1土壤来源质地和组成

土壤来源、质地和组成要对土壤进行监测，首先要了解土壤，知道土壤是什么？这一节，我们来了解土壤的来源、质地和组成。北京市中山公园，天安门西有个社稷坛，内坛面上铺五色土，分别为中黄、东青、南红、西白、北黑，以五行学说中的五色对应五方，象征“普天之下皆为王土”。五色土象征着我们广博的大中华，在社稷坛的东边是青土，代表着东边的大海；西边是白土，代表西部白色的沙；南边是红土，预示南方的红土地；北边是黑土，象征北部的黑土地；而中间的黄土，就是黄土高原的寓意。五色土象征中华，在历代中国统治者眼中象征着江山社稷，非常重要；五色土也就是五种不同的土壤，为什么这些土壤有不同的颜色？这涉及到土壤的来源、所处环境、转化过程和质地、组成等因素，现在我们就从五色土开始，来回答清楚土壤是什么这一问题。通过土壤研究者的努力，已经知道了五色土颜色的秘密，原来，土壤的颜色，主要是靠土壤中腐殖质和矿物质含量的配比关系来决定的。腐殖质主导土壤黑色的深浅，而各色矿物质则决定了土壤的其他颜色。东青、南红、西白、北黑、中黄的空间格局大体反映了我国土壤在这五个方位上的真实情况。东临大海，又是很多江河的入海口，因此土壤长期处于淹水状态之下，其中的氧化铁（Fe2O3）被还原成氧化亚铁（FeO）而呈灰绿色，是为青土。南方闷热潮湿而多雨，大量易溶于水的土壤矿物质，受雨水冲刷而流失，最终剩下氧化铁和氧化铝（Al2O3），因而呈现红色。西部气候干旱，土壤以盐土和碱土为主，这类土壤中富含碳酸钙、石膏等白色物质，加上可溶性盐在土壤表层聚集，所以变成了白色。东北地区气候湿润而寒冷，黑色腐殖质在土壤表层大量积累而降解缓慢，长年累月黑色不断加深，因此称作黑土。黄土则主要分布于我国的黄土高原，黄土的有机质含量不高但其颗粒细腻，适宜耕作，其所在的黄河流域是中华文明的发祥地。五色土成了我国丰富的土壤资源类型的一个缩影。土壤不同颜色的原因？•要指出的是：成土母质是土壤形成的物质基础和植物矿质养分元素（氮除外）的最初来源。母质代表土壤的初始状态，它在气候与生物的作用下，经过上千年的时间，才逐渐转变成可生长植物的土壤。•可以说，母质可以说是土壤颜色形成的“先天因素”，是主要因素；而土壤所处的环境条件则是土壤颜色来源的“后天因素”。如丰富的赤铁矿造就了绵延南方丘陵广袤的红土；大量的紫色砂岩和页岩风化物广布在四川地区，诞生了一种独特的西南紫色土。土壤形成过程•土壤发生学理论认为，土壤是成土母质（岩石）经过一系列物理、化学和生物的作用而形成的。比如：物理的有团聚作用、迁移与富集、侵蚀与堆积、冻融作用、干湿交替、膨胀与剥落作用；化学的有水化、水解、溶解、黏土矿物形成、氧化还原和合成分解；生物的则有物质转化、有机质的形成分解和硝化固氮等。成土母质、气候、生物、地形和时间是土壤形成的五大关键因素。土壤固体土壤（约占土壤总容积的50%）粒间孔隙（约占土壤总容积的50%）矿物质—来自岩石的风化，包括原生矿物和次生矿物，约占固体重量的95%以上。土壤矿物质的化学组成几乎包括地壳中所有的元素。其中氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾、钛、碳等10种元素占土壤矿物质总量的99%以上。而SiO2、Al2O3、Fe2O3占土壤矿物质总质量75%。有机质—动物残体及其转化产物，约占固体重量的5%以下。土壤空气—一部分由地上大气层进入，主要为O2、N2等，另一部分由土壤内部产生，主要为CO2、水汽等。土壤水分—主要由地上进入土中，其中含有溶质，包括离子、分子、胶体颗粒等，实际上是浓度不同的溶液（土壤溶液）。土壤的基本组成土壤矿物质•土壤矿物一般分为：原生矿物和次生矿物。土壤原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势。常见的有石英、长石、云母、辉石、角闪石和榄橄石以及其它硅酸盐类和非硅酸盐类。而次生矿物包括结晶态的层状硅酸盐类和晶质、非晶质的氧化物和水合氧化物等石英矿橄榄石矿土壤有机物•土壤有机物泛指土壤中来源于生命的物质。