土壤地理学作业2010.6Word文档下载推荐.doc
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单位晶胞的理论化学式：
Al4Si8O20（OH）4·
nH2O，理论硅铝率SiO2/Al2O3=8/2=4；
膨胀性大（晶层以分子引力联结）；
电荷数量大；
同晶替代现象普遍；
颗粒较细，呈片状，可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性显著，对耕作不利。
水化云母类：
单位晶胞化学式：
K2（Al·
Fe·
Mg）4（Si·
Al）8O20（OH）4·
nH2O，理论硅铝率SiO2/Al2O3:
3～4；
非膨胀性，晶层之间吸附的K+的强吸附力，层间距1.0nm；
电荷数量大（同晶替代现象普遍，主要发生在硅片，电荷量较大，但部分被层间K+中和，有效电荷量少于蒙脱石）；
可塑性等性质介于高岭组和蒙脱组之间。
绿泥石类：
三八面体，化学式为Mg·
Al）12（Si·
Al）8O20（OH）16；
同晶替代现象普遍（硅片、水铝片和水镁片上均有发生，硅片中Al3+代Si4+、铝片中Mg2+代Al3+产生负电荷，水镁片中Al3+代Mg2+产生正电荷，两者相抵为净负电荷，介于伊利石与高岭石之间）；
颗粒较小，可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性居中。
6、从次生粘土矿物的形成图示，阐释土壤次生粘土矿物的分布规律？
经过碎屑型风化阶段
↓
原生硅酸盐矿物（长石、云母、角闪石）
（干旱半干旱、荒漠地区，我国青藏高原及西北地区）
↓（脱盐基）温暖湿润
硅铝型风化阶段（绿泥石、水云母）
（半干旱、草原地区，我国中北部）
↓脱盐基（K）
蛭石
（半湿润地区，如华北东北地区）
蒙脱石
（亚热带湿润地区）
↓高温多雨（脱硅）
富铝化阶段（高岭石、铁铝氧化物）
（南亚热带、热带湿润地区、如我国华南，之南南部的海南等地区）
第二次作业
1、土壤有机质在土壤肥力上的意义
1、养分较完全
植物生长所需养分N：
80～97%，平均95%；
P：
20～76%；
S：
38～94%，为有机态，由有机质提供。
2、促进养分有效化（effectuation）
有机质（OM）矿质化过程中产生的有机酸，腐殖化过程中产生的腐殖酸，一方面促进土壤矿质养分溶解释放养分；
另一方面可以络合金属离子，减少金属离子对P的固定，提高P的有效性。
3、提高土壤保肥性（nutrientpreservingcapability）
土壤腐殖质是一种有机胶体，有巨大的表面积和表面能，吸附能力大于矿质胶体，从而大大提高土壤保肥性。
胶体对阳离子吸附能力比较（cmol/kg）
胶体类型 有机胶体 高岭石 蒙脱石
吸附力 150～450（平均350）3～5 80～100
4、提高土壤缓冲性（impactabsorption）
腐殖质含有多种功能团，遇OH－时，电离出H＋与之作用生成水对碱緩冲；
遇H＋时则由于带负电荷而吸附H＋对酸緩冲；
同时，由于腐殖质胶体带负电荷，可吸附土壤溶液中盐基离子，对肥料起緩冲作用。
5、促进团粒结构（aggregatestructure）的形成，改善土壤物理性质（physicalproperty）
粘结力（bindingforce）：
砂＜有机胶体＜粘粒
因此，有机质能改变砂粒的分散无结构状态，又能改善粘粒的粘重大块结构，促进土壤良好结构的形成，从而改善土壤的通透性等物理性质。
2、腐殖质的分组依据，根据各自化学结构特点对比分析各组分的性质？
根据腐殖质在不同溶剂中的溶解性，可将其分为胡敏酸、富里酸、棕腐酸和胡敏素，土壤腐殖质主要由胡敏酸和富里酸组成，构成其的主要结构有：
碳水化合物，氨基酸，芳香族化合物以及多种官能团。
