第一章 土壤母質與礦物質

第一章土壤母質和礦物質主要內容(重點)：教學目標與要求：教學方式與手段：課時安排與進度：1.土壤礦物質的礦物組成和化學組成2.粘土礦物（重點）3.土壤粒級與土壤質地（重點）1.了解常見的土壤原生礦物和次生礦物的種類2.掌握土壤基質的基本特性；掌握砂粒、粉粒、粘粒的分級標準、了解不同的質地分類制，掌握土壤質地的生產(chǎn)性質幻燈，動畫演示；舉例分析；課時數(shù)：4課時第一節(jié)土壤母質土壤母質：巖石礦物經(jīng)各種風化作用后所形成的粗細不同的礦物顆粒，因為它是形成土壤的基礎，故稱之為土壤母質（Parentmaterial)。一、幾種主要巖石類型和特性二、主要成土礦物的組成和特性三、巖石的風化作用及其影響因素四、風化作用的類型五、風化作用的產(chǎn)物六、風化產(chǎn)物的類型一、幾種主要巖石類型和特性巖石：是由一種或幾種礦物構成的，是礦物的天然集合體。（一）巖漿巖巖漿巖：指地球內部熔融巖漿上浸地殼的一定深度或噴出地表冷卻凝固所形成的巖石。共性：非碎屑壯的塊狀構造；沒有規(guī)則的層次排列；不含化石。巖漿巖：玄武巖質地顏色暗色中等淺色粗中細輝長巖閃長巖花崗巖玄武巖安山巖流紋巖黑曜巖主要成土巖漿巖的特征（二）沉積巖沉積巖：地殼表面的巖石經(jīng)風化、搬運、沉積等作用后，在一定條件下膠結硬化所形成的巖石。約占地表總面積的75%。共同特點是：有明顯的層理構造；礦物成分復雜并呈碎屑狀組織；有時含有化石。（三）變質巖 變質巖是沉積巖、巖漿巖經(jīng)過高溫高壓或受巖漿侵入的影響，其礦物組成、結構、構造，以至化學成分發(fā)生劇烈改變后形成的。共性是：一般具有片理及片麻構造；礦物質地致密，堅硬；不易風化。例如片麻巖，石英巖，板巖，片巖，千枚巖，大理巖等。巖漿巖變質巖沉積巖疏松的沉積巖風化風化壓力熔融和冷卻熔融和冷卻熔融和冷卻風化變質作用各種巖石之間的轉化二、巖石的風化作用及其影響因素風化作用：巖石在地表受到種種外力作用，逐漸破碎成為疏松物質，這一過程叫做風化作用。所產(chǎn)生的疏松物質就是土壤母質。風化作用的類型（一）物理風化作用 指使巖石產(chǎn)生物理變化而成為碎屑狀態(tài)的過程，特點是成分未變。1、主要是溫度引起巖石的熱力學變化--晝夜溫差、凍結。2、鹽類結晶的裂脹作用、流水沖刷和磨蝕、風砂磨蝕產(chǎn)物：顆粒較粗，多偏砂、石礫多，養(yǎng)分不易釋放出來。圖2-17氣溫變化引起巖石脹縮不均而崩解過程示意圖a、b、c、d表示風化過程圖2-18由于冰的凍結擴大了巖石的裂隙

風蝕殘土墩風蝕根露風蝕留礫魔鬼城（二）化學風化作用 指巖石在水和空氣（主要是氧氣和二氧化碳）的參與下進行的溶解作用、水化作用、水解作用、氧化作用等的總稱，特點是巖石可進一步破碎成膠體狀微粒，使原生礦物成分發(fā)生改變，產(chǎn)生在地表條件下比較穩(wěn)定的次生礦物。1、溶解作用CaCO3+H2O+CO2Ca2++2HCO3-2、水化作用CaSO4+2H2OCaSO4

2H2O(硬石膏)（石膏）2Fe2O3+3H2O2Fe2O33H2O(赤鐵礦)(褐鐵礦)Fe2O3（赤鐵礦）…………… 紅色2Fe2O3H2O（赤褐鐵礦）… 淺紅棕色Fe2O3

H2O（針鐵礦）…… 棕色2Fe2O33H2O（褐鐵礦）… 棕黃色Fe2O32H2O（褐鐵礦）…… 黃色3、水解作用--最基本、最重要4、氧化作用2KalSi3O8+CO2+2H2OH2Al2Si2O8H2O+2SiO2+K2CO3(正長石)(高嶺石)(含水二氧化硅)(鉀鹽)Ca2(PO4)+2H2O+2CO2

