第一章第二节 土壤组成 - 土壤矿物质
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土壤组成和背景值
n (s t )2 d
n - 每个单元的采样点数 s－变异系数 t－置信因子 d－允许偏差
土壤调查经验公式
（三）、采样点布设方法－－－P271－272
①、对角线布点法：该法适用于面积小、地势平坦的污水灌溉的田块。
②、梅花形布点法：该法适用于面积小、地势平坦、土壤较均匀的田块， 中心点设在两对角线交叉处，一般设5～10个点。
土壤污染的特点 1、土壤污染比较隐蔽。 土壤的污染往往是通过农作物以及家畜、家禽等食物污 染，再通过人食用后身体的健康情况来反映。从开始污染到 导致后果，有一段很长的间接、逐步、积累的隐蔽过程。 2、土壤被污染和破坏以后很难恢复。 3、土壤污染的后果比较严重。 4、土壤污染的判定比较复杂。
五、土壤环境质量分类
第一节 土壤组成和背景值
一、土壤的组成
土壤是覆盖于地球表面岩石圈上面的、由地球表面的岩石在自然条件 下经过长期的风化作用形成的、具有天然肥力和植物生长能力的特殊物质。
土壤是由岩石风化后的矿物质、动植物残体腐烂分解产生的有机质、 水分、空气和微生物五种成分组成。
1、土壤矿物质的化学组成：常量元素：氧、硅、铝、铁、钾、钠、 钙、镁等，占全部元素的96％以上，其余的含量较少（多在0.1%以下， 有的甚至低于十亿分之几），称为微量或痕量元素。
3、土壤生物： 土壤中生活着微生物（细菌、真菌、放线菌、藻类等） 及动物（原生动物、蚯蚓、线虫类等），它们不但是土壤有机质的重要来 源，更重要的是土壤净化功能的主要贡献者。
4、土壤溶液： 土壤溶液是土壤水分及其所含溶质的总称，存在于土 壤孔隙中，是植物和土壤生物的营养来源，也是土壤中物理、化学反应和 微生物作用的介质。
对角线布点法
梅花形布点法
棋盘式布点法
土壤基本物质组成土壤矿物质
(2) 次生矿物 原生矿物经物理、化学风化作用，组成 和性质发生化学变化，形成的新矿物称次生矿物。
土壤基本物质组成土壤矿物质
石 英 SiO2
不易分化，使土壤中砂粒的主要来源
返回
土壤基本物质组成土壤矿物质
正长石 KAlSi3O8
斜长石
Na（AlSi3O8）·CaAl2Si2O8）
较易风化，风化后产生高岭土、二氧化硅和盐基物质， 正长石含钾较多， 是土壤中钾素和粘粒的主要来源
土壤基本物质组成土壤矿物质
土壤基本物质组成土壤矿物质
共性：没有碎屑的块状构造；没有规则的层次排列；不含化石。 例如: 玄武岩、石英、花岗岩、正长岩
花岗岩 喷出性岩浆岩
玄武岩
侵入性岩浆岩土壤基本物质组成土壤矿物质
（2)沉积岩
又称次生岩，是裸露于地表的各种类型的岩石经风 化作用而破坏，经各种地质动力作用搬运后沉积，再 经压力胶结作用重新固结成岩，也有由生物遗体、残 骸堆积沉积而成。
变质岩
土壤基本物质组成土壤矿物质
土壤基本物质组成土壤矿物质
3.岩石的风化
岩石的风化作用：岩石在地表受到种种外力作用，逐 渐破碎成为疏松物质，这一过程叫做风化作用。所产 生的疏松物质就是土壤母质。
土壤基本物质组成土壤矿物质
风化作用的类型
A. 物理风化作用
指使岩石产生物理变化而成为碎屑状态的过程，特点是成 分未变。 1、主要是温度引起岩石的热力学变化--昼夜温差、冻结。 2、盐类结晶的裂胀作用、流水冲刷和磨蚀、风砂磨蚀
返回
土壤基本物质组成土壤矿物质
橄揽石（Mg，Fe）2SiO4
易风化，风化后形成蛇纹石
返回
土壤基本物质组成土壤矿物质
方解石 CaCO3
土壤基本物质组成土壤矿物质
石 英 SiO2
不易分化，使土壤中砂粒的主要来源
返回
土壤基本物质组成土壤矿物质
正长石 KAlSi3O8
斜长石
Na（AlSi3O8）·CaAl2Si2O8）
较易风化，风化后产生高岭土、二氧化硅和盐基物质， 正长石含钾较多， 是土壤中钾素和粘粒的主要来源
土壤基本物质组成土壤矿物质
土壤基本物质组成土壤矿物质
共性：没有碎屑的块状构造；没有规则的层次排列；不含化石。 例如: 玄武岩、石英、花岗岩、正长岩
花岗岩 喷出性岩浆岩
玄武岩
侵入性岩浆岩土壤基本物质组成土壤矿物质
（2)沉积岩
又称次生岩，是裸露于地表的各种类型的岩石经风 化作用而破坏，经各种地质动力作用搬运后沉积，再 经压力胶结作用重新固结成岩，也有由生物遗体、残 骸堆积沉积而成。
变质岩
土壤基本物质组成土壤矿物质
土壤基本物质组成土壤矿物质
3.岩石的风化
岩石的风化作用：岩石在地表受到种种外力作用，逐 渐破碎成为疏松物质，这一过程叫做风化作用。所产 生的疏松物质就是土壤母质。
土壤基本物质组成土壤矿物质
风化作用的类型
A. 物理风化作用
指使岩石产生物理变化而成为碎屑状态的过程，特点是成 分未变。 1、主要是温度引起岩石的热力学变化--昼夜温差、冻结。 2、盐类结晶的裂胀作用、流水冲刷和磨蚀、风砂磨蚀
返回
土壤基本物质组成土壤矿物质
橄揽石（Mg，Fe）2SiO4
易风化，风化后形成蛇纹石
返回
土壤基本物质组成土壤矿物质
方解石 CaCO3
第1章 土壤
本章小结
掌握
– 土壤质地 – 质地的分类（四种） – 不同土壤质地与肥力的关系 – 改良土壤质地
了解
– 矿质土粒的矿物组成
矿物成分单一，所含养分贫乏，且由于不具胶体性质，吸
附力弱，养料易流失，保肥力差； 温度变幅大，易急剧升温、降温。
黏粒
以次生黏土矿物为主，只有很少的抗风化原生矿物微粒；
颗粒细小，黏结力强，多黏结成片，很少以单粒存在； 粒间空隙细小，不易透气透水，但吸湿性和保水力强； 比表面很大，具有较强的离子吸附交换能力和保肥能力； 胶体性质明显，黏结性、可塑性、胀缩性均强； 温度变幅小，不易升温和降温 （尤其是湿度大时）。
9.34
13.47 14.04 18.91 27.67
1.12
4.21 5.86 7.85 21.81
1.79
3.05 2.15 1.45 0.58
0.38
1.05 1.05 1.63 1.61
1.78
1.73 1.48 2.51 1.10
1.21
1.53 3.89 1.27 0.96
0.08
0.12 0.21 0.29 0.36
第1章 土壤的物质组成
土壤物质组成
气 相：土壤空气
土壤
液 相：土壤水分 矿物质（95%）
固 相 有机质（5%） 生物体
第一节 土壤矿物质
土壤矿物质是土壤的主要物质组成成分，占到
土壤固相部分总重量的95%左右，矿物质的大
小、组成比例、矿物质的结构特征和土壤的矿
物组成等对土壤一系列性质起着决定性作用。
2．粘土类 粘土比较紧实板结，湿时泥泞，于时坚硬， 耕作费力，宜耕朗短，在粘土上顶土弱的种 子不易发芽出苗，可能产生缺苗断垄的现象。 在小苗生长期，由于土壤温度低，透气难而 又紧实，限制幼苗根系伸长，小苗表现瘦弱 矮黄。但生产后期，根系开始扩张，供水供 肥能力强，所以生长旺盛，控制不好甚至贪 青晚熟。与砂土相反，这种土“发老苗不发 小苗”。宜种植禾本科作物如小麦、水稻、 玉米等。
环境土壤学第一章 (第1节)
4、蛭石（Vermiculinite）
• 2:1型矿物，属于半胀缩型矿物； • 三 八 面 体 （ Mg 八 面 体 ） X1.1(Al2.3Si5.7) (Al0.5Fe3+0.7Mg4.8)O20(OH)4； • 同晶替代：蛭石中四面体片和八面体片都 有同晶置换作用，但主要发生在四面体片 中，Si被Al置换的数量比蒙脱石高，所以电 荷密度比蒙皂石类高 • 补偿离子不确定。 • 晶层间距为140nm
