土壤矿物物组成与特性课件.ppt

1、 第一章第一章 土壤矿物质土壤矿物质 本章导读本章导读 在了解土壤和土壤肥力的基础在了解土壤和土壤肥力的基础上，本章重点理解上，本章重点理解土壤母质的概念与性质，土壤母质的概念与性质，土壤母质的常见类型；土壤母质的常见类型；土壤粒级、土壤质土壤粒级、土壤质地的概念、地的概念、分类标准；不同粒级土粒的矿分类标准；不同粒级土粒的矿物组成、化学组成和基本特性；物组成、化学组成和基本特性；重点掌握重点掌握不同质地土壤的肥力特征、生产特性、利不同质地土壤的肥力特征、生产特性、利用和改良途径及措施。用和改良途径及措施。土壤是由固、液、气三相物质组成的土壤是由固、液、气三相物质组成的自然体，其中，固相部分由

2、许多大小不等自然体，其中，固相部分由许多大小不等的矿物质颗粒和有机质颗粒组成。对于一的矿物质颗粒和有机质颗粒组成。对于一般土壤来说（自然植被茂密的森林土壤和般土壤来说（自然植被茂密的森林土壤和草原土壤除外），草原土壤除外），土壤矿物质颗粒约占土土壤矿物质颗粒约占土壤固相部分的壤固相部分的95%以上，是构成土壤的最以上，是构成土壤的最基本的物质，与土壤性质关系密切。基本的物质，与土壤性质关系密切。第一节第一节 土壤母质土壤母质 一、土壤母质的概念一、土壤母质的概念（P27）裸露在地表的裸露在地表的岩石矿物，经岩石矿物，经各种风化作各种风化作用用形成形成疏松的、粗细不同的矿物颗粒疏松的、粗细不同的

3、矿物颗粒的地的地表堆积体，因为它是形成土壤的基础，故表堆积体，因为它是形成土壤的基础，故称之为土壤母质称之为土壤母质，或成土母质。二、土壤母质的来源二、土壤母质的来源 土壤是由裸露在地表坚硬、巨大的岩石，土壤是由裸露在地表坚硬、巨大的岩石，经过风化作用和成土作用而形成：经过风化作用和成土作用而形成：岩石（经各种风化作用）岩石（经各种风化作用）母质（经成土母质（经成土作用）作用）土壤。土壤。土壤最初来源是岩石，而土壤最初来源是岩石，而岩石又是由岩石又是由一种或多种矿物组成一种或多种矿物组成，所以我们对土壤的，所以我们对土壤的认识需要从认识岩石和矿物开始：认识需要从认识岩石和矿物开始：1.地壳的元

4、素组成地壳的元素组成 地壳的元素组成中含有元素周期表中绝大多数的元素，但地壳的元素组成中含有元素周期表中绝大多数的元素，但这些元素在含量上有很大的差异。这些元素在含量上有很大的差异。1）：地壳的元素组成中主要成分是）：地壳的元素组成中主要成分是O（46.40%49.52%）、）、Si（25.75%29.50%）、Al（7.45%8.80%）、Fe（4.20%5.10%）这四种元素。这四种元素。尤其是尤其是O、Si这两种元素占这两种元素占75%以上，而以上，而O占了近一半，占了近一半，所以所以O、Si、Al、Fe这四种元素对土壤性质有深远的影响，土壤的很多这四种元素对土壤性质有深远的影响，土壤的

5、很多性质与这四种元素密切相关。性质与这四种元素密切相关。2）：某些植物生长的必需营养元素：）：某些植物生长的必需营养元素：比如：比如：Mn、Zn、Cu、B、Mo等不仅等不仅含量少含量少，而而且都以难溶性的化合物封闭且都以难溶性的化合物封闭在坚硬的岩石在坚硬的岩石中，处于中，处于极分散极分散的状态，的状态，植物难于吸收利植物难于吸收利用。用。所以地壳由原来的状态变成能生长植物的肥沃所以地壳由原来的状态变成能生长植物的肥沃土壤，中间需要经过一个极其复杂的质变过程。土壤，中间需要经过一个极其复杂的质变过程。坚硬的岩石必须崩解、碎裂，分解成母质，植物坚硬的岩石必须崩解、碎裂，分解成母质，植物营养元素才

6、能被释放、被集中，空气和水分才能营养元素才能被释放、被集中，空气和水分才能流通，肥力才可以发展，土壤才能形成。流通，肥力才可以发展，土壤才能形成。2.矿物矿物（1）概念：矿物是指天然存在于地壳中有）概念：矿物是指天然存在于地壳中有一定的化学组成、物理特性、内部构造的一定的化学组成、物理特性、内部构造的化合物或单质元素化合物或单质元素。在已经发现的自然界的3000多种矿物中，绝大多数是化合物、结晶质、固态的。少数是单质、非结晶质、液态的。矿物是岩石的组成部分。（2）分类：）分类：按照矿物的按照矿物的起源起源可分为可分为：原生：原生矿物矿物和和次生矿物次生矿物 （3）主要成土矿物的组成和特性：见）

