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  城中空城 2013-12-16 00:00:00

  答這么多不就是前面幾句

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  楊博文windy 2013-12-16 00:00:00

  由于土壤有機(jī)質(zhì)是影響土壤可持續(xù)利用Z重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，碳、氮循環(huán)和截獲的研究已經(jīng)成為相關(guān)領(lǐng)域的前沿研究課題。在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，作物通過(guò)光合作用固定CO 2并轉(zhuǎn)化出相當(dāng)數(shù)量的植物殘?bào)w和分泌物（包括動(dòng)物殘?bào)w及排泄物）；后者進(jìn)入土壤，在土壤動(dòng)物和微生物的作用下完成分解、轉(zhuǎn)化、合成等一系列過(guò)程。植物殘?bào)w（包括動(dòng)物殘?bào)w）以及土壤自身的有機(jī)質(zhì)在土壤中的分解是一個(gè)生物化學(xué)過(guò)程，通過(guò)這個(gè)過(guò)程，碳以CO 2的形式歸還到大氣中；而氮、磷、硫和微量元素以無(wú)機(jī)的形態(tài)釋放到土壤中，供高等植物利用；部分養(yǎng)分被土壤微生物同化為微生物生物量，參與土壤微生物的快速周轉(zhuǎn)過(guò)程。在植物殘?bào)w微生物分解過(guò)程中，雖然大部分的碳以CO 2形式釋放到空氣中，但是 14 C標(biāo)記的研究表明，植物殘?bào)w進(jìn)入土壤一年后，約有三分之一的碳被土壤截獲，在土壤中構(gòu)成復(fù)雜的土壤有機(jī)碳庫(kù)。這種截獲過(guò)程與有機(jī)質(zhì)的腐殖化過(guò)程密切相關(guān)，而腐殖化過(guò)程形成土壤有機(jī)質(zhì)，腐殖化系數(shù)決定土壤碳截獲的效率。有機(jī)碳的截獲和礦化（以CO 2的形式排放到大氣，或以可溶性形態(tài)從土壤淋失）是兩個(gè)相反的過(guò)程，兩者都受到土壤內(nèi)有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化循環(huán)過(guò)程的制約。土壤有機(jī)質(zhì)的礦化和腐殖化過(guò)程對(duì)于土壤碳循環(huán)同樣重要：沒(méi)有礦化過(guò)程，土壤有機(jī)質(zhì)中的養(yǎng)分不能釋放并被植物利用；若沒(méi)有腐殖化過(guò)程，有機(jī)質(zhì)不能在土壤中截獲積累。缺少其中任何一個(gè)過(guò)程，土壤碳循環(huán)都不能實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)過(guò)程的相對(duì)速率對(duì)于土壤有機(jī)質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化至關(guān)重要?？梢?jiàn)，處理好土壤有機(jī)質(zhì)積累和消耗的關(guān)系，是農(nóng)業(yè)土壤碳循環(huán)研究中的重要任務(wù)。 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)在某些環(huán)節(jié)上與碳循環(huán)相伴存在并具有相似之處，碳氮循環(huán)相互影響、相互促進(jìn)。土壤氮的循環(huán)過(guò)程是氮素不斷進(jìn)行生物、生物化學(xué)、化學(xué)、物理、物理化學(xué)變化的過(guò)程，也是不斷進(jìn)行氮素形態(tài)變化的過(guò)程，這些過(guò)程主要有生物固氮過(guò)程、化學(xué)固氮過(guò)程、礦化－生物固持過(guò)程、硝化過(guò)程、反硝化過(guò)程、揮發(fā)與淋失過(guò)程、共侵蝕和徑流損失過(guò)程等。