环境地质学：土地资源与地质环境课件

第三章第三章.土地资源与地质环境土地资源与地质环境第三章.土地资源与地质环境社稷祭祀：社稷祭祀：上古时代，我国有上古时代，我国有“社稷祭祀社稷祭祀”制度，把制度，把国家称为国家称为“社稷社稷”。白虎通白虎通曾设王者为何有曾设王者为何有“社稷社稷”之问之问答云：答云：“为天下求福报功。以为天下求福报功。以人非土不立，人非土不立，非谷不食非谷不食。土地广博，不可一一祭之也，故。土地广博，不可一一祭之也，故封土立封土立社社，社社为为土神土神；谷物众多，；谷物众多，不可遍及祀，故封谷立不可遍及祀，故封谷立稷稷，稷稷为为谷谷神神之长之长”。这就是说，当时国家统治者，重。这就是说，当时国家统治者，重视土壤和粮食，认为视土壤和粮食，认为“神神”可以引出万物，祭可以引出万物，祭“神神”可以保障五谷丰登。祭祀可以保障五谷丰登。祭祀“土神土神”“”“谷谷神神”的地方叫做的地方叫做“社稷社稷”社稷祭祀：本章主要内容：本章主要内容：q第一节第一节 土壤的基础知识土壤的基础知识q第二节第二节 土地资源与土地（壤）环境问土地资源与土地（壤）环境问题题q第三节第三节 土地利用对地质环境的影响土地利用对地质环境的影响q第四节第四节 土地资源保护与可持续发展土地资源保护与可持续发展q第五节第五节 土壤环境质量评价土壤环境质量评价本章主要内容：第一节 土壤的基础知识q1.1 1.1 土壤与土地土壤与土地q1.2 1.2 土壤的形成土壤的形成q1.3 1.3 土壤的组成土壤的组成q1.4 1.4 土壤的物理性质土壤的物理性质q1.5 1.5 土壤的化学性质土壤的化学性质第一节土壤的基础知识1.1土壤与土地环境地质学：土地资源与地质环境课件什么是什么是“壤壤”？q周礼周礼指出：指出：“以人所耕而树艺焉则曰壤以人所耕而树艺焉则曰壤”。这句话精言深意，深刻阐明了这句话精言深意，深刻阐明了“壤壤”的形成过程的形成过程及其科学意义。及其科学意义。q说文解字说文解字：“壤，柔土也，无块曰壤。壤，柔土也，无块曰壤。”q禹贡禹贡马融注：马融注：“壤，天性和美也。壤，天性和美也。”上述两种对上述两种对“壤壤”之解释，之解释，“柔土柔土”“”“天性天性和美也和美也”都说明都说明“壤壤”的生产性能比的生产性能比“土土”要好，要好，肥力高。因为它的性质既不坚硬板结，也不过于肥力高。因为它的性质既不坚硬板结，也不过于轻松疏散，而是柔软和美的，适于各种作物的生轻松疏散，而是柔软和美的，适于各种作物的生长。长。什么是“壤”？土壤p岩石风化的地质学观点认为：土壤是破碎了的陈旧的岩石。p生态学：认为土壤是陆地植物生长的自然介质。p从物质能量的角度来认识土壤，认为土壤能生长植物，是土壤内在物质和能量通过植物转化的外在表现，凡是具有这种物质和能量生物转化形式的地表物质，就称为土壤。p前苏联土壤学家威廉斯提出：土壤是地球陆地上能够生产植物收获物的疏松表层。土壤土地p概念：土地是气候、地貌、岩石、土壤、植被和水文等自然要素组成的自然综合体（和人类过去和现在生产劳动的产物）。p层次：土地是一个垂直系统，可分为三个表层：地上层、地表层和地下层。它包括地形、土壤、植被的全部，以及影响它的地表水、浅层地下水、表层岩石和作用于地表的气候条件。p土地资源：是指在一定技术条件和一定时间内，可为人类利用的土地。土地土壤与土地p土壤是指位于陆地表面具有肥力的疏松层，它具有独特的组成成分、结构和功能。p土壤是土地资源的重要组成要素，土壤的理化性质及生产能力直接影响甚至决定着土地资源的特性土壤与土地土壤是指位于陆地表面具有肥力的疏松层，它具有独特的1.2 土壤形成一、土壤形成的实质二、土壤形成的自然因素三、土壤形成的人为作用1.2土壤形成一、土壤形成的实质一、土壤形成的实质 土壤形成的实质是地质大循环和生物小循环过程的产物。一、土壤形成的实质土壤形成的实质是地质大循环和生物小 地质大循环地质大循环：植物营养物质由大陆流到海洋，海洋又变为大陆后，这些物质又由新的大陆流向新的海洋。营养物质的这种循环过程称为植物营养物质的地质大循环。1432地质大循环：植物营养物质由大陆流到海洋，海洋又变为大q地质大循环的作用：使固结在岩石中的营养元素释放，成为生物可以利用的有效元素。