第一章土壤透视(关于土壤的概述)

PAGEPAGE７０第一章土壤透视（关于土壤的概述）一、土壤的概念土壤是人们最熟悉，最常见的一种自然物质，但要给它下一个比较简明的而又能为们们所一致认可的定义是很困难的。因为土壤有多种用途，随着利用途径的不同，人们对土壤的理解也有所不同，又由于人们看土壤的着眼不同，他们的认识也不一致。这里不准备来评论什么样的土壤定义最为恰当，只是介绍一下现有的几种土壤概念，以便于在以后讨论土壤时，能够了解所指何物。人们对于土壤主要有如下几种概念：（一）土壤与土地等同按现代科学上的严格区分，土壤和土地是不相同的。土地是一种自然综合体，它是由各种自然因素和有关的人为因素综合在一起的总体。而土壤是构成土地的自然因素之一，两者是整体与部分的关系。但在一般人的心目中，土壤就是土地。例如：人们通常议论某块地好，某块地差。这里所谓的“地”，实际上就是指土壤。在国外，有学者给土壤下定义称：“土壤是人们脚下的土地”。再就土壤这个名词的英文字“Soil”来说，它是从拉丁文“Solum”一字衍生而来，即Solum的原义即指土地。可见把土壤看成土地，是有其根源的。直到现在，许多人仍有土壤和土地等同的看法。因此，常有人把这两个词交换使用，并不严格去区分它们。（二）土壤是植物生长的介质自从有了农业生产以后，土壤就受重视，被看作是植物生长的介质。在我国农村广为流传的一句话，“土壤能生万物”，正是这种认识的反映。虽然并不是所有植物生长都靠土壤，例如：水上的浮生植物是不需要土壤的，但就大多数植物来说，都需要有深厚的土壤。人类生活所需的粮食作物更离不开土壤。随着世界人口系数的不断的增长，这种土壤概念日益重要。苏联土壤学家威廉斯对土壤的看法是：“能够生产植物收获物的地球陆地的疏松表层叫做土壤”。他的这种看法与土壤是植物生长的介质的概念是一致的。（三）土壤是一种建筑材料从事建筑业的土木工程师们，认为土壤是一种建筑材料。通常建筑中使用的三合土就是用粘土，砂子和石灰相混合而成的。在建筑公路时，土壤的杭压缩能力，特别受到注意过于松软的土壤必须清除，而用砂类物质来代替。在这一点上，他们对土壤的要求，与农民正好相反（四）土壤是地表岩石风化物覆盖层在欧美各国，土壤的早期科学研究工作是由地质学家们从事的。他们把土壤看作是岩石风化物的产物，认为土壤是地表岩石风化物覆盖层，也称为地表疏松物质层（regolith）。基于这种观点，他们常把土壤分为石灰土，砂质土，冲积土等等，有些名词至今仍在使用。所以人们又把土壤视为在去海洋途中的岩石。（五）土壤是一种环境要素近些年来，随着环境科学的发展，对土壤的概念又有新的变化，认为为土壤不仅是一种家业资源，而且还是一种环境要素。从环境保护方面来说，土壤同水源和空气一样，也需要保护。保护土壤不止是为了有利于生产，而且也是为了维护良好的生活环境。因此，现在国外有些关于土壤保护的立法，更多是从环境保护的观点考虑的。（六）土壤是地球表面陆地上能够生长植物的疏松表层。根据地理学词典对土壤的解释：《类似（二）》它是自然环境中的一个重要组成部分；是岩石风化物在生物、气候、地形、时间、人为等因素的综合作用下形成和发展的。具有独特的形态（由矿物质、有机质、水分即土壤溶液、空气和包括土壤微生物在内的土壤生物等组成）和结构特征，它的本质特征是：具有不断供给植物水分和养分的能力即肥力；是农业生产基生产资料之一。（农业生产活动不仅影响着土壤的形成过程和方向，也直接改造着土壤的基本性质）。以上是从不同研究角度给土壤下的定义，本讲义更着重于（二）,（六）特别是(六)的看法。二、土壤在自然界的位置土壤作为一种独立的自然体，在自然界有某一定的位置。为了确切说明其位置，应对地球外闻的构造有一定了解。因此，我们先简单介绍地球的外部构造,再讨论土壤的位置。（一）地球的基本圈层地球在地核和大部分地幔之外，通常分为四个基本圈层：第一是岩石圈。它是由地壳和上地幔顶部的坚硬岩石所构成,厚度约70-150KM,某表面高低起伏差别很大;第二是水圈,它是地球上所在地水的总称,包括地表,地下水及大气中的液态水,固态水和气态水,海洋是水圈中一个连续的最大水体,约占地球表面的三分之二,平均深度为3800m。第三是大气圈,这是指包围着地球固体部分的整个大气层,其厚度约为1000km。第四是生物圈。它是地球上生物有机体及其生存环境的总称。从地球表面上达23千米的高空,下至12千米的深处,都有生命存在,皆属生物圈的范围。这四个圈层中的主要物质不同,性质各异,但它们不是截然分开的,而是在一定程度上彼此交错,互相渗透。（二）土壤的位置土壤在自然界的位置（以图示说明）可以看出，土壤位于岩石圈的最表层,在生物圈中植被层最下部，它与水圈相接触，同时又与大气圈相连接。由此可知,土壤的位置是十分独特的,它使土壤成为连接各种不同自然地理因素的枢纽,是结合无机界和有机界的中心环节。所以，土壤是自然物质和能量转化最复杂,最强烈的地方。例如:A:土壤为陆生植物的生长发育提供必要的营养物质和立地条件(生物圈的养分来源,立地条件)；B:是地球队上水分循环的重要环节,为河水乃至海水提供大量的盐分和其他物质(水圈的盐分等物质来源,参与水循环)；C:通过地表和地下径流及其他动力方式从土壤中带走的各种物质在一定的条件下形成了沉积物和沉积岩,包括有机成因的各种矿物质的积累(沉积物→沉积岩,岩石圈)D:土壤与大气圈也不断进行热量和物质的交换,对现代大气圈的特点的形成也有重要的影响。地球表面除为水体,冰川和裸露岩石所占据的部分外,其余部分都为土壤覆盖着。土壤在地球表面断断续续地形成一个圈层通称土壤圈/土被。这个圈层是地球构造的一个次于基本圈层的圈层,为岩石圈的一个亚层,即岩石圈的最外层。土壤的界限:一,上界为空气或浅水层；二,边界为深层水,裸岩或终年不化的积雪,冰川；三,下界通常是岩石或无生命活动的土状物质。有些地方的土壤下界只能人为地加以确定。例如:在湿热地区,有些表土层数厘米以下即为均质无变化的土状物质,深达数十米。在这种情况下,只能人为地以生物活动或多年来植物根系活动的一般深度为界,定为一至二米。土壤圈的厚度有限,不能与各个基本圈层相比。它的厚度一般最大不超过二米。此外,土壤圈的厚度是不均一的,而且各地差别很大。在平原地区共厚度一般达到一米以上,在山区只有几十厘米在受强烈侵蚀的山区通常公为30-40厘米,甚至更薄。三、土壤的组成土壤是一种组成很复杂的自然体,它的组成可分为固体部分和非固体部分,又可分为无机部分和有机部分,还可分为固相,液相和气相等三相物质。无机部分-矿物质固体部分有机部分-有机质(腐殖质)土壤组成液体部分-水分非固体部分气体部分-空气可以看出,土壤的物质组成包括四个部分,即矿物质,有机质水分和空气。土壤就是由这四个不同部分有机地组合在一起所构成的一种特殊物质。(一)土壤各组成部分的情况和变化上述土壤的四个组成部分在各种土壤中的含量有所不同,并且在有些情况下差别很大。就矿物质和有机质来说,在一般土壤中以矿物质含量最多,通常占土壤固体部分重量的90-98％,而有机质只占2-10％。在经营管理不善的耕作土壤中有机质甚至更少,可不到1％。这种以矿物质含水量量占绝对优势的土壤称为矿质土(mineralsoil)有少数土壤含有机质特别多,可达35％以上,最多可达70％以上(如泥炭沼泽土)。这种有机物质特别多的土壤称为有机质土(organicsoil),以与矿质土相区别。至于水分和空气,它们存在于土壤孔隙之中,它们的多少显然视土壤中孔隙的多少及管孔的大小与土壤保持水分的能力有关,在其他条件相同的情况下,管孔的土壤含水量水分较多。在一定的土壤中,矿物质和有机质的多少相对稳定,变化不大,而水分和空气的含量则是常有变化的,并且有时变化甚至是明显。例如:在湿润季节水分增加而空气减少,在干旱季节则情况相反这是因为水分和空气皆以土壤中孔隙为其存在场所,被占据空间上互有矛盾。