土壤肥料学：土壤的矿物质

土壤的物质组成主要内容1.1土壤矿物质1.2土壤有机质1.3土壤生物与土壤酶1.4土壤胶体1.5土壤溶液本章重点黏土矿物的类型与特点土壤质地及其利用改良有机质的转化及影响因素有机质的作用及其管理土壤胶体的结构、电性土壤溶液的作用及调节第一节土壤矿物质

矿物质的作用

1)土壤的骨架

2）矿质养分的主要来源

3）缓冲、保水保肥、耕性

4）土壤理化性质的基础

5）不可再生的资源第一节土壤矿物质风化作用外力作用搬运土壤矿物质母质、沉积物成土作用岩石矿物1.矿物的定义：天然产生于地壳中，具有一定化学组成、物理性质和内部构造的化合物或单质。大多呈晶态(crystalline)。一、矿物质的组成与性质一、矿物质的组成与性质（一）土壤原生矿物(primarymineral)1、定义***由地壳深处的岩浆直接冷凝和结晶而成的矿物2、组成石英和原生硅酸盐类3、作用

构成土壤的“骨架”通过风化释放各种养分正长石斜长石

白云母石英

黑云母

常见的原生矿物（二）次生矿物(secondarymineral)1、定义***原生矿物经风化作用，使其组成和性质发生变化而形成的新矿物2、组成

简单盐类方解石、石膏、芒硝、食盐等含水的氧化物三水铝石、赤铁矿、针铁矿层状铝硅酸盐高岭石、蒙脱石、伊利石等

次生黏土矿物土壤黏粒的主要组成部分一、矿物质的组成与性质赤铁矿氟磷灰石常见的次生矿物方解石高岭石辉石萤石方铅矿金黄铁矿（三）黏土矿物1、组成主要由层状硅酸盐黏土矿物组成，非硅酸盐黏土矿物其次。

一、矿物质的组成与性质四个类组：高岭组-高岭石、珍珠陶土、迪恺石、埃洛石蒙蛭组-蒙脱石、绿泥石、拜来石、蛭石水化云母组-伊利石绿泥石组-绿泥石1）层状硅酸盐矿物（1）基本结构单元：硅氧四面体(Si-Otetrahedron)（1）基本结构单元：

铝氧八面体(Al-Ooctahedron)1）层状铝硅酸盐矿物（2）单位晶片：

四面体片（硅片）八面体片（铝片）1）层状铝硅酸盐矿物（3）单位晶层:1:1型晶层

铝氧八面体层

硅氧四面体层

层间氢键

1）层状铝硅酸盐矿物（3）单位晶层：2:1型晶层

硅氧四面体层

铝氧八面体层

硅氧四面体层OSiAl1）层状铝硅酸盐矿物（3）单位晶层：2:1:1型晶层

八面体水镁片（水铝片）

2:1型晶层

1）层状铝硅酸盐矿物高岭组（1:1型矿物）包括：高岭石、珍珠陶土、迪恺石及埃洛石等特点：（1）1:1型的晶层结构（2）无膨胀性两个晶层的层面间产生了键能较强的氢键，膨胀系数一般小于5%

（3）电荷数量少阳离子交换量低（4）胶体特性较弱、较粗（0.2-2um），颗粒的总表面积相对较小高岭组粘土矿物是南方热带和亚热带土壤中普遍存在的粘土矿物，在华北、西北、东北和西藏高原土壤中含量很少蒙蛭组（2:1型膨胀性矿物）包括：蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石等特点：（1）2:1型的晶层结构蒙脱石是其主要代表（2）胀缩性大蒙脱石晶层间距变化在0.96-2.14nm之间（3）电荷数量大，同晶替代现象普遍（4）胶体特性突出、较细（有效直径0.01-1μm），颗粒的总表面积较大蒙脱石组广泛分布在我国东北、华北和西北地区的土壤中水化云母组（2:1型非膨胀性矿物）特点：（1）2:1型的晶层结构伊利石是其主要代表（2）无膨胀性，在伊利石晶层之间吸附有钾离子，对相邻两晶层产生了很强的键联效果，使晶层不易膨胀（3）电荷数量大（4）胶体特性一般，其可塑性、粘结性、粘着性和吸湿性都介于高岭石和蒙脱石之间伊利石广泛分布于我国多种土壤中，尤其是华北干旱地区的土壤中含量很高，而南方土壤中含量很低绿泥石组（2:1:1型）绿泥石为代表，是富含镁、铁及少量铬的硅酸盐粘土矿物特点：（1）2:1:1型晶层结构（2）同晶替代较普遍，元素组成变化较大（3）颗粒较小，可塑性、粘结性、粘着性和吸湿性居中土壤中的绿泥石大部分是由母质遗留下来，但也可能由层状硅酸盐矿物转变而来。沉积物和河流冲积物中含较多的绿泥石四种主要粘土矿物的特性比较项目蒙脱石类水化云母类绿泥石类高岭石类晶层结构2:1型2:1型2:1:1型1:1型外表面大中等中等较小内表面很大中等中等较小比表面(m2/kg)700-800100-12070-1505-20粘结性，可塑性强中等中等弱胀缩性强中等中等弱阳离子交换量(cmol/kg)60-10015-4010-403-15土壤矿物质的化学成份

