第九章 土壤-第一節(jié)(土壤的組成與性質(zhì))

1、第九章 土壤v第一節(jié) 土壤的組成與性質(zhì)v第二節(jié) 土壤的形成和發(fā)育v第三節(jié) 土壤的類型與分布v第四節(jié) 土壤資源補圖補圖9-1 土壤在自然地理環(huán)境中的位置土壤在自然地理環(huán)境中的位置 土壤總覽土壤總覽 土壤土壤是自然環(huán)境自然環(huán)境中各種因素相互作用的產(chǎn)物，是地理環(huán)境派生的自然體自然體。同時，它也是自然地理環(huán)境的一個組成要組成要素素。是結合無機界和有機界的紐帶紐帶，是聯(lián)系其他要素的關鍵關鍵環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)；或者說土壤在整個自然環(huán)境中起著重要的作用；土壤在整個自然環(huán)境中起著重要的作用；或者說土壤是有機界和無機界相互聯(lián)系、相互作用的產(chǎn)物；土壤是有機界和無機界相互聯(lián)系、相互作用的產(chǎn)物；或者說土壤是自然環(huán)境中物質(zhì)循環(huán)和

2、能量轉換的主要環(huán)節(jié)和活躍土壤是自然環(huán)境中物質(zhì)循環(huán)和能量轉換的主要環(huán)節(jié)和活躍的場所（的場所（補圖補圖9-19-1）。為什么？）。為什么？ （1 1）為陸生植物：營養(yǎng)物質(zhì)、立地條件；（2 2）為河水、海水：鹽份等物質(zhì)；（3 3）形成沉積物、沉積礦床；（4 4）與大氣圈進行熱量和物質(zhì)交換。 所以說土壤在自然地理環(huán)境中起著重要作用土壤在自然地理環(huán)境中起著重要作用. .土壤圈土壤圈或土被土被土壤以不完全連續(xù)不完全連續(xù)的狀態(tài)存在于地球表層地球表層，稱為土壤圈土壤圈或土被土被。 第一節(jié)、土壤的組成與性質(zhì)第一節(jié)、土壤的組成與性質(zhì) 土壤土壤是地球陸地表面地球陸地表面覆蓋于巖石圈之上的由風化產(chǎn)風化產(chǎn)物經(jīng)生物改造作

3、用物經(jīng)生物改造作用形成的具有肥力的薄的疏松物質(zhì)層（圖疏松物質(zhì)層（圖9.19.1）。第一節(jié)、土壤的組成與性質(zhì)第一節(jié)、土壤的組成與性質(zhì)理想土壤的成分體積比例理想土壤的成分體積比例土壤礦物質(zhì)土壤礦物質(zhì)定義定義組成土壤的基本物質(zhì)，約占土壤固體部分總重量的組成土壤的基本物質(zhì)，約占土壤固體部分總重量的90%90%以上，有土壤骨骼之稱以上，有土壤骨骼之稱作用作用土壤礦物質(zhì)的組成和性質(zhì)土壤礦物質(zhì)的組成和性質(zhì)直接影響土壤的物理性質(zhì)直接影響土壤的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)、化學性質(zhì)。土壤礦物質(zhì)是植物營養(yǎng)元素的重要供。土壤礦物質(zhì)是植物營養(yǎng)元素的重要供給源給源. .一、土壤礦物質(zhì)和有機質(zhì)一、土壤礦物質(zhì)和有機質(zhì)1 1、礦物質(zhì)組

4、成、礦物質(zhì)組成土壤礦物質(zhì)土壤礦物質(zhì)土壤中的無機物質(zhì)無機物質(zhì)，源于巖石的風化作用風化作用，它在大小和組成上都是多變多變的。從起源起源來說，土壤礦物質(zhì)土壤礦物質(zhì)包括：巖石碎屑巖石碎屑（detritus）、原生礦物原生礦物（primary mineral）、次生次生礦物礦物（secondary mineral）三個部分（參見圖圖9-2）。圖圖9-2 土壤發(fā)育階段示意圖土壤發(fā)育階段示意圖 （1 1）巖屑）巖屑大塊巖石破壞后的殘屑，但仍然是一種礦物質(zhì)集合礦物質(zhì)集合體體；在土壤中它們是最粗大最粗大的成分，通常以礫石礫石和粗砂粗砂的形式出現(xiàn)。（2 2）原生礦物）原生礦物巖屑進一步分解破壞、礦物集合體分散后分