橄榄石[(Mg,Fe)2SiO4]：
橄榄绿色，立方形晶粒，断口常为贝壳状，硬度6.5～7。 富含铁，易分解，为土壤提供铁、镁等养分。
孔雀石[Cu2(OH)2(CO3)]
一、原生矿物
2、辉石、角闪石类 属链状结构硅酸盐，其Si-O四面体沿一 维方向延伸，又可分为单链结构的辉石类 和双链结构的角闪石类。 其中的Si/O=1:3。 3、云母类 属层状结构硅酸盐，常见的有白云母和 黑云母，土壤中的次生粘土矿物也多为此 类型。
2:1型层状硅酸盐晶体结构
3、伊利石（Illite）
2:1型矿物，属于非胀缩型矿物； 分子式： (OH)4Al4Si8O20 ； 同晶替代：K1.33Al4(Si6.67Al1.33)O20(OH)4同晶 替代现象主要以Al3+代Si4+(发生在硅氧片中)； 存在补偿离子K+； 在我国分布最为广泛的次生矿物； c轴间距为100nm。
1、氧化铁
Fe3+
OH--
Fe (OH) 3 老 化
高温老化
α-Fe2O3
低pH、缓慢沉淀
α-FeOOH
〔
失
水
O〕
〔O〕 γ-Fe2O3
Fe2+
OH--
《土壤肥料》课件——1.1.1土壤矿物质
3.风化及产物 片麻岩的风化特点与花岗岩相似，但抗风化能力较弱。
千枚岩易风化，其风化产物质地黏重，养分含量高且钾素含 量高。板岩的抗风化能力弱于千枚岩，其风化产物与页岩相 似。
2 土壤矿物质
次生矿物
1.主要类型及来源 层状铝硅酸盐矿物，是原生矿物经过风化作用使其组成
和性质发生变化而形成的矿物。
2.存在形式 主要以黏粒的形式存在壤中，故称黏土矿物。
3.特点及作用 共同特点是，抗风化能力强，颗粒细小，比表面积大，
在土壤中呈现明显的胶体性质，对土壤肥力的高低起着重要 的作用。
岩石：自然产生于地壳中、由两种或两种以上矿物组成的物质，它 通常是混合物。
2 土壤矿物质
按成因或产生方式的不同可分为原生矿物和次生矿物：
1.原生矿物 高温高压下经冷凝或减压后结晶形成的矿物。主要分布
在土壤沙粒和粉粒中。 主要有长石、石英、云母、角闪石、辉石、橄榄石等。
2.次生矿物 原生矿物经物理、化学风化作用，组成和性质发生化学
岩风化产物是砂粒。玄武岩易风化形成黏粒，养分含量高。
3 主要成土岩石
沉积岩
是由各种原先存在的岩石再经风化、搬运、沉积后，重新固结而成的岩石。
1.特点 有层次性；矿物成分非常复杂，可含有化石。颗粒也较
岩浆岩细小，不易风化。
2.主要成员 砾岩、砂岩、页岩和石灰岩。
3.风化及产物 砾岩和砂岩抗风化，风化产物含砂量高、养分缺乏。页
岩易风化，其风化产物质地黏重、养分含量丰富。石灰岩则 在雨水充沛时易风化，其风化产物质地黏重，有时呈碱性。
3 主要成土岩石
变质岩
是指地壳中原先存在的各种岩石在地壳运动或岩浆活动的影响下，高温高压的作用重新结晶形成的岩石。
1.共性 极易风化，在地表和土壤中含量较低。
千枚岩易风化，其风化产物质地黏重，养分含量高且钾素含 量高。板岩的抗风化能力弱于千枚岩，其风化产物与页岩相 似。
2 土壤矿物质
次生矿物
1.主要类型及来源 层状铝硅酸盐矿物，是原生矿物经过风化作用使其组成
和性质发生变化而形成的矿物。
2.存在形式 主要以黏粒的形式存在壤中，故称黏土矿物。
3.特点及作用 共同特点是，抗风化能力强，颗粒细小，比表面积大，
在土壤中呈现明显的胶体性质，对土壤肥力的高低起着重要 的作用。
岩石：自然产生于地壳中、由两种或两种以上矿物组成的物质，它 通常是混合物。
2 土壤矿物质
按成因或产生方式的不同可分为原生矿物和次生矿物：
1.原生矿物 高温高压下经冷凝或减压后结晶形成的矿物。主要分布
在土壤沙粒和粉粒中。 主要有长石、石英、云母、角闪石、辉石、橄榄石等。
2.次生矿物 原生矿物经物理、化学风化作用，组成和性质发生化学
岩风化产物是砂粒。玄武岩易风化形成黏粒，养分含量高。
3 主要成土岩石
沉积岩
是由各种原先存在的岩石再经风化、搬运、沉积后，重新固结而成的岩石。
1.特点 有层次性；矿物成分非常复杂，可含有化石。颗粒也较
岩浆岩细小，不易风化。
2.主要成员 砾岩、砂岩、页岩和石灰岩。
3.风化及产物 砾岩和砂岩抗风化，风化产物含砂量高、养分缺乏。页
岩易风化，其风化产物质地黏重、养分含量丰富。石灰岩则 在雨水充沛时易风化，其风化产物质地黏重，有时呈碱性。
3 主要成土岩石
变质岩
是指地壳中原先存在的各种岩石在地壳运动或岩浆活动的影响下，高温高压的作用重新结晶形成的岩石。
1.共性 极易风化，在地表和土壤中含量较低。
土壤学——母质及矿物
高岭石的矿物结构
第一章土壤母质和矿物质
第三节粘土矿物
粘土矿物分类
第一章土壤母质和矿物质
第三节粘土矿物
粘土矿物分类
特征：
（1）2:1型的晶层结构蒙脱石是其典型代表。单位晶
胞的分子式可表示Al4Si8O20(OH)4·nH2O。
（2）胀缩性大蒙脱石晶层间距变化在之
间，蛭虫的膨胀性比蒙脱石小，其晶层间距变化
约为。
（3）电荷数量少阳离子交换量只有
3-15Cmoles(+)Kg-1。
（4）胶体特性较弱较粗（m），颗粒的总表
面积相对较小，为10－20×103m2kg-1
第一章土壤母质和矿物质
第三节粘土矿物
粘土矿物分类
高岭组粘土矿物是南方热带和亚热土壤中普遍而大量存在
的粘土矿物，在华北、西北、东北及西藏高原土壤中含量很少。
硬；不易风化。例如片
麻岩，石英岩，板岩，
片岩，千枚岩，大理岩
等。
第一章土壤母质和矿物质
第一节土壤母质
一、几种主要岩石的类型和特性
土壤中的原生矿物
（一）长石类矿物
正长石，又称钾长石，
是土壤中钾元素的重要
来源。
（二）云母类
白云母，又称钾云母，
是土壤中钾元素的来源
之一。黑云母也是钾元
素的来源，更易分解，
风化。
单位晶层。这样2:1型层状硅酸盐的单位晶层的两个层面都是
氧原子面。
3、单位晶层
第一章土壤母质和矿物质
第三节粘土矿物
粘土矿物分类
第一章土壤母质和矿物质
第三节粘土矿物
粘土矿物分类
第一章土壤母质和矿物质
第三节粘土矿物
粘土矿物分类
2:1:1型单位晶层
第一章土壤母质和矿物质
第三节粘土矿物
粘土矿物分类
第一章土壤母质和矿物质
第三节粘土矿物
粘土矿物分类
特征：
（1）2:1型的晶层结构蒙脱石是其典型代表。单位晶
胞的分子式可表示Al4Si8O20(OH)4·nH2O。
（2）胀缩性大蒙脱石晶层间距变化在之
间，蛭虫的膨胀性比蒙脱石小，其晶层间距变化
约为。
（3）电荷数量少阳离子交换量只有
3-15Cmoles(+)Kg-1。
（4）胶体特性较弱较粗（m），颗粒的总表
面积相对较小，为10－20×103m2kg-1
第一章土壤母质和矿物质
第三节粘土矿物
粘土矿物分类
高岭组粘土矿物是南方热带和亚热土壤中普遍而大量存在
的粘土矿物，在华北、西北、东北及西藏高原土壤中含量很少。
硬；不易风化。例如片
麻岩，石英岩，板岩，
片岩，千枚岩，大理岩
等。
第一章土壤母质和矿物质
第一节土壤母质
一、几种主要岩石的类型和特性
土壤中的原生矿物
（一）长石类矿物
正长石，又称钾长石，
是土壤中钾元素的重要
来源。
（二）云母类
白云母，又称钾云母，
