第2章 土壤的基本物质组成(1)

土 壤 肥 料 学
（三）岩石矿物对土壤性质的影响
1、对土壤质地的影响

花岗岩、石英岩、片麻岩、石砾地区的土壤石英 含量多，质地粗，通透性好，保水保肥能力差；
玄武岩、贝岩、黑云母，角闪石、辉石等地区的 土壤粘粒多，通透性差，保水肥力强。

2、对土壤养分含量的影响：K（正长石、云母）、P （磷灰石）、 Ca 、 Mg 、 Fe （辉石、橄榄石、角闪 石、褐铁矿等） 3、对土壤酸碱度的影响：花岗岩地区，偏酸性；石 灰岩地区，偏碱性。
土壤肥料学
第二章 土壤的基本物质组成
主讲教师：王西娜
2017/7/18
1
土 壤 肥 料 学
提
纲
土壤矿物质与岩石的风化（掌握基本概念）
土壤生物与土壤有机质（重点掌握、难点） 土壤水分（掌握概念） 土壤空气（掌握概念） 土壤热量（掌握概念） 土壤水、气、热的调节与氧化还原性（重点 掌握、难点）
2017/7/18 2
降雨滤过A层黏 土层到达C层以 上形成B层。
2017/7/18
37
土 壤 肥 料 学
二、土壤的矿物组成和化学组成
（一）土壤矿物分类

原生矿物：风化过程中没有改变化学组成。 次生矿物：原生矿物在风化和成土作用下，形成 的新矿物。
2017/7/18
（1）成分简单的盐类：碳酸盐、重碳酸盐、硫酸盐、氯化 物等 （2）成分复杂的次生铝硅酸盐 （3）各种晶质和非晶质的含水硅、铁、铝的氧化物 次生粘土矿物：次生铝硅酸盐和氧化物，是土壤粘粒的主 要组成。 土壤胶体：粘土矿物与土壤腐殖质的复合体。
上，有机质占12%以
上。
液相：土壤水、可
溶性物质，25-30% 气相：土壤空气， 15-25%
2017/7/18 5
土 壤 肥 料 学
一、岩石的风化
(一）地壳的元素组成
以氧、硅、铝、铁四种元素为主，植物营 养元素含量较少，且都以难溶的化合物形式
被封闭在坚硬的岩石中。
2017/7/18
6
土 壤 肥 料 学
土 壤 肥 料 学
第一节 土壤矿物质与岩石 的风化
2017/7/18
3
岩石：一种或数种矿物的集合体。 土壤矿物质：岩石风化形成的矿物颗粒， 占土粒质量的95%以上，是土体的“骨
架”，是植物矿质营养的源泉，也是影响
土壤肥力的决定性因素之一。
2017/7/18
4
土壤的三相组成： 固相：固体土粒占 土壤总体积50%，其 中，矿物质占38%以
土粒分级：石砾、砂粒、粉砂粒、粘粒
粒径：由大变小 组成：原生矿物 次生矿物
2017/7/18
40
1、常见的土壤粒级制
当量粒级 mm
3-2
2-1 1-0.5 0.5-0.25 0.25-0.2 0.2-0.1 0.1-0.05 0.05-0.02 0.02-0.01 0.01-0.005 0.005-0.002
2017/7/18 7
类型
2、主要成土岩石 岩石是一种或几种矿物组合而成的自 然集合体。岩石都有一定的矿物组成， 结构和构造。 自然界的岩石按成因可分为岩浆岩、 沉积岩、变质岩三大类。
2017/7/18
8
土 壤 肥 料 学
（1）岩浆岩 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。没有层次和化石。 岩浆岩的类型: 岩浆岩 喷出岩 侵入岩
2017/7/18 20
◎
2017/7/18
21
岩石圈三大岩类的物质循环
沉积岩和岩浆岩通过 变质作用形成变质岩。 岩浆岩和变质岩通过 母岩的风化、剥蚀和 一系列的沉积作用而
形成沉积岩。
变质岩和沉积岩进入 地下深处后，在高温 高压条件下发生熔融 形成岩浆，经结晶作 用而变成岩浆岩。
22
2017/7/18
粗粉粒 中粉粒 细粉粒
0.002-0.001
0.001-0.0005 0.0005-0.0001
2017/7/18 ＜0.0001
粗粘粒
细粘粒
粘粒
粘粒
2、各粒级的组成
主 要 的 岩 浆 岩
中性岩：SiO2 含量52％～65％，大量粘土矿物， K丰富，如正长岩，闪长岩,安山岩 碱性岩：SiO2 含量42％～52％，含 Ca、Mg、 Fe 盐基，如辉长岩,玄武岩 超基性岩： SiO2含量小于45％ 如橄榄岩
2017/7/18
13
五颜六色的花岗岩
正长石
玄武岩
2017/7/18
2017/7/18 18
（3）变质岩
概念：原来存在的岩石在新的地壳变动
或岩浆活动产生的高温、高压下，使岩石
的矿物重新结晶，重新排列，改变其结构、
构造和化学成分，而形成的新岩石，称变
质岩。如岩片,麻岩,石英,岩板岩,结晶片
岩,千枚岩,大理岩
特点：致密坚硬、呈片状组织
2017/7/18 19
变质岩的结构 :主要有斑状变晶结构、粒状变晶结 构、鳞片状变晶结构。 变质岩的构造： 块状构造，岩石中的矿物无定向排列，均匀分 布在岩石中形成不规则的块状体，如石英岩； 片理构造，片状矿物受力的作用而平行排列， 并沿平行方向易于裂开，如各种片岩； 片麻状构造，片状矿物与粒状、块状矿物呈断 续的平行相间排列，如片麻岩。
26


