土壤矿物质和土壤质地

1、第三章第三章 土壤矿物质和土壤质地土壤矿物质和土壤质地 教学目标：教学目标：（1）掌握土壤）掌握土壤粒级粒级的概念和了解的概念和了解分级方案分级方案的依据；的依据；（2）重点掌握）重点掌握四大基本粒级四大基本粒级的性状；的性状；（3）掌握土壤）掌握土壤质地质地含义、了解几种不同质地含义、了解几种不同质地分类方案的特点分类方案的特点；（4）掌握三种不同质地土壤的）掌握三种不同质地土壤的肥力性状肥力性状、不良土壤质地、不良土壤质地改良改良的基本措施的基本措施 教学内容：教学内容： 第一节第一节 土壤粒级及其特性土壤粒级及其特性 第二节第二节 土壤质地的概念及其分类土壤质地的概念及其分类 第三节第三

2、节 土壤质地与肥力的关系及其改良土壤质地与肥力的关系及其改良 来源来源：矿物质土粒来源于岩石矿物的风化产物（矿物质土粒来源于岩石矿物的风化产物（土壤母质土壤母质）过程过程：土壤母质在成土因素的影响下，经过成土作用把母质土壤母质在成土因素的影响下，经过成土作用把母质逐渐变成土壤，母质中的矿物质颗粒渐渐变成矿物质逐渐变成土壤，母质中的矿物质颗粒渐渐变成矿物质土粒土粒分类分类：原生矿物原生矿物 直接来源于直接来源于母岩母岩的矿物，其中岩浆岩的矿物，其中岩浆岩 是其主要来源是其主要来源次生矿物次生矿物 则是由则是由原生矿物分解转化原生矿物分解转化而成的而成的 一、一、 土粒的来源土粒的来源土壤中主要的

3、原生矿物组成土壤中主要的原生矿物组成 原生矿物原生矿物 分子式分子式 稳定性稳定性 常量元素常量元素 微量元素微量元素 橄榄石橄榄石 角闪石角闪石 辉辉 石石 黑云母黑云母 斜长石斜长石 钠长石钠长石 石榴子石石榴子石 正长石正长石 白云母白云母 钛铁矿钛铁矿 磁铁矿磁铁矿 电气石电气石 锆英石锆英石 石石 英英 (Mg,Fe)2SiO4 Ca2Na(Mg,Fe)2(Al,Fe3+)(Si,Al)4 O11(oH)2Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6 K(Mg,Fe)(Al,Si3O10)(OH)2 Ca Al2 Si2 O8 NaAlSi3O8 KAlSi3O8 KAl2(AlSi

4、3O10)(OH)2 SiO2 易风化易风化 较稳定较稳定 极稳定极稳定 Mg,Fe,Si Mg,Fe,Ca,Al,Si Ca,Mg,Fe,Al,Si K,Mg,Fe,Al,Si Ca,Al,Si Na,Al,Si Cu,Mg,Fe,Al,Si K,Al,Si K,A,Si Fe,Ti Fe Cu,Mg,Fe,Al,Si Si Si Ni,Co,Mn,Li,Zn,Cu,Mo Ni,Co,Mn,Li,Se,V,Zn,Cu,Ga Ni,Co,Mn,Li,Se,V,Pb,Cu,Ga Rb,Ba,Ni,Co,Se,Li,Mn,V,Zn Sr,Cu,Ga,Mo Cu,Ga Mn,Cr,Ga Ra,Ba,

5、Sr,Cu,Ga F,Rb,Sr,Ga,V,Ba Co,Ni,Cr,V Zn,Co,Ni,Cr,V Li,Ga Zn,Hg 次生矿物：高岭石、蒙脱石、伊利石等次生矿物：高岭石、蒙脱石、伊利石等矿物质土粒矿物质土粒和和有机质土粒有机质土粒 前者的数目占绝对优势，而且在土壤中长期前者的数目占绝对优势，而且在土壤中长期地稳定地存在，构成土壤固相骨架；地稳定地存在，构成土壤固相骨架； 后者或者是有机残体的碎屑，极易被小动物后者或者是有机残体的碎屑，极易被小动物吞噬和微生物分解掉，或者是与矿质土粒结合吞噬和微生物分解掉，或者是与矿质土粒结合而形成复粒，因而很少单独地存在。而形成复粒，因而很少单独地存在。