是土壤中钾元素的来源
之一。黑云母也是钾元
素的来源，更易分解，
风化。
单位晶层。这样2:1型层状硅酸盐的单位晶层的两个层面都是
氧原子面。
3、单位晶层
第一章土壤母质和矿物质
第三节粘土矿物
粘土矿物分类
第一章土壤母质和矿物质
第三节粘土矿物
粘土矿物分类
第一章土壤母质和矿物质
第三节粘土矿物
粘土矿物分类
2:1:1型单位晶层
第一章土壤矿物质
（三）水铝英石
水铝石英［xAl2O3· ySiO2· 2O］ nH
● ●
由氧化硅、氧化铝和水组成，Si/Al比在1－2之间变化。 阳离子交换量，为10－15Cmoles(+)kg-1。 表面积一般为70－300×103m2kg-1。
●
温带半湿润和湿润地区以及热带地区玄武岩和火山灰 发育的幼年土壤中、有些森林覆盖、高海拔、低温、 中高雨量条件下的土壤，其心土层中也存在水铝英石。
第一节 土壤矿物质的矿物组成 和化学组成
一、土壤矿物质的主要元素组成
表 1-1 地壳和土壤的平均化学组成（重量%） （维诺格拉多夫，1950、1962） 元 素 O Si Al Fe Ca Na K Mg Ti H 地壳中 47.0 29.0 8.05 4.65 2.96 2.50 2.50 1.37 0.45 (0.15) 土壤中 49.0 33.0 7.13 3.80 1.37 1.67 1.36 0.60 0.40 ? 元 素 Mn P S C N Cu Zn Co B Mo 地壳中 0.10 0.093 0.09 0.023 0.01 0.01 0.005 0.003 0.003 0.003
藏高原大部。土壤粘土矿物以水云母为主，其次为蒙脱石和绿 泥石。
2.水云母－蒙脱石区 包括内蒙古高原东部、大小兴安岭
、长白山地和东北平原大部分。土壤粘粒中蒙脱石明显增多。
3.水云母－蛭石区 包括青藏高原东南边缘山地、黄土高原和 华北平原。西部山地土壤粘粒中绿泥石，东部多蛭石，华北平 原土壤粘粒中蒙脱石也不少。
二、非硅酸盐粘土矿物
（一）氧化铁
赤铁矿、针铁矿、褐铁矿、磁铁矿、陵铁矿、兰铁矿
土壤中常见的氧化铁矿物是赤铁矿和针铁
针铁矿（ α-FeOOH)：黄色或棕色，呈针状，在温带、 亚热带与热带的土壤中大量存 赤铁矿（α-Fe2O3）：红色，呈六角板状，少量赤铁矿 的存在也会使土壤看起来呈红色。在高温、潮湿、风 化程度很深的红色土壤中存在较多。 存在方式：呈胶膜质包被在土壤颗粒的表面或铁盘。
农综一土壤学复习资料提纲
南农专硕农综一考研土壤学复习资料部分第一章土壤矿物质1、层状硅酸盐粘土矿物种类及一般特性1）高岭组：1：1型的晶层结构、非膨胀性、电荷数量少、胶体特性较弱2）蒙蛭组：2：1型的晶层结构、张缩性大、电荷数量大、胶体特性突出3）水化云母组：2：1型的晶层结构、非膨胀性、电荷数量较大、胶体特性一般4）绿泥石组：2：1：1型的晶层结构、同晶替代较普遍、颗粒较小2、非硅酸盐粘土矿物种类1）氧化铁：针铁矿、赤铁矿2）氧化铝：三水铝石3）氧化硅4）水铝英石3、我国土壤粘土矿物的分布规律1）水云母区：包括新疆、内蒙古高原西部、柴达木盆地、青藏高原大部2）水云母—蒙脱石区：包括内蒙古高原东部、大小兴安岭、长白山地、东北平原大部3）水云母—蛭石区：包括青藏高原东南边缘山地、黄土高原、华北平原4）水云母—蛭石—高岭区：包括秦岭山地和长江中下游平原，为一狭长的过渡地带5）蛭石—高岭区：包括四川平原、云贵高原、喜马拉雅山东南端6）高岭—水云母区：包括浙、闽、湘、赣大部和粤、桂北部7）高岭区：包括贵州南部，闽、粤东南沿海，南海诸岛及台湾第二章土壤有机质1、土壤有机质的来源1）高等植物的根系、残茬、根系分泌物2）动植物残体3）土壤中的微生物4）工业和生活废水，废渣，微生物制品，施用的有机肥农药等有机物2、有机质的三种形态1）新鲜有机质（未分解有机质）2）半分解有机质3）腐殖质3、有机质对植物生长的作用1）提供植物需要的养分，是土壤养分的主要来源2）促进土壤团粒结构的形成，改善土壤物理性质3）提高土壤的保水保肥能力，增强对酸碱度变化的缓冲性能4）腐殖质具有生理活性，能促进作物生长发育5）腐殖质具有络合作用，有助于消除土壤污染4、有机质的积累和调控1）种植绿肥，增施有机肥料2）秸秆还田，轮作倒茬3）调节土壤水热状况5、腐殖质分解和转化过程1）腐殖质经过物理化学作用和生物降解，使其方向结构核心与其复合的简单有机物分离，或是整个复合体解体。
第一章 土壤组成 矿物质、有机质
常见的土壤原生矿物
硅酸盐类 氧 化 物 类 硫化 物类 磷化物类
常见的土壤次生矿物
粘 土 矿 物 氧化物及其水化物 简单盐类 次生层状硅酸盐
（二）土壤矿物质的化学组成
表 1-1 地壳和土壤的平均化学组成（重量%） 元 O Si Al Fe Ca Na K Mg Ti H 素 地壳中 47.0 29.0 8.05 4.65 2.96 2.50 2.50 1.37 0.45 (0.15) 土壤中 49.0 33.0 7.13 3.80 1.37 1.67 1.36 0.60 0.40 ? （维诺格拉多夫，1950、1962） 元 素 地壳中
第一章 土壤组成
第一章 土壤组成
第一节 土壤矿物质 第二节 土壤有机质 第三节 土壤水 第四节 土壤空气和热量状况
第一节 土壤矿物质
岩石风化形成的矿物质颗粒统称为土壤矿物质。 岩石风化形成的矿物质颗粒统称为土壤矿物质。
岩石
风化作用
母质
成土作用
土壤
土壤矿物质是土壤的主要组成物质， 土壤矿物质是土壤的主要组成物质，一般占土壤固 相部分重量的95% 98%左右 是土体的“骨架” 95%～ 左右， 相部分重量的95%～98%左右，是土体的“骨架”， 故土壤矿物质的组成、 故土壤矿物质的组成、结构和性质对土壤性质影响 极大。土壤矿物质组成也是鉴定土壤类型， 极大。土壤矿物质组成也是鉴定土壤类型，识别土 壤形成过程的基础。 壤形成过程的基础。
（二） 化学风化作用
化学风化的结果： 使岩石进一步分解， 化学风化的结果 ： 使岩石进一步分解 ， 彻底改变 了原来岩石的矿物组成和性质， 了原来岩石的矿物组成和性质 ， 产生了一批新的 次生粘土矿物， 使母质开始具有吸附能力、 次生粘土矿物 ， 使母质开始具有吸附能力 、 粘性 和可塑性， 并出现了毛管现象， 有一定的蓄水性， 和可塑性 ， 并出现了毛管现象 ， 有一定的蓄水性 ， 同时也释放了一些可溶性盐， 同时也释放了一些可溶性盐 ， 是植物养分的最初 来源。 来源。
第一章土壤矿物质
1）转变说：风化强度不断增加 2）新生说：K+丰富（水云母），Mg+多（蒙脱石），盐基少（高岭
石） 2、母质影响 不同母质粘土矿物差异较大
1）河流冲积物：富含水云母 2）湖积物、淤积物：富含蒙脱石、水云母 3）黑云母：易形成蛭石或黑云母蛭石夹层矿物 4）表土层：矿物组成具有明显地带性，受风化淋溶成土作用强烈。 3、地形因素影响 1）水热再分配影响风化强度，影响粘土矿物类型。 2）影响风化产物搬云堆积。
第二节 粘土矿物
一、层状硅酸盐粘土矿
（二）硅酸盐类粘土矿物的种类及一般特性
4、绿泥石组：
混层型矿物，富含Mg Fe极少量铬，由母质遗留下来 较多，也可由其它粘土矿物转化而来。
片。
1）2：1：1型： 1层2：1型晶片，1层水镁片或水铝
