第九章 土壤-第一节(土壤的组成与性质)

一般来说，土壤的质地可以归纳为三大类型：
图9.4 土壤质地三角表
（1）砂质土类（sandy soils） — 砂粒含量在 70%以上的土 壤。 特点: 由于颗粒组成粗大，相应的空隙也较大，排水和通气 条件良好。但也有保水和蓄肥能力弱的缺点，土体多呈松散 状态，结构性不强。
（2）粘质土类（clayey soils） ——粘粒占优势的土壤属 于粘质土类，粘粒的含量一般不低于40%。
第九章 土壤
第一节
土壤的组成与性质 第二节 土壤的形成和发育 第三节 土壤的类型与分布 第四节 土壤资源
补图9-1 土壤在自然地理环境中的位置
土壤总览
土壤是自然环境中各种因素相互作用的产物，是地理环 境派生的自然体。同时，它也是自然地理环境的一个组成要 素。是结合无机界和有机界的纽带，是联系其他要素的关键 环节；或者说土壤在整个自然环境中起着重要的作用；或者 说土壤是有机界和无机界相互联系、相互作用的产物；或者 说土壤是自然环境中物质循环和能量转换的主要环节和活跃 的场所（补图9-1）。为什么？ （1）为陆生植物：营养物质、立地条件； （2）为河水、海水：盐份等物质； （3）形成沉积物、沉积矿床； （4）与大气圈进行热量和物质交换。 所以说土壤在自然地理环境中起着重要作用. 土壤圈或土被——土壤以不完全连续的状态存在于地球表层， 称为土壤圈或土被。
图9.3 土壤的粒组分
3、土壤质地
土壤质地（soil texture）——土壤中不同大小的 分散颗粒的组成比例。
土壤机械组成的分类是以土壤中各粒级含量的相对百分 比作为标准。国际制采用三级分类法，即根据沙粒（0.02— 2mm）、粉沙粒(0.002—0.02mm)和粘粒(<0.002mm)在土壤 中的相对含量，将土壤分成砂土、壤土、粘壤土、粘土四大 类和十二级。
1、矿物质组成
土壤矿物质
定义
组成土壤的基本物质，约占土壤固体部分总重量 的90%以上，有土壤骨骼之称
作用
土壤矿物质的组成和性质直接影响土壤的物理性 质、化学性质。土壤矿物质是植物营养元素的重 要供给源.
土壤矿物质——土壤中的无机物质，源于岩石的风化作用，它 在大小和组成上都是多变的。从起源来说，土壤矿物质包括： 岩石碎屑（detritus）、原生矿物（primary mineral）、次生 矿物（secondary mineral）三个部分（参见图9-2）。
含量
来源
作用
土壤肥力：指土壤可以为植物生长提供养分、水分、空气和热量的能力。
土壤的形成和发育
微生物、低等植物 高等植物
风化作用 少量有机质 大量有机质
岩石
成土母质
原始土壤
成熟土壤
有机质从无到有、由少到多的过程
5、土壤有机质
(1) 分类 土壤中的有机质包括两大类: A、始残体及半分解的有机质；B、 形成的腐殖质（humus）
二、土壤水分与空气
1、土壤含水量
2、土壤水分类型
3、土壤空气
1、土壤含水量 (1) 土壤含水量公式：
土壤水分重量
土壤含水量（%）=
土壤水分重量 土壤固相重量
×100%
土壤固相重量
(2) 饱和含水量（最大持水量） —— 如果土壤表 面来水（降水或灌溉）充足的话，水分会不断地向 下运动，渗入土壤并排除空气，直到所有的空隙全 部被水所充填，这时的土壤含水量称为饱和含水量， 或者最大持水量（maximum retentive capacity） （图9.8）。
(3) 腐殖质作用
腐殖质的产生强烈地改变了土壤的物理和化学性质：
A、腐殖质胶体具有很强的活性，吸附能力特别大， 同等重量的腐殖质吸收水分和保持养分的能力是矿 质粘粒胶体的好几倍。 B、腐殖质还是很好的“团粒促进剂”，发育良好的 表土层的结构体大部分都是由腐殖质胶体粘结而成 的。 C、腐殖质作为胶膜涂在矿质颗粒的表面，能有效地 掩蔽无机物的本色使土体颜色加深变暗。
5、土壤有机质
土壤有机质 土壤有机质绝大部分集中于土壤表层 (0—15或 0—20cm),我国土壤有机质含量在1—5%之间。 其含量多少，是衡量土壤肥力高低的重要标志。 植物的根茬、茎秆、落叶、土壤中的动物残骸 以及施入土壤的有机肥料等 土壤有机质主要以腐殖质为主 , 它作为土壤有 机胶体来说，具有吸收性能、土壤缓冲性能以 及与土壤重金属的络合性能等 , 这些性能对土 壤的结构、性质、质量都有重大影响
问题：
土壤矿物质三个部分， 哪部分最能够反映土壤形 成环境？为什么？测试土 壤中微量元素为什么要磨 至200目以下？
2、土壤粒组
土壤的粒组（soil separates）——根据颗粒的大小进行分 组，分别给予特定的名称，这些不同的组合就称为土壤的粒 组。粒组通常是按照颗粒直径划分的。
土壤粒径的大小影响着土壤对污染物的吸附和解吸能力。
宏量营养元素 微量营养元素
来自空气和水
C H O
来自土壤固体
N Ca P Mg K S
来自土壤固体
Fe Mn Mo B Cu Zn Co Cl
表9.2 重要的营养元素及其来源