当降雨时,土壤孔隙有较多的部分为水分所占据空气遭到排斥而减少;反之,当天旱时,土壤中水分大量蒸发,无水分的孔隙中空气可以进入,因而空气增多。所以土壤中水分和空气的含量具有直接相互消长的关系。除了干湿季节影响土壤中水分和空气含量的变化外,在植物生长期间,需要不断地消耗水分,这也是土壤中水分和空气变化不定的一个原因。（二）理想的土壤组成从植物生长的适应环境来说,土壤的四个组成部分应有适当的比例,才有利于植物的生长。因为植物生长所需的养分,水分和空气靠这四个部分来供给,它们的比例还有调节土壤温度的作用。如果某一方面特别缺乏,就会有不利的影响。如从所周知,被水淹过的土壤和长期干旱的天气都是不利于植物生长的;前者使土壤中空气几乎全被排除,后者土壤水分又所剩无几。适宜于植物生长的理想组成大体是:在整个土壤体积中,矿物质45％,有机质占5％,水分,空气各占20-30％。在这种情况下,土壤体积约有一半是孔隙。在优良的的草地和菜园土壤中,这四个部分的比例大致符合这种情况。温室中的人工制各的土壤,是用一般土壤的表土加砂子和有机质混合而成的,这四个部分的比例也是适合的。农业上所采用的许多措施,如耕作,施有机肥,灌溉排等,都是为了调节土壤中这四个部分的比例,以改善土壤的组成,为农作物生长创造最有利的环境。四、土壤的基本特征从形态上看,土壤是一种地表疏松覆盖物,在这一点上它和地表风化层很相似。但土壤毕竟不同于单纯风化物,因为它具有一种独特的性质,即土壤肥力。是区别于纯粹风化物的重要之点,风化物是不具有肥力或不具有完整肥力的。苏联土壤学家威廉斯曾指出:“土壤的概念和肥力的概念是分不开的”。可见肥力是土壤的基本特征,它反映了土壤的本质。（一）土壤肥力及其与植物生长的关系土壤肥力:是指土壤同时而且不间断地供给植物生长所需的水分、养分、空气、热能(表现为温度)的能力。通常简单地说就是土壤为植物生长提供水、肥、气、热的能力。绿色植物在生存上所需要的条件有:1日光能，2温度（热能），3水分，4空气（二氧化碳）5养分，在这五个因子中，光能完全来自宇宙间的太阳，称为宇宙因子。水分和养分主要得之于土壤，称土壤因子。热能和空气，可以说它们一半属于宇宙因子，另一半属于土壤因子。因为植物的地上部分（茎叶）所需的热能和空气（包括二氧化碳和氧）来源于空间，而其他地下部分（根）所需的热量和空气（主要是氧）则由土壤供应。由此可见，植物生长与土壤有密切关系。宇宙因子除了特殊的栽培方法如温室栽培可以依赖人工改变外，是难以控制的，特别是在广阔的田野里，先和热的条件完全决定于自然，人尚无能为力。但土壤因子是人工可以干预的。实际上，目前农业产上的许多努力，就是企图控制土壤因子，以保持或提高土壤的肥力。（二）土壤肥力的种类从肥力的产生来说，土壤肥力可以分两种，即：自然肥力、人为肥力。自然肥力：是自然土壤所具有的肥力。它是在成土因素综合作用下所产生和发展起来的，是土壤形成过程的产物。纯粹的自然肥力，只表现在未开垦的处女地上，可以直接测定。成土条件不同，自然肥力不同。自然土壤经过人为的影响发展成为农业土壤（耕地），土壤在这一过程中获得新的肥力。人为肥力：在土壤自然肥力的基础上，经过长期的耕作，施肥灌溉和其他农业措施，土壤改变措施等培育形成的肥力。土壤的耕作俞久，耕作技术俞完善，土壤人为肥力表现俞为明显，在农业生产中，土壤肥力不可能完全被植物完全利用。按土壤肥力的利用情况分：有效肥力/经济肥力、潜在肥力。有效肥力：在农业生产中，作物或其他植物所利用那在土壤自然肥力和人为肥力总和中的部分是土壤自然肥力和人为肥力的综和效应。通常将作物的产量作为经济肥力的主要标志。决定土壤经济肥力的因素：一是自然肥力的基础，二是科技的发展。潜在肥力：在土壤肥力总和中，暂时未能为作物直接利用的那部分肥力。通过人为活动可以转化为经济肥力。如有些土壤的有机质和养分元素含量虽高，由于缺乏适宜的分解和释放条件，不能充分发挥其肥效，采取相应的耕作和改良措施，便可提高其有效性。这些不同肥力的相互关系如下。自然肥力经济肥力——作物产量耕地人为肥力潜在肥力（三）土壤肥料的简介农业上，维持和提高土壤肥力的一项重要措施是向土壤中施加肥料，其作用是增加土壤中的植物养分。任何肥沃的土壤，如果在耕种时不及时地施加肥力，则到一定时侯肥力就会下降，最后变得贫瘠，直至丧失农业利用价值，肥料有多种多样，可以按各种标准进行分类。比较普通的一种分法是，按肥料的来源把它分为有机肥和无机肥两种。1、有机肥料：包括动物质肥料：如厩肥-牛、羊、马粪，人的粪便等，植物质肥料：如绿肥-紫云英、堆肥-秸杆等。特点：（1）释放慢；（2）供养全面，作用多；（3）改善土壤物理性质；（4）为微生物提供能源、增强土壤活力；（5）来源便利、广泛；（6）通常作为基肥。所以有机肥料是很重要的，从利用肥料的历史来看，首先利用的是有机肥料。凡是有机物质都可作为肥料。2、无机肥料也叫矿物质肥料，如硫酸铵、磷矿石粉等，包括各种化学肥料和可以作为肥料的天然矿石粉。化学肥料的突出之点是：（1）速效性适时施放效果明显，（2）能适时补偿植物所需土壤中缺乏的某种养分。如N、P、K肥。（3）长期使用，易使土壤产生板结现象，引起物理性质恶化，（4）使用化肥使农业生产成本相对较高，（5）一般作为追肥。因其速效性，已被广泛使用，成为农业增产的重要手段。因此，对农地的合理经营，应当是有机肥料和无机肥料兼用，相互配合，两不偏废，这样才能收到理想的效果。五、土壤自然系统与土壤利用。土壤这一自然体是岩石圈、大气圈、水圈、生物圈综合形成的特殊环境条件下的产物。土壤自身有其独特的组成，性质发生和演变规律。美国土壤学家詹尼认为，土壤是一个自然系统，并指出“土壤系统是一个开放系统，物质可以加入其中，也可以从其中取出。”根据这种理论，土壤与其所在环境间有着物质和能量的交流，土壤与外界环境是处在一种动态平衡状态中。环境状况不变，土壤的性质也不会变。自然界中有各种不同的土壤就是由于自然界有各种不同的自然环境。自从人类开始利用土壤以来，特别是在利用土壤来发展农业以后，土壤的外界环境就加速了新的因素，即人为因素。于是土壤变成与人类活动有着密切关系，并随着农业科技的不断发展，人类活动对土壤变化的影响也越来越大。在强烈的人类活动影响下，不但土壤性质有明显的变化甚至出现了自然界所没所没有的新土壤。例如水稻土和菜园土，这些土壤主要是人类活动的产物。人类利用土壤，实际上是对自然土壤与其原来的外界环境相平衡状态的干扰。新土壤可以是对人类有利的，也可以是不利的。人类利用土壤能否产生有利的土壤，这些就取决于利用的性质。人类利用土壤有两种不同的性质：一是掠夺式的利用，例如开垦土地，而又不在土地上采取防止侵蚀的措施，从土地上获取作物收成（实际上是从土地中取走养分）而不施肥等。在这种情况下，土壤会向不利的方向发展。另一种是保护性的利用即对土壤有适当的管理并及时施肥，做到用地与养地相结合。这样不仅可以维护土壤的生产力，而且原来生产力低的土壤也可能得到改良。总之，土壤是一个可以改变的自然系统，人类合理地利用土壤应当是维持和改进土壤系统，不使它受到破坏。这样土壤可以永远是人类的一种财富，能够长久地为人类的农业生产服务。复习题：1、人们对土壤有哪些不同的概念？试加以评论。2、土壤处于自然界什么位置？3、土壤的基本组成有几种？什么样的组成对植物生长最有利？并说明其理由。4、什么是土壤肥力？维持和提高土壤肥力的一般途径是什么？5、人类应当以什么态度来看待和利用土壤？第二章关于土壤地理学一、两个有关的概念1、土壤学研究土壤和土壤肥力发生、发展、演化的规律，以及合理利用，改良土壤和提高土壤肥力的科学。它把土壤作为自然体和农业的主要生产资料来研究。与地学、生物学、环境科学、生态学有密切联系，并吸收物理学、化学、生物学、数理统计学的成就和技术方法。是拟订农业技术措施，合理耕作，轮作及施肥等重要理论基础。分支学科：A、B、C。A：土壤生物及土壤微生物学、土壤物理学、土壤农业化学。