2）同晶替代普遍：含Mg2+, Al3+, Fe3+, Si4+ 还含有 Cr, Mn, Ni, Li 10~40cmol(+)/kg
（一）构造特征 1、硅氧四面体和硅氧片
硅氧四面体：SiO44- 正四面体形状。
第二节 粘土矿物
一、层状硅酸盐粘土矿物(晶体) （一）构造特征
1、硅氧四面体和硅氧片
硅氧片：（单位晶片）
第二节 粘土矿物
一、层状硅酸盐粘土矿（晶体)
（一）构造特征
2、铝氧八面体和铝氧片
铝氧八面体：AlO69-
第二节 粘土矿物
➢
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 上午3时 32分20.10.1903:32Oc tober 19, 2020
➢
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月19日星期 一3时32分55秒 03:32:5519 October 2020
石） 2、母质影响 不同母质粘土矿物差异较大
1）河流冲积物：富含水云母 2）湖积物、淤积物：富含蒙脱石、水云母 3）黑云母：易形成蛭石或黑云母蛭石夹层矿物 4）表土层：矿物组成具有明显地带性，受风化淋溶成土作用强烈。 3、地形因素影响 1）水热再分配影响风化强度，影响粘土矿物类型。 2）影响风化产物搬云堆积。
第二节 粘土矿物
一、层状硅酸盐粘土矿
（二）硅酸盐类粘土矿物的种类及一般特性
4、绿泥石组：
混层型矿物，富含Mg Fe极少量铬，由母质遗留下来 较多，也可由其它粘土矿物转化而来。
片。
1）2：1：1型： 1层2：1型晶片，1层水镁片或水铝
2）同晶替代普遍：含Mg2+, Al3+, Fe3+, Si4+ 还含有 Cr, Mn, Ni, Li 10~40cmol(+)/kg
（一）构造特征 1、硅氧四面体和硅氧片
硅氧四面体：SiO44- 正四面体形状。
第二节 粘土矿物
一、层状硅酸盐粘土矿物(晶体) （一）构造特征
1、硅氧四面体和硅氧片
硅氧片：（单位晶片）
第二节 粘土矿物
一、层状硅酸盐粘土矿（晶体)
（一）构造特征
2、铝氧八面体和铝氧片
铝氧八面体：AlO69-
第二节 粘土矿物
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严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 上午3时 32分20.10.1903:32Oc tober 19, 2020
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土壤地理学第一章 土壤剖析第二节 土壤组成 - 土壤有机质1
2NH3 3O2 亚硝酸细菌 2HNO2 2H2O 661.5焦耳 ２HNO2 O2 亚硝酸细菌 2HNO3 175.8焦耳
硝酸与硝酸盐可被植物生长利用，而改良酸性土壤中多添加石灰。
c.反硝化：
土壤通气条件较差，如土壤淹水或紧实时，且土壤PH值较高，C/N也大 时，易于反硝化作用的进行，造成N的固定，植物无法利用。
森林土壤：酸性有机质(acid organic mater)
草原土壤：中性有机质(neutral organic mater)
一般植物残体数量：森林>草原>荒漠 森林植被中：热带森林>亚热带森林>温带森林>寒温带针叶林
植物残体的成分及含量大致如图1-16
进入土壤的有机物质的化学组成
矿化率一般在1%～3%。由于土壤有机质的矿化率与有机氮的矿化率
同步，因而可通过测定土壤有机氮的矿化率来代表有机质的矿化率。
（四）影响土壤有机质矿质化的因素
1、温度(temperature)
25－35℃条件下，微生物活动最为旺盛，利于OM矿质化 分解，提供作物所需养分。
2、通气状况 (aeration status)
含硫蛋白质经过生物化学作用，分解产生硫酸。
含硫蛋白质 含硫氨基酸 H 2 S H 2 SO4 2H 2 S O2 S2 2H 2O 热量 2S 2H 2O＋3O2 2H 2 SO4 热量
2. 脂肪(fattiness)、树脂(pitch)、蜡质(waxiness)、单宁(tannin) 的矿质化
如：甲酸3.2×10-3 M、乙酸4.6×10-3 M、 正丁酸7×10-4 M，就
会对植物根系产生较严重的危害。
土壤学 第一章第二节
土壤质地：根据不同机械组成所产生的特性而划分的土壤 类别。
一般将土壤质地分为砂土、壤土和黏土。
3、不同质地土壤的生产特性
（1）砂质土（热性土）： a 粒间孔隙大，毛管作用弱，通气透水性强，内部排
水通畅，不易积聚还原性有害物质，有机质分解快， 易释放有效养分； b 矿物成分主要是石英，含养分少，要多施有机肥料； 保肥性差，施肥后因灌水降雨而易淋失； c 含水量低，热容量较小，易增温也易降温； d 松散易耕，缺少有机质的砂土泡水后容易沉淀、板 结、闭气。
通过合理的灌排措施，不仅可以调节土壤温 度，而且也可以调节农田内部一定空气层的 气温、空气湿度等因素。
复习思路
谢谢同学们的聆听！
ANHUI AGRICULTURAL UNIVERSITY
第一章 第2节 土壤的组成
工学院 17农机教研室
什么是土壤？？？
目录
一、土壤矿物质 1.土壤矿物质的种类与化学组成 2.土壤的机械组成 二、土壤有机质 1.土壤有机质的组成 2.土壤有机质的转化 3.土壤有机质的转化条件 4.土壤有机质的作用 三、土壤空气与土壤溶液 1.土壤的空气的组成及其特点 2.土壤溶液
第五题
砂土、壤土和粘土是根据土壤质地而划分的。一般来讲砂土 的砂粒含量超过50％，粘粒含量小于30％。因此，其土壤 颗粒间孔隙大，小孔隙少，毛细管作用弱，保水性差。但砂 土通透性良好，不耐旱，土壤微生物以好气性的占优势。由 于其质地疏松，故耕作方便 。砂土的有机质分解快、积累 少，养分易淋失，致使各种养分都较贫乏。砂土中施肥见效 快，作物早生快发，但无后劲，往往造成后期缺肥早衰，结 实率低，籽粒不饱满。这类土壤既不保肥，也不耐肥。若一 次施肥过多，不但会造成流失浪费，还会造成作物一时疯长 。因此，在施肥上要注意少量多施，要多施有机肥和泥肥。
一般将土壤质地分为砂土、壤土和黏土。
3、不同质地土壤的生产特性
（1）砂质土（热性土）： a 粒间孔隙大，毛管作用弱，通气透水性强，内部排
水通畅，不易积聚还原性有害物质，有机质分解快， 易释放有效养分； b 矿物成分主要是石英，含养分少，要多施有机肥料； 保肥性差，施肥后因灌水降雨而易淋失； c 含水量低，热容量较小，易增温也易降温； d 松散易耕，缺少有机质的砂土泡水后容易沉淀、板 结、闭气。
通过合理的灌排措施，不仅可以调节土壤温 度，而且也可以调节农田内部一定空气层的 气温、空气湿度等因素。
复习思路
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第一章 第2节 土壤的组成
工学院 17农机教研室
什么是土壤？？？
目录
一、土壤矿物质 1.土壤矿物质的种类与化学组成 2.土壤的机械组成 二、土壤有机质 1.土壤有机质的组成 2.土壤有机质的转化 3.土壤有机质的转化条件 4.土壤有机质的作用 三、土壤空气与土壤溶液 1.土壤的空气的组成及其特点 2.土壤溶液
第五题
