土壤矿物质
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土壤矿物质
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国际制土壤质地分类表
质地分类
各粒组土粒含量（重量%）
类别 质地级别名称 砂粒
粉砂粒
粘粒
2---0.02mm 0.02---0.002mm <0.002mm
砂 土 砂土、壤砂土 85---100
0---15
0---15
类
壤 土 砂壤土
55---85
0---45
0---15
类
壤土
40---55
30---45
少砾质
>10
多砾质
▪ （二） 土壤质地与肥力的关系
▪ （1）砂土类(sand soil)： ▪ 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：
▪ b、矿物成分主要是石英，含养分少，要多施 有机肥料；
▪ c、通气性好； ▪ d、含水量低，热容量较小； ▪ e、松散易耕。
沉积岩
（三）变质岩
变质岩是沉积岩、岩浆岩经过高温高压或受岩浆侵 入的影响，其矿物组成、结构，以至化学成分发生剧烈改 变后形成的。共性是：矿物质地致密，坚硬；不易风化。 例如片麻岩，石英岩，板岩，片岩，千枚岩，大理岩等。
变质岩
火山爆发
意大利庞贝城被岩浆吞噬后人们的遗体
▪ 四、岩石的风化
▪ 风化(weathering)是指岩石、矿物在外界因素 和内部因素的共同作用下，逐渐发生崩解和分 解的过程。
最常用的质地分类制是国际制和卡庆斯基 制。 砂土、壤土、粘土
• 现介绍3种常用的质地分类标准： • 1．国际制土壤质地分类标准 • 2．卡庆斯基土壤质地分类 • 3．我国土壤质地分类 •
1．国际制土壤质地分类标准
国际制土壤质地分类表
质地分类
各粒组土粒含量（重量%）
类别 质地级别名称 砂粒
粉砂粒
粘粒
2---0.02mm 0.02---0.002mm <0.002mm
砂 土 砂土、壤砂土 85---100
0---15
0---15
类
壤 土 砂壤土
55---85
0---45
0---15
类
壤土
40---55
30---45
少砾质
>10
多砾质
▪ （二） 土壤质地与肥力的关系
▪ （1）砂土类(sand soil)： ▪ 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：
▪ b、矿物成分主要是石英，含养分少，要多施 有机肥料；
▪ c、通气性好； ▪ d、含水量低，热容量较小； ▪ e、松散易耕。
沉积岩
（三）变质岩
变质岩是沉积岩、岩浆岩经过高温高压或受岩浆侵 入的影响，其矿物组成、结构，以至化学成分发生剧烈改 变后形成的。共性是：矿物质地致密，坚硬；不易风化。 例如片麻岩，石英岩，板岩，片岩，千枚岩，大理岩等。
变质岩
火山爆发
意大利庞贝城被岩浆吞噬后人们的遗体
▪ 四、岩石的风化
▪ 风化(weathering)是指岩石、矿物在外界因素 和内部因素的共同作用下，逐渐发生崩解和分 解的过程。
最常用的质地分类制是国际制和卡庆斯基 制。 砂土、壤土、粘土
• 现介绍3种常用的质地分类标准： • 1．国际制土壤质地分类标准 • 2．卡庆斯基土壤质地分类 • 3．我国土壤质地分类 •
1．国际制土壤质地分类标准
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
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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
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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
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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
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土壤基本物质组成土壤矿物质
方解石 CaCO3
第1章 土壤矿物质
八面体在水平方向上相邻八面体通过共用两个氧离子 的方式，在平面两维方向上无限延伸，排列成八面体 片（简称水铝片或铝片），铝片两层氧都有剩余的负 电荷，铝片可用n(Al4O12)12-表示。
15 / 56
单位晶片——四面体片(tetrahedral sheet)
平视图
俯视图
16 / 56
单位晶片——八面体片(octahedral sheet)
➢ 在总的含量中如用氧化物的形态来表示仍以SiO2、A12O3、Fe2O3三者为主 要成分，如表：
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表： 土壤中主要原生矿物的近似化学组成(％)
矿物 石英
SiO2 100
A12O3 Fe2O3
－
－
CaO －
MgO －
K2O －
正长石 62－66 18－20 －
0－3
－ 9－15
钠长石 61－70 19－26 －
➢ 胶体特性弱
矿物颗粒大小属胶体（<100毫微米）范围，但仍较粗，总表面积小。
➢ 电荷数量少
硅片、铝片同晶替代极少。
负电荷来源：一是晶体外表面的断键；二是晶体边面OH基在碱性中性条 件下解离。
对水和阳离子的吸附力弱，CEC=3-15 cmol(+)/kg-1
➢ 主要存在于风化程度较高的土壤中。
0－9
－
0－4
钙长石 40－45 28－37 － 10－20 －
0－2
白云母 44－46 34－37 0－2
－
0－3 8－11
黑云母 33－36 13－30 3－11 0－2 2－20 6－9
