土壤Word格式.docx

1、 白云母KAl2（AlSi3O10）（OH）2无色或淡灰黄色，抗风化力很强。 黑云母K（Mg,Fe）3（AlSi3O10）（OH,F）2 黑色或褐色，易风化，分解后释放出盐基，形成铁、铝氢氧化物和绿泥石等 云母类矿物含K高，风化后是土壤重要的钾素来源。2、次生矿物（secondary mineral） 为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。 主要次生矿物有高岭石、水云母、绿泥石、蛭石、蒙脱石，以及各种氧化物。粘土矿物（Clay minerals）Bowen 反应系列与风化难易程度层状硅酸盐粘土矿物构造特征1、基本结

2、构单位（1） 硅氧四面体（SiO44-Si2O52-Si4O104-） （2）铝氧八面体（AlO69-Al4O1212-Al4（OH）8O44-）2、单位晶片硅氧四面体硅层；铝氧八面体铝层3、单位晶层（1）1:1型 一层硅层与一层铝层重叠而成（2）2:1型 两层硅层中间夹一铝层（3）2:1:1型 2:1型基础上增加一铝层（或镁层）二、硅酸盐粘土矿物的种类1、高岭（石）组（Kaolinite ） 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）（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同晶

3、替代：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。2、蒙脱石组（Montmorillonite） 包括蒙脱石、绿脱石、蛭石等。（1） 2:1型 单位晶胞的理论化学式：Al4Si8O20（OH）4nH2O（2） 膨胀性大晶层以分子引力联结，晶层间距：蒙脱石0.962.14nm 蛭石0.961.45nm （3） 电荷数量大同晶替代现象普遍3、水化云母（伊利石）组（Hydromica） 特点：（1） 2 :1型 单位晶胞化学式：K2（AlFeMg）4（SiAl）8O20（OH）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

4、 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、绿泥石组（Chlorite）（以绿泥石为代表，富含镁、铁）特点：1型化学式为MgAl）12（SiAl）8O20（OH）16（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。三、非硅酸盐粘土矿物铁、铝、锰等的氧化物及其水合物等结晶质和非晶质可变电荷，表面羟基的质子化或离解，因介质pH而异，可正可负（两性胶体）：低pH M_OH + H+ M_OH2+（水合基）高pH M_OH + OH- M_O-+

5、 H2O1、氧化铁（Iron oxide） 土壤主要矿质染色剂针铁矿（-FeOOH）:晶体较大者为黄色，较小者为棕色，存在于湿润土壤有较高氧化性的亚表层，锈纹锈斑，铁结核赤铁矿（-Fe2O3）:红色，存在于干燥的氧化性表土层及胶膜纤铁矿（-FeOOH） :棕橙色，存在于排水不良而富含有机质土壤磁赤铁矿（-Fe2O3） :暗红棕色，存在于高度风化且有机质少的表土磁铁矿（Fe3O4）:棕黑色，多存在于母质中,有时与磁赤铁矿共存无定形铁（Fe（OH）3）:棕色，胶膜，锈水2、氧化铝（Aluminumoxide）硅酸盐矿物彻底分解的产物，常见的有三水铝石Al2O33H2O，Al（OH）3湿热强度风化脱

6、硅富铝化的指标之一我国北纬30度以南土壤（红壤、砖红壤等）中才出现无定形铁铝氧化物比表面大，包被土粒，改变表面性质可吸附固定H2PO4-等阴离子，减低其有效性3、氧化硅（Silicon oxide）（结晶质和非晶质）晶质以石英为主非晶质为蛋白石（SiO2nH2O），脱水结晶为玉髓、石英、方石英、鳞石英等变体。土壤中部分蛋白石来源于有机体，其含量常与有机质含量有关。可作为古土壤埋藏表层的指示性矿物。4、水铝英石（Allophane）非晶质硅酸盐矿物，火山灰土壤的主要粘土矿物, Si/Al变化在1-2之间。比表面较大，带较多负电荷，数量决定于水化程度和溶液pH四、粘土矿物的形成和分布规律1、粘土矿