5、散后的產(chǎn)物；在形態(tài)上它們是單獨的礦物晶體單獨的礦物晶體，但在成分上和結構上與與原始母巖中的礦物一致原始母巖中的礦物一致，沒有產(chǎn)生性質(zhì)的變化。原生礦物多是一些抗風化能力較強的礦物抗風化能力較強的礦物，如石英和某些長石類礦物。原生礦物的晶體相對較大晶體相對較大，在土壤中多以砂粒砂粒和粉砂粉砂的形式出現(xiàn)。（3 3）次生礦物）次生礦物原生礦物化學風化或蝕變后的新型礦物新型礦物，是在疏松母質(zhì)發(fā)育和土壤形成作用進行時，由不穩(wěn)定的原生礦物不穩(wěn)定的原生礦物風化形成風化形成的，多屬粘粒粘粒一級，如鋁硅酸鹽粘粒（高嶺石、蒙脫石、伊利石等）和鐵、鋁的氧化物等。 問題： 土壤礦物質(zhì)三個部分，哪部分最能夠反映土壤形成環(huán)

6、境？為什么？測試土壤中微量元素為什么要磨至200目以下？ 2、土壤粒組土壤的粒組（soil separates）根據(jù)顆粒的大小進行分組，分別給予特定的名稱，這些不同的組合就稱為土壤的粒組。粒組通常是按照顆粒直徑劃分的。土壤粒徑的大小影響著土壤對污染物的吸附和解吸能力。土壤粒徑的大小影響著土壤對污染物的吸附和解吸能力。表9.1所列出的是國際土壤學會所建議的土壤顆粒分組方案。表9.1 土壤顆粒分組 粒組名稱 直徑（mm） 礫石(stone) 2.00 粗砂(coarse sand) 2.00 0.2 細砂(fine sand) 0.20 0.02 粉砂(silt) 0.02 0.002 粘粒(cl

7、ay) 0.002圖圖9.3 土壤的粒組分土壤的粒組分3、土壤質(zhì)地、土壤質(zhì)地 土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地（soil texture）土壤中不同大小的土壤中不同大小的分散顆粒的組成比例。分散顆粒的組成比例。 土壤機械組成的分類是以土壤中各粒級含量的相對百分土壤機械組成的分類是以土壤中各粒級含量的相對百分比作為標準。國際制采用三級分類法，即根據(jù)沙粒（比作為標準。國際制采用三級分類法，即根據(jù)沙粒（0.020.022mm2mm）、粉沙粒）、粉沙粒(0.0020.02mm)(0.0020.02mm)和粘粒和粘粒(0.002mm)(0.002mm)在土壤在土壤中的相對含量，將土壤分成砂土、壤土、粘壤土、粘土四大中的

8、相對含量，將土壤分成砂土、壤土、粘壤土、粘土四大類和十二級。類和十二級。一般來說，土壤的質(zhì)地土壤的質(zhì)地可以歸納為三大類型三大類型：圖圖9.4 土壤質(zhì)地三角表土壤質(zhì)地三角表（1）砂質(zhì)土類（sandy soils）砂粒含量在70%以上的土壤。特點: 由于顆粒組成粗大，相應的空隙也較大，排水和通氣條件良好。但也有保水和蓄肥能力弱的缺點，土體多呈松散狀態(tài)，結構性不強。（2）粘質(zhì)土類（clayey soils）粘粒占優(yōu)勢的土壤屬于粘質(zhì)土類，粘粒的含量一般不低于40%。特點:由于粘質(zhì)土的顆粒細小，有巨大的表面積，所以對水分和養(yǎng)分有很強的保持力。粘質(zhì)土中雖然空隙較多，但都屬于小空隙。水、氣的運動緩慢，排水和

