土壤学(第二章)-土壤矿物质
土壤的物质组成
3．耕翻法 砂土表层下不深处有淤泥层，称 耕翻法 为夹粘层，粘土表层下不深处有砂土层，称 为腰砂地或隔砂地，对作物生长都不利。改 良这种土壤，可采取表土“大锅盖”的办法， 把表土翻到一边，然后把下层的砂土或粘土 翻到表层来，上下砂粘土层搅棍掺和，调剂 土质。深翻的深度，应根据砂层粘层的具体 位置而定
3．壤土类 ． 该土类由于砂粘适中，大小孔隙比例适当， 该土类由于砂粘适中，大小孔隙比例适当， 通透性好，保水保肥性好，养分含量丰富， 通透性好，保水保肥性好，养分含量丰富， 有机质分解快，保肥性能也强，土性温暖， 有机质分解快，保肥性能也强，土性温暖， 耕作方便，宜耕期长，耕作质量好， 耕作方便，宜耕期长，耕作质量好，发小苗 也发老苗，故适宜种植各种作物。 也发老苗，故适宜种植各种作物。
质地名称
砂土
壤土
松砂土 紧砂土 砂壤 轻壤 中壤 重壤 轻粘土 中粘土 重粘土
粘土
国际制
根据砂粒(2-0.02毫米)、粉粒(0.02-0.002毫米) 根据砂粒(2-0.02毫米)、粉粒(0.02-0.002毫米)和粘粒 (<0.002毫米)三粒级含量的比例，划定12个质地名称， (<0.002毫米)三粒级含量的比例，划定12个质地名称， 可从三角图上查质地名称。 查三角图的要点为：以粘粒含量为主要标准， <15%者为砂土质地组和壤土质地组; 15％－25％者为粘壤组; >25%者为粘土组。
4．引洪放淤， 引洪漫砂 在洪水地区可以引 引洪放淤， 引洪放淤 洪放淤，引洪漫砂，这是改良土壤质地行之 有效的办法。山西省河曲县曲峪大队， 引洪 淤没河滩，压住了砂石，淤平了河滩，使沙 石荒滩变成4000亩好地，亩产800多斤。陕西 省榆林地区群众创造了“引水拉砂”、“引 洪淤地”的治砂办法，选出了数万亩良田。
植物生长环境第二章第二节
植物生长环境第二章第二节（一）、土壤的基本组成土壤是由固体、液体（水分）及气体三相物质组成。
固体部分包括矿物质土粒和土壤有机质以及生活在土壤中的微生物和动物。
固体部分含有植物需要的各种养分并构成支持植物的骨架。
液体及气体存在于土壤的空隙之中。
土壤液体是土壤水分，因溶解着多种养分物质，实际上是稀薄的土壤溶液。
气体是土壤空气。
土壤三相物质的体积比因环境条件的差异有所不同。
一般情况下土壤固体占50％；液体和气体占50％，气体和液体不稳定，其比例为气体占15％～35％。
（二）、土壤的组成及性质1、土壤矿物质土壤矿物质的概念：岩石风化形成的矿物颗粒统称土壤矿物质，土壤中所有无机物质的总和，它全部来自于岩石矿物的风化。
土壤矿物质按重量计，一般占土壤的95%以上，因此，矿物质成为土体的“骨架”，也是植物矿物营养的源泉（土壤矿物质提供植物矿质营养，不包括N元素），是影响土壤肥力高低的一个确定性因素。
风化作用：指地表或接近地表的坚硬岩石、矿物与大气、水及生物接触过程中产生物理、化学变化而在原地形成松散堆积物的全过程。
包括物理分化、化学分化和生物分化。
矿物的类型①原生矿物由地壳深处熔融状态的岩浆冷凝固结而形成的矿物称原生矿物。
如石英、长石、云母等。
原生矿物是土壤颗粒的组成成分，而且是土壤养分的基本来源。
主要存在于粒径较大的土壤砂粒和粉砂粒部分。
包括硅酸盐类、氧化物类、硫化物类、磷化物类四类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。
如蒙脱石、伊利石、高岭石等。
主要以黏粒的形式存在于土壤中。
包括硅酸盐类、粘土矿物、氧化物类、简单盐类矿物三类主要成土岩石岩石的概念与类型岩石是一种或数种矿物组成的集合体。
不同的岩石其组成（和组织）有所不同，其组成在一定的范围内有所变动，因而不能以化学式表示（其组成）。
根据岩石的成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。
岩浆岩是地球内部岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝形成的岩石。
