土壤的组成和性质.ppt

1、目录目录第一节土壤的组成与性质第二节污染物在土壤-植物体系中的迁移第三节土壤中农药的迁移转化第四章土壤环境化学土壤与整个地球环境系统的各圈层之间的关系土壤与整个地球环境系统的各圈层之间的关系第一节第一节土壤的组成与性质土壤的组成与性质土壤是由地壳岩石及矿物经过长期风化形成的。在风化过程中，岩石、矿物变成碎屑（土壤母质），它们在生物及其遗骸、微生物作用下，通过腐殖质形成地表疏松层，它是陆生植物赖以生存的物质基础，是一切农业的基础，除可生产食物外，也是外界同化和代谢物及大部分污染物的承受体，是维持全球人口生存的重要因素。一、土壤的组成一、土壤的组成 土壤是指地球陆地表面具有土壤是指地球陆地表面具有

2、一定肥力一定肥力且能生长植物的疏松表且能生长植物的疏松表层。它是由岩石风化和母质的成土两种过程综合作用下形成的产层。它是由岩石风化和母质的成土两种过程综合作用下形成的产物。物。其本质属性是具有肥力其本质属性是具有肥力，由固、液、气三相组成。，由固、液、气三相组成。第一节第一节 土壤的组成和性质土壤的组成和性质矿物质矿物质90%以上以上有机质有机质1.010%土壤中的水分土壤中的水分及其水溶物及其水溶物（包括气体）（包括气体）Soilsolutionisdefinedasthesoilinterstitialwater,itssolutesanddissolvedgases.孔隙中充满空气孔隙中

3、充满空气porousmedia第一节第一节 土壤的组成与性质土壤的组成与性质1.1土壤组成土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系，土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系，它们的相对含量因时因地而异。它们的相对含量因时因地而异。202030%30%的空气的空气202030%30%的水的水45%45%的矿物质的矿物质5%的有机质的有机质土壤中生物最活跃土壤中生物最活跃的一层，有机质大的一层，有机质大部分在这一层，金部分在这一层，金属离子和粘土颗粒属离子和粘土颗粒在此层中被淋溶得在此层中被淋溶得最显著最显著它来自上一层它来自上一层淋溶出来的有淋溶出来的有机物、盐类和机物、盐类和粘土颗

4、粒类物粘土颗粒类物质质由风化的由风化的成土母岩成土母岩构成构成 1.1.11.1.1土壤矿物质土壤矿物质土壤矿物质是岩石经过物理风化和化学风化形成的。土壤矿物质是岩石经过物理风化和化学风化形成的。原生矿物原生矿物：它们是各种岩石（主要是岩浆岩）受到程度：它们是各种岩石（主要是岩浆岩）受到程度不同的不同的物理风化而未经化学风化物理风化而未经化学风化的碎屑物，其原来的的碎屑物，其原来的化学化学组成和结晶构造都没有改变组成和结晶构造都没有改变；次生矿物次生矿物：它们大多数是由原生矿物经：它们大多数是由原生矿物经化学风化化学风化后形成后形成的新矿物，其的新矿物，其化学组成和晶体结构都有所改变化学组成和

5、晶体结构都有所改变。在土壤形成过程中，原生矿物以不同的数量与次生矿物混在土壤形成过程中，原生矿物以不同的数量与次生矿物混合成为土壤矿物质。合成为土壤矿物质。土壤中最主要的原生矿物有四类：土壤中最主要的原生矿物有四类：硅酸盐类矿物、氧化硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、硫化物类矿物和磷酸盐类矿物。物类矿物、硫化物类矿物和磷酸盐类矿物。其中其中硅酸盐类硅酸盐类矿物占岩浆岩重量的矿物占岩浆岩重量的80以上以上。a、硅酸盐类、硅酸盐类，如长石、云母等，容易风化而释放出，如长石、云母等，容易风化而释放出K、Na、Ca、Mg、Al等元素可供植物吸收，同时形成新的次生矿物。等元素可供植物吸收，同时形成新的次生矿物

6、。b、氧化物类氧化物类，如石英、赤铁矿等，稳定、不易风化，对植，如石英、赤铁矿等，稳定、不易风化，对植物养分意义不大。物养分意义不大。c、硫化物类、硫化物类，如黄铁矿、白铁矿（，如黄铁矿、白铁矿（FeS2），极易风化，为），极易风化，为土壤中硫元素的主要来源；土壤中硫元素的主要来源；d、磷酸盐类、磷酸盐类，如磷灰石、磷酸铁等，是土壤中无机磷的重，如磷灰石、磷酸铁等，是土壤中无机磷的重要来源。要来源。（1）原生矿物：）原生矿物：岩石化学风化主要分为三个历程：岩石化学风化主要分为三个历程：氧化、水解、酸性水氧化、水解、酸性水解。解。岩石化学风化过程岩石化学风化过程氧化氧化：以橄榄石以橄榄石(Mg、