9、通氣狀況不佳。粘質(zhì)土通常有較強的粘結性和可塑性。濕時粘著，干時硬結，脹縮幅度較大。 （3 3）壤質(zhì)土類）壤質(zhì)土類（loamy soils）砂粒、粉砂粒和粘粒三者在比例上均不占絕對優(yōu)勢的一類混合土壤混合土壤。 特點特點: :兼有砂質(zhì)和粘質(zhì)土壤的一些特性，并調(diào)和了它們的一些不利因素。因此是一種物理性質(zhì)介于砂土和粘土之間的土壤。既能透氣，又能蓄水。大多數(shù)農(nóng)業(yè)價值較農(nóng)業(yè)價值較高高的土壤都屬于壤質(zhì)土。課堂練習：查土壤質(zhì)地三角表。課堂練習：查土壤質(zhì)地三角表。4、土壤結構、土壤結構(1) (1) 概念概念土壤結構土壤結構（soil structure）土壤中的顆粒大都通過某種膠結物質(zhì)膠結物質(zhì)相互聯(lián)接組合在一

10、起，形成較大型的團聚體。這種由基本顆粒聚合形成的團聚體就稱為土壤結構。進行土壤的粒組分析時首先要用物理和化學的方法破壞破壞土壤結構。(2) (2) 分類分類: :按形態(tài)，形態(tài)，土壤團聚體或結構體一般分為球狀、板狀球狀、板狀（片狀）、塊狀（片狀）、塊狀和柱狀柱狀四種基本形態(tài)。其中球狀和塊狀、柱狀球狀和塊狀、柱狀又各續(xù)分為兩類又各續(xù)分為兩類，土壤共計有七種結構形態(tài)（圖圖9.59.5、補表、補表9-19-1）土壤結構球狀（粒狀）球狀（粒狀）板狀板狀（片狀）（片狀）塊狀塊狀柱狀柱狀細細 分分蔬粒狀團粒狀棱塊狀團塊狀棱柱狀園柱狀 補表補表9-1 土壤結構細分表土壤結構細分表圖9.5 土壤的基本結構類型生

11、產(chǎn)中最理想的團粒結構粒徑為2-3mm,是一種較好的土壤結構類型團粒結構對土壤肥力的調(diào)節(jié)作用1）協(xié)調(diào)土壤水、氣矛盾2）協(xié)調(diào)土壤有機養(yǎng)分消耗與積累矛盾3）能穩(wěn)定土壤溫度，使溫度狀況適宜4）改良土壤耕性，有利于根系伸展 團粒結構是改進土壤固、液、氣三相比的一個重要因素。有團粒結構的土壤中，水、肥、氣熱比較相互協(xié)調(diào)，被稱為土壤肥力調(diào)節(jié)器。 5、土壤有機質(zhì)土壤有機質(zhì)土壤有機質(zhì)含量含量土壤有機質(zhì)絕大部分集中于土壤表層土壤有機質(zhì)絕大部分集中于土壤表層(015(015或或020cm),020cm),我國土壤有機質(zhì)含量在我國土壤有機質(zhì)含量在15%15%之間。之間。其含量多少，是衡量土壤肥力高低的重要標志。其含量

12、多少，是衡量土壤肥力高低的重要標志。來源來源植物的根茬、莖稈、落葉、土壤中的動物殘骸植物的根茬、莖稈、落葉、土壤中的動物殘骸以及施入土壤的有機肥料等以及施入土壤的有機肥料等作用作用土壤有機質(zhì)主要以腐殖質(zhì)為主土壤有機質(zhì)主要以腐殖質(zhì)為主, ,它作為土壤有它作為土壤有機膠體來說，具有吸收性能、土壤緩沖性能以機膠體來說，具有吸收性能、土壤緩沖性能以及與土壤重金屬的絡合性能等及與土壤重金屬的絡合性能等, ,這些性能對土這些性能對土壤的結構、性質(zhì)、質(zhì)量都有重大影響壤的結構、性質(zhì)、質(zhì)量都有重大影響成土母質(zhì)成土母質(zhì)原始土壤原始土壤成熟土壤成熟土壤土壤的形成和發(fā)育土壤的形成和發(fā)育微生物、低等植物微生物、低等植物