Ca(H2-PO4)2+2CaCO3(磷灰石)(磷酸二氫鈣)2FeS2+16H2O+7O22FeSO47H2O+2H2SO4(黃鐵礦)(硫酸亞鐵)（三）生物風化作用 指動物、植物、微生物的生命活動及其分解產(chǎn)物對巖石礦物的風化作用。1、根系的擠壓；2、地衣、苔蘚保蓄水分，加強化學風化；3、呼吸產(chǎn)生的二氧化碳和有機酸，分解礦物等。風化作用對土壤發(fā)育的作用巖石破碎，母質形成養(yǎng)分的有效化過程物理風化與化學風化的關系不同礦物組成的巖石風化速度存在差異一殘積體：風化物后未經(jīng)搬運二坡積體：風化物在重力或徑流作用在坡體上沉積三洪積體：經(jīng)洪水的搬運在山前沉積四沖積體（河床、河漫灘，牛軛湖，三角洲等）五湖積體：積水沉積六風積體：風力搬運和沉積七黃土母質：風成母質八濱海沉積體：海相沉積體母質類型：沉積體的類型河流沉積二元結構，延慶盆地風積體：流動沙地沙波紋（毛烏素）黃土母質：峁邊線第二節(jié)土壤礦物質的礦物組成和化學組成一、土壤礦物質的化學組成土壤形成土壤的主要礦物類型礦物：是經(jīng)各種地質作用，自然產(chǎn)生于地殼中的化合物或化學元素，是具有一定化學成分和物理性質的自然均質體，是組成巖石的基本單位。自然界礦物有三千多種，造巖礦物只有幾十種，且主要是硅酸鹽類（即硅的含氧鹽）礦物（占地殼重量的80%）。礦物質38%，(95%)有機質12%，(5%)溶液(15-35%)空氣(15-35%)分布規(guī)律（1）氧（O）和硅（Si）是地殼中含量最多的二種元素，鐵、鋁次之，四者相加共占88.7％的重量。在組成地殼的化合物中，以硅酸鹽最多。（2）在地殼中，植物生長必需要的營養(yǎng)元素含量很低而且分布很不平衡。（3）土壤礦物的化學組成反映了成土過程中元素的分散、富集特性和生物積聚作用。二、土壤中的礦物組成根據(jù)礦物的結晶狀態(tài)，礦物可分為結晶質礦物非晶質礦物一般常分為原生礦物和次生礦物。原生礦物：形成于高溫高壓下的礦物即巖漿熔融體或熱液中形成的礦物，這部分礦物僅經(jīng)物理機械作用、破碎變小，保留在土壤中。次生礦物：原生礦物風化和成土過程中經(jīng)化學變化，或由分解產(chǎn)物重新結合而成的礦物。二、土壤中的礦物組成二、土壤中的礦物組成原生礦物（一）長石類礦物（硅酸鹽類礦物）正長石，又稱鉀長石，是土壤中鉀元素的重要來源。（二）云母類（硅酸鹽類礦物）白云母，又稱鉀云母，是土壤中鉀元素的來源之一。黑云母也是鉀元素的來源，更易分解，風化。（三）角閃石與輝石類礦物（硅酸鹽類礦物）含鹽基豐富，化學穩(wěn)定性低，容易被徹底分解。（四）石英礦物 不易風化，是土壤中砂粒的主要來源。（五）氧化鐵類礦物 赤鐵礦（Fe2O3），常使土壤染成紅色。 磁鐵礦（Fe3O4），具磁性。 黃鐵礦（FeS2），分解后形成硫酸鹽。（六）磷酸鹽類礦物 磷灰石是制造磷肥的主要原料，是植物磷元素的主要來源。（七）方解石（CaCO3）