B：土壤化学、土壤生物化学、土壤矿物学、土壤微形态学。C：土壤地球化学、土壤改良学、环境土壤学、土壤地理学。2、自然地理学——地理学一大分支学科研究自然环境的结构及其发生、发展规律的学科。按其研究对象可分为：“综合自然地理学、部门自然地理学”。前者可以再分为：a普通自然地理学；b区域自然地理学；c古地理学等；后者可以再分为：a地貌学；b气侯学；c水文地理学；d生物地理学；e土壤地理学；等等。有时自然地理学一词仅指综合自然地理学，并不包括部门自然地理学。部分自然地理学各分支已逐渐发展成为一门独立的学科。研究自然地理学的目的是认识自然环境的规律性，以便合理地利用改造自然环境，发展生产。二、土壤地理学研究土壤的发生、分类及制图。着重研究土壤形成与环境条件的关系，土壤的空间分布和历史演替规律。根据这些规律和生产的需要；拟订土壤分类系统，编制各种不同比例尺土壤、土壤利用改良图、土壤区划图等。并研究土壤资源的特点，以及合理利用和改良的途径，为发展农林牧业生产和改造自然提供了科学的依据。是土壤学分科，也是自然地理学的一个重要方面，即是土壤学与自然地理学之间的边缘学科。具有很强的综合性和生产性。三、土壤地理学的研究对象研究对象：土壤与地理环境这对对立统一的矛盾。我们可以把土壤本身视为一个系统，则地理环境就是它的外部因素，通过地理环境与土壤系统间的物质和能量的输入与输出，促进土壤的发生，发展。土壤内部的物质和能量迁移转化，达到最后平衡，标志着土壤的形成。例如：在土壤剖面中，枯技落叶层中分解出的有机质迁移到淋溶层，淋溶层的矿物质，元素下迁到淀积层，同时伴着能量的转化（内部）。土壤中的养分、水分为植物吸收利用，岩石中矿物元素的迁入等（外部）。地理环境（即自然环境）通指存在于人类社会周围的自然界，包括作为生产资料和劳动对象的各自然要素。以人类社会为中心，如地质、地貌、气侯、水文、土壤、矿藏和生物等。它是社会存在和发展的经常必要性条件，但不是起决定性作用的因素。地理环境的差异是劳动地域分工的自然基础，对人类生活也有一定的影响。我们这里所说的地理环境：是以土壤系统为中心包括除土壤系统之外的自然要素及人类社会。四、研究任务和主要内容1、总任务：充分合理地开发利用土壤资源；保护土壤的生态平衡；恢复和重建良好的土壤生态系统。2、主要内容：土壤发生分类学的研究；土壤分布规律的研究；土壤调查和制图；土壤资源及其合理利用；土壤环境保护的研究。五、研究方法1、传统的研究方法（1）土壤野调查研究——是研究土壤地理的基本方法，可以掌握第一手资料。包括七个步骤：①踏勘与访问；②土壤剖面的设置与挖掘；③土壤剖面的描述和记载（土壤的形态特征研究）；④样品、标本的采集；⑤土壤野外理化性质的测定；⑥土壤微形态的野外观察与取样；⑦土壤分类、分布的野外研究。为最后制图提供可靠依据（2）土壤定位观测或定点试验研究——长期观测主要研究土壤的形成与演变的动态过程。（3）室内研究包括土壤样品的分析、化验、图表、照片的绘制和整理、野外调查、文字记载的整理和总结等。2、新技术，新方法（1）在土壤调查、制图、分类中，开展土壤分析化验的自动化，土壤制图的电子计算化。在大量土壤验数据研究的基础上，运用电子计算机处理运算，实行土壤分类的数据化等，使人们对动态变化的土壤环境的变化认识，有可能从感性描述和经验推论，逐步提高到理性认识和科学论断的水平，摸清它们的变化规律，以便更好地为生产实践服务。（2）充分应用遥感技术，在大范围内监测土壤动态变化，如利用资源卫星照片，航空照片，可以在全球范围内监测与研究土壤资源，大大减少野外工作量，并使研究更加准确，及时。科学技术的进步带来的土壤研究发展的新趋势：描述性→实验性；静态→动态研究；宏观←→微观相结合；定性←→定量研究相结合。复习题：1、什么是土壤地理学，研究内容及研究任务。2、说明土壤土壤学的研究对象（土壤-地理环境）3、土壤地理野外调查法步骤第三章土壤形态（即指土壤的外部特征，主要通过视觉，触觉来认识）土壤作为一种独立的自然体，除有其独有的内在特性外，还有其特殊的外部形态。土壤形态是土壤形成过程的结果，也是土壤形态过程的表现。土壤形态可以作为区分土壤与其他自然体（如风化层）的标志，和鉴别各种土壤类型的依据。因此，研究土壤形态，对于土壤形成过程的研究，以及进行土壤分类都具有重要的意义。此外，野外土壤形态的研究，还是室内土壤理化性质分析的基础。可以说土壤形态研究是土壤研究的起点。一、土壤的形态特征土壤的形态可以通过观察者的感觉器官来认识。现分述土壤的各种形态如下。（一）土壤剖面与土壤发生层次自地面向下直到母质，（非土壤）的垂直切面称为土壤剖面。在野外研究土壤时，需要挖掘土壤剖面，宽度一般为70—80cm以便进行各种观测。土壤剖面不是上下匀一的，而是由一些形态特征各异的层次重叠在一起所构成，这些层次一般大致呈水平状态，叫做土壤发生层，简称土层。土壤发生层是土壤形成过程中物质的转化，迁移和累积的结果，不同的土壤有不同的剖面构造。现就自然土壤和耕作土壤分别加以说明。1、自然土壤剖面一般可分为覆盖层、淋溶层、淀积层、母质层。有些层次还可再分亚层，各层的形成和特点不同。（1）覆盖层通常以O层表示，也有用F或H层表示的，这一层由地面上植物的枯枝落叶所构成。根据枯枝落叶的腐烂分解情况，可进一步用在表示层次的大写英文字母在下角标明数字方法分为O1层和O2层两个亚层。过去覆盖层用Ao表示，这两个亚层定为Aoo，Ao层。O1层未曾分解的枯枝落叶层。在森林土壤中这一层明显，在草原土壤中则基本没有。由于有机质未曾分解，肉眼可以看出原来有机残体的形态特征，如腐烂的树叶，杆状树枝等。O2层半分解的枯枝落叶层，其特点是有机残体已部分分解，肉眼已难看出来原有残体的形态。在这一层有少量腐殖质积累。森林土壤常有这一层，草原土壤这一层很薄或不明显。（2）淋溶层以A层表示这一层发生水溶性物质向下淋溶作用，故名淋溶层。层中生物（包括高等植物的根系，土属动物和微生物）活动旺盛，进行强烈的有机物质的转化和积累结果作用，结果土层颜色较暗，一般具有粒状和团块状结构，土质疏松。根据物质的组成，性质和形态特点，A层可进一步分为A1、A2、A3三个亚层。A1：腐殖质层。它是最上面的一层，以腐殖质的积累为主要特点。腐殖质是和矿物质紧密结合的有机物质，用机械方法不能分开。这层色彩是土壤剖面中最深的一层，为灰黑色或黑色。A2：一般称灰化层。它在A1层之下，或直接与Ao层相接（在这种情况下土壤剖面中A1层不明显）。由于受到强烈淋溶，不仅易溶性物质和细小土粒淋失,而且难溶性物质如铁铝等也发生变化而下移，结果该层中只留下最难移动，抗风化力最强的矿物质，以石英为主。该层色彩浅淡。呈灰白色，土壤颗粒也较粗，常为砂粒或粉砂粒。在寒带针叶林下的土壤剖面中A2层最为明显。A3：A层向B层的过渡层。甚至要性状与A层相同，又具有与B层相似的某些特点。（3）淀积层B层。该层里淀积着自A层淋溶下来的物质，所以称为淀积层。B层质地常较粘重具有柱状或棱柱状构，色彩一般为棕色或红棕色。B层可进下分为B1，B2，B3亚层。B1层B层向A层过渡层次。它主要具有B层的特点，但同时也有A层的一些特点。B2层典型B层，上述B层一般特点在这一亚层中充分表现出来。B3层B层向C层的过渡层。它具有B层的主要特点，但也近似C层。（4）母质层C层它是尚未经过成土作用的物质，是土壤的前身，所以称为土壤母质层。母质层是岩石风化的残积或是经过水力或风力搬运的堆积物。它不是土壤的发生层，但习惯上把它包括在土壤剖面中。母质层下面未经风化的基岩，常用D或R来表示，如果C层是运积物，则基岩与C层的性质无关，而基岩只是C层的停留地而已。除上述基本层次之外，自然土壤剖面中有时还可能出现某种特殊的层次，一般多以小写的英文字母来表示。据现有文献，这些特殊层次有十几种之多，现列举如下：b埋藏土层，以前的土壤现被埋藏。ca碳酸钙的积累。在干旱与半干旱地区的土壤中见到cn结核的聚积。如铁、锰物质结核cs石膏的积累。