辉 石 45－55 3－10 0－6 16－26 6－20 －
橄榄石 25－43 －
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单位晶片——四面体片(tetrahedral sheet)
平视图
俯视图
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单位晶片——八面体片(octahedral sheet)
➢ 在总的含量中如用氧化物的形态来表示仍以SiO2、A12O3、Fe2O3三者为主 要成分，如表：
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表： 土壤中主要原生矿物的近似化学组成(％)
矿物 石英
SiO2 100
A12O3 Fe2O3
－
－
CaO －
MgO －
K2O －
正长石 62－66 18－20 －
0－3
－ 9－15
钠长石 61－70 19－26 －
➢ 胶体特性弱
矿物颗粒大小属胶体（<100毫微米）范围，但仍较粗，总表面积小。
➢ 电荷数量少
硅片、铝片同晶替代极少。
负电荷来源：一是晶体外表面的断键；二是晶体边面OH基在碱性中性条 件下解离。
对水和阳离子的吸附力弱，CEC=3-15 cmol(+)/kg-1
➢ 主要存在于风化程度较高的土壤中。
0－9
－
0－4
钙长石 40－45 28－37 － 10－20 －
0－2
白云母 44－46 34－37 0－2
－
0－3 8－11
黑云母 33－36 13－30 3－11 0－2 2－20 6－9
辉 石 45－55 3－10 0－6 16－26 6－20 －
橄榄石 25－43 －
土壤学
第一章土壤矿物质土壤三相组成：固相（矿物质95%、有机质5%）、液相（土壤液体）、气相（土壤气体）矿物：是经各种地质作用，自然产生于地壳中的化合物或化学元素，是具有一定化学成分和物理性质的自然均质体，是组成岩石的基本单位。
原生矿物：是指那些经过不同程度的物理风化，为改变化学组成和结晶结构的原始成岩矿物。
土壤原生矿物以硅酸盐、铝硅酸盐占绝对优势。
次生矿物：原生矿物在风化和成土作用下，新形成的矿物，如各种盐类CO32-、SO42- 、SiO42- 、Cl-等。
次生粘土（粒）矿物：层状硅酸盐类和含水氧化物类，是土壤粘粒的主要组成。
粘粒（土）矿物：组成粘粒的次生矿物，主要包括：层状的硅酸盐矿物和氧化物类。
前者是晶型矿物，后者有晶型的，也有非晶型的。
粘土矿物分类：（一）层状硅酸盐a。
硅氧四面体b。
铝氧八面体单位晶层：（1:1型单位晶层铝氧片和硅氧片特点：晶层与晶层间距离稳定，连接紧密内部空隙小，电荷量少，单位个体小，分散度低。
多出现与酸性土壤，如高岭石类。
2:1型单位晶层两层硅氧片夹一层铝氧片，特点：胀缩性大，吸湿性强，易在两边硅氧片中以Al3+代Si4+，有时可在硅铝片中，一般以Mg2+代Al3+→带负电→吸附阳离子。
如蒙脱石，这类矿物多出现于北方土壤。
2:1:1型单位晶层）同晶替代：是指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格结构保持不变的现象。
同晶替代的结果使土壤产生永久电荷，能吸附土壤溶液中带相反电荷的离子，使土壤具有保肥能力。
（可变电荷）同晶替代的规律：1、高价阳离子被低价阳离子取代的多；因此，土壤胶体一般其净电荷为阴性。
2、四面体中的Si4+被Al3+离子所替代，八面体中Al3+被Mg2+替代。
3、同晶替代现象在2:1和2:1:1型的粘土矿物中较普遍，而1:1型的粘土矿物中则相对较少。
硅酸盐粘土矿物的种类及一般特性：（1）高岭组1:1型矿物无膨胀性电荷数量少阳离子交换量小胶体特性较弱华北、西北、东北（2）蒙蛭组2:1型胀缩性大电荷数量大同晶替代胶体特性突出东北、华北、西北蒙脱石主要发生在铝片中，一般以Mg2+代Al3+，蛭石的同晶替代主要发生在硅片中。
1.1土壤矿物质
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3、粒级分类制
土壤颗粒大小是连续分布的，要确定土壤颗粒 的分级，需要研究土壤颗粒大小和性状间关系，找 到由量变到质变分界点、突变点，就可以作为划分 类别的依据。
通常根据土粒的有效直径把土粒由粗粒到细粒 划分为：石砾、砂粒、粉砂粒和黏粒。受人为因素 的影响，当前土壤粒级分类制有：
留在原地的风化物；
崩积和坡积母质
洪积母质
运积母质是指母质经外力， 如水、风、冰川和地心引力等 作用而迁移到其它地区的物质。
冲积母质 湖积母质 海积母质 风积母质
黄土及黄土性母质
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冰碛母质
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二、土壤矿物质土粒
（一）土壤颗粒
土壤的固体颗粒简称为土粒。
在自然状况下，这些大小不一的土粒有的单个地存 在于土壤中，称为单粒；有的则相互黏结成为集合 体，称为复粒。
次生矿物：原生矿物经风化作用，改变了原 来的化学成
结晶质矿物 非晶质矿物
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原生矿物
1.种类 有硅酸盐类、氧化物类、硫化物类和磷化物类。 主要种类包括：石英、长石、云母、角闪石及辉石等。
2.作用 构成土壤的骨骼－土粒 通过风化作用供应养分
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石英
正长石
斜长石
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云母
角闪石
辉石
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次生矿物
蒙脱石 伊利石 高岭石
据黏粒矿物的结晶 状态可将其分为
粘土矿物意义：
