第一章 土壤學(xué)中的地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)

緒論

1.土壤是人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基地（營養(yǎng)庫功能、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)功能、雨水涵養(yǎng)功

能、生物支撐作用、穩(wěn)定和緩沖環(huán)境變化功能）

2.土壤是地球表層系統(tǒng)自然地理環(huán)境的重要組成

3.土壤是地球陸地生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)

4.土壤是最珍貴的自然資源土壤是綠色生命的源泉，是人類賴以生產(chǎn)、生活和生

存的物質(zhì)基礎(chǔ)。人類衣食住行需要的物質(zhì)，主要來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和林業(yè)生產(chǎn)，而

土壤是農(nóng)、林業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，是農(nóng)、林業(yè)生產(chǎn)的基本生產(chǎn)資料。

經(jīng)濟(jì)肥力由于受環(huán)境條件和管理水平的限制，土壤肥力往往只有部分表現(xiàn)出

來，這部分肥力稱為“有效肥力”，又稱“經(jīng)濟(jì)肥力”，即在一定農(nóng)業(yè)技術(shù)措施下

反映土壤生產(chǎn)能力的那部分肥力，亦稱自然肥力與人為肥力的總和。

潛在肥力另一部分肥力則沒有直接表現(xiàn)出來稱“潛在肥力”，指受環(huán)境條件

和科技水平限制不能被植物利用，但在一定生產(chǎn)條件下可轉(zhuǎn)化為有效肥力的那部

分肥力。

礦物

礦物是人類生產(chǎn)資料和生活資料的重要來源之一。

二、礦物的概念

礦物是地殼中的化學(xué)元素在各種地質(zhì)作用下所形成的自然均質(zhì)體。

地質(zhì)作用指火山爆發(fā)，地震，巖石風(fēng)化等。

1、類型

根據(jù)礦物形成原因可分為：

原生礦物一一由地殼內(nèi)部巖漿冷卻后形成的礦物。

次生礦物一一由原生礦物進(jìn)一步風(fēng)化形成的新的礦物。如方解石是有碳酸鈣

溶液沉淀而來的；高嶺石是由鉀長石風(fēng)化來的。

2、礦物數(shù)量

世界上礦物有3000多種，常見的有50多種，而和土壤形成有關(guān)的造巖礦物

有20-30多種

三、礦物的主要特征

主要根據(jù)礦物的一些物理性質(zhì)來區(qū)分，這是最簡單最實(shí)用的方法，也是土壤

工作者常用的方法。

1、礦物的顏色是最容易引起注意的。

分為三種：

自色一一礦物本身所固有的顏色

它色一一礦物中混入雜質(zhì)，帶色的氣泡所導(dǎo)致的顏色。

假色一一由礦物表面氧化膜、光線干涉等作用引起的顏色。

2、礦物粉末的顏色。

它可以消除假色，減弱他色，保存自色。比顏色更具有意義。赤鐵礦顏色可

能有赤紅、黑灰等色，但其條痕為櫻紅色；黃金和黃鐵礦，顏色大體相同，但黃

金條痕為金黃色，黃鐵礦為黑色或黑綠色。

3、礦物表面對光線反射所呈現(xiàn)出的光亮?？煞譃槿悾?/p>

金屬光澤：具有金屬的光亮，如黃銅礦、黃鐵礦等

非金屬光澤：可細(xì)分為：金剛光澤，如金剛石；脂肪光澤，如石英；玻璃光

澤，如正長石、方解石；珍珠光澤，如白云母、滑石等；絲絹光澤，如石膏、石

棉等。

半金屬光澤：如赤鐵礦。

4、硬度：

礦物抵抗外力刻劃的能力。

硬度采用相對大小來衡量。

常用摩氏硬度級

12345

滑石石膏方解石螢石磷灰石

678910

正長石石英黃玉剛玉金剛石

在野外工作中，常用指甲2.5,銅板3.0,小刀5.5,玻璃5.5,鋼鏗6.5.