固结状态的岩石成为地表松散堆积物，产生一定的蓄水性能和透气性能。次生粘土矿物的形成以及吸附、交换一定数量的阳离子，使土壤具有了保费性能。地质大循环的作用：生物小循环生物小循环：通过植物（包括所有参与这一过程的生物）的反复吸收利用和积累营养物质的这一过程，称为营养物质的生物小循环。生物小循环：通过植物（包括所有参与这一过程的生物）的生物对土壤形成的作用1）、有机质积累过程成土母质微生物作用岩石积累有机质腐殖质土粒团聚形成土壤风化 生物生长 凝结作用根系穿横2）、养分元素的富集过程矿物质淋失分解、释放养分元素的富集 残体释放土壤表层形成有一定肥力的土壤层 气候影响 根系吸收生物对土壤形成的作用1）、有机质积累过程成土母质微生物作用岩裸露岩石裸露岩石成土母质成土母质原始土壤原始土壤成熟土壤成熟土壤耕作土壤耕作土壤风化作用风化作用微生物微生物低等植物低等植物草本植物草本植物木本植物木本植物耕作培育耕作培育生土生土 熟土熟土 肥土肥土成土主导因素成土主导因素:生物生物裸露岩石成土母质原始土壤成熟土壤耕作土壤风化作用微生物低等植环境地质学：土地资源与地质环境课件二、土壤形成的自然因素自然成土因素自然成土因素：在没有受人类经济活动影响的成土过程中，影响土壤形成过程的因素，称之为自然成土因素。属于自然成土因素的有：母质（或岩石）、生物、气候、地形和时间。二、土壤形成的自然因素自然成土因素：在没有受人类经济活动影响（一）、母质 母质是岩石风化的产物，自然土壤形成的物质基础，影响土壤矿物质组成和性质。q花岗岩中的长石、云母易风化，并富含钾素；q页岩是由富含粘土的物质经过硬化后形成的，所以在其风化产物上形成的土壤，质地较粘重。q石英砂岩主要是由石英颗粒组成。因此在其风化产物上形成的土壤，往往砂性较强，养分较少，并含有较多的石砾。（一）、母质母质是岩石风化的产物，自然土壤形成的物质（二）、生物 生物在土壤形成过程中起主导作用。1.累积N素：固N生物、固N菌、三叶草、大豆等；2.富集养分：广泛分布的植物根系吸收、富集养分；3.形成土壤结构：根系穿插、微生物合成腐殖质，从而促进土壤良好结构的形成。（二）、生物生物在土壤形成过程中起主导作用。1.1.植物植物q土壤与植物间的物质交换。土壤与植物间的物质交换。q植物腐烂分解供给有机物质给土壤。植物腐烂分解供给有机物质给土壤。q植物根部巩固土壤。植物根部巩固土壤。q植物产生截流作用，令土壤侵蚀减少。植物产生截流作用，令土壤侵蚀减少。q森林减低风速，遮蔽阳光，减少水分蒸发，森林减低风速，遮蔽阳光，减少水分蒸发，使分解作用不停进行。使分解作用不停进行。q植物吸收盐基养分，养分被吸收后，经分植物吸收盐基养分，养分被吸收后，经分解作用再释放回土壤中。解作用再释放回土壤中。q植物根部有助风化，令空气及水分流通。植物根部有助风化，令空气及水分流通。1.植物2.2.土壤微生物土壤微生物 细菌、真菌及分解者影响土壤的养分细菌、真菌及分解者影响土壤的养分循环，令土壤保持养分流动。循环，令土壤保持养分流动。分解有机质，释放各种养料分解有机质，释放各种养料合成土壤腐殖质，发展土壤胶体性能合成土壤腐殖质，发展土壤胶体性能有的微生物可以固氮有的微生物可以固氮转化矿物质养料，使某些矿质养料元素能转化矿物质养料，使某些矿质养料元素能被植物吸收利用被植物吸收利用吸收、分解、转化土壤有机污染物及重金吸收、分解、转化土壤有机污染物及重金属污染物属污染物部分微生物可作为土壤污染程度的指示物部分微生物可作为土壤污染程度的指示物2.土壤微生物3.3.土壤动物土壤动物q遗体增加土壤有机质遗体增加土壤有机质q生活过程中搬运和消化别的动物和植物有生活过程中搬运和消化别的动物和植物有机体，使之拌和于土壤中，并分解其有机质，机体，使之拌和于土壤中，并分解其有机质，引起土壤有机质的深刻变化。引起土壤有机质的深刻变化。q钻土动物影响土壤结构和性质，令土壤的钻土动物影响土壤结构和性质，令土壤的物理及化学作用活跃。物理及化学作用活跃。3.土壤动物（三）、气候1。温度 温度直接影响着土壤形成过程的强度和方向。