土壤学第二章.

第二章土壤固相组成第一节土壤矿物质一、土壤颗粒1.土粒(soilparticle)土壤颗粒——土粒，通常专指矿物颗粒。土粒大小以粒径为标准，土粒形状大多不是球形，只能用当量粒径代替之。土壤＜1mm(卡氏制)或＜2mm部分(国际制、美国制)2.土粒的大小划分—粒级分级标准：国际制(internationalsystem)、美国制(SoilTaxonomy)、卡庆斯基制(Kachinskyclassificationsystemofsoiltexture)及中国制。表2－1常见土壤粒级(soilfractions)制粒径(mm)中国制(1987)卡庆斯基制(1957)美国制(1951)国际制(1930)3～2石砾石砾石砾石砾2～1极粗砂粒粗砂粒1～0.5粗砂粒物理性砂粒粗砂粒粗砂粒0.5～0.25中砂粒中砂粒0.25～0.2细砂粒细砂粒细砂粒0.2～0.1细砂粒0.1～0.05极细砂粒0.05～0.02粗粉粒粗粉粒粉粒0.02～0.01粉粒0.01～0.005中粉粒物理性粘粒中粉粒0.005～0.002细粉粒细粉粒0.002～0.001粗粘粒粘粒粘粒0.001～0.0005细粘粒粘粒粗粘粒0.0005～0.0001细粘粒＜0.0001胶质粘粒二、土粒的矿物组成砂粒(sand)以原生矿物为主，最多的是石英；粘粒(clay)以次生矿物为主。粉粒(silt)除原生矿物外,还有一些风化后形成的次生矿物；1.层状硅酸盐粘土矿物(1)构造特征①硅氧四面体硅氧四面体硅氧四面体的构造图示法硅氧四面体铝氧八面体②铝氧八面体铝氧八面体铝氧八面体的构造图示法（2）单位晶片硅氧四面体硅层(siliconlayer)铝氧八面体铝层(aluminumlayer)硅片（硅氧片）图示法铝片（水铝片）图示法（3）单位晶层①1:1型一层硅层与一层铝层重叠而成1:1型层状硅酸盐(高岭石)晶体结构示意图②2:1型两层硅层中间夹一铝层2:1型层状硅酸盐（蒙脱石）晶体结构示意图（4）硅酸盐矿物的种类①高岭组包括高岭石、埃洛石等特点：A、1:1型B、膨胀性小硅片和铝片之间存在氢键C、电荷数量少同晶替代极少同晶替代：指硅酸盐矿物的中心离子被电性相同、大小相近的其它离子所代替而矿物晶格构造保持不变的现象。D、颗粒较大可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性弱。②蒙脱组包括蒙脱石、绿脱石、蛭石等。特点：A、2:1型B、膨胀性大C、电荷数量大同晶替代现象普遍D、颗粒较细，呈片状可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性显著，对耕作极为不利。③水化云母(伊利石)组又称2:1型非膨胀性矿物特点：A、2:1型B、非膨胀性晶层之间吸附的K+的强吸附力。C、电荷数量大同晶替代现象普遍D、可塑性等性质介于高岭组和蒙脱组之间。2.氧化物（1）氧化铁针铁矿、赤铁矿（2）氧化铝三水铝石（3）水铝英石（4）氧化硅三、土粒的化学成分表2－2土壤各粒级的化学组成灰色森林土粒级（mm）化学组成（灼干重%）SiO2Al2O3Fe2O3TiO2MnO2CaOMgOK2ONa2OP2O50.1～0.0189.903.900.940.510.060.610.352.210.810.040.01～0.00582.638.132.390.970.060.951.942.771.450.140.005～0.00176.7511.323.951.340.041.001.053.321.300.250.00158.0323.4010.190.730.170.442.403.150.240.46全土85.105.962.460.530.120.920.682.380.750.11黑钙土0.1～0.0188.125.751.290.450.040.740.291.991.210.020.01～0.00582.177.962.731.000.020.941.192.311.840.120.005～0.00167.3717.167.511.380.030.751.773.041.380.230.00157.4722.6611.540.660.080.382.483.170.190.39全土71.5213.745.520.700.182.211.732.670.750.21(1)随粒径由大到小，SiO2含量由多到少;(2)R2O3(即Fe2O3与Al2O3的总称)与SiO2相反,随粒径由大到小，R2O3含量由少到多;(3)CaO、MgO、P2O5、K2O随土粒由大到小,含量增加。