土壤矿物质

第一章土壤矿物质第一节岩石的风化一、地壳的元素组成地壳的成分极其复杂，几乎包括绝大多数已知元素，但以氧、硅、铝、铁四种元素为主。二、主要成土矿物矿物是一类天然存在于地壳中具有一定的化学组成、物理性质和内部构造的单质和化合物。白云母黑云母方解石金属自然金三、成土的主要岩石岩石是一种或数种矿物的集合体。根据其成因可分为三类：（一）岩浆岩指地球内部熔融岩浆上浸地壳的一定深度或喷出地表冷却凝固所形成的岩石。共性：非碎屑壮的块状构造；没有规则的层次排列；不含化石。岩浆岩岩浆岩：玄武岩（二）沉积岩沉积岩：地壳表面的岩石经风化、搬运、沉积等作用后，在一定条件下胶结硬化所形成的岩石。其约占地表总面积的75%。共同特点是：有明显的层理构造；矿物成分复杂并呈碎屑状组织；有时含有化石。沉积岩（三）变质岩变质岩是沉积岩、岩浆岩经过高温高压或受岩浆侵入的影响，其矿物组成、结构，以至化学成分发生剧烈改变后形成的。共性是：矿物质地致密，坚硬；不易风化。例如片麻岩，石英岩，板岩，片岩，千枚岩，大理岩等。变质岩火山爆发意大利庞贝城被岩浆吞噬后人们的遗体四、岩石的风化风化(weathering)是指岩石、矿物在外界因素和内部因素的共同作用下，逐渐发生崩解和分解的过程。风化过程是形成土壤母质的先决条件,分为物理风化、化学风化、和生物风化。（一）物理风化指在物理因素作用下,岩石,矿物破碎崩解成大小不同的颗粒而不改变其化学成分的过程.它为进一步风化提供了条件。影响物理风化的因素有如下几种:(1)温度（2）结冰(3)风（4）流水图2-17气温变化引起岩石胀缩不均而崩解过程示意图a、b、c、d表示风化过程图2-18由于冰的冻结扩大了岩石的裂隙风蚀残土墩风蚀根露风蚀留砾魔鬼城（二）化学风化作用指岩石在水和空气（主要是氧气和二氧化碳）的参与下进行的溶解作用、水化作用、水解作用、氧化作用等的总称，特点是岩石可进一步破碎成胶体状微粒，使原生矿物成分发生改变，产生在地表条件下比较稳定的次生矿物。1、溶解作用CaCO3+H2O+CO2Ca2++2HCO3-2、水化作用CaSO4+2H2OCaSO42H2O(硬石膏)（石膏）2Fe2O3+3H2O2Fe2O33H2O(赤铁矿)(褐铁矿)Fe2O3（赤铁矿）……………………………红色2Fe2O3H2O（赤褐铁矿）…………………浅红棕色Fe2O3H2O（针铁矿）……………………棕色2Fe2O33H2O（褐铁矿）…………………棕黄色Fe2O32H2O（褐铁矿）……………………黄色3、水解作用--最基本、最重要4、氧化作用2KalSi3O8+CO2+2H2OH2Al2Si2O8H2O+2SiO2+K2CO3(正长石)(高岭石)(含水二氧化硅)(钾盐)Ca2(PO4)+2H2O+2CO2Ca(H2PO4)2+2CaCO3(磷灰石)(磷酸二氢钙)2FeS2+16H2O+7O22FeSO47H2O+2H2SO4(黄铁矿)(硫酸亚铁)（三）生物风化作用指动物、植物、微生物的生命活动及其分解产物对岩石矿物的风化作用。1、根系的挤压；2、地衣、苔藓保蓄水分，加强化学风化；3、呼吸产生的二氧化碳和有机酸，分解矿物等。第二节风化产物的新性质和类型母质的概念母质是指经各种风化作用形成的疏松、粗细不同的矿物颗粒.它是岩石的风化产物,是形成土壤的基础物质.一、风化产物的新性质1分散性2通气透水性、蓄水保水性3养分元素与植物需要不相适应二、母质的形成与类型由于母质在形成时所受的地质动力不同，沉积部位不同，因而类型有区别，分为几种类型：母质残积母质（残积物）指岩石经风化后的碎屑就地堆积而成。运积母质指风化的碎屑经过地质动力作用的搬运，在它处重新沉积而成坡积母质洪积母质冲积母质湖积母质海积母质风积母质黄土及黄土性母质1、残积母质就地风化而未经搬运的岩石风化产物。主要分布于山地丘陵顶部等较高的地形部位上。通常较粗，疏松，通透性好。其性质与母岩关系密切。