土壤地理学旅游学院教案.docx

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土壤地理学旅游学院教案

教案

（2012～2013学年第一学期）

课程名称：

土壤地理学

课程类别：

专业主干课

班级：

2011级地理科学

教研室：

自然地理学

任课教师：

丁敏

旅游学院制

教案1

课程名称：

土壤地理学课程类别：

专业主干课

授课题目

第一章绪论

授课班级

2011地理科学

授课学时

2

授课方式

讲授

教学准备

认真备课，掌握土壤地理学与本内容相关的最新研究动态

教学目的

掌握土壤、土壤系统、土壤地理学、土壤剖面、土体构型等相关概念；掌握土壤圈的概念，深刻理解其在地球表层系统的地位与作用；了解土壤地理学及其主要学派；了解土壤地理学研究内容、研究方法；掌握土壤地理学的发展方向。

教学重点

土壤、土壤系统、土壤地理学、土壤剖面、土体构型等相关概念；

土壤圈的概念及其其在地球表层系统的地位与作用

教学难点

土壤圈的概念及其其在地球表层系统的地位与作用

单个土体和聚合土体

参考资料

[1]《土壤地理学原理》（第二版），许林书等东北师范大学出版社，2010.

[2]《土壤地理学》（第二版），朱鹤健等高等教育出版社，2010

[3]《土壤地理学》，海春兴等，科学出版社，2010

[4]《土壤地理学》，李天杰等主编，高等教育出版社

教学内容与教学环节

备注

第一节土壤的基本特征

一．土壤的基本概念

（一）土壤的含义

定义：

土壤是发育于地球陆地表面的具有肥力能够生长植物的疏松表层，是成土母质在一定水热条件和生物作用下，经一系列生化物理作用而形成的具有生物活性和孔隙介质的独立的历史自然体。

具有肥力和自净能力是土壤的本质属性

（二）土壤土体构型

1.土壤剖面：

从地面垂直向下至母质的土壤纵断面（二维）。

土层、土壤层次

2.土体构型/土壤剖面构造：

是指各土壤发生层（土层）的数目、排列组合方式和厚度。

3.单个土体：

是土壤剖面的立体化形式，是土壤的最小的体积单位

4.聚合土体：

由空间上相邻、物质组成和性状相近的两个以上单个土体组成的群体。

土壤分类的基本分类单位。

二．土壤系统与土壤圈

（一）土壤系统

土壤是由固相（矿物质和有机质）、液相（土壤水分和土壤溶液）和气相（土壤空气）三相物质组成并相互联系、相互作用组成的有机整体，表现出肥力、能量交换和净化的功能

（二）土壤圈

覆盖于地球陆地表面和浅水域底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层，犹如地球的地膜.从地球表层系统的角度看，是其重要组成部分，处于大气圈、水圈、岩石圈和生物圈的界面和中心位置。

