第2章土壤矿物质

第一章提问 1 什么叫矿物质土壤 什么叫有机质土壤 2 土壤是体系 分别是 3 土壤形成的五大因素 地球表层系统有几大圈层 分别是 4 简述土壤在农业和自然环境中的重要性 5 简述土壤资源的四个特性是什么 6 土壤和土地的概念及区别 7 土壤肥力和土壤生产力的概念及区别 8 什么叫土壤剖面 研究它有何意义 9 一般土壤的形成速度约为1cm厚需要300年 而为何石灰土1cm厚需要约10000年 SoilMineralogy 第二章土壤矿物质 本章要求要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有 1 土壤矿物质的矿物组成和化学组成 2 粘土矿物的结构 类型和性质 要求一般理解和掌握的内容有 我国土壤粘土矿物的分布规律 难点 层状硅酸盐粘土矿物的结构 同晶替代 第一节土壤矿物质的矿物组成和化学组成第二节粘土矿物的结构 类型和性质 本章重点 第三节我国土壤粘土矿物的分布规律 本章内容 三 土壤物质组成 SOILCOMPONENTS 固相 矿物质 有机质液相 土壤溶液气相 CO2 O2 N2和其它气体 土壤物质的组成成分 土壤矿物质 原生矿物 次生矿物土壤有机质 动植物残体 土壤微生物 土壤动物 腐殖质土壤水 土壤溶液土壤空气 CO2 O2 N2等 土壤的组成 多孔多相性 以中等质地的表土为例 体积比 representative medium texturedsurfacesoil byvolume 土壤物质组成饼图 体积比 孔隙50 固体 50 土壤物质组成饼图 体积比 cont 以中等质地的表土为例 体积比 representative medium texturedsurfacesoil byvolume 孔隙50 矿物质 有机质 以中等质地的表土为例 体积比 representative medium texturedsurfacesoil byvolume 最适合植物生长foroptimumplantgrowth 土壤物质组成饼图 体积比 cont 矿质土壤物质组成重量比 为什么不包括水和空气 土壤矿物质 95 矿质土壤有机质含量 20 第一节土壤矿物质的矿物组成和化学组成 ThemineralogicalCompositionsandChemicalMakeupofSoil 一 土壤矿物质的主要元素组成ThemainElementsinsoilminerals 地壳和土壤的平均化学组成 重量 地壳和土壤的平均化学组成 重量 地壳 O Si 76 0 Al Fe 88 7 其余90种仅占11 3 地壳 P S 0 1 和N 0 01 且元素分布不平衡 土壤 O Si C和N增加 Ca Mg K和Na显著降低 地壳和土壤的平均化学组成 重量 二 土壤的矿物组成 ThemineralogicalCompositionsinSoil 1 原生矿物 primaryminerals 石英 长石 云母 2 次生矿物 secondaryminerals 层状硅酸盐 水化氧化物 简单盐类 第二节粘土矿物 SecondaryMinerals clay PhyllosilicateMinerals 一 层状硅酸盐粘土矿物 一 构造特征1 基本结构单位 硅氧四面体 Silicatetrahedron 铝氧八面体 Aluminumoctahedron Si Otetrahedron 1 硅氧四面体 SiO4Tetrahedron 硅氧四面体Si Otetrahedron 硅 氧 SiO4Tetrahedron PolyhedralView 2 铝氧八面体 Al Ooctahedron Al OH 6orMg OH 6Octahedron OH 铝氧八面体Al Ooctahedron Al OH 6orMg OH 6Octahedra 2 单位晶片 四面体片 TetrahedralSheets 八面体片 OctahedralSheets 四面体片 TetrahedralSheets x y z Si6O18 Si6O18 SpacedFilledView Si6O18 TetrahedralSheet Si O2 5 八面体片 OctahedralSheets OctahedralSheet OH Mg OH 6Octahedra 三八面体 tri octahedralSheet Al OH 6Octahedra 二八面体DioctahedralSheet Octahedral TetrahedralLinkage 3 单位晶层 Layer Serpentine 1 1trioctahedralmineral tet oct 1 1型的晶层 Talc 2 1trioctahedralmineral 2 1型的晶层 2 1 1型晶层 tet oct Shorthand Blocknotation Short handSymbols 4 同晶替代 IsomorphicSubstitution permanent layer charge Al3 Fe3 Si4 tet oct Mg2 Al3 IsomorphicSubstitution 同晶替代 IsomorphicSubstitution 组成矿物的中心离子 Si4 Al3 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 晶片中阳离子与氧离子的半径比值范围 在四面体中的比值为0 255 0 414在八面体中的比值为0 414 0 732 晶片中常见的阳离子 二 硅酸盐矿物的种类和一般特性 1 种类 根据硅片和铝片的比例 结合膨胀性的有无 分为 高岭组 高岭石 珍珠陶土 迪恺石和埃洛石蒙蛭组 蒙脱石 绿脱石 拜来石和蛭石水化云母组 伊利石绿泥石组 绿泥石 1 1型高岭石 氢键 2 1型蒙脱石 2 1型伊利石 2 1 1绿泥石 水镁片或水铝片 2 性质 决定硅酸盐矿物性质的主要因素 思考 硅片与铝片的比例层面物质 O OH 氢键 分子健 层间物质 水 水镁片或水铝片 k 其它阳离子 同晶替代 数量和位置 二 非硅酸盐粘土矿物 NonsilicateClays 一 结晶形态 结晶态 crystallized 无定型 amorphous 结晶差的 poorlycrystallized 二 产生电荷的途径 H H H H 脱氢作用 deprotonation 质子化作用 protonation 中性 neutral 负电 negative 正电 positive 三 主要特点 不存在同晶替代不仅带负电 也带正电电荷的数量是可变的晶态转化 性质差异较大 四 主要类型及性质 针铁矿 黄色 分布于温带 亚热带和热带土壤中赤铁矿 红色 分布于亚热带和热带土壤中氧化铝 常见是三水铝石 白色 分布于亚热带和热带高度风化的酸性土壤中 其含量作为风化度的指标 水铝英石 非晶质 分布较广 主要在火山灰土壤中 氧化硅 结晶的石英和非晶质的蛋白石 后者可作为古土壤表层的指示矿物 非晶质的氧化物都具有很强的固磷作用 第三节我国土壤粘土矿物分布规律 ThedistributionofsoilmineralsinChina 1 气候条件 影响矿物的风化速度和产物 影响环境的酸碱性和盐基离子的种类 2 母质 盐基离子种类 白云母伊利石蛭石蒙脱石高岭石三水铝石 一 风化和成土作用与粘土矿物组成的关系 二 我国土壤粘土矿物分布规律 温带 干旱和半干旱地区土壤中的粘土矿物以伊利石 蒙蛭 绿泥石组为主 热带和亚热带的湿润地区土壤中的粘土矿物以高岭石和氧化物为主 水云母区 水云母 蒙脱石区 水云母 蛭石区 水云母 蛭石 高岭区 蛭石 高岭区 高岭 水云母区 高岭区 粘土矿物的主要性质 思考 带电性巨大的表面积 本章思考题 粘土矿物的结构特点决定不同粘土矿物性质的关键因素同晶替代的定义和作用 本章复习题 1 什么叫原生矿物和次生矿物 在土壤颗粒中如何分布 2 什么粘土矿物 有哪些类型 我国南方酸性土壤中主要是何类型 3 层状硅酸盐矿物的两个基本单位 3 什么叫单位晶片 单位晶层 4 同晶替代的概念和意义 发生在哪类矿物及矿物的什么部位 5