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土壤物质组成及性质土壤形成、分类与分布我国主要的土壤类型四川的土壤类型土壤污染与保护制作与主讲：罗明云联系方式：18990771885绪论土壤地理学电子教案ChinaWestNormalUniversity土壤概念及性质壤肥力土壤在农业生产中的作用土壤地理研究内容与方法绪论Back土壤在地理环境中的地位和作用地之吐生物者也—《说文》百谷草木丽乎土—《易·彖传》壤：土：柔土也一、土壤地理学研究的主要内容和方法探讨土壤的物质组成和性质;土壤的物理、化学和生物学特性；土壤的发生和演变；土壤的分类和分布；土壤的肥力特征以及土壤的开发利用改良和保护等（二）、主要方法1、传统方法:野外调查;室内研究(包括土样的分析测定、图表的编制和调查研究报告的编写等)土壤定位观测;2、新技术、新方法:土样分析测试的自动化;土壤制图的电子计算机化;土壤动态的遥感监测;土壤分析的数据化等.（一）、主要研究内容二、土壤概念及性质特点：体现了土壤的形成过程—岩石风化―成土过程―土壤；特点：土壤是一种有生命的物质。2、土壤性质1、概念：①土壤是地球上能够生长植物并产生收获的疏松表层，是母质、气候、生物、地形和时间等5大自然因素综合作用产产物。(前苏—威廉斯)②土壤是具自动供肥机能和自动调节水、热、气、肥机能的一类生物体(中国—侯光炯)土壤的基本属性―有肥力。①土壤是一个独立的自然体。②土壤是运动着的自然体。③土壤是具有肥力的自然体。它是土壤的本质属性,是土壤学研究的中心内容3、土壤与土地⑴区别:①土壤是地球上能够生长植物并产生收获的疏松表层②土地是由地球一定高度和深度的岩石、矿藏、土壤、水份、大气和植被等构成的自然综合体，同时还包括人类劳动的种种结果⑵联系:――土壤肥力是土壤和土地的基本要素，是二者研究的中心环节》》》》》》三、土壤肥力1、概念：是指土壤为植物生长供应和协调水分、养分、空气和热量的能力.它是土壤物理、化学、生物性质的综合反应.◇土壤肥力是土壤的本质属性。◇土壤肥力有量的区别.2、土壤肥力的类型①自然肥力:土壤在自然因素联合作用下所发展出来的肥力,是自然成土过程的产物.如：原始森林；高山土壤…②人为肥力:在耕种过程中发展出来的肥力,是农业土壤在耕种、施肥、改良及其它技术措施等人为因素影响下产生的结果③经济肥力:人为肥力和自然肥力相互作用产生的综合效应④有效肥力:经济肥力在生产中表现出来的那一部分肥力⑤潜在肥力:没有在生产上表现出来的那一部分肥力3、土壤肥力和土壤生产力的区别:土壤肥力:是指土壤为植物生长供应和协调水分、养分、空气和热量的能力。它是土壤的本质属性生产力:土壤肥力与土壤环境相互作用而产生的一种综合效应•土壤肥力高并不意味着土壤生产力就高•强调农田基本建设，改良土壤环境》》》》》•治之得宜，地力常新1、营养库2、养分转化和循环作用3、雨水涵养作用4、生物支撑作用四、土壤在农业生产中的作用5、缓冲与净化环境的作用——是植物生长繁育和生物生长的基地①、与生物圈的关系②、与大气圈的关系1、土壤圈与其它圈层的相互关系③、与水圈的关系④、与岩石圈的关系3、土壤地理学与相邻学科的关系五、土壤在地理环境中的地位和作用与农业科学与地理科学与环境科学2、土壤圈与人类的关系小结是农业最基本的生产资料是陆地生态系统的重要组成部分是最珍贵的自然资源是可持续农业的基础练习：土壤三相物质组成土壤胶体固相土壤溶液第一章、土壤的物质组成及性质液相气相土壤物理性质一、土壤物质组成三相固相液相气相有机质(土壤微生物)矿物质•液相气相处于彼此消长状态空气25%水分25%矿物质38%有机质12%土壤的容积组成一、固相(一)土壤矿物质1、土壤矿物质来源:岩石矿物2、土壤矿物质的类型及性质原生矿物次生矿物(粘土矿物)⑴原生矿物1)、概念:土壤原生矿物是指各种岩石受到不同程度的物理风化而未经化学风化的碎屑物.其原来的化学组成和结晶构造均未改变.2)、类型a、硅酸盐、铝硅酸盐类c、硫化物类d、磷酸盐类b、氧化物类！