在干旱地区的土壤中可见f冻结层。这层土壤呈冻结状态g积水层（潜育层）h沉淀腐殖质的积累Ir沉淀铁的聚积m固硅化或钙化作用形成的硬化层或硬磐p耕翻层，经过耕作的土层Sa可溶性盐聚积层t沉淀粘粒的聚积x脆磐以上这些表示特殊层次的小写字母，常放在表示基本层次的大写字母的后边与之并列，来进一步说明该基本层次的性质，例如：Ap层表示A层经过翻动，即耕作层；Bca层表示B层中有碳酸钙积累。其余类推。适应指出，土壤剖面中的层次，因土壤发育程度不同而有差别，不都是明显易分的。当两个基本土层间的过渡层不能明确划分时，通常将上下两层的代表符号并列在一起来表示过渡层。如AB层表示A层与B层间的过渡层，BC层表示B层与C层间的过渡层。2、耕作土壤剖面自然土壤经过长期耕种，其性质与土壤剖面特征发生一定的变化，一般称之为耕作土壤。耕作土壤剖面常分为耕作层，犁底层，生土层和死土层等层次。（主要根据农民习惯使用的名称）（1）耕作层：耕作层为剖面的最上层，又称表土层或熟化层，一般厚度为十五至三十厘米。由于经常受耕作施肥的影响这一层疏松，含有机质多，土块细碎，色采较暗。耕作层的厚度和肥力状况，常可反映经营业员管理土壤的精细程度。（2）犁底层：又称亚表土层。它直接位于耕作层之下，为耕犁翻耕土地的下限，故称犁底层。它的厚度约为十到十五厘米，颜色较浅，有机质含量明显减少。这一层的形成是由于经常受到耕犁的下压和耕作层的细土粒下移沉淀所致。因此，该土层性制裁较为紧实，土壤呈薄片状或薄层状结构。该层因为紧实，有保水保肥作用，但若过于紧实则会防碍根系的伸展，影响作物的生长发育，应将其破除。（3）生土层：位于犁底层下，又名心土层。所谓生土，表明土壤未经耕作熟化。生土层不利于作物生长，只有少量植物根系。深耕措施不及此层次。（4）死土层：这一层又称底土层，相当于自然土壤剖面的C层。3、土壤剖面构造的类型上述自然土壤和耕作土壤剖面只是一般的圈式，实际上不是所有的自然土壤和耕作土壤都同时有上述的全部层次。就耕作土壤来说，犁底层的发育与土壤的耕种年代有先。耕作久远的土攘犁底层明显，短少的不甚明显，初耕的土壤则完全没有。此外，水耕的水稻土剖面与旱耕的土壤剖面也不相同。就自然土壤而言，由于自然条件和土壤发育程度的不同，以及土壤有无埋藏情况与土壤是否遭受过侵蚀等原因，土壤剖面构造更是复杂多样。第一组代表发育程度低的土壤。剖面的构造为A—C型或A—AC—C型，尚未发育出B层。（原始剖面）第二组代表发展程度高或已发育达到成熟的土壤。剖面中层次分异明显，A、B、C层都已具备。（正常剖面）第三组代表包括有埋藏的土壤。由于人为或自然的原因，使原来的土壤被埋藏，在其上面又发育了新的土壤，土壤剖面上表现两个土壤剖面相重叠的情况。在台地边缘和丘陵陡坡的下部常见到这类剖面。（埋藏剖面）第四组代表包括受过侵蚀的土壤。原来的土壤因受强烈的风蚀或水蚀作用，表层土壤被蚀去，下面的土层露出地表，土壤剖面上表现为没有A层或A层不全的状况。（侵蚀剖面或断头剖面）（二）土壤的其它主要特征土壤的形态除剖面构造外，还有土壤的颜色、质地结构、紧实度、孔隙状况、干湿程度、新生体和侵入体等性状。现分别加以说明。1、土壤颜色是首先引人注意的一种形态特征。不同类型的土壤颜色不同，同一土壤剖面各层的颜色也有展品，世界上许多土类是按照其主要颜色来命名的，如红壤、黄壤、黑钙土等等。在土壤剖面的分层上，土壤颜色也是一种重要依据，如剖面的A层和B层颜色不同。土壤颜色决定于土壤化学组成与矿物组成，因此它与土壤的形成过程有关，研究土壤颜色也有助于了解土壤的形成过程。影响土壤颜色的主要物质有：腐殖质、矿物质。如氧化铁、石英、长石、亚铁盐等与某些种类的粘土矿物。随着这些物质在土壤中含量的变化，土壤有相应的颜色现就常见的颜色说明如下：土壤的黑色通常表示土壤中腐殖质含量高，一般说黑色的深浅与腐殖质的含量成正比。但应指出，有时也有例外，即土壤颜色很暗，而腐殖质含量却不高，例如：热带和亚热带的黑粘土，它是一种深黑色的厚层土壤，而腐殖质，含量很少超过百分之三，这是由于这种土壤中含有大量以蒙脱石为主的粘粒，蒙脱石的颗粒粘细小，表面积很大，使腐殖质的染色效果加强。又如某些碱化程度高的土壤，所含腐殖质量不多而颜色深，这是腐殖质高度分散的缘故。所以关于土壤黑色的出现，有多种原因，应具体分析。土壤的灰白色和白色一般与下面四种成为含量有关即石英、高岭石、碳酸盐和某些可溶性盐（如氯化钠）此外，长石、石膏也使土壤显示白色。土壤的红色和黄色与大量氧化铁存在有关。红色是非水化的氧化铁有关；黄色是水化氧化铁造成。长期受水浸泡的土壤，呈灰色。游离的氧化锰含量多时，土壤呈紫色，蓝铁矿磷酸亚铁存在使土壤呈灰蓝色。最后说明一点，土壤的颜色往往不是纯色的，易于判别的，而通常是过渡性的，即介于一些单纯颜色之间。例如黑色带灰，红色带黄，等等。确定这些颜色的名称比较困难，常有这种情况，不同的观察者对于同一种土壤颜色的定名，出现一定程度的分歧，很难一致。（异读性很强）为解决这一问题，土壤研究者们曾制备出各种比色卡作为客观标准。例如查哈罗夫提出一个颜色三角表，用来帮助确定土壤颜色的名称。他们把红、白、黑三种颜色作为基本颜色，其余的颜色都属于这三种颜色间的过渡颜色，随着过渡的程度不同而有不同的颜名称。例如：黑色和红色间的正中间过渡颜色为栗色，过渡颜色最接近红色者为褐色。但此表有些缺点：从红到白，是经过橙色和黄色，而实际上红由颜色相混合只能得玫瑰色，它还缺乏蓝色和灰蓝色。目前世界上通用门赛马尔氏的颜色和门颜尔土壤比色卡。该系统用颜色的三种属性来描述颜色。这三种属性是：色调，亮度，和彩色。色调又称色彩或色别，是物体所呈现出来的颜色这取决全光的波长。该系统共有十个基本色调。其中五个是主要色调即（红、黄、绿、蓝、紫）五个补充色调，即上述几种颜色间的过渡色：（黄红、绿黄、蓝绿、紫蓝、红紫）十种色调按环状排列，每一种色调又再细分为十等分，这样从红到紫之间共分一百等分。色调的描述是以等分的数字在前，符号在后，共构成一个色调。如5YR即为YR中等五等分的色调。进一步的细分可用此数表示，如5.5YR等。亮度又称色值，即颜色的明亮程度，以无色彩（绝对黑色为O），以绝对白色为十。亮度可以理解为颜色被掺黑的程度，无黑色掺入时亮充为十完全被掺黑时亮度为O，有少量黑色掺入时亮度在十与零之间显示不同深度的灰色。彩度又称饱和度，指光谱色的相对纯度，强或饱和度，也就是所谓颜色的浓淡。例如红色与粉红色波长相同，属于同一种色调，但红色的纯度，强度或饱和度高于粉红色，即红色的彩度高于粉红。彩度可以理解为颜色被掺白的程度，无白色掺入者彩度为二十（最高值），完全掺白者彩度为零，太阳光谱色彩最纯，彩度最高。土壤颜色往往不纯，彩度较低。门赛尔颜色系统的命名采取双重命名法。即采用文字与符号相对应的方法命名。例如亮红棕色的门赛尔颜色符号为5YR5/6，这种颜色即名为：亮红棕色，颜色符号由三部分组成，依次为色调，亮度，彩度。后二者间用斜线分隔，但不能写成或读成分数。这个系统的优点是：颜色种类较齐全，对颜色的描述较准确，可以较客观地为颜色命名。因此，这个系统不仅广泛地被土壤学所接受，而且还被地质学，考古学等采用。门赛尔颜色可以按颜色的三种属性把各等级有秩序地排布在一个三维空间里，构成一个色立体，有助于理解和应用。2、土壤质地指土壤颗粒组细的情况。准确地测定土壤质地需要在室内机械分件方法来进行，但在野外常根据用手指研磨土壤时的感觉作近似的判断。粗土刺手，细土有粘滑感。土壤质地分为砂土，壤土，粘土等等。3、土壤结构即土壤颗粒相互结合的情况。土壤中固体颗粒或彼此孤立存在——单粒结构或相互粘结在一起——团聚体——称为结构体土壤结构体有一定的形状和大小，按形状和大小土壤结构体分为团粒结构、片状结构、块状结构、柱状结构。4、土壤的紧实度即土壤坚实或疏松的程度。一般用小刀插入土壤中，视用力的大小来衡量常分为：紧实—稍紧实—疏松等级别5、土壤的孔隙状况大小：细孔、中孔、大孔。