但是氮循環(huán)的重要環(huán)節(jié)在于氮素養(yǎng)分的固定、有效化和損失過(guò)程，特點(diǎn)是微生物作用下的生物化學(xué)過(guò)程。雖然磷和硫也是土壤有機(jī)質(zhì)的組成成分，也參與土壤碳氮循環(huán)的生物化學(xué)過(guò)程，但是磷和硫的純化學(xué)轉(zhuǎn)化循環(huán)占有更重要的地位，磷和硫在農(nóng)田系統(tǒng)中的循環(huán)是生物地球化學(xué)循環(huán)的一部分。與農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中碳氮及其它養(yǎng)分循環(huán)同等重要。水循環(huán)影響作物的生長(zhǎng)、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化循環(huán)、有效性及損失，在干旱和半干旱地區(qū)，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的水循環(huán)往往成為整個(gè)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的制約因素。氣候，特別是溫度，是影響土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化循環(huán)的外因，對(duì)土壤物質(zhì)平衡起重要作用。農(nóng)業(yè)管理是影響土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化循環(huán)的另一個(gè)重要因素，它可以改變土壤物質(zhì)循環(huán)過(guò)程和強(qiáng)度，Z終影響?zhàn)B分循環(huán)效率以及平衡水平，決定農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)利用能力。 土壤有機(jī)質(zhì)是土壤系統(tǒng)的基礎(chǔ)物質(zhì)，影響土壤的物理、化學(xué)性質(zhì)，并通過(guò)所提供的C、N源控制微生物活性，從而在土壤肥力中發(fā)揮著重要的作用，良好的土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)以及土壤的生產(chǎn)力都與土壤有機(jī)質(zhì)的含量和特性密切相關(guān)。農(nóng)田土壤中有機(jī)碳的儲(chǔ)量和特性影響系統(tǒng)的質(zhì)量和功能。從農(nóng)田土壤可持續(xù)利用的角度出發(fā)，如何提高農(nóng)田土壤有機(jī)碳的截獲具有理論和實(shí)踐的雙重意義。土壤有機(jī)質(zhì)庫(kù)的形態(tài)和特性不僅與土壤碳氮的轉(zhuǎn)化和循環(huán)過(guò)程密切相關(guān)，同時(shí)也和其它養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化循環(huán)以及水分的循環(huán)密不可分。土壤有機(jī)碳庫(kù)的化學(xué)穩(wěn)定機(jī)制，以及相對(duì)應(yīng)的化學(xué)或形態(tài)分級(jí)成為重要的研究課題。因?yàn)椴煌挠袡C(jī)碳庫(kù)組成不同，性質(zhì)不同，分解和轉(zhuǎn)化的時(shí)間不同，有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)定性和質(zhì)量也不同。從土壤養(yǎng)分循環(huán)、有機(jī)質(zhì)的積累和作物殘留物管理對(duì)環(huán)境質(zhì)量和土壤生產(chǎn)力的影響的角度出發(fā)，我們更關(guān)心土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化過(guò)程以及有機(jī)碳庫(kù)在土壤中的周轉(zhuǎn)速率和滯留時(shí)間。