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。
(完整)《土壤学》教学大纲
《土壤学》教学大纲一、基本信息二、教学目标及任务要求学生掌握土壤学的基本概念，了解并掌握土壤的基本组成份和土壤主要特性。
牢固树立土壤作为一种资源在农业生产乃至整个国民经济发展以及在整个生态圈中的地位和作用。
掌握土壤资源形成的自然要素及社会经济特征、掌握环境对土壤形成的影响、掌握土壤的主要形成过程、土壤的发生学分类制、系统分类法的分类依据、掌握中国土壤资源的地理优势、开发特点、中国土壤资源的数量、质量、开发对策、世界土壤资源的现状及变化。
土壤资源利用的限制因素、系列规划和多目标决策、全国土壤资源的类型、各土纲、土类的主要形成条件和过程、土壤性质以及利用改良途径、掌握全国的土壤地理分布规律。
三、学时分配以表格方式说明各章节的学时分配，表格如下：教学课时分配四、教学内容及教学要求绪论（土壤学部分）本章重点、难点：土壤的基本概念、土壤在农业生产中的重要意义本章教学要求：需要牢固掌握“土壤”和“土壤肥力”的概念，了解土壤所具有的独特性质，认识土壤在农业生产中的重要性，了解土壤科学的发展简史，以及研究的内容和方法。
习题要点：1、什么是土壤和土壤肥力？2、土壤在农业生产中有哪些的重要意义？3、土壤学有哪些研究内容？与相邻学科的关系如何?第一章土壤矿物质第一节土壤矿物质的矿物组成和化学组成1、土壤矿物质的主要元素组成2、土壤矿物质组成习题要点：土壤矿物质由哪些元素组成的？第二节粘土矿物1、层状硅酸盐粘土矿物2、非硅酸盐粘土矿物习题要点:层状硅酸盐粘土矿物的结构如何？第三节我国土壤粘土矿物分布规律1、风化和成土作用与粘土矿物组成的关系2、我国土壤粘土矿物分布规律习题要点：什么是风化作用？我国土壤粘土矿物分布规律如何?本章重点、难点：土壤矿物质的主要元素组成;层状硅酸盐粘土矿物的结构；我国土壤粘土矿物分布规律本章教学要求：通过本章学习，了解土壤母质的来源，土壤母质与岩石、矿物间的相互关系，重点掌握土壤母质的形成过程，通过风化作用将岩石逐渐解体的分解破碎的过程,了解各种风化作用的类型、作用特点、风化产物以及影响风化作用强度的因素，了解岩石风化物在各种外力作用下搬运一沉积下来的堆积物。
土壤学土壤矿物质
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 原生矿物分解转化形成的矿物。 以粘土矿物为主，又以结晶层状硅酸盐矿物为主； 此外有Si、Al、Fe的氧化物及其水合物 。
3. 水化云母(伊利石)组（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
(2) 非膨胀性
晶层之间吸附的K+的强吸附力，层间距1.0nm。
(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
4. 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。
(二)硅酸盐矿物的种类 1. 高岭(石)组 包括高岭石、埃洛石、珍珠陶土等。
特点：(1) 1:1型 单位晶胞（层）化学式：Al4Si4O10(OH)8
SiO2/Al2O3=4/2=2 硅铝铁率：土壤粘粒部分的SiO2和Fe2O3、Al2O3 （R2O3）含量的分子比。
3. 我国土壤粘土矿物分布规律 全国分为7个分布区。 北方以水云母（伊利石）为主的1、2、3区 秦岭、长江中下游水云母、蛭石、高岭石交错分
布区(4区) 南方西部蛭石和高岭石为主的分布区（5区） 南方以高岭石为主的6、7分布区 西北和青藏高原水云母区（1区），土壤风化程
度最低 华南高岭区（7区）土壤风化程度最高
Mn
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