多少：少孔、多孔、极多孔。6、土壤干湿度即土壤的干湿程度。反映土壤水分含量，对颜色有影响（湿深干浅）在野外，干湿度靠几乎寒凉干燥的感觉使和手指挤压土壤时是否有水渗出的情况判定。常分：湿润——稍湿润——干燥等分别7、新生体是土壤形成过程中产生而存在土壤中的物质，与周围土壤物质明显不同。反映成土这程，土壤性质的某些特点是土壤的重要形态特征。（1）化学来源的新生体：A易溶盐类：有氯化钠，Na2SO410H2OCaCl2等，白色，多见于盐渍土中，表现为盐霜、结皮、脉纹、粉粒。B石膏（CaSO42H2O）白色，稍带黄色，常呈脉状，结核状。常见于棕钙土，灰钙土。C碳酸钙（CaCO3）白色，各种形状，结核，斑块，小管。常见于各种草原土壤。D锈斑，铁锰结核，为Fe2O3和2H2O。MnO2FePO4。AlPO4等的混合物构成常以棕色，赫色，黑红色的斑块锈斑，小结核(铁子)或小管等形式出现。多见于沼泽土，草甸土，水稻土E亚铁盐。包括FeCO3、Fe3(PO4)2.8H2O等，常见于沼泽土，水稻土新挖掘的剖面。易氧化。F二氧化硅（SiO2）白色，在结构体表面形成粉未状物常见于灰色森林土中，退化黑钙土中。（2）生物来源的新生体：A粪粒：蚯蚓和其他软体动物的排泄物，粘结成良好的小圈球状，常在一处密集出现；B填土动物穴：被土壤所充填的田穴，近圆形的大斑块颜色和紧实度与周围土不同，黑钙土中最典型；C蠕虫洞：蚯蚓和其他蠕虫的孔洞，较细小，常被充填；D小根痕：由死的植物积腐烂而成，色深，各种土壤尤以森林土为主。8、侵入体指土壤中出现的不是由成土过程所产生的特殊物质。如软体动物的贝壳，动物骨骼，卵石，煤核，灰烬，瓦片，瓷片其中有些是从母质中继承的，贝壳卵石。有些是成土过程某种原因从外剖进入土壤中的如瓦片、煤核等。对侵入体的研究有助于了解土壤母质的起源，过去土壤利用情况。如土壤中有贝壳，可以推判母质原来是水下沉积物。土壤中有瓦片，则母质可能是人工堆积的。二、土壤微形态学研究简述前述土壤形态学研究——大形态学研究微形态学研究是其进一步深入，它借助于光学或电子学放大的方法，对肉眼所不能看到的土壤内剖细微形态进行了研究。（一）土壤微形态学研究的内容。土壤微形态学研究主要包括下列几个方面：1、土壤颜色研究土壤颜色的特点（均匀/不均匀）及造成这种颜色的物质（腐殖质/铁的化合物）2、土壤中的有机质植物的根和其他残余物（存在于土壤孔隙中或土体中）真菌，菌丝和比较大的微有机体（如酵母/孢子/菌体）腐殖质的性质（粗的、半腐熟的、腐熟的）及分布小动物的排泄物。3、土壤矿物质骨骼土壤中含有的（矿物岩石碎屑）《颗粒的大小、数量、形状》4、土壤粘粒研究粘粒的存在状态（凝聚/分散），分布，及其析出物的形状。如孔隙填充物边缘涂物胶膜。5、土壤微团聚体研究简单复杂的团聚体的（形状、轮廓的清晰度、大小、胶结物质的种类：腐殖质/碳酸钙/氧化铁等）6、土壤孔隙研究团聚体之间/内部的孔隙特点（孔隙的外形/大小）非团聚体物质的孔隙特点—裂隙的宽度7、土壤紧实度研究土壤微粒垒结构疏松或紧密的情况8、土壤新生体研究各种化学来源的新生体的（形状/大小/数量/质量）（二）土壤微形态学研究的方法：1、最重要的研究工具：偏光显微镜、电子显微镜。肉眼分辩能力最小只能达到直径为100-200微米手持放大镜分辩能力为20微米立体显微镜可分辩约2微米偏光显微镜0。52微米电子显微镜1-0。2纳米2、方法：A野外用简单放大镜对土壤剖面上的原状土体作仔细观察，挑选出供微形态研究的合适部位。B用特制工具按原状采取土样。C在室内制备供观察用的土壤薄片。D用电子显微镜进行微形态的观察研究。（三）土壤微形态学研究的进展土壤微形态学研究领域是由德国土壤学家库比恩纳开创（当时用光学显微镜）他1936年出版了《微土壤学》成为这方面研究的重要著作，一九五八年在德国召开了第一次国际土壤微形态学会议，以后每隔几年都要举行一次这样的会议，有力的推动了土壤微形态学的研究发展。土壤微形态学研究已被广泛应用于土壤科学的各个领域。如土壤改良，土壤耕作，土壤矿物学等和个方面。如在研究植物营养问题上，有人发现混有氧化铁的淀积粘化胶膜会减少植物根对P、K的吸收，对N的吸收也有影响。这种发现就是靠微形态研究。土壤微形态学已成为土壤笠学的一个新的重要分支，或者说是土壤科学研究的重要手段。（我国自五十年代开始这方面的研究）三、土壤个体，单个土体与聚合体的概念为更好地研究土壤及加深对土壤这一自然体的理解，这里再简单介绍一下美国土壤科学近期研究中，提出的土壤个体，单个土全，聚合土体的概念。（一）土壤个体不同的土壤类型——不同的土壤剖面。同一种土壤剖面——同属于一个土壤类型（美国称此为一个土系）同一个土壤类型在一个地区的三维空间分布的形式是：（可连续/间断的）边续分布成为一个整体，称为一个土壤个体、它的表面可以是任何形状，但其任何一个垂直切面（土壤剖面）都是相同的。其范围一般是很大的。（二）单个土体为了便于科学研究，对土壤个体进行划分为较小的土壤单元，这种单元即为单个土体。与土壤个体的关系如同一棵橡树与一个橡树林的关系，即局部与整体的关系，但要求局部能代替或反映整体的特征。单个土体是一个三维土体。它的形状大体是一个具有多个侧面的柱状物，其顶端为地面，大体为六边形。底部界限为土壤下限（岩石/非土壤土状物）其横向宽度要大到足以反映土壤层次的情况及变异。单个土体实际是一个六棱柱状土体，其顶端面积可从一平方米至十平方米不等，视情况而定。就土壤剖面与单个土体的关系来说：土壤剖面是通过单个土体的垂直的两维切面土壤的观察采样都在土壤剖面上进行。（三）聚合土体单个体的聚合体称为聚合土体，实际上就是土壤个体单←分-合→聚聚合土体的最小地表面积一定大于一个立方米，最大面积无一定限制的，一个聚合土体可以有各种形状，它的边界可以是（贮存器石，水体天然边界/向其他土类的过渡带）以上三点是单个土体不具备的聚合土体的特点。所以聚合土体就成为土壤分类与制图的对象。复习题：1、土壤形态是怎样产生的？研究土壤形态有何意义？如何进行研究？2、自然土壤剖面与耕作土壤剖面各包括哪些基本层次，各层的特点如何？3、解释新生体和侵入体，研究它们的意义是什么？4、现有几个土壤剖面构造为：A—C，A—B—C，A—C—A—B—C和B1—B2—C，试说明它们所代表的土壤情况。5、什么是土壤微形态？如何研究？进展情况如何？6、说明土壤个体，单个土体与聚合土体。第四章土壤物理性质土壤的物理性质包括：土壤质地、结构、比重、容重、孔隙度、通气性、热学性质，这些性质都是在土壤形成过程中产生的。反映：A、各成土因素和成土过程对土壤的影响。B、与土壤肥力状况有关。研究土壤物理性质已成为土壤科学的一个重要方面，现已发展成为一门独立的科学——土壤物理学。本章着重介绍与土壤地理学关系密切的土壤物理性质。一、土壤质地（机械组成）指土壤颗粒的粗细情况。大小不同的颗粒具有不同的质感，它们的组成与性质差别对土壤的其他物理性质及化学性质，肥力状况有很大影响。（一）土壤颗粒的分级（粒级）大小不同的土壤颗粒具有不同的矿物组成，化学组成以及不同的理化性质，因此必须把它们划分为若干组进行研究。这样划分出来的组称为粒组或粒级。划分的依据是：土壤颗粒的大小，成分与性质。同一粒级的土粒的大小有一定的范围，成分与性质基本一致各粒级间则有明显的差别。粒级的划分标准是人为确定的，存在着一定的任意性，由于标准的不同，国际上有多个划分系统（国际制、美国制、苏联制、中国制等等）。它们的具体划分标准指标量不同，但一般都划分为四大组两条主界线：石砾—1mm（苏、中）/2mm（国际、美）—砂粒——粉粒—0.001mm/0.002mm—粘粒（二）各粒级的组成和理化性质：土壤颗粒包括：1、矿质颗粒占绝对优势，占固相重量95%2、有机质颗粒3、有机矿质复合颗粒可见，土壤颗粒主要起源于它所发育的岩石和风化物，由于矿物抗风化能力的不同，各矿物在各粒级中的多少也同，抗风化能力强的（如石英）多存在于较粗的粒级中，易风化的矿物（如云母、角冈石）多存在于较细的粒级中。