q在寒冷地带，土壤中的化学作用比较弱，植物生长也较缓慢，有机质形成量小，土壤微生物活动不旺盛，因而土壤中养分的转化也很缓慢。q在热带地区，土壤中的矿物质除石英外大部分被分解，植物生长迅速，有机质形成量大，微生物活动旺盛，生物小循环较寒冷地区快。（三）、气候1。温度2.2.降水降水/水分状况水分状况q水分影响土壤中的化学作用和生物活动。水分影响土壤中的化学作用和生物活动。q潮湿多雨地区，盐分淋失，泥土呈酸性。土壤养潮湿多雨地区，盐分淋失，泥土呈酸性。土壤养分下移，肥力下降。分下移，肥力下降。q干燥地区，蒸发大于降水，土壤中水分上升，令干燥地区，蒸发大于降水，土壤中水分上升，令盐分在地表积聚，形成硬盘盐分在地表积聚，形成硬盘 。q降水多的地区降水多的地区(降雨量降雨量600600毫米毫米)，形成淋余土或，形成淋余土或铁铝土。铁铝土。q雨量少的地区雨量少的地区(降雨量降雨量500500毫米毫米)，形成钙层土。，形成钙层土。3.3.风速风速q增加蒸发作用，加速土壤中水分流失。增加蒸发作用，加速土壤中水分流失。q在干燥地区，强风会将表面土壤带走，令养分流在干燥地区，强风会将表面土壤带走，令养分流失失 2.降水/水分状况（四）、地形p首先影响热量的重新分配，不同坡度和方位的斜坡，接受太阳的热量不同，土壤类型在不同的坡向上的分布也会有所不同。p影响土壤水分、养分和机械组成的分配状况。坡地上部的土壤土层较薄，质地较粗，养分（及盐基）较少。下部及低平地区，因水分集中，土壤含水量较大。p通过海拔绝对高度的变化表现出来。（四）、地形首先影响热量的重新分配，不同坡度和方位的斜坡，接（五）、时间 土壤形成过程的程度是以时间为转移的，随时间持续不同，土壤中物质的淋溶与聚积的程度也不同。1.在其土壤形成条件相同的情况下，具有发育年龄不同的土壤，其肥力状况是不同的。2.年幼的土壤，各土层层次的特征并不明显。（五）、时间土壤形成过程的程度是以时间为转移的，随时（六）、五个因素的关系 五个成土因素中的每一个因素，不仅可以直接影响土壤的形成过程，而且可以间接影响其他因素而起作用。（六）、五个因素的关系五个成土因素中的每一个因素，不三、土壤形成的人为作用1.定向干预土壤形成过程。2.耕种熟化、改善自然条件，影响程度受科学技术水平和社会因素限制。(1)合理耕作经营：土壤不断改良，保持和提高土壤肥力(2)不合理耕作经营：土壤沙化、盐碱化和水土流失等三、土壤形成的人为作用1.定向干预土壤成土过程:(了解)q崩解：在高寒山区或干旱内陆地区，由于水热条件差，风化作用停留在崩解阶段，由于热胀冷缩等物理变化引起岩石破碎的过程。常形成粗骨土或石质土。q盐化：发生在干旱、半干旱或滨海地区。旨在地表水、地下水或母质中含有较多的易溶性盐分情况下，经强烈的蒸发作用，这些盐分随毛管水作垂直或水平移动，逐渐向地表或局部地段聚集的作用过程。q碱化：发生在干旱、半干旱或滨海地区。指交换性钠离子不断进入并被吸附在土壤胶体表面的过程。成土过程:(了解)q钙化：在干旱、半干旱条件下，土壤碳酸钙发生移动和积累的过程。其结果是使土壤胶体表面和土壤溶液被钙饱和，并可在土壤剖面中形成富含游离碳酸钙的钙积层。q淋溶：指土壤物质以悬浊液或溶液状态，从土壤的一个层次或几个层次向下迁移的过程。多发生在湿润条件下，结果使易溶盐和碳酸钙淋失。q灰化：在某些情况下（冷湿气候），贫盐基的凋落物或苔藓分解产生的各种有机酸，随着下渗水流进入土体，对土壤矿物发生溶解、水解或鳌合裂解作用，使铁铝活化并与有机质结合，一起从上层淀积，是上层土体中相对富积。钙化：在干旱、半干旱条件下，土壤碳酸钙发生移动和积累的过q黏化：土壤剖面中黏粒形成和积累的过程。一般分为次生黏化和淀积黏化。前者指土体内化学风化所形成的黏粒就地积累，后者指黏粒以悬浮液形式，自剖面上部向下淋洗并淀积于一定深度土层内。q白浆化：在季节性还原淋溶的条件下，土壤中黏粒与铁、锰离子子表层随水移动，在表层之下形成黏粒含量高而铁锰贫乏的漂白层，而该层之下形成淀积黏化层的过程。黏化：土壤剖面中黏粒形成和积累的过程。一般分为次生黏化和q硅铝化：温带湿润或半湿润气候条件下，母岩中的原生矿物经缓慢的化学风化（特别是水解），形成以粘土矿物为主的风化层或淀积物的过程。