第1章第1节土壤矿物质

H2Al2Si2O8.H2O + xH2O
（高岭石）
Al2O3· nH2O
+ 2 SiO2· mH2O
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(红土化过程）
（2）水化作用：
无水矿物与水接触后形成含水矿物的过程。 CaSO4 + 2H2O CaSO4 · 2H2O
（硬石膏） （结晶石膏）
岩石水化后体积增大,硬度降低,溶解度增加,易于 风化崩散。 Fe2O3· H2O（针铁矿）： 棕或黄棕色
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土壤颗粒
土壤颗粒分级：(mm)
直径 国际制 美国制 卡庆斯制 中国制
石砾
砂粒 粉粒 粘粒
>2
2-0.02
>2
2-0.05
>1
1-0.05 0.05-0.001 〈0.001
>1
1-0.05 0.05-0.002 〈0.002
0.02-0.002 0.05-0.002 〈0.002 〈0.002
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2、沉积岩： 由各种先成岩石经风化、搬运、沉积、重新固结 而成或由生物遗体堆积固结而成的岩石称为沉积岩。 沉积岩的成因： 风化破碎 岩石 沉积岩 地壳上升 风化产物 搬运 硬化脱水 沉积物
压紧胶结
沉积岩
沉积物
特点：有明显的层理构造，常含有生物化石。 常见的沉积岩有：砾岩、砂岩、页岩、石灰岩等。
沉积岩虽占地壳重量5%，但占大陆面积75%，是形成土壤母质 7 的主要岩石。
生粘粒矿物。
Ca2+ + 2HCO3-
（喀斯特地貌形成的原因）
①改变了岩石的矿物的组成、化学成分和性质,形成了新的次 ②颗粒进一步变小，一般小于0.01㎜，具有胶体性质。 ③使岩石释放了可溶性盐类，它们是植物养料的最初来源。 17
3、生物风化(Biological weathering )
指岩石矿物在生物及其分泌物或有机质分解产物的作用下 的机械破碎和化学分解过程。
2Fe2O3· 3H2O（褐铁矿）： 棕黄色 Fe2O3· 2H2O（褐铁矿）： 黄色
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（3）氧化作用： 岩石中易于发生氧化作用的是一些含硫、铁的矿物。
2FeS2 + 7O2 + 16H2O
（4）溶解作用：
2(FeSO4· 7H2O) + 2H2SO4
或者称为碳酸化作用：
CaCO3 + H2O + CO2 化学风化特点和结果：
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（二）主要成土矿物的类型和特性
原生矿物
次生矿物
次生层状硅酸盐 高岭石、蒙脱石、水云母（伊利石）、 蛭石、 绿泥石等；
氧化物及其水化物：氧化铁、氧化铝、氧化硅、氧化锰
碳酸盐： 方解石（CaCO3）、白云石[CaMg（CO3）2]
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二、土壤母质的形成过程
（一）岩石矿物的风化作用
风化作用：地壳表层的岩石矿物在空气、水、温度和生
指岩石、矿物在外力作用下崩解破碎、但不改变化学 成分和结构的过程。
（1）温度（热力学风化作用） 影响因素：（2）冰冻的挤压 （3）流水、大风、冰川等自然动力对岩石的磨蚀
风化特点：
风化结果：
只有岩石形状大小的改变，化学成分和结构性质未变。 （1）大块 小块 细粒（＞0.01mm) （2）获得了对水和空气的通透性 （3）增大了表面积，为进一步的风化作用提供了条件。
四、土壤质地及其利用改良
（一）土壤质地分类(soil texture classification)
土壤颗粒组成（也称机械组成）
土壤中各粒级土粒含量（重量）百分率的组合叫 土壤颗粒组成，也称为土壤机械组成。
如某一土壤砂粒含量为25%，粉粒为15%，粘粒为60%。
土壤质地是根据土壤颗粒组成所划分的土壤类别名 称。 基本质地类型：砂土类、壤土类、粘土 类
化学元素
土壤
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地壳和土壤的平均化学组成（重量%）
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土粒的化学组成
土壤矿物质的化学组成很复杂，几乎包括地壳中所有的 元素。其中氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾、钛、碳等10 种元素占土壤矿物质总量的99%以上，这些元素中以氧、硅、 铝、铁四种元素含量最多。
粒级由粗变细: SiO2含量下降，Fe2O3、Al2O3含量上升， 同时CaO、MgO、P2O5、 K2O含量上升。 SiO2、Fe2O3、Al2O3三者占土壤总重的75% 以上。
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（二）各粒级的主要特性
1、 矿物组成和化学组成
2、土粒的透水性和保水性
3、土粒的养分含量和保肥性 4、土粒的粘结性和可塑性等
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土粒的矿物组成
砂粒、粉粒：主要由各种原生矿物组成， 其中以石英最多 。
粘粒： 基本为次生矿物，主要为高岭石， 蒙脱石、水云母、铁铝氧化物等。
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土壤中的化学元素
坚硬整块的岩石怎样演化成疏松多孔
而具有肥力和生物活性的土壤？
风化作用 成土过程
岩石
母质
土壤
农业土壤
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一、土壤矿物质的来源(P1)
岩石——一种或几种矿物的集合体。
矿物——是指天然产出的、具有一定的化学成分、内 部构造和物理性质的元素或化合物。 原生矿物 (primary mineral) 从岩浆中结晶出来的原始 成岩矿物。 次生矿物 原生矿物在风化成土过程中新形成的矿物。
Sf：硅铁率）
（Sa值：硅铝率
③判断土壤的保肥能力。
Saf值大,酸胶基多,带阴电荷多,保肥能力强, Saf值小,碱胶基多,带阴电荷少,保肥能力差。
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三、土粒的分级和性质
(一)粒级：土粒的大小级别称粒级。
基本的粒级有：石砾、砂粒、粉粒、粘粒。
物理性砂粒（粒径在1～0.01 mm之间的土粒）
物理性粘粒（粒径<0.01 mm的土粒）
砂质土


