中国土壤质地分类

教学目标：掌握主要土壤矿物质和土壤有机质，且对土壤矿物质组成及特性、土壤矿物质组成及特性有一定的了解。本章名词多且内容抽象枯燥，在教学过程中借助多媒体教学和实习实验来完成。教学内容：第一节土壤的形成第二节土壤土壤粒级与土壤质地第三节土壤有机质第一章土壤固相组成一、主要成土矿物及性质（一）、土壤矿物的概念矿物是存在地壳中具有一定的物理性质，化学成分和内部构造的天然化合物。土壤矿物质是土壤的主要组成部分，构成土壤的骨架。土壤中的矿物按来源可分为原生矿物和次生矿物两种类型。1、原生矿物是指那些在岩浆岩中原来就有，且在风化过程中化学成分未经改变的矿物。原生矿物对土壤肥力的贡献是：(1)、构成土壤的骨骼——土粒；(2)、通过风化作用供给矿质养料。2、次生矿物是原生矿物在土壤形成过程中经分解破坏后再次形成的矿物，它是土壤粘粒矿物(或粘土矿物)的主要组成部分。第一节土壤的形成土壤无机矿物质颗粒的矿物组成土壤矿物质包括原生矿物和由原生矿物经过风化重新形成的次生矿物，它们的成分和性质对土壤的形成过程和理化性质均有极大影响。1、土壤中的原生矿物土壤原生矿物是指那些在风化过程中末改变化学成分和结构的原始成岩矿物。主要类型有：（1）硅酸盐类包括长石类、云母类、闪石类、辉石类。（2）氧化物类主要有石英类、其次是赤铁矿类、氧化钛类（3）硫化物类主要有黄铁矿类。（4）磷酸盐类主要有氟磷灰石、氯磷灰石。水晶白云母黑云母方解石2、土壤中的次生矿物－粘土矿物（1）结晶次生层状铝硅酸盐类矿物土壤中粘粒的主体，主要有1：1型的高岭石组和2：1型的蒙脱石、伊利石组。（2）二、三氧化物类矿物有针铁矿（Fe2O3.H2O）、褐铁矿（2Fe2O3.3H2O）、三水铝石（AI2O3.3H2O）、水铝石（Al2O3.H2O）、水锰矿（MnO(H2O)）、软锰矿（MnO2）等，有结晶态的和非结晶态的。（3）简单盐类土壤中最常见盐类有碳酸盐、硫酸盐类、氯化物盐类等。•同晶替代•同晶替代是指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格构造保持不变的现象。•替代和被替代的离子大小要相近，只有这样才能保证替代后的晶形不发生改变。（二）成土的岩石与性质岩石按其成因可分为三大类：岩浆岩(又称火成岩)、沉积岩(又称水成岩)和变质岩。岩石矿物的种类对土壤的化学组成，物理性质关系密切。首先对土壤质地影响很大，物理性质关系密切。首先对土壤质地影响很大，如花岗岩、砾岩、石英岩、片麻岩地区的土壤，因岩石含石英矿物较多，抗风化力强，形成很多砂粒和砾石，质地偏砂，通气透水性好，保水保肥能力差。玄武岩、页岩、板岩地区的土壤，因岩石中含较多的易风化的深色矿物，如辉石，角闪石，橄榄石黑云母，氧化铁等，形成很多粘粒，而且页岩本身也含有许多粘土矿物，所以一般土壤偏粘，通气透水性差，但保水保肥能力强。其次，对土壤酸碱反应的影响也很大，如石灰岩地区，岩石内含碳酸钙多，土壤偏碱性，我国南方温热多雨，土中盐基物质多被淋溶，一般易呈酸性，但石灰岩地区形成的黑色石灰土，因矿物影响，却保持着碱性反应；花岗岩地区的土壤，由于含大量酸性硅酸盐，土壤多呈酸性。还有，不同的岩石矿物对土壤养分含量也有较大的影响。如母质中含长石，云母较多时，土壤中遗留的钾素较多；含有磷灰石矿物，则土壤中磷素含量增高；含辉石，角闪石，橄榄石，褐铁矿则土壤中的钙，镁，铁等养分物质较多；含石英较多时，则土壤中养分含量较为贫乏。岩浆岩沉积岩沉积岩变质岩二、岩石矿物的风化、母质的形成及类型风化作用是指地壳表层的岩石、矿物,在大气和水的联合作用以及温度变化和生物活动影响下,所发生的一系列崩解和分解作用.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（二）化学风化指在化学因素作用下,岩石、矿物等发生的一系列化学分解的过程.