q铁铝化：在高温多雨条件下，矿物岩石经剧烈的化学风化，原生和次生铝硅酸盐类矿物都可以彻底分解为氧化铁、氧化铝和氧化硅等，其中的氧化硅易向下淋失，而氧化铁、铝相对富集的作用过程。铁铝化作用的结果是使土壤中黏粒部分以黏粒矿物或铁、铝氧化物占优势。硅铝化：温带湿润或半湿润气候条件下，母岩中的原生矿物经缓q潜育化：在长期渍水和嫌气分解影响下，土壤中高价铁、锰还原为低价铁锰化合物的过程。q熟化：在耕作条件下，通过耕种、培肥与改良，促进土壤水、肥、气、热诸因素不断调协，使土壤向有利于作物高产方向转化的过程。q有机质积累：植被下有机质在土壤表层积累的过程。潜育化：在长期渍水和嫌气分解影响下，土壤中高价铁、锰还原1.3土壤的组成1.3土壤的组成土壤矿物质定义定义地地地地壳壳壳壳的的的的岩岩岩岩石石石石、矿矿矿矿物物物物经经经经过过过过风风风风化化化化和和和和成成成成土土土土过程作用形成的产物过程作用形成的产物过程作用形成的产物过程作用形成的产物作用作用土土壤壤矿矿物物质质的的组组成成和和性性质质直直接接影影响响土土壤壤的的物物理理性性质质、化化学学性性质质。土土壤壤矿矿物物质质是是植植物物营营养养元元素素的的重重要要供供给给源源，按按其其成成因因可可分分为为原原生生矿矿物物质质和和次生矿物质次生矿物质一、土壤矿物质土壤矿物质定义地壳的岩石、矿物经过风化和成土过程作用形成的产土壤矿物质的矿物组成 1、原生矿物质：它是各种岩石经受不同的物理风化，仍遗留在土壤中的一类矿物，其原来的化学组成没有改变。p原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐为主；常见石英、长石、云母、辉石、角闪石等。p植物养分的重要来源，Ca、Mg、K、P、S等。2、次生矿物质：它大多是由原生矿物质经风化后形成的新矿物。p以粘土矿物为主p有Si、Al、Fe的氧化物及其水合物。土壤矿物质的矿物组成1、原生矿物质：它是各种岩石经受不同二、土壤有机质 土壤有机质土壤有机质含量含量土土壤壤有有机机质质绝绝大大部部分分集集中中于于土土壤壤表表层层(0-(0-1515或或0-20cm),0-20cm),我我国国土土壤壤有有机机质质含含量量在在1-1-5%5%之间。之间。来源来源植植物物的的根根茬茬、茎茎秆秆、落落叶叶、土土壤壤中中的的动动物物残骸残骸、微生物、微生物以及施入土壤的有机肥料等以及施入土壤的有机肥料等作用作用具具有有吸吸收收性性能能、土土壤壤缓缓冲冲性性能能以以及及与与土土壤壤重重金金属属的的络络合合性性能能等等,这这些些性性能能对对土土壤壤的结构、性质、质量都有重大影响的结构、性质、质量都有重大影响二、土壤有机质土壤有机质含量土壤有机质绝大部分集中于土壤表p土壤腐殖质 土壤腐殖质：是除未分解和半分解动、植物残体及微生物体以外的有机物质的总称，包括腐殖酸、富里酸、腐黑物等，通常占土壤有机质的90%以上。土壤腐殖质，是土壤特有的有机物质，主要是动植物残体通过微生物作用，发生复杂转化而成。土壤腐殖质腐殖质分子结构官能团（功能团）：羧基、酚羟基、醇羟基、甲氧基、甲基、醌基等。腐殖质具有：p离子吸附性、对金属离子的络合性、氧化还原性。p腐殖质的溶解性、分散性和吸水性p腐殖质的稳定性腐殖质分子结构官能团（功能团）：羧基、酚羟基、醇羟基、甲氧三、土壤水和空气 土壤水和空气土壤水和空气水水土壤中各种形态水分土壤中各种形态水分,对土壤中物质的对土壤中物质的转化过程和土壤的形成过程起着决定性转化过程和土壤的形成过程起着决定性作用。土壤水是含有复杂溶质的稀溶液，作用。土壤水是含有复杂溶质的稀溶液，因此常将土壤水及其所含溶质称为因此常将土壤水及其所含溶质称为土壤土壤溶液溶液。土壤溶液是植物生长所需要的水。土壤溶液是植物生长所需要的水分和养分的主要供给源分和养分的主要供给源空气空气土土壤壤空空气气是是存存在在于于土土壤壤中中的的气气体体的的总总称称。是土壤的重要组成之一是土壤的重要组成之一三、土壤水和空气土壤水和空气水土壤中各种形态水分,对土壤中环境地质学：土地资源与地质环境课件1.吸湿水 土粒通过吸附力（分子引力和静电引力）吸附空气中水汽分子所保持的水分称为吸湿水。