4第四讲 土壤组成与结构--矿物质

土壤矿物质的组成
1
氧化物 铁氧化物 铝氧化物 锰氧化物
硅酸盐 层状硅酸盐 架状硅酸盐 环状硅酸盐
微溶性盐 碳酸盐 硫酸盐 硫化物
易溶性盐 氯化钠 氯化钾 硝酸盐
硅氧化物
钛氧化物
磷酸盐
重碳酸盐
土粒成分既继承了岩石和母质的特点，又有
别于母质。
包含了生物活动的产物;
反映了地区水、热条件带来的物质迁移、转
土粒大小不同，性质不同：
土粒粗细对土壤性质有明显影响。粒径相同的 土粒，其性质有很大相似性，而不同粒径土粒在一 系列性质方面表现出随粒径变小而增大的规律性， 这种规律性变化有明显的强度增大的转折点，土壤 学家以此来划分粒级。 细土粒通常很细腻，以复粒形式存在，湿时粘 滑，干时结块坚硬； 粗颗粒是粗糙的，常松散成单粒，几乎没有粘 结力和可塑性。
A C C
A
B
A E B
C
母质 幼年土 成熟土
C
Redsoil红壤
3、农业旱耕地剖面构型
（1）耕作层（A）： 是土壤最上部经常受耕作、施肥、灌溉影响变化 最大的层次，有机质常被强烈分解，又经施肥大 量补充，养分含量较多，颜色较暗。 这层疏松易耕，结构良好。耕作层的厚薄和肥力 性状反映人类生产活动熟化土壤的程度。 （2）犁底层（P）： 位于耕作层之下，因经常受耕犁压实以及土壤粘 粒向下淋溶，在此层淀积而成。此层较紧实，有 保水保肥的作用，常年浅耕会限制根系伸展。
（3）淀积层（B）： 由A层下淋溶物质淀积而成。高度发育时， 此层较紧实，水分难以渗透，矿物质养分 较丰富，若在积水或空气闭塞的情况下，B 层下部常产生还原性很强的灰兰色土层， 称为潜育层或灰粘层。 （4）母质层（C）： 位于淀积层之下，是未受淋溶和淀积作用， 发育程度很低或未发育的岩石风化层。
原 生 矿 物
存在于弱风 化幼年土层
具有丰富的 矿质养分
热带极古老 土壤
矿质养分贫 乏
各级土粒的物理性质
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 粒 由 大 到 小
土壤膨胀性(soil swelling)和 可塑性(plasticity)增加，对 耕作(tillage)带来不利影响。
矿物风化过程中，以其抗风化能力的强弱而残留下相应大小的矿 粒，抗风化能力强者，残留的粒度较粗大，抗性弱的粒度细小。 石英抗风化能力最强，粒径越大者含石英越多； 云母抗风化能力较弱，越细的粒级中分布越多； 角闪石极易风化，分解彻底而消失，只在较细粒级中有所残留；
土壤各粒级矿物成分的差异，使得其化学成分和 元素组成差异十分明显，并与矿物组成相对应
93.6
94.0 89.4
1.6
3.0 5.1
1.2
0.5 0.8 5.1
0.6
0.1 0.3 1.6 1.6
0.05
0.1 0.2 0.3 1.0
0.8
1.5 2.3 4.2 4.9
0.05
0.1 0.2 0.1 0.4
74.2 13.2
53.2 21.5 13.2
土粒的化学组成
Chemical composition of soil particles
化和富集特点。
一）、土壤颗粒分级 1、土粒：即是土壤颗粒，是指构成土壤固相 骨架的基本颗粒。（通常将土小，把性 质和组成相近的划为一群（或组），从而 划分为若干组，称为土壤粒级（或粒组）。
土粒分级依据
土粒大小不同，矿物成分和元素组成不同：
矿粒粒径大小包含了矿物成分的差异

三、土体构型
1、概念： 土体构型是指各土壤发生层在垂直方向 有规律的组合和有序的排列状况。不同土 壤类型有不同土体构型，它是识别土壤最 重要特征，也称剖面构型。 2、自然土壤的剖面构型： 一个发育完全的自然土壤一般有以下几 个层次：
自 然 土 壤 的 剖 面 构型
（1）覆盖层（A0）： 又称枯枝落叶层，在木本科植物群落下的森林 土壤最明显，这个层次不属于土体。 （2）淋溶层（A）： 它包括腐殖质层A1和物质的淋溶层A2。 其中A1是腐殖质累积；A2层中物质（易溶盐类、 铁、锰、铝的水化物、腐殖质溶胶）向下移动， 色浅灰白，称为淋溶层。 它是发生层次最重要层次，任何土壤都具有这 一土层。
复习思考题
1、举例说明什么是土壤的发生层? 2、什么是土体构型？
土壤是由固相（包括矿物质、有机
质和或的生物有机体）、液相（土壤
水分或溶液）、气相（土壤空气）三
相物质所组成。
四、土壤矿物质
土壤矿物质是土壤的主要组成物质 （占固相重量的90%以上），构成了土 壤的“骨骼”，它对土壤的性质、结构 和功能影响很大，同时土壤矿物质组成 也是土壤形成过程的重要标志。
分散于矿质颗粒中，或者与矿质颗粒包被在一起形成有机、无机复合体。
E层：由于硅酸盐粘粒、铁或铝的损失，或它们某些共同的损失，使抗
风化矿物中的砂和粉砂占有较高的含量。它有较低含量的有机质和较淡 的颜色(淋溶层)