(2) 土壤养分类型 植物并不是直接吸收原子态的单质，而只能利用有效态养分。 比如植物不能直接吸收铁，只能吸收亚铁离子（Fe2+ ）；不 能直接利用磷，只能利用磷酸根（PO43-）。 从植物利用的角度来看，土壤中的养分可以分为无效态和有 效态两种基本形态： 无效态（储备态）养分——封闭于固体矿物之中或存在于有 机质内部的营养元素，不能被植物直接利用，属于无效状态。 有效态养分——固体矿物和有机质是土壤中营养元素的最大 储备库，无效态的养分可以通过化学风化和有机质的矿质化 作用被释放出来，从而转化为可被植物利用的营养元素，称 为有效态养分。
(5) 吸湿系数
吸湿系数——土壤颗粒的表面有一些被紧紧吸附的水分子， 它既不能被植物吸收，也难以自然蒸发，这部分水的含量称 为吸湿系数。
2、土壤水分类型 根据土壤水分所受吸力的大小 ，把土壤主要水分分为吸湿水、 毛管水和重力水三种类型。
吸湿水：指被土壤紧吸的水分，土壤吸力＞31个大气压。属于 无效水，因为土壤吸力＞植物吸力。
表9.1所列出的是国际土壤学会所建议的土壤颗粒分组方案。
表9.1 土壤颗粒分组
粒组名称 砾石(stone) 粗砂(coarse sand) 细砂(fine sand) 粉砂(silt) 粘粒(clay) 直径（mm） ＞2.00 2.00 ～ 0.2 0.20 ～ 0.02 0.02 ～ 0.002 ＜0.002
1．土壤空气中的CO2含量高于大气
2．土壤空气中的O2含量低于大气
3．土壤空气中的水汽含量一般高于大气
4．土壤空气中含有较高量的还原性气体（CH4等）
(4) 土壤空气的含量与土壤水分互为消长。 土壤空气的含量很大程度上取决于水分的增减，空气只 能流入那些未被水分占据的空隙。雨后，土壤大空隙中 的水分首先流失，接着由于蒸发和植物吸收，中空隙变 空，因此，土壤空气通常是先占据大空隙，再占中空隙。 小空隙中由于经常充水，空气常常难以进入。所以细小 空隙比例大的土壤，通气条件往往不良。
土壤结 构 细 分 球状（粒状） 蔬粒 状 团粒 状 板状 （片状） 棱块状 块状 团块状 棱柱 状 柱状 园柱 状
补表9-1 土壤结构细分表
图 9 5 土 壤 的 基 本 结 构 类 型
.
生产中最理想的团粒结构粒径为2-3mm,是一种 较好的土壤结构类型
团粒结构对土壤肥力的调节作用 1）协调土壤水、气矛盾 2）协调土壤有机养分消耗与积累矛盾 3）能稳定土壤温度，使温度状况适宜 4）改良土壤耕性，有利于根系伸展 团粒结构是改进土壤固、液、气三相比的一 个重要因素。有团粒结构的土壤中，水、肥、气 热比较相互协调，被称为土壤肥力调节器。
特点:由于粘质土的颗粒细小，有巨大的表面积，所以对水 分和养分有很强的保持力。粘质土中虽然空隙较多，但都属 于小空隙。水、气的运动缓慢，排水和通气状况不佳。粘质 土通常有较强的粘结性和可塑性。湿时粘着，干时硬结，胀 缩幅度较大。
（3）壤质土类（loamy soils）——砂粒、粉砂粒和 粘粒三者在比例上均不占绝对优势的一类混合土壤。 特点: 兼有砂质和粘质土壤的一些特性，并调和了它们的一 些不利因素。因此是一种物理性质介于砂土和粘土之 间的土壤。既能透气，又能蓄水。大多数农业价值较 高的土壤都属于壤质土。
补表9-3 土壤水分的主要类型及其特点
吸湿系数
凋萎系数
田间持水量
最大持水量
Hale Waihona Puke 土壤含水量 (%) 物理分类 吸湿水 毛管水 重力水
土壤颗粒
吸湿水
内层毛管水 外层毛管水 重力水
生态分类
土壤吸水力(atm) 10000
无效水 31 15
有效水 0.1
过剩水 0
图9.8 土壤水分类型示意图（据D. Stella并加修改）
腐殖质是一种暗色、酸性、富含氮素的有机胶体物质，是土壤中特有的较 稳定的高分子有机化合物。
(2) 有机残体在土壤中的转化 有机残体在土壤中的转化有2种不同的途径：
A 、矿质化过程即分解过程 ——有机残体在细菌和真菌的作用下彻底氧化 分解为无机矿质养分与CO2和H2O的过程。
B、腐殖化过程其产物是腐殖质——有机残体在微生物不完全分解时的中间 产物，能重新合成一类性质较稳定的有机高分子化合物，称为腐殖质。腐 殖质是棕色或暗棕色的无定形胶体物质。
三、土壤养分与酸度
1、土壤养分 (1) 宏量与微量营养元素 植物在生长的过程中需要不断地吸收营养元素或养分（nutrients），比较 重要的或必需的元素有17种（表9.2）。 宏量（常量）营养元素 ——植物需要量大的营养元素称为 宏量营养元素 。 微量营养元素——植物需要量较少的营养元素称为微量元素。
毛管水：吸持在毛管空隙中的水分。土壤对毛管水的吸力范围 是0.1～31个大气压。 重力水：在大空隙中，土壤吸力＜ 0.1 个大气压。重力水是土 壤中的过客，难以保存，且限制根的呼吸作用，也是植物难以 利用的。真正对植物有用的是处在田间持水量与凋萎点之间的 那部分毛管水。 土壤吸水力在15大气压时是一个重要的临界点。