7、主要成土矿物的组成和特性：见P21表表1-1。3、岩石、岩石（rock）概念：概念：是是在地质作用下，在地质作用下，由一种或多种矿物由一种或多种矿物有规有规律律组合而成的集合体，组合而成的集合体，它具有一定的结构和构造它具有一定的结构和构造特征。特征。分类：分类：自然界中岩石种类繁多，根据其成因可分自然界中岩石种类繁多，根据其成因可分为岩浆岩为岩浆岩、沉积岩沉积岩、变质岩变质岩三大类。三大类。（1）岩浆岩：由岩浆冷凝以后而形成的岩石。）岩浆岩：由岩浆冷凝以后而形成的岩石。我们还可以根据岩石中我们还可以根据岩石中SiO2含量多少来划分岩含量多少来划分岩浆岩的类型：浆岩的类型：SiO2 65%酸性

8、岩；酸性岩；52%65%中性岩；中性岩；45%52%基性岩；基性岩；45%超基性岩超基性岩 共同特征：共同特征：没有层次、没有化石、不含有机沉没有层次、没有化石、不含有机沉淀物。淀物。（2）、沉积岩：各种先成岩）、沉积岩：各种先成岩（岩浆岩、变质岩、（岩浆岩、变质岩、原有的沉积岩）原有的沉积岩）经过风化、搬运、沉积，重新固经过风化、搬运、沉积，重新固结而成的岩石，结而成的岩石，或者生物的遗骸、生物新陈代谢或者生物的遗骸、生物新陈代谢所形成的物质所形成的物质沉积沉积以后所形成的岩石。以后所形成的岩石。沉积岩种类很多，一般可分为三类：沉积岩种类很多，一般可分为三类：a：碎屑岩：砾岩、砂岩；：碎屑岩

9、：砾岩、砂岩；b：粘土岩：页岩、粘土岩；：粘土岩：页岩、粘土岩；c：化学岩、生物岩：石灰岩、白云岩。：化学岩、生物岩：石灰岩、白云岩。共同特征：共同特征：有层次、常有化石。有层次、常有化石。（3）变质岩：）变质岩：地壳中的岩浆岩、沉积岩、地壳中的岩浆岩、沉积岩、原有的变质岩由于受到地壳的运动或岩浆原有的变质岩由于受到地壳的运动或岩浆活动的影响，活动的影响，在高温、高压的条件下，使在高温、高压的条件下，使岩石内部发生激烈变化，岩石内部发生激烈变化，使矿物发生重新使矿物发生重新结晶或重新排列，甚至化学成分发生激烈结晶或重新排列，甚至化学成分发生激烈变化变化而形成的新岩石。而形成的新岩石。共同特征：

10、共同特征：岩石致密坚硬，不易风化，呈岩石致密坚硬，不易风化，呈片状组织。片状组织。常见的主要的成土岩石见常见的主要的成土岩石见P23表表1-2 3.岩石矿物的风化形成了土壤母质岩石矿物的风化形成了土壤母质 岩石的风化作用：岩石的风化作用：地壳表面坚硬而巨大的岩石，地壳表面坚硬而巨大的岩石，在外界因素的作用下逐渐发生崩解破碎和分解作在外界因素的作用下逐渐发生崩解破碎和分解作用，岩石由大块用，岩石由大块小块小块细粒，同时岩石的矿物细粒，同时岩石的矿物组成和化学组成发生改变的过程。组成和化学组成发生改变的过程。按照风化作用的因素和特点可分为物理风化、按照风化作用的因素和特点可分为物理风化、化学风化、

11、生物风化三种类型化学风化、生物风化三种类型。1)、物理风化：岩石受物理因素作用而崩、物理风化：岩石受物理因素作用而崩解碎裂的过程。解碎裂的过程。物理风化的因素物理风化的因素主要是：温度引起的热胀主要是：温度引起的热胀冷缩，冰冻的挤压，流水的冲刷，风、冰冷缩，冰冻的挤压，流水的冲刷，风、冰川等自然动力的磨蚀、根系的穿插等。川等自然动力的磨蚀、根系的穿插等。其结果使岩石其结果使岩石由大块由大块小块小块细粒，细粒，使岩使岩石有了对水分和空气的通透性，石有了对水分和空气的通透性，为岩石的为岩石的进一步风化，尤其是化学风化创造条件，进一步风化，尤其是化学风化创造条件，但但没有改变没有改变岩石的矿物组成和

12、化学组成。岩石的矿物组成和化学组成。2)、化学风化：岩石由于受到化学因素作用而引、化学风化：岩石由于受到化学因素作用而引起的破坏过程。起的破坏过程。这些这些化学作用过程主要包括：化学作用过程主要包括：溶解作用、水溶解作用、水解作用、水化作用、氧化作用等。其中解作用、水化作用、氧化作用等。其中水解作用水解作用能使岩石中的矿物发生彻底分解，引起岩石内部能使岩石中的矿物发生彻底分解，引起岩石内部矿物组成和性质的彻底改变，矿物组成和性质的彻底改变，所以所以水解作用被认水解作用被认为是化学风化中最主要的作用和基本环节为是化学风化中最主要的作用和基本环节。化学风化的结果：使岩石进一步分解，彻化学风化的结果

13、：使岩石进一步分解，彻底改变了原来岩石的矿物组成和性质，底改变了原来岩石的矿物组成和性质，产产生了一批新的次生粘土矿物生了一批新的次生粘土矿物，它们的颗粒，它们的颗粒很细，一般均很细，一般均0.001，呈胶体分散状态，呈胶体分散状态，使母质开始具有吸附能力、粘性和可塑性，使母质开始具有吸附能力、粘性和可塑性，并出现了毛管现象，并出现了毛管现象，有一定的蓄水性，同有一定的蓄水性，同时也时也释放了一些可溶性盐释放了一些可溶性盐，是植物养分的，是植物养分的最初来源。最初来源。3)、生物风化：矿物在生物影响下所引起、生物风化：矿物在生物影响下所引起的破坏作用；的破坏作用；主要表现为主要表现为植物根系的