结晶质矿物: 主要为铝硅酸盐。
非晶质矿物：主要为胶膜状态， 以氧化物及其水化物存在。
（1）可以帮助人们了解各种土壤在发生学上的地位，在 土壤分类学中，次生矿物成为鉴别土类的主要依据。
土壤矿物质
一、岩石的化学组成和矿物组成
（一）岩石的化学组成 岩石的化学成分极其复杂，元素周期表中的全 部元素几乎都能从岩石中发现，但主要的约有 20余种，包括氧、硅、铝、铁、钙、镁、钛、 钾、钠、磷、硫以及一些微量元素如锰、锌、 铜、钼等。
地壳和土壤的平均化学组成（重量%）
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
第一节 土壤矿物质的化学组成和矿物组成
矿物是天然产生于地壳中具有一定化学组成、 物理性质和内在结构的物体，是组成岩石的基本 单位。矿物的种类很多，共约3300种以上。
从学习土壤学角度讲，着重关注的是成土矿 物，以及某些作为肥料和土壤改良剂来源的矿物。
土壤中矿物质主要由岩石中矿物变化 而来。为此，讨论土壤矿物的化学组 成，必须知道地壳的化学组成。
白云母较难风化，风化 产物为细小的鳞片状， 强烈风化后能形成高岭 石等粘土矿物。
普通角闪石 Ca(Mg,Fe)3Si4O12
角闪石呈细长柱状，深绿至黑色， 玻璃光泽，完全解理，硬度5.0～ 6.0，角闪石主要分布在岩浆岩和 变质岩中的片麻岩和片岩中。在 岩石中呈针状或纤维状。伴生矿 物为正长石、斜长石和辉石， 角 闪石易风化，风化产物为粘土矿 物。
白云石是由方解石、菱美矿结合
土壤学课件第二章土壤矿物质2
结晶态氧化物 胶膜态
氧化铁 氧化铝
粘粒矿物 粘土矿物
非结晶态
Clay mineral
凝胶态 amorphous 其它 碳酸盐、硫酸盐、氯化物 others
（一）原生矿物 primary minerals
1.原生矿物概念：在风化合成土过程中未改变化学组成的原始成岩矿物。
2.土壤中主要原生矿物
正长石 斜长石
土壤矿物元素组成主要是：氧、 硅、铝、铁，其它元素的量相对较 比较少。
一.土壤矿物基本组成 composition of soil minerals
原生矿物
Primary minerals 高岭石
土壤矿物
Soil minerals
层状铝硅酸盐
蒙脱石
伊利石
结晶态 Crystalline
次生矿物
Secondary minerals
（二） 次生矿物 secondary minerals
1.次生矿物的概念 在风化和成土过程中新形成的矿物。次生矿物一般比较小，属于 粘粒范围，因此，也有人叫它粘土矿物或者粘粒矿物(clay minerals). 粘土矿物（粘粒矿物）clay mineral ；粒径大小在粘粒范围内的 次生矿物称之。 2.粘土矿物意义:粘土矿物的类型和特征综合地反映土壤的风化和成 土条件。研究和鉴定它的类型、数量和特征具有以下意义： （1）可以帮助人们了解各种土壤在发生学上的地位，在土壤分类 学中，次生矿物成为鉴别土类的主要依据。 （2）有助于了解土壤一系列理化性状（吸湿性、可塑性、胀缩 性、离子吸附性），判断土壤肥力特征。 （必须更加关注粘土矿物）
（二） 次生矿物 secondary minerals
3.次生矿物主要类型
（三） 土壤矿物质主要元素组成和硅铝铁律
第三章土壤矿物质Soilmineral第一节土壤矿物质的矿物和化学
三、粘土矿物的形成和分布规律
1、粘土矿物形成途径 粘土矿物：风化和成土过程中形成的次生矿物
（1）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）风化沉淀（自然合成）学说
原生矿物彻底风化产物重新组合沉淀而成。
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
3、水化云母(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(O晶层之间吸附的K+的强吸附力，层间距1.0nm
(3) 电荷数量大
(2) 膨胀性小
晶层间距约0.72nm,硅片和铝片之间存在氢键
(3) 电荷数量少 同晶替代极少
(4) 颗粒较大（有效直径0.2～2μm） 可塑性、粘结性、吸
湿性、粘着性弱
2、蒙脱石组(Montmorillonite) 包括蒙脱石、绿脱石、蛭石等 特点：
(1) 2:1型 单位晶胞的理论化学式：Al4Si8O20(OH)4·nH2O
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
Ca、Mg、K、P、S等
（二）次生矿物(secondary mineral)
1、粘土矿物形成途径 粘土矿物：风化和成土过程中形成的次生矿物
（1）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）风化沉淀（自然合成）学说
原生矿物彻底风化产物重新组合沉淀而成。
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
3、水化云母(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(O晶层之间吸附的K+的强吸附力，层间距1.0nm
(3) 电荷数量大
(2) 膨胀性小
晶层间距约0.72nm,硅片和铝片之间存在氢键
(3) 电荷数量少 同晶替代极少
(4) 颗粒较大（有效直径0.2～2μm） 可塑性、粘结性、吸
湿性、粘着性弱
2、蒙脱石组(Montmorillonite) 包括蒙脱石、绿脱石、蛭石等 特点：
(1) 2:1型 单位晶胞的理论化学式：Al4Si8O20(OH)4·nH2O
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
Ca、Mg、K、P、S等
（二）次生矿物(secondary mineral)
第二章 土壤矿物质
3、存在的粒级状态：原生矿物主要以砂粒、粉 粒、少数为粘粒存在于土壤中.