《土壤学》章节笔记
《土壤学》章节笔记第一章土壤概述一、土壤的定义与功能1. 土壤的定义：土壤是地球陆地表面的一层复杂自然体，它是由矿物质、有机质、水分、空气和生物等多个组成部分相互作用形成的。
土壤不仅是植物生长的介质，也是地球生态系统的重要组成部分。
2. 土壤的功能：（1）生产功能：- 提供植物生长所需的水分和养分。
- 为植物根系提供支持和固定。
- 作为农业生产的基础，直接影响作物产量和品质。
（2）生态环境功能：- 维持生物多样性，为微生物、动物和植物提供栖息地。
- 参与地球上的水循环，影响地表水和地下水的质量和数量。
- 吸收、转化和降解环境中的污染物，具有自净能力。
- 固定碳素，对全球气候变化有重要影响。
（3）水文功能：- 调节降水径流，减少水土流失。
- 储存水分，缓解干旱对植物生长的影响。
- 过滤和净化水分，影响水质。
（4）社会功能：- 提供建筑和工程用地的基础。
- 作为文化和历史遗产的一部分，反映人类活动的历史。
- 为人类提供休闲娱乐的场所。
二、土壤的形成与分类1. 土壤的形成：土壤的形成是一个长期的地质过程，主要包括以下几个阶段：（1）成土过程：母质经过物理、化学和生物作用形成土壤的过程。
（2）土壤风化：母质在气候因素作用下发生物理和化学变化。
（3）土壤侵蚀：水流、风力等自然因素和人类活动导致土壤流失。
（4）土壤沉积：侵蚀后的土壤物质在低洼地带沉积。
土壤形成的主要因素：（1）气候：温度和降水影响土壤的风化和生物活动。
（2）母质：提供土壤的矿物质和部分养分。
（3）生物：植物、动物和微生物通过其生命活动影响土壤的形成。
（4）地形：影响土壤的水分、温度和侵蚀程度。
2. 土壤的分类：土壤分类系统多样，以下是一些常见的分类方法：（1）按土壤质地分类：- 砂土：颗粒粗糙，通透性好，但保水保肥能力差。
- 壤土：颗粒适中，通透性和保水保肥能力较好。
- 粘土：颗粒细小，保水保肥能力强，但通透性差。
（2）按土壤酸碱度分类：- 酸性土壤：pH值小于7，常见于湿润气候区。
土壤学——土壤母质和矿物质
第二章土壤母质和矿物质第二章 土壤母质和矿物质主要内容（重点）：1.土壤矿物质的矿物组成和化学组成2.粘土矿物（重点）3.我国土壤粘土矿物分布规律教学目标与要求：1.了解常见的土壤原生矿物和次生矿物的种类2.重点掌握土壤黏土矿物的结构单元、结构类型、同晶代 换以及不同类型黏土矿物的特性。
教学方式与手段：幻灯，动画演示；举例分析；分子模型演示主要内容（重点）：课时数：3课时第一节土壤母质土壤母质：岩石的风化产物，又称成土母质，简称母质。
㈠几种主要岩石类型和特性㈡主要成土矿物的组成和特性㈢岩石的风化作用及其影响因素㈣风化作用的类型㈤风化作用的产物㈥风化产物的类型第一节土壤母质一、几种主要岩石的类型和特性岩浆岩岩浆岩：指地球内部熔融岩浆上浸地壳的一定深度或喷出地表冷却凝固所形成的岩石。
共 性：岩浆岩：玄武岩非碎屑壮的块状构造；没有规则的层次排列；不含化石。
第一节土壤母质一、几种主要岩石的类型和特性沉积岩沉积岩：地壳表面的岩石经风化、搬运、沉积等作用后，在一定条件下胶结硬化所形成的岩石。
其约占地表总面积的75%。
共性：有明显的层理构造；矿物成分复杂并呈碎屑状组织；有时含有化石。
第一节土壤母质一、几种主要岩石的类型和特性变质岩变质岩：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、构造,以至化学成分发生剧烈改变后形成的。
共性：一般具有片理及片麻构造；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。
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）（一）长石类矿物长石类矿物正长石，又称钾长石，是土壤中钾元素的重要来源。
（二）（二）云母类云母类白云母，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。