胡敏酸是溶于碱、不溶于酸和酒精的一类高分子有机化合物，具有胶体的性质，其分子结构具有明显的芳香化，从而具有弱酸性、吸附性和阳离子交换性能，其一价盐均溶于水，二价三价均不溶于水。
富里酸是溶于碱和酸的高分子有机化合物，从化学组成上看，富里酸的C/N比值比胡敏酸低，表明富里酸分子结构中芳香结构体聚合程度较低，其外围官能团中羟基、醇羟基明显增多，故其在水溶液中可解离出更多的氢离子，表现出更强的酸性。
富里酸具有相对较弱的吸附性和阳离子交换性能，其一价二价三价盐均溶于水。
第三次作业
1、简述土壤四个主要粒级的大致界限及基本性质？
分为石砾、沙砾、粉粒、粘粒四个主要粒级
国际制mm：
2，2-0.02，0.02-0.002，0.002
美国制mm：
2，2-0.05，0.05-0.002，0.002
卡庆斯基制mm：
0.01以上物理性沙砾
0.01以下物理性粘粒
中国制mm：
1-10，1-0.05，0.05-0.001，0.001
石砾：
无吸湿量，最大分子持水量小，毛管上升高度
低，渗透系数大，不可塑，主要为原生矿物，Sio2多
沙砾：
以原生矿物为主，最多是石英，吸湿量略高于
石砾，最大分子持水量明显大于石砾，渗透系数较小，细沙粒有湿胀性，不可塑。
粉粒：
有明显的吸湿量，最大分子持水量较大，毛管上升高度极大，渗透系数小，湿胀性强，中粉粒已有可塑性，出原生矿物外，还有一些风化形成的次生矿物
粘粒：
吸湿量极大，无毛管性，无渗透性，湿胀性极强，塑性强，含较多的次生矿物。
物理性变（土粒由大到小）：
保水能力，最大吸湿量、最大分子持水量毛管水上升高度增加，但通透性，渗透系数降低；
土壤膨胀性（soilswelling）和可塑性（plasticity）增加，对耕作（tillage）带来不利影响。
化学性变（粒径由大到小）：
SiO2含量由多到少；
R2O3（即Fe2O3与Al2O3的总称）与SiO2相反，随粒径由大到小，R2O3含量由少到多；
CaO、MgO、P2O5、K2O随土粒由大到小,含量增加。
2、土壤质地分为哪几类？
如何确定土壤的质地？
不同质地的土壤肥力特征及如何改良？
分类标准，世界各国并不统一，有：
国际制、美国制、卡庆斯基制、我国等，但大同小异，各种分类标准均根据土壤颗粒组成进行划分，将颗粒组成相近而土壤性质相似的土壤划分为一类，并给予一定的名称。
大体分为三类：
砂质土类、粘质土类、壤质土类，其对应的肥力特征及改良如下：
砂质土类
水：
粒间孔隙大，毛管作用弱，透水性强而保水性弱，水气易扩散，易干不易涝
气：
大孔隙多，通气性好，一般不会累积还原物质
热：
水少气多，温度容易上升，称为热性有利于早春作物播种。
肥：
养分含量少，保肥力弱，肥效快，肥劲猛，但不持久，易造成作物后期脱肥早衰
耕性：
松散易耕
粘质土类
粒间孔隙小，毛管细而曲折，透水性差，易产生地表径流,保水抗旱力强，易涝不易旱
水多气少，热容量大，温度不易上升，称冷性土，对早春作物播种不利
小孔隙多，通气性差，容易累积还原性物质
养分含量较丰富且保肥力强，肥效缓慢，稳而持久，有利于禾谷类作物生长，籽实饱满。
早春低温时，由于肥效缓慢易造成作物苗期缺素
耕性差，粘着难耕
壤质土类
土壤性质兼具粘质土和砂质土的优点，而克服了它们的缺点。
耕性好，宜种广，对水分有回润能力，是较理想的质地类型。
对应改良：
3、土壤结构有哪些类型？
其中团粒结构对土壤肥力有何意义？
a、块状结构（cloddystructure）
形状：
立方体型，纵轴和横轴大体相等，边面不明显，内部紧实。
产生条件：
熟化度较低的表层土壤或缺乏有机质而粘重的底土多为块状结构。
大小划分：
大块状结构,直径>
10cm;
小块状结构直径5～10cm。
b、团块状（crumbystructure）
形状：
与块状相似，较块状结构小，略呈圆形，表面不平。
大团块结构，直径5～3cm；
团块状结构，直径3～1cm；
小团块状结构，直径<
