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1、第一章 土壤矿物质土粒 第一节 形成土壤母质的矿物、岩石 第二节 矿物岩石的风化作用与土壤母质 第三节 土壤矿物质土粒的组成和特性,第二节 矿物岩石的风化作用与土壤母质 一、风化作用的概念和类型 风化作用：指地壳最表层的岩石在空气、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。,正长石 高岭石,按照风化作用的因素和特点，分为： 物理风化作用 化学风化作用 生物风化作用,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,由于冰的冻结扩大了岩石的裂隙,岷江是长江上游的一条较大的支流。每当春夏山洪暴发之时，江水奔腾而下，由于河道狭窄，古时常常引起洪灾，洪水一退，又是
2、沙石千里。灌县岷江东岸的玉垒山又阻碍江水东流，造成东旱西涝。秦昭襄王五十一年（公元前年），李冰任蜀郡太守，主持修建了著名的都江堰水利工程。李冰在其子二郎的协助下，对岷水东流的地形和水情作了实地勘察，决心凿穿玉垒山引水入成都平原。在无火药（火药发明于东汉时期，即公元年至年间）不能爆破的情况下，他以火烧石，使岩石爆裂(热涨冷缩的原理)，大大加快了工程进度，终于在玉垒山凿出了一个山口。（因形状酷似瓶口，故取名“宝瓶口” 。,张家界砂岩峰林奇观,2.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
3、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。 (1)溶解作用,CaCO3+H2O+CO2Ca2+2HCO3-,(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 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
4、 + 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),3.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。 特点：植物营养元素在母质表层集中，同时累计了有机质，发展了肥力。 (1)根系的挤压； (2)地衣、苔藓保蓄水分，加强化学风化； (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,二、土壤母质的形成及我国的
5、主要成土母质 （一）母质的形成 裸露的岩石经风化作用而形成的疏松的、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。,岩石、母质和土壤的区别与联系,联系： 土壤中的矿物质及其初始无机养分（P、K、Ca、Mg等）主要来自于土壤母质。 土壤母质中的原生矿物均来自于岩石。,母质与岩石的区别：母质不单纯是岩石的由大到小，而且产生了原来岩石所没有的新的特性。主要表现在物理性质和矿物组成、化学性质发生了改变。如母质有一定保水性能、吸附性能和产生了新的粘土矿物等。,母质与土壤的区别：土壤具有完整的土壤肥力，其持水力更强，吸附能力更大，养分具有表聚作用，适用于植物生长。,区别,（二）我国的主要成土