7、物形成途径（1）原生矿物风化淋溶直接演变+H2O, -K -K -Mg -Si -Si云母类 伊利石 蛭石 蒙脱石 高岭石 三水铝石（2）自然合成原生矿物彻底风化产物重新组合而成。2、粘土矿物的形成条件粘土矿物形成与气候等成土条件密切相关南方热带砖红壤、亚热带红壤矿物风化程度高，粘土矿物以1:1型为主，并有三水铝石，粘粒硅铝铁率为2左右。北方温带地区，粘粒矿物为各种2:1型（伊利石、蒙脱石等），粘粒硅铝铁率多在3以上。风化度低。硅铝铁率：土壤粘粒部分SiO2和Fe2O3、Al2O3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的分子比土壤粘

8、粒部分硅铝铁率的指示意义 判断粘粒矿物的组成特征及大体类型（不同粘土矿物的SiO2/R2O3分子比值不同）。 对照母质，说明成土过程的特征。脱硅？富铝？ 对照剖面上下层的SiO2/R2O3分子比值，说明剖面中物质溶淋状况。3、土壤粘土矿物分布规律不同的生物气候带，土壤中矿物质分布有所不同：一般在干冷气候条件下，土壤中含有较多的原生矿物；湿热气候条件下的土壤中含有较多的氧化铁、氧化铝和氧化钛等较为稳定的矿物；过渡气候带的土壤中有较多的层状硅酸盐矿物；次生粘土矿物的分布：在强烈化学风化的热带和亚热带地区，土壤中含有较多的高岭石、水铝石、氧化铁、氧化铝等；干旱寒冷地区，粘土矿物以伊利石、蛭石、蒙脱石

9、较为普遍。第二节土壤有机质（SOM）土壤有机质: 土壤中的各种含碳有机化合物，包括动植物残体、微生物体和这些生物残体的不同分解阶段的产物，以及由分解产物合成的腐殖质（humus）等。土壤有机质是土壤固相的重要组成部分；在一般土壤中，有机质含量在5%以下；对土壤肥力具有极其重要的意义。一土壤有机质的作用1、提供植物营养 提供碳素营养：有机质分解释放CO2，根系可以直接吸收少量CO2。 提供矿质营养：植物吸收的N，2/3来自土壤，其中80-97%存在于有机质中。有机质分解释放出各种大量或微量元素，各种元素的比例更符合植物的需要。2 提高土壤保水、保肥能力 腐殖质有极强的吸水能力，可以大大提高土壤的

10、保水能力； 腐殖质的CEC是粘粒的2-3倍，可以明显提高土壤吸附阳离子的能力。 通过基团上H+离子的解离或吸附，可以缓冲土壤酸碱性的变化。减轻重金属和农药的危害3 改善土壤物理性质 腐殖质的粘结力大于砂粒，小于粘粒，因此可以改善砂土或粘土的粘结性及耕性。 促进团粒结构的形成，从而改善通透性； 加深土色，提高土壤吸热能力，增温。4 促进土壤养分有效化 有机质分解产生有机酸，有机酸通过络合作用和溶解作用而提高土壤养分的有效性。二、土壤有机质的来源土壤有机质的来源：植物残体；动物残体；微生物的残体；有机肥料；有机废物。三、土壤有机质的含量及组成1、含量一般把耕层含有机质20%以上的土壤，称为有机质土

11、壤（organic soil），在20%以下的土壤，称为矿质土壤（mineral soil）。土壤有机质含量与气候、植被、土壤性质、地形、农耕措施等密切相关。 森林植被下有机残体主要来自地上部凋落物，4-5 t/ha a； 草本植物的有机残体主要来自根系，黑土地区达9.3 t/ha a （风干根重）； 耕作土壤，植物残体主要来源根茬，达2-3 t/ha a 。2、土壤有机质元素组成（水%75，干物质%25） 干物质 C H O N灰分元素% 44 8 40 8 C/N大约为10左右3、土壤有机质化学组成成分 纤维素 半纤维素 木质素 蛋白质 脂肪、树脂等% 210 02 3050 2835 1

12、84、土壤腐殖质（soil humus） 土壤有机质组成又可以分为两大类： 未分解或半分解的植物残体组织。严格地说，这些只能算土壤有机质的原料； 土壤腐殖质通过土壤微生物的作用，在土壤中新合成的一类分子量很大的、结构复杂的有机化合物 腐殖质。腐殖质是由多种有机化合物组成的混合物，而不是单一的化合物。腐殖质的主体是腐殖酸，约占腐殖质的85%-90%。第三节土壤空气一、土壤空气组成及其特点表层土壤空气组成接近于大气，但随深度的增加，差异逐渐增大。土壤空气与近地表大气组成的差异：（1）土壤空气中的CO2含量高于大气（2）土壤空气中的O2含量低于大气（3）土壤空气中水汽含量一般高于大气（4）土壤空气中