5、礦物在外力的作用下，沿一定方向裂開。可分為：

極完全解理

完全解理

中等解理

不完全解理

極不完全解理

6、斷口：在外力作用下，破裂成不平坦、不規(guī)則的斷面。

7、其它特性：彈性；與鹽酸反應(yīng)的程度；磁性等

四、礦物的分類。

礦物的分類方法很多，當(dāng)前常用的是根據(jù)礦物的化學(xué)成分類型分類：共分5

類：

（一）自然元素礦物

這類礦物較少，包括人們熟悉的礦物，如金、自然銀、自然汞、自然銅、硫

磺、金剛石、石墨等。

金剛石（Diamond）,顏色豐富多彩：無色、白色、灰色、黃色、紅色、臉色、

綠色或黑色，條痕是白色。主要用于鉆探研磨方面，還廣泛用于微波、激光、三

極管、高靈敏度溫度計(jì)等尖端技術(shù)方面。同時是一種價(jià)值不菲、眾所矚目的寶石。

在已知礦物中為最硬的一種，不能被任何其他礦物刻劃。

透明金剛石琢磨后稱鉆石。

（二）硫化物類礦物

本類是金屬元素與硫的化合物。大約有200多種，許多銅、鉛、鋅、錮、錦

等金屬礦床，就是由這類礦物富集而成的。

1、辰砂（HgS）又叫朱砂，顏色和條痕為朱紅色，硬度2——2.5,比重為8.09

一一8.20,新鮮面具金剛光澤。暴露在空氣中比較穩(wěn)定，為重要的煉汞礦物。

2、黃鐵礦FeS2顏色為淺黃色，條痕為黑色，硬度6一—6.5

3、黃銅礦CuFeS?顏色為金黃色條痕黑色，硬度3.5一—4

黃銅礦與黃鐵礦、金的顏色基本一致，容易相混，但黃銅礦與黃鐵礦的條痕

為黑色，而金的條痕為金黃色；另外硬度不同，金硬度為2.5一一3,很容易用

小刀刻劃。

4、雄黃（Realgar）成分AsS加熱后會釋放出強(qiáng)烈的大蒜味，雌黃溶于硝酸后，

硫可溶解出來。

5、雌黃（Orpiment）成分As2s3加熱后會釋放出強(qiáng)烈的大蒜味。

（三）氧化物及氫氧化物類礦物

這類礦物分布相當(dāng)廣泛，共180多種。包括重要造巖礦物石英以及鐵、鋁鎰、

輅、鈦等的氧化物或氫氧化物。

1、石英：

是最常見的礦物之一。占地殼重量的12.6%,其含量僅次于長石。

晶體為六方柱狀，或錐狀，在晶面上有明顯的條紋。此外，還有還有一些致

密的塊狀集合體或隱晶質(zhì)礦物集合體。

顏色種類多，有白色、灰色、紫色、紅色、黃色黑色等，常見的是無色透明。

石英的硬度7,用小刀刻不動。

石英的晶體具有典型的玻璃光澤，隱晶質(zhì)的石英礦物具有脂肪光澤。

對土壤肥力的作用：純石英不含養(yǎng)分，在土壤中主要以砂粒存在，可以改善

粘重土壤的通透性。

無色透明的晶體為水晶，透明，具有玻璃光澤。

紫水晶含有鎰離子；煙水晶含有機(jī)質(zhì)；芙蓉石含鐵鎰。

由二氧化硅膠體沉積而成的隱晶質(zhì)礦物，白色、灰白色者稱玉髓；

白、灰、紅等不同顏色組成的同心層狀稱瑪瑙；

不純凈、紅綠各色稱碧玉；黑、灰各色者稱燧石。

含有水分、硬度稍低、具脂肪或蠟狀光澤為蛋白石。

2、赤鐵礦：Fe2O3

常呈編狀、腎狀，顏色為赤紅色，條痕為櫻紅色，半金屬光澤。

3、磁鐵礦：FesO,條痕為黑色，有很強(qiáng)的磁性。

4、褐鐵礦：FeO(OH).祖0

常呈腎狀、土塊狀，顏色呈褐色至黑色，但條痕比較固定為黃褐色，半金屬光

澤到土狀光澤。

5、剛玉(Corundun)成分為A12O3顏色多變，條痕為白色，玻璃光澤或金剛光

澤。

6、紅寶石(Ruby)剛玉的紅色變種，條痕為白色。

7、藍(lán)寶石(Sapphire)剛玉的藍(lán)色變種，條痕為白色。

(四)含氧鹽類礦物

為金屬元素與各種含氧酸根的化合物，種類多，數(shù)量很大。

一)硅酸鹽類礦物

這類礦物有800多種，約占已知礦物的1/3。占地殼重量的3/4。是構(gòu)成地

殼的主要造巖礦物。

1,正長石：K2O.A12O3.6SiO2

又叫鉀長石，肉紅色或淺黃白色，晶體為短柱狀(在巖石中為不完整的短柱

狀顆粒)，常具有卡斯巴雙晶或穿插雙星，硬度6。正長石容易風(fēng)化形成高嶺石，

為土壤提供鉀。

2、斜長石：由鈉長石(Na。A12O3.6SiO2)(CaO.Al203.6SiO2)MX

在巖石中為板狀或細(xì)柱狀的顆粒，在晶面上可見聚片雙晶(細(xì)而長的雙晶

紋)?；野咨?，硬度6.5左右，為土壤提供鈣。

正長石是因兩組解理面直交而得名；斜長石是因兩組解理面斜交(86°)而得

名；

正長石和斜長石及其各變種，稱為長石類礦物，約占地殼重量的50%,是分

布最廣的第一重要造巖礦物。

3、輝石：(Ca,Na)(Mg,Fe,Al)[(Si,ADQ綠黑色，短柱狀或近似粒狀，

硬度5~6,玻璃光澤。為土壤提供鈣、鐵、鎂等養(yǎng)分。

4、角閃石：(Ca2Na)(Mg,Fe)4(Al,Fe)[(Si,ADGJOHL黑綠色，長柱狀或

近似細(xì)長條狀，硬度5~6,玻璃光澤。為土壤提供鈣、鐵、鎂等養(yǎng)分。

5、云母：通常呈片狀或鱗片狀，具有撲玻璃光澤或珍珠光澤。硬度2~3,極完

全解理，薄片有彈性。具有高度的不導(dǎo)電性。常見的種類有：

(1)白云母,KALlAlSisOi。][OH]?無色，可為土壤提供鉀。

(2)黑云母：K(Mg,Fe)3[AlSi3O10][0H]2黑色，為土壤提供鉀、鐵、鎂等養(yǎng)分。

(3)金云母：KMg3[AlSi3O10][0H]2金黃褐色，具有半金屬光澤。

6、橄欖石：橄欖綠色，立方形晶粒，斷口常為貝殼狀，硬度6.5~7。

可為土壤提供鐵、鎂等養(yǎng)分。

7、高嶺石：是一種粘土礦物，白色、淺灰色或淺紅等，硬度，1一一2.5。有吸

水性(可粘舌)，遇水有可塑性。

高嶺石及其近似礦物和其它雜質(zhì)的混合物，通稱為高嶺土.是制陶瓷的主要原料。

二)碳酸鹽類礦物

1、方解石：CaC03

主要是由CaC（h溶液沉淀或生物遺體沉積形成的。晶體菱形，乳白色，完全解

理（錘擊成菱形碎塊因此得名方解石），硬度3,與鹽酸強(qiáng)烈冒泡。無色透明者

稱冰洲石，是重要的光學(xué)材料。

2,白云石：CaCO3.MgCO3

結(jié)晶形狀和解理同方解石，晶面和解理面彎曲（方解石為平直），其粉末遇鹽

酸冒泡但很微弱。

3、孔雀石CuCCMOHL和藍(lán)銅礦經(jīng)常共生在一起?？兹甘念伾蜅l痕為翠綠

色，藍(lán)銅礦的顏色和條痕為天藍(lán)色，可作裝飾品和藝術(shù)品。

三）硫酸鹽類礦物

1、石膏：CaSO4-2H2。

晶體為纖維狀、板狀等，白色，硬度2,完全解理。

透明的石膏，叫透石膏；纖維狀的集合體叫纖維石膏；粒狀石膏的集合體稱雪

花石膏。

巖石：由一種或多種礦物有規(guī)律組合而成的礦物集合體.

根據(jù)巖石產(chǎn)生的原因，可分為三大類：

巖漿巖一一由熔融的巖漿上升到地殼不同深度或噴出地表冷凝結(jié)晶而成。

沉積巖——在地表?xiàng)l件下，各類巖石風(fēng)化破壞后的產(chǎn)物，經(jīng)搬運(yùn)、沉積、成

巖作用形成的巖石。

變質(zhì)巖一一各類巖石，在地球內(nèi)力作用下，經(jīng)過變質(zhì)作用形成的巖石。

二、巖漿巖又叫火成巖

1、概念：當(dāng)巖漿上升侵入地殼或噴出地表冷卻后形成的巖石.

巖漿：形成于地殼深處或上地幔中，由兩部分組成：一部分是以硅酸鹽熔

漿為主體，在一定條件下凝固后形成各種巖漿巖；另一部分是揮發(fā)成分，主要

是水蒸氣和其他氣態(tài)物質(zhì)。

巖漿的化學(xué)成分用氧化物表示，主要成分是二氧化硅、三氧化二鋁、氧化

鎂、氧化亞鐵、氧化鈣、氧化鉀等。其中二氧化硅含量最大。根據(jù)二氧化硅的

相對含量，分為酸性巖漿（＞65%）、中性巖漿（52—65%）、基性巖漿（45-52%）

和超基性巖漿（＜45%）越是酸性巖漿，粘性大，溫度低，不易流動。酸性巖漿

溫度為700--900度，中性巖漿900——1000度，基性巖漿1000--1200度。

2、分類：

根據(jù)巖漿巖形成的方式，巖體所處的位置和構(gòu)造環(huán)境，可分為三類：

深成巖：巖漿在地殼較深的地方，在壓力和溫度較高的條件下，緩慢冷凝而

成.

淺成巖：巖漿在地殼不太深處，壓力溫度不太高的條件下，較快冷凝而成.

噴出巖：巖漿噴出地表，在常溫常壓下迅速冷凝而成.

其中深成巖和淺成巖是由侵入活動形成的，屬侵入巖。

3、巖漿巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

各類巖漿巖的識別就是根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)，構(gòu)造和礦物組成.

（1）巖漿巖的結(jié)構(gòu)：組成巖石的礦物結(jié)晶程度，晶粒大小，相對大小以及組

合方式.

按結(jié)晶程度：

全晶質(zhì)組成巖漿巖的礦物全部結(jié)晶.

半晶質(zhì)組成巖漿巖的礦物部分結(jié)晶

非晶質(zhì)組成巖漿巖的礦物未結(jié)晶

結(jié)晶程度主要決定于巖石的形成環(huán)境和巖漿成分。深成巖是巖漿在地下深處

相對封閉的條件下冷凝而成的巖石，因圍巖導(dǎo)熱性不好，揮發(fā)成分不易逸散，巖

漿冷凝緩慢，往往形成全晶質(zhì)巖石。據(jù)研究大巖體冷卻時間常為100萬年以上。

噴出巖形成于地表，往往形成結(jié)晶程度差的巖石。

按晶粒大?。?/p>

顯晶質(zhì)礦物結(jié)晶顆粒大于0.1mm,用肉眼可識別。

隱晶質(zhì)小于0.1mm,需借助顯微鏡來觀察。

按晶粒相對大?。?/p>

等粒結(jié)構(gòu)組成巖石的各種礦物的大小基本一致.