（三）土壤圈在地球表层系统中的地位和作用

1.土壤圈是地球表层系统的重要组成部分

2.土壤圈是自然环境中物质循环和能量转化的重要环节和活跃场所

3.土壤圈具有广泛的生态环境功能

4.土壤圈的地理环境指示意义（记忆快）

三．土壤与人类社会发展

土壤肥力与人类活动；土壤自净能力与人类活动

第二节土壤地理学的研究内容、方法与学科体系

一．土壤地理学的研究对象与内容

土壤地理学研究对象：

土壤及其与地理环境的关系

土壤地理学研究内容：

参照教材章节进行讲解。

分几个模块

土壤地理学是研究土壤在地球表面的发生发育、土壤分类及时空分异规律，进而为调控、改造和利用土壤资源提供科学依据的学科

二．土壤地理学的研究方法

1、土壤野外观察与定位观测2、实验室化验分析与实验模拟

3.历史分析研究法4、数理统计研究法

5、地球化学研究法6、遥感和GIS应用方法

三．土壤地理学的学科体系

土壤地理基础学科研究：

土壤分类学、土壤发生学、土壤形态学、土壤分布规律、土被结构等。

土壤地理应用学科研究：

土壤资源学、系统土壤学、环境土壤学、土壤调查与制图

土壤地理工程技术学科研究：

土壤信息系统、土壤采样计划、土壤利用、水土保持与土壤改良

第三节土壤地理学的发展简史

一．国外土壤地理学的发展

西欧土壤地理派的发展；俄国土壤地理派的发展；美国土壤诊断学派的发展。

二．中国土壤地理学的发展

中国古代土壤地理学发展；近代土壤地理学的发展；现代土壤地理学的发展。

三．土壤地理学的发展趋势

土壤地理学研究内容不断丰富，基础理论研究不断加强；应用研究领域不断扩展；土壤地理研究成果的国际交流与融合不断加强

（土壤地理学的发展简史部分主要通过学生看书总结，培养自我学习的能力）

学生课外学习引导

除了看相关的参考书外，中文网站：

中国科学院南京土壤研究所

中国土壤学会

中国土壤数据库

了解学科的最新的动向。

课后小结

土壤圈层是一个全新的概念，引导学生建立起宏观的思维方式。

以期将土壤研究放在宏观的框架之中。

教案2

课程名称：

土壤地理学课程类别：

专业主干课

授课题目

第二章土壤的固相组成及诊断特性

第一节土壤矿物

授课班级

2011地理科学

授课学时

2

授课方式

讲授

教学准备

认真备课，掌握土壤地理学与本内容相关的最新研究动态

教学目的

掌握土壤固相物质组成及其物理性质与地理环境的关系；认识土壤矿物类型，掌握其风化特征；认识土壤矿物空间分异规律；

教学重点

土壤矿物的化学风化过程；

教学难点

粘土矿物的类型与特征

参考资料

[1]《土壤地理学原理》（第二版），许林书等东北师范大学出版社，2010.