化学风化的结果使岩石、矿物的化学成分、性质发生变化,并释放盐基、磷、铁、硫等养分,同时生成新的次生矿物.1.溶解作用滴水穿石,1份滑石可溶于110000份水中2.水解作用由于水是弱电解质，更因为水中总是或多或少溶解空气中的二氧化碳，因此这种由于水的电离作用和溶于水的二氧化碳所产生的碳酸对岩石的分解破坏作用称水解作用。例：钾长石的水解2KAlSi3O8+H2CO3KHAl2Si6O16+KHCO3钾长石酸性铝硅酸盐KHAl2Si6O16+H2CO3H2Al2Si6O16+KHCO3进一步风化，脱硅富铝形成高岭石：H2Al2Si6O16+H2CO3H2Al2Si2O8·H2O+4SiO2+CO23.水化作用矿物与水化合成含水矿物造成体积膨大，硬度降低。CaSO4+2H2OCaSO4`2H2O4.氧化作用空气中的氧在湿润的条件下，对矿物的氧化作用促使矿物风化。例：2FeS2+2H2O+7O22FeSO4+2H2SO42FeSO4+2H2SO4+O22Fe2(SO4)3+2H2OFe2(SO4)3+6H2O2Fe(OH)3+3H2SO4Fe(OH)3脱水可形成褐铁矿：4Fe(OH)32Fe2O3·3H2O+3H2O化学风化使矿物岩石得到化学分解产生了盐基养分，同时生成了粘土矿物。（三）生物风化指岩石在生物作用下进行的崩解和分解。包括直接引起的风化如地衣苔藓、植物根对岩石的直接破坏，间接引起的风化如生物放出CO2光合作用产生O2在自然界，三种风化同时并存互相影响互相促进各有侧重。三、风化壳与土壤母质1、土壤母质概念岩石矿物经各种风化作用使之成为疏松的粗细不同的矿物颗粒叫母质。因为母质是形成土壤的物质基础，所以又叫成土母质。土壤母质与岩石矿物相比已发生了质的变化，使土壤母质获得了新的特性。土壤母质的这些性质标志着肥力因素的发生和发展，因而为形成土壤创造了条件。2、土壤母质类型及其特征母质主要可分以下类型：(1)、残积母质是指岩石矿物经过风化后残留在原地未经搬运的碎屑。(2)、坡积母质是指山坡上部的风化碎屑母质，经重力作用，雨水和融雪水的侵蚀冲刷，搬运到山坡的中，下部而成的堆积物。(3)、洪积母质是指山洪搬运的碎屑物质在山前平原地区沉积而成的山洪沉积体，在干旱与半干旱地带的山区，间歇性的暴雨形成流速较大的洪水，将山区长期累积的风化碎屑搬运到山谷出口处，因地势高平缓，水流由集中分散，所带的物质即沉积下来，形成扇形，称为洪积扇。(4)、冲积母质(沉积母质)是指风化碎屑经河流(经常性水流)侵蚀，搬运和在河流两岸沉积的沉积物。A、成层性由于不同时期河流流速不一致，其搬运和沉积物质颗粒大小也不一致，这就造成了在一个地方上下层在质地上发生变化，而且有明显的成层性。B、成带性因流速不同，还有区域变化。上游粗，下游细，近河粗，离河远则细。C、成分复杂矿物种类多，营养成分也较丰富，近代河流冲积物上，往往形成很肥沃的土壤。(5)、湖积母质是指湖泊的静水沉积物，质地较细，主要是粘土，并且夹杂着在湖水中生活的藻类和动物遗体。(6)、海积母质是指海相的海机沉积物，由于海岸上升露出水面而成，在海滨地区可以见到。(7)、风积母质是由风力将贯地成因的堆积物搬运沉积而成。(8)、黄土母质黄土及黄土状物质是属第四记(近一百年以内的地质年代)沉积物。(9)、红土母质在我国东北，华北，西北的黄土及黄土状母质的地区有零星分布，在其下部。风化作用的结果，只能形成母质，因为风化的产物还不完全具备肥力的条件，土壤的形成，肥力的发展，是风化作用与成土，作用同时同地进行的结果。从母质变成有肥力的土壤的过程就叫成土过程。只有当母质中出现了微生物和植物时，土壤的形成才真正开始。首先，生物有创造养分的能力。一部分微生物吸收空气中的氮素创造有机物质，因而使母质中有了很多氮素。其次，植物有选择吸收的性能。植物在生长过程中，主动地吸收它所需要的矿物质养料，经过新陈代谢作用制成有机成分。再次，植物有集中养分的能力。