斑狀結(jié)構(gòu)由斑晶和石基組成。

似斑狀結(jié)構(gòu)石基部分也為顯晶質(zhì)。

具斑狀結(jié)構(gòu)的巖石，礦物顆粒相對懸殊，較大顆粒稱為斑晶，斑晶與斑晶之

間的物質(zhì)稱為基質(zhì)，基質(zhì)為隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)。一般斑晶結(jié)晶早，晶形較好，而基

質(zhì)部分結(jié)晶較晚。

似斑狀結(jié)構(gòu)類似斑狀結(jié)構(gòu)，但斑晶更為粗大(可超過1cm),而基質(zhì)則多為

中、粗粒顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。

(2)巖漿巖的構(gòu)造：巖石中各種礦物的空間排列方式，即填充空間的形式.

氣孔構(gòu)造——巖石上有孔洞或氣孔，巖漿冷凝時氣體來不及排除.

杏仁構(gòu)造巖石上的氣孔被外來的礦物部分或全部填充.

流紋狀構(gòu)造一一有拉長的條紋和拉長氣孔，呈定向排列。

塊狀構(gòu)造——礦物無定向排列，而是均勻分布。

4、幾種主要的巖漿巖

(1)區(qū)分噴出巖和侵入巖：從構(gòu)造上區(qū)分

(2)區(qū)分深成巖和淺成巖：從結(jié)構(gòu)上區(qū)分。

(3)幾種深成巖一一特征：塊狀構(gòu)造，等粒結(jié)構(gòu)，礦物全部結(jié)晶。

花崗巖一一主要組成礦物：石英，正長石，角閃石

正長巖一一主要組成礦物：正長石，角閃石

閃長巖一一主要組成礦物：斜長石，角閃石

輝長巖一一主要組成礦物：斜長石，輝石

(4)幾種淺成巖一一特征：塊狀構(gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)，礦物部分結(jié)晶。

花崗斑巖——斑晶：石英、正長石

正長斑巖斑晶：正長石

閃長吩巖一一斑晶：斜長石、角閃石

輝長吩巖一一斑晶：斜長石、輝石

(5)幾種噴出巖一一特征：斑狀結(jié)構(gòu)或半晶質(zhì)、非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。

流紋巖一一流紋狀構(gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶：石英，透長石。

粗面巖——?dú)庠鸂顦?gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶：正長石

安山巖氣孔狀構(gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶：斜長石

玄武巖一一氣孔或杏仁狀構(gòu)造，致密隱晶質(zhì)或斑晶結(jié)構(gòu)，斑晶斜長石、輝石。

三、沉積巖

沉積巖在世界上分布很廣，大約占世界陸地面積的75%,在我國約占77.3%。

1、概念：

在地球表面或接近地表的條件下，由風(fēng)化的疏松物質(zhì)經(jīng)過搬運(yùn)，沉積和成巖

作用形成的巖石。

2、沉積巖的形成過程

(1)先成巖石的破壞：引起巖石破壞的作用有風(fēng)化作用和剝蝕作用。

風(fēng)化作用就是暴露在地表或接近地表的各種巖石，在溫度變化、水及水溶液

的作用、大氣及生物作用下，原地發(fā)生的破壞作用；

剝蝕作用各種外力在運(yùn)動狀態(tài)下對地面巖石及風(fēng)化產(chǎn)物的破壞作用。

(2)搬運(yùn)作用：風(fēng)化作用和剝蝕作用的產(chǎn)物，由流水、風(fēng)、冰川、海洋、重力

等動力轉(zhuǎn)移，離開原來的位置。

(3)沉積作用：被搬運(yùn)的物質(zhì)逐漸沉積，沉積作用可以發(fā)生在海洋，也可以發(fā)

生在大陸地區(qū)。有三種沉積方式。

機(jī)械沉積作用一一被搬運(yùn)的巖石碎屑在重力大于水流、風(fēng)的搬運(yùn)力時，便先

后沉積下來。由于流水的流速，流量不定，碎屑的大小，形狀不同，原來混雜在

一起的物質(zhì)，按照礫石砂粉砂粘土的順序沉積下來。

化學(xué)沉積作用一一溶解于水中的物質(zhì)是多種多樣的，由于溶解質(zhì)的溶解度不

同，以及溶液的性質(zhì)，溫度，pH不同，物質(zhì)沉積有先后順序。

按分異順序?yàn)椋貉趸镆灰还杷猁}一一碳酸鹽一一硫酸鹽一一鹵化物

生物沉積分異作用一一生物殘?bào)w的沉積和生物化學(xué)沉積。生物遺體沉積是指

生物死亡后，其骨骼、硬殼堆積形成硅質(zhì)巖和碳酸鹽巖等。生物化學(xué)沉積是指生

物在新陳代謝中，引起周圍介質(zhì)物理化學(xué)條件的變化,從而引起某些物質(zhì)的沉淀。

如海中藻類進(jìn)行光合作用，吸收海水中的CO?,可以引起碳酸鈣的沉淀，從而形

成石灰?guī)r。

(4)成巖作用：

壓固作用：上覆物逐漸增厚，壓力增大，沉積物就會固結(jié)變硬。

脫水作用：壓力增加，溫度也增大，在壓力和溫度的共同作用下，某些膠

體礦物和含水礦物產(chǎn)生失水而變成新礦物。

膠結(jié)作用：碎屑巖主要的成巖作用。沉積物中的孔隙，被礦物質(zhì)填充，從

而將分散的碎屑顆粒粘結(jié)在一起。最常見的膠結(jié)物有硅質(zhì)、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)、粘土

質(zhì)、火山灰等。

重結(jié)晶作用：受溫度和壓力影響，物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)重心排列，使非晶質(zhì)變成晶質(zhì)。

3、沉積巖的成分：

包括：碎屑礦物、粘土礦物以及化學(xué)和生物成因的礦物（方解石、白云石、石

膏等.

4、沉積巖的構(gòu)造：沉積巖各個組分的空間排列方式。

層理構(gòu)造：沉積巖的成層性，即沉積巖的成分、顏色、顆粒大小等沿垂直于

巖層的方向變化、交替。是最主要的構(gòu)造特征。

這種構(gòu)造是在沉積過程中形成的。沉積巖在沉積過程中，由于氣候、季節(jié)等

周期性的變化，必然引起搬運(yùn)介質(zhì)的變化，如水的流向、水量的大小變化等，從

而使搬運(yùn)物質(zhì)的數(shù)量、成分、顆粒大小、有機(jī)成分的多少等發(fā)生變化，有時甚至

出現(xiàn)一定時間的沉積間斷，這樣就會使沉積物在垂直方向上由于成分、顏色和結(jié)

構(gòu)的不同，而形成層狀構(gòu)造。

層：在一個基本穩(wěn)定的物理?xiàng)l件下，所形成的沉積單位，有的層很厚，有的

很薄。

層面構(gòu)造：在沉積面上保留的自然作用產(chǎn)生的痕跡。如動物的遺跡，雨，波

浪等，在成巖過程中保留下來。這種情況比較少見。層面就是一個層的頂面.

5,沉積巖的結(jié)構(gòu)：是沉積巖中組成物質(zhì)的形狀、大小和結(jié)晶程度?？煞譃樗樾?/p>

結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)。

碎屑結(jié)構(gòu)中有碎屑和膠結(jié)物。根據(jù)碎屑顆粒大小分為：

礫狀結(jié)構(gòu)：碎屑成分主要為巖屑，直徑＞2mm;如果碎屑棱角明顯，則成為

角礫狀結(jié)構(gòu)。

砂質(zhì)結(jié)構(gòu)：成分為礦物碎屑，直徑為2~0.05mm。可細(xì)分為粗砂2~0.5mm,

中砂0.5~0.25mm,細(xì)砂0.25~0.10mm,微細(xì)砂0.10~0.05mm.

粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)：成分為礦物碎屑，直徑為0.05~0.005mm。

泥質(zhì)結(jié)構(gòu)：成分以粘土為主，直徑＜0.005mm。

化學(xué)結(jié)構(gòu)：由各種溶解物質(zhì)沉淀而成的沉積巖具有此結(jié)構(gòu).分為致密狀和

晶粒狀。

6、幾種主要的沉積巖

(1)火山碎屑巖：主要是火山噴發(fā)碎屑由空中墜落就地沉積或經(jīng)一定距離的流

水沖刷搬運(yùn)沉積而成。根據(jù)火山碎屑粒度大體可分為：

火山集塊巖：由直徑＞64mm的粗火山碎屑固結(jié)而成。

火山角礫巖：主要由粒徑為2mm~64mm的火山碎塊固結(jié)而成。

凝灰?guī)r：主要由直徑＜2mm的火山灰或火山碎屑固結(jié)而成，可有黃、灰、白、

棕、紫等不同顏色。

(2)沉積碎屑巖

礫巖一一由直徑大于2mm的碎屑顆粒膠結(jié)組成。碎屑稱為礫。如礫帶棱角，

則稱角礫巖。具礫狀結(jié)構(gòu)。

砂巖一一由2~0.05mm的砂粒膠結(jié)組成，具砂質(zhì)結(jié)構(gòu)。根據(jù)礦物成分可分為

石英砂巖和長石砂巖。顏色取決于礦物成分和混入的其它成分。砂巖的物理特性

好，但養(yǎng)分缺少。

頁巖一一屬粘土巖類。由顆粒直徑＜0.005mm的微細(xì)顆粒組成，成分主要是

粘土礦物和少量細(xì)小的石英顆粒。致密狀泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，顏色多樣，手感很細(xì)滑，不

透水，泡不軟。

(3)碳酸鹽類

石灰?guī)r一一含方解石大于50%,遇稀HC1反應(yīng)強(qiáng)烈。

白云巖一一白云石大于50%,粉末遇稀HC1冒泡。

四、變質(zhì)巖：

1、概念

在地球內(nèi)力作用下，各類巖石經(jīng)過變質(zhì)作用形成的巖石。變質(zhì)作用是在一定

溫度、壓力等條件下進(jìn)行的，風(fēng)化作用是在一般溫度、壓力等條件下進(jìn)行的。

引起變質(zhì)作用的因素有三種：

溫度：來源于地?zé)帷r漿熱、摩擦熱。關(guān)于引起變質(zhì)作用的溫度的上下限不

太一致，在有水流存在時，上限為700——900度，下限為150——200度。

壓力：有靜壓力、定向壓力二種。靜壓力又叫圍壓，具有均向性。定向壓力

是一種側(cè)向壓力，可使巖石變形或破碎、重結(jié)晶，使礦物定向排列。

熱氣和熱液：熱氣和熱液中的化學(xué)物質(zhì)，引起變質(zhì)巖礦物和化學(xué)成分的變化。

2、變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)

變晶結(jié)構(gòu)一一由于重新結(jié)晶所形成形成的結(jié)構(gòu)。

包括等粒變晶結(jié)構(gòu)、斑狀變晶結(jié)構(gòu)和鱗片狀變晶結(jié)構(gòu).

變余結(jié)構(gòu)一一部分還保留原巖的結(jié)構(gòu)。

3、變質(zhì)巖的構(gòu)造

(1)變成構(gòu)造：又分為片理構(gòu)造和塊狀構(gòu)造二種：

片理構(gòu)造一一巖石中的礦物排列定向。是變質(zhì)巖中最常見、最帶有特征性的

構(gòu)造。礦物平行排列所成的面稱為片理面，它可以是平的，可以是波浪狀的。

可分為以下幾類：

板狀構(gòu)造：由微小礦物晶體定向排列成平行板狀，板面平整微具光澤。

千枚構(gòu)造：由細(xì)小片狀礦物定向排列而成，片理面具絲絹光澤，具有小彎曲

和皺紋。礦物晶粒微細(xì)，用肉眼無法識別。

片狀構(gòu)造：礦物呈鱗片狀或柱狀，平行排列，形成薄層片狀，片理面粗糙。

片麻構(gòu)造：由較粗的粒狀礦物組成，它們和一定數(shù)量的柱狀、片狀礦物定向

排列，形成斷續(xù)條帶狀。

塊狀構(gòu)造一一巖石中的礦物無定向排列O

(2)變余構(gòu)造

4、幾種主要的變質(zhì)巖

板巖一一變質(zhì)程度低，由頁巖、粉砂巖等變質(zhì)而來，板狀構(gòu)造或變余構(gòu)造，

有微弱光澤。

千枚巖一一變質(zhì)程度較板巖深，千枚狀構(gòu)造，片理面具絲絹光澤，在巖石端

面上可見到許多平行排列的薄片。

片巖：可由各種巖石變質(zhì)形成，片狀構(gòu)造，鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)。主要由片狀或

柱狀礦物如云母、滑石、角閃石定向排列而成。

片麻巖：巖石中的柱狀和粒狀礦物分別呈定向排列，具有片麻構(gòu)造，等粒狀

變晶結(jié)構(gòu)。礦物種類有石英，正長石，云母，角閃石。

大理巖：云南的大理而得名。由石灰?guī)r和白云巖等碳酸鹽類變質(zhì)而來，塊狀

構(gòu)造，等粒狀變晶結(jié)構(gòu)，白色或具各種條紋，方解石大理巖遇鹽酸劇烈冒泡，而

白云石大理巖則反應(yīng)微弱。

石英巖：由石英砂巖變質(zhì)而來，塊狀構(gòu)造，等粒狀變晶結(jié)構(gòu)，礦物組成為石

英，純石英巖多為乳白色，具脂肪光澤。

地質(zhì)作用

一、概述

1、地質(zhì)作用

使地球的物質(zhì)組成、內(nèi)部構(gòu)造和地表形態(tài)發(fā)生變化的作用，總稱為地質(zhì)作用。

2、地質(zhì)營力

引起地質(zhì)作用的自然力稱為地質(zhì)營力?？煞譃榈刭|(zhì)內(nèi)營力和地質(zhì)外營力。地

質(zhì)內(nèi)營力由地球內(nèi)部的能引起，主要有地內(nèi)熱能、重力能、地球旋轉(zhuǎn)能等；地質(zhì)

外營力主要由太陽能、潮汐能和生物能引起。

3、地質(zhì)作用的分類

地質(zhì)內(nèi)力作用：地震、變質(zhì)作用、巖漿活動和構(gòu)造運(yùn)動；

地質(zhì)外力作用：風(fēng)化作用、剝蝕作用、搬運(yùn)作用、沉積作用和成巖作用。

二、地殼的內(nèi)營力作用和地貌

1、地殼的升降運(yùn)動和地貌

引起海陸面積的變化。地殼上升，大陸面積擴(kuò)大，海洋面積逐漸縮??；地殼

下降，大陸面積逐漸縮小擴(kuò)大，海洋面積逐漸擴(kuò)大。

2、地殼的褶皺運(yùn)動與地貌

褶皺運(yùn)動：是指原來水平或近似水平的巖層變成褶皺而隆起形成山脈的運(yùn)

動。褶皺后巖層形成一個彎曲，稱為褶曲，有背斜和向斜兩種形式。

3、地殼的斷裂運(yùn)動與地貌

地殼的斷裂運(yùn)動是巖層的連續(xù)性受到破壞，而產(chǎn)生斷裂和錯位現(xiàn)象。巖層斷

裂后產(chǎn)生斷裂面。

斷裂運(yùn)動分為節(jié)理和斷層兩大類：

節(jié)理就是斷裂兩側(cè)的巖塊沿著破裂面沒有發(fā)生明顯位移的斷裂運(yùn)動。在巖石

中有規(guī)律、從橫交錯的裂隙就是節(jié)理。

斷層：巖塊巖塊沿著破裂面發(fā)生了明顯位移的斷裂運(yùn)動.可形成地壘、地塹

等。

三、地殼的外營力作用和地貌

1、流水的地質(zhì)作用和地貌

⑴斜坡水流的侵蝕作用和地貌

降雨水流沿自然坡面向下流動，可造成土壤片蝕，在低洼地可形成細(xì)溝侵蝕。

⑵暫時性洪流作用與地貌

暴雨和大量積雪瞬間形成的洪流，在通過山谷流出山口和溝口之后，形成洪

積扇。暫時性的水流也可形成侵蝕溝.