土壤有機(jī)碳各組分的轉(zhuǎn)化過(guò)程和存留時(shí)間有較大差異，所以根據(jù)土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)化時(shí)間的差異，可把土壤有機(jī)質(zhì)分為活性的(易變的)和穩(wěn)定的組分。一般認(rèn)為，活性的組分包括植物殘留物、輕組分、微生物生物量、動(dòng)物生物量及其排泄物、其它非腐殖物質(zhì)等，其分解速度快，轉(zhuǎn)化周期通常為幾周到幾個(gè)月的時(shí)間。穩(wěn)定組分是指礦化速率很低的土壤腐殖質(zhì)部分，在土壤中能保存幾年、幾十年，或更長(zhǎng)時(shí)間。因此，土壤有機(jī)質(zhì)可分為5個(gè)庫(kù)：易分解植物殘?bào)w、難分解植物殘?bào)w、土壤生物量、物理穩(wěn)定有機(jī)質(zhì)、化學(xué)穩(wěn)定有機(jī)質(zhì)。這些有機(jī)碳庫(kù)的半分解時(shí)間分別為0 17年、2 3年、1 7年、50年和2000年。土壤有機(jī)氮的轉(zhuǎn)化過(guò)程和穩(wěn)定機(jī)制與有機(jī)碳相似，可分為四個(gè)庫(kù)：微生物生物量、活性非微生物生物量、穩(wěn)定有機(jī)N和"老化"有機(jī)氮；半分解時(shí)間分別為0.5年、1.5年、27年和600年。在CENTURY模型中，根據(jù)木質(zhì)素和氮的比例，植物殘?bào)w被劃分為植物殘?bào)w代謝碳和結(jié)構(gòu)碳，土壤有機(jī)質(zhì)劃分為活性碳、“慢分解”土壤碳和非活性碳共5個(gè)庫(kù)，相應(yīng)的平均滯留時(shí)間為0.1～1年、1～5年、1～5年、20～40年和200～1500年。 土壤有機(jī)質(zhì)本身的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致土壤有機(jī)碳庫(kù)組分穩(wěn)定性不同的原因之一。結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性質(zhì)穩(wěn)定的某些有機(jī)質(zhì)如土壤腐殖質(zhì)，抵抗土壤微生物分解的能力顯著高于其它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、活性較強(qiáng)的有機(jī)質(zhì)，因而具有更高的穩(wěn)定性。但大量研究表明，土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性并不單一地取決于土壤有機(jī)質(zhì)的化學(xué)組成的差異，其它方面的許多因素都能影響土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性。如在物理穩(wěn)定機(jī)制中，土壤有機(jī)質(zhì)的存在狀態(tài)(是游離態(tài)或結(jié)合態(tài))、在土壤中的分布物理位置(大團(tuán)聚體、微團(tuán)聚體內(nèi)或外)和顆粒大小等；與土壤有機(jī)質(zhì)相關(guān)的很多土壤物理、化學(xué)、生物化學(xué)過(guò)程，如團(tuán)聚體形成與分解過(guò)程(aggregation formation/degradation)、土壤有機(jī)質(zhì)的吸附與解吸過(guò)程(adsorption/desorption)、土壤有機(jī)質(zhì)的聚合與復(fù)合過(guò)程(condensation/complexation)等也都能影響土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性。