14、穿插植物根系的穿插作用，作用，动物的穴居动物的穴居习性对岩石引起的机械习性对岩石引起的机械破碎作用，以及破碎作用，以及生物生命活动生物生命活动产生的产生的CO2、O2以及分泌的各种有机酸、无机酸能加速以及分泌的各种有机酸、无机酸能加速化学风化的进程。化学风化的进程。生物风化的结果：生物风化的结果：一方面加速岩石的风化，一方面加速岩石的风化，更重要的能使风化产物中更重要的能使风化产物中的植物营养元素的植物营养元素能在母质表层累积和集中，同时累积了有能在母质表层累积和集中，同时累积了有机质，机质，发展了肥力，所以发展了肥力，所以生物参与风化作生物参与风化作用，也就意味着成土作用的开始用，也就意味着

15、成土作用的开始。三、土壤母质的新性质三、土壤母质的新性质 岩石风化的结果产生了母质，岩石风化的结果产生了母质，母质与岩石相比产母质与岩石相比产生了一些新的特性：生了一些新的特性：1.具有了分散性。具有了分散性。物理风化使岩石由大块物理风化使岩石由大块小块小块碎屑，由致密坚硬态碎屑，由致密坚硬态疏松态，具有了分散性。疏松态，具有了分散性。2.初步具有了通气透水、蓄水和吸附物质的性能。初步具有了通气透水、蓄水和吸附物质的性能。化学风化和生物风化使碎屑变为较细的颗粒，于是土粒表化学风化和生物风化使碎屑变为较细的颗粒，于是土粒表面积增大了，具有了一定的吸附能力；同时粒间存在着大面积增大了，具有了一定的

16、吸附能力；同时粒间存在着大小不同的孔隙，使母质初步具有了透水通气、蓄水和吸附小不同的孔隙，使母质初步具有了透水通气、蓄水和吸附物质的性能。物质的性能。3.含有一定的可溶性养分。含有一定的可溶性养分。在各种风化作用在各种风化作用下，处于不溶状态的营养元素从岩石矿物中释放下，处于不溶状态的营养元素从岩石矿物中释放出来，形成可溶性的物质，如出来，形成可溶性的物质，如Ca、Mg、K、Na的碳酸盐、硫酸盐等。的碳酸盐、硫酸盐等。与岩石相比，土壤母质初步具备了水、与岩石相比，土壤母质初步具备了水、肥、气、热条件，但与土壤相比，水肥气肥、气、热条件，但与土壤相比，水肥气热还不能很好地统一，它只是为肥力的进热

17、还不能很好地统一，它只是为肥力的进一步发展打下基础，为成土作用创造条件。一步发展打下基础，为成土作用创造条件。四、土壤母质的类型及特征：四、土壤母质的类型及特征：根据风化产物搬运动力和沉积特点的不同，根据风化产物搬运动力和沉积特点的不同，可把成土母质分为以下几类：可把成土母质分为以下几类：1、残积物：也称残积母质、残积物：也称残积母质，未经外力搬运，未经外力搬运而而残留在原地的风化产物残留在原地的风化产物，多分布在山地，多分布在山地和丘陵的较高部位。和丘陵的较高部位。2、坡积物：、坡积物：在重力和雨水冲刷作用下，将在重力和雨水冲刷作用下，将山坡上的风化物搬运到坡脚或谷地堆积而山坡上的风化物搬运

18、到坡脚或谷地堆积而成。成。3、洪积物、洪积物：由于山区临时性洪水爆发，洪：由于山区临时性洪水爆发，洪水夹带岩石碎屑、砂粒、粘粒等物质沿山水夹带岩石碎屑、砂粒、粘粒等物质沿山坡下泻到平缓地带沉积而成的堆积物，形坡下泻到平缓地带沉积而成的堆积物，形状扇形。状扇形。4、冲积物：、冲积物：岩石风化产物受河流经常性流岩石风化产物受河流经常性流水的侵蚀和搬运，在流速减缓时沉积于河水的侵蚀和搬运，在流速减缓时沉积于河谷地区的冲积物。谷地区的冲积物。5、湖积物、湖积物：湖水泛滥沉积而成的沉积物。：湖水泛滥沉积而成的沉积物。6、海积物：、海积物：由于海岸上升或江河入海回流由于海岸上升或江河入海回流的淤积物露出水

19、面形成。的淤积物露出水面形成。7、风积物：、风积物：风力吹来的泥砂堆积而成。风力吹来的泥砂堆积而成。8、黄土：、黄土：是第四纪沉积物，是风力堆积而是第四纪沉积物，是风力堆积而成。成。9、红土：、红土：又称第四纪红色粘土，分布在我又称第四纪红色粘土，分布在我国南方，多呈红色、红棕色，质地粘重，国南方，多呈红色、红棕色，质地粘重，养分少。养分少。第二节第二节 土壤的矿物组成及特性土壤的矿物组成及特性 一、矿质土粒一、矿质土粒（一）土壤的矿物组成（一）土壤的矿物组成 坚硬的岩石及其矿物经过一系列风化、成坚硬的岩石及其矿物经过一系列风化、成土过程之后形成的大大小小的颗粒物质，土过程之后形成的大大小小的