（三）角闪石与辉石类矿物含盐基丰富，化学稳定性低，容易被彻底分解。
（四）石英矿物不易风化，是土壤中砂粒的主要来源。
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（五）（五）氧化铁类矿物氧化铁类矿物赤铁矿（Fe 2O 3） ，常使土壤染成红色。
慕课土壤学第二单元测验答案
土壤学第二单元质量百分比最大的是土壤矿物质石英是最稳定的土壤矿物橄榄石最容易风化土壤含量最多元素是氧蒙脱石所带负电荷最多在伊利石晶石之间吸附有钾离子同晶替代是指组成矿物的中心离子被电性相同蒙脱石是2:1型矿物水镁片或水铝片是由硅片或铝片通过同晶替代作用形成。
原始土壤有机质最早来源是微生物土壤有机质中含量最多是碳土壤有机质分解和转化的主要驱动力来源于土壤微生物淀粉最容易分解土壤矿物质的元素组成以铁、氧、铝、硅为主。
在强烈风化的土壤中，针铁矿、三水铝石、赤铁矿等次生矿物在土壤中很稳定。
土壤矿物质的组成、结构和性质对土壤的生物学性质、化学性质、物理性质、生物化学性质均有深刻影响。
土壤矿物按来源可以分为次生矿物、原生矿物层状硅酸盐黏土矿物类型2:1:1、1:1、2:1常见的非硅酸盐黏土矿物油氧化硅、水铝英石、氧化铝、氧化铁构成层状硅酸盐黏土矿物晶格的基本结构单位是硅氧四面体、铝氧八面体农耕地土壤有机质微生物、作物根、有机肥料、根系分泌物土壤有机质含量与气候、植被土壤类型、地形有关有机质绝大部分直接来源于根系分泌物、动物排泄物、植物残体、动物残体影响分解和转化的因素有机残体特性、土壤温度、土壤水分、干湿交替判断题：（还没有答案）土壤原生矿物是植物养分的重要来源。
√土壤中的矿物质主要由岩石中矿物变化而来。
√土壤黏土矿物的同晶替代作用，以低价离子取代高价离子最为普遍，使黏土矿物更易带负电。
√高岭组矿物是硅酸盐黏土矿物中结构最简单的一类。
√土壤有机质矿化分解的最终产物全部是CO2和H2O。
×土壤腐殖物质简称土壤腐殖质。
×高岭组矿物是1:1吗√同晶替代中，替代和被替代离子的大小相近、电荷相同？√土壤有机质的主体：腐殖质的主体是：。
第2章第1节土壤理化性质及生态效应环境土壤学讲义
第一节 土壤物质组成及其生态功能
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
一、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。
Silicon (Si) and oxygen (O) are the two most abundant elements in the earth’s crust -29 percent and 47 percent, respectively. These two elements, along with lesser amounts of others, combine in different ways to form a huge array of minerals. 土壤矿物元素组成主要是：氧 、硅、铝、铁，其它元素的量相对 比较少。
面体片（硅片）和八面体片（铝片）
硅片用 n (Si4O10)4-表示
铝片用 n (Al4O12)12-表示
Share 1 oxygen
Share 2 oxygens
单位晶层
由于硅片和铝片都带有负电荷，不稳定，必须
通过重叠化合才能形成稳定的化合物；
硅片、铝片以不同方式进行堆叠，形成层状铝
硅酸盐的单位晶层；
第二章 土壤理化性质及 其生态环境效应
• O层：半分解或未分解的有机残体组成，主要是植物
残体（枯落物层)； • A层：受生物气候或人类活动影响形成的有机质积累 和物质淋溶表层。有机质含量高，颜色较暗黑；（腐 殖质层） • E层：是硅酸盐粘粒、铁铝等物质明显淋失的漂白淋 溶层 ；（淋溶层 ） • B层：硅酸盐粘粒、氧化铁、氧化铝、碳酸盐、其他 盐类和腐殖质等物质聚积的层 ；（沉淀层） • C层：与土壤发育有密切关系的岩石风化物层；（母