砂土、壤土和粘土是根据土壤质地而划分的。一般来讲砂土 的砂粒含量超过50％，粘粒含量小于30％。因此，其土壤 颗粒间孔隙大，小孔隙少，毛细管作用弱，保水性差。但砂 土通透性良好，不耐旱，土壤微生物以好气性的占优势。由 于其质地疏松，故耕作方便 。砂土的有机质分解快、积累 少，养分易淋失，致使各种养分都较贫乏。砂土中施肥见效 快，作物早生快发，但无后劲，往往造成后期缺肥早衰，结 实率低，籽粒不饱满。这类土壤既不保肥，也不耐肥。若一 次施肥过多，不但会造成流失浪费，还会造成作物一时疯长 。因此，在施肥上要注意少量多施，要多施有机肥和泥肥。
第一章土壤母质与矿物质
第一章土壤母质与矿物质
2．易溶于水的简单盐类
这些盐类物质都是植物的矿质营养元素的 最初来源，而母质中含盐基的数量也是影 响土壤肥力的一个十分重要的因素。
如 K2CO3 、 Ca(HCO3)2 、 Mg(HCO3)2 、 Ca(H2PO4)2等。
第一章土壤母质与矿物质
3．形成各种不同风化程度的次生矿物
第一章土壤母质与矿物质
植物根的机械破坏作用
第一章土壤母质与矿物质
砂岩中第的壤母质与矿物质
四、 风化作用的产物
岩石矿物遭到风化后，逐渐破碎成松散 物质，产生了三种风化产物。
1．风化残体 在风化过程中，一些难风化的矿物如石
英、白云母和一部分长石被保留下来， 由它们构成风化残积物的主体，成为土 壤固相粗土粒的主要来源。
物理风化主要是由温差引起岩石的热力 学变化。
第一章土壤母质与矿物质
气温变化
冰的冻结
第一章土壤母质与矿物质
风蚀柱示意图
风蚀蘑菇示意图
第一章土壤母质与矿物质
第一章土壤母质与矿物质
2．化学风化作用
化学风化作用是指岩石在水和空气（主要是 CO2、O2）的参与下进行的溶解作用、水化 作用、水解作用、氧化作用等的总称。
次生矿物的形成，是风化作用由量变到质变的 主要特征，是化学风化和生物风化作用的结果。 次生矿物颗粒大小一般均<0.001mm，大多 数呈胶体分散状态存在。由于颗粒小，有巨大 的表面积和表面能，它就是使母质产生吸附能 力的原因，由此也产生一定的粘结性、可塑性 和毛管现象，可使水分、养分在一定程度上得 以保蓄，为土壤肥力的发展创造了必要条件。
第一章土壤母质与矿物质
六、土壤母质的类型（续）
5 湖积体 ；6 风积体；7滨海沉积体 8 黄土母质 ： 黄土是第四纪的一种特殊沉积物，据统计，全
2．易溶于水的简单盐类
这些盐类物质都是植物的矿质营养元素的 最初来源，而母质中含盐基的数量也是影 响土壤肥力的一个十分重要的因素。
如 K2CO3 、 Ca(HCO3)2 、 Mg(HCO3)2 、 Ca(H2PO4)2等。
第一章土壤母质与矿物质
3．形成各种不同风化程度的次生矿物
第一章土壤母质与矿物质
植物根的机械破坏作用
第一章土壤母质与矿物质
砂岩中第的壤母质与矿物质
四、 风化作用的产物
岩石矿物遭到风化后，逐渐破碎成松散 物质，产生了三种风化产物。
1．风化残体 在风化过程中，一些难风化的矿物如石
英、白云母和一部分长石被保留下来， 由它们构成风化残积物的主体，成为土 壤固相粗土粒的主要来源。
物理风化主要是由温差引起岩石的热力 学变化。
第一章土壤母质与矿物质
气温变化
冰的冻结
第一章土壤母质与矿物质
风蚀柱示意图
风蚀蘑菇示意图
第一章土壤母质与矿物质
第一章土壤母质与矿物质
2．化学风化作用
化学风化作用是指岩石在水和空气（主要是 CO2、O2）的参与下进行的溶解作用、水化 作用、水解作用、氧化作用等的总称。
次生矿物的形成，是风化作用由量变到质变的 主要特征，是化学风化和生物风化作用的结果。 次生矿物颗粒大小一般均<0.001mm，大多 数呈胶体分散状态存在。由于颗粒小，有巨大 的表面积和表面能，它就是使母质产生吸附能 力的原因，由此也产生一定的粘结性、可塑性 和毛管现象，可使水分、养分在一定程度上得 以保蓄，为土壤肥力的发展创造了必要条件。
第一章土壤母质与矿物质
六、土壤母质的类型（续）
5 湖积体 ；6 风积体；7滨海沉积体 8 黄土母质 ： 黄土是第四纪的一种特殊沉积物，据统计，全
1-1第一章土壤的组成与性质-矿物质
1.简单盐类——由土壤原生矿物风化和土壤溶液中析出产生
包括K、Na、Ca、Mg的碳酸盐、重碳酸盐、硫酸盐和氯化物； 常见于干旱和半干旱地区以及滨海地区的土壤中。
2.次生氧化物类——由原生矿物风化而形成 Fe2O3 ：多见于湿热地区土壤，是土壤的重要染色物质， 因含结晶水数量不同形成多种矿物：褐红色—赤铁矿 （Fe2O3）、黄棕色—针铁矿（Fe2O3·H2O）、棕褐色— 褐铁矿（Fe2O3·nH2O）等。
2∶1型——蒙脱石类矿物，以蒙脱石、绿泥石、拜来石为代表。晶层 由两层硅氧片和一层铝氧片重叠而成，晶层之间由氧键联结，氧键键 能较弱，晶层间连接松弛，层间距大且可变，遇水易膨胀，为胀缩性 矿物；因普遍具有同晶置换现象，常使矿物颗粒带有负电荷，具有较 强的吸附性、可缩性和胀缩性。
2∶1+K+型——水云母类矿物，以水云母、伊利石为代表。晶层构造 与蒙脱石类矿物相似，也由两层硅氧片和一层铝氧片重叠而成，只是 在相邻晶层之间有K+存在，使晶层结合紧密，层间距缩小，遇水膨胀 受限，胀缩性较弱，同晶置换现象，可使矿物颗粒带有负电荷，其吸 附性介于高岭石类矿物和蒙脱石类矿物之间。
Al2O3 ：多见于湿热地区土壤，是铝硅酸盐矿物的风化 产物，性质极稳定，分为一水氧化铝（Al2O3·H2O）和 三水氧化铝（Al2O3·3H2O）两种类型。
MnO/MnO2 ：是原生矿物在湿热条件下高度风化或在潴 水条件下经氧化还原产生，在土壤结构表面上常呈棕、 黑色胶膜，或呈结核状存在。 SiO2 ：常见于温带森林土壤，由土壤溶液中溶解的 SiO2在酸性介质中凝聚产生，多以粉末状附着于土壤结 构表面。
基本粒级——砾石、砂粒、粉砂粒和粘粒
各粒级的矿物组成和性质
粒级 砾石 砂粒 粉粒 粘粒 粒径（mm） >1 1-0.05 0.05-0.005 <0.005 矿物组成 原生矿物 原生矿物 原生矿物 少量次生矿物 次生矿物 物理性质 肥力特性
包括K、Na、Ca、Mg的碳酸盐、重碳酸盐、硫酸盐和氯化物； 常见于干旱和半干旱地区以及滨海地区的土壤中。
2.次生氧化物类——由原生矿物风化而形成 Fe2O3 ：多见于湿热地区土壤，是土壤的重要染色物质， 因含结晶水数量不同形成多种矿物：褐红色—赤铁矿 （Fe2O3）、黄棕色—针铁矿（Fe2O3·H2O）、棕褐色— 褐铁矿（Fe2O3·nH2O）等。
2∶1型——蒙脱石类矿物，以蒙脱石、绿泥石、拜来石为代表。晶层 由两层硅氧片和一层铝氧片重叠而成，晶层之间由氧键联结，氧键键 能较弱，晶层间连接松弛，层间距大且可变，遇水易膨胀，为胀缩性 矿物；因普遍具有同晶置换现象，常使矿物颗粒带有负电荷，具有较 强的吸附性、可缩性和胀缩性。
2∶1+K+型——水云母类矿物，以水云母、伊利石为代表。晶层构造 与蒙脱石类矿物相似，也由两层硅氧片和一层铝氧片重叠而成，只是 在相邻晶层之间有K+存在，使晶层结合紧密，层间距缩小，遇水膨胀 受限，胀缩性较弱，同晶置换现象，可使矿物颗粒带有负电荷，其吸 附性介于高岭石类矿物和蒙脱石类矿物之间。
Al2O3 ：多见于湿热地区土壤，是铝硅酸盐矿物的风化 产物，性质极稳定，分为一水氧化铝（Al2O3·H2O）和 三水氧化铝（Al2O3·3H2O）两种类型。