13、高等植物高等植物少量有機質(zhì)大量有機質(zhì)有機質(zhì)從無到有、由少到多的過程有機質(zhì)從無到有、由少到多的過程巖石巖石風化作用風化作用5、土壤有機質(zhì)(1) 分類分類土壤中的有機質(zhì)包括兩大類: A、始殘體始殘體及半分解的有機質(zhì)半分解的有機質(zhì)；B、 形成的腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)（humus）(2) (2) 有機殘體在土壤中的轉化有機殘體在土壤中的轉化有機殘體在土壤中的轉化有2 2種不同的途徑：A A、礦質(zhì)化過程、礦質(zhì)化過程即分解過程分解過程有機殘體在細菌細菌和真菌真菌的作用下徹底氧化氧化分解分解為無機礦質(zhì)無機礦質(zhì)養(yǎng)分與CO2CO2和H2OH2O的過程。B B、腐殖化過程、腐殖化過程其產(chǎn)物是腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)有機殘體在微生物不完

14、全分解時的中間中間產(chǎn)物產(chǎn)物，能重新合成一類性質(zhì)較穩(wěn)定的有機高分子化合物，稱為腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)。腐殖質(zhì)是棕色或暗棕色的無定形膠體物質(zhì)。(3) (3) 腐殖質(zhì)作用腐殖質(zhì)作用腐殖質(zhì)的產(chǎn)生強烈地改變了土壤的物理和化學性質(zhì)強烈地改變了土壤的物理和化學性質(zhì)：A A、腐殖質(zhì)膠體具有很強的活性，吸附能力特別大吸附能力特別大，同等重量的腐殖質(zhì)吸收水分和保持養(yǎng)分的能力是礦質(zhì)粘粒膠體的好幾倍。B B、腐殖質(zhì)還是很好的“團粒促進劑團粒促進劑”，發(fā)育良好的表土層的結構體大部分都是由腐殖質(zhì)膠體粘結而成的。C C、腐殖質(zhì)作為膠膜膠膜涂在礦質(zhì)顆粒的表面，能有效地掩蔽無機物的本色使土體顏色加深變暗使土體顏色加深變暗。二、土壤水分與

15、空氣二、土壤水分與空氣1、土壤含水量、土壤含水量2、土壤水分類型、土壤水分類型3、土壤空氣、土壤空氣 1 1、土壤含水量、土壤含水量(1) (1) 土壤含水量公式：土壤含水量公式： 土壤水分重量土壤含水量（%）= 100%土壤固相重量 (2) (2) 飽和含水量（最大持水量）飽和含水量（最大持水量）如果土壤表面來水（降水或灌溉）充足的話，水分會不斷地向下運動，滲入土壤并排除空氣，直到所有的空隙全部被水所充填，這時的土壤含水量稱為飽和含水量，或者最大持水量（maximum retentive capacity）（圖圖9.89.8）。土壤水分重量 土壤固相重量 ( 3) ( 3) 田間持水量、毛管

16、持水量田間持水量、毛管持水量田間持水量田間持水量土壤微空隙微空隙中的水分能夠抵抗地球重力作用而保持在土壤中，這時的土壤含水量就稱為田間持水量（field capacity）。當所有毛管空隙都充滿水分時，稱為毛管持水量毛管持水量或最大毛管持水量最大毛管持水量。(4) 凋萎系數(shù)（或凋萎點）凋萎系數(shù)（或凋萎點）土壤中一些極小空隙中和顆粒的周圍水分不能被植物利用，這樣植物會出現(xiàn)凋萎現(xiàn)象，此時的土壤含水量稱為凋萎系數(shù)或凋萎點。(5) (5) 吸濕系數(shù)吸濕系數(shù)吸濕系數(shù)吸濕系數(shù)土壤顆粒的表面顆粒的表面有一些被緊緊吸附的水分子，它既不能被植物吸收，也難以自然蒸發(fā)，這部分水的含量稱為吸濕系數(shù)。 2、土壤水分類型