土壤基础理 第二章
第一篇 土壤基础理论
• 第二章 土壤的组成
第二章 土壤的组成
•
土壤，作为农业生产的基本资料和作物生长
的重要环境条件，是一种疏松多孔的物体，它是
由大小不等的微细土粒 (固体颗粒) 堆集而成，在
固体颗粒之间是各种大小和形状的孔隙，土壤空
气和水分经常充满着这些孔隙。所以，土壤是由
固、液、气三相物质组成的，在这三相物质中，
体积约占土壤总体积的 2--45％，它是土壤的
“血液”部分。气相物质即土壤空气，其体积约
占土壤总体积的5--48％ 。
第二章 土壤的组成
土壤的三相物质，是土壤各种性质产生 和变化的物质基础，也就是肥力的基础。在 基本农田的建设工作中，改造土壤，首先就 是改造土壤的固相组成，调节三相比，使之 适合于作物丰产的要求。
§2-1 土壤矿物质
• 土粒的形状都是不规则的，特别是薄 片状和棍棒状的细土粒，在长、宽、高三 个方向上相差很大，因此人们把不同形状 的土粒假定为理想的球形土粒，把这个理 想球体的直径叫做“当量直径”或“有效 直径”，以这个“当量直径”作为划分土 粒的标准。所以在土壤学中所说的土粒直 径(粒径)往往是指其“当量直径”。
§2-1 土壤矿物质 • 二、土壤矿物质的化学组成
• 土壤矿物质的化学组成很复杂，几乎包括地壳中 所有的元素。其中氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾、 钛、碳等10种元素占土壤矿物质总重的99％以上， 其它元素不过1％。这些元素中，以氧、硅、铝、铁 四种元素含量最多。如以氧化物的形态来表示， SiO2、Al2O3和Fe2O3三者之和通常约占土壤矿物 质部分总重量的75％以上。因此，人们常把它们看成 为土壤的骨干成分。从我国主要土壤的化学组成分析 中也可得到证明(表1-2-1)。
《土壤肥料学》课程笔记 (2)
《土壤肥料学》课程笔记第一章绪论、土壤的形成与演变一、绪论1. 土壤学的定义与研究对象- 定义：土壤学是研究土壤的起源、形成、分类、分布、性质、功能、演变、利用和管理的一门自然科学。
- 研究对象：包括土壤的物理性质（如质地、结构、孔隙度等）、化学性质（如pH值、有机质含量、养分状况等）、生物性质（如微生物多样性、根系分布等）以及土壤与环境、生态和人类活动的相互作用。
2. 土壤学的研究意义- 生态系统的基础：土壤是植物生长的基质，为生物提供栖息地，参与地球生物地球化学循环。
- 资源载体：土壤是农业生产的基础，提供食物、纤维和能源。
- 环境调节：土壤具有过滤、缓冲、降解和转化污染物的能力，维持水循环和气候稳定。
- 人类健康：土壤质量直接影响食品安全和人类健康。
3. 土壤学的研究方法- 野外调查与采样：使用土壤剖面刀、采样器等工具进行土壤剖面观察和样品采集。
- 室内实验分析：通过化学分析、物理测量、生物活性测试等方法对土壤样品进行详细分析。
- 遥感与GIS技术：利用卫星遥感数据和高分辨率图像进行土壤资源调查和监测。
- 模型模拟与预测：建立土壤形成、侵蚀、污染等过程的数学模型，进行模拟和预测。
二、土壤的形成与演变1. 土壤的形成- 成土因素：- 母质：不同类型的岩石和沉积物对土壤性质有决定性影响。
- 气候：温度和降水影响土壤的风化速度和类型。
- 生物：动植物残体和微生物活动是土壤形成的关键因素。
- 地形：坡度、坡向和海拔影响土壤的水分和养分状况。
- 时间：土壤形成是一个长期的过程，不同土壤类型形成时间差异很大。
- 成土过程：- 物理风化：机械破碎作用，如冻融作用、温度变化引起的膨胀收缩。
- 化学风化：化学反应，如氧化、水解、碳酸盐的溶解等。
- 生物风化：生物活动对岩石的分解作用，如根系穿插、微生物分泌有机酸。
- 沉积作用：河流、湖泊和海洋中沉积物的堆积形成土壤。
2. 土壤的演变- 土壤演变的概念：土壤在自然和人为因素作用下随时间发生的变化。
第二章2 土壤机械组成.