[2]《土壤地理学》（第二版），朱鹤健等高等教育出版社，2010

[3]《土壤地理学》，海春兴等，科学出版社，2010

[4]《土壤地理学》，李天杰等主编，高等教育出版社

教学内容与教学环节

备注

第二章土壤的固相组成及诊断特性

土壤组成：

土壤是由固相、液相、气相和土壤生物体四部分组成。

最适宜植物生长的壤质土壤表土的体积组成

第一节土壤矿物

土壤矿物来源：

主要来自成土母质或母岩，是土壤的主要组成物质。

土壤矿物构成了土壤的“骨骼”，它对土壤组成、性状和功能具有巨大的影响。

土壤矿物分类：

按照发生类型可将土壤矿物划分为

原生矿物

次生矿物

可溶性矿物。

一、原生矿物

1、原生矿物（primarymineral）直接来源于母岩特别是岩浆岩。

2、原生矿物类型：

铝硅酸盐类、长石类矿物、云母类矿物、橄榄石类矿物、辉石与角闪石类矿物、氧化物类、硫化物类和磷灰石类。

3、土壤矿物的风化极稳定性

二、土壤矿物的形成与转化

1、土壤矿物的风化过程

物理风化

化学风化

溶解

水化

水解

脱盐基阶段

脱硅阶段

富铝化阶段

2、影响矿物风化因素

矿物的组成与结构

环境因素

3、土壤矿物风化指数

硅铝率

迁移系数

三、土壤次生矿物

1、土壤次生矿物：

是指原生矿物在风化和成土过程中新形成的矿物，它包括简单盐类、次生氧化物和次生铝硅酸盐类。

它们是土壤矿物中最细小的部分，具有活动的晶格、呈现高度分散性，并具有强烈的吸附代换性能、能吸收水分和膨胀，因而具有明显的胶体特性，又称为黏土矿物

2、次生矿物类型

易溶盐类：

分布在干旱半干旱区

次生氧化物：

二氧化硅、氧化铝、三水铝石

次生铝硅酸盐：

基本结构单元：

硅氧片、水铝片

分类：

1：

1型高岭石类

2：

1型蒙脱石类、水云母

3、次生矿物的分带性

4、在中国次生矿物分布的地带性表现为

●新疆、甘肃西部和内蒙古西部为水云母地带；

●内蒙中部、黄土高原北部和东北西部为水云母-蒙脱石地带；

●华北大部和东北平原为水云母—蛭石地带；

●北亚热带湿润区为水云母-蛭石-高岭石地带；

●江南丘陵、四川盆地及云贵高原为高岭石-水云母地带；

●华南及云南南部为高岭石-二三氧化物地带。

学生课外学习引导

查阅资料，了解土壤次生矿物的环境意义；以及了解中国地表风化壳类型及其分布。

课后小结

土壤矿物的形成与转化过程是本节的核心构架，也是学习该门课程的一把钥匙。

一定要认真把握。

教案3

课程名称：

土壤地理学课程类别：

专业主干课

授课题目

第二章土壤的固相组成及诊断特性

第二节土壤有机质

授课班级

2011地理科学

授课学时

2

授课方式

讲授

教学准备

认真备课，掌握土壤地理学与本内容相关的最新研究动态

教学目的

了解土壤生物群落组成对土壤的影响；掌握土壤有机质转化；掌握土壤腐殖质的性质与结构

教学重点

土壤腐殖质的性质与结构，土壤有机质的概念和分类

教学难点

土壤有机质转化及其生态环境功能。

参考资料

[1]《土壤地理学原理》（第二版），许林书等东北师范大学出版社，2010.

[2]《土壤地理学》（第二版），朱鹤健等高等教育出版社，2010

[3]《土壤地理学》，海春兴等，科学出版社，2010

[4]《土壤地理学》，李天杰等主编，高等教育出版社

教学内容与教学环节

备注

第二节土壤有机质

土壤有机质地类型：

非特异性土壤有机质和土壤腐殖质

一、土壤有机质来源

（一）普通有机质

分类碳水化合物；含氮化合物（蛋白质）；木质素；单宁、树脂、脂肪、蜡质：

（二）、土壤腐殖质

概念：

是目前尚未了解其形成过程和化学结构的一类有机质。

通常认为是动植物残体分结构的产物经过再合成所形成的复杂的高分子的有机化合物。

也称土壤的特异性有机质。

约占土壤有机质的50%-65%

1腐殖质的分离

分类：

根据在不通溶剂中的溶解性分为胡敏酸、富里酸、棕腐酸、胡敏素。

2腐殖质（胡敏酸与富里酸）比较（组成、结构、性质等）

土壤腐殖质组成－营养元素NCHNOSP；

土壤腐殖质性质：

胡敏酸

富里酸

意义：

形成有机无机复合体，肥力意义；络和性能，土壤具有自净能力。

（三）土壤活的有机体（土壤动物和土壤微生物）

1土壤动物：

有机质来源。

作用

2、微生物是土壤有机质转化的主要动力。

细菌：

好气、嫌气和兼气。

中性至微碱性

放线菌：

耐寒、弱碱性、碱性。

分解木质素。

好气

真菌：

能在酸性环境。

好气

二土壤有机质的转化与地理环境的关系

（一）土壤有机质的矿质化与地理环境

1.土壤有机质的矿质化概念和过程

概念：

是指复杂的土壤有机质在微生物的作用下分解成简单的有机质以致最后分解成无机物（如CO2、H2O等）的过程

过程：

不含氮有机质的矿质化、含氮有机质的矿质化、含磷有机质的矿质化、含硫有机质的矿质化

2、矿质化的意义：

1）有机质的矿质化为植物提供速效养分

2）是生态系统碳循环的重要环节

3）是生态系统氮循环的重要环节

4）能促进土壤能量的转化

（二）土壤有机质的腐殖化

1.概念土壤中的动植物残体在微生物分解的同时，其部分分解产物又在微生物作用下，重新合成一类性质较稳定的有机高分子化合物，即腐殖质的过程

2.形成学说

3.土壤有机质腐殖化的意义

1）是植物养分的源泉。

保蓄

2）改善土壤物理性质：

胡敏酸形成良好团粒结构和微结构不可缺少的胶结物质

3）提高土壤的吸附能力和缓冲能力

4）植物生长激素

5）促进矿物转化富里酸强酸性

6）增强土壤净化能力

（三）土壤有机质的转化与地理环境

1土壤有机质的种类影响有机质转化：

1）有机质的结构2）植物残体的C/N比值、25:

1或30:

1；3）灰分

2地理环境与土壤环境影响有机质转化

（1）土壤环境是影响微生物活动和有机质转化的直接环境

1）土壤的通气状况：

好气，嫌气

2）土壤的温度和湿度状况：

湿度：

60—80%；温度0—45℃；大于45

3）土壤的酸碱反映：

酸性，真菌，富里酸；中性、微碱性，细菌放线菌，胡敏酸

（2）地理环境是影响土壤有机质转化的重要外部因素

经纬度位置、海拔、气候、地形、水文、植被及其季节变化均影响和制约土壤的水热组合，从而影响微生物的类群及其活动

三、土壤物质循环（作为与热点问题如碳循环相联系的土壤碳循环作为引子扩大学生的视野）

氮循环、碳循环、磷循环、硫循环

土壤元素的生物地球化学循环是“土壤圈”物质循环的重要组成部分。

土壤中化学元素以能量传递为驱动力，沿着土壤-生物-大气进行物质循环传递的过程（主要过程界定为:

土壤-植物-大气）称为土壤元素的生物地球化学循环。

典型的再循环过程：

①植物从土壤中吸收营养元素；

②植物的残体归还土壤；

③土壤微生物分解植物残体，释放营养元素；

④营养元素再次被植物吸收。

土壤元素循环:

在生物参与下，营养元素从土壤到植物，再从植物回到土壤的循环，是一个复杂的生物地球化学过程。

学生课外学习引导

思考土壤碳循环在全球碳循环中的意义。

例如：

土壤碳循环与全球气候变化

课后小结

土壤有机质，特别是腐殖质组成与结构是本科生学习的重点与难点。

教案4

课程名称：

土壤地理学课程类别：

专业主干课

授课题目

第二章土壤的固相组成与物理诊断特征

第三节土壤固相的物理诊断特性

授课班级

2011地理科学

授课学时

2

授课方式

讲授

教学准备

认真备课，掌握土壤地理学与本内容相关的最新研究动态

教学目的

使学生掌握土壤质地概念及质地的适宜性；使学生掌握土壤结构的含义及类型、土壤密度、土壤孔隙度含义；了解土壤物理性质；

教学重点

1、土壤结构的含义及类型；2、土壤物理性质，3土壤质地概念；

教学难点

土壤质地与土壤粒级，土粒密度、土壤密度、土壤孔隙度含义

参考资料

[1]《土壤地理学原理》（第二版），许林书等东北师范大学出版社，2010.

