环境土壤学.doc

l 原生矿物：经过不同程度的物理风化，未改变化学组成和晶体结构的原始成岩矿物。土壤粗粒部分主要由原生矿物组成。l 次生矿物：由原生矿物经过风化、成土过程分解转化而形成的矿物。粘粒主要由次生矿物组成。l 同晶替代：组成矿物的中心离子被电性相通、大小相近的离子所替代而晶格构造不变的现象l 有机质:土壤有机质是指存在于土壤中的所有含碳的有机物质，它包括土壤中各种动植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机物质。l 腐殖质：除未分解和半分解动植物残体及微生物体以外的有机物质的总称。l 根际：通常是指直接受植物根系影响的土壤区域。l 根土比：指单位植物根际土壤中微生物数量与邻近单位根外土壤中微生物的数量比。l 土壤水吸力：指土壤水在承受一定吸力的情况下所处的能态。l 土水势：把单位数量纯水可逆地等温地以无穷小量从标准大气压下规定水平的水池中移至土壤中某一点而成为土壤水所需做功的数量。l 母质：是风化壳的表层，是原生基岩经过风化、搬运、堆积等过程与地表形成的一层疏松、年轻的地质矿物质层，是形成土壤的物质基础，是土壤的前身。l 潜性酸：吸附在土壤胶体表面的交换性致酸离子（H+和Al3+)所反映出来的酸度。l 水解酸：用弱酸强碱的盐类溶液，如醋酸钠与土壤作用，使胶体吸附的H+、Al3+释放到溶液中表现出来的酸度。l 交换酸：土壤胶体吸附H+或Al3+通过交换进入溶液后所反映出的酸度。l ESP：土壤胶体吸附的交换性钠占阳离子交换量的百分率。l 土壤eh：土壤溶液中氧化态物质和还原态物质的浓度关系变化而产生的电位。l 土壤背景值：指未受人类活动影响的土壤本身的化学元素组成和含量。l 土壤自净作用：进入土壤的污染物，在土壤矿物质、有机质和微生物的作用下，经过一系列的物理、化学及生物化学反应过程，降低其浓度或改变其形态，从而消除污染物毒性的现象。l 土壤环境容量：土壤环境单元一定时限内遵循环境质量标准，既保证农产品产量和生物学质量，同时也不使环境污染时，土壤所能允许承纳的污染物的最大数量或负荷量。l 土壤污染：人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化的现象。l 土壤质量：土壤在生态系统界面内维持生产，保障环境质量，促进动物与人类健康行为的能力。l 腐殖化系数：进入土壤的有机物经过一年的腐殖化过程后所残留的碳占原总碳量的比率，或单位重量的有机碳在土壤中分解一年后残留的碳量。l 土壤污染类型：重金属污染、有机污染、固体废物与放射性污染l 土壤污染的修复：生物修复（植物修复、微生物修复）、化学修复、物理修复.n 微生物修复更适用于有机污染土壤的修复n 化学治理方法可显著降低土壤中镉等重金属的有效态浓度，但费用高，化学法对环境造成二次污染的风险性高。l 土壤组分：污染物进入土壤后，与土壤组分发生物理的、化学的和生物的反应。土壤中污染物的水溶态或交换态有效浓度越大，其生物毒性越大；专性吸附态、氧化物态或矿物固定态含量越高，生物毒性越小。n 土壤有机质组分对污染物毒性的影响通过静电吸附和络合（鳌合）作用实现。pH改变污染物和土壤组分电荷特性，改变反应平衡，导致污染物有效度改变。l 潜性酸和活性酸：土壤活性酸和潜性酸属于一个体系中的两种酸，始终处于动态平衡。土壤潜性酸是活性酸的主要来源和后备。活性酸吸附潜性酸，潜性酸解吸活性酸。土壤酸可分为活性酸和潜在酸。土壤活性酸是指与土壤固相处于平衡状态的土壤溶液中的和H+离子。土壤潜在酸指吸附在土壤胶体表面的交换性致酸离子（H+和Al3+）,交换性氢和铝离子只有转移到溶液中，转变成溶液中的氢离子时，才会显示酸性。土壤的活性酸度与潜性酸度是同一个平衡体系的两种酸度。二者可以相互转化，在一定条件下处于暂时平衡状态。土壤活性酸度是土壤酸度的根本起点和现实表现。土壤胶体是H+和Al3+的储存库，潜性酸度则是活性酸度的储备。土壤的潜性酸度往往比活性酸度大得多，相差达几个数量级。