6、母质 残积物 坡积物 洪积物 河流冲积物 湖积物 海积物 风积物 冰碛物,残积物:未经外力搬运迁移而残留于原地的风化产物，多分布于山地与丘陵顶部较高的部位。,紫色页岩残积母质,河流冲积物,岩石的风化产物，受河流经常性流水浸蚀、搬运，在流速减缓时沉积于河谷地区的沉积物。,洪积扇扇顶,洪积扇扇缘,由于山区临时性的洪水暴发，洪水夹带岩石碎屑、砂粒等沿山坡下泻至山前平缓地带沉积而成。,湖积物,湖水泛滥沉积而成的沉积物，分布在大湖的周围。,风积物,黄土高原,经风搬运而堆积的物质,黄土状沉积物,滨海沉积物,为海边的海相沉积物。,第三节 土壤矿物质土粒的组成和特性,一 矿物土粒的大小分级粒级与粒级分类,土粒
7、分矿质土粒和有机质土粒 常指前者，因后者常复合存在且数量少 单粒：单独存在，如沙土；一般土粒是指单粒 复粒：单粒相互聚集，如粘土,(一) 粒级的概念,通常根据单粒直径大小及其性质上的变化，将其划分为若干组，称为土壤粒级（粒组）。,将土壤中各种粒径的固相颗粒假定为球形。 土壤中单粒的直径是一个连续的变量,问题：界限是人定的，最好定在理化性质转折处，不同土壤转折点不同；不同分级制与分散处理方法有关，如有人认为应包含有机质，如何做到完全分散土粒？,（二）粒级的分类 常用的标准有三种： 国际制 2. 卡庆斯基制 3. 中国制,1、国际制 表15 国际制土粒分级标准,特点：十进位制，分级少而便于记忆，但
8、分级界线的人为性太强。,表16 卡庆斯基制土粒分级标准（1957年）,2. 卡庆斯基制,在工作中广泛使用的是卡庆斯基简易分级 物理性砂粒： 粒径在10.01 mm之间的土粒。 物理性粘粒： 粒径0.01 mm的土粒。,与我国农民所称的 “沙”和 “泥”的概念很相似,3. 中国制,从卡庆斯基粒级制修订而来，粘粒的上限移至2um,而把粘粒级分为粗和细两个粒级。细粘粒即是卡庆斯基粒级制的粘粒级,土壤颗粒,土壤颗粒,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-
9、0.002 0.05-0.001 0.05-0.002 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,划分粒级大小的标准不同，但在名称上均可分为哪四个等级？,1、石砾。多为岩石碎块。 2、砂粒。常以单粒存在。 3、粉粒：比砂粒的比表面积大，矿质营养较砂粒高。 4、粘粒：多呈片状，常以复粒存在，具很强的粘性、可塑性，但通透性差，保水保肥能力很强，矿质养分含量丰富。,石砾、砂粒、粉粒和粘粒,二、粒径对矿物质土粒的矿物组成与化学组成的影响,土壤,土壤矿物质的化学组成,分布规律,（1）氧（O）和硅（Si）是地壳中含量最多的二 种元素铁
10、、铝次之，四者相加共占88.7的重量。在组成地壳的化合物中，以硅酸盐最多。,（2）在地壳中，植物生长必需要的营养元素含 量很低而且分布很不平衡。,（一）矿物组成 岩石和母质的种类的不同，风化和成土过程的不同，各种土壤及其各粒级土粒的矿物组成会有很大的差异。,图示土壤颗粒大小与矿物类型的关系,原生矿物,最难分化,正长石、白云母等,硅、铁、铝等氧化物,土壤矿物的化学组成反映了成土过程中元素的分散、富集特性和生物积聚作用。,（二）化学组成 SiO2含量随颗粒由粗到细逐渐减少。 二氧化物、三氧化物和盐基逐渐增多，也就是说铝、铁、钙、镁、钾、磷等质量分数增高。 所以细土中养分含量多。,三、矿物质土粒的机
11、械组成和质地分类,（一）概念,机械组成：各种粒级土粒的配合比例，或各粒级土粒占土壤重量的百分数，也叫土壤的机械组成或颗粒组成,土壤质地：是根据机械组成划分的土壤类型 ，一般分为砂土、壤土和粘土三类。,（二）土壤质地分类,1. 国际制,2. 卡庆斯基制,3. 我国土壤质地分类,国际制土壤质地分类 根据砂粒(2-0.02毫米)、粉粒(0.02-0.002毫米)和粘粒(45%时， “粉质” ； 当砂粒含量在55%-85%时， “砂质” ， 当砂粒含量85%时，则称壤砂土或砂土,查三角图的要点：以粘粒含量为主要标准， 25%者为粘土组。,当土壤含粉粒45%时， “粉质” 当砂粒含量在55%-85%时，