粘质土
通气性好 好气性微生物活跃
通气性差 嫌气性微生物活跃
热容量小升温快（热性土）
昼夜温差大 适耕含水量范围大 耕作阻力小（轻质土） 干时松散，湿时淀浆
热容量大升温慢（冷性土）
昼夜温差小 适耕含水量范围小 耕作阻力大（重质土） 干时一把刀，湿时一团糟


发小苗，不发老苗
残积原地堆积 流水、重力搬运
风 化 产 物
残积母质 坡积母质 洪积母质 冲积母质 湖积母质 海积母质
水搬运
河流沉积
河床沉积体 河漫滩沉积体 牛轭湖沉积体 三角洲沉积体
冰川搬运和沉积 风搬运和堆积
冰碛母质 风积母质
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（二）土壤与土壤母质 1、母质与母岩 2、母质与土壤
成土母质初步具备了提供养分，对水分的通透性和对养 分的吸收保蓄性，对气、热的调节能力；但还缺乏植物需要量比较大的氮元素。
3、母质风化程度与土壤肥瘦的关系
白云母 -K 伊利石 -K 蛭石 蒙脱石 -Si高岭石 -Si 三水铝石 -K
+H2O
盐基缓慢淋失
（有Mg存在）
蒙脱石
高岭石 铁铝氧化物
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长石（或辉石）
盐基快速移失
湿热气候（-Si）
硅铝铁率（Saf）： 粘粒矿物中SiO2/R2O3的（克）分子比率。 （R2O3指的是Fe2O3和Al2O3之和） SiO2 硅铝铁率= 分子比= R2O3 确定Saf值的意义： ①判断粘粒矿物类型。 ②说明剖面淋溶状况。 SiO2 分子比 Fe2O3+Al2O3
产量一般不高


发老苗，不发小苗
可以稳产高产量
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3、壤质土
壤质土是介于砂质土和粘质土之间的一种质
地类别，壤质土同时含有适量的砂粒、粉粒和粘
粒，在性质上兼具砂土和粘土的优点，是农业生
产中比较理想的土壤质地类型。
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（三）土壤质地的层次性
1、产生质地层次的原因 （1）母质本身排列的层次 性 （2）成土过程中物质的淋溶和淀积
第一章
土壤的物质组成
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土壤的三相组成：固相、液相和气相

按重量计算
按体积计算
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第一节 土壤矿物质(P1)
2
土壤矿物质（Soil mineral matter)是构成土 壤的主体物质，是土壤的“骨骼”。 土壤矿物质的组成、结构和性质对 土壤的物理性质（结构性、水分性质、通气性、 热学性质、力学性质和耕性等） 土壤的化学性质（吸附性能、表面活性、酸碱 性、氧化还原性和缓冲性等） 土壤的生物与生物化学性质（土壤微生物、生 物多样性和酶活性等）均有深刻地影响。 3
（3）人为耕作管理活动
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2、土壤质地层次与土壤肥力的关系 （1）通体均一型 （通体沙、通体粘或通体壤） （2）上粗下细型（蒙金土）
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岩浆岩（火成岩） 沉积岩（次生岩石） 岩石按其成因可分为三 类 变质岩（次生岩石） 1、岩浆岩：由岩浆冷凝结晶而形成的岩石。 岩浆岩的类型
(一)主要成土的岩石
喷出岩 如玄武岩 流纹岩 安山岩等
侵入岩 根据侵入程度不同又可
分为深成岩和浅成岩 侵入岩： 花岗岩、 正长岩、闪长岩、辉长岩、 橄榄岩等 岩浆岩的特点：没有层次构造，没有化石。
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土壤质地分类(classification)标准： 1、卡制：采用双级分类法。 2、国际土壤质地分类制： （三类九级） （四类十二级）
3、中国土壤质地暂行分类方案 （三类十二级）
4、美国制：三角座标图解法。 （三类十二级）
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美 国 农 业 部 土 壤 质 地 三 角 图
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我国将土壤质地分为砂土、 壤土和粘土三大组，每组再细 分。 一般常见的质地种类有： 砂土、砂壤土、轻壤土、 中壤土、重壤土、粘土
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沙性土 壤性土
黏性土
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（二）土壤质地与肥力的关系