土壤的基本组成性质和分类课件

1、第2章 土壤的基本组成、性质和分类1 土壤生态系统的基本组成2 土壤性质3 土壤的形成与分类1 土壤生态系统的基本组成一、土壤矿物质二、土壤有机质三、土壤生物四、土壤水五、土壤空气一、土壤矿物质1、土壤矿物质的主要元素组成（一）土壤矿物质的矿物组成和化学组成2、土壤的矿物组成元素地壳中土壤中元素地壳中土壤中O47.049.0Mn0.100.085Si29.033.0P0.0930.08Al8.057.13S0.090.085Fe4.653.80C0.0232.0Ca2.961.37N0.010.1Na2.501.67Cu0.010.002K2.501.36Zn0.0050.005Mg1.370

2、.60Co0.0030.0008Ti0.450.40B0.0030.001H0.15?Mo0.0030.0003表 地壳和土壤的平均化学组成（重量%）88.7%1、土壤矿物质的主要元素组成1、原生矿物经过不同程度的物理风化，未改变化学组成和结晶结构的原始成岩矿物，以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势，如长石、石英、云母等。2、 土壤矿物组成石英黑云母辉石方解石2、次生矿物原生矿物在母质或土壤的形成过程中，经化学分解、破坏（包括水合、氧化、碳酸化等作用）而形成次生矿物。次生矿物的种类繁多，包括次生层状硅酸盐类、晶质和非晶质的含水氧化物类及少量简单盐类（碳酸盐、重碳酸盐、硫酸盐等）次生粘粒矿物（层状硅酸盐

3、类、含水氧化物）是土壤矿物中最活跃的组分。（二）黏粒矿物 层状硅酸盐黏粒矿物一般粒径5um，X射线衍射结果揭示其内部构造由一千多个层组所构成，而每个层组由硅氧片和水铝片叠合而成。1、构造特征 硅片硅片由硅氧四面体连接而成；四面体结构由1个硅离子和4个氧离子组成，砌成一个三角锥形的晶格单元，共有四个面；硅氧四面体（SiO4)4-可自聚合，在水平方向上四面体通过共用底部氧的方式在平面两维方向上无限延伸，排列成近似六边形蜂窝状的四面体，即硅片n(Si4O10)4- 铝片铝片由铝氧八面体连接而成；八面体结构由1个硅离子和6个氧离子组成，6个氧离子（氢氧离子）排列成两层，每层都有3个氧离子排成三角形，但

4、上层氧的位置与下层氧交错排列，铝离子位于两层氧的中心孔穴内。其晶格具有八个面； 铝氧八面体可自聚合，在水平方向上八面体通过共用两个氧离子的方式，在平面两维方向上无限延伸，排列成八面体。由于硅片和铝片都带有负电荷，不稳定，必须通过重叠化合，共用氧原子后，原子价达到中和，才能形成稳定的化合物。两种晶片的配合比例不同，因而构成1:1型、2:1型晶层.单位晶层（晶格或层组）2、同晶置换定义：矿物形成时，性质相近的元素，在矿物晶格中相互替换而不破坏晶体结构的现象，称为同晶置换。3、粘粒矿物种类及一般特性高岭组蒙蛭组水化云母组绿泥石组氧化物组硅酸盐粘粒矿物热带土壤中含量较多，而华北、东北、西北以及青藏高原

5、含量较少。2）3）4）绿泥石组这类矿物以绿泥石为代表，富含镁、铁及少量铬的硅酸盐粘粒矿物。具有2:1:1型晶层结构，同晶置换较普遍和颗粒较小等特征。5）氧化物组包括水化程度不等的各种铁、铝氧化物及硅的水化氧化物。有的是结晶型的，如三水铝石、水铝石、针铁矿、褐铁矿等，也有不少非晶质无定形物质，如不同水化度的SiO2nH2O Fe2O33H2O Al2O3nH2O MnO2nH2O以及它们相互复合所形成的凝胶。电荷的产生由质子化和表面羟基中H+的离解。铁铝氧化物，特别是凝胶态物质，都能与磷酸根作用固定大量磷酸二、土壤有机质 (soil organic matter)概念： 土壤各含碳有机化合物的总