土粒的矿物组成决定了土粒的化学组成，由于不同粒级所含的矿物不同——化学组成也就不同，较组粒级中二氧化硅的含量很高。较细的粒级中，铁、氯、钙、镁、钾、磷等元素含量增加。植物所需要的养分元素含量较多。各粒级在矿物组成和化学组成上的差异，使得它们的理化性质、肥力状况也各不相同。各主要粒级的基本性状如下：石块和石砾：在我国分类制中，是直径大于1mm的颗粒。主要由岩石碎屑组成，颗粒粗、粒间孔隙大、难以保水保肥。山地土壤中多石砾和石块。2、砂粒直径1-0.05mm主要由原生矿物组成，如石英、长石、云母、角冈石等，而以石英为主。砂粒无可塑性和粘着性。多砂粒的土壤：土质松散、便于耕作、孔隙较大、通气性好、透水性强，但毛营水上升高度低，保水保肥能力弱，营养元素含量少。3、粘粒粒径小于0.001(0.005)mm主要由次生粘土矿物组成，团聚能力较强，营养元素含量丰富。富含粘粒的土壤有良好的保水保肥能力，但通气透水性较差。粘粒湿时膨胀，粘着性和可塑性强，干时收缩变硬，难破碎，耕性差。4、粉粒大小、组成、性质均介于砂粒与粘粒间。其矿物组成仍以原生矿物为主，石英仍占主导地位但较易风化的云母，长石与角冈石等所占的比重增加，而且含有次生石英、高岭石、含水氧化铁、铝等次生矿物。而且含水量有次生石英，高岭石，含水氧化铁，分散性强，有一定保水保肥能力，但浸水后易淀浆板结，且易遭侵蚀。（三）土壤质地所有的土壤总是由几个不同粒级的土粒构成。各粒级混合在一起所表现出来的土壤组细状况称为土壤质地或土壤机械组成。土壤的各种粒级按不同的百分比混合，可以得出不同的土壤质地，但实践上土壤质地总是归为几大类，例如：砂土——壤土——粘土，然后再细分为若干级。根据各种粒级在土壤中含量不同制成三角图表/美国制对照查出土壤质地的名称。如某一种土壤其三种粒级含量分别为：粘粒：40%；粘粒：50%；粉砂粒：10%；土壤质地==砂粒土（四）土壤质地对土壤肥力的影响。土壤的水、肥、气、垫状况都深受土壤质地的制约。砂土：砂粒含量大于百分之五十。因此砂土的组成与性状均具有砂粒的特征：土粒细，以石英为主，次生粘土矿物含量少，粘粒常不超过百分之三十，细粉粒含量也少。因此不易保存有机质与其他营养元素，施用化肥易遭降雨或灌溉水的淋洗。由于土粒组孔隙大，毛营作用弱，通气性好，透水性强但保水供水能力差，土壤容易产生旱象。砂土粘结性差，疏松易耕，适耕期长。由于砂土垫容量小，而且一般含水量少，早春土壤升温较快，民间可称为暖性土或垫性土。总的来说：砂土的生产性能不佳，一般可用客土法改良即向砂土掺入大量粘土或淤泥，也可引用含沙量高的河水进行淤灌。粘土：粘粒含量达百分之三十至四十以上，土粒细孔隙小，通气性与通水性不好。粘土中次生粘土矿物含量高，营养元素含量较丰富，通气性不良又有利于有机质的积累，故保肥，供肥能力较强。但粘土含水量高，热容量大，土温变化缓慢，春季升温慢故有冷性土或凉性土之称。粘土湿时易于分散和，泥泞难以耕种，干时收缩坚硬，耕作费力，宜耕时期很短，即公在某一含水量范围内，土壤方适合耕作。粘土的这些不良性状通常可采用掺沙并结合施有肥的主法进行改良，使其质地与土壤结构得到改善。壤土：砂粒，粉粒和粘粒含量比较适应，兼具砂土和粘土的优点而避免了二者的缺点。壤土中即有一定量的大孔隙，也有较多的毛管孔隙，因此即能通气透水，又可保水保肥，粘性适中，耕性良好，它耕期长，是农业生产上最理想的土壤质地。二、土壤结构研究土壤颗粒分级和土壤质地时，所涉及的对象是充分分散的各自独立的土壤颗粒（单粒）事实上，除砂粒外，土壤颗粒极少的单粒状态存在而总是相互粘结在一起的。土壤结构就是指土壤相互胶结在一起而形成的团聚体（结构体）。结构体内部胶合较强，结构体之间往往有界面分开。土壤结构是土壤形成过程中形成的，它是土壤形成过程中产生的新性质。不同的土壤及同一土壤的不同土层中，其结构不同，土壤结构对（A土壤肥力各因子B土壤微生物活动C土壤的耕性）都有很大的影响。土壤结构通常可通过触觉和视觉野外进行观察研究。（但在室内可用显微镜进一步研究土壤的微粒结构，它与土壤的发生，发展和肥力状况有很密切的关系，微结构的研究属于微形态学的范畴）（一）土壤结构的种类土壤的结构多种多样，它们的形状、大小、和稳定性各不相同。划分的标准：土壤结构体三轴发展状况。（美国分类制中还运用了结构体的稳定性作进一步划分）。大致可分为六种结构类型：1、片状结构：结构体沿水平轴即长宽的方向发展，再按其厚薄作进下的划分。这种结构体多出现于冲积性母质岩，耕作土壤的犁底层。由于结构体的界面沿水平方向排列，常妨碍通气透水和根系生长。2、棱柱状结构结构体沿垂直轴即上下的方向发展，界面光滑均匀，边角较尖锐明显不具圆顶，这种结构常见于质地较粘重的底土层。一般认为它是土壤干湿交替作用的产物。3、柱状结构结构体亦沿垂直轴方向发展，但边面不甚明显，顶部浑圆而底部平展。常出现于干旱地区含粉粒较我的底土层和碱土的心土层。这种结构的通透性较好，但较坚实，而且漏水漏肥。z4、块状结构结构体沿长、宽、高三轴均衡发展，表面较粗糙，边角不明显，易形成于有机质含量低的粘质土壤，耕性差。5、核状结构结构体亦沿三轴均衡发展，但边角较明显界面常较光滑凹曲，并覆有胶膜。常见于粘重紧实的粘重土壤中，通透性不良，耕作不便。6、团粒状结构结构体三轴长度大致相等，呈边角较浑圆的立方体或近于球形结构。富含有机质的土壤表层常见这种结构。团粒状结构通透性好，保水保肥能力强，易于耕作是农业上最理想的土壤结构。（二）土壤结构的形成形成土壤结构体的基本条件是：胶结物质，促使胶结的力形成土壤结构可以通过两条途径：A团聚、B崩解。A：团聚、土壤单粒>各种团聚作用>微团聚体>各种作用>土壤团聚体（即结构体）B：崩解、大土块状的土体>各种应力作用/崩解>大小不同的结构体这两种途径在自然界是同时进行、互相促进的。1、团聚作用：是指土壤颗粒在静电引力，阳离子键合力，范德华力、库仑引力等作用下，发生凝聚——次生颗粒（微团聚体）胶结物质或其他作用力形成各种土壤结构的过程。因此，团聚作用包括：凝聚、胶结、两个过程。凝聚作用：是一种复杂的物理化学过程，如胶体在电解质作用下的凝聚，胶体相互沉淀等过程。胶结作用：是指土壤颗粒或团聚体因胶结物质物理状态的改变或化学组成的变化而相互连接在一起的过程。土壤中的胶结物质很多，包括粘粒，各种胶体物质和碳酸钙等，都对土壤颗粒有胶结作用，土壤中的凝聚作用和胶结作用有以下几种情况：（1）带正负电胶体的互相凝聚作用铁铝氧化物在许多土壤中是带正电胶体，含水氧化硅是带负电胶体，这两种带相反电荷的胶体能互相凝霜，脱水变成凝胶时把土壤颗粒胶结在一起，所形成的结构体具有一定的稳定性，其稳固程度与其脱水程度有关。热带、亚热带、砖红壤、红壤、中大量团聚体的形成——无定形铁、铝氧化物的胶结作用引起的。其中砖红壤中铁，氯氧化物脱水较红壤高，其形成的团聚体较红壤的稳定性高。水稻土经常处于干湿交替状态，其团聚体稳定性很弱。（2）粘粒的胶体作用粘粒外常有一层水分子，水分子是极性，按一定的方向排列脱水时粘粒互相靠近，受范德华引力作用粘结在一起，如水化粘粒间有阳离子存在，脱水时阳离子能把带负电的粘粒更牢固地粘结起来。因此土壤中团聚体的含量与粘粒含量具有很大的相关性，砂土中缺乏粘粒，就难以形成团聚体。因粘粒脱水而形成的团聚体水稳性较差，遇水后易于分散。粘-土-粒（3）有机胶体的胶结作用种类：腐殖质、蛋白质、木质素、微生物的菌丝体和分泌物其中腐殖质是形成团粒结构最重要的胶结剂。它与钙相结合而凝聚，这一反应具有不可逆性，能把土粒胶结成稳定的团粒。但正是由于这种不可逆性腐殖的胶结作用只有一次，经机械破碎后就不再具有胶结特性而且腐殖质会不断分解而趋于消失，因此必须常得到补充才能促进团粒结构的继续形成。（4）碳酸钙的胶结作用土壤中的碳酸钙对土粒也有胶结作用。