13、含有较多的还原性气体。二、土壤通气性土壤通气性：泛指土壤空气与大气进行交换、不同土层之间气体扩散或交换的能力。土壤通气性重要性在于补充氧气。如果没有大气氧气的补充，土壤中的氧气将迅速被耗尽，缺氧将严重影响根系的正常生长，影响好气微生物的活动，从而影响土壤养分的有效化。一些有毒的还原性物质的累积将毒害根系，严重时会使植物死亡。三、土壤通气性的衡量比较常用的衡量指标：（1）土壤氧化还原电位；（2）土壤的空气孔隙度；土壤空气孔隙度= 总孔隙度-容积含水量对多数土壤来说，土壤的空气孔隙度应大于10%。第四节 土壤水土壤水的重要意义土壤水是植物吸收水分的主要来源，是绝大部分植物生存的重要条件；土壤水是土

14、壤内部化学、生物和物理过程不可缺少的介质；土壤水是土壤肥力的重要因素。土壤水分的类型、性质：固态水 气态水 液态水 束缚水 吸湿水、膜状水自由水 毛管水、重力水1、 吸湿水定义：土粒通过吸附力吸附空气中水汽分子所保持的水分特点吸附力很强，达3110000个大气压，使水增大，可达1.5g/cm3；无溶解溶质能力，不能自由移动，通常在105110条件下烘干除去。对植物无效土壤吸湿水含量受土壤质地和空气湿度的影响。粘质土吸附力强，吸湿水含量高，砂质土则吸湿水含量低。2、膜状水当土壤含水量达到最大吸湿量时，土粒对周围水分子还有剩余引力，可以在吸湿水外层又吸附一层新的液态水膜。这层新的水膜就称为膜状水与

15、液态水相似，但粘滞性较大，无溶解性。对植物有效性低，仅部分有效。3、毛管水存在于毛管孔隙中为弯月面力所保持的水分。分为毛管上升水和毛管悬着水。毛管水具有自由水的特点，能溶解溶质，移动速度快，可以满足作物的需要，是作物可以利用的土壤水分的主要形态。4、重力水 当土壤水份超过田间持水量时，多余的水份不能为毛管所保持而在重力作用下沿着大孔隙向下渗漏，这部分水就称为重力水。 重力水对作物是有效的，但由于它渗漏很快，不能被保持， 所以对旱作而言是基本无效的。土壤水量的平衡：土体水分收入土体水分支出大气降水；地表径流；土内侧流；毛管上升水；汽态水；灌溉水土壤蒸发；植物蒸腾；地表径流输出；土内径流输出；土壤

16、渗漏土壤水分平衡的类型 淋溶型：年降水量大于蒸发量，土壤水分在土体内以向下流为主，使土体中的物质受到淋溶或机械迁移。 非淋溶型：降水量低于蒸发量，降水只能到达土体的有限深度，土体中的物质只能被淋洗到一定的深度而淀积下来。 上升型：降雨量小于蒸发量，因蒸发强烈，下层可溶性盐随毛管水带到表层，从而引起土壤盐渍化。 滞水型：在地势低洼排水不良地区，土壤水分长期停滞， 发生土壤沼泽化。 冻结型：在高纬地带或高山、高原地区。土壤温度较低， 常形成永冻层。二、土壤水分含量的表示方法1 质量含水量 土壤中水分的质量与干土质量的比值。 土壤含水量（%） = 土壤水质量/干土质量*100 m= （W1-W2）/

17、W2*100 m: 土壤质量含水量（%）；W1: 湿土质量W2: 干土质量2 容积含水量 指土壤总容积中水所占的容积分数土壤容积含水量（%） = （土壤水容积/土壤总容积） *100 3 相对含水量 指土壤含水量占田间持水量的百分数土壤相对含水量= 土壤含水量/田间持水量4 土壤水贮量指一定面积和厚度土壤中含水的绝对数量.在土壤物理、农田水利学、水文学等学科中经常使用。三、水分含量的测定1、经典烘干法在105110条件下，烘至恒重，为烘干土重，以此为基础计算水分重（蒸发损失量）的百分比（%）。此法费事，不便定位测定。2、张力计法张力计测得的土壤水张力就是土壤对水的吸力。土壤愈湿，对水的吸力就愈

