一、名词解释(每题2分,共40分)
1.土壤环境背景值:未受人类活动影响的土壤本身的化学元素组成和含量。
2.同晶替代:组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格构造保持不变的现象。条件:离子大小要相近,在2:1型和2:1:1型的粘土矿物较普遍。
3.土壤容重(土壤假比重):田间自然垒结状态下单位容积土体(包括土粒和孔隙)的质量或重量(g/cm3或t/m3)数值小于土壤密度,大小受密度和孔隙影响。
4.土壤-植物-大气连续体(SPAC):土壤的水分由根吸收,经过植物,然后蒸发到大气,这样水分在土壤、植物和大气间的运动就构成一个连续体。
5.水稳性团聚体:抗水力分散的土壤团聚体。
6.交换性酸:在非石灰性土壤和酸性土壤中,土壤胶体吸附的交换性氢与交换性铝的总量
7.次生矿物:由原生矿物经过化学变化如变质作用和风化作用所形成的矿物
8.矿质化作用:土壤的有机质在微生物分泌的酶作用下,分解为最简单的化合物,最终变成二氧化碳、水和矿质养分,同时释放出能量的过程。
9.土壤呼吸作用:土壤空气中CO2不断向大气中扩散,大气中的O2不断进入土壤的过程。
10.土壤污染:当加入土壤的污染物超过土壤的自净能力而给生态系统造成的危害。
11.水分特征曲线:土壤水的基质势或土壤水吸力随土壤含水率变化的曲线
12.腐殖化作用:土壤腐殖物质形成过程
13.富铝化作用:矿物岩石在湿热气候条件作用下其硅铝酸盐发生强烈的分解和水解释放出盐基成分,使风化液变为中性或缄性反应,盐基离子不断从风化液中扩散,随盐基一起流失,在这过程中,铁铝锰钛等元素却在碱性风化液中发生沉淀,滞留在原来的土层中富积。
14.黏化作用:土壤中黏粒的生成或淋淀,导致黏粒含量增加的作用。
15.达西定律:单位时间内通过单位面积土壤的水量,土壤水通量与土水势梯度成正比。
16.土壤侵蚀模数:每年每平方公里土壤流失量。
17.诊断层:用于识别土壤分类单元,在性质上有一系列定量说明的土层
18.中国土壤系统分类:以诊断层和诊断特性为基础的系统化、定量化的土壤分类。
19.可变电荷:随介质PH变化而变化的电荷
20.阳离子交换量CEC:在一定的pH值条件下,土壤所能交换和吸附的阳离子的最大量。
二、简述和计算题(每题8分,共80分)
1.简述胡敏酸(HA)和富啡酸(FA)在化学性质与分子结构方面的差异。
胡敏酸由类多糖、芳香族木质素的衍生物和长链烷基部分组成,碱可溶,水和酸不溶
富啡酸主要由多糖和不同量的烷基碳化合物组成,水、碱、酸都可溶
2.简述土水势的概念,土水势由哪儿个分势组成。
土水势:为了可逆地等温地在标准大气下从在指定高度的纯水水体中移动无穷小量的水到土壤水分中去,每单位数量的纯水所需作功的数量,又称总水势ψt,包括基质势ψm、压力势ψp、溶质势(渗透势)ψS、重力势ψg
3。用环刀在田间取样,现根据表中数据计算土壤的基本特性(列出计算式和单
位(a)容重;(b)孔隙度:(c)重量含水量;(d)土壤三相比。
┌─────────┬──────┬───────┬─────────┐
│环刀中湿土总重(g) │烘干土重(g)│环刀体积(cm3) │土壤比重(g/cm3)│
├─────────┼──────┼───────┼─────────┤
│300│250│190│2.63│
└─────────┴──────┴───────┴─────────┘
(a)容重= 300/190 g/cm3 = 1.58 g/cm3
(b)孔隙度= 1- 容重/比重 = 1- 1.58/2.63 = 0.60
(c)重量含水量 =(300 – 250)/ 250 = 20 %