4、原生矿物归纳起来分以下五类：
硅酸盐、铝硅酸盐类：长石类、云母类、辉石及角闪石类、橄
榄石类。
氧化类：包括石英、赤铁矿、金红石、蓝晶石等。 硫化物类：通常只有铁的硫化物矿物 磷酸盐类：分布最广泛的是磷灰石 特别稳定的原生矿物：主要是绿帘石，石榴子石，电气石等硅
铝硅酸盐粘土矿物主要由两种基本的晶片组成， 即硅氧四面体和铝氧八面体。 1、 硅氧四面体： 是由四个半径为1.32埃的氧原子（离子）和一 个位于它们中间的半径为0.39埃的硅原子（离 子）所构成，氧离子砌成的三角形锥形体，共 有四个面。而若干个硅原子位于其中而形成的， 称为硅氧四面体。而若干个硅氧四面体连结， 通过共用的氧原子形成一个四面体层称为硅氧 片。
1、简单盐类： 包括各种碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐和氯化 物等。如方解石、苏打、小苏打；白云石； 石膏；芒硝；结晶构造很简单，常见于干旱 和半干旱地区的土壤中。
2、次生氧化物类 （1）氧化铁和氢氧化铁类
褐铁矿是含水氧化铁，广泛分布在土壤和风化壳中，呈棕褐色、桔红和红色； 赤铁矿分布于湿热地区，土壤通气好或由氢氧化铁沉淀而成；针铁矿呈黄—— 棕色，有机质含量高，易还原生成；磁铁矿常与赤铁矿共生，呈红棕色，常见 于热带、亚热带高度风化的土壤中；水铁矿，在有机质含量丰富的寒温带土壤 中较为常见。
2、 蒙脱石类
是伊利石进一步风化的产物，也是基性岩浆 岩和石灰岩在碱性环境条件下形成的，其在 温带干旱地区的土壤中含量最多。 在适当的温暖湿润气候条件下，土壤处在弱 酸至碱性，富含镁、没有过度淋失等状态下， 许多种原生矿物，可以经过风化，再结晶而 形成蒙脱石，其他粘土矿物，如水化云母 （脱钾），绿泥石（脱镁）；蛭石经变更作 用也可形成蒙脱石。
土壤矿物质介绍
3、水解作用
矿物中的盐基离子被水所解离的H+置换，分解 形成新矿物的作用，称为水解作用。 水解作用是最主要的化学风化作用。 温度升高，水的电离度升高，水解作用加强。 CO2显著提高水的水解能力； 热带亚热带地区的水解作用比高寒地区强的多。 在合适的条件下，水解作用可以使矿物彻底分 解成简单的氧化物。
2、粘土岩类
以粘土为主要成分的沉积岩石称为粘土岩 页岩：具页状层理，是分布最广的沉积岩，易风化， 风化产物质地细，含有较多的养分。 泥岩：不具层理的粘土岩。风化产物与页岩类似。
3、化学岩及生物化学岩类
由化学或生物化学作用沉淀而成的沉积岩称为化学 岩或生物化学岩。 石灰岩：一般白色或灰色，含杂质多时可呈深色， 主要成分为碳酸钙，主要矿物为方解石，遇盐酸放 出气泡。 白云岩：一般白色或灰色，主要矿物是白云石，主 要成分CaCO3、MgCO3，遇盐酸微弱起泡。
（三）生物风化
岩石在生物的作用下发生破碎、分解的过程称为生 物风化。 表现在两个方面： ---机械破坏作用：根系活动、土壤动物的活动 ---生物化学作用：分泌有机酸、有机分解产物对岩石 矿物的破坏作用。
二、母质类型
母质就是岩石矿物经过各种风化作用后形成的疏松 多孔物质，是土壤形成的原始材料。 母质的主要类型有：残积母质、坡积母质、洪积母 质、河流冲积母质、湖泊沉积母质、浅海沉积母质、 风积母质等七大类。
1、国际制粒级分类
国际制粒级分类法源于瑞典土壤学家Atterberg的分 级制。 各粒径标准均采用十进制，简明易记。
2、卡庆斯基分级制（原苏联）
该分级制由原苏联土壤学家卡庆斯基拟定，在我国 广泛使用。 将大于3毫米的部分，称为土壤的粗骨 小于3毫米的部分，成为细粒 以0.01毫米为界限，将大于此界限的称为物理性粘粒， 小于此限的称为物理性砂粒。 小于0.001毫米的称为粘粒。
第二节 土壤矿物质
土 壤 肥料第二节 土壤矿物质与土壤质地一、土壤的组成土壤由固相、液相和气相三相物质组成。
1、固相的物质是土壤矿物质、土壤有机质及土壤生物（土壤微生物），2、土壤液相的主要成分是土壤水分与溶解在水分中的各种物质3、土壤气相的主要成分是氧气、二氧化碳等气体。
在具体的某种土壤中，由于其孔隙体积相对稳定，所以土壤 水分与土壤空气为一种相互消长的关系，即水多气少或水少气多。
三相物质相互影响土壤肥力四因素。
共同决定土壤肥力高低。
土壤的基本组成概况：见P2图1-1 典型农业土壤的物质组成P16表2-3 表2-3列出了典型农业土壤的物质组成。
表2-3 土壤物质组成二、土壤矿物质（一）.土壤矿物质的概念：1、概念：指土壤中无机物质的总和，是组成土壤的骨架物质。
2、作用（1）土壤的主要组成物质，占95%以上； （2）提供植物矿质营养，不包括N 元素。
2.土壤的矿物组成：按其产生的方式不同：（1）原生矿物：原生矿物是指来源于岩浆岩中的矿物质，在风化过程中没有改变化学组成和结晶结构而遗留在土壤中的原始成岩矿物，是由熔融的岩浆直接冷凝所形成的矿物，例如长石、石英、云母等，岩浆岩、沉积岩、变质岩中均含有原生矿物。