20、颗粒物质，统称为土壤矿物质（统称为土壤矿物质（soil mineral）。土壤）。土壤矿物质颗粒的大小及其在土壤中所占的比矿物质颗粒的大小及其在土壤中所占的比例决定着土壤的基本特性。例决定着土壤的基本特性。土壤矿物质颗粒按其来源可分为两类土壤矿物质颗粒按其来源可分为两类：原生矿物：原生矿物：指那些指那些在风化过程中在风化过程中未改变化学组成未改变化学组成，而遗留，而遗留在土壤中的原始成岩矿物。在土壤中的原始成岩矿物。主要是石英和由正长石、斜长石、白云母、黑云母、辉石、主要是石英和由正长石、斜长石、白云母、黑云母、辉石、角闪石等组成的原生硅酸盐矿物。它们对土壤肥力的作用角闪石等组成的原生硅酸盐矿

21、物。它们对土壤肥力的作用有两方面，一方面构成土壤的有两方面，一方面构成土壤的“骨骼骨骼”；另一方面通过风；另一方面通过风化而释放各种养分，但这个过程是极其缓慢的。化而释放各种养分，但这个过程是极其缓慢的。次生矿物：次生矿物：在风化及成土过程中在风化及成土过程中新形成新形成的矿物，也称为粘的矿物，也称为粘土矿物或粘粒矿物。土矿物或粘粒矿物。次生矿物以结晶层状铝硅酸盐矿物为主，还有相当数量的次生矿物以结晶层状铝硅酸盐矿物为主，还有相当数量的晶态和非晶态的晶态和非晶态的Si、Fe、Al氧化物和水化氧化物等。氧化物和水化氧化物等。（二）土壤矿物质的化学组成（二）土壤矿物质的化学组成 各粒级土粒的矿物组

22、成不同，其化学成分各粒级土粒的矿物组成不同，其化学成分也发生相应变化：也发生相应变化：砂粒和粉粒中砂粒和粉粒中SiO2含量含量高高，粘粒中，粘粒中Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、P2O5、K2O的含量较多。的含量较多。随着土壤单粒由随着土壤单粒由大到小，大到小，SiO2含量逐渐减少，磷、钾、钙、含量逐渐减少，磷、钾、钙、镁、铁等养分含量逐渐增加镁、铁等养分含量逐渐增加。因此，不同粗因此，不同粗细的土粒，对土壤植物养分的供应潜力不细的土粒，对土壤植物养分的供应潜力不同。同。（三）、土壤的机械组成（三）、土壤的机械组成 1、土壤粒级、土壤粒级（1）、土壤粒级的概念）、土壤粒级的概念:（陆欣

23、P29）土壤矿物质颗粒以单粒和由单粒粘合而成的复粒土壤矿物质颗粒以单粒和由单粒粘合而成的复粒一起存在。一起存在。单粒直径大小不同，其组成和性质也随之变化，单粒直径大小不同，其组成和性质也随之变化，据此将土壤单粒划分为若干粒径等级，即为土壤据此将土壤单粒划分为若干粒径等级，即为土壤粒级粒级(soil separates)，或称粒组，或称粒组(particle group)。换言之，。换言之，根据土壤单粒直径大小和性质根据土壤单粒直径大小和性质变化而划分的土粒级别称为粒级（粒组）。变化而划分的土粒级别称为粒级（粒组）。同一粒级的土粒，成分和性质基本一致，粒级间同一粒级的土粒，成分和性质基本一致，粒

24、级间则有明显差别。则有明显差别。平时所说的砂粒、粉粒和粘粒就平时所说的砂粒、粉粒和粘粒就是粒级的名称。是粒级的名称。（二）、各级土粒的性质（二）、各级土粒的性质 土粒的物理性质在土粒的物理性质在0.01mm和和0.001mm处有明显变化。粒径大于处有明显变化。粒径大于0.01mm的粒级，的粒级，一般无可塑性和胀缩性，一般无可塑性和胀缩性，但有一定的透水但有一定的透水性，其吸湿力、保肥力和粘结力等都很微性，其吸湿力、保肥力和粘结力等都很微弱。弱。而小于而小于0.01mm的土粒，则具有明显的土粒，则具有明显的可塑性和胀缩性，但无透水性，其吸湿的可塑性和胀缩性，但无透水性，其吸湿力、保肥力和粘结力等

25、都有突出的增加。力、保肥力和粘结力等都有突出的增加。小于小于0.001mm的土粒，这种突增更明显。的土粒，这种突增更明显。1.石砾及砂粒石砾及砂粒 石砾及砂粒是风化碎屑，石砾及砂粒是风化碎屑，其所含矿物成分和母其所含矿物成分和母岩基本一致，不能充分反映土壤形成条件。岩基本一致，不能充分反映土壤形成条件。它们它们形状不一，无可塑性和粘结力，因而砂粒多的土形状不一，无可塑性和粘结力，因而砂粒多的土壤是松散的。又因其粒径大，壤是松散的。又因其粒径大，与外界接触面小，与外界接触面小，所以经受化学风化的机会也少，养分的释放很慢，所以经受化学风化的机会也少，养分的释放很慢，有效养分缺乏。由于比表面小，所以