12、 “砂质” 当砂粒含量85%时，则称壤砂土或砂土,2. 卡庆斯基制土壤质地分类（简制，1958年） 分简制和详制两种，其中简制应用较广泛。主要是根据物理性砂粒与物理性粘粒的相对质量分数并按不同土壤类型（列表中五种）将土壤划分为砂土类、壤土类、粘土类等三类9级。,3. 我国土壤质地分类,我国将土壤质地分为砂土sand、壤土loam和粘土clay三大组，每组再细分。 一般常用的质地种类有： 砂土、砂壤土、轻壤土、 中壤土、重壤土、粘土,黏性土,壤性土,沙性土,1、砂质土壤主要特性： 1-0.05mm砂粒大于50%； 通气透水，但养分少，不保水肥； 易耕，温度变化快； 发小苗不发老苗，适合花生、西瓜
13、等块根、块茎作物。,四、不同质地土壤的肥力特点和利用改良,2、粘质土壤主要特性： 0.001mm颗粒高于30%，通气透水不良； 保水保肥，养分含量高； 耕性差，发老苗不发小苗，适合于禾谷类作物。,3、壤质土壤主要特性： 0.050.01 mm颗粒大于30% 北方称为二合土； 性质介于黏土与砂土之间。,不同质地土壤的肥力特点,壤土 砂粒、粘粒比例较适宜，它的肥力特点兼有砂土类土壤和粘土类土壤的优点，即它既有砂质土的良好通透性和耕性，发小苗等优点，又有粘土对水分、养分的保蓄性、肥效稳而长等优点。,上砂下粘：保水保肥，质地好,上粘下砂：漏水漏肥，质地最差,砂粘相间：保水保肥，质地最好,(二)土壤质地
14、层次,质地层次性产生的原因：,自然条件产生的层次性 最常见的是冲积性母质上发育的土壤质地层次性。所谓“紧出砂、慢出淤，不紧不慢出两合（即壤土）”。,2. 耕作的作用 经常不断地耕作，犁的重压使土壤形成犁底层，不仅使这层土壤变得紧实，而且土壤质地也发生变化，对水稻土的作用更加突出。,(三)不同质地土壤的改良,客土法改良 人工量大 掺沙掺粘，达到3泥7沙或4泥6沙的壤土质地范围,深耕、深翻、人造塥 砂砾底的土壤，开辟为水田时，可以移开表土，再铺上一层黄泥加石灰，打实后使成为人造塥以防止漏水漏肥，然后再将表土覆回。 引洪漫淤法 将洪流中所夹带的淤泥或细沙有控制地引入土壤 施用有机肥,土壤质地主要是继
15、承母质的性质，很难改变。 但是，质地不是决定土壤肥力的唯一因素,本章重点： 一、重点掌握本章涉及的概念。矿物，岩石、母质、风化作用、颗粒组成和土壤质地等 二、掌握三种风化作用的概念和特点 三、掌握土壤质地的类型以及与肥力的关系。不同质地土壤的利用和改良。 四、掌握矿物质土粒的成分和性质，以及土壤中次生矿物的类型、组成及特性 五、理解土壤母质的类型和特点。,第二章 土壤有机质,第一节,土壤生物多样性及其功能,土壤生物,土壤是生命的摇篮，生命是土壤的发动机！ 土壤是微生物的大本营被忽视的生物王国！,土壤生态系统组分主要土壤生物图式,土壤生物类型的多样性,土壤生物有: 多细胞的后生动物 单细胞的原生
16、动物 真核细胞的真菌（酵母、霉菌）和藻类 原核细胞的细菌、放线菌和蓝细菌 没有细胞结构的分子生物（如病毒）,土壤生物,土壤生物,土壤生物的种类：,一、土壤微生物的多样性及其功能,土壤中微生物 分布广 数量大 种类多 最活跃,（一）土壤微生物种群的多样性及其功能,土壤微生物：,土壤是微生物生活的大本营,单体数量最多 生物多样性最复杂 生物量最大,1克土壤可含： 5万个微小动物。 5亿个细菌， 近10万个真菌 100万个放线菌,主要作用： 调节植物生长的养分循环； 产生并消耗各种气体，影响全球气候 的变化； 分解有机废弃物， 是新物种和基因材料的源和库。 病原微生物。,土壤微生物：,病原微生物对植物的危害：,草原局部溃疡,根部瘿瘤,1.原核微生物,（1）细菌 土壤中重要的各种细菌生理群： 纤维分解细菌 固氮细