17、、土壤水分類型根據(jù)土壤水分所受吸力的大小土壤水分所受吸力的大小，把土壤主要水分分為吸濕水、吸濕水、毛管水和重力水毛管水和重力水三種類型。吸濕水吸濕水：指被土壤緊吸的水分，土壤吸力31個大氣壓。屬于無效水，因為土壤吸力植物吸力。毛管水毛管水：吸持在毛管空隙中的水分。土壤對毛管水的吸力范圍是0.131個大氣壓。重力水重力水：在大空隙中，土壤吸力0.1個大氣壓。重力水是土壤中的過客，難以保存，且限制根的呼吸作用，也是植物難以利用的。真正對植物有用的是處在田間持水量與凋萎點之間的那部分毛管水。土壤吸水力在15大氣壓時是一個重要的臨界點。補表補表9-3 土壤水分的主要類型及其特點土壤水分的主要類型及其特

18、點吸濕系數(shù)吸濕系數(shù) 凋萎系數(shù)凋萎系數(shù) 田間持水量田間持水量 最大持水量最大持水量土 壤 含 水 量土 壤 含 水 量(%)物物 理理 分分 類類土壤顆粒吸濕水內(nèi)層毛管水外層毛管水重力水 土壤吸水力土壤吸水力(atm) 10000 31 15 0.1 0圖圖9.8 土壤水分類型示意圖（據(jù)土壤水分類型示意圖（據(jù)D. Stella并加修改）并加修改）生生 態(tài)態(tài) 分分 類類 無無 效效 水水 有有 效效 水水 過過 剩剩 水水 吸吸 濕濕 水水 毛毛 管管 水水 重重 力力 水水 3 3、土壤空氣、土壤空氣特點：特點：土壤空氣雖然與大氣有密切的關系，但在幾個方面有其自己的特點：(1) (1) 土壤空氣

19、不連續(xù)不連續(xù)，而是存在于固體隔開固體隔開的土壤空隙中。這使得它們的成分在土壤中的各處可能很不一致成分在土壤中的各處可能很不一致。(2) (2) 土壤空氣具有比較高的含水量較高的含水量，在土壤含水量適宜時，土壤空氣的相對濕度接近相對濕度接近100%100%。(3) (3) 土壤空氣與大氣成分有差異。土壤空氣與大氣成分有差異。 1土壤空氣中的CO2含量高于大氣 2土壤空氣中的O2含量低于大氣 3土壤空氣中的水汽含量一般高于大氣 4土壤空氣中含有較高量的還原性氣體（CH4等）(4) (4) 土壤空氣的含量與土壤水分互為消長。土壤空氣的含量與土壤水分互為消長。土壤空氣的含量很大程度上取決于水分的增減，

20、空氣只能流入那些未被水分占據(jù)的空隙流入那些未被水分占據(jù)的空隙。雨后，土壤大空隙中的水分首先流失，接著由于蒸發(fā)和植物吸收，中空隙變空，因此，土壤空氣通常是先占據(jù)大空隙，再占中空隙。小空隙中由于經(jīng)常充水，空氣常常難以進入。所以細小空隙比例大的土壤，通氣條件往往不良。 三、土壤養(yǎng)分與酸度三、土壤養(yǎng)分與酸度1、土壤養(yǎng)分、土壤養(yǎng)分(1) 宏量與微量營養(yǎng)元素宏量與微量營養(yǎng)元素植物在生長的過程中需要不斷地吸收營養(yǎng)元素或養(yǎng)分（nutrients），比較重要的或必需的元素有17種（表表9.2）。宏量（常量）營養(yǎng)元素宏量（常量）營養(yǎng)元素植物需要量大的營養(yǎng)元素稱為宏量營養(yǎng)元素宏量營養(yǎng)元素。微量營養(yǎng)元素微量營養(yǎng)元素植