26、土粒的表面有效养分缺乏。由于比表面小，所以土粒的表面吸湿性和吸肥力都很小。又因为他们粒间孔隙大，吸湿性和吸肥力都很小。又因为他们粒间孔隙大，所以透水性强，排水易，通气良好，但易溶性的所以透水性强，排水易，通气良好，但易溶性的养分也易于随水流失。石砾和砂粒的另一特点，养分也易于随水流失。石砾和砂粒的另一特点，即它们不会因干湿而胀缩。即它们不会因干湿而胀缩。2.粘粒粘粒 粘粒颗粒细小，粘粒颗粒细小，是化学风化的产物，其所含的是化学风化的产物，其所含的矿物质成分和原来母质有所不同，属于次生矿物矿物质成分和原来母质有所不同，属于次生矿物一类。从化学成分讲，粘粒中的一类。从化学成分讲，粘粒中的SiO2比

27、砂粒和粉比砂粒和粉粒要少得多。粒要少得多。(1)颗粒细，表面吸湿性强，粒间孔隙很小，颗粒细，表面吸湿性强，粒间孔隙很小，有明显的毛管作用，透水缓慢，排水困难，通气有明显的毛管作用，透水缓慢，排水困难，通气不畅。不畅。(2)粘结力强，常成土团或土块；单独的粘粒很粘结力强，常成土团或土块；单独的粘粒很多成片状，所以粘土的可塑性和胀缩性显著，干多成片状，所以粘土的可塑性和胀缩性显著，干时土块易于龟裂。时土块易于龟裂。(3)粘粒本身含养分丰富，且由于土粒细小，粘粒本身含养分丰富，且由于土粒细小，比面大，粘粒中的微细者，还具有胶体特比面大，粘粒中的微细者，还具有胶体特性，性，能吸附养分，所以土粒的表面吸

28、肥力能吸附养分，所以土粒的表面吸肥力和整个土体的保肥力都较强，有效养分的和整个土体的保肥力都较强，有效养分的储量较多。储量较多。(4)由于粘粒是土壤形成过程中的新生产由于粘粒是土壤形成过程中的新生产物，所以它的类型和性质能反映出土壤形物，所以它的类型和性质能反映出土壤形成的条件和作用。成的条件和作用。3.粉（砂）粒粉（砂）粒 颗粒大小介于粘粒和砂粒之间。颗粒大小介于粘粒和砂粒之间。其矿物其矿物成分中有原生的，也有次生的。粉粒只有成分中有原生的，也有次生的。粉粒只有微弱的可塑性和胀缩性；微弱的可塑性和胀缩性；粘结力在湿时明粘结力在湿时明显，干时减弱。它的很多性质介于砂粒和显，干时减弱。它的很多性

29、质介于砂粒和粘粒之间。粉粒很容易进一步风化。粘粒之间。粉粒很容易进一步风化。（2）、）、土壤粒级的分类土壤粒级的分类（陆欣（陆欣P30）土粒分级土粒分级一般是将土粒分为一般是将土粒分为石砾石砾、砂、砂粒粒、粉、粉粒粒和粘和粘粒粒四级。四级。国际制土粒分级：国际制土粒分级：特点：十进位制，易于记忆，但人为性大。特点：十进位制，易于记忆，但人为性大。卡庆斯基制：卡庆斯基制：前苏联土壤学家卡庆斯基提出的土壤粒级分类标准前苏联土壤学家卡庆斯基提出的土壤粒级分类标准,既细既细致又简明，细致方案对粉粒划分较细，符合我国许多土壤致又简明，细致方案对粉粒划分较细，符合我国许多土壤中粉粒多样化的特点；中粉粒多样

30、化的特点；简明方案则简明方案则先以粒径先以粒径1mm为界分出粗骨和细土两部分，为界分出粗骨和细土两部分，而细土中又以粒径而细土中又以粒径0.01mm为界划分出为界划分出“物理性砂粒物理性砂粒”和和“物理性粘粒物理性粘粒”，运用起来易于掌握，我国多采用此制。运用起来易于掌握，我国多采用此制。中国制中国制 二、土壤质地二、土壤质地 （一）（一）土壤质地的概念土壤质地的概念 自然界的土壤不是只由单一粒级的颗粒自然界的土壤不是只由单一粒级的颗粒所组成，而是由大小不同的各级土粒以所组成，而是由大小不同的各级土粒以各种比例关系自然地混为一体。各种比例关系自然地混为一体。1、土壤质地：土壤中各粒级土粒含量土

31、壤质地：土壤中各粒级土粒含量（重量）百分率的组合，叫做土壤质地。（重量）百分率的组合，叫做土壤质地。（二）土壤质地分类（二）土壤质地分类（陆欣P31）：根据土壤中各粒级土粒含量（重量）百分率进行的土壤分类，称为土壤质地分类。（三）不同质地土壤的肥力特征及利用管理（三）不同质地土壤的肥力特征及利用管理 1、砂质土、砂质土 1)肥力特征表现为：肥力特征表现为：(1)蓄水力弱蓄水力弱（2）保肥能力差）保肥能力差（3）养分含量少）养分含量少 (4)通气性、透水性好通气性、透水性好 (5)土温变化快土温变化快（6）易耕作。）易耕作。利用管理利用管理 选择耐旱品种，保证水源，即时灌溉，选择耐旱品种，保证水

