第三章 土壤固体物质组成.

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1、第三章第三章 土壤固体物质组成土壤固体物质组成土壤物理性质土壤物理性质土壤质地土壤质地土壤孔性和结构性土壤孔性和结构性土壤水分特征土壤水分特征土壤通气性土壤通气性土壤力学性质与耕性土壤力学性质与耕性 土壤质地可在一定程度上反映土壤矿物组成和化学组成。土壤质地可在一定程度上反映土壤矿物组成和化学组成。同时，土壤颗粒的大小与土壤的物理性质有密切关系，并且同时，土壤颗粒的大小与土壤的物理性质有密切关系，并且影响土壤孔隙状况，从而对土壤水分、空气、热量的运动和影响土壤孔隙状况，从而对土壤水分、空气、热量的运动和物质的转化均有很大的影响。物质的转化均有很大的影响。 根据单个土粒的当量根据单个土粒的当量粒

2、径（假定土粒为圆球形粒径（假定土粒为圆球形的直径）的大小，可将土的直径）的大小，可将土粒分为若干组，称为粒分为若干组，称为粒级粒级石砾石砾砂粒砂粒粉粒粉粒黏粒黏粒土壤质地土壤质地常见的土壤粒级制常见的土壤粒级制中国制中国制卡钦斯基制卡钦斯基制美国农部制美国农部制国际制国际制 国际上通行国际上通行的粒级制是把的粒级制是把小小于于0.002mm的称的称为黏粒为黏粒 同级土粒的大小相近，其成分和性质基本同级土粒的大小相近，其成分和性质基本一致；不同粒级的矿物其组成有很大差别，因一致；不同粒级的矿物其组成有很大差别，因而其化学成分也有所不同。而其化学成分也有所不同。各级土粒的主要特性：各级土粒的主要特

3、性：石块：石块：不利耕作和作物生长不利耕作和作物生长石砾：石砾：其大小和含量直接影响耕作难易其大小和含量直接影响耕作难易砂粒：砂粒：通气性好，无胀缩性通气性好，无胀缩性粉粒：粉粒：有微弱的黏结性、可塑性、吸湿性和胀缩性有微弱的黏结性、可塑性、吸湿性和胀缩性黏粒：黏粒：颗粒小，比表面积大，吸附能力强，通气和透水颗粒小，比表面积大，吸附能力强，通气和透水 性较差性较差 土壤机械组成土壤机械组成 概念：概念：根据土壤机械分析，分别计算其各粒级的相对含根据土壤机械分析，分别计算其各粒级的相对含量，即为机械组成。量，即为机械组成。 土壤质地土壤质地 概念：概念：土壤质地是根据机械组成划分的土壤类型，其反

4、土壤质地是根据机械组成划分的土壤类型，其反映了母质来源及成土过程的某些特征，是土壤的一种十分稳映了母质来源及成土过程的某些特征，是土壤的一种十分稳定的自然属性。定的自然属性。质地分类制质地分类制国际制国际制美国农部制美国农部制卡钦斯基制卡钦斯基制基本质地类型基本质地类型砂土砂土壤土壤土黏土黏土国际制土壤质地三角图国际制土壤质地三角图 国际质地制根据砂粒国际质地制根据砂粒( 2 - 0.02 mm )、粉粒、粉粒( 0.02 - 0.002 mm )和粘粒和粘粒( 0.002 mm )三粒级含量的比例，划三粒级含量的比例，划定定12个质地名称个质地名称美国农部制土壤质地三角图美国农部制土壤质地三

5、角图 根据砂粒根据砂粒( 2 - 0.05 mm )、粉粒粉粒( 0.05 - 0.002 mm )和粘粒和粘粒( 0.002 mm )3个粒级的比例，划个粒级的比例，划定定12个质地名称个质地名称土壤质地肥力特征土壤质地肥力特征砂质土砂质土黏质土黏质土壤质土壤质土黏粒矿物黏粒矿物硅四面体及硅片硅四面体及硅片 硅氧四面体的基本结构由硅氧四面体的基本结构由1个硅离子（个硅离子（Si4+）和）和4个氧离子（个氧离子（O2-）组成，砌成一个三角锥形的晶格单元，共有四个面，故称为硅氧四面组成，砌成一个三角锥形的晶格单元，共有四个面，故称为硅氧四面体体 四面体（四面体（SiO4）4-可自聚合，在水平方向

6、上四面体通过共用底部可自聚合，在水平方向上四面体通过共用底部氧的方式在平面两维方向上无限延伸，排列成近似六边形蜂窝状的四氧的方式在平面两维方向上无限延伸，排列成近似六边形蜂窝状的四面体片，这就是硅片。可用面体片，这就是硅片。可用n(Si4O10)4-表示表示铝氧八面体及铝片铝氧八面体及铝片 铝氧八面体的基本结构由铝氧八面体的基本结构由1个铝离子（个铝离子（Al3+）和）和6个氧离子（个氧离子（O2-）（或氢氧离子）所构成，其晶格单元具有八个面，故称为铝氧八面体（或氢氧离子）所构成，其晶格单元具有八个面，故称为铝氧八面体 在水平方向上，相邻的八面体通过共用两个氧离子的方式，在在水平方向上，相邻的