6、 通常所指土粒，是专指矿质土粒通常所指土粒，是专指矿质土粒。二、二、 土粒的种类土粒的种类单粒单粒和和复粒复粒 固相骨架中的矿质土粒可以单个地存在，固相骨架中的矿质土粒可以单个地存在，称为称为单粒单粒，在质地轻而缺少有机质的土壤中，在质地轻而缺少有机质的土壤中，单粒在数目上占优势。，单粒在数目上占优势。 在质地粘重及有机质含量较多的土壤中，在质地粘重及有机质含量较多的土壤中，许多单粒相互聚集成许多单粒相互聚集成复粒复粒。也称单粒为原生。也称单粒为原生土粒，称复粒为次生土粒。土粒，称复粒为次生土粒。通常所说的土粒，均指矿质土粒中的单粒通常所说的土粒，均指矿质土粒中的单粒三、三、 土粒的土粒的粒级

7、粒级当量粒径当量粒径和和“理想土壤理想土壤” 当量粒径、有效粒径、理想土壤当量粒径、有效粒径、理想土壤的概念来自土壤机械分析的概念来自土壤机械分析（颗粒分析）时采用的假设和方法（颗粒分析）时采用的假设和方法有效粒径：有效粒径：以圆筛的孔径作土粒的直径以圆筛的孔径作土粒的直径 如通过如通过1毫米筛而阻留在毫米筛而阻留在0.5毫米筛上的土粒即是毫米筛上的土粒即是1-0.5毫毫米粒级，余类推米粒级，余类推当量粒径：当量粒径：细粒部分看作光滑的实心园球，取与此粒级沉降细粒部分看作光滑的实心园球，取与此粒级沉降速率相同的圆球直径（斯托克斯定律）速率相同的圆球直径（斯托克斯定律）理想土壤：理想土壤：由由光

8、滑实心圆球光滑实心圆球各级土粒堆积的土壤各级土粒堆积的土壤与实际情况相差甚远（尤其是对片状粘粒来说），但在土壤学、与实际情况相差甚远（尤其是对片状粘粒来说），但在土壤学、土工学研究及应用中这种圆球堆积的土工学研究及应用中这种圆球堆积的“理想土壤理想土壤”沿用已久沿用已久这种粒径划分就是这种粒径划分就是矿质土粒的分级矿质土粒的分级粒级（粒组）粒级（粒组）：根据土粒直径的大小和性质上的：根据土粒直径的大小和性质上的差异，将矿物质土粒划分为若干粒径等级，每一差异，将矿物质土粒划分为若干粒径等级，每一等级就叫一个等级就叫一个粒级粒级。 土粒的大小分级土粒的大小分级粒级粒级 组内粒径大小、成分及性质基本

9、相近组内粒径大小、成分及性质基本相近 而组间则有明显的差异而组间则有明显的差异常见的土壤粒级制常见的土壤粒级制 （P70 表表5-1）当量粒径当量粒径 (毫米毫米) 中国制中国制 (1987) 卡钦斯基制卡钦斯基制 (1957) 美国农部制美国农部制 (1951) 国际制国际制 (1930) 3-2 石石 砾砾 石石 砾砾 石石 砾砾 石石 砾砾 2-1 极粗砂粒极粗砂粒 1-0.5 粗砂粒粗砂粒 粗砂粒粗砂粒 粗砂粒粗砂粒 粗砂粒粗砂粒 0.5-0.25 物物 中砂粒中砂粒 中砂粒中砂粒 0.25-0.2 理理 细砂粒细砂粒 0.2-0.1 细砂粒细砂粒 性性 细砂粒细砂粒 0.1-0.05

10、 砂砂 极细砂粒极细砂粒 细砂粒细砂粒 0.05-0.02 粗粉粒粗粉粒 粒粒 粗粉粒粗粉粒 0.02-0.01 粉粉 粒粒 0.01-0.005 中粉粒中粉粒 物物 中粉粒中粉粒 粉粉 粒粒 0.005-0.002 细粉粒细粉粒 理理 细粉粒细粉粒 0.002-0.001 粗粘粒粗粘粒 性性 0.001-0.0005 粘粘 粘粘 粗粘粒粗粘粒 粘粘 粒粒 粘粘 粒粒 0.0005-0.0001 细粘粒细粘粒 粒粒 粒粒 细粘粒细粘粒 0.05 mm）（1）颗粒大，所含矿物为原生矿物。）颗粒大，所含矿物为原生矿物。（2）含石砾和砂粒较多的土壤疏松多孔，通气透水好，排）含石砾和砂粒较多的土壤疏松