同时，它所提出的钙离子也促进胶体的凝聚与粘粒的胶结有利于结构的形成。我国南方酸性土地的群众历来有施用石灰改良土壤的经验。其作用不公在于中和土壤的酸性，而且还有利于土壤结构的形成。2、崩解作用致密土体在各种外力作用下能崩解成各种大小和形状的团聚体，这些外力有：干湿交替、冻融交替、根系穿压、耕具翻搅以及土壤动物吞噬等等。（1）干湿交替土壤粘粒具有湿胀，干缩的特点，且土壤本身的不均匀，各部分膨胀或收缩率不一致，不一些点或面上土块就会破裂成小土团。干湿交替对土体崩解作用的大小，与土壤的机械组成，有机质含水量量，阳离子组成等性质有密切关系，粘重的土壤在干湿替作用下常发生龟裂而难以崩解成较小的土块；干湿交替对沙土也只产生轻微的效应。有机质含量少，阳离子组成以一价钠离子，钾离子为主的土壤。干燥时产生少量宽大裂缝，形成坚硬的大土块，有机质含量丰富，阳离子组成的二价的钙镁为主的土壤在干湿交替作用下常可碎裂成团粒状，粒状结构。（2）冻融交替：土壤孔隙中的水份结晶时体积增大，对孔隙周围产生机械压力，可使土体崩解或成为土块。冻融作用受土壤含水多少，温度变化快慢的影响较大。若土壤冬季较为干燥，则土块很少能够碎裂，若土壤过于潮湿，解冻后水分较多，团聚的物质不会分散，形状的结构体也较少。土壤水分适宜，冬季结冰时如果温度下降缓慢生有少量的小冰核在土壤孔隙中生成，周围水分徐徐在冰核移动，使冰核逐渐扩大，因而能够产生较大的挤压力，并使周围脱水干燥，土体崩解成团，如果温度下降快，许多孔隙中水分同时冻结。冰核在很短时间形成，这样所形成的冰核少，产生挤压力也小，因此对于团粒的形成和孔隙状况的改良作用较小。（3）根系作用植物根系对土壤的穿插以及生长时对周土粒所施加的压力，使一部分土壤颗粒分离，并使根系间的土粒受到挤压，趋于紧实。植物一代一代更替，根系的这种分割，挤压作用不断进行，使土壤裂隙不断发展，可增进土壤团粒的形成。另：根系对土壤的强烈吸收作用——根系周围土粒经常产生暂时的不均匀脱水现象，从而引起脱水部分的收缩而形成破裂的，也有助于团粒的形成。在形成团粒的各种外力作用，根系的影响占有相当重要地位。（4）农具耕翻这种作用即获得团粒状结构（大土块破裂）也可能获得块状结构（被压实）。（5）土壤动物的作用动物在土壤中穿行——土破碎而松散吞食土壤，有机质——排出小园球形粪便，在土壤也可形成团粒结构。（三）团粒结构对土壤肥力的影响在各种土壤结构中，团粒状结构是最理想的，它能充分协调土壤肥力因子间的关系。（1）协调土壤水分和空气的关系。团粒内部单粒间存在大量的毛管孔隙，由于毛管力的作用，吸水力较强，又能够存蓄水分。团粒间即团粒外部存在较大的非毛管孔隙，不易保持水分，但经常充满空气。由此团粒结构解决了解水分，空气争夺存在空间场所的矛盾。（2）解决养分的供给与保存的矛盾团粒结构形成主要是靠有机胶体的胶结，而有机胶体恰恰是养成分的储蓄库，团粒内部和外部都有比较丰富的养分来源养分的供给——来源于团粒外部了，有机质在通气性强，好气性微生物活动旺盛，养分易分解。养分的保存——团粒内部水分多，空气少，养分分解缓慢易于保存。故团粒状结构保肥和供肥能力的情况都比较理想。（3）抗旱防涝干旱季节，当表层因蒸发变干，团粒失水而收缩同下层联系的孔隙被切断，形成隔水层，从而使得下层的团粒中水分不易上升而被蒸发掉土壤中能保持一定量的水分供植物需要。在降雨灌溉时，水分能很快进入团粒间的非毛管孔隙，较少发生地面径流损失，并通过团粒内毛管孔隙而吸持在毛管孔隙内，多余的水份则被排列到下一个层次。（4）、耕性良好团粒间只是通过较小的点面接触，粘结性较弱，耕作性能良好。总之，有团粒结构的土壤其中水分与空气的关系比较协调，养料与水分的保存供应情况良好，并且土壤耕性良好。因此，团粒结构是各肥力因子的调节器。被认为是肥沃土地的标志之一。三、土壤的比重，容重和孔隙度（一）土壤的比重（真比重）土壤固体部分的重量与同体积水重量之比各种土壤的比重大都在2.55-2.70间，一般采用2.65。土壤比重的大小取决于A：土壤的矿物组成（大）B：有机质含量的多少（小）所以表层土壤比重下层。（2）土壤的容重（假比重）单位体积原状土体的干重单位g/cm3单位体积：A固体体积/B孔隙体积容重的大小主要取决于孔隙的多少（多——小；少——大）可反映土壤的松紧程度。（二）土壤的孔隙度。单位体积土壤中孔隙体积所占的百分比，计算公式为：孔隙度=（1-容重/比重）*100不同土壤的孔隙度及同一土壤的不同层次的孔隙度都不相同。取决于A：土壤的机械组成B：彼此相对排列情况C：耕作措施土壤孔隙按其孔径大小可分为：1、大孔隙（非毛管）大于0.1mm（通气孔隙、不易持水）；2、微孔隙（毛管孔隙）小于0.1mm。两种孔隙的存在有利于形成良好的通气透水性，理想的土壤孔隙占土壤总体积的百分之五十，而这两种孔隙在总孔隙中也应各占一半。孔隙度在农业生产上能够反映土壤的松紧状况和气体交换的程度，一般疏松土壤的孔隙度比较高，有利于根系的伸展作物的生长。四、土壤温度（一）土壤热量的来源A：太阳辐射（主要来源）B：地球内部向外输送的热量C：土壤微生物分解有机质产生的热量其中C对土壤的发生、发育以至农业生产常可起着较为直接的影响。主要集中在土壤的表层。（二）影响土壤温度的地因素。1、地理位置：纬度、海拨、坡向。2、气象要素：气温（直接影响土温高低、变幅）、降水（影响变幅）、风（加速降温）。3、植被：通过影响气象要素，减小土温变幅。4、土壤性质土壤颜色深吸收快、多，土温上升快。湿度大——热容量大——土温变幅小紧实度大——导热性好，下层易受上层影响。（三）土壤温度的变化规律1、土壤温度的日变化土壤表层温度的日变化与近地面气温日变化相似。白天受热升温，夜间散热降温，最高温出现在14时前后，最低温出现清晨日出前，下层土壤温度变化都落后于表土层，且日较差（变幅）也较表层小。对耕作土壤来说，耕作层的下土温变化不显著。2、土壤温度的年变化。表土层温度的年变化与气温的年变化在时间同步。深层土温则有滞后的现象。在一定深度会出现恒温层，最高温度出现在7月，最低温出现在1月份。复习题：1、试述几个主要土壤粒级的基本性状。2、试述土壤质地对肥力的影响。3、土壤结构分类的一般依据是什么？4、试述土壤结构主要类型的特征5、土壤结构是怎样形成的6、为什么说团粒结构是最好的土壤结构7、说明土壤容重、比重、孔隙度的概念及有关计算8、试述影响土壤温度的地理因素，及土壤温度的日变化、年变化规律。第五章土壤矿物质土壤是由：固相（矿物质、有机质及活的生物有机体）、液相（土壤水分或溶液）、气相（土壤空气）三相物质-五种成分组成的。它们之间是相互联系、转化、作用的有机整体。从土壤组成的物质总体来看，它是一个复杂的多相而分散的物质系统。典型的土壤按容积计：A固相物质（矿物质38%/有机质量12%）按重量计（95%/5%）B液相物质（25%）C气相物质（25%）但是液相气相经常处于彼此消长状态，即液相比重大时，气相占比重就减少，气相占比重大时，液相比重就减速少，一般它们各占百分之十五至三十五。固相中矿物质的种类及其与有机质的比例变化可以从土壤比重得到反映，土壤中各种矿物质的比重有大小之别。例如石英比重为2.60—2.70，长石为2.57—2.76，云母为2.7—3.1赤铁矿为4.9—5.3土壤中常见的矿物质比更多在2.6以上。而干燥未分解的有机质比重只有0.2—0.5，腐殖质的比重为1.3—1.4。所以，有机质多的土壤比重小，轻质矿物质多的土壤比重也小。一般土壤的比重在2.4（黑土）至2.7（红壤）之间。若以容重表示，即指土壤在未破坏其自然结构的情况下的草体容积中的重量，则与反映土壤中孔隙所占比例的大小。一般土壤容重在11-14克/立方厘米。土壤的孔隙多，容重小；反之，容重就大。土壤物质组成的特点不权对土壤本身的性质（物、化、物化、生物性质）和动态（物质的迁移转化，肥力的形成过程）起决定性作用，而且对自然地理环境中的物质迁移循环和能量转化也有重要的影响。