7、八面体通过共用两个氧离子的方式，在平面两维方向上无限延伸，排列成八面体，从而构成铝片，铝片两层平面两维方向上无限延伸，排列成八面体，从而构成铝片，铝片两层氧都有剩余的负电荷。可用氧都有剩余的负电荷。可用 n(Al4O12)12-表示表示硅四面体和铝八面体的构造图硅四面体和铝八面体的构造图1：1型层状硅酸盐（高岭石）晶体结构示意图型层状硅酸盐（高岭石）晶体结构示意图2：1型层状硅酸盐（蒙脱石）晶体结构示意图型层状硅酸盐（蒙脱石）晶体结构示意图同晶置换同晶置换 矿物形成时，性质相近的元素，在矿物晶格中相矿物形成时，性质相近的元素，在矿物晶格中相互替换而不破坏晶体结构的现象，称之为同晶置换。互替换而

8、不破坏晶体结构的现象，称之为同晶置换。 同晶置换现象在同晶置换现象在2：1和和2：1：1型的黏粒矿物中较普遍，而型的黏粒矿物中较普遍，而1：1型的黏粒矿物中则相对较少型的黏粒矿物中则相对较少同晶置换的结果：同晶置换的结果：影响层间结合状态和矿物特性影响层间结合状态和矿物特性被吸附的阳离子通过静电引力被束缚在黏粒矿物表面而不被吸附的阳离子通过静电引力被束缚在黏粒矿物表面而不易随水流失易随水流失 从环境角度看，同晶置换可能导致某些重金属等污染元素在土壤从环境角度看，同晶置换可能导致某些重金属等污染元素在土壤中的不断累积，以致超过环境容量而引发土壤污染。中的不断累积，以致超过环境容量而引发土壤污染。

9、黏粒矿物的种类及一般特性黏粒矿物的种类及一般特性高岭组高岭组 单位晶胞分子式可用单位晶胞分子式可用Al4Si4O10(OH)8表示，是水铝片和表示，是水铝片和硅氧片相间重叠组成的硅氧片相间重叠组成的1:1型矿物。包括型矿物。包括高岭石高岭石、珍珠陶土珍珠陶土及及埃洛石埃洛石等等蒙蛭组蒙蛭组 2:1型膨胀性矿物，由两片硅氧片中间夹一水铝片组成，型膨胀性矿物，由两片硅氧片中间夹一水铝片组成，其单位晶胞分子式可用其单位晶胞分子式可用(Al, Fe, Mg)4(Si, Al)8O20nH2O表示。表示。包括包括蒙脱石蒙脱石、绿脱石绿脱石、拜来石拜来石、蛭石蛭石等等水化云母组水化云母组 2:1型非膨胀性

10、矿物，以型非膨胀性矿物，以伊利石伊利石为主要代表，故又称伊为主要代表，故又称伊利组矿物，特征近似于蒙脱石利组矿物，特征近似于蒙脱石绿泥石组绿泥石组 以绿泥石为代表，具有以绿泥石为代表，具有2:1:1型晶层结构、同晶置换较普型晶层结构、同晶置换较普遍和颗粒较小等特征遍和颗粒较小等特征氧化物组氧化物组 包括水化程度不等的各种铁、铝氧化物及硅的水化氧化包括水化程度不等的各种铁、铝氧化物及硅的水化氧化物。分为结晶型和非晶质无定型物质型物。分为结晶型和非晶质无定型物质型 土壤有机质是土壤中各种含碳有机化合物的总称。土壤有机质是土壤中各种含碳有机化合物的总称。土壤有机质土壤有机质概念概念来源来源高等植物（

11、地上部和地下部）高等植物（地上部和地下部）土壤中的动物土壤中的动物土壤中的微生物土壤中的微生物施用的有机肥施用的有机肥形态形态新鲜有机质（未分解有机质）新鲜有机质（未分解有机质）半分解有机质半分解有机质腐殖质腐殖质土壤有机质土壤有机质（碳）（碳）环境环境农业生产农业生产粮食安全粮食安全气候变化气候变化全球变暖全球变暖有机质的含量及其组成有机质的含量及其组成 有机质的含量在不同土壤中差异很大，高的可达有机质的含量在不同土壤中差异很大，高的可达2020或或3030以上以上( (如泥炭土、一些森林土壤等如泥炭土、一些森林土壤等) )，低的不足，低的不足0.50.5( (如一些漠境土如一些漠境土和砂质