浙江大学土壤学第2章

砂粒 85—100
55—85 40—55 0--55 55—85 30—55 0—40 55—75 0—30 10—55 0—55 0--35
2）卡庆斯基制质地分类（58年简制）
依据物理性粘粒(<0.01mm)和物理性砂粒（1-0.01mm）的相 对含量来划分，共9种质地，同时照顾了土壤类型的差别。浙江省 土壤大致可按其草原土壤、红壤、黄壤类来划分：
2、粘质土壤主要特性：
• 〈0.001mm颗粒高于30%，通 气透水不良； • 保水保肥，养分含量高； • 耕性差，发老苗不发小苗， 适合于禾谷类作物。
3、壤质土壤主要特性：
• 0.05∽0.01 mm颗粒大 于30% • 北方称为二合土； • 性质介于黏土与砂土 之间。
二 、不同土壤质地土壤的利用与改良
性砂粒（1- 0.01mm），物理性粉粒(<0.01mm).
土壤颗粒
土壤颗粒
土壤颗粒分级：(mm)
直径 国际制 美国制
石砾
>2
>2
砂粒 2-0.02 2-0.05
粉粒 0.02-0.002 0.05-0.002
粘粒 〈0.002 〈0.002
物理性砂粒： 1-0.01mm
物理性粘粒： 〈0.01mm
质地组 砂土 壤土
粘土
卡钦斯基土壤质地基本分类（简制）
质地名称
松砂土Fra Baidu bibliotek紧砂土
砂壤 轻壤 中壤 重壤 轻粘土 中粘土 重粘土
不同土壤类型的<0.01 毫米粒级含量(%)
灰化土
草原土壤、红黄壤 碱化土、碱土
0～5
0～5
0～5
5～10
5～10
5～10
10～20
10～20
10～15
20～30
20～30
15～20
粘粒 0—15
0—15 0—15 0—15 15--25 15--25 15--25 25--45 25--45 25--45 45--65 65--100
颗粒组成 粉粒 0—15
0—45 30—45 45--100 0—30 20—45 45--75 0—20 45—75 0—45 0—55 0--35
（五）氧化铁类矿物
赤铁矿（Fe2O3） ，常使土壤染成红色。 磁铁矿（Fe3O4） ，具磁性。 黄铁矿（FeS2） ，分解后形成硫酸盐。
（六）磷酸盐类矿物
磷灰石是制造磷肥的主要原料，是植物磷元素的主要来源。
（七）方解石（CaCO3） 方解石是土壤中碳酸钙的主要来源。
（八）褐铁矿（Fe2O3 3H2O） 由赤铁矿水化形成的一种含水氧化铁，是土壤黄色和棕色染色剂。
卡庆斯制 >1
1-0.05 0.05-0.001 〈0.001
中国制 >1
1-0.05 0.05-0.002 〈0.002
二 、粒级的基本性质
第三节 土壤颗粒组成和质地分类
一 、土壤颗粒组成
颗粒组成—土壤各粒级的百分含量，或称砂粘程度，机械组成。 颗粒分析或机械分析—测定土壤颗粒组成的分析方法。
土壤形成过程中的剖面发育
土壤剖面—指土壤自上而下的垂直切面。
肥力形成（内在特征）；剖面发育（形态特征）。
土壤剖面常常可以分成A，B，C三层。
自然土壤剖面示意
A1
有机质层
A2
淋溶层
B
淀积层
耕作土壤剖面示意
A
耕作层
A/B
犁底层
B
心土层
C
母质层
C
底土层
D
基岩层
D
基岩层
潮土
粗骨土
第二节 土壤粒级
一 、土粒分级制
性质
通气性 透水性 保水性 保肥性 潜在养分 施肥效果 耕作阻力 作物生长性
砂质土
粘质土
好
差
好
差
弱
强
弱
强
贫乏
丰富
快而短
慢而长
小
大
早发，早衰，产量低 迟发而不早衰，稳产
而不稳
高产
1、砂质土壤主要特性：
• 1-0.05mm砂粒大于50%； • 通气透水，但养分少，不保水肥； • 易耕，温度变化快； • 发小苗不发老苗，适合花生、西瓜 等块根、块茎作物。
30～40
30～45
20～30
40～50
45～60
30～40
50～65
60～75
40～50
65～80
75～85
50～65
>80
>85
>65
砂性土 壤性土
黏性土
第四节 土壤质地与肥力的关系 一 、土壤质地与肥力
土壤质地
理化性质
通气、透气、保水、保肥、供肥、保温、导温和耕性等