MnO/MnO2 ：是原生矿物在湿热条件下高度风化或在潴 水条件下经氧化还原产生，在土壤结构表面上常呈棕、 黑色胶膜，或呈结核状存在。 SiO2 ：常见于温带森林土壤，由土壤溶液中溶解的 SiO2在酸性介质中凝聚产生，多以粉末状附着于土壤结 构表面。
基本粒级——砾石、砂粒、粉砂粒和粘粒
各粒级的矿物组成和性质
粒级 砾石 砂粒 粉粒 粘粒 粒径（mm） >1 1-0.05 0.05-0.005 <0.005 矿物组成 原生矿物 原生矿物 原生矿物 少量次生矿物 次生矿物 物理性质 肥力特性
土壤组成
土壤组成一、土壤组成土壤是地球表层的岩石经过生物圈、大气圈和水圈长久的综合影响演化而成的。
因为各种成土因素，诸如母岩、生物、气候、地形、时光和人类生产活动等综合作用的不同，形成了多种类型的土壤。
土壤是由固、液、气三相物质构成的复杂体系。
土壤固相包括矿物质、有机质和生物。
在固相物质之间为外形和大小不同的孔隙，孔隙中存在水分和空气。
(一)土壤矿物质土壤矿物质是岩石经物理风化和化学风化作用形成的，占土壤固相部分总质量的90％以上，是土壤的骨骼和植物养分元素的重要供应源，按其成因可分为原生矿物质和次生矿物质两类。
1．原生矿物质原生矿物质是岩石经过物理风化作用被破裂形成的碎屑，其本来的化学组成没有转变。
这类矿物质主要有硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、硫化物类矿物和类矿物。
2．次生矿物质次生矿物质是原生矿物质经过化学风化后形成的新的矿物质，其化学组成和晶体结构均有所转变。
这类矿物质包括容易盐类(如、、氯化物等)、三氧化物类和次生类。
次生类是构成土壤黏粒的主要成分，故又称为黏土矿物，如高岭土、蒙脱土和伊利石等；三氧化物类如针铁矿(Fe2O3·H2O)、褐铁矿(2 Fe2O3·3 H2O) ,三水铝石(A1203·3 H2O)等，它们是硅酸盐类矿物彻底风化的产物。
土壤矿物质所含主体元素是氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁等，其质量分数约占96%，其他元素含量多在0.1%(质量分数)以下，甚至低于十亿分之几，属微量、痕量元素。
土壤矿物质颗粒(土粒)的外形和大小多种多样，其粒径从几微米到几厘米，差别很大。
不同粒径的土粒的成分和物理化学性质有很大差异，如对污染物的吸附、解吸和迁移、转化能力，以及有效含水量和保水保温能力等。
为了讨论便利，常按粒径大小将上粒分为若于类，称为粒级；同级土粒的成分和性质基本全都，表5-1为我国土粒分级标准。
表5-1我国土粒分级标准自然界中仟何一种土壤，都是由粒径不同的土粒按不同的比例组合而成的，根据土壤中各粒级上粒含量的相对照例或质量分数分类，称为土壤质地分类。
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硅氧四面体（SiO44-→Si2O52-→Si4O104- ）
硅氧四面体
硅氧四面体的构造图示法
铝氧八面体(AlO69-→Al4O1212-→Al4（OH）8O44- )
铝氧八面体
铝氧八面体的构造图示法
b. 单位晶片：硅氧四面体 -硅层；铝氧八面体-铝层
硅片（硅氧片）图示法
铝片（水铝片）图示法
1、几乎包括元素周期表中所有元素； 2、O、Si、Al、Fe为主，四者共占88.7%以上； 3、植物必需营养元素含量低，分布不平衡。
1.原生矿物
土壤原生矿物是指各种岩石受到不同程度的 物理风化，而未经化学风化的碎屑物，原来的 化学组成和结晶构造未变。 原生矿物的种类和含量，随母质的类型、风化 强度和成土过程的不同而异。土壤中粉沙粒和砂 粒基本都是原生矿物（图1-7）。
c. 单位晶格（晶层）
（1）1:1型 一层硅层与一层铝层重叠而成
1:1型层状硅酸盐(高岭石)晶体结构示意图
（2）2:1型
两层硅层中间夹一铝层
2:1型层状硅酸盐（蒙脱石）晶体结构示意图
（3）2:1 :1型（2:2型）
2:1型基础上增加一铝层(或镁层)
2:1:1型层状硅酸盐（绿泥石）结构示意图
(2) 非膨胀性
(3) 电荷数量大
同晶替代现象普遍，主要发生在硅片，电荷量较大，但部分被层间K+ 中和，有效电荷量少于蒙脱石
(4) 膨胀、收缩和可塑性等性质介于高岭组和蒙脱组之间。
伊利石广布于一般土壤中，以温带干旱地区的土壤含量最多。
4、绿泥石组(Chlorite)
（以绿泥石为代表，富含镁、铁）
特点：
可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性居中
土壤中绿泥石大部分来自母质遗留，石灰性土壤中含量高，河流冲积物和变质岩的 冰碛物中较多
(二）土壤矿物质的迁移与转化
1.粘土矿物的形成过程 （1）粘土矿物形成途径
粘土矿物：即次生铝硅酸盐类，是风化和成土过程 中形成的次生矿物
风化过程：
物理风化
机械崩解，在温度变化、水分冻结、碎石 劈裂及风力、流水、冰川的摩擦力等物理因素 作用下，岩石矿物的分解过程。矿物本身的化 学性质和组成上均未发生变化，在干旱半干旱 地区的岩石风化中比较普遍。
不同原生矿物的相对稳定性与其化学成分密切
相关，如下表：
土壤原生矿物种类主要有：硅酸盐、铝硅酸盐类 矿物、氧化物类矿物、硫化物和磷酸盐类矿物。
1）硅酸盐、铝硅酸盐类矿物：包括长石、云母、
辉石、角闪石和橄榄石等。
长石类：钾长石、钠长石和钙长石；是岩石中分布 最广的一类硅铝酸盐类矿物。 云母类：白云母、黑云母，铝硅酸盐类矿物，易
蒙脱石在温带干旱地区土壤含量高，蛭石分布在风化不太强而排水良好的土壤中
C. 水云母(伊利石)组(Hydromica)（又称2 :1型非膨胀 性矿物） 特点：
(1) 2 :1型
单位晶胞化学式： K2(Al· Fe· Mg)4(Si· Al)8O20(OH)4· nH2O
SiO2/Al2O3:3～4 晶层之间吸附的K+的强吸附力，层间距1.0nm
生氧化物类和次生铝硅酸盐类。
1）简单盐类：包括各种碳酸盐、重碳酸盐、氯化 物等，是原生矿物风化的最终产物，结晶构造简单，
常见于干旱和半干旱地区的土壤中。
2）次生氧化物矿物 （1）氧化铁和氢氧化铁类： 褐铁矿(2Fe2O3· 3H2O)：土壤呈棕褐、橘红和红色。 赤铁矿(2Fe2O3)：温暖地带由氢氧化铁沉淀而成，在 有机质丰富的土壤，赤铁矿易还原为针铁矿。 磁赤铁矿(γFe2O3)：原生磁铁矿氧化或脱水后形成，
化学风化： 水的溶解作用 Ca3(PO4)2+2H2O+2CO2 CaH4(PO4)2+2CaCO3 水合作用 CaSO4+2H2O CaSO4· 2H2O 水解作用 a.脱盐基: K2Al2Si6O16+H2CO3 KHAl2Si6O16+KHCO3 b.脱硅 H2Al2Si6O16+H2CO3 H2Al2Si2O8· 2H2O+4SiO2+CO2 c.富铝化作用 H2Al2Si2O8· 2H2O 2Al(OH)3+2H2SiO3 氧化作用 FeS2 FeSO4 Fe2(SO4)3 Fe(OH)3
解： 41.89 33.27 SiO2的分子含量＝——— ＝0.698 Al2O3的分子含量＝——— ＝0.326 60 102 11.85 SiO2 0.698 Fe2O3的分子含量＝——— ＝0.074 ——— ＝——————＝1.75 160 R2O3 0.326+0.074
