土壤肥料学number2

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1.物理风化作用指岩石因受物理因素作用而逐渐崩解破碎的过程。物理风化只能引起岩石形状大小的改变，而不改变其矿物组成和化学成分。(1)主要是温度引起岩石的热力学变化--昼夜温差、冻结。(2)盐类结晶的裂胀作用、流水冲刷和磨蚀、风砂磨蚀。产物：颗粒较粗，多偏砂、石砾多，养分不易释放出来。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２５６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２５年至２２０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+CO2Ca2++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+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：1.国际制2.卡庆斯基制3.中国制1、国际制表1－5国际制土粒分级标准粒级名称粒径（mm）石砾＞2砂粒粗砂粒细砂粒2~0.20.2~0.02粉砂粒0.02~0.002粘粒0.002特点：十进位制，分级少而便于记忆，但分级界线的人为性太强。表1－6卡庆斯基制土粒分级标准（1957年）粒级名称粒径（mm）石块3小圆砾3~1砂粒粗砂粒中砂粒细砂粒1~0.50.5~0.250.25~0.05粉粒粗粉粒中粉粒细粉粒0.05~0.010.01~0.0050.005~0.001粘粒粗粘粒细粘粒胶粒0.001~0.00050.0005~0.00010.0001简化制物理性砂粒物理性粘粒1~0.010.012.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1～0.01mm之间的土粒。物理性粘粒：粒径0.01mm的土粒。与我国农民所称的“沙”和“泥”的概念很相似粒级名称粒径（mm）石砾3~1砂粒粗砂粒细砂粒1~0.250.25~0.05粉粒粗粉粒中粉粒细粉粒0.05~0.010.01~0.0050.005~0.002粘粒粗粘粒细粘粒0.002~0.0010.0013.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2211砂粒2-0.022-0.051-0.051-0.05粉粒0.02-0.0020.05-0.0020.05-0.0010.05-0.002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、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1.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(0.002毫米)三粒级含量的比例，划定12个质地名称，可从三角图上查质地名称。当土壤含粉粒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，15%者为砂土质地组和壤土质地组15％－25％者为粘壤组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，“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。表4－6卡钦斯基土壤质地基本分类（简制）质地组质地名称不同土壤类型的0.01毫米粒级含量(%)灰化土草原土壤、红黄壤碱化土、碱土砂土松砂土紧砂土0～55～100～55～100～55～10壤土砂壤轻壤中壤重壤10～2020～3030～4040～5010～2020～3030～4545～6010～1515～2020～3030～40粘土轻粘土中粘土重粘土50～6565～808060～7575～858540～5050～65653.我国土壤质地分类表1－9中国土壤质地分类（邓时琴，1985、1996）颗粒组成（粒径：mm）（％）质地组质地名称砂粒（1~0.05）粗粉粒（0.05~0.01）细粘粒（0.001）砂土极重砂土重砂土中砂土轻砂土8070~8060~7050~60砂粉土粉土≥2020≥40壤土砂壤土壤土≥20204030粘土轻粘土中粘土重粘土极重粘土30~3535~4040~6060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：•0.05～0.01mm颗粒大于30%•北方称为二合土；•性质介于黏土与砂土之间。砂土粘土水透水快，蓄水难透水慢，蓄水力强肥养分缺乏，保肥力差，供肥快养分丰富，保肥力强，供肥慢气透气性强透气性差热温差大，属热性土温差小，属冷性土耕性易耕作，但耕作质量差不易耕作，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)土壤质地层次质地层次性产生的原因：1.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①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②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。③引洪漫淤法将洪流中所夹带的淤泥