目前一般認(rèn)為，土壤有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)定性機(jī)制主要有三種，即化學(xué)穩(wěn)定性(chemical stabilization)、物理穩(wěn)定性(physical stabilization)和生物化學(xué)穩(wěn)定性(biochemical stabilization)機(jī)制(圖1)。雖然這些有機(jī)碳庫(kù)的劃分理論上看似合理，但它們的存在至今還不能很好地被實(shí)驗(yàn)證明。因?yàn)橛嘘P(guān)土壤有機(jī)碳、氮轉(zhuǎn)化過(guò)程和去向信息至今仍知之甚少，主要是缺少合適有效的實(shí)驗(yàn)分析方法來(lái)鑒定土壤內(nèi)在有機(jī)碳、氮的起源和滯留時(shí)間。 因此，深入研究土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化過(guò)程將有助于掌握土壤物質(zhì)循環(huán)的本質(zhì)。有機(jī)碳、氮的轉(zhuǎn)化、循環(huán)和截獲是由一系列復(fù)雜生物和生物化學(xué)過(guò)程決定的，生物是這些過(guò)程的主導(dǎo)因素。如果能夠揭示土壤有機(jī)質(zhì)生物化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程及其機(jī)制，就可以定向調(diào)控這些生態(tài)過(guò)程，進(jìn)而達(dá)到優(yōu)化土壤功能的目的。雖然土壤中一切生物和生物化學(xué)過(guò)程都是在微生物的參與下完成的，不過(guò)由于微生物類群的復(fù)雜性、數(shù)量的易變性和測(cè)定結(jié)果的不穩(wěn)定性，采用微生物本身作為土壤生態(tài)過(guò)程的指示物質(zhì)具有不確定性。然而，可以選擇具有一定穩(wěn)定性的微生物來(lái)源物質(zhì)來(lái)表征土壤微生物的作用，從而探討土壤有機(jī)物質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化機(jī)制。這些對(duì)土壤生物和生物化學(xué)過(guò)程具有指示作用的微生物來(lái)源物質(zhì)被稱為微生物標(biāo)識(shí)物（Microbial Biomarker）。目前探索研究的標(biāo)識(shí)物有氨基糖、氨基酸手性異構(gòu)體、類脂等。分析評(píng)價(jià)這些微生物標(biāo)識(shí)物已經(jīng)成為土壤生物化學(xué)過(guò)程研究中一種很有效的工具。這種分析和評(píng)價(jià)能夠使我們確認(rèn)在某些條件下，土壤"固有或內(nèi)在"有機(jī)碳的轉(zhuǎn)化過(guò)程是有助于土壤碳氮的積累，還是促進(jìn)土壤碳氮的消耗。只有掌握影響土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素和條件，我們才有可能調(diào)控土壤有機(jī)質(zhì)的微生物轉(zhuǎn)化過(guò)程，進(jìn)而調(diào)控有機(jī)碳的截獲，優(yōu)化土壤的功能 氮素在土壤中的轉(zhuǎn)化過(guò)程決定氮素的吸收利用，因此研究氮素GX利用的理論基礎(chǔ)是氮素在土壤中轉(zhuǎn)化過(guò)程及其調(diào)控原理。目前氮素在土壤中的轉(zhuǎn)化和去向已成為研究的焦點(diǎn)之一。研究表明，無(wú)機(jī)氮在土壤中可迅速轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化途徑是多方面的。以NH + 4－N為例，轉(zhuǎn)化過(guò)程包括硝化、反硝化和微生物固定。硝化和反硝化作用可導(dǎo)致氮素的損失；而微生物固定是一個(gè)更重要的同化過(guò)程，可降低氮素的損失。微生物固定的氮存在于活性的有機(jī)庫(kù)中，活性庫(kù)中的有機(jī)氮具有易變特性，因而比非活性庫(kù)中的有機(jī)氮更容易分解礦化；活性庫(kù)中的氮化合物參與土壤氮快速循環(huán)。