硅铝铁率(silica-sesquioxideratio)：又称“Saf值”。土壤粘粒部分SiO2与R2O3分子数之比。以SiO2/R2O3表示。硅铝率(silica-aluminaratio)：又称“Sa值”。土壤粘粒部分SiO2与Al2O3分子数之比。以SiO2/Al2O3表示。四、各级土粒的物理性质土粒由大到小，保水能力（表2-3中最大吸湿量、最大分子持水量、毛管水上升高度）增加，但通透性（表2-3中渗透系数）降低。随着土粒由大到小，土壤膨胀性和可塑性增加，对耕作带来不利影响。土粒名称粒径(mm)最大吸湿量(%)最大分子持水量(%)毛管水上升高度(cm)渗透系数(cm/s)湿胀(按最初体积计)塑性石砾3.0～2.0－0.200.5－不可塑2.0～1.5－0.71.5～3.00.3－1.5～1.0－0.84.50.12－粗砂粒1.0～0.5－0.98.70.072－0.5～0.25－1.020～270.056－细砂粒0.25～0.10－1.1500.03050.10～0.05－1.2910.0056粗粉粒0.05～0.01＜0.53.12000.00416中粉粒0.01～0.0051.0～3.015.9－－105可塑(28～40)细粉粒、粗粘粒0.005～0.001－31.0－－160塑性较强(30～48)细粘粒0.00115～20－－－405塑性强(34～87)表2－3各级土粒的水分性质和物理性质第二节土壤质地1.土壤机械组成(soilmechanicalcomposition)土壤中各级土粒的百分含量，又称土壤颗粒组成。2.土壤质地（soiltexture）概念按土壤颗粒组成进行分类，将颗粒组成相近而土壤性质相似的土壤划分为一类并给予一定名称，称为土壤质地。划分土壤质地的目的在于认识土壤的特性并合理利用土壤和改良土壤。1.国际制(internationalsystem)一、土壤质地分类(soiltextureclassification)制表2-4国际制土壤质地分类表质地类别质地名称各级土粒质量（%）粘粒(0.002mm)粉砂粒(0.02～0.002mm)砂粒(2～0.02mm)砂土类砂土及壤质砂土0～150～1585～100壤土类砂质壤土0～150～4555～85壤土0～1530～4540～55粉砂质壤土0～1545～1000～55粘壤土类砂质粘壤土15～2530～055～85粘壤土15～2520～4530～55粉砂质粘壤土15～2545～850～40粘土类砂质粘土25～450～2055～75壤质粘土25～450～4510～55粉砂质粘土25～4545～750～30粘土45～650～350～55重粘土65～1000～350～35①根据粘粒(clay)含量将质地分为三类即：粘粒含量小于15%为砂土(sand)类、壤土(loam)类；粘粒含量15%—25%为粘壤土(clayloam)类；粘粒含量大于25%为粘土(clay)类。②根据粉粒(silt)含量，凡粉粒含量大于45%的，在质地名称前冠“粉质(siltyclay)”。③根据砂粒(sand)含量，凡砂粒含量大于55%的，在质地名称前冠“砂质(sandy)”。2.美国制(SoilTaxonomy)（连接）等边三角形的三个边分别表示砂粒、粉粒、粘粒的含量。根据土壤中砂粒、粉粒、粘粒的含量，在图中查出相对应的区域，即得该土壤的质地。3.