特点：q吸附力很强，对水汽分子的吸附可达10000个大气压，因而水的密度增大，可达1.5g/cm3，无溶解能力，不移动，通常是在105-110条件下烘干除去。对植物无效。q只含有吸湿水的土壤称为风干土；除去吸湿水的绝对干土称为烘干土。q吸湿水含量还受空气湿度的影响，空气相对湿度高，吸湿水含量也高，反之则吸湿水含量低。土壤水的类型划分1.吸湿水土壤水的类型划分吸湿水达到最大值，此时的土壤吸湿水量就叫做最大吸湿量。吸湿水达到最大值，此时的土壤吸湿水量就叫做最大吸湿量。2、膜状水：土粒吸附力所保持的液态水，在土粒周围形成连续水膜，称为膜状水。特点：保持的力较吸湿水低，水的密度较吸湿水小，仍粘滞而无溶解性；移动缓慢，由水膜厚的地方往水膜薄的地方移动，速度0.20.4mm/h。膜状水对植物有效性低，部分有效。2、膜状水：土粒吸附力所保持的液态水，在土粒周围形成连续水膜3.毛管水：存在于毛管孔隙中为表面力所保持的水分称为毛管水。4.重力水：受重力作用可以从土壤中排出的水分称为重力水，主要存在于通气孔隙中。3.毛管水：存在于毛管孔隙中为表面力所保持的水分称为毛管水。土壤空气组成与大气基本相似，主要以N2、O2、CO2及水汽等为主要成分;其次还有少量土壤进行生物化学作用产生的还原性气体，如H2S、NH3、CH4、CO等.土壤空气与近地表大气组成，主要差别：1.土壤空气中的CO2含量高于大气；2.土壤空气中的O2含量低于大气；3.土壤空气中水汽含量一般高于大气；土壤空气组成与大气基本相似，主要以N2、O2、CO2四、土壤生物四、土壤生物四、土壤生物土壤动物指长期或一生中大部分时间生活在土壤或地表凋落物层中的动物。土壤动物的指示作用土壤动物的指示作用 土壤动物多样性被认为是土壤肥力高低及生态稳定性的有效指标。土壤中某些种类的土壤动物可以快速灵敏地反映土壤是否被污染以及污染的程度。线虫常被看作生态系统变化和农业生态系统受到干扰的敏感指示生物。土壤动物指长期或一生中大部分时间生活在土壤或地按体形大小分类 小型土壤动物，体长在0.2mm以下，主要包括鞭毛虫、变线形虫等原生动物，大部分轮虫的和线虫等。中型土壤动物，体长0.2-2mm，主要有螨类、跳虫等微小节肢动物，还有涡虫、蚁类等。大型土壤动物，体长2-20mm，主要有大型的甲虫、蜈蚣、弹尾虫、蝉的若虫和盲蛛等。巨型土壤动物，体长大于20mm，脊椎动物中，有蛇、蜥蜴、蛙、鼠类和食虫类的鼹鼠等，无脊椎动物中，有蚯蚓和许多有害的昆虫（包括蝼蛄、金龟甲和地蚕）。按体形大小分类1、原生动物 原生动物是生活于土壤和苔藓中的真核单细胞动物，原生动物结构简单、数量巨大，只有几微米至几毫米，而且一般每克土壤有100个原生动物，在土壤剖面上分布为上层多，下层少。已报导的原生动物有300种以上 原生动物以微生物、藻类为食物，在维持土壤微生物动态平衡上起着重要作用，可使养分在整个植物生长季节内缓慢释放，有利于植物对矿质养分的吸收。1、原生动物环境地质学：土地资源与地质环境课件环境地质学：土地资源与地质环境课件环境地质学：土地资源与地质环境课件环境地质学：土地资源与地质环境课件2、土壤线虫 线虫属线形动物门的线虫纲，是一种体形细长（1mm左右）的白色或半透明无节动物，是土壤中最多的非原生动物，已报导种类达1万多种，每平方米土壤的线虫个体数达105条。是多数森林土壤中湿生小型动物的优势类群。线虫喜湿，主要分布在有机质丰富的潮湿土层及植物根系周围。可分为腐生型线虫和寄生型线虫，腐生型线虫的活动对土壤微生物的密度和结构起控制和调节作用，另外通过捕食多种土壤病原真菌，可防止土壤病害的发生和传播。寄生型线虫的寄主主要是活的植物体的不同部位，寄生的结果通常导致植物发病。2、土壤线虫3、蚯蚓 蚯蚓是典型的土壤动物，主要集中生活在表土层或调枯落物层，因为它们主要捕食大量的有机物和矿质土壤，因此有机质丰富的表层，蚯蚓密度最大，平均最高可达每平方米170多条。蚯蚓通过大量取食与排泄活动富集养分，促进土壤团粒结构的形成，并通过掘穴，穿行改善土壤的通透性，提高土壤肥力。因此，土壤中蚯蚓的数量是衡量土壤肥力的重要指标。3、蚯蚓1.4 土壤的物理性质一、土壤的机械组成1。土壤粒级的划分2。土壤颗粒的组成和质地分类二、土壤的物理性质1。