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1、第一章 土壤矿物质土粒,第一篇 土壤基础理论,三相组成：固相：固体土粒 占总体积50%矿物质（38%）有机质（12%），矿物质重量计95%，有机质微生物5%以下液相：25-30%气相：15-25%土壤孔隙，水分养分气体运移通道,第一节 形成土壤母质的矿物、岩石,一、主要成土矿物,矿物：一类天然产生于地壳中且具有一定的化学组成、物理特性和内部结构的化合物或单质。按矿物的起源，可分为：原生矿物(primary mineral)：直接来自火成岩或变质岩的矿物，风化过程中没有改变化学组成。常见的土壤原生矿物有四类：（1）硅酸盐类：正长石(orthoclase)、斜长石(plagioclase)、白云母
2、(muscovite)、黑云母(biotite)、角闪石(hornblende)、辉石(augite)、橄榄石(olivine)（2）氧化物类：石英(quartz)、赤铁矿(hematite)、磁铁矿(magnetite)（3）硫化物类：黄铁矿(pyrite)（4）磷化物类：磷灰石(apatite)次生矿物(secondary mineral)：,水晶,金属自然金,方解石,磷灰石,原生矿物(primary mineral)：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，包括3类：（1）次生铝硅酸盐（粘土矿物）：是土壤粘粒的主要组成，均为细小的片状结晶
3、，易粉碎，是长石、云母风化形成的，颗粒细小。主要有三种类型：高岭石(kaolinite)蒙脱石(montmorillonite)水云母(hydromica),高岭石,蒙脱石,水云母,（2）氧化物类矿物：结晶态：针铁矿、褐铁矿、三水铝石等 非结晶态：氧化铝凝胶、凝胶态水铝英石等,针铁矿,褐铁矿,水铝英石,氧化铝凝胶,胶状二氧化硅,三水铝石,（3）简单盐类矿物：碳酸盐：方解石、白云石硫酸盐：硬石膏、石膏,白云石,方解石,硬石膏,石膏,二、主要成土岩石,岩石：一种或数种矿物的集合体。根据组成分：单质岩：一种矿物组成，如：纯大理岩（方解石组成），石英岩（石英组成）复成岩：两种以上矿物组成，如：花岗岩（
4、正长石、石英和云母组成）,岩石的类型：岩浆岩(magmatic rock)：沉积岩(sedimentary rock)：变质岩(metamorphic rock)：,（1）岩浆岩：岩浆冷凝而成,a.酸性岩：SiO265%易风化，K丰富，砂粘适中，花岗岩b.中性岩：SiO252-65%大量粘土矿物，K丰富，正长岩c.基性岩：（碱性）SiO245-52%Ca、Mg、Fe 盐基，辉长岩、玄武岩d.超基性岩：SiO245%，橄榄岩、苦橄玢岩,火山爆发,岩浆岩,花岗岩,安山岩,玄武岩,闪长岩,（2）沉积岩：各种先成的岩石经风化、搬运、沉积重新固积形成（有层次，生物化石）或由生物遗体堆积而成。根据成岩方式
5、，分为：机械性沉积岩：砂岩、砾岩、页岩等化学性沉积岩：石灰岩、白云岩等生物性沉积岩：珊瑚礁、硅藻土等,沉积岩,沉积岩,石灰岩,机械性沉积岩,砂岩 砾岩页岩,化学性沉积岩,石灰岩白云岩,生物性沉积岩,油页岩珊瑚礁 硅藻土,（3）变质岩：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成。如片麻岩，板岩等,片岩 片麻岩板岩 绢云母板岩 粘土板岩,变质岩,岩石圈三大岩类的物质循环,沉积岩和岩浆岩通过变质作用形成变质岩。岩浆岩和变质岩通过母岩的风化、剥蚀和一系列的沉积作用而形成沉积岩。变质岩和沉积岩进入地下深处后，在高温高压条件下发生熔融形成岩浆，经结晶作用而变成岩浆岩。,Further refer
6、ence,第二节 矿物岩石的风化与土壤母质,岩石,土壤,？,风化作用,成土作用,？,一、风化作用（weathering)地壳最表层的岩石在受到空气、水、温度和生物活动的影响下，发生机械破碎和化学变化的过程。所产生的疏松物质就是土壤母质。,二、风化作用的类型（一）物理风化作用指使岩石产生物理变化而成为碎屑状态的过程，特点是成分未变。1、主要是温度引起岩石的热力学变化-昼夜温差、冻结。2、盐类结晶的裂胀作用、流水冲刷和磨蚀、风砂磨蚀产物：颗粒较粗，多偏砂、石砾多，养分不易释放出来。,图1-17 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