土壤中的原生矿物主要存在于沙粒、粉沙粒等较粗的土粒中。
虽然土壤中原生矿物的种类很多，但主要类型为表2-4中的那几类。
表2-4土壤中常见原生矿物的性质意义：①原生矿物是土壤黏土矿物的主要来源，②其风化释放出的无机盐是土壤养分的最初来源，也是最重要的来源。
③原生矿物的性质及其风化产物对土壤理化性质也有重要作用。
2．次生矿物①概念次生矿物是指原生矿物经过风化作用使其组成和性质发生变化而新形成的矿物。
②在土壤中，次生矿物主要存在形式：土壤黏粒，故次生矿物又称为黏土矿物。
③土壤中常见的黏土矿物类型可分成三大类，一是次生层状铝硅酸盐黏土矿物，例如蒙脱石、伊利石、高岭石等（最重要的）(原因见表2-5)；二是结构比较简单、水化程度不等的铁、锰、铝和硅的氧化物及其水合物，如针铁矿(Fe2O3·H2O)、褐铁矿(2Fe2O3·3H2O)、三水铝石 (A12O3·3H2O)、水铝石(A12O3·H2O)、蛋白石(SiO2·nH2O)等；三是一些简单盐类，如石膏、方解石、白云石等。
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。
土壤的组成矿物质有机质
有机质对土壤矿物质养分的活化与固定
有机质能够通过微生物的代谢活动，活化土壤中矿物养分的释放，同时也可以通过络合作 用将养分固定在土壤中。
04 土壤矿物质与有机质在农 业上的应用
土壤矿物质对植物生长的影响
1 2
植物生长的基础
土壤矿物质是植物生长所需矿质营养的主要来源， 如氮、磷、钾等，对植物的生长和发育至关重要。
土壤酸碱度调节
土壤矿物质能够影响土壤的酸碱度，进而影响植 物对营养的吸收和土壤微生物的活动。
3
土壤结构形成
土壤矿物质在土壤颗粒间的粘结作用下形成团聚 体，有助于改善土壤的结构和通气性。
土壤有机质对土壤肥力的影响
增加土壤肥力
调节土壤温度
土壤有机质富含植物所需的营养元素， 如碳、氮、磷等，有助于提高土壤的 肥力。
生物残体
动植物残体是土壤有机质 的主要来源，包括死亡的 植物根系、落叶、动物粪 便等。
微生物
土壤中的微生物，如细菌、 真菌和放线菌等，通过分 解有机物质，释放出可被 植物吸收的养分。
人类活动
农业耕作、施肥和废弃物 排放等人类活动也会向土 壤中输入有机物质。
土壤有机质的组成与分类
有机碳
土壤有机质的主要组成部分是有机碳，它以多种形式存在，如腐殖 质、木质素等。
土壤矿物质对土壤性质的影响
土壤质地
土壤矿物质的不同组成和比例决定了土壤的质地，即土壤 中砂粒、粉粒和粘粒的比例，从而影响土壤的松紧度、通 气性和保水能力。
土壤肥力
土壤矿物质是植物生长所需养分的主要来源之一，特别是 植物必需的矿质营养元素，如氮、磷、钾等。不同矿物元 素对土壤肥力的贡献不同。
土壤酸碱度
土壤的组成矿物质、有机质
目 录
有机质能够通过微生物的代谢活动，活化土壤中矿物养分的释放，同时也可以通过络合作 用将养分固定在土壤中。
04 土壤矿物质与有机质在农 业上的应用
土壤矿物质对植物生长的影响
1 2
植物生长的基础
土壤矿物质是植物生长所需矿质营养的主要来源， 如氮、磷、钾等，对植物的生长和发育至关重要。
土壤酸碱度调节
土壤矿物质能够影响土壤的酸碱度，进而影响植 物对营养的吸收和土壤微生物的活动。
3
土壤结构形成
土壤矿物质在土壤颗粒间的粘结作用下形成团聚 体，有助于改善土壤的结构和通气性。
土壤有机质对土壤肥力的影响
增加土壤肥力
调节土壤温度
土壤有机质富含植物所需的营养元素， 如碳、氮、磷等，有助于提高土壤的 肥力。
生物残体
动植物残体是土壤有机质 的主要来源，包括死亡的 植物根系、落叶、动物粪 便等。
微生物
土壤中的微生物，如细菌、 真菌和放线菌等，通过分 解有机物质，释放出可被 植物吸收的养分。
人类活动
农业耕作、施肥和废弃物 排放等人类活动也会向土 壤中输入有机物质。
土壤有机质的组成与分类
有机碳
土壤有机质的主要组成部分是有机碳，它以多种形式存在，如腐殖 质、木质素等。
土壤矿物质对土壤性质的影响
土壤质地
土壤矿物质的不同组成和比例决定了土壤的质地，即土壤 中砂粒、粉粒和粘粒的比例，从而影响土壤的松紧度、通 气性和保水能力。
土壤肥力
土壤矿物质是植物生长所需养分的主要来源之一，特别是 植物必需的矿质营养元素，如氮、磷、钾等。不同矿物元 素对土壤肥力的贡献不同。
土壤酸碱度
土壤的组成矿物质、有机质
目 录
土壤矿物质
土壤的物质组成土壤中不同组分的作用土壤中的矿物质被称为土壤的“骨骼”；土壤有机质被称为土壤的“肌肉”或肥力的“精华”。
土壤水分和溶解于其中的养分构成的土壤液相被称为土壤的“血液”。
各种生物是土壤中多种生物过程的驱动力。
土壤三相的物质组成和特性，是土壤肥力的基础，调节三相的比例，可以改变土壤肥力条件。
