学和物理学领域新技术被土壤研究者采取，其中以不破坏天然土壤结构而进行非接触性测定技术最令人瞩目。超声摄像技术核磁共振成像或粒子感应X-射线同时加速辐射技术X-射线或伽玛射击线摄影技术及ES、GPS、GIS组成“3S”技术。对土壤进行二维和三维微观微观或宏观摄像第58页土壤学试验发展趋势综合化 从单原因研究 多原因系统研究 从单学科研究 多学科综合交叉 从点上研究 面上研究第59页土壤学试验发展趋势农田土壤中N素循环研究第60页土壤学试验发展趋势自动化程度大幅提升流动分析仪 气相色谱液相色谱自动定氮仪ICPICP土壤分析技术进步是推进土壤学 科发展动力之一。第61页土壤试验室设计与建设土壤学试验室建设 教学试验室 要求：面积大（30m2左右），功效单一，常规仪器设备 优点：能确保教学正常进行。缺点：仪器利用率低，经费较少，更新迟缓 房间：样品处理室，消化室、贮藏室、试验教室，标本室 仪器：常规仪器 第62页土壤试验室设计与建设土壤学试验室建设 教研综合试验室 要求：功效多，相互配套，跟踪发展，高效利用，教学优先 优点：有科研支持，设备更新快，试验起点高 缺点：教学与科研在时间上易冲突，难以管理 房间：样品处理室，消化室、化学分析室、贮藏室 珍贵仪器室、试验教室等 仪器：除常规设备外，有定氮仪、滴定仪、分光光度计 火焰光度计、原子吸收仪、流动分析仪、各种色谱仪、ICP等第63页第64页土壤学试验设置针对外专业：定性和定量试验向结合，主要帮助学生了解和 掌握课堂讲解内容。试验一、岩石、矿物、土壤标本以及土壤形态特征 认识和观察试验二、土壤质地手测法练习试验三、土壤分析样品采集与植被试验四、土壤容重测定试验五、土壤含水量测定试验六、土壤机械组成测定试验七、土壤有机质测定与分析试验八、土壤pH值测定第65页土壤学试验设置针对本专业：在定性试验基础上，增 加定量试验数量，锻炼学生土壤 分析技能，帮助其了解土壤发展情况。试验数目和时数为外专业1倍。How to do?第66页土壤学及试验概述土壤学及试验概述第67页 土壤样品采集与制备 一、土壤非均质性 土壤非均质性给土壤样品采集带来很大困难。假如采样误差过大，任何精密分析仪器和熟练分析技术都变得毫无意义。土壤学试验第68页土壤非均质性影响土壤空间变异原因：自然原因：地形、母质、侵蚀、植被 人为原因：耕作、施肥、灌水等耕地和非耕地有效磷和有效钾变异系数比较 土壤样品采集与制备土壤学试验第69页土壤样品采集和制备二、土壤样品代表性 总体：是指一个从特定起源、含有相同性质大量个体事物或现象全体。理论上抽象概念。样品：是由总体中随机抽取出来一些个体组成。个体席间存在着变异。样品和总体含有同质“亲缘”联络。“随机”和“等量”是决定样品代表性主要条件。土壤学试验第70页土壤样品采集和制备三、混合土壤样品采集采样方法：采样单元和采样路线从理论上讲：每个混合样品采样点数愈多，则样品代表性越大。实际要求：采样点和量最少，而样品代表性很好。方法种类：网格法、X形和S形采样。网格法 X形采样 S形采样 土壤学试验第71页土壤样品采集和制备 在一个采样单元中，假如用多个样品等量地均匀混合，组成一个“混合样品”，工作量可大大降低，而其测定值也可到达近似代表性。表2 20个样点土壤及其混合土样中全铜 和锰分析结果比较土壤学试验第72页土壤样品采集和制备组成混合土样样点数：两个要求：1、要确保足够多样点；2、使采样误差控制与室内分析所允许误差靠近故可依据各样点变异系数和试验所要求精密度计算出来：n=(cv/m)2 cv-变异系数，在土壤变异不大地方，普通cv可用1030%预计，对变异大项目可到达50%左右。如速效钾和速效磷。m 试验所允许最大误差 n混合样拼应有样点数，普通5-10点即可。土壤学试验第73页土壤样品采集和制备注意事项：1.采样点分布要尽可能地均匀和随机。2.布点以S形很好，直线形或梅花形易产生系统误差。3 每个采样点取样深度及重量应近可能地一致，上下各层量也应相同。取样时用力大小、转动方向以及插入土壤角度也要尽可能一致。4.每个混合样品普通以取1千克左右为宜。假如取样量太多，可用四分法淘汰。1234取其中一份土壤学试验第74页土壤样品采集和制备特殊土样采集 1、剖面土样采集 自下而上分层采集；取样部位普通选在各层最经典中部。2.诊疗土样采集 在农田中，选择有各种特殊现象范围作为采样单元，取10-30个样点，样点间距离随面积而定。同时取正常地段土样作对比。3.养分动态土样采集 如研究磷在土壤中移动性，如磷肥是条状集中施肥，可将沿耕作方向点合并成混合混合土样，而两侧横向上点用以相互对比。4.盐分动态土样采集 沿剖面垂直取样，或段取或点取，但都要考虑取样时间和深度。土壤学试验第75页土壤样品采集和制备土壤样品制备和储存新鲜土样马上测定风干土样磨细去除杂物过筛贮存或先泠冻要领及注意事项：风干过程要预防污染；微要使全部土壤全部过筛，切忌去粗留细。