第2章土壤组成

19
三、土壤的颗粒组成和质地分类
（一）土壤颗粒组成（也称机械组成） 土壤颗粒组成（也称机械组成） 各粒级土粒所占土壤总重量的百分数。 各粒级土粒所占土壤总重量的百分数。 砂粒 15% 粉粒 20% 粘粒 65%
（二）土壤质地(soil texture) 土壤质地 根据土壤颗粒组成所划分的土壤类别名称。 根据土壤颗粒组成所划分的土壤类别名称。
其作用机理有： 其作用机理有：
2、对农药等有机污染物固定的影响 、 3、对全球碳平衡的影响 、
37
四、土壤有机质的管理
1、提高土壤有机质的积累 （1）种植绿肥作物 ，实行粮农轮作 ） 2） 3） （2）发展畜牧业 （3）秸秆还田 2、调节土壤有机质的分解速率 （1）土壤湿度与通气状况 ） （3）土壤反应 ） （2）土壤温度 ）
枯老蒿杆： 禾本科蒿杆： 枯老蒿杆：65~85:1 禾本科蒿杆：80~100:1 青草： 幼嫩豆科绿肥： 青草：25~40:1 幼嫩豆科绿肥：15~20:1 微生物驱体： 微生物驱体：4~9:1 耕地土壤耕层有机质： 耕地土壤耕层有机质：10~12:1
34
三、土壤有机质的作用
（一）有机质在土壤肥力上的作用 1、提供作物所需的养分和提高养分的有效性 、 氮素、磷素、 氮素、磷素、硫素 钾、钙、镁 微量营养元素
1:1型非膨胀性粘土矿物 ① 为1:1型非膨胀性粘土矿物 颗粒较粗,其粘结性、粘着性、 ② 颗粒较粗,其粘结性、粘着性、可塑性也较弱 ③ 是热带亚热带土壤中最普遍的粘粒矿物
4
2、蒙脱石 、
Si Tetra. Al Oct. Si Tetra.
2:1 Clay
H2O H2O
Montmorillonite
35
2、改善土壤的肥力特性 、 （1）物理性质 ） ①促进土壤团粒的形成 ②降低土壤粘结性和改善土壤耕性 ③增加土壤持水量 （2）化学性质 ） ①提高土壤的保肥性 （3）生物性质 ） ①促进微生物的活动 ②刺激作物生长
36
④提高土壤温度
②增加土壤的缓冲性能
（二）土壤有机质在生态环境中的作用 1、对土壤重金属生物活性的影响 、 螯合作用 吸附作用 还原反应
15
表1 地壳部分元素含量 元素
O Si Al Fe Ca Na K Mg H Ti
重量（ 重量（%）
46.40-49.52 25.27-29.50 7.45-8.80 4.20-5.10 2.96-4.15 2.36-2.83 2.35-2.60 1.87-2.35 0.88-1.00 0.44-0.61
20
卡制：沙土、壤土、粘土（ 大类9个质地名称） 卡制：沙土、壤土、粘土（3大类9个质地名称） 名称
21
国际制土壤质地分类
国际制：沙土、壤土、粘壤土、粘土（ 大类12个质地名称） 国际制：沙土、壤土、粘壤土、粘土（4大类12个质地名称） 12个质地名称
22
中国土壤质地分类
中国制：沙土、壤土、粘土（ 大类12个质地名称） 中国制：沙土、壤土、粘土（3大类12个质地名称） 12个质地名称
2
次生矿物
（粒径<0.001mm） 粒径 ）
1、高岭石 、
Kaolinite
Non-Expanding 10 cmol(+)/kg
氢键 0.72nm
Aluminum Octahedral Sheet Silica Tetrahedral Sheet
1:1 Clay
3
高岭石
高岭石、珍珠陶土、迪凯石、埃洛石等） 高岭石组（高岭石、珍珠陶土、迪凯石、埃洛石等）
100 cmol(+)/kg
Expanding H2O
0.96~2.14nm
H2O H2O
5
蒙脱石
绿泥石
蛭石
6
蛭石
蒙脱石组（蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石等） 蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石等）
2:1型膨胀性粘土矿物 ① 为2:1型膨胀性粘土矿物 颗粒很细，故粘结性、粘着性、 ② 颗粒很细，故粘结性、粘着性、可塑性强 东北、华北、西北土壤中均有分布， ③ 东北、华北、西北土壤中均有分布，但以风化不太 强的温带和亚热带排水良好的土壤中最多
元素
C S Mn P Cl N B Cu Zn Mo
重量（ 重量（%）
