土壤学复习资料

土壤的概念及其物质组成土壤：土壤是指覆盖于地球陆地表面，能够生长植物的疏松物质层。土壤的基本物质组成：自然界的土壤均是由矿物质、有机质、水分、空气和生物等基本物质所组成。土壤是由固、液、气三相物质组成的多相分散的复杂体系。土壤肥力：土壤肥力是土壤能经常适时供给并协调植物生长所需的水分、养分、空气、温度、支撑条件和有无毒害物质的能力。是土壤供应植物所必需养料的能力（水、肥、气、热） 。肥力又有自然肥力与人工肥力之分。自然肥力是土壤在自然成土因素（气候、生物、母质、地形和年龄）的综合作用下形成的肥力，它是自然成土过程的产物。 人工肥力是在人为因素（耕作、灌溉、施肥及其他技术措施）影响作用下形成的肥力。 肥力还可分为潜在肥力与有效肥力。 有效肥力在当季作物生产中表现出来，产生经济效益，没有直接反映出来的肥力叫做“潜在肥力” 。土壤中的矿物土壤中的原生矿物：原生矿物是指由熔融的岩浆直接冷凝所形成的矿物。包括：（1） 长石类矿物，又称钾长石，颜色多呈肉红色，广泛分布于浅色岩浆岩中，如花岗岩、正长岩、斑岩等。是土壤中钾元素的重要来源。 （2）云母类矿物（包括白云母和）也土壤中钾元素的来源之一（3）角闪石与辉石类矿物（铁镁矿物，属于偏硅酸盐矿）二者属于深色矿物，含盐基丰富，化学稳定性低，容易被彻底分解（4）石英矿物（SiO2）不易风化，常以颗粒状残留于土壤中，是土壤中沙粒的主要来源（5）氧化铁类矿物。较易风化，分解后形成硫酸盐（6）磷酸盐类矿物 ，是制造磷肥的主要原料 （7 ）方解石（CaCO3 ）方解石是大理岩、石灰岩的主要组成矿物，是土壤中碳酸钙的主要来源（8）褐铁矿（Fe2O33H2O） ；是土壤黄色和棕色染色剂，以胶状包被于土粒的表面石膏（CaSO4）是土壤中钙和硫元素的重要来源次生矿物：由原生矿物经风化过程新形成的矿物，称为次生矿物，也称次生黏粒矿物。次生黏粒矿物有：1、次生层状铝硅酸盐，如高岭石、蒙脱石、水化云母类、间层型黏粒矿物等。通过对粘土进行化学分析表明粘土主要含有氧化硅 SiO2、氧化铝 Al2O3 和水，还含有少量的铁、碱金属和碱土金属。 实际上粘土矿物就是含水的铝硅酸盐 。（1）高岭石组黏粒矿物 又叫 11 型矿物 其共同特点是：1.一层硅氧片和一层水铝片重叠而成 2.晶架内部水铝片和硅氧片中没有或极少同晶代换 3.相邻的两个底面由氢键相联 4.颗粒一般较蒙脱石组矿物粗 5.南方热带、亚热带土壤中普遍存在（2）蒙脱石组黏粒矿物（又叫 21 型矿物）其共同特点是：1.晶架结构都是由两层硅氧片和一层水铝片相间重叠而成 2.晶架内普遍存在着同晶代换现象 3.此类矿物胀缩性大，吸湿性强 4.矿物外形呈片状，且颗粒微细.在东北的黑钙土和华北地区的褐色土、栗钙土和西北地区灰钙土中含量较多。同晶代换现象：同晶代换（替代）是指组成矿物的中心离子被电性相同大小相近的离子所代换（替代） ，而晶格构造保持不变的现象。这种替代结果，使矿物带有永久的负电菏。(3)水化云母组黏粒矿物；主要代表为伊利石。伊利石的 保肥性和吸湿性介于蒙脱石组和高岭石组之间。代换量为 2040cmol(+)/kg。(4) 间层型黏粒矿物： 在风化作用强的土壤中含量很少。可作为土壤风化程度的标记此外、还包括含水的氧化铁、氧化铝、氧化硅等氧化物类；简单的盐类，如碳酸盐、硫酸盐和氯化物等风化作用的产物岩石矿物遭到风化后，逐渐破碎成松散物质，产生了三种风化产物。