硅铝铁率可以反映土壤母质的化学风化程度 硅铝铁率还可以反映土壤的成土过程和保肥能力
蒙脱石理论硅铝率SiO2/Al2O3=8/2=4
(2) 膨胀性大
晶层以分子引力联结，晶层间距： 蒙脱石0.96～2.14nm 蛭石0.96～1.45nm
(3) 电荷数量大
同晶替代现象普遍
(4) 颗粒较细，呈片状
可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性显著，吸收水分的力强，不利于植物吸 水，干燥时发生剧烈收缩，对耕作不利
同晶替代
指硅酸盐矿物的中心离子被电性相同、大小相近的其 它离子所代替而矿物晶格构造保持不变的现象。
发生同晶替代后，硅酸盐矿物产生负电荷
4）硅酸盐矿物的种类 A. 高岭(石)组(Kaolinite )
包括高岭石、埃洛石等
特点： (1) 1:1型 单位晶胞（层）化学式：Al4Si4O10(OH)8
SiO2/Al2O3=4/2=2
SiO2· nH2O 土壤pH条件下带负电荷，酸胶基 Al2O3· nH2O， Fe2O3· nH2O 带正电荷，碱胶基 盐基离子Ca2+、Mg2+、K+、Na+等，决定溶液pH，并参与矿物形成
正负电荷胶体相互中和沉淀组成新矿物
沉淀 老化、结晶
溶胶
凝胶（非晶质）
结晶质
当溶胶SiO2/Al2O3＞3，可形成2:1型矿物
Ca、Mg、K、P、S等
2.次生矿物
土壤次生矿物是原生矿物风化后重新组成的，
其化学组成和构造发生改变。主要包括土壤物质中
最细小的部分(粒径小于10微米)，呈胶体性质， 又称粘土矿物或粘粒矿物。 次生矿物有活动的晶格，有强烈的吸附代换性能， 土壤固体物质最有影响力的部分，对土壤吸收性 膨胀收缩性、粘着性等均有影响。 根据组成、构造和性质可分三类：简单盐类、次
地壳中 土壤中
47.0 29.0 8.05 4.65 2.96 2.50 2.50 1.37 0.10 49.0 33.0 7.13 3.80 1.37 1.67 1.36 0.60 0.085
元素
P S C N Cu Zn B Mo
地壳中 土壤中
0.093 0.09 0.023 0.01 0.01 0.005 0.003 0.003 0.08 0.085 2.0 0.1 0.002 0.005 0.001 0.0003
当溶胶SiO2/Al2O3＜3，可形成1:1型矿物及氧化铝矿物
2、粘土矿物的形成条件
粘土矿物形成与气候等成土条件密切相关 南方热带砖红壤、亚热带红壤矿物风化程度高， 粘土矿物以1:1型为主，并有三水铝石，粘粒硅铝铁 率为2左右，属铁铝土 北方温带地区，粘粒矿物为各种2:1型(伊利石、 蒙脱石等)，粘粒硅铝铁率多在3以上。风化度低， 属硅铝土
原生矿物的主要特征：
1、原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐为主
以氧化硅和硅酸盐矿物占绝对优势。 如石英、长 石、云母、辉石、角闪石等。
2、原生矿物类型和数量决定于矿物的稳定性
石英最稳定，是粗土粒的主要成分；白云母和长石较稳定， 在粗土粒中较多； 黑云母、角闪石、辉石等暗色矿物易风化。
3、原生矿物是植物养分的重要来源
土壤呈红棕色，热带、亚热带的高度风化土中。
针铁矿(2FeOOH)：所处酸碱度范围宽，几乎所有土壤 中均存在针铁矿，呈黄-棕褐色。 纤铁矿(γFeOOH)：比针铁矿少见，存在温带湿润地区
的非石灰性水成土内，特别是氧化-还原交替频繁的层 次或有机质含量多的土层尤为常见，呈橙色斑纹。
水铁矿(Fe2O3· nH2O)：高铁化合物水解产生的棕色胶体
硅铝铁率：土壤粘粒部分的SiO2和Fe2O3、Al2O3（R2O3） 含量的分子比 硅铝率：土壤粘粒部分SiO2和Al2O3的分子比 硅铁率：土壤粘粒部分SiO2和Fe2O3的分子比
计算其硅铝铁率、硅铁率。
例：某土壤粘粒部分SiO2含量为41.89%，Al2O3含量33.27%，Fe2O3含量11.85%，
3、矿物风化程度的度量指标
土壤矿物分解程度越高，化学元素的淋溶迁移作用越强。
硅铝比率(摩尔数之比）
SiO 2 Al2O3 Fe2O3
迁移系数
K km
任一土层或风化层的 K 2O/Al2O3 母质层或母岩层的 K 2O/Al2O3
（4）次生氧化硅：
指氧化硅凝胶和蛋白石（SiO2 · nH2O)。由土壤中氧 化硅在酸性介质中聚合呈凝胶，凝胶老化后缩合成蛋白 石。蛋白石包含有机、无机杂质，呈彩色。 来源于生物的蛋白石可以作为埋藏土层和古地理环 境的指示矿物，其中植物蛋白石中的有机碳可用来测定 土壤的年龄。
3）次生铝硅酸盐类
a. 基本结构单位
(1) 2:2型
三八面体，化学式为Mg· Fe· Al)12(Si· Al)8O20(OH)16
(2)同晶替代现象普遍
硅片、水铝片和水镁片上均有发生，硅片中Al3+代Si4+、铝片中Mg2+代Al3+ 产生负电荷，水镁片中Al3+ 代Mg2+产生正电荷，两者相抵为净负电荷，介于伊
利石与高岭石之间
(3) 颗粒Байду номын сангаас小
硅氧四面体
硅氧四面体的构造图示法
铝氧八面体(AlO69-→Al4O1212-→Al4（OH）8O44- )
铝氧八面体
铝氧八面体的构造图示法
b. 单位晶片：硅氧四面体 -硅层；铝氧八面体-铝层
硅片（硅氧片）图示法
铝片（水铝片）图示法
1、几乎包括元素周期表中所有元素； 2、O、Si、Al、Fe为主，四者共占88.7%以上； 3、植物必需营养元素含量低，分布不平衡。
1.原生矿物
土壤原生矿物是指各种岩石受到不同程度的 物理风化，而未经化学风化的碎屑物，原来的 化学组成和结晶构造未变。 原生矿物的种类和含量，随母质的类型、风化 强度和成土过程的不同而异。土壤中粉沙粒和砂 粒基本都是原生矿物（图1-7）。
c. 单位晶格（晶层）
（1）1:1型 一层硅层与一层铝层重叠而成
1:1型层状硅酸盐(高岭石)晶体结构示意图
（2）2:1型
两层硅层中间夹一铝层
2:1型层状硅酸盐（蒙脱石）晶体结构示意图
（3）2:1 :1型（2:2型）
2:1型基础上增加一铝层(或镁层)
2:1:1型层状硅酸盐（绿泥石）结构示意图
(2) 非膨胀性
(3) 电荷数量大
同晶替代现象普遍，主要发生在硅片，电荷量较大，但部分被层间K+ 中和，有效电荷量少于蒙脱石
(4) 膨胀、收缩和可塑性等性质介于高岭组和蒙脱组之间。
伊利石广布于一般土壤中，以温带干旱地区的土壤含量最多。
4、绿泥石组(Chlorite)
（以绿泥石为代表，富含镁、铁）
特点：
可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性居中
土壤中绿泥石大部分来自母质遗留，石灰性土壤中含量高，河流冲积物和变质岩的 冰碛物中较多
(二）土壤矿物质的迁移与转化
1.粘土矿物的形成过程 （1）粘土矿物形成途径
粘土矿物：即次生铝硅酸盐类，是风化和成土过程 中形成的次生矿物
风化过程：
物理风化
机械崩解，在温度变化、水分冻结、碎石 劈裂及风力、流水、冰川的摩擦力等物理因素 作用下，岩石矿物的分解过程。矿物本身的化 学性质和组成上均未发生变化，在干旱半干旱 地区的岩石风化中比较普遍。
