土壤肥料学：第二章 土壤的物质组成

在土壤孔隙之中。
体积比
固相 液相
矿物质占45％以上 有机质仅5％以下
气相 孔隙占50%左右
质量比
被土壤溶液。空气充满
矿物质—占固相质量的95%以上 有机质—占固相质量的5%以下
第一节 土壤矿物质
Soil minerals
Major Components
representative,
medium-textured
★ 土壤矿物质是成土母质或母岩的风化产物，包 括原生矿物和次生矿物；
由坚硬的整块岩石 变为疏松的肥沃土 壤要经历漫长的岁 月和极为复杂的过
程。
形成2.5cm厚土壤需要240-500年
★ 土壤矿物质是构成土壤的主体物质，是土壤的 “骨骼” ；
★ 土壤矿物质的化学组成：氧、硅、铝、铁、钙、 镁、钠、钾、钛、磷等 10 种元素占土壤矿物 质总重的 99% 以上，其中以氧、硅、铝、铁 为最多。
第二章 土壤的物质组成
第一节 土壤矿物质 第二节 土壤有机质 第三节 土壤生物与土壤酶 第四节 土壤胶体 第五节 土壤溶液
土壤的物质组成
由固相、液相、气相三部分组成。适于植物生长的典型
壤质土壤的体积组成为土壤孔隙占50；土壤固体占50%，
其中矿物质占45％，有机质占5%；土壤生物体均生活
➢ 岩浆岩的变质如：
花岗岩→片麻状花岗岩→花岗片麻岩→正片麻岩
➢ 沉积岩的变质如：粘土岩→板岩→千枚岩→片岩 ➢ 再如：
硅质砂岩→石英岩（极坚硬、极难风化） 页岩→板岩（坚硬难风化） 页岩→千枚岩（云母多） 页岩、隐晶质的酸性岩浆岩→片岩 石灰岩→大理岩（质硬、色白）
★ 成土矿物和岩石与土壤的化学组成和理化性 质有密切的关系。
石英(quartz)：性质稳定，SiO2 云母(mica)：可风化
➢ 黑云母：富含盐基、易风化 ➢ 白云母 ：抗风化能力强
方解石(Calcite/CaCO3) ：石灰岩和大理岩的 主要成分，易风化
角闪石 、辉石：黑色，易风化，释放盐基 物质
磷灰石：土壤P重要来源 铁矿
➢ 赤铁矿：Fe2O3，分布广，暗红 色，较稳定
➢ 褐铁矿：2Fe2O3•3H2O，含铁 矿物在地表经氧化和水化而成， 黄褐色
主要成土岩石
岩浆岩（火成岩）
岩浆冷凝而成 主要成分：长石、石英、云母、角闪石、辉石、橄
榄石 ➢ 喷出岩：岩浆喷出地面冷凝而成，包括流纹岩、
安山岩、玄武岩 ➢ 侵入岩：侵入地壳冷凝而成，深成&浅成侵入，
包括花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩、橄榄 岩等
沉积岩
先成岩（包括岩浆岩、变质岩 和原有的沉积岩）经风化、搬 运、沉积胶结而成；分布广泛， 地球表面75%以上的岩石都是 沉积岩类。
碎屑岩类：组成物质主要为碎屑物质
砾岩 砂岩
粘土岩类：组成主要为粘土矿物
页岩 泥岩
化学及生物化学岩类：化学或生物化学
作用沉淀而成 石灰岩
变质岩
先成岩由于地壳运动或受到岩浆活动的影响处于高 温高压条件下，内部发生剧烈变化而新形成的岩石。 致密坚硬，呈片状结构，不易风化 常见变质岩：板岩、片岩、片麻岩、大理岩
1.1 成土矿物与岩石
矿物：天然产生于地壳中，具有一定化学组成、物
理性质和内部构造的化合物或单质，大多呈 晶态(crystalline)，多数是由两种或两种以上 元素构成的化合物。 ➢ 原生矿物 ➢ 次生矿物
岩石：是一种或数种矿物的集合体。
主要成土矿物
长石(feldspar)：易风化 ➢ 正长石：钾长石，肉红 ➢ 斜长石：Na、Ca长石混合，灰白
surface soil (by
water 25%
volume)
for optimum plant
growth
organic 5%
air 25%
minera l
45%
土壤矿物质
本节要点
➢ 土壤矿物质的来源 ➢ 土壤矿物质的组成与性质 ➢ 土壤的颗粒组成 ➢ 土壤质地及其利用改良
（一）土壤矿物质的来源
如：土壤质地、通气性、透水性、保肥性、 养分、酸碱性等。
1.2 岩石的风化
风化作用：地表的岩石
在大气和水的联合作 用以及温度变化和生 物活动影响下，所发 生的一系列崩解和分 解作用。
土壤 （Soil）
岩石 （Rock）
母质 （Parent material）
岩石所处环境条件的改变是发生风化作用的原因
按风化作用因素和特点，可以将其分为物理风 化、化学风化和生物风化。
Байду номын сангаас
崩解：岩石由大块变成碎块，再
渐变成细粒，其形状和大小改变 了，但化学成分不发生变化。
分解：岩石、矿物风化过
程中化学成分发生变化。
物理风化 生物风化
化学风化
风化作用实质上表现为一系列崩解和分解
物理风化
★ 岩石、矿物在外力影响下，机械地分裂成碎屑， 只改变其大小与外形，而不改变其化学成分和结 构的过程。
★ 岩石、矿物在外界条件的影响下，引起化学成 分的改变，产生地表环境中稳定的新矿物的过程。 ★ 主要包括：溶解作用、水化作用、水解作用、 氧化作用等
释放出可溶性的盐类物质， 产生胶体物质。
– 溶解
• 岩石中的矿物都是无机盐， 虽然占绝大部分的硅 酸盐和铝硅酸盐矿物溶解度很小， 但很大的地质 年代中，水溶解的规模是相当大的，
★ 外力作用主要包括： 温度作用 结冰作用（冰劈作用） 风和水的磨蚀作用
Water expands when it freezes
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寒裂作用
★ 物理风化的结果
—形成土壤中粗粒（颗粒一般大于0.01mm）； —获得通气性和透水性，但毛管作用不强，保水
性差；
—表面积增加，为化学风化创造条件。
化学风化
• 地表水常溶有CO2、NO2以及有机酸等， 大大提 高了水的溶解能力
– 水化
• 无水矿物与水结合成为含水矿物的作用
CaSO4＋2H2O CaSO4·2H2O 2Fe2O3（赤铁矿）＋3H2O 2Fe2O3·3H2O（ 褐铁矿）
• 溶解度、体积增大、硬度降低
– 水解（最主要形式）
• 岩石彻底分解和改变，到简单氧化物为止
2KAlSi3O8＋3H2O Al2Si2O5(OH) ＋ 4SiO2＋2KOH
钾长石
高岭石
• 水中含CO2，水解作用强
水解的实质是矿物中的盐基离子被子氢离子取代。
– 氧化还原
• 空气中的氧在有水的条件下，氧化能力很强
2FeS2＋2H2O＋7O2 FeSO4＋2H2SO4