土壤质地与组成

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第三节 土壤质地与组成
固体土壤(约 占土壤总容积 的50%) 矿物质—来自岩石的风化,包括原生矿 物和次生矿物,约占固体重量的95%以 上。
有机质—动物残体及其转化产物,约 占固体重量的5%以下。
土壤空气—一部分由地上大气层进入,主 要为O2 、 N2 等,另一部分由土壤内部 产生,主要为CO2、水汽等。
白云母
黑云母
方解石
(2)土壤中的次生矿物-粘土矿物 结晶次生层状铝硅酸盐类矿物
土壤中粘粒的主体,主
要有1 :1型的高岭石组和2 :1型的蒙脱石、伊利石组。
二、三氧化物类矿物 有针铁矿(Fe2O3 .H2O )、褐铁矿
(2Fe2O3 .3H2O)、三水铝石( AI2O3 .3H2O )、水铝石 (Al2O3 .H2O )、水锰矿(MnO(H2O))、软锰矿( MnO2)等,
粒级名称 石砾 砂粒 粗砂粒 细砂粒 粉砂粒 粘粒
单粒直径(mm) >2 2—0.2 0.2—0.02 0.02—0.002 <0.002
卡庆斯基制
表2—3卡庆斯基土壤粒组分类表
粒组 石砾 物理性 砂粒 砂粒 粗 中 细 粗 中 细 粗 中 胶粒
粒径(mm) 3---1 1--0.5 0.5---0. 25 0.25---0.05 0.05---0.01 0.01---0.005 0.005---0.001 O.OO1---0.0005 0.0005---0.0001 <0.0001
素含量比砂粒丰富。
3.粘粒 颗粒极细小,比表面积大,粒间孔隙小,吸水易 膨胀,使孔隙堵塞,毛管水上升极慢。可塑性、黏着性、
黏结性极强,干时收缩坚硬,湿时膨胀,保水保肥性 强.氧化硅含量在40%一60%之间,营养元素丰富。
三、土壤质地及质地分类
• 在土壤学上把土壤颗粒的不同粒级所占的重量百分比组合即 粒级大小及组成比例称为土壤质地,也简称为颗粒组成。
• 土壤中的矿物质颗粒的大小及含量多少即土壤的颗粒组成不
同,对土壤的肥力性质影响很大,在颗粒组成基本相似的土 壤中,常常具有类似的肥力特征。因此土壤学家根据肥力特 征相近与否,把土壤颗粒组成划分成若干组,每组为一个质 地类别,这种分类办法就叫土壤质地分类。 现介绍3种常用 的质地分类标准:
• 1.国际制土壤质地分类标准 • 2.卡庆斯基土壤质地分类 • 3.我国土壤质地分类
(3)高留茬收割,高度20~30cm;
(4)将秸杆作饲料,过腹还田。 3、粮肥轮作,做到用地养地相结合。
土壤粒级及划分
根据土粒的有效直径把土粒由粗粒到细粒划分成几组,同组的
土粒性质基本相近即为粒组或粒级。(土壤颗粒的大小分级简称粒级) ♥常用的划分标准:国际制、卡庆斯基制、美国制和中国暂拟分 类制,如下所示。国际制土壤粒级分级标准: 表2—2 国际制土壤粒级分级标准
(七)提高土壤有机质有利于土壤增温
(八)土壤有机质有助于消除土壤中农药残毒和重金属污染。
(六)耕地土壤有机质的调节
1、增施有机肥,我国历来有施有机肥的习惯,肥源广阔,有 厩肥、堆肥、沤肥等对提高土壤的肥力作用极大,吨良田有机 质含量不少于1.1%。有机肥工厂化生产是未来发展趋势。 2、秸杆还田是增加土壤有机质简单易行的措施 主要方式有: (1)与厩肥混合堆腐沤制后还田。 (2)秸杆粉碎就地还田;
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粉砂粒 物理性 粘粒 粘粒
美国制土壤粒级分级标准
附表:美国制土壤粒级分级标准
粒级名称 石块 粗砾 极粗砂粒 粗砂粒 砂粒 中砂粒 细砂粒 极细砂粒 粉砂粒 粘粒
粒径(mm) >3.0 3—2 2---1 1---0.5 0.5---0.25 0.25---0.1 0.1---0.05 0.05---0.002 <0.002
中国制土壤粒级分级标准(暂拟方案)1978
石块
石砾 粗石砾
细石砾 砂粒 粗砂粒 细砂粒 粉粒 粗粉粒 细粉粒 黏粒 粗黏粒 黏粒
>10
10-3
3-1 1-0.25 0.25-0.05 0.05-0.01 0.01-0.005 0.005-0.001 <0.001