⑶河流的地質(zhì)作用和地貌

河流是改造地表地貌最主要的地質(zhì)營力。河流所經(jīng)過的線裝凹地稱為河谷。

河谷由河床、河漫灘、谷坡、砂洲和階地組成。

河流對河谷和河床不斷進(jìn)行著下切侵蝕作用，使河流加深。另外河流還使河

面不斷加寬。

2、地下水的地質(zhì)作用和地形

地下水存在于巖石孔隙和裂隙中。含有一定數(shù)量的C02對碳酸鹽類巖石產(chǎn)生

溶蝕、剝蝕、搬運(yùn)、沉積等作用。

地下水的溶蝕作用可形成巖溶地形，常見巖溶地形有：

(1)溶溝和石芽.發(fā)育高大，溝坡近于垂直的峰林稱石林。

(2)溶洞.如廣西桂林的七星巖、蘆笛巖等，是著名的旅游勝地。溶洞中有

大量的地下室沉積物如石筍、石鐘乳、石柱等。

(3)落水洞

三、黃土和黃土地貌

1、黃土：典型黃土的質(zhì)地為粉沙顆粒，呈灰黃色或黃棕色，疏松多孔，有

明顯的垂直節(jié)理。并含有大量的碳酸鈣。主要集中與黃土高原。

2、黃土地貌：主要有堀、堞、州等侵蝕地貌。

四、化石

保存在地層中的地質(zhì)時期的生物遺體或遺跡。

遺體如動物骨骼、硬殼

遺跡如動物的足印、蟲穴、蛋類、人類石器等。

并不是所有古生物都能保存下來成為化石。生物成為化石需具有三個條件：

首先，生物本身具有硬殼、骨骼等不易毀壞的硬體部分。只有在一定條件下,

硬體和軟體才一齊被保存下來。

第二，生物死后必須盡快地被沉積物所掩埋，這可避免遺體的氧化腐爛或被

其他動物吞食。

第三，埋藏下來的生物遺體必須在較長時間內(nèi)經(jīng)歷一定的填充（如疏松多孔

的貝殼、骨骼等被水溶液中的CaCO3xSiO2等所填充）、置換（如有機(jī)分子被CaCO3,

SiOz等分子所代換）或升餡（如植物葉子、昆蟲的角質(zhì)外殼中的氫、氧等成分揮

發(fā)逸出）等作用才能成為化石。

1.土壤有機(jī)質(zhì)的來源、組成和類型

一、什么是有機(jī)質(zhì)

廣義：包括一切生物體極其分解或合成的各種產(chǎn)物。

狹義：通過微生物轉(zhuǎn)化合成的有機(jī)物質(zhì)即腐殖質(zhì)。

二、來源

最重要的是高等植物的枯枝落葉、莖、根系、花果等殘?bào)w。

三、有機(jī)質(zhì)的類型

廣義的有機(jī)質(zhì)包括2大類：

一是非特殊性有機(jī)質(zhì)一一生物遺體及其分解的中間產(chǎn)物。

二是特殊性有機(jī)質(zhì)——腐殖質(zhì)

四、非特殊性有機(jī)質(zhì)的化學(xué)成分

1、單糖和有機(jī)酸；2、多糖類：淀粉、半纖維素、纖維素等。3,蛋白質(zhì)；4、木

質(zhì)素；5、單寧、脂肪、蠟質(zhì)、樹脂6、灰分物質(zhì)一一植物體經(jīng)過灼燒后殘留的

無機(jī)物，主要元素有Ca、Mg、K、Na、S、P、Fe等。

2.土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化

是本章的重點(diǎn)。有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程包括：礦質(zhì)化過程和腐殖化過程

一、礦質(zhì)化過程一一復(fù)雜的有機(jī)質(zhì)經(jīng)過微生物的分解作用，最終形成簡單的無機(jī)

物質(zhì)如水、二氧化碳、硫酸鹽、硝酸鹽等。

1、單糖的分解：在有氧條件下徹底分解，形成二氧化碳和水，在缺氧條件下，

形成有機(jī)酸類的中間產(chǎn)物，并產(chǎn)生還原性的甲烷及氫氣等。

2、纖維素的分解：首先分解為單糖，然后進(jìn)一步分解。

3、含氮有機(jī)質(zhì)的分解：

主要是蛋白質(zhì)的分解，是土壤氮素循環(huán)的主要過程。包括4個過程：

(1)水解過程：蛋白質(zhì)在水解酶作用下分解成簡單的氨基酸；

(2)氨化作用：在氨化細(xì)菌作用下，有機(jī)態(tài)氮變成無機(jī)態(tài)氮即象或鐵的過程。

(3)硝化作用：氨在微生物作用下，經(jīng)過亞硝酸的中間階段，進(jìn)一步氧化為硝

酸.需在有氧條件下進(jìn)行。

(4)反硝化作用：在厭氣條件如水淹、有機(jī)質(zhì)含量過高情況下.硝態(tài)氮在反硝

化細(xì)菌作用下，轉(zhuǎn)化為還原態(tài)氮如氨、NO、N20,由、HNO等

4、有機(jī)態(tài)P的分解：

含磷的有機(jī)物在磷細(xì)菌的作用下，經(jīng)過水解過程形成磷酸(&P0J在嫌氣

條件下，許多微生物引起磷酸還原，產(chǎn)生亞磷酸或次磷酸。在有機(jī)質(zhì)豐富時，進(jìn)

一步還原為磷化氫。

5、含S有機(jī)物的轉(zhuǎn)化

與有機(jī)含氮化合物的轉(zhuǎn)化過程相似。含S有機(jī)物在腐解作用下產(chǎn)生的硫化

氫，在通氣良好時，在硫細(xì)菌作用下氧化形成硫酸。硫酸在不良通氣條件下發(fā)生

反硫化作用，形成硫化氫，對植物產(chǎn)生毒害。

二、腐殖化過程一一有機(jī)質(zhì)分解過程中的中間產(chǎn)物經(jīng)過微生物的作用合成暗色的

含N高分子化合物(腐殖質(zhì))，是一種自然的形成物。

1、定義：土壤腐殖質(zhì)是土壤有機(jī)質(zhì)經(jīng)過強(qiáng)烈轉(zhuǎn)化而形成的含N高分子化合物。

2、形成過程還不十分清楚，但大體包括2個階段

第一階段：產(chǎn)生腐殖質(zhì)分子的各個組成成分。如多元酚、氨基酸、多肽等有機(jī)物

質(zhì)。

第二階段：由多元酚和含氮化合物縮合成腐殖質(zhì)單體分子?此縮合過程包括兩步：

首先是多元酚在多酚氧化酶作用下氧化為配：

然后醍和含氮化合物(氨基酸)縮合，最后腐殖質(zhì)單體分子繼續(xù)縮合成高級

腐殖質(zhì)分子。用圖表示為：

3、土壤腐殖質(zhì)的物質(zhì)組成

用酸、堿和酒精處理，得到胡敏酸、吉馬多美朗酸、富里酸和胡敏素。

胡敏素是與礦物結(jié)合的胡敏酸或是變質(zhì)的胡敏酸；吉馬多美朗酸是胡敏酸的

衍生物。

4、胡敏酸和富里酸的特征

從顏色看胡敏酸棕色到黑色，富里酸黃色。

從分子量看，胡敏酸大，富里酸小，在1萬以下。

胡敏酸的C,N,S含量高于富里酸

對水溶解度，胡敏酸不溶或難溶，富里酸溶于水

胡敏酸蔑基和酚基低于富里酸

胡敏酸一價(jià)鹽溶于水，二價(jià)或三價(jià)鹽不溶于水，富里酸都溶。

礦質(zhì)化過程和腐質(zhì)化過程是有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的兩個方向，同時進(jìn)行的。