2017/7/18
物 理 风 化
化 学 风 化
生 物 风 化
2017/7/18
理 + 化 + 生 物 风 27 化
土 壤 肥 料 学
（五）母质的类型及分布规律
母质：原生基岩经过风化、搬运、堆积等 作用在地表形成的一层疏松的堆积物，是 形成土壤的基础。 沉积和搬运特点从上到下依次为 残积物→坡积物→洪积物→冲积物→ 湖/海积物
38
（二）土壤矿物的化学组成
1、主要元素：O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、 Ti、C等，占土壤矿物质总质量的99%以上
2 、 SiO2、 Al2O3 、 Fe2O3 , 占土壤矿质总质量 75% ， 土壤的骨干。
2017/7/18
39
（三）土壤机械组成 土壤机械组成（颗粒组成）：据机械分析， 分别计算各粒级的相对含量。是划分土壤质 地的依据。
11
岩浆岩的构造: 指岩石各组成矿物的排列 方式和填充方式所赋予岩石的外貌特征。
块状构造 如花岗岩。
岩 浆 岩 的 构 造
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
流纹状构造
如流纹岩
气孔状构造 如玄武岩 杏仁状构造 如方解石，石英， 玉髓
2017/7/18
12
酸性岩： SiO2含量在65％以上，易风化，K丰 富，砂粘适中，如花岗岩,流纹岩
2017/7/18 28
1、残积物（residual deposit）：指岩石经过风化后 残留在原地未经搬运的风化物，多分布在山地和 丘陵上部。其特点是：层次薄、理化性质几乎与 母岩一致、表层质地较细、往下渐粗、逐渐过渡 到岩石层、母岩对其特性影响很大。 2、坡积物（slop deposit）：指风化物在重力或流水 的作用下被搬运到山坡的中下部。其特点是：层 次稍厚、无分选性、性质决定于山坡上部的岩石。
2017/7/18
30
5 、湖积物（ lacustrine deposit ）：由湖泊的静水沉 积而成。其特点是：质地偏粘、夹杂有大量的生 物遗体、含有蓝铁矿和菱铁矿、呈现青灰色。
6、海积物（marine deposit）: 是海边的海相沉积物， 由于海岸上升、海退或江河入海的回流淤积物露 出水面而形成。特点是：各地的粗细不一、有的 全为砂粒、有的全为粘粒、质地细的养分含量高、 粗的养分少、而且都含有盐分、形成滨海盐土。
2017/7/18
31
7、风积物（aerolian deposit）：由风力将其他成因 的堆积物搬运沉积而成。特点是：质地粗、砂性 大、形成的土壤肥力低。 8、黄土（loess）：第四纪沉积物，由风力或水流搬 运堆积而成。分为马栏黄土、离石黄土、午城黄 土、下蜀黄土。 9、红土（quaternary red clay）: 第四纪红色粘土， 在湿热条件下形成，分布在我国南方，多为红色， 分橙红色、红棕色，质地粘重，养分少。