32、源，即时灌溉，尽可能以秸秆覆盖土面，以防止蒸发。尽可能以秸秆覆盖土面，以防止蒸发。多施有机肥料，施用有机肥料要注意多施有机肥料，施用有机肥料要注意“少量多次少量多次”，勤施、少施，防止后期脱，勤施、少施，防止后期脱肥。肥。由于温差变化大，不利于某些作物生由于温差变化大，不利于某些作物生长，但对作物体内碳水化合物积累有利，长，但对作物体内碳水化合物积累有利，能提高薯类及其它块根作物产量。能提高薯类及其它块根作物产量。有的容易闭结，做水田时应注意边耕有的容易闭结，做水田时应注意边耕作边插秧。作边插秧。*热性土：热性土：早春时节，随着气温逐渐回升，早春时节，随着气温逐渐回升，砂土易于转暖，因而有砂土

33、易于转暖，因而有“暖土暖土”之称，亦之称，亦叫叫“热性土热性土”。*冷性土：冷性土：早春时节，随着气温逐渐回升，早春时节，随着气温逐渐回升，粘土土温上升较慢，因而有粘土土温上升较慢，因而有“冷土冷土”之称，之称，亦叫亦叫“冷性土冷性土”。2、粘质土、粘质土(1)肥力的特征：肥力的特征：（1）保水性好）保水性好（2）保肥性好）保肥性好（3）养分含量丰富）养分含量丰富 (4)通气性、透水性差通气性、透水性差 (5)土温比较稳定土温比较稳定（6）耕作比较困难。耕作比较困难。2利用管理利用管理 注意排水措施，采用深沟高畦、窄垄注意排水措施，采用深沟高畦、窄垄等办法，以利于作物生长。等办法，以利于作物生

34、长。过于粘重的土壤，宜把肥料施于根际，过于粘重的土壤，宜把肥料施于根际，适当增加施肥量。适当增加施肥量。对粘着力过强、有机质特别缺乏的对粘着力过强、有机质特别缺乏的“死泥土死泥土”，应多施有机肥料，以改善土，应多施有机肥料，以改善土壤结构。壤结构。3、壤质土、壤质土 总体上讲土壤质地对土壤肥力和性质有着总体上讲土壤质地对土壤肥力和性质有着重要的影响，但它不是决定土壤肥力的唯重要的影响，但它不是决定土壤肥力的唯一因素，一种土壤在质地上的缺点，可以一因素，一种土壤在质地上的缺点，可以通过改良土壤结构和调节土壤颗粒组成而通过改良土壤结构和调节土壤颗粒组成而得到改善。得到改善。（四）土壤质地的改良（四

35、）土壤质地的改良 1、增施有机肥料、增施有机肥料 无论是砂质土还是粘质土，增施有机肥，提高土壤OM含量，都能起到改良土壤的作用，因为OM的粘结力和粘着力比砂粒大，但是比粘粒小，可以克服砂土过砂，粘土过粘的缺点。另外，OM还能促进土壤结构的形成，使土体疏松，增加砂土的保肥性。2、掺砂、掺粘，客土调剂、掺砂、掺粘，客土调剂 对于砂土地可以掺入粘土、河沟中的淤泥，对粘土可以掺入砂土，从而达到改良土壤质地的目的。3、翻淤压砂、翻砂压淤、翻淤压砂、翻砂压淤 从土壤的剖面层次看，有的砂土下面有淤粘土，有的粘土下面有砂土，可以先把表土翻到一边，再把下层土翻上来，使上、下层的土壤混合，可以达到改良土壤质地的目

36、的。4、引洪漫淤、引洪漫砂、引洪漫淤、引洪漫砂 利用洪水中携带的泥砂来改良砂土和粘土。但要注意引洪漫淤改良砂土时，要提高进水口，以减少砂粒的流入量，引洪漫砂时则要降低入水口，以使有更多的粗砂进入。5、根据不同的土壤质地采用不同的耕作管、根据不同的土壤质地采用不同的耕作管理措施。理措施。思考题：1.何为土壤有机质？土壤有机质有哪些类型？2.土壤有机质的矿质化过程和腐殖化过程的概念？影响有机质转化的因素有哪些？试说出3.土壤有机质的矿质率和腐殖化系数的概念？4.土壤有机质在土壤肥力上有哪些作用？如何保持耕地土壤有机质的平衡？5.有机残体的C/N，微生物生命活动,有机质的分解速度和N素供应水平之间的

37、关系如何?6.某农田耕层土壤有机质含量为18g/kg，其矿化率为3.2%，耕层中根茬残留量为80kg/667m2，根茬的有机质含量为800g/kg，腐殖化系数为45%，为使土壤有机质保持平衡，每年每667m2需投入圈肥多少kg?(已知圈肥中有机质的含量为360g/kg，腐殖化系数为26.8%，耕层土重为150000kg/667m2）第三章第三章 土壤孔性、结构性和耕性土壤孔性、结构性和耕性 本章导读 本章主要介绍土壤的基本物理性质，包括土壤的孔隙性质和土壤的结构性。要求了解土壤孔隙和土壤结构的作用，掌握土壤孔性和土壤结构性的概念，理解土壤孔隙数量与类型与土壤通气性和土壤保水性之间的关系，土壤团