7、Fe)SiO4为例为例水解水解：酸性水解酸性水解：Fe2+、Mg2+等离子，一部分被植物吸收；一部分则水迁移，等离子，一部分被植物吸收；一部分则水迁移，最后进入海洋。最后进入海洋。Fe2O3.3H2O等形成新矿；等形成新矿；SiO44-也可与某些阳也可与某些阳离子形成新矿。离子形成新矿。为原生矿物经风化后重新形成的新矿物，其化学组为原生矿物经风化后重新形成的新矿物，其化学组成和构造都有所改变而不同于原来的原生矿物。成和构造都有所改变而不同于原来的原生矿物。p颗粒小（一般颗粒小（一般0.25um），具有胶体性质，既是土壤中），具有胶体性质，既是土壤中粘粒和无机胶体的组成部分，也是固体物质中最有影

8、响粘粒和无机胶体的组成部分，也是固体物质中最有影响的部分。的部分。p与土壤中很多重要物理性质（如粘结性、膨胀性等）与土壤中很多重要物理性质（如粘结性、膨胀性等）和化学性质（如吸收、保蓄性等）密切相关。和化学性质（如吸收、保蓄性等）密切相关。（2）次生矿物：）次生矿物：通常根据其性质与结构可分为三类：通常根据其性质与结构可分为三类：简单盐类、三氧简单盐类、三氧化物类和次生铝硅酸盐类化物类和次生铝硅酸盐类。简单盐类：简单盐类：次生矿物中的次生矿物中的简单盐类简单盐类属水溶性盐，易淋溶流失，一属水溶性盐，易淋溶流失，一般土壤中较少，多存在于盐渍土中。它们都是原生矿物般土壤中较少，多存在于盐渍土中。它

9、们都是原生矿物经化学风化后的最终产物，结晶构造也较简单，常见于经化学风化后的最终产物，结晶构造也较简单，常见于干旱和半干旱地区的土壤中。干旱和半干旱地区的土壤中。方解石方解石(CaCO3)、白云石白云石Ca、Mg（CO3）2、石膏石膏(CaSO42H2O)、泻盐泻盐(MgSO47H2O)、岩盐岩盐(NaCl)、芒硝芒硝(Na2SO410H2O)、水氯镁石水氯镁石(MgCl26H2O)。三氧化物类：三氧化物和次生铝硅酸盐粒径小于三氧化物类：三氧化物和次生铝硅酸盐粒径小于0.25m，称之为次生粘土矿物。，称之为次生粘土矿物。如针铁矿如针铁矿(Fe2O3H2O)、褐铁矿褐铁矿(2Fe2O33H2O)

10、、三水三水铝石铝石(A12O33H2O)等，它们是硅酸盐矿物彻底风化后的等，它们是硅酸盐矿物彻底风化后的产物，结晶构造较简单，常见于湿热的热带和亚热带地产物，结晶构造较简单，常见于湿热的热带和亚热带地区土壤中。区土壤中。次生硅酸盐类：次生硅酸盐类：这类矿物是由长石等原生硅酸盐矿物风化后形成。它这类矿物是由长石等原生硅酸盐矿物风化后形成。它们是构成土壤的主要成分，故又称为们是构成土壤的主要成分，故又称为粘土矿物粘土矿物或粘粒矿或粘粒矿物，与土壤很多重要物理、化学过程和性质有关。物，与土壤很多重要物理、化学过程和性质有关。次生硅酸盐可分为三大类：即次生硅酸盐可分为三大类：即伊利石、蒙脱石和高岭石伊

11、利石、蒙脱石和高岭石。风化程风化程度度存在地区存在地区颗粒直径颗粒直径膨胀性膨胀性阳离子阳离子代换量代换量伊利石伊利石较低低温温带干旱地区干旱地区小于小于2m较小小较高高蒙脱石蒙脱石较高高温温带干旱地区干旱地区小于小于1m较小较小极高高岭石高岭石极高极高湿湿热的的热带地区和地区和花花岗岩残岩残积母母质上上发育的土壤中育的土壤中0.15.0m小小低低K2O47它所吸收的水分植物它所吸收的水分植物难以利用，同时干裂难以利用，同时干裂现象严重而不利于植现象严重而不利于植物生长。物生长。透水性良好，但供透水性良好，但供肥、保肥能力低，肥、保肥能力低，植物易感养分不足植物易感养分不足1.1.21.1.2