18、小3、中子法简便、较精确。只能用于较深土层水分测定，不能用于地表土。有机质中的氢会影响H2O的测定结果。4、TDR法（时域反射仪法）TDR法：是20世纪80年代初发展起来的一种测定方法。可用于土壤容积含水量的测定。其英文全称是Time-Domain-Feflectometry，中文译为时域反射仪。TDR系统类似一个短波雷达系统，可以直接、快速、方便、实地监测土壤水分状况。第三章土壤基本性质与过程第一节土壤物理性质一、土壤质地：土壤固体颗粒按粒径大小的组合比例，亦称土壤机械组成。1 土壤质地分类标准国际制 砾石 2mm; 砂粒 0.02-2mm; 粉砂粒0.02-0.002mm; 粘粒0.002

19、mm根据粘粒（clay）含量将质地分为三大类： 25%粘土（clay）类2 各级土粒的组成和性质砂粒 以原生矿物为主，最多的是石英。粉粒 除原生矿物外,还有一些风化后形成的次生矿物粘粒 以次生矿物为主随粒径由大到小，SiO2含量由多到少；R2O3（Fe2O3与Al2O3等的总称）与SiO2相反，随粒径由大到小，R2O3含量由少到多；CaO、MgO、P2O5、K2O随土粒由大到小,含量增加。随着粒径的减小，土壤孔隙度、比表面面积、吸湿量、持水量、膨胀潜能、吸附性能、土壤颗粒粒级与土壤物理性质的关系塑性和粘结性将增加，而土壤通气性、透水性、密度将降低。砂质土类水 粒间孔隙大，毛管作用弱，透水性强保

20、水性弱，水气易扩散，易干不易涝。气 大孔隙多，通气性好，一般不会累积还原物质。热 水少气多，温度容易上升，有利于早春作物播种。肥 养分含量少，保肥力弱，肥效快，但不持久。耕性 松散易耕土壤质地的野外鉴定砂土： 砂土的粒径最大，潮湿的砂土不能攥团，摸上去磨手。壤土： 潮湿的壤土可以攥团。粘土： 粘土的粒径最小，潮湿的粘土，可以搓条，手感粘腻。二、土壤结构土壤结构：土粒在胶结物（有机质、碳酸钙、氧化铁）的作用下，相互团聚在一起形成大小、形状、性质不同的土团。土壤结构类型：片状、棱柱状、柱状、角块状、团块状、粒状、团粒状等 块状结构形状：结构体沿长、宽、高三轴平均发展，表面平滑、棱角明显。产生条件：

21、多现于中等质地和细密质地土壤的中下层，其形成和发育与土壤排水、通气性和植物根的穿插作用有关。 粒状结构近球形，直径一般0.2510mm。多出现于土壤表层，易受耕作影响。是含有机质丰富肥沃土壤的标志特征。 片状结构横轴远大于纵轴，呈扁平状结构体。多出现于冲积性母质层和耕作土壤犁底层，土粒排列坚实，常妨碍通气透水和根系生长。 棱柱状结构结构体沿垂直轴方向发展，棱角尖锐明显，横断面略呈三角形。多出现于粘质土壤的中层和底层，为干湿交替作用的产物，反映土壤水分状况的变化。 柱状柱状结构是碱化土壤的标志特征，常在干旱半干旱地带含粉砂较多的底土出现。土壤结构的形成：一个土壤剖面上可以是单一结构，但更常见的是

22、二种以上结构并存。通常是土壤表层呈团块状或粒状，中下层呈块状、柱状，而片状和其它结构则常出现于特定土壤中。土壤结构的形成必须具有胶结物质和成型的外力推动作用。胶结物质及其作用：无机胶体的凝聚作用、有机胶体的胶结作用外力作用：生物作用、干湿交替作用、冻融交替作用、耕作作用三、土壤比重和容重1 土壤比重（土壤相对密度，单位为g/cm3、t/m3）土壤比重数值的大小主要与两个因素有关：土壤矿物组成和含量； 土壤有机质含量表土层有机质含量高，比重小于心土、底土。由于土壤比重差别较小，一般2.6 2.7，通常用2.65作为土壤比重。2 土壤容重单位体积自然土壤的重量（干重）称为土壤容重。单位: g/cm