因此，活性有機(jī)氮庫(kù)處在不斷轉(zhuǎn)化更新中，而這種轉(zhuǎn)化更新過(guò)程影響土壤氮素的供應(yīng)。我們用穩(wěn)定同位素示蹤研究發(fā)現(xiàn)，雖然土壤中無(wú)機(jī)氮的轉(zhuǎn)化途徑是多方面的，施到土壤中的無(wú)機(jī)氮素可快速轉(zhuǎn)化成某種形態(tài)有機(jī)氮，新形成的這種有機(jī)氮包被在土壤礦物-有機(jī)復(fù)合體或團(tuán)聚體的表面，具有較高的活性和循環(huán)速率，所以在特定條件下，這種有機(jī)態(tài)氮又會(huì)礦化釋放出無(wú)機(jī)態(tài)氮，因而這種有機(jī)態(tài)氮處于不斷轉(zhuǎn)化循環(huán)之中，這種特殊的有機(jī)態(tài)氮就構(gòu)成土壤有效氮的暫存“過(guò)渡庫(kù)”（圖2）。過(guò)渡庫(kù)對(duì)土壤有效氮的循環(huán)和供應(yīng)具有調(diào)節(jié)作用，因而影響土壤無(wú)機(jī)氮素或肥料氮的利用率。土壤有效氮過(guò)渡庫(kù)的概念給我們一個(gè)重要的啟示，氮肥利用率的高低與土壤功能密切相關(guān)，而土壤功能影響土壤對(duì)氮素的調(diào)控能力。土壤中無(wú)機(jī)氮素的微生物同化固定受土壤有效碳源的控制，提高土壤有效碳源的含量可促進(jìn)土壤氮素的同化作用。對(duì)比研究不同農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，輸入高量有機(jī)物料的土壤系統(tǒng)中，活性碳庫(kù)明顯大于單施化肥的土壤系統(tǒng)。高輸入有機(jī)物料的土壤系統(tǒng)由于微生物活性的增強(qiáng)，氮素供應(yīng)能力隨之增強(qiáng)。但是，土壤有效碳源如何控制土壤氮素的轉(zhuǎn)化過(guò)程，以及不同特性的碳源對(duì)土壤氮素過(guò)渡庫(kù)的影響，還有待進(jìn)一步研究。

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  冥_毀賗戻g 2013-12-16 00:00:00

  土壤是地球表面生長(zhǎng)植物的術(shù)疏松層。以不完全的連續(xù)狀態(tài)存在于陸地表面，可以稱為土壤圈。在地球表面約1.5億km2的陸地中，農(nóng)耕地、草地和林田分別占9%、21%和27%。這些陸地是土壤圈的主要組成部分。 土壤有自身的發(fā)展過(guò)程。地層內(nèi)部的巖石經(jīng)受高溫、高壓作用，但化學(xué)上相對(duì)穩(wěn)定。一旦暴露在地表面，壓力降低，溫度有很大變動(dòng)，且與豐富的水與氧氣接觸，發(fā)生風(fēng)化，從而達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。相似地，生物體排泄物和死后殘骸的各種組分也受到類似作用。這兩種過(guò)程的組合以及各種無(wú)機(jī)、有機(jī)產(chǎn)物長(zhǎng)期的相互作用結(jié)果造成了土壤系統(tǒng)，如下圖： 土壤的基本環(huán)境機(jī)能有以下幾個(gè)方面： 培育植物 一方面是能使植物挺立生長(zhǎng)的支持體，另一方面土壤具有一定的肥力，能為植物生長(zhǎng)提供水、空氣和養(yǎng)分。 推動(dòng)物質(zhì)循環(huán) 土壤是地球表層中介入元素循環(huán)的一個(gè)重要圈層。碳、氮元素在大氣、海洋、土壤間以相當(dāng)快的速度循環(huán)（硫的循環(huán)速度略慢些）。 保存水資源 土壤是大氣和地下水之間的緩沖地區(qū)。土壤空隙儲(chǔ)存的大量降水不會(huì)過(guò)快蒸發(fā)。 防止災(zāi)害 由于土壤蓄水量大，可防止風(fēng)雨侵蝕、水土流失或土壤荒漠化趨向，并兼有防風(fēng)、消音等作用。 自凈能力 因?yàn)橥寥谰哂袠O大比表面和催化活性兼以土壤所含水、空氣、微生物等都能使污染物降解脫活。 