石砾
>0.01
砂 粗砂粒 粒 细砂粒
2－0.2 0.20.02 0.02－ 0.002
物理性 砂粒
粉砂粒
<0.01 物理性 黏粒
黏粒
<0.002
黏粒
胶粒
1、国际制（ISSS）：三级分类制 国际制是1930年第二届国际土壤学会提出的，其特点是十进制， 以粒径2 mm为土粒的上限，以小于0.002为土粒的下限。
（三）各粒级矿物组成和化学组成如下：
（1）矿物组成 • 砂粒主要是由各种原生矿物组成的，其中以石英最多，其次 是原生硅酸盐矿物。 • 土壤中原生矿物很少，基本上是次生矿物，主要是高岭石、
蒙脱石和水云母三类以及铁、铝等的氧化物和氢氧化物。
（2）化学组成 • 以石英和长石等原生矿物为主，二氧化硅含量较高； • 则以次生硅酸盐矿物为主，铁、钾、钙、镁等的含量较多。
1．国际制土壤质地分类标准
• (1)砂土及壤土类以黏粒含量在15％以下为其主 要标准；黏壤土类以黏粒含量在15％一25％为其 主要标准；黏土类以含黏粒25％以上为主要标准。 • (2)当土壤含粉粒达45％以上时，在上述4类质 地名称前加“粉质”字样。 • (3)当砂粒含量在55％一85％时，则在各类名称 前加“砂质”字样。如砂粒大于85％，则称壤质 砂土，其中砂粒达90％以上者称为砂土。 ☻ 根据这个分类标准将土壤划分为砂土、壤土、 黏壤土和黏土4类12级
2、粘质土（clayey soil）
(1)水分状况：透水性差，土内排水不畅，低洼处易受渍害 （waterlogging );保水性强，但有效性差；结构不良时，裂 隙大，土内蒸发严重，易受干旱。 (2)空气状况：通气性差， O2少，嫌气性强。 (3)养分状况：潜在养分多；保肥性强；养分转化慢，但有效 性差，肥劲稳长。 (4)热状况：热容量和导热率高，土温稳定，温差小，群众称 之为“冷性土”。 (5)耕性：粘重、坚硬、难耕，阻力大，质量差，适耕期短。 (6)发棵性：“发老不发小，把籽不养苗”。播种质量差，易 造成“缺苗断垄”。作物后期易发生贪青晚熟。 (7)适种性：耐水肥、中晚熟作物品种。禾本科植物。叶菜类。
土壤矿物质
Ca等矿物养分。
整理课件
12
云母类因化学成分不同而分为白云母和黑云母。
黑 云 母 KH2(Mg ， Fe)3AlSi3O12 深 褐 色或黑色，其他性 质同白云母。
黑云母主要分布在 花岗岩、片麻岩和 结晶片岩中，伴生 矿物是石英、正长 石等。黑云母较白 云母易于风化，风 化物为碎片状。
白云母 KH2Al3Si3O12 常 见片状、鳞片状。白云 母无色透明或浅色（浅 黄、浅绿）透明。极完 全解理，薄片具有弹性， 珍 珠 光 泽 ， 硬 度 2.03.0。
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3
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。
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4
地壳和土壤的平均化学组成（重量%）
元素 地壳中 土壤中 元素 地壳中 土壤中
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31
正长石（KAlSi3O8）： 钾长石，肉红色，晶体为短柱状，
易化学分解，为土壤提供钾
斜长石[Na(AlSi3O8)Ca(Al2Si2O8)]：
板状或粒状，灰白色，硬度6.5左右， 较易分解，为土壤提供钙。
辉石[Ca(Mg,Fe)Si2O6]： 绿黑色，短柱状或近似粒状，硬度5～6，玻璃光泽;
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。
（2）原生矿物的特点
①土壤原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势。
② 土壤中原生矿物类型和数量多少在很大程度上决 定于矿物的稳定性。如，石英是极稳定的矿物，具 有很强的抗风化能力，因而土壤的粗颗粒中，其含 量就高。
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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 Fe2O3的分子含量＝——— ＝0.074
160
SiO2
0.698
——— ＝——————＝1.75
R2O3 0.326+0.074
(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0.2～2μ m）， 可塑性、 粘结性、吸湿性、粘着性弱
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资源环境学院土地资源与农业化学系
3. 水化云母(伊利石)组（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
(2) 非膨胀性
晶层之间吸附的K+的强吸附力，层间距1.0nm。
(3) 电荷数量大
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。