23、3 、t/m3土壤容重影响因素：土壤的矿物组成和含量；土壤有机质含量；土壤结构；外界干扰土壤容重是农业、环境、建筑、筑路、桥梁工程常用基本数据。 判断土壤耕性：1.11.3较疏松，1.5以上紧实 计算土壤重量、水分、养分、盐分含量例、已知土壤容重为1.15g/cm3，求每亩耕层0-20cm土壤土重。666.70.21.15 = 153t = 153000 kg人们说每亩耕层土壤约30万斤，即每公顷耕层土重225万kg已测得有机质含量1%，求每亩耕层土壤有机质质量？W有=W土1% = 666.71.21% = 1.6t = 1600kg如测得N含量0.05%，则亩含N 80kg；测得盐含量0.3

24、%，则亩含盐480kg。四土壤孔隙度土壤孔隙：土粒与土粒、结构体与结构体之间通过点、面接触关系，形成大小不等的空间。土壤孔隙决定着土壤的水分和空气状况，并影响土壤热量交换，是土壤的重要属性。其状况好坏由两方面衡量： 孔隙的量，以孔隙度表示 孔隙的质，即大小孔隙搭配，上下土层分布。孔隙状况必须保证作物对水分和空气的需要，有利于根系的伸展和活动，因此一是要求土壤中孔隙的容积要较多，二是要求大小孔隙的搭配和分布较为恰当。土壤孔隙度：土壤孔隙的容积占整个土壤容积的百分数影响土壤孔性的因素： 土壤质地粘质土孔隙度4560%，以毛管孔和非活性孔为主；砂质土孔隙度3345%，通气孔较多；壤质土孔隙度4552

25、%，有适量通气孔又有较多毛管孔，水气协调，利于作物生长。 土壤有机质 有机质多的土壤易形成团粒结构而孔隙度较高。 土壤管理等五、土壤热量 热量对土壤微生物活动，植物的生长、土壤物理、化学过程均有较大影响。 土壤热量是土壤肥力四大要素之一。1 土壤热量的来源太阳辐射能：土壤热量最主要的来源。生物热：土壤微生物分解有机质会释放热量，一部分供自身利用，一部分用于提高土温。地热：在地热异常地区，这一过程对提高土温有一定意义。2 土壤温度变化的一般规律土壤温度的季节性变化影响土温变化的因素：纬度、坡向、海拔高度、地面覆盖土壤因素：包括土壤结构、质地、松紧度、颜色、湿度、地表状态及土壤水汽含量等。六 土壤

26、颜色 非常容易识别的土壤性质，反映土壤形成过程、水分状况、物理性质、化学组成等。土壤染色剂：有机物质、矿物质Munsell比色卡：根据色调、明度和色度描述土壤颜色。第二节土壤胶体一、土壤分散系及其特征土壤是由多相态物质（固相、液相、气相及生命体）构成的复杂综合体。土壤物质微粒子分布在土壤液态水之中，构成了土壤分散系。二、土壤溶液除H2O外的其它成分： 自然降水中所带的可溶物：CO2、O2、NO3、NH3 土壤中存在的其它可溶物：K+、Na+、Cl-、PO4、胡敏酸、富里酸三土壤胶体1、土壤胶体的概念: 一般指土壤粘粒，其粒径多在1-2m之间，其上限一般取2 m。2、土壤胶体的特性 具有巨大的比表面和表面积 土壤胶体的带电性 胶体的分散性和凝聚性 土壤胶体的吸收代换性土壤胶体的表面能表面能：由于表面的存在而产生的能量在物体的表面，由于表面分子的四周不都是相同的分子，受到的力就不均衡，使表面分子对外表现有剩余能量。土壤胶体具有巨大的表面积，因而具有巨大的表面能。表面能可以做功，能够吸附其他物质，物质的比表面积越大，吸附能力也越强。土壤胶体的带电性胶体带电的主要原因：（1）同晶代换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构造保持不变的现象。