第二章节土壤矿物质第一节土壤矿物质的矿物组成和化学组成一、土壤矿物基本组成（一）原生矿物1.原生矿物概念：在风化和成土过程中未改变化学组成和结晶结构的原始成岩矿物。
2.原生矿物类型：土壤原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势，常见的有石英、长石、云母、辉石、角闪石、橄榄石等。
3.原生矿物对土壤肥力的贡献(1)构成了土壤的骨骼—粗的土粒(2)提供潜在养分—通过风化作用逐渐释放另外，原生矿物能说明成土母质成因特征：如果土壤中原生矿物丰富，说明土壤相当年轻；随着土壤年龄增长，原生矿物含量和种类逐渐减少。
（二）次生矿物1.次生矿物的概念在风化和成土过程中新形成的矿物。
次生矿物一般比较小，属于粘粒范围，因此，也有人叫它粘土矿物或者粘粒矿物。
粘土矿物（粘粒矿物）：粒径大小在粘粒范围内的次生矿物称之。
2.粘土矿物意义（1）可以帮助人们了解各种土壤在发生学上的地位，在土壤分类学中，次生矿物成为鉴别土类的主要依据。
（2）有助于了解土壤一系列理化性状（吸湿性、可塑性、胀缩性、离子吸附性），判断土壤肥力特征。
（必须更加关注粘土矿物）二、土壤矿物质主要元素组成（一）土壤矿物质元素组成特点1.土壤矿物质主要元素组成为O、Si、Al、Fe.其中，O+Si=76%, O+Si+Fe+Al=88.7%2.不同粒级颗粒的矿物质化学组成有所不同：(1) 随粒径由大到小，SiO2含量由多到少；(2) R2O3(即Fe2O3与Al2O3的总称)与SiO2相反，随粒径由大到小，R2O3含量由少到多；(3)? CaO、MgO、P2O5、K2O随土粒由大到小，含量增加3.在地壳中植物生长的必需营养元素含量很低，其中P+S<0.1% 、N<0.001%，且分布不均匀。
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
➢
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
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及危害人体健康的项目。
四、采样点的布设 (一) 布设原则 (1) 合理地划分采样单元。 (2) 对于土壤污染监测，在有污染的地方布点。 (3) 采样点不能设在田边、沟边、路边、肥堆边
及水土流失严重或表层土被破坏处。
(二) 采样点数量
根据监测目的、区域范围大小及其环境状况等因素确 定。一般每个采样单元最少设3个采样点。单个采 样单元内采样点数可按下式估算：
s t 2 n( ) d
n——每个采样单元布设的最少采样点数； s——样本相对标准偏差，即变异系数； t——置信因子，当置信水平为95%时，t值为1.96；
55~85 40~55 0~55
55~85 30~55 0~40 55~75 10~55 0~30 0~55 0~35
类 别
黏壤土 类
黏土类
2、土壤有机质：是土壤形成的重要基础，
与土壤矿物质共同构成土壤的固相部分 （动植物残骸、腐殖质等） 3、土壤水和空气： 土壤水：溶有土壤中可溶成分的稀溶液
土壤空气：土壤中气体的总称
矿物质(质量占固相 总质量的95％～98％) 土壤固相 (占容积的50％) 土壤 有机质和生物（质量 占固相总质量的2％～ 5％）
土壤溶液
空隙
空气
土壤溶液和空气占土壤总体积的50％， 且二者之间经常处于彼此消长的状态。
土壤矿物质按其组成分为：
原生矿物质 ：它是各种岩石经受不同程度 的物理风化，仍遗留在土壤中的一类矿 物，其原来的化学组成没有改变。 次生矿物质：次生矿物质大多是原生矿物 质经风化后形成的新矿物
第五章：土壤质量监测
第一节 土壤的基本知识
第二节 土壤环境质量监测方案 第三节 土壤样品的采集与加工管理 第四节 土壤样品的预处理
第五节 土壤污染物的测定
第一节：土壤的基本知识
一、土壤组成：土壤是由矿物质、动植物残体 腐解产生的有机物质、水分和空气等固、液、 气三相组成的复杂体系。
1、土壤矿物质：土壤矿物质是由岩石经风化而 来的，一般占土壤固体部分质量的95％～98％。 矿物质直接影响土壤性质，又是植物矿质养分 的主要来源，故同土壤肥力有密切关系。
石砾
沙砾 粉粒 黏粒
细沙砾
粗粉粒 细粉粒 粗黏粒
0.25～0.05
0.05～0.01 0.01～0.005 0.005～0.001
细黏粒
<0.001
表5.2 国际制土壤质地分类
各级土粒质量分数/％
质地分类 砂土类 壤土类 质地名称 砂土及壤质砂土 黏粒 (<0.002mm) 0~15 粉沙砾 (0.002~0.02mm) 0~15 沙砾 (0.02~2mm) 85~100
砂质壤土 壤土 粉砂质壤土
砂质黏壤土 黏壤土 粉砂质黏壤土 砂质黏土 壤质黏土 粉砂质黏土 黏土 重黏土
0~15 0~15 0~15
15~25 15~25 15~25 25~45 25~45 25~45 45~65 65~100