2017/7/18 16
2017/7/18
17
沉积岩的结构：指沉积颗粒的大小和形状。
以颗粒大小分为: 砾状结构 (如砾岩), 粒状结构(如沙岩 以颗粒形状分为: 角砾状结构，颗粒有 棱角(如角砾岩)，圆滚状结构，颗粒无棱角 (如砾岩) 沉积岩的构造：指沉积物空间分布的相 互关系。主要有层理构造，层面构造等
2017/7/18
29
3、洪积物（diluvial deposit）: 又称洪积扇，指山洪 搬运的碎屑物在山前平原形成的沉积物，形状如 扇。特点是：扇顶沉积物分选差、多为石砾、粘 粒和砂粒的混合物；扇缘多为粘粒及粉砂粒、水 分条件好、养分丰富。 4 、冲积物（ alluvial deposit ）：河水中挟带的泥沙 在中下游两岸和入海口沉积而成。特点是：具有 明显的成层性和条带性。
中国制 （1987年）
石砾
粗砂粒 细砂粒
卡庆斯基制 美国制 国际制 （1957年） （1951年） （1930年）
石砾
物 粗砂粒 理 中砂粒 性 砂 细砂粒 粒 粗粉粒 物 中粉粒 理 细粉粒 性 粘 粒 粗粘粒 中粘粒 细粘粒
41
石砾
极粗砂粒 粗砂粒 中砂粒 细砂粒
石砾
粗砂粒
细砂粒 极细砂粒 粉粒 粉粒
2017/7/18 32
2017/7/18
33
土 壤 肥 料 学
（六）成土因素
1、气候因素：气温、降雨量 温暖和潮湿的环境下，气温高，降雨量 大，植物茂密，微生物活跃，化学风化 作用速度快而充分，岩石的分解向纵深 发展可形成巨厚的风化层。 在极地和沙漠地区，由于气候干冷，化 学风化的作用不大，岩石易破碎为棱角 状的碎屑。
14
晶莹剔透的橄榄石
伟晶岩
2017/7/18
15
（2）沉积岩
概念：由地壳表面早期形成的岩石（先 成岩）经风化、搬运、沉积、压实、胶结、 硬化、重新固积形成或由生物遗体堆积而成 的岩石。 特点：有层次性，常含有生物化石，如砾 石、贝岩、砂岩、石灰石等。 分类：机械沉积岩 化学沉积岩 生物沉积岩

2017/7/18 34
2、母质因素 矿物学和化学组成 土壤的物理性质：孔隙度、团聚体 土壤的化学性质：养分

3、地形因素 影响母质在地表的再分配； 影响水、热、气的再分配。 地势起伏大的山区，风化产物易被外力剥蚀 而使基岩裸露，加速风化。山坡的方向涉及 到气候和日照强度，例如山体的向阳坡日照 强，雨水多，风化强烈。
2017/7/18 35
4、生物因素（动物、植物、微生物） 影响营养元素的生物积累，腐殖质的形成。 5、时间因素 影响成土所需的时间：成土速率 紫色砂岩十几年 俄罗斯平原，3000年形成40cm厚土层
2017/7/18
36
成土过程示意图
岩石风化成土壤 微粒形成C层。
地表的机械和化学风 化作用使A层从C层中 发育完成。
2017/7/18
25
物理、化学、生物作用三种作用同时进行：

物理风化（physical weathering)：物理崩解，化 学成分和结构未发生改变，外力包括温度、结冰、 水流、风。 化学风化 (chemical weathering) ：化学变化产生 新物质的过程，包括水、 CO2 的溶解、水解、氧化 过程。 生物风化(biological weathering)：生物作用+分 泌 + 有机产物作用下的机械破碎和化学分解过程， 实质上既有物理作用，又有化学作用。
23
2017/7/18
岩石
风化
？？？
土壤
2017/7/18
24
土 壤 肥 料 学
（四）岩石的风化作用
岩石→风化破碎→疏松的堆积物→成土母质→成
土作用（地质堆积，重新沉积）→土壤
风化作用（ weathering ）：岩石、矿物在 外界因素和内部因素的共同作用下，逐 渐发生分解和崩解的过程。包括物理风 化、化学风化和生物风化。
深成岩 浅成岩
喷出岩：冷却快、结晶细、呈多孔斑状结构，如 玄武岩
侵入岩：冷却慢、结晶粗。如花岗岩、正长石等
2017/7/18 9
2017/7/18
10
岩浆岩的结构:指岩石中矿物的颗粒大小、 结晶程度与结合方式 .
全晶质等粒结构
岩 浆 岩 的 结 构
斑状结构
隐晶质（致密状）结构 玻璃质结构
2017/7/18
（二）主要成土矿物、岩石
1、主要成土矿物
矿物：一种产生于地壳中具有一定化学组成、物 理性质和内部构造的单质或化合物。 原生矿物（primary mineral）：在风化过程 ｛｝ 中没有改变化学组成而遗留在土壤中的 一类矿物。主要是石英和原生硅铝酸盐 类。 次生矿物（secondary mineral）：原生矿物 在风化和成土作用下新形成的矿物。包 括高岭石、蒙脱石、水云母。