0.023-0.35 0.026-0.052 0.08-0.10 0.08-0.12 0.013-0.20 0.0019-0.04 0.0003-0.005 0.0047-0.01 0.004-0.02 0.00011-0.001 16
元素在地壳中的分布图
17
二、土粒的分级 粒级： 粒级：
土粒按其大小划分为若干个组，称为土壤粒级 或粒组 或粒组)。 土粒按其大小划分为若干个组，称为土壤粒级(或粒组 。
分级标准
中国制 卡庆斯基制 美国农部制 国际制
18
基本的粒级有：石砾、砂粒、粉粒、粘粒。 基本的粒级有：石砾、砂粒、粉粒、粘粒。
29
土壤有机质的含量 5% 0.5%
7% 0.5-2.0%
30
二、土壤有机质的转化 （一）土壤微生物
细菌 放线菌 真菌 原生动物 自养型微生物 异养型微生物
形态类型
生理类型
根据土壤微生物对空气条件的要求还可分为： 根据土壤微生物对空气条件的要求还可分为： 好气性微生物 嫌气性微生物 兼气性微生物
（4）有机组成中的 ）有机组成中的C/N比 比
38
第三节
一、什么叫土壤胶体？ 什么叫土壤胶体？
土壤胶体
土壤胶体是土壤固体颗粒中最微细的部分。 土壤胶体是土壤固体颗粒中最微细的部分。 （<0.001mm） ）
二、土壤胶体的类型和组成
1、有机胶体 ： 主要为腐殖质 、 层状硅酸盐矿物 2、无机胶体（矿质胶体） 、无机胶体（矿质胶体） 含水氧化物 3、有机无机复合胶体（50~90%） 、有机无机复合胶体（ ）
(二氧化硅胶体 二氧化硅胶体) 二氧化硅胶体
40
土 壤 胶 体 的 构 造
胶核
41
四、土壤胶体的性质
1、具有巨大的比表面和表面能 比表面：是指单位重量和单位体积物体的总表面积。 比表面：是指单位重量和单位体积物体的总表面积。 （cm2/g cm2/cm3 ） 假设各级土粒都为光滑的球体，其半径为Rcm，则 假设各级土粒都为光滑的球体，其半径为 ， 其比面为： 其比面为： 1 S=1.13 (cm2/g) R 由此可知，土粒愈小，比表面愈大。 由此可知，土粒愈小，比表面愈大。
39
三、土壤胶体的构造
胶核（微粒核）是胶体的固体部分。 胶核（微粒核）是胶体的固体部分。 土壤胶体 双电层
(由粘粒矿物、腐殖质等分子组成） 由粘粒矿物、腐殖质等分子组成） 由粘粒矿物
决定电位离子层 补偿离子层 SiO32SiO32SiO322H+ 2H+
非活性补偿离子层 扩散层
H+ H+
SiO2°nH2O °
100-120 中等 中等 中等 中等
700-800 高 很高 高 高
10
土壤胀缩性
11
三峡库区膨胀土大滑坡
12
13
4、氧化物组
类型有：氧化铁、氧化铝、 类型有：氧化铁、氧化铝、氧化锰等 形态有： 形态有： 结晶态：胶体性质弱。 结晶态：胶体性质弱。 非晶态（无定形态）：胶体性质强。 非晶态（无定形态）：胶体性质强。 ）：胶体性质强
7
3、伊利石 、
40 cmol(+)/kg
Illite
2:1 Clay
K
1.0nm
K
K
K
K
K
Interlayer K+
Non-expanding
8
伊利石
伊利石组（又称水化云母组） 伊利石组（又称水化云母组）
2:1型非膨胀性粘土矿物 型非膨胀性粘土矿物。 ① 为2:1型非膨胀性粘土矿物。 颗粒介于上述两种粘土矿物之间, 故粘结性、 ② 颗粒介于上述两种粘土矿物之间, 故粘结性、粘着 性、可塑性也居其中 西北、华北干旱地区土壤中含量较高。 ③ 西北、华北干旱地区土壤中含量较高。
第二章
土壤固相组成
1
第一节
土壤矿物质
(soil mineral matter)
一、土壤矿物质的矿物组成
土壤矿物质按来源可分为2种类型 土壤矿物质按来源可分为 种类型: 种类型
原生矿物 石英、长石、云母、角闪石、辉石等。 石英、长石、云母、角闪石、辉石等。 层状硅酸盐粘土矿物 氧化物组
Hale Waihona Puke Baidu高岭石 蒙脱石 伊利石
26
2、粘土类土壤（clay soil） 粘土类土壤
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 通透性能差,保蓄能力强； 养分含量高,施肥见效慢； 温度变幅小,有“冷性土”之称； 耕作性能差； 发老苗不发小苗； 可能含有无有毒物质。
3、壤土类土壤 （loamy soil）
