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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第2章 土壤的基本物质组成,2.1 土壤矿物质与岩石的风化,岩石风化形成的矿物质颗粒统称为,土壤矿物质(,soil mineral matter)。,2.1.1,岩石(,rock),的风化,2.1.1.1 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。,2.1.1.2 主要成土矿物、岩石,自然界的矿物岩石经风化作用及外力搬运形成母质（,parent material),母质经成土作用形成土壤。,岩石是一种或数种矿物的集合体。根据其成因可分为三类：,（1）岩浆岩（,magmatic,rock)：,由岩浆冷凝而成。,（2）沉积岩(,sedimentary rock)：,由各种先成的岩石经风化、搬运、沉积、重新固结而成或由生物遗体堆积而成的岩石称为沉积岩。,（3）变质岩(,metamorphic rock)：,在高温高压下岩石中的矿物发生重新结晶或结晶定向排列而形成的岩石称为变质岩。,2.1.1.3 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。,（1）物理风化(,physical weathering),（2）,化学风化(,chemical weathering),（3）,生物风化(,biological weathering),2.1.1.4,母质的类型及分布规律,（1）残积物(,residual deposit)（2）,坡积物(,slop deposit)（3）,洪积物(,diluvial,deposit)（4）,冲积物(,alluvial deposit)（5）,湖积物(,lacustrine,deposit)（6）,海积物(,marine deposit)（7）,风积物(,aerolian,deposit)（8）,黄土(,loess)（9）,红土(,quaternary red clay),2.1.2,土壤的矿物组成和化学组成,2.1.2.1 土壤矿物,（,1）,原生矿物(,primary mineral),：,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(,secondary mineral),：,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。,2.1.2.2 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。,2.1.3 土壤的机械组成,2.1.3.1 土壤粒级,土壤粒级分类 土粒分级一般是将土粒分为石砾、砂粒、粉砂粒和粘粒四级。,(1)国际制土粒分级,(2)前苏联制土粒分级（又称卡庆斯基制）是以粒径1,mm,为土粒的上限,以粒径小于0.001,mm,为土粒的下限。,(3)我国制土粒分级,各粒级的组成,(,1)矿物组成,由于岩石中的各种矿物抵抗风化的强弱不同，造成各粒级土粒的矿物组成有较大的差别。,砂粒和粉砂粒主要是由各种原生矿物组成；粘粒部分主要由次生矿物组成。,(2)化学组成,砂粒和粉砂粒以石英和长石等原生矿物为主，二氧化硅含量较高；粘粒中，则以次生硅酸盐矿物为主，铁、钾、钙、镁等的含量较多。,2.1.3.2 土壤质地(,soil texture,),土壤中各粒级土粒含量(质量)百分率的组合,叫做,土壤质地(或称土壤颗粒组成、土壤机械组成).,土壤质地分类:根据土壤中各粒级含量的百分率进行的土壤分类,叫做土壤,质地分类,.,(1)国际制土壤质地分类:按砂粒、粉粒、粘粒三种粒级所占百分数划分为4类12种。,（2）前苏联土壤质地分类：,根据物理性粘粒和物理性砂粒的含量，把土壤质地分为三类九种.,(3)我国制土壤质地分类:将土壤分为3大组成12种质地名称。,2.1.3.3 土壤质地与肥力的关系,土壤质地常常是土壤通气、透水、保水、保肥、供肥、保温、导温和耕性等的决定性因素。,（1）砂土类(,sand soil)：,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，缺少有机质的砂土泡水后容易沉淀、板结、闭气。,（2）粘土类(,clay soil)：,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，易受渍害和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(,loam soil)：,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。,2.1.3.4 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。,2.1.3.5 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,2.2 土壤生物与土壤有机质,2.2.1 土壤生物(,soil organisms),生活在土壤中的生物包括动物、植物和微生物。,2.2.1.1 土壤微生物(,soil microorganisms),土壤微生物包括细菌、真菌、放线菌、藻类和原生动物等五个类群。其中，细菌数量最多，放线菌、真菌次之，藻类和原生动物数量最少。,（1）细菌(,bacteria),（2）,放线菌(,actinomycetes,),（3）,真菌(,fungi),（4）,藻类(,algae),（5）,原生动物(,protozoon),2.2.1.2 土壤动物,每公顷的土壤中约含有几百千克的各种动物,其中占优势的类群是蚯蚓、线虫、昆虫、蚂蚁、蜗牛等。