[2]《土壤地理学》（第二版），朱鹤健等高等教育出版社，2010

[3]《土壤地理学》，海春兴等，科学出版社，2010

[4]《土壤地理学》，李天杰等主编，高等教育出版社

教学内容与教学环节

备注

第三节土壤固相的物理诊断特性

一、土壤质地

（一）、矿物颗粒粒级的划分

粒级概念

矿物颗粒粒经大小相近、性质相似的土粒归为一类，称为粒级。

美国制、苏联制、国际制。

粒级：

石块、砾石、砂粒、粉粒、粘粒五级。

各粒级组成与性质：

矿物组成：

石块、砾石和砂粒－几乎全部为原生矿物组成

粉粒－绝大多数是石英

粘粒－次生矿物

化学组成：

化学元素变化规律

性质：

●随着粒级的减少，吸附性能增加，离子交换性能增加，因而土壤颗粒的孔隙度、吸湿量、持水量、毛管含水量、比表面积、膨胀潜能、吸附性能、塑性和粘结性增强。

●土壤的通透性、透水性、土壤密度降低。

2、土壤矿物元素

植物吸收土壤中的主要元素有16种。

根系吸收的土壤营养元素的途径主要有三种方式。

（二）土壤机械组成与土壤质地

土壤质地概念，又称土壤的机械组成，是指各个粒级在土壤中所占的相对比例或质量百分数。

（三）土壤质地分类

土壤质地分类：

美国制、前苏联制

中国拟定的土壤质地分类方案（1978）：

3类11级。

（四）不同土壤质地类型土壤性状分析

土壤质地的适宜性

砂土：

气，砂粒为主，大孔隙多而毛细孔隙少

水，通透性强，透水性强，保水蓄水能力弱

肥，通气性强，有机质易分解，保肥能力弱

热，热容量小，温度变化剧烈，易受干旱和寒冬威胁；但春季升温快，发苗早，暖性土。

优点：

易耕作、适宜性强、供肥快，少餐多肥

粘土：

气，土粒微小，大孔隙少，毛细管多，毛管力强

水，保水、蓄水能力强

肥，保肥能力强，有机质分解缓慢

热，热容量大，温度变化缓慢，春季升温缓慢，发苗晚，冷性土。

缺点：

不易耕作，水土流失。

壤土：

兼顾砂土和壤土优点；“上砂下粘”蒙金地

二、土壤结构

（一）土壤结构体概念

土壤颗粒经常是相互作用而聚集形成大小不同、形状各异的团聚体，土壤中团聚体的组合排列方式成为土壤结构。

（二）土壤结构体的类型

土壤结构类型（大小和几何形状）

单粒状结构

粒状结构（粒状、团粒状、团块状）

块状结构（小块、中块、大块）

柱状结构

片状结构

（三）土壤结构的形成

1）土壤结构形成机理

形成的2个基本条件：

胶结物质（粘土矿物、腐殖质、碳酸盐、土壤动物代谢产物）；

促使土壤颗粒胶结的作用力

形成的2个阶段：

原生团聚体水稳性团聚体

2）衡量土壤结构指标：

土壤团聚体的稳定性（抗机械压力、遇水浸泡后）

通常用水筛后留下的>0.25mm的团聚体含量。

土壤孔隙性：

腐殖质胶结形成的团聚体孔隙度较大，可达40％；

次生黏土矿物较小，大约在35％，非活性孔隙。

高质量的土壤结构是高度水稳性和高孔隙度的结合，只有在生物参与。

3）团粒结构在土壤肥力中的意义（水稳性）

◆团粒结构孔隙度比例适中，分布均匀，大小相间分布；解决了土壤透水性和蓄水性的矛盾；

◆团粒结构解决了土壤水分与空气同时存在的矛盾，利于调节导热性、热容量状况、使温度变化较为温和适度；

◆团粒结构表面的有机质在好气微生物作用下，利于养分释放和供应；结构内部以嫌气微生物作用下，分解过程相对缓慢，利于养分的保存，解决了养分的释放、供应与保存的矛盾；

◆粘着性、粘结性、可塑性均较小，利于耕作。

4）影响土壤结构形成因素

●促进团聚体形成因素

●促进团聚体固结因素

三、其它土壤物理性质

1、土粒密度：

是指单位容积风干土壤固相颗粒的质量，其单位是g/cm3。

土壤比重

实质：

土壤矿物质与土壤有机质密度的加权平均值。

影响因素：

土壤矿物组成、土壤矿物与有机质的相对含量。

2、土壤比重：

即土壤容重，是指单位容积风干原状土土壤的质量，其单位是g/cm3。

实质：

容积是指土壤固相物质所占据的和土壤空间所占据的容积。

影响因素：

土壤孔隙、土壤固相的数量、组成、结构

3、土壤孔隙度：

单位原状容积土壤中孔隙所占容积的百分数。

计算公式：

=（Vb-Vp）/Vb100

=（m/b-m/p）/（m/b）100

=（1-（b/p））100

土壤孔隙分类：

非毛管孔隙0.1mm通透性

毛管孔隙0.1mm持水性

土壤孔隙度：

非毛管孔隙度

毛管孔隙度

适宜的土壤孔隙状况

◆土壤中大小孔隙同时存在，土壤总孔隙度在50%左右，而毛管孔隙在30—40%之间，非毛管孔隙在20—10%，则比较理想；

◆若总孔隙大于60—70%，则过分疏松，难于立苗，不能保水；