1、风化残体：在风化过程中，一些难风化的矿物如石英、白云母和一部分长石被保留下来，由它们构成风化残积物的主体，成为土壤固相粗土粒的主要来源。2、易溶于水的简单盐类：这些盐类物质都是植物的矿质营养元素的最初来源，而母质中含盐基的数量也是影响土壤肥力的一个十分重要的因素，如 等。风化可使矿物中难溶态的养分磷、钾、钙、镁、铁、锰、锌、钠等释放出来，成为可溶或可被植物利用形态。另一方面，强烈的风化与淋溶作用可导致土壤养分贫化，土壤中云母类含钾矿物随风化强度加深依次形成的次生矿物含钾浓度 g/kg 如下：云母的另一种风化顺序是：云母蛭石高岭石三水铝石。温带风化弱，富含云母及水化云母类矿物，含钾丰富。热带风化强烈，钾大量淋失，形成含 K 低的高岭石、三水铝石等。3、形成各种不同风化程度的次生矿物：次生黏粒矿物的形成途径，可以是化学风化作用的产物，如氧化铁、氧化硅、氧化铝等胶体；也可是原生铝硅酸盐不同风化阶段的产物，还可通过生物，尤其微生物的作用，产生的次生矿物如高岭石 、蒙脱石 水化云母（伊利石） 、水铝矿 针铁矿 以及非晶质的游离硅酸 氢氧化铁、氢氧化铝等，它们是在不同条件下形成的。因此，不同母质或母质的不同层次中，次生矿物的种类也不同。次生矿物的形成，是风化作用由量变到质变的主要特征，是化学风化和生物风化作用的结果。次生矿物颗粒大小一般均0.001mm，大多数呈胶体分散状态存在，由于颗粒小，有巨大的表面积和表面能，使母质产生吸附能力，由此也产生一定的黏结性、可塑性和毛管现象，可使水分、养分在一定程度上得以保蓄，为土壤肥力的发展创造了必要条件。土壤母质残积物（定积母质）定积母质又称残积物，是指岩石矿物经过风化后残留在原地未经搬运的碎屑物质运积母质：据不同搬运作用的外力方式，可分为：流水沉积母质、静水沉积母质、海水沉积母质、风积母质、重积母质/塌积物。坡积物山坡上部风化的碎屑物质，经雨水或雪水的侵蚀冲刷，并在重力作用下，被搬运到山坡的中、下部而形成的堆积物，称为坡积物，多分布在山坡或山麓地带。冲积母质指风化碎屑受河流（经常性水流）侵蚀、搬运，在流速减缓时沉积于河床的沉积物。黄土母质黄土是第四纪的一种特殊沉积物。黄土为淡黄或暗黄色，土层厚度可达数十米，粉砂质地，粗细适宜，通体颗粒均匀一致，疏松多孔，通透性好，具有发达的直立性状，含有 10%15%的碳酸钙，常形成石灰质结核。矿物质土粒和土壤质地矿物质土粒的分级：自然界中任何一种土壤，主要是由矿物质土粒构成的。土壤中的石砾、沙粒几乎全部由原生矿物所组成，多以石英为主，粉粒绝大多数也是由石英和原生硅酸盐矿物组成。土壤矿物质的化学组成：极其复杂，其主要元素以氧、硅、铝、铁四种元素占的比例最大。它们大多数均以氧化物的形式存在，二氧化硅、氧化铁、氧化铝三者之和一般占土壤矿物质部分的 75%以上，是土壤矿物质的主要成分。二氧化硅的比例最大，其次是氧化铁、氧化铝，这和与地壳固体部分的岩石矿物的化学组成大体相似。土壤中主要原生矿物所含化学成分有一定的规律性，矿物质土粒愈粗，含二氧化硅愈多，而 等养料元素含量则愈少（如表所示） 。由于原生矿物所含营养元素可溶性很小，以致几乎没有提供有效养分的能力。矿物质土粒的水分物理性质：土粒粒径大小不同，性质上有明显的差异，主要表现在土壤的水分物理性质上，如黏结性、黏着性、可塑性、胀缩性。