在溫度較高、濕度適中、通氣良好時，礦化過程快，養(yǎng)分釋放快。如過快，養(yǎng)分

會損失，且腐殖質(zhì)形成過少，對養(yǎng)地不利。

溫度低、濕度大、通氣不良，以嫌氣性微生物活動為主，養(yǎng)分釋放少，腐殖

質(zhì)過程快。

園林土壤有機(jī)質(zhì)少、結(jié)構(gòu)性差、養(yǎng)分低，如何促進(jìn)施用有機(jī)肥料的分解，是目前

面臨的新課題。

3.影響有機(jī)質(zhì)分解的因素

一、有機(jī)殘?bào)w的組成狀況

1、有機(jī)殘?bào)w的物理狀態(tài)：

一般情況下，多枝幼嫩新鮮的綠肥易分解。

2、有機(jī)殘?bào)w的化學(xué)成分。

一般情況下，闊葉比針葉快；葉片比殘根快，豆科比禾本科快。

3、有機(jī)殘?bào)w的碳氮比

用C/N表示。微生物吸收1份氮，就要吸收5份碳用于構(gòu)成自身細(xì)胞，同時要

消耗20份碳作為生命活動的能量。微生物分解需有機(jī)質(zhì)的C/N為25:1.

二、外界條件

外界條件通過制約微生物的活動，而影響有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化。

1、最適溫度：20~30度。

2、濕度和通氣狀況：在田間持水量的60%最好。

3、土壕.pH：細(xì)菌最適Ph6.5-7.5,放線菌中性到為堿性，真菌酸性到中性條件。

4、土壤中的粘粒：由于粘粒的吸附可減弱土壤酶、土壤微生物的活性，對于粘

重土壤，有機(jī)質(zhì)不易分解。

4土壤有機(jī)質(zhì)的作用

一、是植物營養(yǎng)的主要來源

有機(jī)質(zhì)含有極為豐富的氮、磷、鉀和微量元素。分解后產(chǎn)生的二氧化碳是供

給植物的碳素營養(yǎng)。

二、刺激根系的生長

腐殖質(zhì)物質(zhì)以很稀的濃度(10"-1()7)、以分子態(tài)進(jìn)入到植物體，可剌激根

系的發(fā)育，促進(jìn)植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。

三、腐殖質(zhì)可改善土壤的物理狀況

促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，是良好的土壤膠結(jié)劑。

四、腐殖質(zhì)具有高度保水、保肥能力

腐殖質(zhì)是一種土壤膠體，有巨大的比表面積，有巨大的吸收代換能力。粘土

顆粒的吸水率為50%—60%,而腐殖質(zhì)的吸水率為500%—600%.

五、腐殖質(zhì)具有絡(luò)合作用

腐殖質(zhì)能和磷、鐵、鋁離子形成絡(luò)合物或螯合物，避免難溶性磷酸鹽的沉淀，

提高有效養(yǎng)分的數(shù)量。

六、促進(jìn)微生物的活動

為微生物提供營養(yǎng)物質(zhì)。

七、提高土壤溫度的作用

有機(jī)質(zhì)為暗色物質(zhì)，一般是棕色到黑褐色，吸熱能力強(qiáng)，可改善土壤熱狀況。

第五節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的調(diào)節(jié)

土壤有機(jī)質(zhì)含量一般低于1%,且土壤的結(jié)構(gòu)性差，應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。

增施有機(jī)肥。施用草炭土、腐葉土以及經(jīng)過合理處理的生活垃圾。應(yīng)注意長

期施用有機(jī)肥。

歸還植物的凋落物。將有機(jī)殘?bào)w就地填埋或集中堆混，使之成為理想的有機(jī)

肥料。

種可觀賞的綠肥。在公園、街道、廣場的橋灌木下。種草坪或觀賞價(jià)值較高

的綠肥植物，通過翻耕入土，可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。

通過澆水、翻土措施。調(diào)節(jié)土壤的溫度、濕度、通氣等，調(diào)節(jié)有機(jī)質(zhì)的積累

和分解。

土壤動物

土壤動物指長期或一生中大部分時間生活在土壤或地表凋落物層中的動

物。它們直接或間接地參與土壤中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化，是土壤生態(tài)系統(tǒng)中不可分

割的組成部分。土壤動物通過取食、排泄、挖掘等生命活動破碎生物殘?bào)w，使之

與土壤混合，為微生物活動和有機(jī)物質(zhì)進(jìn)一步分解創(chuàng)造了條件。土壤動物活動使

土壤的物理性質(zhì)（通氣狀況）、化學(xué)性質(zhì)（養(yǎng)分循環(huán)）以及生物化學(xué)性質(zhì)（微生

物活動）均發(fā)生變化，對土壤形成及土壤肥力發(fā)展起著重要作用。

一、土壤動物的分類及其主要的土壤動物介紹

土壤動物是陸地生態(tài)系統(tǒng)中生物量最大的一類生物，門類齊全、種類繁多、

數(shù)量龐大，在土壤中它們與植物、土壤微生物組成土壤生態(tài)系統(tǒng)，三者相互作用、

相互影響。土壤動物的分類有多種類型，下面列舉較常見的四種分類方法。

（-）土壤動物的分類

1、系統(tǒng)分類

表3-1主要的土壤動物門類

|,1綱

原生動物門

扁形動物門渦蟲綱

線形動物門輪蟲綱、線蟲綱

軟體動物門腹足綱

環(huán)節(jié)動物門寡毛綱

節(jié)肢動物門蛛形綱、甲殼綱、多足綱、昆蟲綱

脊椎動物門兩棲綱、爬行綱、哺乳綱

2、按體形大小分類

①小型土壤動物，體長在0.2亳米以下，主要包括鞭毛蟲、變形蟲等原生

動物，輪蟲的大部分和熊蟲、線蟲等。

②中型土壤動物，體長0.2-2毫米，主要有螭類、擬蝎、跳蟲等微小節(jié)肢

動物，還有渦蟲、蟻類、雙尾類等。

③大型土壤動物，體長2-20毫米，主要有大型的甲蟲，塔象、金針蟲、娛

蚣、馬陸、蟬的若蟲和盲蛛等。

④巨型土壤動物，體長大于20毫米，脊椎動物中，有蛇、蜥蜴、蛙、鼠類

和食蟲類的露鼠等，無脊椎動物中，有蚯蚓和許多有害的昆蟲（包括螃蛀、金龜

甲和地蠶）.