◆若非毛管孔隙小于10%，不能保证空气充足，通气性差，水分也很难流通（渗水不好）；

影响土壤孔隙状况的因素

◆质地的影响：

规律为质地越粘，总孔隙度增加；

◆结构的影响：

团聚体直径越大，总孔隙度上升，一般团聚体直径在0.5—2mm较好；

◆有机质的影响：

增加总孔隙度（本身多孔），并利于团聚体的形成

4、土壤磁性

5、土壤颜色

土壤颜色是土壤物质成分和内在性质的外部反映，是土壤发生层次外表形态特征最显著的表现。

门塞尔颜色系统：

为了使土壤颜色的描述科学化，真正反映土壤颜色的本质国

际土壤学界普遍采用的一种标准色卡比色法，命名系统采用颜色的三属性即色调、亮度和彩度来表示。

土壤颜色命名法：

颜色名称＋门塞尔颜色标量

学生课外学习引导

让老家在农村的同学，思考不同质地的土壤类型，农民是如何改良利用的。

课后小结

土壤结构的含义及类型以及土壤密度、土壤孔隙度的含义是本节学习的重点。

教案5

课程名称：

土壤地理学课程类别：

专业主干课

授课题目

绪论

授课班级

2011地理科学

授课学时

2

授课方式

讲授

教学准备

认真备课，掌握土壤地理学与本内容相关的最新研究动态

教学目的

1、掌握土壤流体物质组成及其主要诊断特性

2、了解土壤空气及其运动、土壤热量状况

3、掌握土壤水类型及土壤水分状况

4、掌握土壤分散系及其中物质转化过程

5、理解土壤肥力与生态环境功能

教学重点

教学难点

参考资料

[1]《土壤地理学原理》（第二版），许林书等东北师范大学出版社，2010.

[2]《土壤地理学》（第二版），朱鹤健等高等教育出版社，2010

[3]《土壤地理学》，海春兴等，科学出版社，2010

[4]《土壤地理学》，李天杰等主编，高等教育出版社

教学内容与教学环节

备注

第一节土壤空气及其运动

土壤空气是土壤的重要组成成分，它和土壤水分共同存在于土壤孔隙之中，是影响土壤肥力与土壤自净能力的因素之一。

一、土壤空气的来源和组成

来源：

主要来源于近地大气层；但经历土壤微生物地改造，与有明显的不同。

组成：

1）土壤微生物呼吸作用、有机质分解作用使CO2浓度增加，O2浓度降低；

2）土壤水分经常饱和状态；

3）土壤空气组成经常处于变化过程。

对生物活性的影响：

1）通气状况不良对土壤微生物活动影响强烈，产生一些有毒物质；

2）通气状况不良影响根系生长，根系对水分和养分的吸收。

二、土壤气体交换过程

1、分子扩散过程

土壤中不断进行的动植物呼吸作用和微生物对有机质物的生物化学分解作用，使得土壤空气中O2不断消耗和CO2逐渐累积，其结果是土壤空气中O2、CO2浓度与近地层大气中O2、CO2浓度之间差异的扩大，这样必然引起O2、CO2气体分子扩散的发生，亦称为土壤呼吸作用。

2、湍流交换

近地大气层空气的湍流运动也会引起土壤与大气之间的空气交换。

土壤空气与近地大气之间气体扩散过程示意图

三.土壤通气状况的肥力意义

土壤的通气状况指土壤气体的含量和组成，受土壤孔隙度和大小孔隙比例以及农业生产措施（耕作、中耕除草等）的影响，进而影响土壤的肥力。

1.影响种子萌发、根系的生长和吸收功能

2.影响微生物的活动

3.影响养分状况

4.影响植物的抗病性

第二节土壤热量状况

土壤热量状况是土壤的重要物理性状之一。

影响土壤水分、空气及近地大气层空气的运动，影响土壤中的物质迁移转化及生物的生理活动过程。

影响土壤热量状况的主要因素有：

①土壤吸收的净热量；

②使土壤温度变化所需热量；

③土壤水相态转化及其扩散所需热量；

④土壤物质迁移转化所消耗或释放的热量。

一、土壤热量来源

太阳辐射能是土壤热量最主要的来源、其他还有地热、土壤物质转化释放的化学能、人类在耕作过程中所施加的化学能。

二土壤热学性质

1土壤热容量：

单位质量或单位体积的土壤每生高一摄适度所需热量的卡数。

又分为重量热容量（单位用卡/克.度表示）和容积热容量（单位为卡/立方厘米.度）。

2土壤导热率：

土壤导热率用来表示传导土壤热量的强度，通常用λ表示，其表示1cm厚度的土层，温度差1℃时，每秒钟经断面1平方cm通过的热量的焦耳数，单位：

J/cm.s.℃。

　　土壤三相物质的导热率相差很大：

土壤固体>土壤液体>土壤空气。

3.土壤扩散率

三、土壤温度状况

一般来说表土年均温高于当地年均气温值。

与同时期的气温相比，心土层和底土层温度在秋冬季高于气温，而在春夏季低于气温。

四土壤温度的意义

1土温影响种子的萌发和根系的生长

2土壤影响土壤中的各种化学反应

3土壤影响土