《土壤肥料学》PPT课件

第一章矿物质土粒,第一节形成土壤母质的矿物、岩石第二节土壤矿物及岩石的风化与土壤母质第三节土壤矿物质土粒的组成与特性,重点与难点,重点：粒径对矿质土粒的矿物组成与化学组成的影响；掌握土壤粒级的概念和了解分级方案的依据；了解几种不同质地分类方案的特点；掌握不同质地土壤的肥力特点和利用改良的基本措施难点：怎样区别不同类型的母质；矿物质土粒的机械组成和质地分类的关系。,一、主要的成土矿物（一）矿物的概念矿物是一类天然产生于地壳中且具有一定的化学组成、物理特性和内部构造的化合物或单质。矿物以各种形态（固态、液态、气态）存在于自然界中。矿物可以是单一元素所组成的，也可以是几种元素组成的化合物。形成岩石的矿物称为造岩矿物。,第一节形成土壤母质的矿物、岩石,（二）矿物的类型矿物按成因可分为原生矿物和次生矿物.原生矿物由地壳深处熔融状态的岩浆冷凝固结而形成的矿物称原生矿物。如石英、长石、云母、辉石、角闪石等。次生矿物原生矿物经物理、化学风化作用，组成和性质发生化学变化，形成的新矿物称次生矿物。如方解石、高岭石等。,硅酸盐类,氧化物类,硫化物类,磷化物类,1.原生矿物,次生硅铝酸盐矿物,氧化物类矿物（结晶和非结晶两种）,简单盐类矿物（碳酸盐类、硫酸盐矿物）,2.次生矿物,次生粘土矿物,(三)主要成土矿物的性质,1、石英,紫水晶,二氧化硅凝胶（玛瑙）,不易风化，难分解，土壤中砂砾主要来源,烟水晶,2、长石正长石KalSi3O8,斜长石KalSi3O8,易风化，是土壤中钾素和粘粒的主要来源,3、橄揽石（Mg，Fe）2SiO4,易风化形成褐铁矿、二氧化硅等次生矿物,4、石膏CaSO42H2O8,5、白云母,抗风化，是土壤中钾素和粘粒的来源之一,6、方解石CaCO3,易风化，土壤中碳酸盐和钙、镁的主要来源,7、肾状（赤铁矿）,热带土壤中较常见，易风化，是土壤中红色的来源,8、高岭石（H2Al2Si2O8.H2O）,岩石是一种或几种矿物组合而成的自然集合体。岩石都有一定的矿物组成，结构和构造。,二、主要成土岩石,（一）岩石的概念,1.岩浆岩岩浆岩是地球内部岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝形成的岩石又称火成岩。岩浆岩的类型:,岩浆岩,深成岩,浅成岩,喷出岩,侵入岩,（二）岩石的类型,主要的岩浆岩,酸性岩SiO2含量在65以上如花岗岩,流纹岩,中性岩SiO2含量5265如闪长岩,安山岩,基性岩SiO2含量4552如辉长岩,玄武岩,超基性岩SiO2含量小于45如橄榄岩,可据SiO2含量将岩浆岩进行分类,侵入性岩浆岩,喷出性岩浆岩,玄武岩,花岗岩,2.沉积岩沉积岩是由地壳表面早期形成的岩石经风化、搬运、沉积、压实、胶结硬化而形成的岩石。一般分为机械沉积岩、化学沉积岩和生物沉积岩三类。,各种先成岩在新的地壳变动或岩浆活动产生的高温、高压下，使岩石的矿物重新结晶，重新排列，改变其结构、构造和化学成分，而形成的新岩石，称变质岩。,3.变质岩,岩片,麻岩,石英,岩板岩,结晶片岩,千枚岩,大理岩,风化作用是地球表面或近地球表面的岩石在大气圈各种营力作用下，发生机械破碎和化学变化的过程。,一、风化作用的概念和类型,（一）风化作用概念,第二节矿物岩石的风化作用与土壤母质,（二）风化作用的类型,1.物理风化岩石发生疏松、崩解等机械破坏过程，只造成岩石结构、构造的改变，一般不引起化学成分的变化的过程称为物理风化。(见下图）,岩石的层状剥落示意图,引起物理风化作用的因素很多，主要有：,冰作用进入岩石裂缝中的水反复融化与冻结，对岩面产生劈裂作用而引起。冰川底部和两侧的岩石会受到冰川的压力和磨蚀作用而破碎。