11、多孔，通气透水好，排 水通畅，胀缩性小。水通畅，胀缩性小。（3）比表面积小，无粘结性，粘着性、可塑性，耕性好。）比表面积小，无粘结性，粘着性、可塑性，耕性好。（4）吸水保肥能力弱，养分易随水流失，升温快，养分易转化。）吸水保肥能力弱，养分易随水流失，升温快，养分易转化。4 4、不同粒级土粒的基本特征、不同粒级土粒的基本特征B 粘粒（粘粒（0.002 mm或或0.001 mm ）（1）颗粒细小，属胶体范围，矿物成分主要为次生矿物。）颗粒细小，属胶体范围，矿物成分主要为次生矿物。（2）通气透水性弱，排水不畅，易造成土壤积水和内涝。）通气透水性弱，排水不畅，易造成土壤积水和内涝。（3）比表面大，粘结

12、性，粘着性、可塑性均强，耕性不良）比表面大，粘结性，粘着性、可塑性均强，耕性不良 ，干时结块龟裂，湿时泥泞。，干时结块龟裂，湿时泥泞。（4）粘粒本身养料丰富，吸水保肥能力强，潜在养分储量）粘粒本身养料丰富，吸水保肥能力强，潜在养分储量 多，但土温较低，养分不易转化。多，但土温较低，养分不易转化。C 粉粒（粉粒（0.05 mm0.002 mm） 颗粒大小及其性质位于砂粒和粘粒之间。颗粒大小及其性质位于砂粒和粘粒之间。第二节第二节 土壤质地的概念及其分类土壤质地的概念及其分类 土壤机械组成：土壤机械组成：土壤中各级土粒所占的质量百分比土壤中各级土粒所占的质量百分比 土壤质地对土壤性状如土壤质地对土

13、壤性状如养分含量、通气透水性、保水保肥养分含量、通气透水性、保水保肥性以及耕作性状性以及耕作性状等都有很大的影响，所以，在阐明土壤肥等都有很大的影响，所以，在阐明土壤肥力时，质地是首先考虑的因素之一力时，质地是首先考虑的因素之一 土壤质地土壤质地：按照土壤中不同粒级土粒的相对比例（：按照土壤中不同粒级土粒的相对比例（土壤土壤机械组成的差异机械组成的差异 ）把土壤分成若干组合，每一组合即为）把土壤分成若干组合，每一组合即为一种土壤质地。一种土壤质地。 一、土壤质地分类一、土壤质地分类二、土壤质地与肥力的关系二、土壤质地与肥力的关系三、不同质地土壤的利用与改良三、不同质地土壤的利用与改良一、土壤质

14、地分类一、土壤质地分类1、国际制、国际制（2 2）依据砂粒、粉粒和粘粒三种粒级的数量）依据砂粒、粉粒和粘粒三种粒级的数量() 细分为细分为12级级 （1）以粘粒）以粘粒(0.002mm)含量判定含量判定4类类：45% 粘土类粘土类国际制土壤质地分类（四类十二级）（四类十二级）名级土粒重量名级土粒重量(%) 质地质地 类别类别 分类质地名称分类质地名称 粘粒粘粒( 0.002mm) 粉粒粉粒 (0.020.002mm) 砂粒砂粒 (20.02mm) 砂土类砂土类 砂土及壤质砂土砂土及壤质砂土 015 015 85100 砂质壤土砂质壤土 015 045 5585 壤土类壤土类 壤壤 土土 015

15、 3045 4055 粉砂质壤土粉砂质壤土 015 45100 055 砂质粘壤土砂质粘壤土 1525 030 5585 粘壤土粘壤土类类 粘壤土粘壤土 1525 2045 3055 粉砂质粘壤土粉砂质粘壤土 1525 4585 040 砂质粘土砂质粘土 2545 020 5575 壤质粘土壤质粘土 2545 045 1055 粘土类粘土类 粉砂质粘土粉砂质粘土 2545 4575 030 粘粘 土土 4565 035 055 重粘土重粘土 65100 035 035 注：注：在分析工作中不包括大于在分析工作中不包括大于2 mm的石砾，这一部分含的石砾，这一部分含量另行计算（量另行计算（表表5