l 缺Ca: 在碱性土壤中，土壤胶体中含有大量的交换性钠离子，由于钠离子的交换能力较弱，当它作为钾离子、钙离子的陪伴离子时，使土壤中钾离子的有效性下降，从而导致植物缺钾、钙。l 南方土壤酸化：土壤中的酸包括活性酸和潜性酸，南方土壤中含有大量的铝离 子，而土壤的酸性由交换态的氢离子和铝离子等离子决定。当这些离子处于吸附态时，潜性酸不显示出来。当它们被 交换入土壤溶液后，增加其氢离子浓度，才显示出酸性来。是可逆的过程。土壤吸收性复合体接受了一定数量交换性 氢离子或铝离子，使土壤中碱性(盐基)离子淋失，导致土壤酸化。土壤中 阳离子分为致酸离子和盐基离子，而铝离子属于致酸离子，为酸性；钠离子属于盐基离子，呈碱性。钠离子显碱性，铝离子显酸性。钠离子结合的盐都是阴离子，会消耗土壤中的酸性成份，铝离子结合的盐大部份都是阳离子，会消耗土壤中的碱性成份l 砂土和粘土：沙质土缺少黏粒，土壤的阳离子代换量小，施入化肥后使土壤胶体上的离子饱和度显著升高，离子的有效性提高，同时溶液中保留大量化养分离子易被植物体吸收，故施入化肥后见效快但肥效短；粘质土含较多粘粒，土壤阳离子代换量大，使同量化肥，而离子的饱和度较低，同时大量的离子吸附到土壤胶体表面，溶液中的离子浓度较低，因而肥效较慢，但可以缓慢释放而肥效持久。故施入换肥后见效慢。l 土壤氧化还原： 土壤处于氧化状态时，可促进有机质的分解，但不利于有机态氮的累积。在还原条件下，大量铁、锰离子的出现使一部分原被吸附的钙、钾离子成为速效性，但也促进了盐基（包括其本身）的向下移动。旱地土壤以氧化条件为主，一般不存在因还原性物质过多而引起对植物毒害的问题。水稻土则不同，它虽有周期性的氧化条件和还原条件的交替出现，但在水稻生长期间仍以还原条件为主。l 土壤矿物质元素特征：几乎包括元素周期表中所有元素； 土壤矿物质元素的相对含量与地球表面岩石圈元素的平均含量及其化学组成相似。 O、Si、Al、Fe为主，四者共占88.7%以上； 植物必需营养元素含量低，分布不平衡。化学组成既继承了地壳化学组成的特点，又反映了成土过程中元素的分散、富集特性和生物积聚作用。O、Si、C、N等增加，Ca、Mg、K、Na等减少。l 层状硅酸盐黏土矿物构造特征：基本结构单位（硅氧四面体、铝氧八面体）单位晶片（硅氧四面体片、铝氧八面体片）单位晶层（1:1型、2:1型和2:1:1型晶层）同晶替代（在2:1和2:1:1型粘土矿物中比较普遍，而1:1型粘土矿物中则相对较少）l 层状硅酸盐类组：高岭组（1:1型，非膨胀性，电荷数量少，胶体特性较弱，热带、亚热带土壤中普遍存在，北方及青藏高原土壤中少。）、蒙蛭组 （2:1型，胀缩性大，电荷数量多，胶体特性突出，东北黑钙土和华北栗钙土中含量较多，华北的褐土和西北的灰钙土中也有。）、水化云母组（2:1型，非膨胀性，电荷数量较多，胶体特性介于，伊利石主要存在于我国北方干旱地区土壤中，南方土壤含量很低。）、绿泥石组（2:1型，同晶替代较普遍，颗粒较小，土壤绿泥石主要来自母质遗留，沉积岩和沉积物中较多）。l 土壤生物的多样性：土壤生物数量巨大，种类多样；土壤物质组成和微环境的复杂性导致土壤有丰富的生物多样性；土壤生物类型的多样性；土壤微生物种群的多样性；土壤微生物营养类型的多样性；土壤微生物呼吸类型的多样性。l 影响土壤微生物活性的环境因素：温度；水分及其有效性；pH；氧气和Eh值。l 土壤生物分间的相互作用：竞争关系；互生关系；共生关系；拮抗关系；捕食关系；寄生关系。l 土壤生物的主要分布特征：土壤剖面中生物的分布：土壤不同层次中，由于水分、养分、通气、温度、pH等因素差异及不同微生物的特异性，致使微生物在土壤剖面中的分布不均。一般来说，表土层微生物数量最多，随层次加深，数量减少。土壤团聚体中生物的分布：各种团聚体是微生物在土壤中生活的微环境。团聚体内外的条件不同，微生物的分布也不一样。土壤生物的地理分布：不同土壤类型、肥力水平，土壤微生物的数量和分布有很大差异；中国土壤微生物总数变化趋势：黑钙土 棕壤 灰壤 水稻土 砖红壤；土壤有机质含量与微生物数量关系密切。l 土壤水的来源及其重要性：降水、地下水。