,风的作用水的作用主要风和流水把岩石表层剥落的碎屑吹走、冲走及磨蚀。,温度作用岩石受热后引起表层和内部热胀冷缩不同引起。,2.化学风化作用岩石和矿物在大气，水及生物的相互作用下发生的化学成分和矿物组成的变化，称化学风化。,引起化学风化作用的主要因素有,溶解作用指岩石矿物溶解于水的作用。,水化作用指水分子与矿物化合生成含水矿物的化学作用。,水解作用碳酸与岩石中的金属离子发生反应形成碳酸盐的作用称之为碳酸化作用。这种现象在石灰岩地区最为常见。,氧化作用岩石中的很多矿物都能被自然界的氧氧化生成新矿物。,3.生物风化作用岩石和矿物在生物影响下发生的物理和化学变化称生物风化作用。生物风化作用主要有两个方面：,A:生物的机械破碎作用由生物的生命活动引起的岩石机械破碎作用(物理风化)。例如：根劈作用。B:生物的化学分解作用有些生物在生命活动中靠分泌酸类物质分解岩石，从中吸取营养物质。上述3种风化类型之间相互影响，相互联系,只是在不同的外界条件下各有侧重。,二、土壤母质的形成及我国的主要成土母质,（一）母质的形成成土母质指岩石风化后形成的疏松碎屑物，通过成土过程可发育为土壤。可分为残积母质和运积母质。这种物质是形成土壤的基础，因此称为成土母质，简称母质。,2.坡积物坡积物是基岩风化物被雨水或融雪水在重力作用下，沿斜坡运行，堆积在山坡和山麓的一种运积母质。肥力较高。,（二）成土母质的类型,1.残积物原积物也称残积物。指基岩风化后残留于原地的物质。母质的性质受母岩影响较大，一般上层颗粒细，下层粗，逐渐过渡到母岩层。,5.湖积物湖积物指原湖泊底部的沉积物质，以后由于湖水位的下降或陆地上升而出露的一种母质。,3.洪积物是山洪夹杂泥沙和碎石沉积在山前谷口一带的一种运积母质。洪积母质往往形成扇形，称为洪积扇。洪积物的母质层较深厚，养分丰富，形成的土壤肥力较高。,4.冲积物冲积物指被河水或山溪水搬运而沉积的物质。冲积物因流域广，成分复杂，养分也比较丰富。,8.黄土及黄土状物质黄土是由风搬运沉积的第四纪陆相粉砂质富含碳酸钙的土状沉积物。黄土形成的土壤肥力一般较高。,6.浅海沉积物浅海沉积物指河流携带泥沙，在海岸边沉积的物质。,7.风积物风积物是经风搬运而堆积的物质，如风成砂和黄土。形成的土壤肥力低。一般风积物多为砂丘、砂岗等。,10.冰川沉积物和冰水沉积物冰川沉积物由冰川搬运的粉砂、沙砾石和漂砾等混合的非层状沉积的物质。冰水沉积物指由冰川搬运，以后为冰川融水的水流所分选、沉积物质。在我国分布较广，但多不连续，呈小片分布。,9.第四纪红色粘土指第四纪温暖潮湿气候下形成的红色粘质残积物或运积物。质地粘重，呈红色、棕红色，养分含量少，酸至强酸反应。,第三节土壤矿物质土粒的组成及特性,一、粒径对矿物质土粒的矿物组成与化学组成的影响土壤中的各种固体颗粒简称土粒。分单粒和复粒。二、矿物质土粒的大小分级（一）粒级的概念有效粒径：粒级（粒组）：土粒大小不同，性质也随之而异。可按照土粒粒径的大小及其性质分成若干粒级(或粗细)。,当量粒径和“理想土壤”当量粒径、有效粒径、理想土壤的概念来自土壤机械分析（颗粒分析）时采用的假设和方法有效粒径：以圆筛的孔径作土粒的直径如通过1毫米筛而阻留在0.5毫米筛上的土粒即是1-0.5毫米粒级，余类推当量粒径：细粒部分看作光滑的实心园球，取与此粒级沉降速率相同的圆球直径（斯托克斯定律）理想土壤：由光滑实心圆球各级土粒堆积的土壤与实际情况相差甚远（尤其是对片状粘粒来说），但在土壤学、土工学研究及应用中这种圆球堆积的“理想土壤”沿用已久,（二）粒级的分类粒级分类常用的标准有以下几种：,（三）、不同粒级土粒的基本特征,A石砾和砂粒（0.05mm）（1）颗粒大，所含矿物为原生矿物。