植物所需要的养料就被植物根吸收，把底层中的养料集中到土壤表层。另外，地上部分，死亡之后也加在土壤表层。这样，通过植物根系的吸收作用，使分散的养料集中在土壤表层。四、成土因素对土壤形成的作用土壤肥力的发生与发展固然决定于土壤内部大小循环矛盾的斗争和统一，但母质，生物，气候，地形和时间等五种因素是土壤形成的必要条件，它们对于土壤肥力的发生发展有着巨大的影响。(一)、母质母质是土壤形成的基本材料。首先母质决定土壤的粗细和化学成分。如果母质中矿物颗粒比较粗的，生成之土壤，质地也就比较粗些，否则土壤也就比较粘重。不同的母质，化学成分不同，直接影响土壤养料的多少。其次，母质影响土壤的物理性质，如母质的粗细不同，则母质的孔隙度不同，直接影响土壤的通透性。•(二)、生物生物是形成土壤的主导因素。生物因素包括生长在土壤上的高等绿色植物和与之相适应的微生物和定居在土壤中的动物，它们都对土壤的形成有巨大贡献的影响。特别是高等绿色植物和微生物，通过有机质的合成与分解，实现了植物营养的集中和累积，创造了氮素，发展了土壤肥力。同时，不同的植被条件下，由于有机质合成与分解的特点不同，便形成了不同的土壤。只有当母质中出现了微生物和植物时，土壤的形成才真正开始。首先，生物有创造养分的能力。一部分微生物吸收空气中的氮素创造有机物质，因而使母质中有了很多氮素。其次，植物有选择吸收的性能。植物在生长过程中，主动地吸收它所需要的矿物质养料，经过新陈代谢作用制成有机成分。再次，植物有集中养分的能力。植物所需要的养料就被植物根吸收，把底层中的养料集中到土壤表层。另外，地上部分，死亡之后也加在土壤表层。这样，通过植物根系的吸收作用，使分散的养料集中在土壤表层。(三)、气候在气候因素中，对土壤形成影响最大的是热量和降水，因为它直接控制着土壤形成过程的水热条件，从而影响岩石的风化，土壤中物质的转化和植物生长状况等。(四)、地形地形决定着不同地形部位的水热条件。由于地形重新分配气候因素和地下水，就决定了不同地形部位的土壤水分，同时地形通过对水分的重新分配，也重新分配了植物营养元素。不同的地形部位，热量条件是有变化的，高度不同，坡度，坡向不同热量条件就有差异。因此，在不同的地形部位上，常常分布着不同的土壤。(五)、时间时间因素与其他成土因素不一样，在土壤形成过程中，具有特殊的意义。任何土壤没有时间不可能发生发育。任何成土因素没有时间亦不能有任何作用。时间因素体现了一切土壤及一切成土因素发展变化的过程。上述五种自然因素对土壤形成作用的影响是相互联系综合影响土壤的，它们之间彼此相互影响着的，而生物因素在土壤形成中则是起着主导作用。耕种土壤的形成特点在五种自然成土因素综合作用下形成的，尚未经人类开垦利用的土壤叫自然土壤。耕种土壤虽受各种自然成土作用的影响，但随着人们对土壤的不断的耕种熟化，它的性质与原来土壤的性质相差越来越远，并且是向着人们需要的方向发展，创造新的土壤类型。耕种土壤是在自然土壤基础上发展起来的，又在耕种条件下获得新的属性。两者既有发生上的联系，又有发育阶段上的区别。事实证明，耕种土壤不只是自然形成物，而且是人类生产劳动的产物。岩石矿物风化形成各种大小不同的矿物颗粒，统称为土壤矿物质。它不仅是土壤的骨架，又是植物矿物质营养的源泉。一、土壤粒级(一)、土壤粒级分级土粒大小不同，性质也随之而异。可按照土粒径的大小及其性质分成若干粒级。相同粒级的土粒，其成分和性质基本一致，而不同粒级之间则有明显的差异。通常讲的沙粒，粉沙粒和粘粒就是粒级各称，这种划分称为粒级分级。第二节土壤粒级与土壤质地根据土粒的有效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）常用的划分标准：国际制、卡庆斯基制、美国制和中国暂拟分类制，如下所示。国际制土壤粒级分级标准：表----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