二、各粒级的基本特征
1.石砾及砂粒 它们是风化碎屑,其所含矿物成分和母岩 基本一致,粒径大,抗风化,养分释放慢,比表面积小, 无可塑性、黏结性、黏着性和吸附性。无收缩性和膨胀性。 氧化硅含量在80%以上,有效养分贫乏。 2.粉粒 颗粒较小,容易进一步风化,其矿物成分中有原 生的也有次生的,有微弱的可塑性、膨胀性和收缩性;湿 时有明显的黏结性,干时减弱。粒间孔隙毛管作用强,毛 管水上升速度快。氧化硅含量在60%一80%之间,营养元
(三)土壤有机质的化学组成(成分) 1、非腐殖物质指土壤中动植物微生物残体和它们不同阶段的分解 产物。包括:
a、碳水化合物 有单糖、多糖(淀粉纤维素木质素果胶质)等
b、含氮化合物 蛋白质、多肽、氨基酸等 c、含磷化合物 植素、核酸、磷脂等 d、含硫化合物 e、脂溶性物质和木质素
2、腐殖质 是指有机生物残体经土壤微生物分解和再合成作用重 新形成的一类特殊的高分子有机化合物。占土壤有机质总量的 85%以上,有资料说每公顷土壤每天可以产生500千克的这种物质, 它对植物的生长极为重要。
有结晶态的和非结晶态的。
简单盐类 土壤中最常见盐类有碳酸盐、硫酸盐类、氯化物盐
类等。
2.土壤矿物质的化学组成
• 成土矿物的化学组成很复杂,几乎包括地壳中所有的元素,
主要元素约有10余种,包括氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、
钾、钛、碳,占土壤矿物质总质量的99%以上,其中以氧、 硅、铝、铁4种元素所占的比例最多。
(二)气候条件 (三)土壤质地 (四)土壤反应 (五)土地利用方式
(五) 土壤有机质在土壤肥力上作用
(一)土壤有机质可为植物生长提供养分
(二)可以促进微生物的活动
(三)土壤有机质可改善土壤的物理性状 (四)可调节土壤的化学性质 (五)可提高土壤保水保肥能力 (六)土壤有机质有利于加速土壤矿物的风化
(四)土壤有机质的转化 1.矿质化作用——土壤有机质在微生物的作用下, 最终分解为简单化合物,同时释放出矿质养料的过程, 称为有机质的矿质化作用。 矿化分两个阶段: ①有机物质在微生物分泌出的体外酶的作用下将较复 杂的有机物先分解成构成该物质的基础有机化合物。 ②微生物吸收第一阶段的降解产物,一部分作为建造 自身的原料,一部分则被彻底转化为最终分解产物, 如CO2、H2O并释放出无机盐(如NH4+、SO42-等)。
国际制土壤质地分类表
质地分类 各粒组土粒含量(重量%) 类别 质地级别名称 砂粒 粉砂粒 2---0.02mm 0.02---0.002mm 0---15 砂 土 砂土、壤砂土 85---100 类 55---85 0---45 壤 土 砂壤土 40---55 30---45 类 壤土 0---55 45---100 粉砂壤土 55---85 0---30 砂质粘壤土 30---55 20---45 粘 壤 粘壤土 45---85 土类 粉砂质壤粘土 0---40 55---75 0---20 砂质粘土 0---30 45---75 粘 土 粉砂质粘土 10---55 0---45 类 壤质粘土 0---55 0---35 粘土 0---35 0---35 重粘土 粘粒 <0.002mm 0---15 0---15 0---15 0---15 15---25 15---25 15---25 25---45 25---45 25---45 45---65 65---100
影响土壤有机质矿化率大小的因素 :
1、有机残体的化学组成 糖类、淀粉、简单蛋白质 >粗蛋白>半纤 维素、纤维素>木质素、脂肪、蜡质(从左到右矿化率降低)。 2、有机残体的物理状态及残体的C/N比 鲜的比老的易分解,细碎的比整的易分解,更重要的指标是生物残体 的C/N比, 一般说来,土壤微生物每分解25份C需吸收1份N, C/N比为 25~30/1左右,而作物秸杆C/N比一般为60-80,高于25/1,因此较难 分解。 3、温度 25-35℃生物残体分解速度最迅速。 4、水气条件 要求一定的湿度和氧气有利于矿质化,水分在田间持 水量的60%-80%、通气良好有利于矿质化。 5、土壤酸碱度 土壤微生物大多在pH4-10范围内生存。pH小于4.9, 有机物质不易被分解。