3、按食性分類：分為落葉食性、材食性、腐植食性、植食性、辭苔類食性、

菌食性、藻食性、細(xì)菌食性、捕食性、尸食性、糞食性、雜食性和寄生性土壤動

物。

4、按土壤中生活時期，分為全期土康動物，周期土壤動物，部分土壤動物，

暫時土壤動物，過渡土壤動物和交替土壤動物。

重要的土壤動物介紹

土壤動物的種類和數(shù)量令人驚嘆，難以計(jì)數(shù)。這里僅介紹幾種對土壤性質(zhì)影

響較大，且它們的生理習(xí)性及生態(tài)功能較為人類熟知的優(yōu)勢土壤動物類群。

1、原生動物

原生動物是生活于土壤和苔葬中的真核單細(xì)胞動物，屬原生動物門，相對于

原生動物而言，其他土壤動物門類均稱為后生動物。原生動物結(jié)構(gòu)簡單、數(shù)量巨

大，只有幾微米至幾毫米，而且一般每克土壤有104—105個原生動物，在土壤剖

面上分布為上層多，下層少。已報(bào)導(dǎo)的原生動物有300種以上，按其運(yùn)動形式可

把原生動物分為三類：①變形蟲類（靠假足移動），②鞭毛蟲類（靠鞭毛移動），

③纖毛蟲類（靠纖毛移動）。從數(shù)量上以鞭毛蟲類最多，主要分布在森林的枯落

物層；其次為變形蟲，通常能進(jìn)入其他原生動物所不能到達(dá)的微小孔隙；纖毛蟲

類分布相對較少。原生動物以微生物、藻類為食物，在維持土壤微生物動態(tài)平衡

上起著重要作用，可使養(yǎng)分在整個植物生長季節(jié)內(nèi)緩慢釋放，有利于植物對礦質(zhì)

養(yǎng)分的吸收。

2,土壤線蟲

線蟲屬線形動物門的線蟲綱，是一種體形細(xì)長（1毫米左右）的白色或半透

明無節(jié)動物，是土壤中最多的非原生動物，已報(bào)導(dǎo)種類達(dá)1萬多種，每平方米土

壤的線蟲個體數(shù)達(dá)條。線蟲一般喜濕，主要分布在有機(jī)質(zhì)豐富的潮濕土

層及植物根系周圍。線蟲可分為腐生型線蟲和寄生型線蟲，前者的主要取食對象

為細(xì)菌、真菌、低等藻類和土壤中的微小原生動物。腐生型線蟲的活動對土壤微

生物的密度和結(jié)構(gòu)起控制和調(diào)節(jié)作用，另外通過捕食多種土壤病原真菌，可防止

土壤病害的發(fā)生和傳播。寄生型線蟲的寄主主要是活的植物體的不同部位，寄生

的結(jié)果通常導(dǎo)致植物發(fā)病。線蟲是多數(shù)森林土壤中濕生小型動物的優(yōu)勢類群。

3、蚯蚓

土壤蚯蚓屬環(huán)節(jié)動物門的寡毛綱，是被研究最早（自1840年達(dá)爾文起）和

最多的土壤動物。蚯蚓體圓而細(xì)長，其長短、粗細(xì)因種類而異，最小的長0.44

毫米，寬0.13毫米；最長的達(dá)3600毫米，寬24毫米。身體由許多環(huán)狀節(jié)構(gòu)成，

體節(jié)數(shù)目是分類的特征之一，蚯蚓的體節(jié)數(shù)目相差懸殊，最多達(dá)600多節(jié)，最少

的只有7節(jié)，目前全球已命名的蚯蚓大約有2700多種，中國已發(fā)現(xiàn)有200多種。

蚯蚓是典型的土壤動物，主要集中生活在表土層或枯落物層，因?yàn)樗鼈冎饕妒?/p>

大量的有機(jī)物和礦質(zhì)土壤，因此有機(jī)質(zhì)豐富的表層，蚯蚓密度最大，平均最高可

達(dá)每平方米170多條。土壤中枯落物類型是影響蚯蚓活動的重要因素，不具蠟層

的葉片是蚯蚓容易取食的對象（如榆、柞、檄、械、樺樹葉等），因此，此類樹

林下土壤中蚯蚓的數(shù)量比含蠟葉片的針葉林土壤要豐富得多（柞樹林下，每公頃

294萬條蚯蚓，而云杉林下僅每公頃61萬條）。蚯蚓通過大量取食與排泄活動富

集養(yǎng)分，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，并通過掘穴、穿行改善土壤的通透性，提高

土壤肥力。因此，土壤中蚯蚓的數(shù)量是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)。

4、彈尾和蜻目

彈尾（又名跳蟲）和螭目分屬節(jié)肢動物門的昆蟲綱和蛛形綱，是土壤中數(shù)量

最多的節(jié)肢動物（分別占土壤動物總數(shù)的54.9%和28%）,它們是我國森林土壤中

中型動物的主要優(yōu)勢類群。跳蟲一般體長1-3毫米,腹部第4或第5節(jié)有一彈器，

目前已知2000種以上，主要生活于土壤表層（0-6厘米最多，15-30厘米最少）,

1平方米土壤內(nèi)可多達(dá)2000尾。絕大多數(shù)跳蟲以取食花粉、真菌、細(xì)菌為主，

少數(shù)可危害甘蔗、煙草和磨菇。螭目的主要代表是甲峨（占土壤螭類的62%—94%）,

一般體長0.21.3毫米，主要分布在表土層中，0-5厘米土層內(nèi)其數(shù)量約占全

層數(shù)量的82%,而在25厘米以下則很難找到。大多數(shù)甲螭取食真菌、藻類和已

分解的植物殘?bào)w，在控制微生物數(shù)量及促進(jìn)有機(jī)質(zhì)分解過程中起著重要作用。

土壤中主要的動物還包括蠕蟲、蠟蠅、蝸牛、千足蟲、娛蚣、蛤蟲、螞蟻、

馬陸、蜘蛛及昆蟲等。

土壤動物與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系

生態(tài)環(huán)境對土壤動物的影響

土壤是復(fù)雜的自然體，生活在土壤中的動物群落受多種環(huán)境因素的影響，包

括土壤性質(zhì)（土溫、土壤濕度、土壤pH、有機(jī)質(zhì)、土壤容重、枯落物數(shù)量和質(zhì)

量，土壤礦質(zhì)元素以及污染物質(zhì)含量），地上植被，地形和氣候等。因此土壤動

物的群落結(jié)構(gòu)隨環(huán)境因素和時間變化呈明顯的時空變化?？臻g變化表現(xiàn)為：①水

平變異，土壤動物群落隨植被、土壤、微地貌類型與海拔高度以及人為活動等因

素的變化，呈現(xiàn)出群落組成、數(shù)量、密度和多樣性等的水平差異。自然植被改為

耕作土壤后，土壤動物的種類和數(shù)量明顯減少，顯示植被類型對土壤動物群落的

水平結(jié)構(gòu)的巨大影響。王宗英等對皖南農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，土壤的動物群

落多樣性指數(shù)H：菜地〉次生林〉灌叢〉人工杉林〉旱地〉菜園〉稻田》果園。②垂直

變異，主要表現(xiàn)在土壤動物的表聚性特征，土壤動物的種類、個體數(shù)、密度和多

樣性隨著土壤深度而逐漸減少。土壤動物的時間變化主要表現(xiàn)為季節(jié)變異.土壤

動物的季節(jié)變化與其環(huán)境的季節(jié)性節(jié)律密切相關(guān)，在中溫帶和寒溫帶地區(qū)，土壤

動物群落種類和數(shù)量一般在7-9月達(dá)到最高，與雨量、溫度的變化基本一致，而

在亞熱帶地區(qū)一般于秋末冬初達(dá)到最高（11月）。

土壤動物的指示作用

生活于土壤中的動物受環(huán)境的影響，反過來土壤動物的數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)的變

異能指示生態(tài)系統(tǒng)的變化。土壤動物多樣性被認(rèn)為是土壤肥力高低及生態(tài)穩(wěn)定性

的有效指標(biāo)。土壤中某些種類的土壤動物可以快速靈敏地反映土壤是否被污染以

及污染的程度。例如分布廣、數(shù)量大、種類多的甲螭，有廣泛接觸有害物質(zhì)的機(jī)

會,所以當(dāng)土壤環(huán)境發(fā)生變化時有可能從它們種類和數(shù)量的變化反映出來。另外，

線蟲常被看作生態(tài)系統(tǒng)變化和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)受到干擾的敏感指示生物。土壤動物

多樣性的破壞將威脅到整個陸地生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性及生態(tài)穩(wěn)定性，因此，應(yīng)