0~45 35~45 45~100
0~30 20~45 45~85 0~20 0~45 45~75 0~35 0~35
（三）土壤生物 土壤中生活的微生物(细菌、真菌、放线菌、 藻类等)及动物(原生动物、蚯蚓、线虫类等) 对进入 土壤的有机污染物的降解及无机污染物(如重金属) 的形态转化起着主导作用，是土壤净化功能的主要 贡献者。
蚯蚓
放线菌
细菌
线虫
图5.1 土壤微生物和动物
二、土壤的基本性质 • 吸附性 • 酸碱性 土壤的酸碱度可以划分为九级：
重金属 硫化物 氟化物 农药
： 病原微生 物
90锶、137铯
放射性污染物：
五、土壤质量标准
规定了土壤中污染物的最高允许浓度或范围， 是判断土壤质量的依据。 我国颁布的这类标准有土壤环境质量标准(GB 15618—1995)、无公害农产品蔬菜产地土壤环 境质量指标(GB/T18407—2001)、无公害农产 品茶叶产地土壤环境质量指标(NY5020—2001)； 有的省(市)还制定了这类地方标准。
第二节 土壤环境质量监测方案
1.土壤质量现状监测
监测土壤质量标准要求测定的项目，判断
土壤是否被污染及污染水平，并预测其发展变
化趋势。
2.土壤污染事故监测 调查分析引起土壤污染的主要污染物，确 定污染的来源、范围和程度，为行政主管部门 采取对策提供科学依据。
3.污染物土地处理的动态监测
在进行污水、污泥土地利用、固体废弃物的 土地处理过程中，对残留的污染物进行定点长期 动态监测，既能充分利用土地的净化能力，又可 防止土壤污染。
中国土壤的pH大多在4.5～8.5范围内,并呈东南
酸西北碱的规律。土壤的酸碱性直接或间接地 影响污染物在土壤中的迁移转化。 氧化-还原性
• 三、土壤背景值：判断土壤是否受到污染或污 染程度的标准 • 土壤背景值又称土壤本底值，它代表一定环境 单元中的一个统计量的特征值 背景值（地质学）：指在各区域正常地质地理 条件和地球化学条件下元素在各类自然体中的 正常含量 环境科学上：指在未受或少受人类影响下，尚 未受或少受污染和破坏的土壤中元素的含量。 ※不同土壤的本底值相差很大 （p266表5-3）
b、土壤矿物质的化学组成：与岩石中各元素
的含量相似。
c、土壤机械组成：指不同大小颗粒（砂粒、 粉沙粒、粘粒）的相对含量。 我国土壤粒级分类参见书263页表5-1国 际制土壤质地分类见表5-2
表5.1 我国土粒分级标准
颗粒名称
石块 粗砾 细砾 粗沙砾
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
粒径/mm
>10 10～3 3～1 1～0.25
4.土壤背景值调查
通过分析测定土壤中某些元素的含量， 确定这些元素的背景值水平和变化。
二、资料的收集
自然环境方面的资料和 社会环境方面的资料： 三、监测项目（根据监测目的确定） 背景值要求测定土壤中各种元素的含量；
污染事故监测仅测定可能造成土壤污染的项目；
土壤质量监测测定影响自然生态和植物正常生长
土壤背景值的表达方法： 算术平均值 x 算术平均值±标准偏差 x 2s 几何平均值±几何标准偏差 M D 我国土壤元素背景值的表达方法： 95%置信度 如元素测定值符合正态分布： 用算术平均值 用几何平均值
x 2s
M D 2 MD 2
如元素测定值呈对数正态分布：
四、土壤污染
土壤污染物危害的表现形式：影响农作物生长、 污染物被农作物吸收积累，通过食物链危害人 体健 化学污染物 污染物种类 生物类污染物
四、采样点的布设 (一) 布设原则 (1) 合理地划分采样单元。 (2) 对于土壤污染监测，在有污染的地方布点。 (3) 采样点不能设在田边、沟边、路边、肥堆边
及水土流失严重或表层土被破坏处。
(二) 采样点数量
根据监测目的、区域范围大小及其环境状况等因素确 定。一般每个采样单元最少设3个采样点。单个采 样单元内采样点数可按下式估算：
s t 2 n( ) d
n——每个采样单元布设的最少采样点数； s——样本相对标准偏差，即变异系数； t——置信因子，当置信水平为95%时，t值为1.96；
55~85 40~55 0~55
55~85 30~55 0~40 55~75 10~55 0~30 0~55 0~35
类 别
黏壤土 类
黏土类
2、土壤有机质：是土壤形成的重要基础，
与土壤矿物质共同构成土壤的固相部分 （动植物残骸、腐殖质等） 3、土壤水和空气： 土壤水：溶有土壤中可溶成分的稀溶液
土壤空气：土壤中气体的总称
矿物质(质量占固相 总质量的95％～98％) 土壤固相 (占容积的50％) 土壤 有机质和生物（质量 占固相总质量的2％～ 5％）
土壤溶液
空隙
空气
土壤溶液和空气占土壤总体积的50％， 且二者之间经常处于彼此消长的状态。
土壤矿物质按其组成分为：