,（1）蚯蚓(,earthworm),（2）,线虫(,nematode),（3）,其它土壤动物：螨类、蚂蚁、蜗牛、啮齿类动物、其实昆虫等。,2.2.2 土壤有机质(,soil organic matter),土壤有机质泛指土壤中来源于生命的物质。,2.2.2.1 土壤有机质的来源及存在形态,（1）新鲜有机质,（2）半分解的有机质,（3）腐殖质,2.2.2.2 土壤有机质的组成和性质,（1）糖类化合物,（2）纤维素和半纤维素,（3）木质素,（4）含氮化合物,（5）脂肪、树脂、蜡质和单宁,2.2.2.3 土壤有机质的转化过程,（1）有机质的矿化过程(,mineralization,process),有机质的矿化过程,是指有机质在微生物作用下，分解为简单无机化合物的过程，其最终产物为,CO,2,、H,2,O,等，而,N、P、S,等以矿质盐类释放出来，同时放出热量，为植物和微生物提供养分和能量。,糖类化合物的转化,含氮有机物的转化：水解作用；氨化作用；硝化作用,含磷、含硫有机化合物的转化,（2）土壤有机质的腐殖化过程,(,humification,process),有机质的腐殖化过程是形成土壤腐殖质的过程,。,2.2.2.4 腐殖质的组成和性质,（1）腐殖质的组成,胡敏酸（褐腐酸）、富里酸（黄腐酸）和胡敏素（黑腐素）。,（2）腐殖质在土壤中存在的形态,游离状态的腐殖质；与盐基化合成稳定的盐类；与含水三氧化物化合成复杂的凝胶体；与粘粒结合成胶质复合体。,（3）,腐殖质分子结构,（4）腐殖质具有带电性,（5）腐殖质的吸水性,（6）腐殖质的稳定性,2.2.2.5 影响土壤有机质转化的因素,（1）有机质的碳氮比和物理状态,有机质的碳氮比,是指有机物中碳素总量和氮素总量的比例。,通常把每克干重的有机质经过一年分解后转化为腐殖质（干重）的克数，称为,腐殖化系数,。,（2）土壤水、热状况,（3）土壤通气状况,（4）土壤酸碱性,2.2.2.6 土壤有机质对土壤肥力的作用,（1）土壤养分的主要来源,（2）改善土壤物理性质,（3）提高土壤的保肥性,（4）促进作物生长发育,（5）有助于消除土壤的污染,2.3 土壤水分,2.3.1 土壤水分的保持,2.3.2 土壤水分的类型和性质,2.3.2.1 土壤吸湿水,固相土粒靠其表面的分子引力和静电引力从大气和土壤空气中吸附气态水，附着于土粒表面成单分子或多分子层，称为,土壤吸湿水(,soil hygroscopic water),。,吸湿水的特点：水分子呈定向紧密排列、密度1.22.4,g/cm,3,、,无溶解能力、不能以液态水自由移动，也不能被植物吸收。,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,。,2.3.2.1 膜状水(,soil film water),吸湿水达到最大后，土粒还有剩余的引力吸附液态水，在吸湿水的外围形成一层水膜，这种水分称为,膜状水,。,作物无法从土壤中吸收水分而呈现永久凋萎，此时的土壤含水量就称为,凋萎系数,。,当膜状水达到最大厚度时的土壤含水量称为,最大分子持水量,。,2.3.2.3 土壤毛管水(,soil capillary water),靠毛管力保持在土壤孔隙中水分称为土壤,毛管水,。,毛管水的特点：这种水可以在土壤中上下左右移动、具有溶解养分的能力、作物可以吸收利用。,毛管水的数量主要取决于土壤质地、腐殖质含量和土壤结构状况。,根据土层中毛管水与地下水有无连接，通常将毛管水分为：,毛管支持水(,soil capillary supporting water),和,毛管悬着水(,soil capillary suspending water),毛管悬着水达到最大时的土壤含水量称为,田间持水量(,field water holding capacity),。,田间持水量的变化范围：砂土为：160220,g/kg；,壤土为：220300,g/kg；,粘土为：280350,g/kg。,2.3.2.4,土壤重力水(,soil gravitational water),土壤重力水,是指土壤水分含量超过田间持水量之后，过量的水分不能被毛管吸持，而在重力的作用下沿着大孔隙向下渗漏成为多余的水。,土壤所有孔隙都充满水分时的含水量称为,土壤全蓄水量或饱和持水量,。,2.3.3 土壤水分含量的表示方法,2.3.3.1 土壤质量含水量(,mass water content of soil),土壤质量含水量,是指土壤中保持的水分质量占土壤质量的分数,单位,g/kg(,也曾用%表示)。,m,=(m,1,-m,2,)/m,2,1000,式中,m,为土壤质量含水量（,g/kg）、m,1,为湿土质量（,g）、m,2,为干土质量（,g）。,2.3.3.2,土壤容积含水量(,volumetric water content of soil),土壤容积含水量,是指土壤水分容积与土壤容积之比，常用,v,表示单位为,cm,3,/cm,3,。,v,（%）=（,土壤水分容积/土壤容积）100,2.3.3.2 土壤相对含水量(,relative water content of soil),在生产实际中常以某一时刻土壤含水量占该土壤田间持水量的百分数作为相对含水量来表示土壤水分的多少。,土壤相对含水量=（土壤含水量/土壤田间持水量）,100%,2.3.3.4 水层厚度,这是指一定深度（,mm）,土层中水分总量相当于若干水层厚度（,mm）。,水层厚度(,mm)=,土壤质量含水量%,土壤容重土层深度(,mm）,2.3.4,土壤水分的能态,土壤中所保持的水分与自由水不同，它不但受到各种吸力（分子力、毛管力等）的作用，而且还含有一定的溶质，因此在同样的条件下，土壤水分的能量比自由水低。,2.3.4.1
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