1cm。
c、核状结构（nuttystructure）
形状：
立方体型，边面明显的多棱角碎块，内部紧实，泡水后不易散碎。
产生条件：
在粘重的心土层或由氢氧化铁胶结土粒后形成核状结构。
大小划分：
大核状，直径>
1cm；
核状，直径7～10mm；
小核状，5～7mm。
d、柱状（columnarstructure）
形状：
侧面，横断面形状不规则。
产生条件：
柱状结构是碱化土壤的标志特征，常在干旱半干旱地带的底土出现。
大小划分：
大柱状结构，>
5cm；
柱状结构，3～5cm；
小柱状结构，<
3cm。
e、棱柱状结构（primaticstructure）
形状：
同柱状结构，棱角尖锐明显，横断面略呈三角形。
产生条件：
粘重土壤的底土，由于干湿交替频繁形成棱柱状结构。
大小划分：
大棱柱状结构，>
棱柱状结构，3～5cm；
小棱柱状结构，<
f、片状、板状结构（platystructure）
形状：
横轴远大于纵轴，呈扁平状结构体。
雨后土壤表面结壳或老耕作土壤犁底层。
>
3mm者为板状，<
3mm者为片状。
g、团粒结构（granularstructure）
形状：
近似于球形，疏松多孔的小土团称团粒结构，是含有机质丰富肥沃土壤的标志特征。
大小划分：
一般为0.25～10mm，<
0.25mm者称微团粒（microaggregate），水稻土中多为微团粒结构。
团粒对土壤肥力意义：
团粒结构具有小水库、小肥料库、空气走廊的作用，协调水气状况能力强，因而是理想的结构体。
a、小水库（reservoir）
团粒结构透水性好，可接纳大量降水（precipitation）和灌溉水（irrigationwater），而团粒内部保水性强，天旱（drought）时还可防止水分蒸发（evaporation）。
天旱时表层蒸发失水后，土体收缩切断与下层毛管连通性，水分不会由大孔隙流向小孔隙而蒸发损失。
b、小肥料库
具有团粒结构的土壤，通常有机质含量丰富。
团粒结构表面为好气作用，有利于有机质的矿质化（mineralization），释放养分。
团粒内部则有利于腐殖化（humification），保存养分。
c、空气走廊
由于团粒之间的孔隙较大，有利于空气流通（ventilation）
4、土壤结构如何形成的？
形成可分为两个阶段
第一阶段是土粒在自身的粘结、凝聚或在外物胶结作用下粘聚形成致密土体或次生复粒（secondarycompoundparticle）（微团聚体（microaggregate））；
第二阶段是团聚体再通过黏粒等的作用进一步粘结形成水稳性的团聚体。
5、土壤比重（土粒密度），容重的概念，及其应用？
土壤比重：
单位容积上土壤固相颗粒的质量（风干）（g/cm3）（书）
单位容积固体土粒（不包括粒间孔隙）的质量。
（g/cm3）（ppt）
（土壤密度与4℃时纯水密度之比。
一般取2.65）
土壤容重：
单位体积自然状态土壤体（含粒间孔隙）的重。
（g/cm3）
土壤容重的作用：
第四次作业
1、土壤空气组成与大气组成有什么基本差异？
土壤空气与近地表大气组成，主要差别：
（1）土壤空气中的CO2含量高于大气
（2）土壤空气中的O2含量低于大气
（3）土壤空气中水汽含量一般高于大气
（4）土壤空气中含有较多的还原性气体。
2、土壤气体交换主要特征与实质？
土壤气体的扩散，也称呼吸作用，在大气和土壤之间二氧化碳和氧气浓度不同形成分压梯度，驱使土壤从答案其中吸收氧气，同时排除二氧化碳的气体扩散作用。
特征即为从高浓度地区流向低浓度地区。
实质即为吸收氧气，放出二氧化碳。
液相扩散：
通过不同厚度氺膜的扩散
气相扩散：
通过充气孔隙扩散保持着大气与土壤间的气体交流作用。
3、土壤气体交换的条件？
通气性机制
a、土壤固相物质部分有足够的孔隙，容许气体进入与排出。