1、几乎包括地球上所有元素。2、O、Si、Al、Fe、Ca、K、Na、Mg占97%以上3、因成土母质（母岩）而不同一、矿物质的组成与性质二、成土岩石岩石：一种或数种矿物的集合体。根据成因分为：岩浆岩沉积岩变质岩二、成土岩石1、岩浆岩（火成岩）

岩浆冷凝而成

特点：没有层次和化石成分主要是硅酸盐基性岩浆：SiO2<55%，多Fe、Mg，少Na酸性岩浆：SiO2>65%，多K、Na，少Fe、Mg意大利庞贝城被岩浆吞噬后人们的遗体1、岩浆岩（火成岩）喷出岩岩浆喷出地面冷凝而成冷却快、结晶细流纹岩、安山岩、玄武岩侵入岩侵入地壳冷凝而成冷却慢、结晶粗深成侵入、浅成侵入(<8km)花岗岩、正长岩、闪长岩类型二、成土岩石2、沉积岩

沉积岩：由先成岩(岩浆岩、变质岩和原有的沉积岩)经风化、搬运、沉积、重新固积而成或由生物遗体堆积而成的岩石。分布面积最广，地球表面75%以上的岩石都是沉积岩类。有层次性，常含有生物化石。沉积岩二、成土岩石3、变质岩变质岩：先成岩类在高温高压下使岩石中的矿物发生重新结晶或结晶定向排列而成。致密坚硬，不易风化，呈片状组织。常见的变质岩：片麻岩、石英岩、板岩、千枚岩、片岩和大理岩。变质岩三、岩石的风化风化：指岩石、矿物在外界因素和内部因素的共同作用下，逐渐发生崩解和分解的过程。类型：物理风化化学风化生物风化三、岩石的风化1.物理风化岩石在物理因素作用下，逐渐崩解破碎，仅只有大小形状发生改变，而不改变矿物成份和化学成分的过程。主要因素为温度、流水、冰冻和风蚀等。形成母质或土壤中的粗粒部分；表面积增加；获得通透性，为化学风化创造条件。三、岩石的风化2、化学风化：

岩石在化学作用下的破坏过程。使岩石改变其组成和性质而产生新的矿物。其主要因素为水、氧和二氧化碳等。释放出可溶性的盐类物质；产生黏土矿物；溶解作用水化作用水解作用氧化作用三、岩石的风化3.生物风化

岩石、矿物在生物及其分泌物或有机质分解产物的作用下进行的机械破碎和化学分解过程。生物的机械破碎作用生物的化学分解作用

四、成土母质

母质：是风化壳的表层，原生基岩经过风化、搬运、堆积等过程于地表形成的一层疏松、最年轻的地质矿物层，是形成土壤的物质基础，是土壤的前身。四、成土母质1、按风化物搬运动力和沉积特点分10类1）残积物就地风化未经搬运山地和丘陵顶部等较高部位性质深受母岩影响母质类型母质类型2）坡积物风化物在重力或流水作用下移动、沉积在较低处层次稍厚，无分选性性质与基岩无过渡性3）洪积物山洪将风化物冲至坡麓、山口及平原边缘沉积四、成土母质母质类型4）冲积物流水分选，上游粗，下游细近粗，远细层次性、条带性明显土层深厚肥沃5）湖积物静水沉积质地偏黏，夹杂有大量的生物遗体四、成土母质母质类型6）海积物海岸上升、海退或江河入海的回流淤积物露出水面各处粗细不一7）风积物风吹泥沙堆积质地粗、砂性大、土壤肥力低四、成土母质母质类型8）黄土第四纪沉积物，富含碳酸钙的土状沉积物风力搬运堆积而成/水流搬运堆积而成马兰黄土、离石黄土和午城黄土9）红土第四纪温暖潮湿气候下形成的红色粘质残积物富含铁、铝氧化物质地粘重，呈红色、棕红色，养分含量少四、成土母质母质类型10）冰碛物冰川夹带的物质搬运沉积有擦痕