38、粒结构的形成和创造途径。土壤孔性、结构性是土壤两项重要的物理性质，对土壤理化性状、肥力因素、植物根系的生长发育均有重大影响。它影响到土壤肥力各因素之间的协调、作物根系的伸展、土壤水分的渗透、通气状况、微生物活动以及土壤养分的转化、供应等。土壤孔性、结构性易受自然因素影响和人为调控，是研究土壤肥力和壤培肥首先探索的土壤基本性质。所以，人们通过一系列措施，创造良好的结构状况与松紧状况，使之具有适宜的土壤孔隙和良好的孔性，从而提高土壤肥力，为作物生长创造良好的土壤物理环境条件。第一节第一节 土壤孔性土壤孔性 自然状态的土体，由于土粒与土粒、土团与土团之间通过点和面的接触，形成大小不等、形状各异的空间

39、，这些空间就称为土壤孔隙土壤孔隙。土壤孔隙不仅是土壤水分和空气存在的空间，也是物质和能量交换的通道。土壤孔性(soil poriness)是指土壤孔隙的性质。土壤孔性通常包括孔隙的数量（总量）、类型土壤孔性通常包括孔隙的数量（总量）、类型（孔隙的大小）及分配（大小孔隙隙的比例）三（孔隙的大小）及分配（大小孔隙隙的比例）三个方面。个方面。前者决定着液、气两相的总量，后两者关系到液、气两相的比例。所以为了满足作物对水分和空气等的需要，有利于根系的伸展和活动，要求土壤不仅应有适量的孔隙，而且大小空隙的比例也要适宜。一、土壤密度、容重和孔隙度一、土壤密度、容重和孔隙度 土壤密度土壤密度 土壤密度：土壤

40、密度：是指单位体积固体土粒是指单位体积固体土粒(不包括不包括粒间孔隙）的干重，粒间孔隙）的干重，其单位是g/cm3或t/m3。土壤密度值主要取决于土壤矿物组成，有机质含量对它也有一些影响。多数土壤矿物的密度在2.62.7左右，平均2.65。有机质的密度在1.251.40之间，土壤密度一般土壤密度一般取取2.65。土壤容重土壤容重 土壤容重：土壤容重：是指单位容积原状土是指单位容积原状土(包括粒间孔隙）包括粒间孔隙）的干重，单位为的干重，单位为g/cm3或或t/m3。土壤容重的数值大体在1.001.80之间。影响土壤容重的因素主要是土壤质地、土壤有机质含量、土壤结构状况和土壤耕作等。一般来讲，土

41、质粘重、有机质含量低、无团粒结构和经常受到耕作挤压的土壤容重相对较大，反之较小。对多数作物来讲，土壤容重在对多数作物来讲，土壤容重在1.01.3之间较为适宜。之间较为适宜。在水田土壤处于完全浸水状态时，单位容积土壤干重称为浸水容重浸水容重。水田土壤耕作层浸水容重一般变化在0.50.6 g/cm3之间。土壤容重是土壤重要的基本数据，其重要性表现土壤容重是土壤重要的基本数据，其重要性表现在以下几个方面：在以下几个方面：(1)根据土壤容重判断土壤的松紧状况判断土壤的松紧状况。对相同质地的土壤来讲，疏松多孔的土壤容重小，紧实而缺少团粒结构的土壤容重大。(2)根据容重可以计算一定面积，一定厚度的土壤可以

42、计算一定面积，一定厚度的土壤质量质量。例如，1hm2土地耕作层厚度为0.20m，容重为1.15t/m2,则它的总质量为：10000 0.20 1.15=2300(t)所以，我们通常按每公顷耕层土壤的质量为2300t，折合每667m2耕层土重约150 t即150000kg计算。(3)计算土壤中各种组分的数量计算土壤中各种组分的数量。根据土壤质量可计算出土壤各组分的实际含量，如土壤含水量、有机质含量、养分含量和盐分含量等，作为灌排、施肥、改良土壤的依据。例如，土壤有机质含量为2%，求1 hm2耕层土壤中有机质的总量是多少？150000 15 2%=45(t)即1 hm2耕层土壤的有机质总量为45t

43、。(4)计算土壤孔隙度计算土壤孔隙度（5）计算土壤三相比）计算土壤三相比 三、三、土壤孔隙状况土壤孔隙状况（一）土壤孔性（一）土壤孔性 1、土壤孔隙度和孔隙比、土壤孔隙度和孔隙比 在一定体积原状土内，孔隙的体积占整个土壤体积的百分在一定体积原状土内，孔隙的体积占整个土壤体积的百分数称为数称为土壤孔隙度，也称为土壤总孔隙度。它是衡量土壤孔隙数量的指标。孔隙度大，孔隙体积所占的比例大；反之则小。一般在实际工作中是通过土壤容重和密度来换算。如下式：土壤孔隙度（土壤孔隙度（%）=（1-容重容重/密度）密度）100 土壤孔隙的数量也可用土壤孔隙比土壤孔隙比表示。它是土壤中孔隙它是土壤中孔隙容积与土粒容积

44、的比值。容积与土粒容积的比值。其值为1或稍大于1为好。土壤孔隙比土壤孔隙比=孔隙度孔隙度/（1-孔隙度）孔隙度）（二）（二）土壤孔隙的大小分级土壤孔隙的大小分级 孔隙度反映了土壤孔隙孔隙度反映了土壤孔隙“量量”的方面，并未说明土壤孔隙的方面，并未说明土壤孔隙“质质”的方面。而土壤孔隙大小的差异，也会对土壤保水、的方面。而土壤孔隙大小的差异，也会对土壤保水、透水、通气以及其它性质产生显著的影响。透水、通气以及其它性质产生显著的影响。1、当量孔径、当量孔径（equivalent diameter）土壤学中的孔隙直径是指与一定吸水力相当的孔径土壤学中的孔隙直径是指与一定吸水力相当的孔径称称当量当量孔