b、必须具备促使气体进入或排除这些孔隙的原动力，即土壤空气于近地表大气层之间不同气体的浓度梯度、近地大气层空气的湍流作用。
4、土壤通气性的机制，通气运动方式？
两种
土壤通气的机制有对流和扩散
对流：
土壤和大气间总压力梯度推动的气体的整体运动。
扩散：
大气和土壤间二氧化碳和氧气浓度的不同，形成的分压梯度，驱使土壤从大气中吸收氧气，同时排出二氧化碳的气体的扩散作用，成为土壤呼吸，是土壤与大气气体交换的主要机制。
5、影响土壤温度的因素有哪些？
如何调节土壤温度？
影响土壤温度变化因素
纬度：
纬度影响土壤表面接受太阳辐射的强度。
随纬度由低到高，自南而北土壤表面接受的辐射强度逐渐减小。
坡向：
北半球南坡接受太阳辐射最多，东南坡、西南坡次之，东坡、西坡、东北坡、西北依次递减，北坡最低。
坡度：
北半球中纬度地区（30～600）的南向坡，随着坡度增加，接受太阳辐射增加。
海拔高度：
海拔增高，大气稀薄，透明度增加，散热快，土壤吸收热量增多，所以高山土温比气温高。
由于高山气温低，地面裸露时，地面辐射增强，随着高度增加，土温比平地的低。
土壤因素：
影响土温变化的土壤因素，包括土壤结构、质地、松紧度、颜色、湿度、地表状态及土壤水汽含量等。
地面覆盖：
地面覆盖后既减少吸热，也减少散热。
调节途径：
可通过调节土壤中的水分含量，翻土以及改变其反射和吸收率。
在土表面覆盖植被、秸秆等，或建立温室，如塑料大棚。
第五次作业
1、土壤水分常数以及水分常数的计算？
水分常数：
土壤中某种水分类型的最大含量，随土壤性质而定，是一个比较固定的数值
包括：
a、吸湿系数
吸湿水的最大含量称为吸湿系数（最大吸湿量）。
测定吸湿系数是在空气相对湿度98%（或99%）条件下，让土壤充分吸湿（通常为一周时间），达到稳定后在105℃～110℃条件下烘干测定得到吸湿系数。
土壤质地愈粘重，吸湿系数愈大。
b、凋萎系数
植物永久凋萎时的土壤含水量称为凋萎系数。
土壤凋萎系数的大小，通常用吸湿系数的1.5～2.0倍来衡量。
质地愈粘重，凋萎系数愈大。
（非活性孔度＝凋萎系数×
容重）
c、田间持水量
毛管悬着水达最大量时的土壤含水量。
它是反映土壤保水能力大小的一个指标。
计算土壤灌溉水量时以田间持水量为指标，既节约用水，又避免超过田间持水量的水分作为重力水下渗后抬高地下水位。
d、毛管持水量
毛管上升水达最大量时的土壤含水量。
毛管上升水与地下水有联系，受地下水压的影响，因此毛管持水量通常大于田间持水量。
毛管持水量是计算土壤毛管孔隙度的依据。
（毛管孔度＝毛管持水量×
（通气孔度＝总孔度－非活性孔度－毛管孔度）
e、饱和持水量
土壤孔隙全部充满水时的含水量称为饱和持水量。
2、土水势的概念以及物理意义？
土水势：
土壤水的自由能与标准状态水（与土壤水等温、等压、等高的纯净自由水）自由能的差值。
反映了土壤水分有效能的高低。
假定标准状态水自由能为零，作为参比标准，土壤水自由能与其比较差值一般为负值。
差值大，表明水不活跃，能量低；
差值小，表明土壤水与自由水接近，活跃，能量高。
水流动方向：
土水势高（负值小）→低（负值大）
3、什么是水分特征曲线以及其应用？
土壤水分特征曲线：
土壤水的能量指标（水吸力）与数量指标（含水量）的关系曲线。
随着土壤含水量的减少其水吸力增大，
基质势降低，植物根系吸水难度增大，水分
有效性降低。
土壤水分特征曲线的应用
a、用于土壤水吸力与含水量之间的换算
不同土壤的水吸力相同，水分有效性相同，
但含水量不同，因而有效水的数量不同。
b、用于各级孔径、孔隙及其容积（V，%）的
计算
D=3/TT:
吸力D:
当量直径
c、计算水容量（又称比水容）
指水吸力变化1个单位土壤吸入或释出的水量（ml/bar·
g），即水分特征曲线的斜率（dθ/ds），可作为土壤供水能力的指标。
4、土壤水分运动规律？
第一阶段：
不饱和流动
第二阶段：
饱和流动
其运动可用达西定律来表示：