包括：土壤微生物和土壤动物残体及其分泌物以及土体中植物残体和植物分泌物。化合物组成可分为:腐殖物质、非腐殖物质。•土壤有机物作用：•1）是土壤养分的主要来源；•2）促进土壤结构形成，改善土壤物理性质；•3）提高土壤的保肥能力和缓冲性能；•4）腐殖质具有生理活性，能促进作物生长发育；•5）腐殖质具有络合作用，有助于消除土壤的污染。腐殖质•腐殖质是有机物质经过微生物合成或原植物组织聚合转变而来，非单一的有机化合物，而是在组成、结构及性质上既有共性又有差别的一系列有机化合物的混合物。以胡敏酸与富里酸为主。胡敏酸能溶于碱溶液而被酸溶液所沉淀；富里酸（是一类既溶于碱溶液又溶于酸溶液的腐殖质物质，其分子量比胡敏酸小。富里酸对促进矿物的分解和养分的释放具有重要作用。•腐殖质不仅是土壤养分的主要来源，而且对土壤的物理、化学、生物学性质都有重要影响，是土壤肥力指标之一。•土壤学中的土壤水是指在一个大气压下，在105℃条件下能从土壤中分离出来的水分。液态水根据其所受薄膜水及其运动方向薄膜水及其运动方向的力一般分为吸湿水、毛管水和重力水，分别代表吸附力、弯月面力和重力作用下的土壤水。另外，在国家标准《水文地质术语》（GB/T14157-93）中，地下水是指埋藏在地表以下各种形式的重力水。土壤水分土壤水分形态图•①吸湿水，吸附在土壤颗粒表面的吸着水。土壤颗粒对它的吸力很大，这一层水溶解盐类能力弱，－78℃时仍不冻结，具有固态水性质，不能流动，但可转化为气态水而移动。②膜状水，指在吸湿水外表形成的薄膜水。又称弱结合水。土粒对它的吸引力减弱，与液态水性质相似，能从薄膜较厚处向较薄处移动。③毛管水，依靠毛细管的吸引力被保持在土壤孔隙中的毛细管水。所受的吸力为6.25～0.08大气压。毛细管水可传递静水压力，被植物根系全部吸收。④重力水，受重力作用而移动的重力水，具一般液态水的性质。除上层滞水外不易保持在土壤上层。土壤水的增长、消退和动态变化与降水、蒸发、散发和径流有密切关系。土壤空气土壤空气的组成组成与大气相似，但有差别。表现在：1）二氧化碳含量高；2）氧气含量低；3）相对湿度高；4）含还原性气体；5）组成和数量处于变化中。气体O2CO2N2其他气体近地面的大气20.940.0378.050.95土壤空气18.0-20.030.15-0.6578.8-80.24－土壤机械组成•土壤机械组成是指土壤中不同大小直径的矿物颗粒的组合状况。土壤机械组成是土壤重要物理性质之一。是土壤的一种十分稳定的自然属性，是拟定土壤利用、管理和改良措施的重要依据。•根据土壤颗粒大小，土壤机械组成一般分为砂土、壤土和粘土三类，其中，砂、粉、粘的定义和特点如下表所示：土壤机械组成国际制中通常根据粘粒含量将质地分为三类，即：粘粒含量小于15%为砂土类、壤土类，粘粒含量15%～25%为粘壤土类，粘粒含量大于25%为粘土类；根据粉砂粒含量，凡粉粒含量大于45%的，称为“粉砂质壤土土”；根据砂粒含量，凡砂粒含量大于55%的，称为“砂质壤土”。土壤组成对土壤性质的影响•土壤的组成直接影响了土壤的性质，其中，土壤机械组成决定了土壤孔隙性、土壤结构性、土壤热性质、土壤耕性等;土壤化学组成则决定土壤酸碱性、土壤缓冲性、土壤氧化还原性、土壤养分等。土壤的机械组成和化学组成共同影响了土壤的吸附、吸收性能。土壤安全•人类围绕着土壤生存。土壤安全关系到粮食安全、水安全和生态环境安全，进而影响社会和经济的可持续发展。•要保持土壤安全就需要了解我国土壤资源现状及其动态变化，全面把握我国土壤资源的特点；•另外，我国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。土壤环境污染已经严重威胁到我国土壤安全。（全国土壤总的点位超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。）•因此，通过土壤监测了解土壤组成和所受污染程度成为了成为了保证土壤安全的前提。