注意土壤质地的层次性
以砂质土和粘质土作比较，壤质土介于二者之间，是较好的土壤质地。
它是由母质、气候、地形、生物、年龄五大成土因素推动下长期相互 作用形成的历史自然体
土壤是成土母质在一定的水热条件和生物的作用下，经过一系列物理、化 学和生物化学的作用而形成的。在这个过程中，成土母质与成土环境之间 发生了一系列的物质、能量的交换和转化，形成了层次分明的土壤剖面， 出现了具有肥力特性的自然体－－土壤。
K 2.50 1.67
土壤与地壳元素组成相似；均以铝硅酸盐为主。 成土过程中，C、N积聚明显。
分布规律
（1）氧（O）和硅（Si）是地壳中含量最多的二 种元素铁、铝次之，四者相加共占88.7％
的重量。在组成 地壳的化合物中，以硅酸盐 最多。
（2）在地壳中，植物生长必需要的营养元素含 量很低而且分布很不平衡。
岩浆岩：玄武岩
（二）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%。共同特点是：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。
（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、构造，以至化学成分发生剧烈改变后形成的。共性是：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。
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。
（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。
土壤中的原生矿物
（四）石英矿物
不易风化，是土壤中砂粒的主要来源。
CaCO3+H2O+CO2Ca2++2HCO3-
2、水化作用
CaSO4+2H2O CaSO4 2H2O
(硬石膏)
（石膏）
2Fe2O3 + 3H2O 2Fe2O3 3H2O
(赤铁矿)
(褐铁矿)
Fe2O3（赤铁矿）…………………………… 2Fe2O3 H2O（赤褐铁矿）………………… Fe2O3 H2O（针铁矿）…………………… 2Fe2O3 3H2O（褐铁矿）………………… Fe2O3 2H2O（褐铁矿）……………………
图2-18 由于冰的冻结扩大了岩石的裂隙
图2-17 气温变化引起岩石胀缩不均而崩解过程示意图 a、b、c、d 表示风化过程
风蚀残土墩
风蚀根露
风蚀留砾
魔鬼城
（二） 化学风化作用
指岩石在水和空气（主要是氧气和二氧化碳）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，特点是岩石可进一步破碎成胶 体状微粒，使原生矿物成分发生改变，产生在地表条件下比较稳定的次生矿物 。 1、溶解作用
红色 浅红棕色 棕色 棕黄色 黄色
3、水解作用--最基本、最重要
2KalSi3O8 + CO2 + 2H2O H2Al2Si2O8 H2O + 2SiO2 + K2CO3
(正长石)
(高岭石) (含水二氧化硅) (钾盐)
Ca2(PO4) + 2H2O + 2CO2 Ca(H2PO4)2 + 2CaCO3
二、土壤质地分类
概念
根据其颗粒组成把土壤分成若干类别， 称质地类别。 如砂土，壤土，粘土等。
由于同一种质地的颗粒组成比较接近，所表现 出的许多理化性质也相类似，说明肥力特征时， 质地往往是首先考虑的问题。
质地分类制
1）国际制土壤质地分类
国际制按砂粒、粉粒和粘粒的百分含量来划分，分为砂土，壤 土，粘壤土和粘土4类12种。
土壤矿物质固体部分由大小不等、形状不同、组成各异的土粒 组成，其大小由直径几毫米到1纳米，其性质也相差悬殊。
粒级（粒组）：根据土粒大小和性质，将其分成若干组，称土壤粒级或粒组。
我国常用的土粒分级标准有国际制和卡庆斯基制， 都把土粒分为： 石砾，砂粒，粉粒（粉砂），粘粒四级。
国际制：特点是十进位，分级少而易记，人为因素较突出。 卡庆斯基制：有粗分和细分两种，先粗分成石砾（1-3mm），物理
岩石：一种或数种矿物的集合体。