q=-kdh/dx
（其中，q为土壤水通量,单位时间通过单位断面水的容积；
dh/dx水压梯度；
“-”表示水流方向；
k为导水率，即单位压力梯度下水的流量）
k主要受孔径大小影响，影响孔径大小的因素有质地、结构。
生产中要求土壤保持适当的饱和k。
若k值过小，造成透水通气差，还原有害物质易在土壤中积累，造成地表径流；
若k值过大，造成漏水漏肥现象。
土壤水的饱和流动：
a、垂直向下的饱和流
发生在雨后或稻田灌水以后。
b、水平饱和流
发生在灌溉渠道两侧的侧渗；
水库的侧渗；
不透水层上的水分沿倾斜面的流动等水平饱和流。
d、垂直向上的饱和流
发生在地下水位较高的地区；
因不合理灌溉抬高地下水位，引起垂直向上的饱和流，这是造成土壤返盐的重要原因。
土壤水的不饱和运动：
（1）推动力（h）包括基模势和重力势
（2）k值不是一个常数，是一个受水吸力,含水量影响的变量。
含水量高，水势高则k值大，反之，水势低则k值小。
若水分是连续的，则随着土壤含水量减少，k值逐渐降低；
若是不连续的，则k值随着含水量降低后急剧下降。
（3）流动方向
由水膜厚的地方向水膜薄的地方移动；
由曲率半径大的孔隙向曲率半径小的孔隙移动；
由温度高处向温度低处移动。
第六次作业
1、土壤胶体有哪几种？
根据组成胶粒物质的不同，土壤胶体可分为三类：
a．有机胶体组成胶粒的物质是有机物质，主要包括腐殖质质及其他复杂的高分子有机化合物，如木质素、蛋白质、纤维素等
b．无机胶体也称矿物质胶体。
包括土壤中的次生矿物如硅酸盐粘土矿物、含水氧化铁铝（Fe2O3.nH2O,Al2O3.nH2O））、含水二氧化硅（SiO2：
·
nH20）及含水氧化锰（MnO2·
nH20）等。
c.有机-无机复合胶体土壤中腐殖质物质与各种次生矿物（含水氧化铁铝、硅酸盐粘土矿物等）紧密结合在一起，形成复合体，称为有机矿质复合体胶体。
2、为什么土壤胶体吸附具有巨大的表面能？
比面（比表面）：
单位重量（体积）物体的总表面积。
土壤颗粒越小，其比表面面积越大。
土壤胶体颗粒内部的分子所收到的内部相同分子的引力相接触，受到的吸引力各方向相等；
而处于土壤胶体表面的分子受到内部相同分子的引力，与其受到介质分子的引力不同，从而使胶体表面具有一定的自由能（表面能）。
胶体的表面能：
胶体的表面具有吸引其他物体的能力，这种能力称为表面能。
表面能是由物体的表面和近表面分子由于受力不平衡而产生的自由能。
一定体积的物质比面愈大，其表面能也愈大。
土壤胶体颗粒在1-100nm之间，颗粒、比面大，故具巨大的表面能。
3、什么是永久电荷，什么是可变电荷，哪些物质带有这些电荷，他们分别是如何带电的？
永久负电荷（或称内电荷）：
电荷一旦产生，其性质和多少不会因环境条件而改变。
主要由于，粘土矿物晶层中核心粒子的同晶置换作用。
粘粒矿物的结构单位为硅四面体和铝八面体，硅酸盐粘土矿物在生成时其硅四面体中的中心原子Si原子可被AI原子所代替，铝八面体中的AI原子可被Fe（Fe3＋或Fe2＋、Mg、ZnMn、Cr、Ni、Li等所代替，从而改变交替的化学组成，而使胶体产生永久负电。
永久负电荷以蒙脱石为最多（它大约可有六分之一的AI被代替），伊利石次之，高岭石很少。
可变电荷（两性胶体）：
在介质酸碱度影响下产生的，其电荷类型和电荷数量均决定于介质酸碱度，又称pH依变电荷。
A、腐殖质产生可变电荷
腐殖质具有很多含氧功能团，这些功能团在介质pH值发生变化时，可解离而带电。
羟基、酚羟基解离使腐殖质带负电，氨基质子化使腐殖质带正电荷。
B、层状铝硅酸盐产生可变电荷--羟基化表面（R－OH）
1:
1型粘土矿物的晶面特点是一面为硅氧烷型表面，另一面则为羟基化表面，后者在介质pH值发生变化时，吸附或释放一个H
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