随着土粒由大变小，这些性质由不显著到显著，由弱到强。从表看出，粒径1mm 的土粒（石砾） ，几乎不表现以上性质。不同粒级土粒的基本性状：石砾和沙粒（0.05mm）:这是土壤中的粗骨部分，严格地讲，它们只是侵入土壤中的母岩碎屑，还不能算是土粒。所含矿物均为原生矿物，矿物组成与母岩基本一致，它本身为非疏松多孔体，无通透性和蓄水性，也不能提供有效养分。含石砾和沙粒较多的土壤疏松多孔，粒间孔隙大，通气透水好，排水通畅。由于颗粒粗比表面积小，无黏结性、黏着性、可塑性和胀缩性，吸水保肥能力弱，大孔隙多，养分转化快，但容易随水流失，耕性较好。粉粒（0.05mm 0.001mm）：颗粒大小介于黏粒和沙粒之间，矿物成分有原生矿物，也有次生矿物。粉粒很多性质介于沙粒和黏粒之间。粉粒的主要原生矿物成分是石英，有时被称为粉沙粒。含粉粒较多的土壤具有一定的可塑性、黏结性、黏着性和吸附性。黏粒（30中 密密 实粉砂/细砂 /中砂 /粗砂/砾砂：灰白色，松散 /稍密/中密/密实（根据标贯试验确定） ，稍湿/潮湿（初见水位以下）/饱和（稳定水位以下） ，砂粒成分为长石，石英，粒径为 58mm，偶见卵石，粒径为1050mm，其中 7.07.3m 夹粉质黏土。 粉砂：黄色，含云母片，中密。主要由石英等矿物组成，饱和状态。 粉砂：上部灰黄色，底部浅灰色，含云母片，饱和状态，密实。 碎石土定义：粒径大于 2mm 的颗粒质量超过总质量 50%的土，应定名为碎石土，并按下表进一步分类；土的名称 颗 粒 形 状 颗 粒 级 配漂 石 圆形及亚圆形为主块 石 棱角形为主粒径大于 200mm 的颗粒质量超过总质量 50%卵 石 圆形及亚圆形为主碎 石 棱角形为主粒径大于 20mm 的颗粒质量超过总质量 50%圆 砾 圆形及亚圆形为主角 砾 棱角形为主粒径大于 2mm 颗粒质量超过总质量 50%二、描述内容：颗粒级配、颗粒形状、颗粒排列、母岩成分、风化程度、充填物性质和充填程度、密实性、层理特征。1、颗粒级配：不同粒径碎石占总质量的百分比 漂石、块石、粒径大于 200mm 超过总质量的 50%； 卵石、碎石、粒径大于 20mm 小于 200mm 超过总质量的 50%； 圆砾、角砾、粒径大于 2mm 小于 20mm 超过总质量的 50%。2、颗粒形状 块石、碎石、角砾：以棱角形为主。 漂石、卵石、圆砾：以圆形及亚圆形为主。3、颗粒排列：颗粒间排列、接触方式。4、母岩成分： 岩浆岩：代表性岩石 玄武岩 花岗岩、流纹岩、辉绿岩等；沉积岩：代表岩石 泥岩、砂岩、页岩、灰岩、砾岩等；变质岩：代表岩石 千枚岩、板岩、片麻岩等。5、风化程度： 未风化：岩质新鲜，偶见风化痕迹； 微风化：结构基本未变，仅节理面有渲染或略有变色，有少量风化裂隙，用手锤不易击碎； 中等风化：结构部分破坏，沿节里有次生矿物，风化裂隙发育，岩体被切割成岩块，用镐难挖，用手锤易击碎，岩芯钻方可钻进； 强风化：结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙很发育，岩体破碎，用镐可挖，手可折断，干钻不易钻进； 残积土：组织结构全部破坏，已风化成土状，锹镐易挖掘，干钻易钻进，具可塑性。6、充填物性质和充填程度：当充填物为粘性土、粉土、砂土充填应按充填物性质分别描述颜色、状态、密实度、湿度等。