成 岩浆岩：如花岗岩，玄武岩； 因 沉积岩：如砂岩，石灰岩；
变质岩：如大理岩，石英岩
*几种主要岩石类型和特性
岩石：是由一种或几种矿物构成的，是矿物的天然集合体。
（一）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：非碎屑壮的块状构造；没有规则的层次排列；不含化石。
(磷灰石)
(磷酸二氢钙)
4、氧化作用
2FeS2 + 16H2O +7O2 2FeSO4 7H2O + 2H2SO4
(黄铁矿)
(硫酸亚铁)
（三）生物风化作用
指动物、植物、微生物的生命活动及其分解产物对岩石矿物的风化作用。 1、根系的挤压；
2、地衣、苔藓保蓄水分，加强化学风化； 3、呼吸产生的二氧化碳和有机酸，分解矿物等。
以粘粒含量为主要标准，粉粒、砂粒含量做帽子： 粘粒：15%以下为砂土、壤土类； 15%--25%为粘壤土类； 25%以上为粘土类。
当土壤含粉粒>45%时， “粉质” ； 当砂粒含量在55%-85%时， “砂质” ，
当砂粒含量>85%时，则称壤砂土或砂土
国际制土壤质地分类
类别 砂土 壤土
粘壤土
粘土
质地分类 质地名称 砂土和壤砂 土 砂壤土 壤土 粉壤土 砂粘壤土 粘壤土 粉粘壤土 砂粘土 粉粘土 壤粘土 粘土 重粘土
（3）土壤矿物的化学组成反映了成土过程中元 素的分散、富集特性和生物积聚作用。
第一节 岩石的风化和土壤形成
一 、矿物、岩石的概念
矿物：天然产生于地壳中的单质和化合物，是组成岩石的基本单位。
原生矿物—原来存在于岩浆岩中的矿物；在风化过程中没有 改变化学组成的原始成岩矿物，如石英、长石、云母等。 次生矿物—在风化过程中新形成的矿物。如高岭石，蒙脱石、 氧化铝等。
作物土宜： 适宜于作物种植的土壤条件。
河流沉积二元结构，延庆盆地
风积体：流动沙地沙波纹（毛乌素）
五、土壤的形成和土壤剖面的发展
土壤形成过程
“地壳表面的岩石风化及其搬运的沉积体，接受其所 处的环境因素的作用，而形成具有一定剖面形态和肥 力特征的土壤”。所以土壤形成过程是一组物理、化 学与生物化学的组合反应。
岩石的风化与崩解只是形成了土壤母质，在没有生物出现的情况下，它 本身释放的某些矿质养分不断随水流失而不能保持。尤其是风化崩解产 物中不含氮素，磷素含量也很低，不能满足植物生长发育所需。但母质 为微生物的生长创造了条件，矿质养分满足了化能自养细菌的生长，而 微生物的生长繁殖使母质逐步累积了有机质和氮素，为低等植物的生长 准备了条件，同时阻止了风化过程的养分淋溶作用使营养元素得以保存， 这种养分元素不断累积的过程乃是土壤形成过程的本质。成土过程必须 以岩石的风化过程为基础，由于有机物质的不断累积，促进了土壤肥力 的发展。
第二章 土壤矿物质
土壤中的矿物质占固体部分的95%以上，是土壤的骨胳，对土壤 的理化性质有重要影响。
土壤的元素组成（%）：
元素 O
Si
Al
地壳 土壤
47.0 49.0
29.0 33.0
8.05 7.13
Fe 4.65 3.8
小计 C
N
88.7 0.023 0.01 93.0 2.0 0.1
P 0.09 0.08
图2-21 植物根的机械破坏作用
四 、风化物类型和特点
成土母质：矿物岩石经各种风化作用后形成的疏松多孔体（与岩石矿物及 土壤的差别） 成土母质颗粒小，单位体积或单位质量的表面积增大，颗粒间多孔隙，疏 松，初步具备了提供养分、对水分的通透性和吸持保蓄性、对气热的调节 能力
母质类型 岩石矿物风化形成的母质，有的就地堆积，但大多数是在重力、水流、风 力、冰川等外力的作用下搬运到其他地方，形成各种沉积物，有的甚至经 过多次搬运沉积。 按风化物搬运动力与沉积特点的不同，可将成土母质分为以下8种类型：
二 、风化的概念
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。
三、风化作用的类型
（一）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 产物：颗粒较粗，多偏砂、石砾多，养分不易释放出来。