B层：这个土层中，母质的特征已经消失或仅微弱可见(淀积层) C层：母质层，假定土体是从它产生的
不同地理环境中次生矿物形成的一般模式
原生矿物风化淋溶直接演变
+H2O，-K -K -Mg -Si -Si
云母类
伊利石
蛭石
蒙脱石
高岭石
三水铝石
2
土壤矿物的风化及稳定性序列图
土壤矿物风化强度指数 风化指数：Jackson按矿物在环境中的稳定度由小到大 划分为13级，称为稳定指数。
风化指数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 标准矿物 石膏 方解石 橄榄石辉石 黑云母 长石 石英 伊利石 蛭石 蒙脱石 高岭石 三水铝石 赤铁矿 锐钛矿 次 生 矿 物 风 化 缓 慢 风化 极为 缓慢 正常土壤中 之黏土矿物 矿质养分以 交换吸附态 存在 矿物类型 稳定度 易 溶 风 化 快 出现土层 存在于未风 化层 备注 矿质养分结 晶
（一）国际制土粒分级标准 粒级名称 粒级
石 砾
粗砂
＞2
2～2.0 0.2～0.02 0.02～0.002 ＜0.002
砂粒
细砂
粉砂粒 粘 粒
（二） 卡庆斯基土粒分级标准
粒级名称 石 砾 粒径（mm） ＞3 3～1 1～0.25 0.25～0.05 0.05～0.01 0.01～0.005 0.005～0.001 ＜0.001
SiO2在大粒级含量高； 金属氧化物易于分解，在细土粒中含量较高；其中Al2O3 和Fe2O3多半成为粘土矿物的骨架成分，与氧化硅相结合形 成不同类型的矿物胶体； P2O5是植物必需的大量元素成分，化学性质稳定，生物 吸收富集后主要存在于粘粒中。
因此，土粒的作用按粒径大小划分是有道理的。
土粒分级依据：
一、土壤剖面
土壤形态特征是土壤的外部特征，这种 外部特征通过人们的感官（视觉，触觉， 嗅觉）来实现。
土壤剖面是指从地面向下挖掘而裸露出来 的垂直断面。它是土壤外界条件影响内部 性质变化的外在表现，常包括土壤形成中 发生层和母质层。
土壤剖面挖掘示意图
二、土壤发生层
土壤发生层是指土壤形成过程中所形成 的具有特定性质和组成的、大致与地面相 平行的，并且具有成土过程特性的层次。 识别土壤发生层的形态特征一般包括： 颜色、质地、结构、新生体和紧实度等。
各级土粒的水分性质和物理性质
土壤主要发生层次的表示符号：
H层：在长期水分饱和的情况下，湿生性植物残体在表面累积形成的一
种有机物质层，它是在泥炭形成过程的作用下形成的
O层：在通气干燥的条件下，植物残体不能分解而大量在地表累积形成
的一种有机物质层，它的成土是枯枝落叶堆积过程。
A层：是一种矿质土层。在表土中，有机质腐殖质化，以细颗粒的形式
因此，要具体了解粗细土粒间的关系，就必须订出按土 粒大小进行分级的标准。
3、粒级制——土粒的大小分级
目前主要有：国际制、美国制、前苏联制 （卡庆斯基制）、中国制等 共同点： （1）分为四组：石砾、砂粒、粉粒、粘粒 （2）石砾不作为土壤组成成分。 不同点： 各粒级使用的粒径区分标准不同
土粒分级的分级标准各国不一致，目前常 用的分级标准主要有：
粗 砾 细 砾 粗砂粒 细砂粒 粗粉粒 细粉粒 粗粘粒 粘 粒
二）、不同粒级土壤的特点
土粒的大小不同，其矿物组成和化学组成也是 各不相同（见下表）。
表1 各级土粒的矿物组成
粒径（mm） 石英
长石
云母
——
—— 7 21
角闪石
——
4 3 5
其它
——
3 3 3
1～0.25
0.25～0.05 0.05～0.01 0.01～ 0.005 ＜0.05
R层：位于其他土壤发生层次之下的坚硬的岩石层。
过渡土层：凡兼有两种主要发生土层特性的土层，AB，BA 主要土壤发生层的修饰字母：
b: 埋藏或重迭土层，Btb，往往由于表面堆积作用造成原来的土层被埋藏起来， 被埋藏土层用b表示 c: 指物质以结核状累积，Bck表示有碳酸钙结核的沉积层
g: 反映氧化还原过程所形成的具有锈纹、锈斑或铁锰结核的土层，如Bg
h: 指矿质土层积累有机质，Ah k: 指碳酸盐聚积，Bk表示钙积层
n: 钠的累积 Btn表示碱化层
p: 经耕翻或其他耕作措施引起的扰动，Ap：耕层 s: 指铁、铝氧化物的累积，如Bs表示富铁、铝化产生砖红壤土层，Bsh灰化淀 积层 t: 粘粒聚积的土层，如Bt y: 石膏聚积，By表明有石膏淀积
z: 比石膏更易溶解的盐分的累积，Az表示一个盐化表土层
粗 砂
中 物理性砂粒 细 砂 粗粉砂 中粉砂 物理性粘粒 细粉砂 粘 粒 砂
（三） 我国土粒分级标准
粒级名称 粒 径 （mm） ＞10 10～3 3～1 1～0.25 0.25～0.05 0.05～0.01 0.01～0.005 0.005～0.001 ＜0.001