作用不是单一的而是几个因素交织作用如残积坡积物、坡积洪积物、洪积冲积物四、成土母质ABCD判断以下土壤母质类型上节回顾土壤的概念？土壤肥力的概念？土壤肥力的四要素是什么？发育于地球陆地表面能生长绿色植物的疏松多孔结构表层。土壤供给植物养分的能力水、肥、气、热上节回顾原生矿物、次生矿物的概念？判断以下矿物类型？黏土矿物的四大类型？由地壳深处的岩浆直接冷凝和结晶而成的矿物。原生矿物经风化作用，使其组成和性质发生变化而形成的新矿物高岭组、蒙蛭组、水化云母组、绿泥组石英

赤铁矿高岭石上节回顾岩石分为哪三大类？成土母质的概念？成土母质10大类型？岩浆岩、沉积岩、变质岩经过风化、搬运、堆积等过程于地表形成疏松的堆积物五、土壤的颗粒组成（一）土壤颗粒概念：土壤中的各种固体颗粒来源：岩石矿物的风化产物即土壤母质过程：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土粒。（二）土壤颗粒粒径分级石砾砂粒粉粒粘粒（三）土壤颗粒的矿物组成颗粒越粗，原生矿物越多，颗粒越细，次生矿物越多。（四）土壤颗粒的化学组成土壤各粒级的化学组成（阿捷列辛，1974）细土粒中各种植物养分的含量要比粗土粒中多得多。高低土壤颗粒中颗粒是均一的吗？不同的颗粒配比土壤性质一样吗？什么样的配比最好？六、土壤质地及其改良利用（一）概念***土壤质地：土壤中各粒级土粒占土壤重量的百分数，也称土壤机械组成。（二）土壤质地分级-国际制

以粘粒(<0.002mm)含量判定4类：

<15% 砂土类

15~25% 壤土类

25~45% 粘壤土类

>45%粘土类

依据砂粒、粉粒和粘粒三种粒级的数量(％),细分为12级六、土壤质地及其改良利用（二）土壤质地分级-国际制六、土壤质地及其改良利用（二）土壤质地分级-前苏联制（卡庆斯基制）

二级分类法，根据物理性粘粒（<0.01mm）和物理性砂粒（>0.01mm）的含量，把土壤质地分为：三大类，九种；对我国而言，一般土壤可按卡庆斯基制中的草原土及红黄壤类标准划分质地类别；实验1六、土壤质地及其改良利用前苏联制土壤质地分类标准（二）土壤质地分级-中国制以0.01mm和0.001mm两个粒级来划分质地三元原则（三个粒级含量）用粗粉粒含量代替国际制的粉粒含量三元粒级互不衔接，不能构成三角质地图六、土壤质地及其改良利用（1）砂土质地分级中的砂粒含量等级以北方土壤的研究结果为依据；（2）粘土质地分类中的细粘粒含量的等级则主要以男方土壤研究结果为依据；（3）南北方过渡的中等风化程度的土壤常以粗粉粒作为划分壤土的主要标准，再参照砂粒和细粘粒含量来区分（二）土壤质地分级-美国农业部制粘粒(<0.002mm)粉粒(0.05~0.002mm)砂粒(2~0.05mm)六、土壤质地及其改良利用分类标准粘粒粉粒砂粒国际制<0.002mm0.02-0.002mm2-0.02mm美国制<0.002mm0.05-0.002mm2-0.05mm中国制<0.001mm0.05-0.01mm(粗粉粒)1-0.05mm土壤质地分级标准（三）土壤质地分析砂土:不成球不成条砂壤土：成球不成条轻壤土：成球条易断难成环中壤土：成条成环有裂纹重壤土：成环压扁有裂纹粘土：成条压扁无裂纹有光泽六、土壤质地及其改良利用（四）不同质地土壤特性***砂土(Sand)砂粒大于50%，大孔隙，通气好；排水好，保水差；养分少，分解快，肥效猛，保肥差；土温变幅大（热性土）；易耕作;分布：平原河谷，丘陵山地也有施肥：少量多次，发小苗不发老苗六、土壤质地及其改良利用（四）不同质地土壤特性***

粘土类(Clay