16、-105-10）。河北省土壤普查：（表河北省土壤普查：（表 5-11：壤质：壤质60.2%，壤质砂土，壤质砂土20.5%） 粘粒粘粒(0.01mm），物理粘粒（），物理粘粒（0.01mm）卡庆斯基土壤质地分类(简明方案) 物理性粘粒物理性粘粒(0.01mm)() 物理性砂粒物理性砂粒(0.01mm)() 质地名称质地名称 灰化土类灰化土类 草原土及草原土及红黄壤类红黄壤类 柱状碱土及柱状碱土及强碱化土类强碱化土类 灰化灰化 土类土类 草原土及草原土及 红黄壤类红黄壤类 柱状碱柱状碱土及土及强碱化土类强碱化土类 松砂土松砂土 05 05 05 10095 10095 10095 砂土砂土 紧砂土

17、紧砂土 510 510 510 9590 9590 9590 砂壤土砂壤土 1020 1020 1020 9080 9080 9085 轻壤土轻壤土 2030 2030 1520 8070 8070 8580 中壤土中壤土 3040 3045 2030 7060 7055 8070 壤土壤土 重壤土重壤土 4050 4560 3040 6050 5540 7060 轻粘土轻粘土 5065 6075 4050 5035 4025 6050 中粘土中粘土 6580 7585 5065 3520 2515 5035 粘土粘土 重粘土重粘土 80 85 65 20 15 35 注：在分析工作中不包括大

18、于注：在分析工作中不包括大于1mm的石砾，这一部分含量另的石砾，这一部分含量另行计算（行计算（表表5-85-8）。 4、中国质地分类、中国质地分类共划分三类十一级共划分三类十一级 我国土壤质地分类标准 （1985, 1996） 颗粒组成颗粒组成%（粒径：毫米）（粒径：毫米） 质地组质地组 质地名称质地名称 砂粒砂粒(1-0.05) 粗粉粒粗粉粒(0.05-0.01) 细粘粒细粘粒(80 7080 6070 5060 砂粉土砂粉土 粉土粉土 20 20 40 30 壤土壤土 砂壤砂壤 壤土壤土 20 20 60 由于中国制的三元粒级互不衔接，不能构成三角质地图，由于中国制的三元粒级互不衔接，不能

19、构成三角质地图，故不便查用故不便查用一、土壤质地与肥力的关系一、土壤质地与肥力的关系土壤的土壤的生产性状生产性状：指土壤质地的差异在林业生产中的反：指土壤质地的差异在林业生产中的反应，它包括土壤的：应，它包括土壤的：肥力状况：肥力状况：植物在生长过程中，土壤的水、肥、气、热、植物在生长过程中，土壤的水、肥、气、热、扎根条件以及有无产生毒害物质的协调程度；扎根条件以及有无产生毒害物质的协调程度；耕作性状：耕作性状：耕作时的难易程度、阻力大小、耕作质量好坏耕作时的难易程度、阻力大小、耕作质量好坏以及宜耕期的长短等；以及宜耕期的长短等；林木反应：林木反应：P 79-81第三节第三节 土壤质地与土壤肥

20、力的关系及其改良土壤质地与土壤肥力的关系及其改良 泛指与砂土性状相近的一类土壤，泛指与砂土性状相近的一类土壤，物理粘粒含量物理粘粒含量45%，质地细质地细(粘重粘重)， 包括粘土包括粘土以及和类似粘土性质的重壤土和部分中壤土。以及和类似粘土性质的重壤土和部分中壤土。 2、粘质土类、粘质土类（1） 通透性差通透性差（2）保蓄性强）保蓄性强（3） 养分含量丰富，转化速度慢养分含量丰富，转化速度慢（4）土温变幅小）土温变幅小（5） 耕性差耕性差（6） 有毒物质多有毒物质多（7） 发大苗不发小苗发大苗不发小苗砂粘比例砂粘比例6：4 主要分布于黄土高原、华北平原、松辽平原、主要分布于黄土高原、华北平原、松辽平原、长江中下游平原、珠江三角洲、河间平原以及河流长江中下游平原、珠江三角洲、河间平原以及河流两岸间冲积平原。两岸间冲积平原。3、壤质土类、壤质土类（1 ）大小孔隙比例分配较合理）大小孔隙比例分配较合理（2 ）保水保肥）保水保肥（3 ）养分含量充足，有机质转化速度快）养分含量充足，有机质转