6、称。土壤有机质含量一般只占固相总重量的10%以下，耕作土壤大多在5%以下。（一）土壤有机质的来源、含量及其组成1、土壤有机质的来源自然土壤（森林，天然草原，苔原）：来源于生长于其上的植物残体（地上部的枯枝落叶和地下的死根与根系分泌物）及土壤生物农业土壤（农田，牧场，果园，菜地）：来源于人工施入的各种有机肥料和作物根桩以及根的分泌物，其次是土壤生物 2、土壤有机质的含量有机质的含量在不同土壤中差异很大，高的可达200g/kg，低的不足5g/kg0.5%5%0.5-2.0%7% 土壤有机质化学元素组成 土壤有机质的基本元素组成是C、H、O、N（碳52%58%、氧 34%39%、氢 3.3%4.8%

7、、氮 3.7%4.1%），其次是P和S，C/N比大约在1012之间。 主要的化合物组成是木质素和蛋白质；其次是半纤维素、纤维素以及乙醚和乙醇等可溶性化合物3、土壤有机质的组成与性质 土壤有机质的形态新鲜的有机物质 指那些刚进入土壤不久，仍保持原来生物体解剖学上特征的那些动、植物残体，基本上未受到微生物的分解作用。半腐解的有机物质 指多少受到微生物作用的植物残体，已失去解剖学上的特征，多为暗褐色的碎屑和小块，如泥炭（草炭）。 土壤腐殖质 是经微生物改造后的有机物质，是一类特殊的有机化合物。通常与矿质土粒结合在一起，是土壤有机质的主要部分 。 土壤腐殖质的分类 非腐殖物质是一些较简单、易被微生物分

8、解、并具有一定物理化学性质的物质。如糖类、有机酸和一些含N的氨基酸、氨基糖等。约占土壤有机质的20%30%。腐殖物质是经土壤微生物作用后，由酚类和醌类物质聚合由芳香环状结构和含N化合物、碳水化合物组成的复杂的多聚体，性质稳定、新形成的暗棕色的高分子化合物。它是土壤有机质的主体，也是土壤中比较难分解的物质。约占土壤有机质的60%80%。腐殖物质是一类组成和结构都很复杂的天然高分子聚合物，其主体是各种腐殖酸及其与金属离子相结合的盐类，它与土壤矿物质部分密切结合形成有机无机复合体，因而难溶于水。（二）土壤腐殖酸1、腐殖酸的分组 土壤学中，主要依据腐殖质的颜色和酸、碱溶解性来进行分组，即分为富啡酸、胡

9、敏酸和胡敏素三个组分，其分组方法如下图所示。 土壤有机质动植物、微生物残体 土壤腐殖质有机质 腐殖物质非腐殖物质 不溶性腐殖物质，即胡敏素可溶性腐殖物质 沉淀物即胡敏酸溶液即富啡酸用比重液用碱液提取用酸酸化胡敏酸：碱可溶、水和酸不溶，颜色和分子量中等；（淡黄色）富啡酸：水、酸、碱都可溶，颜色最浅、分子量最低；（棕褐色）胡敏素：水、酸、碱都不溶，颜色最深、分子量最高。（黑色）2、土壤腐殖酸的性质（1）物理性质（2）化学性质（1）物理性质腐殖酸分子量的变动范围为几至几百万之间。腐殖酸分子为短棒形，芳香基和烷基结构使腐殖酸分子具有伸缩性，分子结构内部有交联结构，有物理性孔隙。结构不紧密，有较大的比表

10、面积。腐殖酸是一种亲水胶体，有强大的吸水能力。（2）化学性质含氧的酸性官能团 ：羧基（R-COOH）、酚羟基（酚-OH）碱性官能团 ：胺（-NH2）、酰胺（-CONH2)中性官能团：羰基、醌基、醇羟基、甲氧基等。来源：分子表面的羟基和酚羟基的解离和氨基的质子化 腐殖酸是一种两性胶体。即可以带负电荷，也可以带正电荷。而通常以带负电荷为主。腐殖质的负电荷数量随pH值的升高而升高。带负电荷，可吸附土壤中的阳离子，阳离子代换量在2 0005 000mmol M+kg-1之间 (三) 土壤有机质的转化土壤有机质矿质化过程土壤有机质腐殖化过程把复杂的有机物转变为简单的化合物，最后变成无机物CO2 H2O NH3 H2 H2PO42- SO42-等的过程。把有机质矿化过程中形成的中间产物合成为比较复杂的有机化合物-腐殖质的过程,称为腐殖化过程.1、土壤有机质转化的过程“矿质化作用和腐殖化作用是对立统一的过程”2、影响土壤有机质转化的因素土壤有机质的周转土壤有机质的矿化土壤有机质的腐殖化土壤生物的组成与活性 土壤动物促进植物残体的破碎和运输 真菌可促进木质素的分解 细菌和放线菌可促进碳水化合物的分解 2、影响土壤有机质转化的