原生矿物质 ：它是各种岩石经受不同程度 的物理风化，仍遗留在土壤中的一类矿 物，其原来的化学组成没有改变。 次生矿物质：次生矿物质大多是原生矿物 质经风化后形成的新矿物
第五章：土壤质量监测
第一节 土壤的基本知识
第二节 土壤环境质量监测方案 第三节 土壤样品的采集与加工管理 第四节 土壤样品的预处理
第五节 土壤污染物的测定
第一节：土壤的基本知识
一、土壤组成：土壤是由矿物质、动植物残体 腐解产生的有机物质、水分和空气等固、液、 气三相组成的复杂体系。
1、土壤矿物质：土壤矿物质是由岩石经风化而 来的，一般占土壤固体部分质量的95％～98％。 矿物质直接影响土壤性质，又是植物矿质养分 的主要来源，故同土壤肥力有密切关系。
石砾
沙砾 粉粒 黏粒
细沙砾
粗粉粒 细粉粒 粗黏粒
0.25～0.05
0.05～0.01 0.01～0.005 0.005～0.001
细黏粒
<0.001
表5.2 国际制土壤质地分类
各级土粒质量分数/％
质地分类 砂土类 壤土类 质地名称 砂土及壤质砂土 黏粒 (<0.002mm) 0~15 粉沙砾 (0.002~0.02mm) 0~15 沙砾 (0.02~2mm) 85~100
砂质壤土 壤土 粉砂质壤土
砂质黏壤土 黏壤土 粉砂质黏壤土 砂质黏土 壤质黏土 粉砂质黏土 黏土 重黏土
0~15 0~15 0~15
15~25 15~25 15~25 25~45 25~45 25~45 45~65 65~100
0~45 35~45 45~100
0~30 20~45 45~85 0~20 0~45 45~75 0~35 0~35
（三）土壤生物 土壤中生活的微生物(细菌、真菌、放线菌、 藻类等)及动物(原生动物、蚯蚓、线虫类等) 对进入 土壤的有机污染物的降解及无机污染物(如重金属) 的形态转化起着主导作用，是土壤净化功能的主要 贡献者。
蚯蚓
放线菌
细菌
线虫
图5.1 土壤微生物和动物
二、土壤的基本性质 • 吸附性 • 酸碱性 土壤的酸碱度可以划分为九级：
重金属 硫化物 氟化物 农药
： 病原微生 物
90锶、137铯
放射性污染物：
五、土壤质量标准
规定了土壤中污染物的最高允许浓度或范围， 是判断土壤质量的依据。 我国颁布的这类标准有土壤环境质量标准(GB 15618—1995)、无公害农产品蔬菜产地土壤环 境质量指标(GB/T18407—2001)、无公害农产 品茶叶产地土壤环境质量指标(NY5020—2001)； 有的省(市)还制定了这类地方标准。
第二节 土壤环境质量监测方案
1.土壤质量现状监测
监测土壤质量标准要求测定的项目，判断
土壤是否被污染及污染水平，并预测其发展变
化趋势。
2.土壤污染事故监测 调查分析引起土壤污染的主要污染物，确 定污染的来源、范围和程度，为行政主管部门 采取对策提供科学依据。
3.污染物土地处理的动态监测
在进行污水、污泥土地利用、固体废弃物的 土地处理过程中，对残留的污染物进行定点长期 动态监测，既能充分利用土地的净化能力，又可 防止土壤污染。
中国土壤的pH大多在4.5～8.5范围内,并呈东南
酸西北碱的规律。土壤的酸碱性直接或间接地 影响污染物在土壤中的迁移转化。 氧化-还原性
• 三、土壤背景值：判断土壤是否受到污染或污 染程度的标准 • 土壤背景值又称土壤本底值，它代表一定环境 单元中的一个统计量的特征值 背景值（地质学）：指在各区域正常地质地理 条件和地球化学条件下元素在各类自然体中的 正常含量 环境科学上：指在未受或少受人类影响下，尚 未受或少受污染和破坏的土壤中元素的含量。 ※不同土壤的本底值相差很大 （p266表5-3）
b、土壤矿物质的化学组成：与岩石中各元素
的含量相似。
c、土壤机械组成：指不同大小颗粒（砂粒、 粉沙粒、粘粒）的相对含量。 我国土壤粒级分类参见书263页表5-1国 际制土壤质地分类见表5-2
表5.1 我国土粒分级标准
颗粒名称
石块 粗砾 细砾 粗沙砾
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
粒径/mm
>10 10～3 3～1 1～0.25
4.土壤背景值调查
通过分析测定土壤中某些元素的含量， 确定这些元素的背景值水平和变化。
二、资料的收集
自然环境方面的资料和 社会环境方面的资料： 三、监测项目（根据监测目的确定） 背景值要求测定土壤中各种元素的含量；
污染事故监测仅测定可能造成土壤污染的项目；
土壤质量监测测定影响自然生态和植物正常生长
土壤背景值的表达方法： 算术平均值 x 算术平均值±标准偏差 x 2s 几何平均值±几何标准偏差 M D 我国土壤元素背景值的表达方法： 95%置信度 如元素测定值符合正态分布： 用算术平均值 用几何平均值
x 2s
M D 2 MD 2
如元素测定值呈对数正态分布：
四、土壤污染
土壤污染物危害的表现形式：影响农作物生长、 污染物被农作物吸收积累，通过食物链危害人 体健 化学污染物 污染物种类 生物类污染物