（2）含石砾和砂粒较多的土壤疏松多孔，通气透水好，排水通畅，胀缩性小。（3）比表面积小，无粘结性，粘着性、可塑性，耕性好。（4）吸水保肥能力弱，养分易随水流失，升温快，养分易转化。,B粘粒（85%称为砂土或壤砂土,查询举例：砂粒35%，粘粒25%，粉粒40%,美国农部制土壤质地三角图,壤土,示例2:粘粒45%，砂粒10%,粉粒45%,粉砂质粘土,3）卡钦斯基制（前苏联）有简制（基本分类）和详细分类（详制）A）基本分类（简制）：考虑土壤类型，二级分类制，根据物理性砂粒（大于0.01m）和物理性粘粒（小于0.01m）将土壤划分为砂土、壤土、粘土三大类共9个级别。B）详细分类：在基本分类基础上，把含量最多的粒级作为冠词，顺序放在基本分类名称前面。,4、中国质地分类,共划分三类十一级,我国土壤质地分类标准（1985,1996）,由于中国制的三元粒级互不衔接，不能构成三角质地图，故不便查用,四、不同质地土壤的肥力特点（一）不同质地土壤的肥力特点和利用砂质土类：泛指与砂土性状相近的一类土壤，物理粘粒含量45%，质地细(粘重)，包括粘土以及和类似粘土性质的重壤土和部分中壤土。1）总孔隙度大，孔隙小，通气不良、透水性差，排水不良，不耐涝。2）矿质养分多，养分分解缓慢，保肥能力强，肥效迟缓，肥劲稳长。3）保水力强，热容量大，升温降温慢，昼夜温差小。早春升温慢冷性土。,4）不易耕作，阻力大，耕性差-重土；宜耕期，适深耕-紧三晌；5）土壤胀缩性强，干时田面开大裂、深裂，易扯伤根系。6）有毒物质多，发大苗不发小苗。7）适宜种植粮食作物及果、桑、茶等多年生深根植物。,粘砂比例6：4或7：3俗称三砂七泥或四砂六泥主要分布于黄土高原、华北平原、松辽平原、长江中下游平原、珠江三角洲、河间平原以及河流两岸间冲积平原。,壤质土,（1）大小孔隙比例分配较合理（2）保水保肥（3）养分含量充足，有机质转化速度快（4）水肥气热以及扎根条件协调（5）耕性好（6）发大苗又发小苗,水田较为理想的质地类型为粘土,黏性土,壤性土,沙性土,(二)土壤质地层次性：土壤剖面中，不同土层质地不均一。1、产生原因自然因子：（1）河流沉积，季节性水流产生，紧出砂慢出泥，不紧不慢出两合。（2）风成（3）土壤形成过程产生残积粘化和淀积粘化剖面质地层次性反映了土壤形成特征和气候变迁问题。人为因素带水耕作沉积原因，在犁地层和耕层间分化出砂层,2、质地层次性对土壤性质影响,1）均一砂土或均一粘土。2）上砂下粘，“蒙金土”上轻壤、砂壤，下为重壤，消除砂土、粘土缺点。3）上粘下砂：“漏风土”，不好。4）砂夹粘，粘夹砂：若夹层不厚，既可通气透水又可保水托肥，对温度养分调节都有良好作用。夹层过厚，变为上砂下粘，或上粘下砂型，5）特殊夹层：剖面中夹有一层特殊坚实层。例如红壤的铁盘层，白浆土白浆层，若出现过浅，影响植物生长。,夹砂层,夹粘层,五.不良土壤质地改良,（一）掺砂掺粘，客土法改良（客土加入本土中）事例：河套平原运红泥就地固沙丘，运风沙土改良红泥土。（二）引洪漫淤或引洪漫砂（一年洪水三年肥）-宁夏的灌淤土（三）增施有机肥料改良质地性（四）耕翻法,（五）因土种植：因土种植是扬长避短，充分发挥不同质地土壤生产潜力的有效途径，农谚说“砂地棉花，土地麦”，“砂地棉花，胶土瓜（南瓜）,石子地里种芝麻”等。说明根据作物土宜特性安排种植能收到增产效果。一般认为：薯类、花生、西瓜、棉花、豆类、杏等适宜于砂壤土；小麦、玉米、水稻、高粱等较适宜于粘质土壤（六）生物改良营造农田防护林网，种植绿肥作物等防风固沙。,六.土壤质地测量,（一）搓试法（feelmethod）,原理：可塑性和粘结性,我国将土壤