杂质较多时应统计其百分比；目数确实定：1927年要求，经过2mm（10目）作物理分析，经过1mm（18目）作化学分析做全量分析时应过100目或60目或更细。注意磨样器具选择；混匀后装瓶，内外双标签土壤学试验第76页土壤容重和孔隙度测定一、土壤中重测定1、方法与原理 测定土壤容重方法有：环刀法，蜡封法、水银排除法、填沙法、-射线法等。当前用最多最经典方法是环刀法。即用固定体积（100或50cm3环刀切割原状土壤，烘干、称量后计算单位体积烘干土重量。2、主要仪器：环刀一套，小刀、天平、土铲、烘箱 环刀 用无缝钢管制成，一端有刀口。体积普通为100cm3,内径为5.04cm。高为5.01cm.土壤学试验第77页土壤容重和孔隙度测定3、操作步骤：整平地面或剖面烘干、称量把环刀打入土中挖出环刀削平两端土柱将土推入大铝盒操作要领与注意事项：切忌把环刀打入土中过深；碰到障碍物时，应拔出再做；削平土柱要轻削慢刮；表层土壤要5个重复，底层为3 个。4、结果计算土壤容重（b）G干土/100 容重单位：g/cm3土壤学试验第78页土壤容重和孔隙度测定5、土壤空隙度计算土壤总孔度Pt（%）（1-b/s)100 b土壤容重（g/cm3)s土壤密度（g/cm3)土壤毛管孔隙度Pm（%）Wm b土壤无效孔隙度（%）Pt-Pm土壤学试验第79页土壤颗粒分析土壤学试验第80页土壤颗粒分析概念：土壤质地土壤中各种粒级矿质土粒百分比组成。土壤机械组成土壤质地土壤颗粒分析 土壤质地测定土壤学试验第81页土壤颗粒分析土壤学试验第82页土壤颗粒分析土壤颗粒分级：(mm)直径 国际制 美国制 卡庆斯制 中国制石砾 2 2 1 1砂粒 2-0.02 2-0.05 1-0.05 1-0.05 粉粒 0.02-0.002 0.05-0.002 0.05-0.001 0.05-0.002 粘粒 0.002 0.002 0.001 0.002 物理性砂粒：1-0.01mm物理性粘粒：0.01mm土壤学试验第83页土壤颗粒分析土壤质地分类制：国际制；三级美国制：三级卡庆斯制：二级中国制：二级土壤学试验第84页土壤颗粒分析土壤学试验第85页土壤颗粒分析土壤学试验第86页土壤颗粒分析土壤学试验第87页土壤颗粒分析一、方法和原理土壤颗粒分级和质地分类制：国际制、美国制、卡庆斯基制、中国制土壤颗粒分析方法：比重计法和吸管法，其原理都是斯笃克斯（stocks）定律。斯笃克斯定律：均匀分布在液体中固定介质颗粒，在重力作用下其沉降速度与其颗粒半径成正比，而与液体粘滞系数成反比。当量粒径：土壤学试验第88页土壤颗粒分析吸管法：测定原理：依据斯笃克斯定律，土壤悬液经充分搅拌后，各不一样粒径土粒在介质中是均匀分布，土粒沉降一定时间后，在一定深度上，只存在小于某一粒径土粒，只要在这一时刻和这个深度液层中吸收一定量悬液烘干、称重，便能计算出小于该粒径土粒含量。因而在给定深度和不一样时间，便能够将不一样粒级土粒分离并计算出来。土壤学试验第89页 只要要求了吸液深度，便可依据司笃克斯公式求出各粒径土粒在水中沉降至该深度所需时间表：土壤颗粒分析土壤学试验第90页土壤颗粒分析如计算在20时，直径D=0.05mm土壤颗粒在水中沉降15cm时所需时间。设 土粒密度ds2.65 g/cm3 水密度dw0.9982 g/cm3 重力加速度g=981 cm/s2 水粘滞系数0.01005g/cm.s 土壤学试验第91页土壤颗粒分析主要仪器：吸管仪示意图：1、吸管 仪2、搅拌器3、土壤筛4、沉降筒5、电热板6、烘箱7、水浴锅8、秒表8、温度计土壤学试验第92页土壤颗粒分析试剂：1、0.5M NaOH溶液 2、0.5 M Na2C2O43、0.5 N(NAPO3)64、10%（V/V)HCl溶液5、0.2N HCl6、0.05 NHCl7、6%H2O28、10%(V/V)NH4OH溶液9、10%(V/V)HNO310、10%(V/V)11、4%(NH4)2C2O412、5%AgNO313、异戊醇土壤学试验第93页土壤颗粒分析试验步骤：一、样品处理砾石处理除去有机质称样10g 3份脱钙淋洗土样淋失量计算水煮用H2O2氧化分解0.2N HCl直至无Ca2+用0.05N HCl土壤学试验第94页土壤颗粒分析二、悬液制备土样分散1-0.25mm%0.25mm颗粒烘干称重定容 1升过筛0.25mm吸液测定如不需去有机质酸性土壤：加0.5NNaOH，浸泡过夜石灰性土壤：加0.5N(NaPO3)6在电热板上加热微沸1小时。土壤学试验第95页土壤颗粒分析烘干称重计算水浴蒸干吸液25ml计时悬液搅拌吸管仪调试三、吸液测定：1、土粒直径选取 直径 时间（t）0.05 mm 45 0.01 mm 1836 0.005mm 1：1426 0.001mm 31：01ds=2.65 g/cm3,深度10cm,温度T=20 土壤学试验第96页土壤颗粒分析四、结果计算1、土壤吸湿水含量计算2、洗失量 洗失重烘干样品重洗除有机质和碳酸钙后烘干重3、砾石重4、小于1mm各级颗粒含量（1）1-0.25m