土壤是環(huán)境的一個(gè)重要組成因素。它介于生物界與非生物界之間，是一切生物賴以生存的基礎(chǔ)。人類的衣食住行以及一切活動(dòng)，無(wú)不直接或間接地與土壤有關(guān)。人類通過(guò)生產(chǎn)活動(dòng)從自然界取得生活必需的資源和能源，而在生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程中了生的廢物，則Z終以“三廢”的形式，直接或間接通過(guò)大氣、水體和生物排人土壤，使土壤遭受污染。因此FZ土壤污染是環(huán)境科學(xué)的一項(xiàng)重要研究課題。而了解污染物在土壤中的存在以及遷移轉(zhuǎn)化，則是采取FZ措施的重要依據(jù)。本章在了解土壤本身的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的基礎(chǔ)上，討論主要的污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化及其歸宿。 diyi節(jié) 土壤的組成 土壤是指陸地地表具有肥力并能生長(zhǎng)植物的一薄層特殊物質(zhì)。它是地球表面巖石的風(fēng)化過(guò)程和母質(zhì)的成上過(guò)程兩者綜合作用下形成的。土壤由固、液、氣三相物質(zhì)組成。 固相包括土壤礦物質(zhì)和土壤有機(jī)質(zhì)，土壤生物占土壤總重量的90～95％。 土壤中還有數(shù)量眾多的細(xì)菌和微生物，一般作為土壤有機(jī)物的一部分而視為土壤固相物質(zhì)。 液相指土壤水分及其中所含的可溶物，稱為土壤溶液。 氣相指土壤空氣。因此土壤是一個(gè)以固相為主的三相共存的多相體系，三相物質(zhì)互相聯(lián)系、制約、構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體，如圖4-1所示。 土壤的化學(xué)組成 無(wú)機(jī)體－礦物體 固體部分 有機(jī)體－有機(jī)質(zhì)、土壤生物 土壤的組成 液體－水分（溶液） 孔隙部分 氣體－空氣 土壤的組成（示意圖） 一、土壤礦物質(zhì) 土壤礦物質(zhì)是由巖石風(fēng)化形成的。巖石的風(fēng)化，既有堅(jiān)硬的巖石由大塊變成細(xì)小顆粒的過(guò)程——物理風(fēng)化；也有巖石的成分和性質(zhì)發(fā)生變化的過(guò)程——化學(xué)風(fēng)化。 因此土壤中無(wú)機(jī)礦物質(zhì)分為原生礦物與次生礦物兩大類。 （一）原生礦物 原生礦物是巖石中的原始部分。即巖石只經(jīng)歷了物理風(fēng)化。風(fēng)化過(guò)程中沒(méi)有改變成分與結(jié)構(gòu)，而只遭到破碎。因此，原生礦物的粒徑較大。土壤中的砂粒（粒徑2～0.02mm）、粉砂粒（0.02～0.002mm），它具有堅(jiān)實(shí)而穩(wěn)定的晶格，不透水性，而不具有物理化學(xué)吸收性能，不膨脹。 原生礦物主要是硅酸鹽類，如石英、長(zhǎng)石、云母、副礦物質(zhì)：橄欖石（Mg，F(xiàn)e)2SiO4、閃石、輝石等。數(shù)量Z多的石英和長(zhǎng)石構(gòu)成土壤的沙礫骨架，而云母、副礦物質(zhì)則為植物提供許多無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 （二）次生礦物 次生礦物是巖石經(jīng)歷化學(xué)風(fēng)化形成的新礦物。其粒徑較小，大部分以粘粒與膠體（粒徑（0.002mm）分散狀態(tài)存在。許多次生礦物具有活動(dòng)的晶格，強(qiáng)的吸收能力）吸水后膨脹，有明顯的膠體特征。 次生礦物包括各種簡(jiǎn)單鹽類（碳酸鹽、重鉻酸鹽、硫酸鹽、鹵化物），游離硅酸、水合氧化物（R2O3..xH2O，如三水鋁石、水鋁石、針鐵礦、褐鐵礦）次生硅酸鹽（如伊利石、蒙脫石、高嶺土等）。 次生礦物可分為無(wú)定形的次生礦物和晶質(zhì)的次生礦物。 （1）無(wú)定形的次生礦物：主要包括無(wú)定形的含水氧化錳、氧化鐵、氧化鋁、氧他硅、石英以及水鋁英石導(dǎo)。 （2）晶質(zhì)的次生礦物：主要包括鋁硅酸鹽類粘土礦物。 附注：次生礦物中簡(jiǎn)單鹽類屬水溶性鹽，易被淋失，一般土壤中含量較少。而水合氧化物和次硅鋁酸鹽，是土壤礦物中Z細(xì)小的部分，一般將他們稱為次生黏土礦物。土壤很多重要的物理、化學(xué)過(guò)程和性質(zhì)，都和土壤所含的黏土礦物，特別是次生硅鋁酸鹽的種類和數(shù)量有關(guān)。 鋁硅酸鹽粘土礦物的晶體結(jié)構(gòu)是由1000多個(gè)晶層所構(gòu)成，每個(gè)晶層由硅氧片和水鋁片迭合而成。硅氧片結(jié)構(gòu)：（為什么可以稱為硅四面體？）。 水鋁片結(jié)構(gòu)：（為什么可以稱為鋁八面體？）。 硅氧片和水鋁片相互重迭時(shí)，共用氧原子而形成穩(wěn)定的晶層。根據(jù)構(gòu)成晶層時(shí)硅氧片與水鋁片的數(shù)目和排列方式，粘土礦物可分為三大類。 高嶺土Al2(OH)4、蒙脫土Al2(OH)2Si4O10、伊利石Al0.66(OH)2Si3.34O10 ①高嶺石類： 由一層硅氧片與一層水鋁片組成一個(gè)晶層，屬1：1型的二層粘上礦物。晶層的一面是氧原子，另一面是氫氧原子組，晶層與晶層之間通過(guò)氫鍵相連結(jié)。晶層之間的距離很小，僅72A。故內(nèi)部空隙不大：水分子和其他離子都難以進(jìn)入層間（圖4-2）。 ②蒙脫石類： 由兩層硅氧片中間夾一層水鋁片組成。一個(gè)晶層，屬2：1型的三層粘上礦物。晶層表面都是氧原于，沒(méi)有氫氧原子組，晶層與晶層之間沒(méi)有氫鍵結(jié)合力，只有松弛的聯(lián)系，晶層間距離為9.6-21.4A。水分子或其他交換性陽(yáng)離子可進(jìn)入層間。因此蒙脫石粘土礦物具有較高的陽(yáng)離子交換容量。 伊利石類： 其晶體結(jié)構(gòu)與蒙脫石類似，也是兩層硅氧片中間夾一層水鋁片組成一個(gè)晶層，屬2：1型晶格。不同之點(diǎn)是伊利石粘土礦物中總有一部分硅被鋁代替，由取代而產(chǎn)生的不足的正電荷，由處于兩個(gè)晶層間的鉀離子所補(bǔ)償。這些鉀離子就似乎起橋梁作用，把上下相鄰的兩個(gè)晶層連結(jié)起來(lái)(圖4-4)。 在粘土礦物的形成過(guò)程中，常常發(fā)生半徑相近的離子取代一部分鋁()或硅()的現(xiàn)象。這種取代作用稱為同晶替代作用。一般是半徑相近的較低價(jià)正離子的取代，如M、F等離子取代鋁()，A離子取代硅()。同晶替代的結(jié)果使粘土礦物微粒具有過(guò)剩的負(fù)電荷。此負(fù)電荷由處于層狀結(jié)構(gòu)外部的正離子鉀、鈉等平衡。 二、土壤有機(jī)質(zhì) 土壤有機(jī)質(zhì)可分力非特異性的和特異性的兩大類。前者即通常熟知的各類有機(jī)化合物；包括蛋白質(zhì)、脂類、碳水化合物、蠟、樹(shù)脂、有機(jī)酸等，占土壤有機(jī)質(zhì)總量的10～15％； 后者稱為腐殖質(zhì)，包括富里酸、腐植酸和胡敏素等，占土壤有機(jī)質(zhì)總量的85～90％。腐殖質(zhì)化學(xué)組成歸納： 腐殖質(zhì)主要是由C、H、O、N和少量S等元素組成的。腐殖質(zhì)的相對(duì)分子量分布從幾百至106。如富里酸的分子量約在300～400之間。腐殖酸的分子量在2×103～104之間，色越深分子量越大。腐殖質(zhì)具有多種官能團(tuán)，對(duì)金屬元素離子有強(qiáng)的絡(luò)和、螯合能力通過(guò)氫鍵等作用可形成疏松的聚集體，具有很大的表面積。 能抵抗微生物作用，難以溶解。腐殖質(zhì)中富里酸的酸基、醇羥基和總酸度量要比腐殖酸都要大得多。變動(dòng)的環(huán)境因素對(duì)腐殖質(zhì)的結(jié)構(gòu)有很大影響，由此就不難理解，不同地區(qū)和土層所含腐殖質(zhì)的化學(xué)組成何以會(huì)有較大差異。 