(二)硅酸盐矿物的种类 1. 高岭(石)组 包括高岭石、埃洛石、珍珠陶土等。
特点：(1) 1:1型 单位晶胞（层）化学式：Al4Si4O10(OH)8
SiO2/Al2O3=4/2=2 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。
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。
例：某土壤粘粒部分SiO2含量为41.89%，Al2O3含量 33.27%，Fe2O3含量11.85%，计算其硅铝铁率、硅 铁率。
3.80
N
0.01
0.1
Ca
2.96
1.37
Cu
0.01
0.002
Na
2.50
1.67
Zn
0.005
0.005
K
2.50
1.36
B
0.003
0.001
Mg
1.37
0.60
Mo
0.003
0.0003
Mn
0.10
0.085
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。
2. 蒙脱石组 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 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，对耕 作不利。 蒙脱石在我国北方土壤分布较广，蛭石分布在 风化不太强而排水良好的土壤中。
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) 可塑性等性质介于高岭组和蒙脱组之间。 伊利石主要存在于我国北方干旱地区土壤中。
四川盆地紫色土和河流冲积土一般以伊利石为主。
4. 绿泥石组（以绿泥石为代表，富含镁、铁） 特点：(1) 2:1:1型
三八面体，化学式为(Mg·Fe·Al)12(Si·Al)8O20(OH)16
硅氧四面体
硅氧四面体的构造图示法
硅氧四面体
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铝氧八面体
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(2)铝氧八面体(AlO69-→Al4O1212-→Al4（OH）8O44- )
铝氧八面体 2. 单位晶片 硅氧四面体 铝氧八面体铝氧八面体的构造图示法
硅层 铝层
硅片（硅氧片）图示法 铝片（水铝片）图示法
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第一节 土壤矿物质的 矿物组成和化学组成
一、元素组成
表2-1 地壳和土壤的平均化学组成（重量%）
元素 地壳中 土壤中 元素 地壳中 土壤中
O
47.0
49.0
P
0.093
0.08
Si
29.0
33.0
S
0.09
0.085
Al
8.05
7.13
C
0.023
2.0
Fe
4.65
二、矿物组成
表2—2
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(一)原生矿物 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。常见石英、 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。
第二章 土壤矿物质
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主要内容
教学目标 与要求
1.土壤的矿物组成和化学组成； 2.层状硅酸盐矿物的特征和种类； 3.土壤中的氧化物； 4.粘土矿物的形成和分布规律。
1.了解土壤矿物的矿物和化学组成； 2.掌握层状硅酸盐矿物的结构特征； 3.掌握土壤中常见的硅酸盐矿物； 4.了解我国土壤粘土矿物的分布规律。
3. 单位晶层 （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 2:1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
4. 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
(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) 颗粒较小
可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性居中 土壤中绿泥石多来自母质，沉积岩和沉积物中 较多
二、非硅酸盐粘土矿物
铁、铝、硅、锰等的氧化物及其水合物、水 铝英石。 结晶质和非晶质。
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 原生矿物分解转化形成的矿物。 以粘土矿物为主，又以结晶层状硅酸盐矿物为主； 此外有Si、Al、Fe的氧化物及其水合物 。
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第二节 粘土矿物
一、层状硅酸盐粘土矿物
(一)构造特征 1. 基本结构单位 (1)硅氧四面体（SiO44-→Si2O52-→Si4O104- ）