粒间孔隙(约 占土壤总容积 的50%)

土壤水分—主要由地上进入土中,其中含 有溶质,包括离子、分子、胶体颗粒等, 实际上是浓度不同的溶液(土壤溶液)。 土壤生物体——土壤动物和土壤微生物等。
一、土壤矿物质 由地壳深处的岩浆直接冷凝和结晶而成的 矿物称为原生矿物 。 在地壳中或地表面,由原生矿物经风化和 变质作用后,改变了原来的形态、性质和成分 而形成的新的矿物,称为次生矿物。
二、土壤有机质
土壤有机质—泛指土壤中以各种形态存在的一切
有机物质的总称,是土壤中的各种动植物残体,在土
壤生物的作用下形成的一类特殊的高分子化合物。 土壤有机质在自然土壤中差异很大,高的可超过 20%,称为有机质土壤,低于20%以下的土壤称为矿 质土壤,矿质土壤占绝大多数,有些低的不足0.5%,
主要为一些漠境或沙漠土壤。
1. 土壤矿物质颗粒的组成
(1)土壤中的原生矿物
土壤原生矿物是指那些在风化过程中末改变化学成分和结 构的原始成岩矿物。主要类型有: 硅酸盐类 包括长石类、云母类、闪石类、辉石类。 氧化物类 主要有石英类、其次是赤铁矿类、氧化钛类 硫化物类 主要有黄铁矿类。 磷酸盐类 主要有氟磷灰石、氯磷灰石。
水晶
2.腐殖质化作用 土壤微生物将生物残体矿化的过程中产生的中间产物合成更 为复杂的腐殖质的过程,称为有机质的腐殖化作用。对于腐 殖质形成的研究已有二三百年的历史,但整个作用机制并不 清楚,各国土壤学家提出了多种腐殖质形成假说,有植物物 质形成说、化学聚合说、细胞自溶说、微生物合成说,以原 苏联Kononove的化学聚合说较普遍获得公认,腐殖质的形 成过程可分为两个阶段: 第一阶段 产生构成腐殖质主要成分的原始材料,如多元酚、 氨基酸、多肽、氧化物醌和糖类物质。 第二阶段 是合成阶段,微生物将上述原始材料通过某种化合 机制(包括缩合等多种酶促反应和可能的纯化学反应),进 一步合成为腐殖质的单体分子。
<0.5 0.5-5
壤土
0-----5 5---10 10---20 20---30 30---45 45---60 60---75 5---85 >85
土壤有机质的分解程度常用矿化率来表示: 土壤有机质的矿化率——土壤每年因矿质化作用 所消耗的有机质数量占土壤有机质总量的百分数。 一般农业土壤有机质矿化率在2—5%之间,自然 土壤<1%。可计算土壤有机质的消耗,例:一 亩地表土重150000公斤,土壤有机质含量为 1%,土壤有机质矿化率为3%,则矿化量为 150000×1%×3%=45公斤。
卡庆斯基土壤质地分类表
质地分类 类别 砂土 物理性粘粒含量(%) 物理性砂粒含量(%) 草原土及红黄壤类 100---95 95---90 90---80 80---70 70---55 55---40 40---25 25---15 <15
石质程度 非石质土 弱石质土
质地级别名称 草原土及红黄壤类 松砂土 紧砂土 砂壤土 轻壤土 中壤土 重壤土 轻粘土 中粘土 重粘土
进入土壤的有机物究竟有多少能够转化为腐殖质可用腐殖化 系数来表示:单位质量的有机物料在土壤中分解一年后,残 留下来的量占施入量的百分数。不同有机物料的腐解残留率 是不同的,同一有机物料在不同土壤上的腐解残留率也不相 同,耕地土壤一般为0.2~0.4之间。
影响腐殖化作用的因素有:
(一)植物物质的化学组成
5%
0.5% 0.5-2.0%
7%
(一)土壤有机质的来源 自然土壤有机质的主要来源是死亡的动、植物,微生物残 体及植物的枯枝落叶,但基本来源是它上面生长的绿色植物。 耕地土壤有机质的来源可概括为两个方面:(1)栽培作物的残 留物(2)施用的有机肥。其中后者其主导作用。 (二)土壤有机质的元素组成 土壤有机质组成复杂,元素组成为:含C、H、O、N、S、 P、Ca、Mg、Fe、Si等,平均含碳为58%,实验室测有机质中的含 碳量,再乘以100/58=1.724即土壤有机质总量。
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