(d)土壤三相比 = 固相率:容积含水率:气相含水率 = 0.4:0.2:0.4 =2:1:2
4.解释K(9)、Eh、pe、ESP四个术语的中文含意。
土壤氧化还原电位(Eh):土壤中的氧化态物质和还原态物质在氧化还原电极(Pt)上达到平衡时的电极电位。是反映土壤氧化还原状况的重要指标。
交换性钠百分率(碱化度)exchangeable sodiumpercentage,,ESP,交换性钠占交换性阳离子总量的百分数。
5.解释土壤pH影响P和Fe元素生物有效性的化学机理。
①PH=6-7时,P有效性最大,PH<5时因土壤活性铁铝增加,形成磷酸铁铝沉淀,PH>7时易产生磷酸钙沉淀,有效性都会降低
②PH<7时,Fe主要以水溶性Fe2+存在,有效性大,PH>7时,Fe2+被氧化为Fe3+,形成Fe(OH)3,溶解度很小,有效性下降
6.简要说明成土过程中随着降雨量的升高,土壤中的H+浓度、钙积层深度、粘粒含量、有机质含量、盐基饱和度的变化情况。
成土过程中,随着降雨量的升高,降雨量大大超过土壤水分蒸发量,土壤酸化PH降低,H+浓度增大,钙离子淋溶使得钙积层深度增加,粘粒含量增加,有机质含量增加,阳离子交换量下降,导致盐基饱和度下降。
7.根据中国土壤分布规律,说出从南到北依次演化的土壤带。
暗棕壤→棕壤→黄棕壤→黄壤→红壤→砖红壤
由东至西:黑土→栗钙土→棕钙土→灰漠土→灰棕漠土→棕漠土
8.简述亚热带红壤在矿物学和化学性质方面的主要特征。
①富铁土的粘土矿物以高岭石为主,可占粘粒总量的80~85%,赤铁矿5~10
②阳离子交换量很低,因为以负电荷少的高岭石为主,且铁铝氧化物包被了层状铝硅酸盐,导致阳离子交换量低
③富铁铝化作用明显,硅和盐基淋失,铁铝氧化物富集,风化程度深,质地粘重,颜色红。
④PH=4~5.5呈酸性或强酸性,盐基饱和度低
⑤生物富集作用强烈,由于水热条件优越,生物归还量大,有机体灰分含量大量积累,土壤中的动物微生物生命活动强,有机质转化为腐殖质量大,速度快。
⑥由于质地粘重,酸度大,盐基离子淋失严重,有机质矿化速度快,有效磷被铁铝固定,因而造成红壤“粘酸瘦”的特点。
9.土壤粒级的概念和四个基本粒级的名称,并说出常用的土壤粒级分类制。
按土粒的大小分为若干组称为土壤粒级,分为石砾、砂粒、粉粒和粘粒。
常用的土壤粒级分类制:国际粒级制、美国农部粒级制、卡钦斯基粒级制和中国粒级制
10.简述土壤酸化的原因。
多雨时降水量超过蒸发量,土壤及其母质淋溶作用强烈,土壤溶液中的盐基离子易随渗滤水向下移动,使土壤易溶性成分减少,H离子取代土壤吸收性复合体上的金属离子被土壤吸附,使土壤盐基饱和度下降,氢饱和度增加,引起土壤酸化。
三、论述题(每题15分,共30分)
1.说明土壤基质势(ψm)的概念,实验室和田间测定的主要方法以及在土壤水分入渗过程中的变化。
在不饱和状态下,土壤水受土壤吸附力和毛管力的制约的土水势称为基质势。
测定的主要方法有张力计法。
基质势是负值,随土壤含水量的增加而升高,至土壤水完全饱和达到最大值0与参比标准相等。
2.在进行土壤耕地地力调查中,常测定的土壤理化性质指标有哪些?并说明选择这些指标的原理。
耕地地力评价是指根据耕地所在地的气候、地形地貌、成土母质、土壤理化性状、农田基础设施等要素相互作用表现出来的综合特征,评价耕地潜在生物生产力高低的过程。
土壤有机质、全氮、速效氮、有效磷、速效钾、pH及中、微量元素含量
物理指标:土壤质地、土层和根系深度、土壤容重和渗透率、田间持水量、土壤持水特征、土壤含水量和土壤温度
化学指标:土壤有机碳和全氮、土壤PH、电导率、矿化氮、磷和钾
生物指标:微生物生物量碳和氮,潜在可矿化氮、土壤呼吸量、生物量碳/有机总碳、呼吸量/生物量