土壤的相对密度和容重2。土壤的孔隙3。土壤的水分常数4。土壤的物理机械性三、土壤的剖面结构1.4土壤的物理性质一、土壤的机械组成p粒级按照一定的粒径大小范围将土粒分成的若干组，称为粒组或粒级。各粒级组的性质石砾：主要成分是各种岩屑砂粒：主要成分为原生矿物。比表面积小，养分少，保水保肥性差，通透性强。粘粒：主要成分是粘土矿物。比表面积大，养分含量高，保肥保水能力强，但通透性差。粉粒：性质介于砂粒和粘粒之间。粒级按照一定的粒径大小范围将土粒分成的若干组，称为粒组或环境地质学：土地资源与地质环境课件环境地质学：土地资源与地质环境课件p土壤质地各粒级在土壤中所占的相对比例或重量百分数，叫做土壤的机械组成，也称为土壤质地。土壤质地各粒级在土壤中所占的相对比例或重量百分数，叫做土中国土壤质地分类标准（暂拟方案，1975）中国土壤质地分类标准（暂拟方案，1975）土壤质地砂土：砂土：砂土的粒径最大，砂粒占优势，（0.05mm-2.00mm),潮湿的砂土不能攥团，摸上去磨手。土壤中的大孔隙多，毛管孔隙少。通气、透水性强，保水和蓄水性能弱，热容量小，温度变化剧烈，易受干旱威胁；保肥能力弱，易耕作。土壤质地砂土：砂土的粒径最大，砂粒占优势，（0.05土壤质地 壤土的粒径次之，含砂粒、粉粒、粘粒的含量比较适中，（0.002mm-0.05mm)，潮湿的壤土可以攥团。通气、透水性能良好；蓄水、保肥和供肥能力强 壤土壤土土壤质地壤土的粒径次之，含砂粒、粉粒、粘粒的含量比较土壤质地 粘土的粒径最小，粘粒占优势。（小于0.002mm)，潮湿的粘土，可以搓条，手感粘腻。毛管作用力强，透水、通气性差；蓄水保水能力差，保肥性能好；养分含量丰富；质地粘重，不易耕种。粘土粘土土壤质地粘土的粒径最小，粘粒占优势。（小于0.002p土壤的密度（比重）：单位体积固体（无粒间孔隙）的重量与同体积水的重量之比，称为土壤的相对密度（比重）。土壤（土粒）密度单位容积的固体土粒（无粒间孔隙）的干重。单位为：g/cm3p土壤的容重：单位体积的原状土体（包括固体和孔隙）的干土重（105-110），称为土壤容重，以g/cm3表示。土壤的密度（比重）：单位体积固体（无粒间孔隙）的重量与同体积p土壤孔隙度土粒与土粒，结构体与结构体之间，通过点、面接触关系，形成大小不等的空间，土壤中的这些空间称为土壤孔隙。单位体积土壤内孔隙所占体积的百分比，称为土壤孔隙度。土壤孔隙度一般不直接测定，可根据土壤容重和比重计算而得。土壤孔隙度q土壤中孔隙的形状是复杂多样的，通常把土壤这种多孔的性质称为土壤的孔隙性。土壤孔性包括孔隙度（孔隙的数量）和孔隙类型（孔隙的大小及其比例），前者决定着土壤气、液两相的总量，后者决定着气、液两相的比例。土壤的重要属性。q土壤孔隙度的大小取决于土壤的质地，结构和有机质的含量。不同土壤的孔隙度差别是很大的，砂土是33-35%，细砂土和砂壤土40-47%，粘土47-55%。有结构土壤的孔隙度为55-65%，有时可达70%，有机质含量多的泥炭土孔隙度可达85%，一般作物适宜的孔隙度为50%左右。土壤中孔隙的形状是复杂多样的，通常把土壤这种多孔的性质称为土当量孔径:是指与一定的土壤水吸力相当的孔径,它与孔隙的形状及其均匀性无关（mm）。d=3/T T-土壤吸水力（100Pa）非活性孔：又称无效孔、束缚水孔。这是土壤中最细微的孔隙，当量孔径一般1.5105Pa。毛管孔隙：当量孔径约为0.2-0.02mm,土壤水吸力1.5104-1.5105Pa,具有毛管作用。通气孔隙：当量孔径0.2mm,相应的土壤水吸力1.5104Pa,毛管作用明显减弱。土壤孔隙类型当量孔径:是指与一定的土壤水吸力相当的孔径,它与孔隙的形状q水分常数：土壤含水量根据受土壤各种力的作用达到某种程度的水量，对于同一土壤来说，此时的含水量基本不变，称为土壤水分常数，又叫水分特征值，它是一些与植物吸收水分有关系的数值。1、吸湿系数（最大吸湿水量）是在相对湿度接近饱和空气时，土壤吸收水汽分子的最大量与烘干土重的百分率。水分常数：土壤含水量根据受土壤各种力的作用达到某种程度的水量2、凋萎系数 当植物产生永久凋萎时的土壤含水量。此时土壤水主要是全部的吸湿水和部分膜状水。