(1)、土壤原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势！(2)、土壤中原生矿物类型和数量决定于矿物的稳定性！(3)、土壤原生矿物是植物养分的重要来源⑵次生矿物1)、概念又叫粘土矿物，是由原生矿物经风化作用和成土作用重新形成的另一类矿物，其化学组成和构造都经过改变，而不同于原来的原生矿物．它是土壤物质中最细小的部分（粒经0.001毫米）２)、类型及性质简单盐类非层状硅酸盐矿物类层状硅酸矿盐类①简单盐类：它包括各种碳酸盐、重碳酸盐、氯化物类，它们都是原生矿物经过化学风化后的最终产物．②非层状粘土矿物类氧化铁和氢氧化铁类氧化铝矿物类氧化锰矿物类：土壤中常见为MnO和MnO2，在土壤结构表面上呈棕、黑色胶膜或呈结核状存在氧化硅：主要指氧化硅凝胶和蛋白石．在酸性条件下，氧化硅聚合成蛋白石，内含许多有机、无机杂质，呈彩色．一水铝石（AI2O3·H2O）三水铝石(AI2O3·3H2O）③层状铝硅酸盐粘土矿物类高岭石类蒙脱石类水化云母类绿泥石类由两种基本结构单位构成、并都含有结晶水的一些极微细的结晶颗粒►层状铝硅酸盐粘粒矿物的基本结构单元（1）硅氧四面体和硅氧片硅氧四面体：硅氧四面体是硅酸盐矿物的最基本的结构单位，不同的连接组合方式形成不同的硅酸盐矿物。Si-0.39nm[SiO4]4-四面体(SiO4)4-氧离子硅离子六角形网孔硅氧片（2）铝氧八面体和铝氧片铝氧八面体(八面体)：[AliO6]9-铝原子的半径0.057nm中心孔隙为0.058nm八面体(AIO6)9-氧离子铝离子铝氧片共用上下两层氧原子形成片A高岭石组（1：1型矿物）1:1型单位晶层:由一个硅片和一个铝片构成。硅片顶端的活性氧与铝片底层的活性氧通过共用的方式形成单位晶层。这样1:1型层状铝硅酸盐的单位晶层有两个不同的层面，一个是由氧构成的层面，一个是由氢氧构成的层面。包括高岭石、埃洛石等特点：(1)1:1型单位晶胞（层）化学式：Al4Si4O10(OH)8(2)膨胀性小晶层间距约0.72nm,硅片和铝片之间存在氢键(3)电荷数量少同晶替代极少(4)颗粒较大（有效直径0.2～2μm）可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性弱○高岭石组矿物（1：1型矿物）类型及特点2:1型单位晶层由两个硅片夹一个铝片构成。两个硅片顶端的氧都向着铝片，铝片上下两层氧分别与硅片通过共用顶端氧的方式形成单位晶层。这样2:1型层状硅酸盐的单位晶层的两个层面都是氧原子面。B蒙脱石组矿物（2：1型矿物）•蒙脱石组矿物（2：1型矿物）类型及特点包括蒙脱石、绿脱石、蛭石等特点：(1)2:1型单位晶胞的理论化学式：Al4Si8O20(OH)4·nH2O(2)膨胀性大晶层以分子引力联结，晶层间距：蒙脱石0.96～2.14nm蛭石0.96～1.45nm(3)电荷数量大同晶替代现象普遍(4)颗粒较细，呈片状可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性显著，对耕作不利蒙脱石在我国北方土壤分布较广，蛭石分布在风化不太强而排水良好的土壤中C水化云母组矿物（2：1型矿物）典型代表：伊利石特点：(1)2:1型单位晶胞的理论化学式：k2(AI·Fe·Mg)4(SiAI)8O20(OH)4·nH2O(2)非膨胀性晶层以K离子键联结，晶层间距：1.0nm(3)电荷数量大同晶替代现象普遍(4)具胶体特性可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性介于高岭石和蒙脱石之间D绿泥石组矿物（2：1：1型矿物）特点：层间吸附水分较少，所以不易膨胀。同晶替代普遍。土壤中绿泥石大多是母质带来的。绿泥石经不起化学风化，随着风化和成土作用加强，母质中原有的绿泥石会迅速消失。