一、土壤的矿物质土壤矿物质是土壤中最基本的组分，在大多数土壤中其重量可占土壤固体物质总重量的百分之九十以上。故被称为土壤的“骨架”。它主要由成土母质继承和发展而来的，而这母质又来源于岩石。按成因类型可将土壤矿物质分为两大类：一类：原生矿物，是各种岩石（主要是岩浆岩）受到程度不同的物理风化，而未经化学风化的碎屑物，其原来的化学物组成和结晶构造都没有改变。二类：次生矿物，它们大多数是由原生矿物经风化后更新形成的新矿物，其化学组成和结晶构造都有所改变，而不同于原来的原生矿物。在土壤的形成过程中，原生矿物以不同的数量与土壤中的次生矿物混合存在，成为土壤矿物质。1、土壤中的原生矿物原生矿物关系到土壤的化学成分，因为它们是土壤中各种化学元素的最初来源。土壤中原生矿物的种类和含量，随母质类型，风化强度和成土过程的不同而异。土壤中直径为1-0.001mm的砂和粉砂几乎全是原生矿物。土壤中最主要的原生矿物有四类：硅酸盐类矿物，氧化物类矿物，硫化物类矿物，磷酸盐类矿物。此外还有一些特别稳定的原生矿物。（1）硅酸盐类矿物常见的有长石类，云母类，辉后类和角闪石类等矿物。它们大部分都不很稳定，比较容易风化而释放出钠，钾，钙，镁，铁等元素，同时形成新的次生矿物。①长石类矿物：属钾、钠、镁的元水铝硅酸盐矿物，占贮存器浆岩重要的百分之六十。土壤中常见的有钾长石和钙长石，它们都不很稳定，特别是在湿蒸的气候条件下，风化很快。钾长石含：（K2O：10-20%）（CaO+Na2O：3-5%）（SiO265%）（Al2O3：20%）钙长石含：（K2O：1-2%）（CaO：9-12%、Na2O4-5%）（SiO2：50-55%）（Al2O3：25-30%）。它们风后有较多的钾、钠、钙等元素、释放出来以供植物吸收。②云母类矿物：属铝硅酸盐矿物，占岩浆岩重量的百分之三土，土壤中常见的有白云母和黑云母。黑云母较白云母易于风化，但二者还不是最易风化的，故云母碎片极易在土壤的细砂中发现。黑云母含：Fe+Fe2O3:23%;MgO1%\K2O:8%,FeO+Fe2O32-3%,MgO:1%,K2O:10%云母类矿物的风化产物是土壤及植物营养中铁、镁、钾元素的重要来源。③辉石类和角闪石类矿物（通称铁镁矿物）属偏硅酸盐类矿物，与岩浆岩重量的1.7%是岩浆岩中深色矿物的主要成分，多呈绿色或黑色。其中普通辉石和普通角闪石在土壤中的含量相当丰富。辉：(SiO2:45-55%)、(Al2O3:3-10%)、(FeO:5-10%)、(Fe2O3,2%)、(MgO,12-18%)、(CaO;15-20%)；角闪石类矿物含：(SiO:43-46%)、(Al2O3,8-10%)、(FeO:10%)、(Fe2O3,5%)、(MgO2,12-14%)、(CaO;10-12%)。它们的铁、镁、钙含量都很高，对植物的矿质养料供应较丰富。当它们风后往往形成大量的富铁铝的次生矿物，如含水氧化铁，水铝矿等。（2）氧化物类矿物包括括石英，赤铁矿，金红石，蓝晶石等，它们都相当稳定，不易风化，对植物的养分意义不大，其中石英是土壤中分布最广的一种矿物，为砂粒的主要成分。赤铁矿是热带土壤中常见的矿物质，使土壤呈明显的红色。它很易受到水化，其水化物又常使土壤呈明显的黄褐棕等色调。蓝晶石是铝和硅的复氧化物，相当稳定。金红石为无水氧化钛，极为稳定，很不易风化。（3）硫化物类矿物在土壤中通常只有铁的硫化物矿物，即黄铁矿和白铁矿。二者是同质异构物（黄铁矿属等轴晶系，白铁矿属斜方晶系）分子式均为FeS2。它极易风化，成为土壤中硫素的主要来源。（4）磷酸盐类矿物在土壤中分布最广的是磷灰石，包括氟磷灰石和氧磷灰石两种，其次是磷酸铁，铝以及其他磷的化合物。它们是土壤中无机磷的重要来源。（5）特别稳定的原生矿物它们主要是绿帘石，蓝晶石，石榴子石，十字石，锆石和电气石等硅酸盐矿物。这些矿物的分布并不广泛，数量也很少，但人有高度的稳定性，故能长其存在。原生矿物的种类与数量，可用以说明母岩或母质的来源，土壤和母质间发生联系的紧密程度，以及母质风化的程度。在风化中原生矿物分解，一部分转化为次生矿物，一部分转化为各种可溶性盐类，成为植物需要的矿质营养元素，如磷、硫、钾、钙、镁、以及微量元素和初始来源。2、土壤中的次生矿物：土壤中次生矿物的颗粒很小（粒径小于0.01mm）具有胶体性质，所以常乐之为粘土矿物或粘粒矿物。它即是土壤中粘粒和无机胶体的组成部分，也是土壤固体物质中最有影响的部分。土壤中很多重要的物理性质（如粘性，膨胀性等）和化学性质（如吸收性，保蓄性等）都与次生矿物有着密切的关系。（1）来源：土壤中的次生矿物来源有三：一是在原生矿物分解过程中，因晶体结构尚未完全解体而降解转变形成的矿物。如正长石——水化云母/或伊利石——蒙脱石——高岭石——含水铁铝氧化物。二是原生矿物晶体结构彻底分解后，某些分解产物再重新合成，再结晶形成新的次生矿物。如：硅铁铝的氧化物——水铝英石（或单独结晶为各种次生氧化物）。三是从母岩或母质中继承一部分次生矿物。如：在沉积岩，冰碛物，黄土母质上发育的土壤。(2)次生矿物种类：根据其构造和性质可分为三类：简单盐类，次生氧化物类，次生铝硅酸盐类。①简单盐类：如方解石、白云石、石膏、泻盐、石盐、芒硝、水氯镁石等，它们都是原生矿物经化学风化后的最终产物，结晶构造都较简单，常于干旱和半旱地区的土壤中。分布深度取决于土壤水分的运动。土壤孔隙被碳酸盐堵塞后使水分只能沿侧向移动，土壤中的次生方解石粒经常为2至50微米，象菌丝体，也是有的是姜石或钙积层状态，或在根的周围形成同心圆状淀积，称土壤石灰体，这大概与根的吸收水分有关。碳酸镁的溶解度大于碳酸钙，易与水结合形成各种含水的盐类。如：三水碳镁石，五水碳镁石，水菱镁石，水纡镁矿等，一些地区镁质碱化盐渍土白土层富集着水菱镁矿，PH高达9.4,严重危害到植物生长。在盐土和沉积物中还可生成钙镁碳酸盐——白云石。含铁矿物在石灰性土壤中分解时可生成菱铁矿。②次生氧化物矿物次生氧化物和次生铝硅酸盐类是土壤矿物质中是土壤矿物质最细小的部分，称为次生粘土矿物或粘土矿物。有的研究者所说的次生粘土矿物只指次生硅酸盐类，在土壤次生矿物中，氧化物矿物在数量上虽远不如次生硅酸盐矿物，但是氧化物矿物种类不少，在土壤性质上所起的作用却是不可轻视的。这类矿物对成土环镜和成土过程的变化反应快，随时可以改变结晶状态，土壤中存在着结晶程度高低不等的一系列氧化物矿物。非晶质氧化物比表面大，化学活性高，常与次生硅酸盐矿物或腐殖质结合，脱水老化可转变为晶质矿物。土壤剖面内次生氧化物矿物的分布很不均匀，既可散布在土粒上，也可集中成条纹，斑点，鳝血，或以单独的颗粒出现，粒子水的要放大几万倍才能看清楚，大的可以很大，它们把土粒胶结成为结核，铁磐，这些常是多种矿物的混合体，因为铁，铝与亲铁元素的性质相近，经常一起形成矿物共生组合，也极易发生同形置换，或吸附在胶体矿物表面，高铁在通气性好时又可重新氧化沉淀为高铁化合物在土壤处于还原状态时易变为可溶性亚铁化合物，铁的这种氧化还原与可逆性在土壤形成过程中起着重要的作用。铁铝氧化物可在土粒表面形成胶膜，对土壤团聚体起着胶结作用，同时在一定程度上也影响土粒的表面性质并使土壤呈现各种颜色。次生氧化物矿主要类型分述如下：氧化铁和氢氧化铁：次生氧化铁矿物是含铁矿物的水解和氧化产物，在平常的土壤PH条件下，高价铁氧化物的溶解度很低，所以释放出来的铁都成氢氧化铁或含水氧化铁沉淀，只有少量铁参加层状硅酸盐矿物的结构或成为有机组合物。其主要种类有：赤铁矿、磁赤铁矿、针铁矿、纤铁矿、水铁矿。A赤铁矿赤铁矿可承自母质，也可在温暖地带的土壤中由氢氧化铁沉淀生成，色赭红，常与针铁矿并生于红色土壤，在电子显微镜下近似六万片状或分散斑点状。气侯湿热，土壤通气性好，有利于赤铁矿生成。在有机质丰富的土壤中，母质中的显铁矿易还原转变为针铁矿。B磁赤铁矿磁铁矿氧化或纤铁矿脱