2、坡积母质在重力或流水作用下移动沉积在较低处的沉积物。分布在山坡或山麓。颗粒大小不一、无明显层理。在山坡上部，堆积层较薄，颗粒较粗；在山坡下部，堆积层较厚，颗粒较细。3、洪积母质在山洪的作用下移动沉积在山前的坡麓、山口及平原边缘的沉积物。洪积物常形成洪积扇地形。颗粒大小不一。在山口处以砾石、粗砂为主，层次不明显。向外逐渐过渡为细砂和粘土，层次相对明显。4、河流冲积母质经过河流长距离搬运而沉积的沉积物。分布在河流两岸。颗粒分布很有规律：上游粗、下游细；靠河床粗、远离河床细；层理常见。该母质上形成的土壤，土层深厚、养分充足，是重要的农业土壤资源。5、湖泊沉积母质湖泊的静水沉积物。分布在湖泊的周围；颗粒较细、富含有机质、层理不明显；6、浅海沉积母质海边的海相沉积物。其主要物质来源是内陆河流携带来的泥沙。质地变异大。都含有盐分。7、风积母质由风力将其他成因的堆积物搬运沉积而成。在干旱地区分布比较普遍。滨海地区也有风积物。颗粒粗细均匀，层理分明。自然界存在的母质，其成因往往不是单一的，而是有几种成因共同起作用。如：残积-坡积母质，坡积-冲积母质等。第三节土壤的矿物组成和化学组成一、土壤的矿物组成（1）原生矿物(primarymineral)：在风化过程中没有改变化学组成而遗留在土壤中的一类矿物称为原生矿物。（2）次生矿物(secondarymineral)：原生矿物在风化和成土作用下，新形成的矿物称为次生矿物。二、土壤矿物质的化学组成土壤矿物质的化学组成很复杂，几乎包括地壳中所有的元素。其中氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾、钛、碳等10种元素占土壤矿物质总量的99%以上，这些元素中以氧、硅、铝、铁四种元素含量最多。第四节土壤的机械组成一、土壤粒级土壤的固体颗粒简称为土粒。在自然状况下，这些大小不一的土粒有的单个地存在于土壤中，称为单粒；有的则相互黏结成为集合体，称为复粒。♥粒级的概念根据土粒的当量直径把土粒由粗粒到细粒划分成几组，同组的土粒性质基本相近即为粒组或粒级。（土壤颗粒的大小分级简称粒级）（一）粒级分类土壤矿质颗粒大小差异很大，组成和性质各不相同。通常将其分为砾石、砂粒、粉粒和粘粒。世界上主要的矿质颗粒分级体系有：---（前苏联）卡庆斯基制；---国际分级制；---我国制；国际制土壤粒级分级标准：表2—2国际制土壤粒级分级标准粒级名称单粒直径（mm）石砾2砂粒粗砂粒2—0.2细砂粒0.2—0.02粉砂粒0.02—0.002粘粒0.002卡庆斯基制表2—3卡庆斯基土壤粒组分类表粒组粒径（mm）石砾3---1砂粒粗中细1--0.50.5---0.250.25---0.05物理性砂粒粉砂粒粗中细0.05---0.010.01---0.0050.005---0.001物理性粘粒粘粒粗中胶粒O.OO1---0.00050.0005---0.00010.0001中国制土壤粒级分级标准（中国土壤第二版）1987石块3石砾1-3砂粒粗砂粒1－0.25细砂粒0.25－0.05粉粒粗粉粒0.05－0.01细粉粒0.01－0.005黏粒粗黏粒0.005－0.001黏粒0.001（二）各粒级的组成1矿物组成---砂粒和粉粒是由各种原生矿物组成的，以石英为多，兼有其它抗风化矿物；---粘粒中以次生矿物为主---石砾中以岩石碎块为主。2、各粒级的化学组成---砂粒和粉粒中SiO2含量比较高，养分元素含量很低，基本没有供应养分的能力；---粘粒SiO2含量较低，铁、铝、钾、钙、镁等元素含量较高，有较强的养分供应潜力。二、土壤质地(soiltexture)---土壤中各级土粒重量百分率的组合称为土壤质地。（一）土壤质地分类最常用的质地分类制是国际制和卡庆斯基制。砂土、壤土、粘土•现介绍3种常用的质地分类标准：•1．国际制土壤质地分类标准•2．卡庆斯基土壤质地分类•3．我国土壤质地分类•1．