方解石是土壤中碳酸鈣的主要來源。（八）褐鐵礦（Fe2O33H2O）

由赤鐵礦水化形成的一種含水氧化鐵，是土壤黃色和棕色染色劑。土壤中的原生礦物

原生礦物的特點①土壤原生礦物以硅酸鹽和鋁硅酸鹽占絕對優(yōu)勢。②土壤中原生礦物類型和數(shù)量的多少在很大程度上決定于礦物的穩(wěn)定性，如長石和石英。③土壤原生礦物是植物養(yǎng)分的重要來源常見的有石英、長石、云母、輝石、角閃石和欖橄石以及其它硅酸鹽類和非硅酸鹽類。④組成土壤孔隙，保持與調節(jié)土壤的水氣狀況。⑤為植物根系提供生活場所，起支撐作用。一、礦物質土粒第三節(jié)土壤質地土粒：礦物質土粒和有機質土粒兩種。 土壤固體物質大小和形態(tài)各異，稱為礦物質土?；虻V質土粒，簡稱土粒。土粒，常指礦質土粒。單粒和復粒土壤粒級：按土壤固體顆粒的大小所劃分的土壤顆粒組。石礫：1mm砂粒：1-0.05mm粉粒：0.05-0.002mm粘粒：0.002mm物理性砂粒： 粒徑>0.01mm的土粒。物理性粘粒： 粒徑<0.01mm的土粒。土壤顆粒土壤顆粒土壤顆粒分級：(mm)直徑國際制美國制卡慶斯制中國制石礫>2>2>1>1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?！?.002〈0.002〈0.001〈0.002物理性砂粒：1-0.01mm物理性粘粒：〈0.01mm土壤顆粒土壤質地分類制：國際制；三級美國制：三級卡慶斯制：二級中國制：三級圖示∶土壤顆粒大小與礦物類型的關系砂粉砂粘粒表面積吸附力膨脹性可塑性通氣性排水土壤粒級與土壤理化特性的關系土壤質地***

指各粒級土粒占土壤重量的百分數(shù)，也叫土壤的機械組成。土壤質地土壤質地國際制：根據(jù)砂粒(2-0.02毫米)、粉粒(0.02-0.002毫米)和粘粒(<0.002毫米)三粒級含量的比例，劃定12個質地名稱，可從三角圖上查質地名稱。查三角圖的要點為：以粘粒含量為主要標準，<15%者為砂土質地組和壤土質地組;15％－25％者為粘壤組;>25%者為粘土組。當土壤含粉粒>45%時，“粉質”；當砂粒含量在55%-85%時，“砂質”，當砂粒含量>85%時，則稱壤砂土或砂土

先找到該顆粒的定點（100%），按3個粒級含量分別做各頂點對應的三角形的3條底邊的平行線，3線相交點，即為所查質地區(qū)質地三角圖：土壤質地粘粒粉粒砂粒粘粒20%粉粒40%砂粒40%土壤質地動畫 我國將土壤質地分為砂土、壤土和粘土三大組，每組再細分。一般常用的質地種類有：

砂土、砂壤土、輕壤土、中壤土、重壤土、粘土

黏性土壤性土沙性土3.土壤質地與土壤肥力土壤質地是土壤的重要物理性質之一，對土壤肥力有重要的影響。土壤質地常常是土壤通氣、透水、保水、保肥、供肥、保溫、導溫和耕性等的決定性因素。（1）砂土類：a粒間孔隙大，毛管作用弱，通氣透水性強，內部排水通暢，不易積聚還原性有害物質，有機質分解快，易釋放有效養(yǎng)分；b礦物成分主要是石英，含養(yǎng)分少，要多施有機肥料；保肥性差，施肥后因灌水降雨而易淋失；c含水量低，熱容量較小，易增溫也易降溫；d

松散易耕，缺少有機質的砂土泡水后容易沉淀、板結、閉氣。*四、不同質地土壤的肥力特點和利用改良1、砂質土壤主要特性：砂粒大于50%；通氣透水，養(yǎng)分少，不保水肥；易耕，溫度變化快，暖性土；發(fā)小苗不發(fā)老苗（2）粘土類：a粒間孔隙小，多為極細毛管孔隙和無效孔隙，通氣透水性差，內部排水慢，易受漬害和積累還原性有毒物質，有機質分解慢，不易釋放有效養(yǎng)分；b粘土一般含養(yǎng)分較豐富，特別是鉀、鈣、鎂等含量較多，保肥力強；c含水量多、熱容量較大，升溫慢降溫也慢；d粘土干時緊實堅硬，溫時泥爛，耕作費力，宜耕期短。2、粘質土壤主要特性：粘粒高于30%，通氣透水不良；保水保肥，養(yǎng)分含量高；升溫慢，冷性土耕性差，發(fā)老苗不發(fā)小苗，適合于禾谷類作物。(3)壤土類：這類土壤由于砂粘適中，兼有砂土類、粘土類的優(yōu)點，消除了砂土類和粘土類的缺點，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上質地比較理想的土壤。3、壤質土壤主要特性：粉粒大于30%

北方稱為二合土；性質介于黏土與砂土之間。4.土壤質地的層次性土壤質地的層次性表現(xiàn)為上砂下粘、上粘下砂或砂粘相間。產(chǎn)沖積性母質發(fā)育的土壤生自然因素的水分在剖面中的淋洗作用原（耕作）因人為因素上砂下粘：膠泥底、上浸地，托水又托肥；上粘下砂：砂礫底、菜藍地，漏水又漏肥。上部為輕壤質，下層為中壤~重壤，這種土壤既有利于種子出苗，又利于苗期根系下扎吸水吸肥，對土壤水、肥、氣、熱狀況具有較強的調節(jié)能力