兼具粘质土和砂质土的优点， 兼具粘质土和砂质土的优点，而克服了它们的缺点 。 耕性好，宜种广，对水分有回润能力， 耕性好，宜种广，对水分有回润能力，是农业生产中较 理想的一类土壤类型。 理想的一类土壤类型。
31
（二）土壤有机质的转化过程
有机残体 好气性微生物
矿质化作用
简单无机物 +能量 能量
矿质化过程 (mineralization)
各种中 间产物
腐殖化作用
嫌气性微生物
腐殖质
腐殖化过程 (humicafition)
32
1、土壤有机质的矿质化过程
有机质通过微生物的作用分解为简单化合物， 有机质通过微生物的作用分解为简单化合物，同时释放出 矿质养料的过程，称矿质化过程。 矿质养料的过程，称矿质化过程。
9
土壤中3种主要硅酸盐粘土矿物性质 土壤中 种主要硅酸盐粘土矿物性质
性质
粘土矿物类型
高岭石 水云母 蒙脱石
大小（ ） 大小（µm） 形状 比表面积（m2/g） 比表面积（ ） 外表面 内表面 内聚力可塑性 膨胀度
0.1-0.5
六方形晶 片
0.1-0.2
无规则片状
0.01-1.0
卷形溥片状
5-2.0 低 无 低 低
土壤有机质泛指土壤中来源于生命的物质。 土壤有机质泛指土壤中来源于生命的物质。
一、土壤有机质的来源
植物残体、 高等绿色植物为基本的来源) 植物残体、动物遗体 (高等绿色植物为基本的来源 高等绿色植物为基本的来源 来源 微生物体 施入的有机肥料 （原始土壤的最初来源） 原始土壤的最初来源） （农业土壤的主要来源） 农业土壤的主要来源）
C—既是微生物活动的能源 又是构成其体细胞的主要成分 （25-30） 既是微生物活动的能源,又是构成其体细胞的主要成分 既是微生物活动的能源 又是构成其体细胞的主要成分.（ ） N—作为微生物的营养和组成元素。（ ） 作为微生物的营养和组成元素。（ 作为微生物的营养和组成元素。（1）
C/N比愈大的有机残体，其分解速度愈慢，反之，则快。 比愈大的有机残体，其分解速度愈慢，反之，则快。 比愈大的有机残体 目前通常施用的有机残体的C/N比为： 比为： 目前通常施用的有机残体的 比为
粘粒矿物的分布规律： 粘粒矿物的分布规律：
粘土矿物的分布规律由于受成土过程的影响，呈现地带性分布规律。 粘土矿物的分布规律由于受成土过程的影响，呈现地带性分布规律。
李庆逵认为： 李庆逵认为： 北方土壤： 北方土壤：以蒙脱石、水化云母为主。 华南红壤：以高岭石、氧化铁（铝）矿物为主 华南红壤：
14
（二）土壤矿物质的化学组成 主要的组成元素有： 主要的组成元素有： O, Si, Fe, Al, Ca, Mg, Ti, K, Na, P, S ，Mn, Zn, B, Mo 等。 SiO2、 Fe2O3、Al2O3 土壤的骨干成分（ ） ： 土壤的骨干成分（>75%）
27
五、土壤质地的层次性
通体沙、通体粘或通体壤） （1）通体均一型 （通体沙、通体粘或通体壤） 上粗下细型（蒙金土） （2）上粗下细型（蒙金土） （3）上细下粗型 （4）中间夹沙型和夹粘型
六、土壤质地的改良
①客土法 ②引洪漫淤法 ③改良土体构造 ④增施有机肥料
28
第二节
●
土壤有机质
（Organic Matter)
2、土壤有机质的腐殖化过程 、
土壤腐殖质的形成过程，称腐殖化过程。 土壤腐殖质的形成过程，称腐殖化过程。
3、影响土壤有机质转化的因素
（1）有机残体的状态和组成 ） （2）土壤环境条件 ）
土壤湿度和通气状况 土壤温度 土壤反应 其他因素
33
C/N比 土壤中或有机物中有机碳(C)量与总氮(N)量之比。 C/N比：土壤中或有机物中有机碳(C)量与总氮(N)量之比。 (C)量与总氮(N)量之比
23
美 国 农 业 部 土 壤 质 地 三 角 图
美国农部：砂土、粉土、壤土、粘土（ 大类 个质地名称） 大类12个质地名称 美国农部：砂土、粉土、壤土、粘土（4大类 个质地名称）
24
沙性土 壤性土 黏性土
25
四、土壤质地与土壤肥力的关系 1、砂土类土壤（sandy soil） 砂土类土壤（ ） ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 通透性能好,保蓄能力差 养分含量低,施肥见效快 温度变幅大,有“热性土”之称 耕作性能好 发小苗不发老苗 无有毒物质