国际制土壤质地分类标准将土壤质地分为四类十二种；以粘粒含量15%作为砂土、壤土和粘壤土的界限；以粘粒含量25%作为粘壤土和粘土的界限；以粉粒45%作为“粉砂质”土壤的定名标准；以砂粒含量85%作为砂土划分的标准；以砂粒含量55%-85%时，作为“砂质”土壤定名的标准；国际制土壤质地分类表质地分类各粒组土粒含量（重量%）类别质地级别名称砂粒2---0.02mm粉砂粒0.02---0.002mm粘粒0.002mm砂土类砂土、壤砂土85---1000---150---15壤土类砂壤土壤土粉砂壤土55---8540---550---550---4530---4545---1000---150---150---15粘壤土类砂质粘壤土粘壤土粉砂质壤粘土55---8530---550---400---3020---4545---8515---2515---2515---25粘土类砂质粘土粉砂质粘土壤质粘土粘土重粘土55---750---3010---550---550---350---2045---750---450---350---3525---4525---4525---4545---6565---1002卡庆斯基土壤质地分类依据物理性砂粒和物理粘粒含量将土壤分为砂土、壤土和粘土三大类，往下再续分出9个类型。分类比较简单（三类九种）；颗粒测定比较简单（测定物理性粘（砂）粒即可）；考虑到不同土壤类型的差别，划分标准也有所不同。卡庆斯基土壤质地分类表质地分类物理性粘粒含量（%）物理性砂粒含量（%）类别质地级别名称草原土及红黄壤类草原土及红黄壤类砂土松砂土紧砂土0-----55---10100---9595---90壤土砂壤土轻壤土中壤土重壤土10---2020---3030---4545---6090---8080---7070---5555---40粘土轻粘土中粘土重粘土60---755---858540---2525---1515石块(＞3mm)含量(％)石质程度0.5非石质土0.5－5弱石质土5－10中石质土10强石质土3我国土壤质地分类我国土壤质地分类制共分3大组12种质地，如附表1。•我国的砾质土壤的分类，如附表2附表1：中国土壤质地分类（1978）质地组质地名称颗粒组成（％）（粒径：mm）砂粒（1－0.05）粗粉粒（0.05－0.01）粘粒（0.01）砂土粗砂土70－30细砂土60－70－面砂土50－60－壤土砂粉土2040粉土20粉壤土2040黏壤土20砂黏土5030黏土粉黏土－－－30－35壤黏土35－40黏土40附表：中国暂拟土壤石砾含量分类（1978）石砾（10－1mm）含量（％）分类1无砾质（质地名称前不冠）1－10少砾质10多砾质（二）土壤质地与肥力的关系（1）砂土类(sandsoil)：a、粒间孔隙大，毛管作用弱，通气透水性强，内部排水通畅，不易积聚还原性有害物质：b、矿物成分主要是石英，含养分少，要多施有机肥料；c、通气性好；d、含水量低，热容量较小；e、松散易耕。（2）粘土类(claysoil)：a、粒间孔隙小，多为极细毛管孔隙和无效孔隙，通气透水性差，内部排水慢，易积累还原性有毒物质；b、粘土一般含养分较丰富，特别是钾、钙、镁等含量较多；c、粘土保肥力强、含水量多、热容量较大，升温慢降温也慢，昼夜温差小；d、粘土干时紧实坚硬，温时泥烂，耕作费力，宜耕期短。(3)壤土类(loamsoil)：这类土壤由于砂粘适中，兼有砂土类、粘土类的优点，消除了砂土类和粘土类的缺点，是农业生产上质地比较理想的土壤。（三）不同质地土壤的利用各种作物因其生物学特性上的差异，加之对耕作和栽培措施的要求也不完全一样，所以它们所需要的最适宜的土壤条件就可能不同。其中土壤质地就是重要的条件之一。（四）土壤质地的改良(1)增施有机肥料(2)掺砂掺粘、客土调剂（3）翻淤压砂、翻砂压淤（4）引洪放淤、引洪漫沙（5）根据不同质地采用不同的耕作管理措施思考题☻1、谈谈土