21、物需要量較少的營養(yǎng)元素稱為微量元素微量元素。宏宏 量量 營營 養(yǎng)養(yǎng) 元元 素素微量營養(yǎng)元素微量營養(yǎng)元素來自空氣空氣和水水來自土壤固體土壤固體來自土壤固體土壤固體CHON CaP MgK SFe CuMn ZnMo CoB Cl表表9.2 重要的營養(yǎng)元素及其來源重要的營養(yǎng)元素及其來源( (2) 2) 土壤養(yǎng)分類型土壤養(yǎng)分類型植物并不是直接吸收原子態(tài)的單質(zhì)，而只能利用不是直接吸收原子態(tài)的單質(zhì)，而只能利用有效態(tài)養(yǎng)分有效態(tài)養(yǎng)分。比如植物不能直接吸收鐵，只能吸收亞鐵離子（比如植物不能直接吸收鐵，只能吸收亞鐵離子（FeFe2+2+）；不）；不能直接利用磷，只能利用磷酸根（能直接利用磷，只能利用磷酸根（PO

22、PO4 43-3-）。）。從植物利用的角度來看，土壤中的養(yǎng)分可以分為無效態(tài)和有從植物利用的角度來看，土壤中的養(yǎng)分可以分為無效態(tài)和有效態(tài)兩種基本形態(tài)：效態(tài)兩種基本形態(tài)：無效態(tài)（儲備態(tài)）養(yǎng)分無效態(tài)（儲備態(tài)）養(yǎng)分封閉于固體礦物之中或存在于有機質(zhì)內(nèi)部的營養(yǎng)元素，不能被植物直接利用，屬于無效狀態(tài)。有效態(tài)養(yǎng)分有效態(tài)養(yǎng)分固體礦物和有機質(zhì)是土壤中營養(yǎng)元素的最大儲備庫，無效態(tài)的養(yǎng)分可以通過化學風化和有機質(zhì)的礦質(zhì)化作用被釋放出來，從而轉化為可被植物利用的營養(yǎng)元素，稱為有效態(tài)養(yǎng)分有效態(tài)養(yǎng)分。 2 2、土壤酸度、土壤酸度(1) (1) 概念概念土壤酸度土壤酸度（soil acidity）是指土壤溶液中氫離子（H+）的

23、濃度，通常用pH值表示。(2) (2) 影響因素影響因素自然土壤的酸度主要受母巖母巖和氣候氣候兩種因素控制。A A、母巖和母質(zhì)、母巖和母質(zhì)主要是通過其化學組成對酸度產(chǎn)生影響化學組成對酸度產(chǎn)生影響。如：花崗巖花崗巖母質(zhì)多含淺色礦物，風化釋放的鹽基離子較少，故多顯酸性酸性反應。石灰?guī)r石灰?guī)r的主要化學成分是CaCO3，因此發(fā)育的土壤基本都呈堿性堿性反應。B B、氣候、氣候對土壤酸度的影響主要是降水降水，降水量多的地區(qū)淋溶強度淋溶強度大，而鹽基離子是最容易受到淋洗的成分，所以：濕潤地區(qū)濕潤地區(qū)：酸性酸性土壤；干干旱和少雨地區(qū)：旱和少雨地區(qū)：淋溶弱，鹽基離子富集于土壤中，往往是中性中性或堿性堿性土壤的分布區(qū)。近年來，全球性的酸雨酸雨（acid rain）危害日益嚴重，雨水中含有大量的酸性物質(zhì)，對土壤具有潛在的酸化酸化危害。土壤顏色土壤顏色土壤溫度土壤溫度 四、土壤顏色與溫度四、土壤顏色與溫度1 1、土壤顏色、土壤顏色(1) (1) 概念概念 土壤的顏色是觀察者直接獲得的最早和最強烈的土壤信息，是許多土壤性質(zhì)的直接反映。 (2)(2) 影響因素影響因素顏色與土壤的礦物質(zhì)成分礦物質(zhì)成分、有機質(zhì)含量有機質(zhì)含量、排排水條件水條件和通氣狀況通氣狀況