不同原生矿物的相对稳定性与其化学成分密切
相关，如下表：
土壤原生矿物种类主要有：硅酸盐、铝硅酸盐类 矿物、氧化物类矿物、硫化物和磷酸盐类矿物。
1）硅酸盐、铝硅酸盐类矿物：包括长石、云母、
辉石、角闪石和橄榄石等。
长石类：钾长石、钠长石和钙长石；是岩石中分布 最广的一类硅铝酸盐类矿物。 云母类：白云母、黑云母，铝硅酸盐类矿物，易
蒙脱石在温带干旱地区土壤含量高，蛭石分布在风化不太强而排水良好的土壤中
C. 水云母(伊利石)组(Hydromica)（又称2 :1型非膨胀 性矿物） 特点：
(1) 2 :1型
单位晶胞化学式： K2(Al· Fe· Mg)4(Si· Al)8O20(OH)4· nH2O
SiO2/Al2O3:3～4 晶层之间吸附的K+的强吸附力，层间距1.0nm
生氧化物类和次生铝硅酸盐类。
1）简单盐类：包括各种碳酸盐、重碳酸盐、氯化 物等，是原生矿物风化的最终产物，结晶构造简单，
常见于干旱和半干旱地区的土壤中。
2）次生氧化物矿物 （1）氧化铁和氢氧化铁类： 褐铁矿(2Fe2O3· 3H2O)：土壤呈棕褐、橘红和红色。 赤铁矿(2Fe2O3)：温暖地带由氢氧化铁沉淀而成，在 有机质丰富的土壤，赤铁矿易还原为针铁矿。 磁赤铁矿(γFe2O3)：原生磁铁矿氧化或脱水后形成，
化学风化： 水的溶解作用 Ca3(PO4)2+2H2O+2CO2 CaH4(PO4)2+2CaCO3 水合作用 CaSO4+2H2O CaSO4· 2H2O 水解作用 a.脱盐基: K2Al2Si6O16+H2CO3 KHAl2Si6O16+KHCO3 b.脱硅 H2Al2Si6O16+H2CO3 H2Al2Si2O8· 2H2O+4SiO2+CO2 c.富铝化作用 H2Al2Si2O8· 2H2O 2Al(OH)3+2H2SiO3 氧化作用 FeS2 FeSO4 Fe2(SO4)3 Fe(OH)3
解： 41.89 33.27 SiO2的分子含量＝——— ＝0.698 Al2O3的分子含量＝——— ＝0.326 60 102 11.85 SiO2 0.698 Fe2O3的分子含量＝——— ＝0.074 ——— ＝——————＝1.75 160 R2O3 0.326+0.074
硅铝铁率可以反映土壤母质的化学风化程度 硅铝铁率还可以反映土壤的成土过程和保肥能力
蒙脱石理论硅铝率SiO2/Al2O3=8/2=4
(2) 膨胀性大
晶层以分子引力联结，晶层间距： 蒙脱石0.96～2.14nm 蛭石0.96～1.45nm
(3) 电荷数量大
同晶替代现象普遍
(4) 颗粒较细，呈片状
可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性显著，吸收水分的力强，不利于植物吸 水，干燥时发生剧烈收缩，对耕作不利
同晶替代
指硅酸盐矿物的中心离子被电性相同、大小相近的其 它离子所代替而矿物晶格构造保持不变的现象。
发生同晶替代后，硅酸盐矿物产生负电荷
4）硅酸盐矿物的种类 A. 高岭(石)组(Kaolinite )
包括高岭石、埃洛石等
特点： (1) 1:1型 单位晶胞（层）化学式：Al4Si4O10(OH)8
SiO2/Al2O3=4/2=2
SiO2· nH2O 土壤pH条件下带负电荷，酸胶基 Al2O3· nH2O， Fe2O3· nH2O 带正电荷，碱胶基 盐基离子Ca2+、Mg2+、K+、Na+等，决定溶液pH，并参与矿物形成
正负电荷胶体相互中和沉淀组成新矿物
沉淀 老化、结晶
溶胶
凝胶（非晶质）
结晶质
当溶胶SiO2/Al2O3＞3，可形成2:1型矿物
Ca、Mg、K、P、S等
2.次生矿物
土壤次生矿物是原生矿物风化后重新组成的，
其化学组成和构造发生改变。主要包括土壤物质中
最细小的部分(粒径小于10微米)，呈胶体性质， 又称粘土矿物或粘粒矿物。 次生矿物有活动的晶格，有强烈的吸附代换性能， 土壤固体物质最有影响力的部分，对土壤吸收性 膨胀收缩性、粘着性等均有影响。 根据组成、构造和性质可分三类：简单盐类、次
地壳中 土壤中
47.0 29.0 8.05 4.65 2.96 2.50 2.50 1.37 0.10 49.0 33.0 7.13 3.80 1.37 1.67 1.36 0.60 0.085
元素
P S C N Cu Zn B Mo
地壳中 土壤中
0.093 0.09 0.023 0.01 0.01 0.005 0.003 0.003 0.08 0.085 2.0 0.1 0.002 0.005 0.001 0.0003
当溶胶SiO2/Al2O3＜3，可形成1:1型矿物及氧化铝矿物
2、粘土矿物的形成条件
粘土矿物形成与气候等成土条件密切相关 南方热带砖红壤、亚热带红壤矿物风化程度高， 粘土矿物以1:1型为主，并有三水铝石，粘粒硅铝铁 率为2左右，属铁铝土 北方温带地区，粘粒矿物为各种2:1型(伊利石、 蒙脱石等)，粘粒硅铝铁率多在3以上。风化度低， 属硅铝土
原生矿物的主要特征：
1、原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐为主
以氧化硅和硅酸盐矿物占绝对优势。 如石英、长 石、云母、辉石、角闪石等。
2、原生矿物类型和数量决定于矿物的稳定性
石英最稳定，是粗土粒的主要成分；白云母和长石较稳定， 在粗土粒中较多； 黑云母、角闪石、辉石等暗色矿物易风化。
3、原生矿物是植物养分的重要来源
土壤呈红棕色，热带、亚热带的高度风化土中。
针铁矿(2FeOOH)：所处酸碱度范围宽，几乎所有土壤 中均存在针铁矿，呈黄-棕褐色。 纤铁矿(γFeOOH)：比针铁矿少见，存在温带湿润地区
的非石灰性水成土内，特别是氧化-还原交替频繁的层 次或有机质含量多的土层尤为常见，呈橙色斑纹。
水铁矿(Fe2O3· nH2O)：高铁化合物水解产生的棕色胶体
硅铝铁率：土壤粘粒部分的SiO2和Fe2O3、Al2O3（R2O3） 含量的分子比 硅铝率：土壤粘粒部分SiO2和Al2O3的分子比 硅铁率：土壤粘粒部分SiO2和Fe2O3的分子比
计算其硅铝铁率、硅铁率。
例：某土壤粘粒部分SiO2含量为41.89%，Al2O3含量33.27%，Fe2O3含量11.85%，
3、矿物风化程度的度量指标
土壤矿物分解程度越高，化学元素的淋溶迁移作用越强。
硅铝比率(摩尔数之比）
SiO 2 Al2O3 Fe2O3
迁移系数
K km
任一土层或风化层的 K 2O/Al2O3 母质层或母岩层的 K 2O/Al2O3
（4）次生氧化硅：
指氧化硅凝胶和蛋白石（SiO2 · nH2O)。由土壤中氧 化硅在酸性介质中聚合呈凝胶，凝胶老化后缩合成蛋白 石。蛋白石包含有机、无机杂质，呈彩色。 来源于生物的蛋白石可以作为埋藏土层和古地理环 境的指示矿物，其中植物蛋白石中的有机碳可用来测定 土壤的年龄。
3）次生铝硅酸盐类
a. 基本结构单位
(1) 2:2型
三八面体，化学式为Mg· Fe· Al)12(Si· Al)8O20(OH)16
(2)同晶替代现象普遍
硅片、水铝片和水镁片上均有发生，硅片中Al3+代Si4+、铝片中Mg2+代Al3+ 产生负电荷，水镁片中Al3+ 代Mg2+产生正电荷，两者相抵为净负电荷，介于伊
利石与高岭石之间
(3) 颗粒Байду номын сангаас小