45、径或有效孔径。孔径或有效孔径。它与孔隙的形状和均匀性无关。当量孔隙与土壤吸力呈反比，孔隙愈小则土壤水吸力愈大。当量孔隙与土壤吸力的关系按下式计算：d=3/s 式中：d-为孔隙的当量孔径，单位为mm；s-为土壤水吸力，单位为千帕（Kpa）或厘米水柱 高（cmH2O）当量孔径与土壤水吸力成反比，孔隙越小则土壤水吸力越大。每一当量孔径与一定的土壤水吸力相对应。例如，当土壤水吸力为10 kPa时，当量孔径为0.3mm。也就是说，此时的土壤水分是保持在孔径为0.3mm以下的孔隙中，而在大于0.3mm的孔隙中则无水。通常将土壤孔隙分为三种类型：通常将土壤孔隙分为三种类型：非活性孔非活性孔隙、毛管孔隙和通气

46、孔隙。隙、毛管孔隙和通气孔隙。1.非活性孔隙非活性孔隙 这是土壤中最细微最细微的孔隙，当量孔径约在0.002mm以下，土壤水吸力在150kpa以上。在这种孔隙中，几乎总是被土粒表面的吸附水所充满。土粒对这些水有极强的分子引力，使之不易运动，也不易损失，不能为植物所利用。这种孔隙在肥力上没有意义，故称为无效孔隙无效孔隙或非活性孔隙。2.毛管孔隙毛管孔隙 是指土壤中毛管水所占据的孔隙是指土壤中毛管水所占据的孔隙，当量孔径约为0.02 0.002mm。毛管孔隙中的土壤水吸力约为15150kpa。毛管孔隙当中的水分受毛管力的作用，能够运动，易被植物吸收。这种孔隙主要作用是保蓄有效水分。3.通气孔隙通气

47、孔隙 这种孔隙比较粗大较粗大，当量孔径大于0.02 mm，相应的土壤水吸力小于15kpa，这部分孔隙，所含的水分极易在重力的作用下向深层土壤渗透，不具有毛管力，成为空气流动的通道。三、三、影响土壤孔性的因素影响土壤孔性的因素 土壤孔性主要受来自于外部环境条件（自然因素、人为因素）和土壤本身某些属性的影响，而其中则以内因为主导，自然因素与人为因素是影响土壤本身属性进而影响土壤孔性的。1土壤质地(soil texture)在土壤有机质含量不高的情况下，土壤质地是影响孔性的基本因素。砂土孔隙度小，通气孔隙度较多；而无结构的粘土则相反，孔隙度较大，但通气孔隙较小；壤土的孔隙度居中，其各种孔隙分布比较适

48、当。2 土粒排列方式土粒排列方式 土壤质地相同，一定容积的土壤，由于土粒排列方式不同，其孔隙度和大小孔隙的分配有很大差别。3土壤结构土壤结构(soil structure)同样质地的土壤，若有团粒结构存在，会改善土壤的松紧和孔隙状况，其容重变小（可在1.01.2Mg/m3以下），孔隙度相应增大（一般在55%60%之间，有的甚至可达60%70%），大小孔隙的比例也可得到改善。4土壤有机质土壤有机质(soil organic matter)土壤有机质本身疏松多孔，同时能促使土壤良好结构的形成，所以富含有机质的土壤孔隙度较高，泥炭土的孔隙可达80%以上。因此，增施有机肥料是改善土壤孔性的有效措施。5

49、.人为因素人为因素（耕作、灌排、践踏等），自然因素（降水、重力等）。四四.土壤孔性与肥力和作物生长的关系土壤孔性与肥力和作物生长的关系 适宜植物生长发育的土壤孔隙度指标，因植物种类、种植制度、土壤类型和土壤所处的地形部位而异。就农业生产需要来看，就农业生产需要来看，旱地要求总孔隙度在旱地要求总孔隙度在50%55%左右，通气孔度在左右，通气孔度在8-10%以上，以上，大小孔隙的比值为大小孔隙的比值为1：24，孔隙在土体的垂直分布，要求是，孔隙在土体的垂直分布，要求是在在05耕层内总孔隙度为耕层内总孔隙度为55%左右，通气孔隙度在左右，通气孔隙度在15%20%上下，而下部总孔隙度为上下，而下部总孔

50、隙度为50%，通气孔隙度为，通气孔隙度为10%左右。左右。水田耕层土壤总孔隙度要在水田耕层土壤总孔隙度要在50%60%之间，其中通气孔隙之间，其中通气孔隙度要在度要在8%10%以上。以上。第二节第二节 土壤结构性土壤结构性 一、土壤结构性的概念一、土壤结构性的概念 通常所说的“土壤结构”一词，实际上包含两方面的意义：一是作为土壤物理性质之一的“土壤结构性”；一是指“土壤结构体（soil structural body）”。各种土壤及其不同的层次，往往具有不同的结构体和结构性。土壤的结构性影响着土壤中水、肥、气、热状况，从而在很大程度上反映了土壤肥力水平，是土壤的一种重要物理性质。土壤结构体：土