7、密实性 按 N63.5 分类；重型动力触探锤击数N63.5密实度重型动力触探锤击数N63.5密实度N63.55 松散 1020 密实 按 N120 分类超重型动力触探锤击数N120密实度超重型动力触探锤击数N63.5密实度N1203 松散 1114 很密640cm 岩体完整、短长柱状 20L40、短柱状 10L20 较破碎 饼状扁柱状 3L10cm 破碎、碎裂状 砂状 L3cm 很破碎。岩石的力学表观特征：（锤击，手捏，手折）锤击声脆（硅质岩，钙质砂岩， ）较难击碎。锤击声不清脆（砂质泥岩，泥灰岩）较易击碎浸水后指可划痕。锤击声哑，有凹痕（泥岩，页岩）易击碎手可折断。锤击声哑：有较深的凹痕（半成岩或全风化岩） ，手可捏碎,浸水后捏成团。中风化灰岩：灰深灰色，隐晶质结构中厚层状构造，岩石结构致密坚硬，裂隙发育大部分闭合，由方解石充填，岩芯多呈短柱状，长柱，少量呈碎石块状，碎粒状，土状，长度 2040cm 局部溶蚀现像严重，岩芯表面呈峰窝状，溶径 520mm,最大 50mm. 全风化粘土岩：褐灰色，黄褐色，棕红色。结构构造完全破坏岩芯呈土状，含风化碎屑，碎块，手捏易碎，遇水易分解。 强风化粘土岩：褐灰色，黄褐色。棕红色，结构构造大部分破坏，岩芯呈碎块状，节理裂隙较发育。 不同土壤质地的生产性状沙质土类 ：沙粒含量高,颗粒粗,比表面积小,组成的粒间大，孔隙数量多。 保蓄性差。保水、持水、保肥性能弱，雨后容易造成水肥流失，水分蒸发速率快，失墒多易引起土壤干旱 土壤中原生矿物以石英、长石为主，潜在养料含量少，但养分转化快。土温变幅大, 但晚秋也容易造成霜冻。 沙性土耕性好,宜耕期长，耕作阻力小, 耕后质量好。这种土又称“轻质土” 。沙性土大孔隙多, 氧气充足, 以氧化过程为主, 土壤中无毒害物质存在。发小苗不发老苗。沙性土“口松” ，出苗快、齐、全。但因养分贫乏容易造成作物中后期脱肥，早熟，早衰。黏质土类:1、通透性差：颗粒细微，粒间孔隙小，通气透水不良，排水不畅，容易造成地表积水、滞水和内涝。2、保蓄性强：土粒细小，胶体物质含量多，土壤固相比表面积巨大，表面能高，吸附能力强。吸水、持水、保水、保肥性能好，但肥效缓慢。3、养分含量丰富：土壤中以次生矿物为主，其本身养分和吸附外界养分多，潜在养分贮量丰富，特别是钾、钙、镁含量较多。但养分转化速度慢。4、土温变幅小：黏性土水分含量高，空气相对少，地温上升下降均缓慢，尤其在早春，气温低，土温不易回升，常常造成小麦返青晚，不利发苗，故常把黏质土称为冷性土。5、耕性差：由于黏质土比表面积大，土壤的黏结性、黏着性、可塑性、湿胀性强，耕作阻力大，耕作质量差，易起土坷垃或土垡，宜耕期也短。6、有毒物质多：由于大孔隙数量少，造成还原性状态，尤其在低洼地积水多，容易积累一些有毒物质如 等，危害作物的根系。7、发老苗不发小苗。壤质土类: 壤土由于沙粒、粉粒和黏粒含量比例较适宜，故它兼有沙质土和黏质土的优点，克服了二者的不足。其性状表现均适合农作物的生长发育的要求，是农业上较为理想的土壤质地。由于壤质土沙黏适中，大小孔隙比例分配较合理，保水保肥，养分含量充足，有机质转化也快，耕性好，土壤中水、肥、气热以及扎根条件协调，发小苗又发老苗，适应性较广不同土壤质地层次评价 一般的模式有通体均一型（通体沙、通体黏或通体壤） 、上粗下细型（蒙金型） 、上细下粗型、中间夹沙型和夹黏型。以上土壤质地层次构型以耕层为沙壤 轻壤，下层为中