卡庆斯基制(Kachinskyclassificationsystemofsoiltexture)质地组质地名称不同土壤类型的＜0.01mm粒级含量灰化土红黄壤、草原土碱化土、碱土砂土sand松砂土0～50～50～5紧砂土5～105～105～10壤土loam砂壤土sandyloam10～2010～2010～15轻壤土lightloam20～3020～3015～20中壤土mediumloam30～4030～4520～30重壤土heavyloam40～5045～6030～40粘土clay轻粘土lightclay50～6560～7540～50中粘土mediumclay65～8075～8550～65重粘土heavyclay＞80＞85＞65按表2－5，卡庆斯基质地分类可归纳为以下几个步骤：表2-5卡庆斯基土壤质地基本分类①根据物理性粘粒(physicalclay)含量，将土壤分为三大质地类型九种质地，通过查表2-5确定。②根据砂粒、粗粉粒、中细粉粒、粘粒含量，进一步划分质地，确定质地详细名称:第二优势粒级＋第一优势粒级＋质地名称③根据石砾(gravel)含量，查下表，冠在质地详细名称前。大于1毫米的石砾含量%石质程度0.5非石质土0.5—5.0轻石质土5.0—10.0中石质土10.0重石质土第一优势粒级第二优势粒级详细命名中细粉粒粘粒粘粉质粘粒中细粉粒粉粘质砂粒中细粉粒粉砂质中细粉粒砂粒砂粉质砂粒粘粒粘砂质粘粒粗粉粒粗粉粘质粗粉粒粘粒粘粗粉质粗粉粒砂粒或中细粉粒粗粉质砂粒粗粉粒砂质中细粉粒粗粉粒粉质川农大农场几种类型土壤的颗粒组成及详细质地命名（卡氏制）土壤名称颗粒组成（%）质地名称物理性粘粒砂粒粗粉粒中细粉粒粘粒石砾白鳝泥（苹果园）62.410.926.728.833.60粉粘质轻粘土黄泥小土(张家坪)43.838.218.031.012.80粉砂质中壤土白鳝泥（张家坪）49.524.226.331.318.20粉质重壤土半泥砂（沙湾）38.029.033.018.020.00粗粉质中壤土石骨子土(老板山)31.056.412.619.211.830重石质粉砂质中壤土4.中国制二、不同质地土壤的肥力1.砂质土类（1）水粒间孔隙大，毛管作用弱，透水性强而保水性弱，水气易扩散，易干不易涝；（2）气大孔隙多，通气性好，一般不会累积还原物质；（3）热水少气多，温度容易上升，称为热性土，有利于早春作物播种。（4）肥养分含量少，保肥力弱，肥效快，肥劲猛，但不持久，易造成作物后期脱肥早衰；（5）耕性松散易耕。2.粘质土类（1）水粒间孔隙小，毛管细而曲折，透水性差，易产生地表径流,保水抗旱力强，易涝不易旱；（2）气小孔隙多，通气性差，容易累积还原性物质；（3）热水多气少，热容量大，温度不易上升，称冷性土，对早春作物播种不利；（4）肥养分含量较丰富且保肥力强，肥效缓慢，稳而持久，有利于禾谷类作物生长，籽实饱满。早春低温时，由于肥效缓慢易造成作物苗期缺素；（5）耕性耕性差，粘着难耕。3.壤质土类土壤性质兼具粘质土和砂质土的优点，而克服了它们的缺点。耕性好，宜种广，对水分有回润能力，是较理想的质地类型。三、土壤质地剖面土壤剖面(soilprofile)中不同质地层次的排列组合。1.粘盖砂（上粘下砂）不良组合2.砂盖粘（上砂下粘）优良组合30夹砂层夹粘层四、不同质地土壤的利用和改良（一）土壤质地与植物生长土壤质地与植物生长密切相关。不同质地土壤肥力特性各异；不同种类植物生物学特性各异；农业生产中强调：因地制宜砂土：生长期短的作物和根茎类作物（土豆、花生等）粘土：生长期长且需肥较多的禾谷类作物（水稻、玉米、小麦等）（二）土壤质地的改良1.客土法（异地搬运、引洪放淤、引洪漫沙）（1）砂掺粘（2）粘掺砂2.改良土壤结构（1）大量施用有机肥（2）植树种草，培肥土壤（3）施用土壤结构改良剂第三节土壤有机质(SoilOrganicMatter)一、土壤有机质来源概念：土壤有机质(soilorganicmatter)土壤有机质是土壤中的各种动植物残体，在土壤生物的作用下形成的一类特殊的高分子化合物。微生物动物