(二)、土壤矿物质的风化及地理分布1、土壤矿物质的风化过程⑴物理风化⑵化学风化水的溶解作用水化作用水解作用氧化作用⑶生物风化(物理风化和化学风化)2、风化作用的产物⑴风化残体⑵易溶于水的简单盐类⑶形成各种不同风化程度的次生矿物3、土壤矿物的地理分布①一般分布规律：干冷气候条件下，土壤中含原生矿物种类较多湿热气候条件下，土壤中含原生矿物氧化物较多过渡气候条件下，土壤中含原生矿物硅酸盐较多②次生粘土矿物的地理分布：在强烈化学风化的热带和亚热带地区，主要是以高岭石类为主在干旱寒冷地区，土壤主要是以水云母类为主在温暖或温湿地区，土壤主要是以蒙脱石类为主③我国次生粘土矿物的地理分布：水云母区水云母—蒙脱石区水云母—蛭石区我国土壤粘土矿物分布规律(二)土壤有机质(OM)１、土壤有机质的概念：它是指土壤中的各种含碳有机化合物，其中包括动植物残体、微生物体和这些生物残体的不同分解阶段的产物，以及由分解产物合成的腐殖质等．２、土壤有机质的来源及组成成分⑴来源1、死亡的动植物、微生物残体。2、施入的农家肥。3、工业及城市垃圾废水、废渣。原始土壤：微生物体是土壤OM的最早来源。自然土壤：死亡的动、植物，微生物残体及植物的枯枝落叶，但基本来源是它上面生长的绿色植物。耕地土壤：可概括为两个方面：a、栽培作物的残留物b、施用的有机肥。其中后者其主导作用。⑵组成成分a、碳水化合物：有单糖、多糖(淀粉纤维素木质素果胶质)b、含氮化合物：蛋白质、多肽、氨基酸等d、脂肪、蜡质、单宁和树脂c、含磷、硫化合物：植素、核酸、磷脂等e、木质素A元素组成：主要是由C、O、H、N、S等元素B化合物组成：矿质化：有机质在微生物的作用下分解为简单化合物同时释放出矿质养分的过程。3、土壤有机质的转化矿质化过程腐殖化过程(主要动力是土壤微生物)R—(C,4H)＋2O2CO2＋2H2O＋能量（含碳和氢的化合物）在微生物联合作用下(COOH)2CO2+H2OO2细菌例:C6H12O5(COOH)2+3H2O好气、霉菌(草酸)(C6H12O5)nnC6H12O5H2O水解(葡萄糖)(COOH)2CH3(CH2)2COOH+2H2+2CO2嫌气.细菌(丁酸)①有机物质在微生物分泌出的体外酶的作用下将较复杂的有机物先分解成构成该物质的基础有机化合物。②微生物吸收第一阶段的降解产物，一部分作为建造自身的原料，一部分则被彻底转化为最终分解产物，如CO2、H2O并释放出无机盐（如NH4+、SO42－、HPO42－等）。矿化分两个阶段：⑵腐殖化过程:有机质在微生物的作用下合成为复杂稳定的腐殖质的过程植物残体腐殖质在微生物作用下（3）土壤腐殖质1、土壤腐殖质是指有机质分解后再缩合而成的一系列黑褐色高分子有机化合物.2、腐殖质的组成成分胡敏酸(棕色):溶于碱而不溶于酸占腐殖质总质量的60%富里酸():既溶于碱又溶于酸黄色胡敏素():不溶于酸、碱黑色3、腐殖质成分的提取4、腐殖质的性质①、功能团含量多(羧基、酚羟基、甲氧基、醌基、胺基等)―COOH;―OH;OCH3;═O═O②、分子量很大(可以从十至几百到大致几百万)③、化学结构成芳香族性芳核糖多肽金属离子酚酸R-CH2-NH2……④、具有代换吸收性―RCOOH+KCI―RCOOK+HCI⑤、腐殖质的带电性5、影响土壤有机质分解与转化的因素①土壤温度②土壤含水量与通气状况③植物残体的特性：C/N（25--30:1）④土壤特性OH腐殖质分子结构核心COOHNH2解离或质子化腐殖质分子结构核心COO－NH3＋O－⑥、腐殖质的溶解、凝聚和稳定性6、土壤有机质在土壤肥力上的作用①提供作物和微生物需要的养分②改善土壤肥力特征③促进土壤物理性质的改善④其它方面的作用7、土壤有机质在生态中的作用①与重金属离子的作用②对农药等有机污染物的固定作用③对全球碳平衡的影响二、液相(土壤水分)1、土壤水分的来源土壤水分主要来自大气降水、灌溉水、地下水.此外,还包括水汽的凝结地面植物截留30%大气降水地表径流进入土壤中进入湖泊、河流、海洋(5%)地表蒸发进入大气(10%)2、土壤水分类型及其特性土壤含水情况土壤由干变湿10000316.251/28/1001/1000土壤对水分的保持力(大气压)土壤水分常数土壤水分类型吸湿系数(最大吸湿量)凋萎系数最大分子持水量(最小持水量)田间持水量(最大毛管持水量)毛管持水量(最大持水量)饱和持水量化合水与结晶水吸湿水膜状水毛管悬着水重力水毛管上升