经验公式凋萎系数=吸湿系数*(1.341.5)3、田间持水量 当土壤被充分饱和后，多余的重力水已经渗漏，渗透水流已降至很低甚至停止时土壤所持的含水量。此时水分类型包括吸湿水、膜状水和全部毛管悬着水。田间持水量=吸湿系数*2.52、凋萎系数4、全容水量 土壤完全为水所饱和时的含水量，此时土壤水包括吸湿水、膜状水、毛管水和重力水。水分基本充满了土壤孔隙，在自然条件下，水稻土、沼泽土或降雨、灌溉量较大时可达到全容水量。5、有效水含量 土壤中的水分，并不是全部能被植物的根系吸收利用。土壤水的有效性是指土壤水被植物吸收利用的状况。4、全容水量土壤水分含量的表示 1、土壤质量含水量（重量百分数）：土壤中保持的水分质量占土壤质量的分数,g/kg。m=(m1-m2)/m21000m为土壤质量含水量(g/kg)、m1为湿土质量(g)、m2为干土质量(g)。2.土壤容积含水量：土壤水分容积与土壤容积之比，常用v表示，单位为cm3/cm3。v(%)=(土壤水分容积/土壤容积)100v(%)=土壤质量含水量容重/1000100土壤水分含量的表示3、土壤相对含水量土壤水分含量占饱和含水量的百分比或占田间持水量的百分比。=(土壤含水量/土壤田间持水量)100%4、水层厚度：单位面积上一定土层厚度内含有的水层厚度，mm。=土层厚度*土壤容重*土壤质量含水量5、水体积：水层厚度乘以面积。土壤蓄水量（立方米/亩）=每亩面积*土层厚度*土壤容重*土壤质量含水量3、土壤相对含水量土壤水分含量占饱和含水量的百分比或占田间4、土壤的物理机械性 土壤的物理机械性是指土壤在各种含水状况下，受到外力作用时显示出一系列的动力学的性质，包括土壤的粘结性、粘着性、膨胀性和收缩性、可塑性等。1.土壤粘结性 土粒与土粒之间互相吸引而结合在一起的性能称为土壤粘结性。它反映出土壤抵抗机械破碎的性能。土壤粘结性决定于土粒之间的接触面积，它受土壤质地、水分、腐殖质含量及土壤结构所影响。4、土壤的物理机械性2.土壤粘着性 土壤粘着性指土粒粘附于外物的性能。粘着性的大小决定于土壤与外物的接触面积有关，所以影响因素与粘结力相同。3.土壤的可塑性：指土壤在湿润状态下，能被塑造并保持其所取得形状的性能。2.土壤粘着性土壤粘着性指土粒粘附于外物的性能。粘着性的4.土壤的膨胀性和收缩性：指土壤因吸水而膨胀，脱水干燥而收缩的性质。5.土壤耕性：指土壤在耕作时所表现的性状，包括耕作难易，宜耕期长短及耕作质量等。4.土壤的膨胀性和收缩性：指土壤因吸水而膨胀，脱水干燥而收缩三、土壤剖面的形态特征 土壤形态即土壤的外部特征。在土壤形成以后，各土层在组成和性质上是不相同的，所以反映在剖面形态特征上，各层也是有差别的。土壤重要的形态特征有：颜色、结构、质地、坚实度、孔隙、湿度、新生体、侵入体、动物孔穴等。三、土壤剖面的形态特征土壤形态即土壤的外部特征。在土（一）、土壤颜色1、土壤颜色是土壤内在物质组成（矿物和化学组成）在外在色彩上的表现。土壤定名往往用两种颜色来表示。如暗棕、黑棕、红棕，前为次要颜色，后为主要颜色。（一）、土壤颜色1、土壤颜色是土壤内在物质组成（矿物和化学组2、决定土壤颜色的主要有以下几种物质：(1)腐殖质：含量多时呈黑色，少时呈暗灰色。(2)氧化铁：多为含水氧化铁，如褐铁矿和针铁矿等使呈铁锈色和黄色。(3)石英、斜长石、方解石、高岭石、二氧化硅粉末、碳酸钙粉末等，使呈白色。(4)氧化亚铁：在沼泽土、潜育土中，使土壤具有蓝色或青灰色。3、土壤的物理性状也会影响颜色，如越湿颜色越深，越细颜色越浅，光越强颜色越浅。2、决定土壤颜色的主要有以下几种物质：（二）、土壤结构、土壤结构1、土壤结构的概念p土壤结构体是指土壤中的土粒相互黏结团聚成大小形状和性质不同的聚合体称之为土壤结构体。p土壤结构性是指土体中土壤结构体的大小、类型、数量、品质及其相互排列方式和相应的孔隙状况等的综合特性。它是土壤的重要物理性质（二）、土壤结构2、土壤结构体的类型片状结构体 柱状、棱柱状结构体块状结构体、核状结构体团粒结构2、土壤结构体的类型片状结构体 农民称卧土，水平轴发育大大超过纵轴，呈扁平状，厚度1-5mm。常出现与犁底层和雨后或灌溉结壳。