土壤的最重要组成部分之一；土壤形成过程中起着极其重要的作用，很大程度上参与了土壤内进行的许多物质转化过程：矿物质风化、有机化合物的合成和分解等；作物吸水的最主要来源；自然界水循环的重要环节；非纯水，而是稀薄的溶液，溶有各种溶质，还有胶体颗粒悬浮或分散其中。l 土壤水形态：吸湿水、膜状水、毛管水、重力水、地下水。l 土壤水分含量表示方法：质量含水量=土壤水质量/干土质量*100%；容积含水量=土壤水容量/土壤总容积*100%；相对含水量=土壤含水量/田间持水量=土壤含水量/饱和含水量；土壤储水量：储水量深度、储水量容积。l 土壤水分含量测定方法：烘干法、中子仪法、TDR（时域反射仪）法、电阻法。l 土水势分势：基质势(m)、压力势(p)、溶质势(s)、重力势(g)。l 土壤水分特征曲线：随着土壤含水量减少其水吸力增大，基质势降低，植物根系吸水难度增大，水分有效性降低。影响因素：土壤质地、土壤结构和紧实度(容重)、温度。l 土壤水分和溶质运移的主要形式：对流运移：土壤溶质随土壤水分运动而运移的过程。分子扩散： 由分子不规则热运动即布朗运动引起的，趋势是溶质由浓度高处向浓度低处运移，最后达到浓度均匀。机械弥散： 溶质在随水流动过程中逐渐分散并占有越来越大的渗流区域范围的运移现象。水动力弥散: 分子扩散与机械弥散综合。l 土壤的主要功能：生产功能（人类农业生产的基地），生态功能（陆地生态系统的基础），环境功能（环境的缓冲净化体系），工程功能（工程基地与建筑材料），社会功能（支撑人类社会生存和发展的最珍贵自然资源）l 土壤与大气圈、水圈、生物圈、岩石圈都有交集。l 如何提高土壤有机质含量（管理）：施用有机肥、旱地改成水田、绿肥或牧草、氮肥有机肥无机肥配合使用、提高科技免耕少耕、还必须强调土壤有机质中要有合适比例的不同生物活性的有机质组成。l 有机质作用：提高植物需要的养分，改善土壤肥力特性、提高土壤保肥性和缓冲性、促进团粒结构的形成，改善土壤物理性质、提高土壤生物活性和酶活性（土壤肥力）、络合富集重金属离子，对农药等有机污染物的固定，对全球碳平衡的影响（生态环境）。l 土壤有机质：土壤有机质主要来源是各种植物残体(redidue: dead plant part)，其化学组成和各种成分的含量，因植物种类、器官、年龄等的不同而有很大差异，从而导致土壤有机质的差异l 土壤有机质分布：目前，我国土壤有机质含量普遍偏低。总体而言,中国东部沿海地区北方土壤有机质含量高于南方土壤，中西部南方高于北方。东西来看。南方地区西部高于东部，北方地区东部高于西部。l 土壤有机质的基本元素组成是C、H、O、Nl 一般把耕层含有机质20%以上的土壤，称为有机质土壤，在20%以下的土壤，称为矿质土壤。l 土壤腐殖质：除未分解和半分解动、植物残体及微生物体以外的有机物质的总称。通常占土壤有机质的90%以上。l 胡敏素、胡敏酸、富啡酸：腐殖物质经土壤微生物作用后，由多酚和多醌类物质聚合而成的含芳香环结构的、新形成的黄色至棕黑色的非晶形高分子有机化合物。l 矿化率：土壤有机质因矿质化作用每年损失的量占土壤有机质总量的百分数称有机质的矿化率。l CO2的释放速率通常是衡量土壤有机质分解率和微生物活性的重要指标。l 植物残体的分解：第一阶段：可溶性有机化合物以及部分类似有机物进入土壤后的头几个月很快矿化 。第二阶段：残留在土壤中的木质素、蜡质以及第一阶段未被矿化的植物残体碳相对缓慢分解。l 腐殖物质：它是一类以芳香化合物或其聚合物为核心，符合了其他类型有机物质的有机复合体。 它与土壤中粘土矿物紧密结合，以有机无机复合体方式存在。能存在与蒙脱石、蛭石等膨胀型矿物的层间，不与微生物接触SOM 周转：有机物质进入土壤后由其一系列转化和矿化过程所构成的物质流通。周转时间：当土壤有机质水平处于稳定状态时，土壤中有机质流通量达到土壤有机质含量所需要的时间。SOM平衡：进入土壤中的有机质等于从土壤中损失的有机质的状态。l 影响土壤有机质分解因素：温度、土壤水分和通气情况、植物残体的特性、土壤特性l 区分富啡酸和胡敏酸的指标：功能图、元素含量、o/c、e4/e6