三、 土壤溶液 土壤中水分的主要來(lái)源是降雨、降雪和灌溉。在地下水位接近于地面（2～3m）的情況下，地下水也是上層土壤水分的重要來(lái)源。水分進(jìn)人土壤以后，由于土粒表面的吸附力和微細(xì)孔隙的毛細(xì)管力，而把水保持住。 土壤固體保持水分的牢固程度，在相當(dāng)程度上決定了土壤中的水分運(yùn)動(dòng)和植物對(duì)水分的利用。土壤中的水分并不純凈。當(dāng)水分進(jìn)入土壤后，即和土壤其他組成物質(zhì)發(fā)生作用，土壤中的一些可溶性物質(zhì)，如鹽類和空氣都將溶解在水里。這種溶有鹽類和空氣的土壤水，稱為土壤溶液。 四、土壤空氣 土壤是一個(gè)多孔體系。土壤空氣存在于未被水分占據(jù)的土壤空隙中。這些氣體主要來(lái)源于大氣，其次是產(chǎn)生于土壤內(nèi)發(fā)生的化學(xué)和生物化學(xué)過(guò)程。在水分不飽和的情況下，孔隙中總是有空氣的。這些氣體主要是從大氣透進(jìn)來(lái)的，其次是土壤中進(jìn)行的生物化學(xué)過(guò)程所產(chǎn)生的氣體。土壤空氣的數(shù)量，通常以單位土體容積中所占容積百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，稱為土壤含氣量。凡影響土壤孔隙和含水量的因素，也都影響土壤的空氣含量。 土壤空氣在幾個(gè)方面不同于大氣。首先，土壤空氣是不連續(xù)的，而是存在于被上鞏同體隔開(kāi)的土壤孔隙中。這一情況使它們的組成在土壤的此一處和彼一處都不相同。其次，土壤空氣一般比大氣有較高的含水量，在土壤含水量適宜時(shí)，土壤相對(duì)濕度接近100％。再次，土壤空氣的CO2 ，含量一般遠(yuǎn)比大氣的含量高、氧的含量則小于大氣。 CO2 往是大氣中濃度的幾百倍，氧的濃度則相應(yīng)地下降，在極端情況下也不會(huì)超過(guò)10～12％。但二者之和約為21%，與大氣相近。造成這種差別的原因，是土壤中各種生物，如植物根系和動(dòng)物、微生物的呼吸作用；以及有機(jī)質(zhì)的分解，都消耗了大量的氧而產(chǎn)生大量的CO2所致。 土壤空氣含量和組成在很大程度上取決于土一水關(guān)系。作為氣體混合物的土壤空氣，只進(jìn)入未被水分占據(jù)的那些土壤孔隙。雨后，大孔隙中的水分首先騰空，接著由于揮發(fā)和植物吸收，中孔隙也騰空。因此，土壤空氣通常先占據(jù)大孔隙，隨著土壤變干，再占據(jù)那些中等孔隙。這說(shuō)明了細(xì)孔隙比例大的土壤，通氣條件是差的。在這些土壤中，水分占優(yōu)勢(shì)，土壤空氣的含量和組成不適于植物的Z佳生長(zhǎng)。

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  xc3711388 2013-12-16 00:00:00

  壤有機(jī)質(zhì)本身的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致土壤有機(jī)碳庫(kù)組分穩(wěn)定性不同的原因之一。結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性質(zhì)穩(wěn)定的某些有機(jī)質(zhì)如土壤腐殖質(zhì)，抵抗土壤微生物分解的能力顯著高于其它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、活性較強(qiáng)的有機(jī)質(zhì)，因而具有更高的穩(wěn)定性。但大量研究表明，土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性并不單一地取決于土壤有機(jī)質(zhì)的化學(xué)組成的差異，其它方面的許多因素都能影響土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性

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