片状结构体农民称卧土，水平轴发育大大超过纵轴，呈扁平状，柱状、棱柱状结构体 在结构体形成时纵轴发育大于水平轴，在土体中直立，边面不明显称柱状结构体。边面棱角明显称棱柱状结构。它常出现于北方干旱半干旱，富含粉砂或粘重质地中，称之为立土、竖土。表面有铁质、锰质胶膜形成棱柱状结构，内部紧实。柱状、棱柱状结构体在结构体形成时纵轴发育大于水平轴，在土体块状结构体、核状结构体，纵轴与水平轴大体相等，边面不明显，分大块状、块状和碎块状。表土中多见块状与碎块状。常出现于有机质缺乏瘠薄而粘重的土壤，土壤过干过湿耕作最易形成块状结构。常出现于缺乏有机质的底土中，农民称之为“蒜瓣土”。块状结构体、核状结构体，纵轴与水平轴大体相等，边面不明显，分团粒结构 有机质丰富的自然土壤与耕作土壤中，为近似球形疏松多孔的小土团。0.25-10mm之间，0.25mm称微团粒,是形成团粒的基础,在提高水稻土和农业土壤肥力具重要作用。团粒结构有机质丰富的自然土壤与耕作土壤中，为近似球形疏松3、土壤结构体与土壤肥力p团粒结构与土壤肥力对土壤肥力尤其是粘土的肥力起良好的作用，原因如下：（1）团粒结构具有较适宜的孔性；（2）团粒结构较多的土壤具有蓄水抗旱作用；（3）团粒结构较多的土壤可以协调水气矛盾、保肥和供肥的矛盾；（4）团粒结构可提高土壤耕作质量；p其它结构与土壤肥力有这些结构的土体中水肥气热极不协调，因此为不良结构体。3、土壤结构体与土壤肥力（三）、新生体 新生体是在土壤形成过程中新产生或聚积的物质，具有一定的外形和界限。1、按外观分：新生体盐霜、盐斑、结核等。2、按化学组成分：由易溶性盐类组成，如氯化钠、硫酸钠、硫酸钙、碳酸钙等；由晶质和非晶质的化合物组成，如含水氧化铁的化合物、氧化亚铁的化合物、锰的化合物、二氧化硅和有机物等。新生体是判断土壤性质、组成和发生过程等非常重要的特性。如盐结皮和盐霜，表示土壤中有可溶性盐类存在；锈斑和铁结核是近代或过去，在水影响下产生干湿交替的特征。（三）、新生体新生体是在土壤形成过程中新产生或聚积的（四）、侵入体 侵入体是位于土壤中，但不是土壤形成过程中聚积和产生的物体。侵入体有砖头、瓦片、铁器、瓷器等。一般常见于耕作土壤中，可判断人为经营活动对土壤层次影响所达到的深度，以及土层的来源等。（四）、侵入体侵入体是位于土壤中，但不是土壤形成土壤剖面1 1、定义、定义：土壤剖面是指从地面向下挖掘所裸露的一段垂直切面，这段垂直切面的深度一般在两米以内。2 2、土壤剖面构造：、土壤剖面构造：指土壤剖面从上到下不同土层的排列方式。一般情况下，这些土层在颜色、结构、紧实度和其他形态特征上是不同的。土壤剖面1、定义：土壤剖面是指从地面向下挖掘所裸露的一段垂直观察面观察面1.0m1.5m土壤剖面挖掘示意图土壤剖面挖掘示意图0.8m堆土堆土观察面1.0m1.5m土壤剖面挖掘示意图0.8m堆土p土壤发生层（土层）土壤在成土过程中分化形成的层次。p发生层的区分：主要根据颜色、质地、结构、松紧度、新生体、石灰性和酸碱性等形态特征。土壤发生层（土层）土壤在成土过程中分化形成的层次。典型的土壤层次结构典型的土壤层次结构堆积枯枝落叶，下部以初步分解腐殖质含量高，与矿物颗粒紧密结合形成暗色土层物质淋失，颜色较浅淋溶层淋移物质在此层沉积，多形成核状、柱状、棱状结构，较紧实土层较深，受成土因素影响小，保持母质特性典型的土壤层次结构堆积枯枝落叶，下部以初步分解腐殖1暗棕壤剖面图1暗棕壤剖面图2潮土剖面图2潮土剖面图3红壤剖面图3红壤剖面图4砖红壤剖面4砖红壤剖面5棕壤剖面5棕壤剖面6黄棕壤剖面6黄棕壤剖面7黄壤剖面图7黄壤剖面图8黑土剖面图8黑土剖面图9栗钙土剖面图9栗钙土剖面图10石灰土剖面图10石灰土剖面图11褐土剖面11褐土剖面黄绵土剖面图黄绵土剖面图12黑钙土剖面图12黑钙土剖面图13海滨盐土剖面图13海滨盐土剖面图14紫色土剖面14紫色土剖面15石膏盐盘棕漠土剖面图15石膏盐盘棕漠土剖面图红壤性水稻土剖面红壤性水稻土剖面高山草原土剖面高山草原土剖面高山草甸土剖面高山草甸土剖面干旱地区盐土干旱地区盐土（二）、土壤的化学性质p土壤中的胶体p土壤酸度和土壤的缓冲性p土壤的氧化还原性（二）、土壤的化学性质土壤中的胶体