7、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。产物：破碎的岩石进一步变细，矿物组成和化学成分改变，产生新的物质。包括：1、溶解作用：岩石中的矿物溶解于水中的作用。,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
8、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；
9、3、呼吸产生的二氧化碳和有机酸，分解矿物等。,植物根的机械破坏作用,物理风化、化学风化、生物风化三者同时并存、相互影响、相互促进。,二、土壤母质的形成与我国的主要成土母质,母质：裸露的岩石经风化作用而形成疏 松的、粗细不同的矿物颗粒的地表堆积体，是形成土壤的母体，称为母质,按风化产物搬运动力与沉积特点的不同，分为以下主要类型：残积物坡积物洪积物河流冲积物湖积物海积物风积物黄土状沉积物冰碛物,坡积物,河流沉积二元结构，延庆盆地,海积物,风积物：流动沙地沙波纹（毛乌素）,黄土母质：峁边线,第三节 土壤矿物质土粒的组成与特性,一、粒径对矿物质土粒的组成与化学组成的影响,土粒：土壤中的各种固体颗粒 单
10、粒（原生颗粒）：岩石风化的碎片、屑粒 复粒（次生颗粒）：复合而成的粘团、有机矿质复合体和微团聚体,粒径粗：石英、长石、云母等原生硅酸盐矿物，少量赤铁矿、针铁矿、磷灰石等粒径细：次生矿物组成，高岭石、水云母、蒙脱石等，以及铁铝氧化物的水化物。,二、粒级与粒级分类,粒级的概念：根据矿质土粒（单粒）粒径大小及其性质的变化，将其分为若干组，称为土壤粒级（粒组）,粒级的分类,土壤颗粒分级：(mm)直径 国际制 美国制 卡庆斯基制 中国制石砾 2 2 1 1砂粒 2-0.02 2-0.05 1-0.05 1-0.05 粉粒 0.02-0.002 0.05-0.002 0.05-0.001 0.05-0.0
11、02 粘粒 0.002 0.002 0.001 0.002 物理性砂粒：1-0.01mm物理性粘粒：0.01mm,三、机械组成和质地分类,机械组成：土壤中各粒级矿物质土粒所占的百分质量分数，也称为颗粒组成。土壤质地：根据机械组成的一定范围划分的土壤类型。,土壤中的矿物质颗粒的大小及含量多少即土壤的颗粒组成不同，对土壤的肥力性质影响很大，在颗粒组成基本相似的土壤中，常常具有类似的肥力特征。因此土壤学家根据肥力特征相近与否，把土壤颗粒组成划分成若干组，每组为一个质地类别，这种分类办法就叫土壤质地分类。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
12、,国际制土壤质地分类,国际制土壤质地分类表,土壤质地,土壤质地,先找到该颗粒的定点（100%），按3个粒级含量分别做各顶点对应的三角形的3条底边的平行线，3线相交点，即为所查质地区,质地三角图：,土壤质地,粘粒20%粉粒40%砂粒40%,土壤质地手测法,四、不同质地土壤的肥力特点和利用改良,1、砂质土壤主要特性（优势粒级性质）砂粒大于50%；通气透水，养分少，不保水肥；易耕;温度变化快，暖性土；发小苗不发老苗。,(一)不同质地土壤的肥力特点和利用,2、粘质土壤主要特性：粘粒高于30%，通气透水不良；保水保肥，养分含量高；升温慢，冷性土 耕性差，发老苗不发小苗，适合于禾谷类作物。,3、壤质土壤主
13、要特性：粉粒大于30%北方称为二合土；性质介于粘土与砂土之间，是农业生产较为理想的土壤质地。,4、土壤质地与肥力的关系及其改良将砂质土、壤质土、粘质土基本肥力性状比较如下：（一）砂质土 农民称白土、白塘土，广泛分布于我国北方，它通气透水性强，保水保肥性差，养分含量少，耕性好，春天升温快，是暖性土。适种抗旱耐瘠作物，保证水源，及时灌溉，多施有机肥，少施勤施化肥，保证养分、水分供给。（轻、薄、暖）（二）粘质土 农民称红土、红淤土红泥头等，广泛分布于平原洼地、山间盆地、湖洼地区，南方分布较广。它的特性与砂土相反，通气透水性差，保水保肥性强，养分含量高，土温比较稳定，但春天土温转暖慢是冷性土，耕性差。由于它肥劲稳、肥效长，因此适种粮食作物。（重、壮、冷）（三）壤质土 农民称两合土、连合土，砂粒粘粒含量适中，集砂土粘土优点于一身，适种作物广，肥力较高。（柔、沃、温）,(二)土壤质地层次性（质地剖面）,夹砂层,夹粘层,(三)不同质地土壤的改良,对不同质地的土壤，首先要强调因土制宜地耕作和管理。对过砂或过黏的无法种植的土壤也可以通过以下几种途径进行改良：1、客土法2、耕翻法（翻淤压砂，翻砂压淤）3、引洪漫淤法4、增施有机肥,名词解释：矿物、岩石、风化作用、土粒、粒级、机械组成、土壤质地风化作用的类型有哪些？试述岩石、母质、土壤三者的区别和联系。试述土壤质地与土壤肥力的关系。,复习思考题,