12、土壤有机质土壤有机质土壤有机质是土壤中土壤有机质是土壤中含碳有机化合物含碳有机化合物的总称。一般占固的总称。一般占固相总重量的相总重量的10%以下，是土壤的重要组成部分，也是土以下，是土壤的重要组成部分，也是土壤形成的主要标志。壤形成的主要标志。土壤有机质主要来源于动植物和微土壤有机质主要来源于动植物和微生物残体生物残体。非腐殖物质非腐殖物质（蛋白质、糖类、树脂、有机酸）（蛋白质、糖类、树脂、有机酸）腐殖质腐殖质（腐殖酸、富里酸、腐黑酸等）。（腐殖酸、富里酸、腐黑酸等）。1.1.3 1.1.3 土壤水分土壤水分土壤水分是土壤的重要组成部分，主要来自土壤水分是土壤的重要组成部分，主要来自大气降大

13、气降水和灌溉水和灌溉，在地下水位接近地面（，在地下水位接近地面（2-3m）的情况下，）的情况下，地下水地下水也是上层土壤水分的重要来源。此外空气中水也是上层土壤水分的重要来源。此外空气中水蒸气遇冷凝成为土壤水分。蒸气遇冷凝成为土壤水分。土壤水分并非纯水！土壤水分并非纯水！实际上是土壤中各种成分和污染物溶解形成的溶液。实际上是土壤中各种成分和污染物溶解形成的溶液。因此土壤水分既是植物养分的主要来源，也是进入土因此土壤水分既是植物养分的主要来源，也是进入土壤的各种污染物向其他环境圈层（如水圈、生物圈等）壤的各种污染物向其他环境圈层（如水圈、生物圈等）迁移的媒介。迁移的媒介。1.1.4 1.1.4

14、土壤中的空气土壤中的空气土壤是一个多孔体系，在水分不饱和的情况下，孔土壤是一个多孔体系，在水分不饱和的情况下，孔隙中充满空气。土壤空气隙中充满空气。土壤空气主要来自大气主要来自大气，其次来自土，其次来自土壤中的壤中的生物化学过程生物化学过程。土壤空气是土壤空气是不连续不连续的的，它存在于被土壤固体隔开，它存在于被土壤固体隔开的土壤孔隙中，其组成在不同位置是有差异的。的土壤孔隙中，其组成在不同位置是有差异的。土壤空气的含量和组成在很大程度上取决于土壤空气的含量和组成在很大程度上取决于土水土水关系关系。在土壤孔隙里贮存的水分和空气，它们的相对。在土壤孔隙里贮存的水分和空气，它们的相对含量经常随自然

15、条件的改变而变化。含量经常随自然条件的改变而变化。土壤空气与大气组成有较大的差别土壤空气与大气组成有较大的差别（1）土壤空气是一个不连续的体系）土壤空气是一个不连续的体系。（2）CO2含量一般远比在大气中高，氧的含量则低于大气。含量一般远比在大气中高，氧的含量则低于大气。造成这种差别的原因是土壤中植物根系的呼吸作用、微生造成这种差别的原因是土壤中植物根系的呼吸作用、微生物活动中有机物的降解及合成时消耗其中的物活动中有机物的降解及合成时消耗其中的O2，放出，放出CO2。（3）土壤空气一般比大气含有）土壤空气一般比大气含有较高的水量较高的水量。土壤含水量适宜。土壤含水量适宜时，相对湿度接近时，相对

16、湿度接近100%。（4）除此之外，由于土壤空气经常被水汽所饱和，在通气不）除此之外，由于土壤空气经常被水汽所饱和，在通气不良情况下，厌氧细菌活动产生的少量还原性气体如良情况下，厌氧细菌活动产生的少量还原性气体如CH4、H2S、H2也积累在土壤空气中。也积累在土壤空气中。1.2土壤的粒级分组与质地分组土壤的粒级分组与质地分组1.2.1 1.2.1 土壤矿物质的粒级划分土壤矿物质的粒级划分土壤矿物质是以大小不同的颗粒状态存在的。不同土壤矿物质是以大小不同的颗粒状态存在的。不同粒径的土壤矿物质颗粒（即土粒），其性质和成分都不粒径的土壤矿物质颗粒（即土粒），其性质和成分都不一样。为了研究方便，一样。为了研究方便，人们常按粒径的大小分为若干组，人们常按粒径的大小分为若干组，称为粒组或粒级称为粒组或粒级，同组土粒的成分和性质基本一致，组，同组土粒的成分和性质基本一致，组间则有明显差异。间则有明显差异。0.001细粘粒0.005-0.001粗粘粒粘粘粒粒0.01-0.005细粉粒0.05-0.01粗粉粒粉粉粒粒0.25-0.05细粗粒1-0.25粗砂粒砂砂粒粒3-1细砾10-3粗砾石石砾砾10石石块