加強(qiáng)土壤動物多樣性的研究和保護(hù)。

土壤微生物

土壤微生物包括：細(xì)菌、真菌、放線菌和藻類

特點(diǎn)、:在土壤中數(shù)量高，繁殖快。如一般土壤中細(xì)菌為1。7~108個/g土

真菌105~io6個/g土，放線菌106~io7個/g土，藻類104~io5個/g土。

作用：分解有機(jī)質(zhì)、合成腐殖質(zhì)，在土壤總的代謝活性中起重要的作用。

土壤微生物是指生活在土中借用光學(xué)顯微鏡才能看到的微小生物。包括細(xì)胞

核構(gòu)造不完善的原核生物，如細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌、放線菌，和具完善細(xì)胞核結(jié)構(gòu)的真

核生物，如真菌、藻類、地衣等。土壤微生物參與土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程，在土壤形

成和發(fā)育、土壤肥力演變、養(yǎng)分有效化和有毒物質(zhì)降解等方面起著重要作用。

由于植物殘?bào)w是土壤微生物主要營養(yǎng)和能量的來源，因而肥沃土壤和有機(jī)質(zhì)

豐富的森林土壤微生物數(shù)量常較多，缺乏有機(jī)質(zhì)的土壤微生物數(shù)量較少.表3-2

是我國幾種土壤的微生物數(shù)量

表3-2我國不同土壤微生物數(shù)量（IO,個/g土）

土壤植被細(xì)菌放線菌真菌

林地3370241017

黑土

草地207050510

灰褐土林地4381694

黃綿土草地3571401

林地14463

紅壤

草地10032

林地1891012

痔紅壤

草地64147

土壤微生物的營養(yǎng)類型和呼吸類型

土壤微生物的營養(yǎng)類型

根據(jù)微生物對營養(yǎng)和能源的要求，一般可將其分成四大類型。

1、化能有機(jī)營養(yǎng)型

化能有機(jī)營養(yǎng)型又稱化能異養(yǎng)型，這類土壤微生物需要有機(jī)化合物作為碳

源，通過氧化有機(jī)化合物來獲取能量。土壤中絕大部分細(xì)菌和幾乎全部真菌屬于

這個類型，這類微生物是土壤中起主導(dǎo)作用的微生物。

2、光能有機(jī)營養(yǎng)型

光能

-?光能有機(jī)營養(yǎng)型又稱光能異養(yǎng)型，其能源來自光，但需要有機(jī)化

合物作為供氫體以還原CO?,并合成細(xì)胞物質(zhì)。如紫色非硫細(xì)菌中的深紅紅螺菌

（Rhodospiriliumrubrum）可利用簡單有機(jī)物作為供氫體。

3、化能無機(jī)營養(yǎng)型

化能無機(jī)營養(yǎng)型又稱化能自養(yǎng)型，這類土壤微生物以CO,作為碳源，再從氧

化無機(jī)物中獲取能量。這類微生物雖在土壤中種類不多，但它們在土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化

中起了重要作用。屬于這一類的土壤微生物主要有：亞硝酸細(xì)菌、硝酸細(xì)菌、硫

氧化細(xì)菌、鐵細(xì)菌和氫細(xì)菌等。

4、光能無機(jī)營養(yǎng)型

光能無機(jī)營養(yǎng)型又稱光能自養(yǎng)型，這類土壤微生物利用光能進(jìn)行光合作用，

以無機(jī)物作為供氫體以還原C02,從而合成細(xì)胞物質(zhì)。藻類和光合細(xì)菌中綠硫細(xì)

菌、紫硫細(xì)菌都屬于光能自養(yǎng)型。

土壤微生物呼吸類型

土壤微生物按呼吸類型可分為三類。

1、好氣性微生物

這類微生物在有氧環(huán)境中生長，以氧分子為呼吸基質(zhì)氧化時的最終電子受

體。由于來自空氣中的氧能不斷供應(yīng)，所以能使基質(zhì)徹底氧化，釋放出全部能量。

土壤中大多數(shù)細(xì)菌，如芽花桿菌、假單胞菌、根瘤菌、硝酸化細(xì)菌和硫化細(xì)菌等

都屬于這一類。另外土壤放線菌、藻類等也屬于好氣性微生物。

好氣性微生物在通氣良好的土壤中生長，轉(zhuǎn)化土壤中有機(jī)物，獲得能量、構(gòu)

建細(xì)胞物質(zhì)，行使其生理功能。土壤中好氣性化能自養(yǎng)型細(xì)菌，以還原態(tài)無機(jī)化

合物為呼吸基質(zhì)，依賴它特殊的氧化酶系統(tǒng)，活化分子態(tài)氧去氧化相應(yīng)的無機(jī)物

質(zhì)來獲取能量。土壤中亞硝酸細(xì)菌（以NH；為呼吸基質(zhì)氧化成N（V）、硝酸細(xì)菌（以

NOJ為基質(zhì)氧化成N（V）、硫化桿菌（以S為基質(zhì)氧化成SOJ）等均屬于這一類。

2,嫌氣性微生物

這類微生物在嫌氣條件下進(jìn)行無氧呼吸，以無機(jī)氧化物（N（V、S0/、C02）

作為最終電子受體，通過脫氧酶將氫傳遞給其它的有機(jī)或無機(jī)化合物，并使之還

原。土壤中的嫌氣固氮菌就屬于這一類.嫌氣性固氮細(xì)菌的代表巴氏梭菌

(ClostridiumPasteurianum)能在酸性森林土壤中生活，并進(jìn)行固定氮素的作

用。另外，產(chǎn)甲烷細(xì)菌和脫硫弧菌等也屬于嫌氣性微生物。

3、兼嫌氣性微生物

這是一類在有氧和無氧環(huán)境中均能進(jìn)行呼吸的土壤微生物。土壤中的反硝化

假單胞菌和某些硝酸還原細(xì)菌、硫酸還原細(xì)菌等都屬于兼性微生物。在有氧環(huán)境

中，它們與其它好氣性細(xì)菌一樣進(jìn)行有氧呼吸。而在缺氧環(huán)境中，它們能將呼吸

基質(zhì)徹底氧化，以硝酸或碳酸中的氧作為受氫體，使硝酸還原為亞硝酸或分子氮，

使硫酸還原為硫或硫化氫。

二、土壤細(xì)菌

土壤細(xì)菌的一般特點(diǎn)

土壤細(xì)菌是一類單細(xì)胞、無完整細(xì)胞核的生物。它占土壤微生物總數(shù)的

70%—90%,每克土中100萬個以上細(xì)菌。細(xì)菌菌體通常很小，直徑為0.2—0.5微

米，長度約幾微米，因而土壤細(xì)菌生物量并不高。細(xì)菌的基本形態(tài)有三種：球狀、

桿狀和螺旋狀；相應(yīng)的細(xì)菌種類有球菌、桿菌和螺旋菌。

土壤細(xì)菌常見屬有：節(jié)桿菌屬(Arthrobacter)、芽抱桿菌屬(Bacillus)、

假單胞菌屬(Psendomonas)、土壤桿菌屬(Agrobacteriwn)、產(chǎn)堿桿菌屬

(Alcaligenes｝和黃桿菌屬(Flavobacteriwn)。

土壤細(xì)菌的主要生理群

土壤存在中各種細(xì)菌生理群，其中主要的有纖維分解細(xì)菌，固氮細(xì)菌、氨化

細(xì)菌、硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌等。它們在土壤元素循環(huán)中起著主要作用。

纖維分解細(xì)菌

土壤中能分解纖維的細(xì)菌主要是好氣纖維分解細(xì)菌和嫌氣纖維分解細(xì)菌。

好氣纖維分解細(xì)菌主要有生抱噬纖維菌屬(Sporocytophaga)、噬纖維菌屬

(Cytophaga)、多囊菌屬(Polyangium)和鐮狀纖維菌屬(Cellfalcicula)等。

這類纖維分解菌活動最適溫度為22—30C,通氣不良和太高、太低溫度對這類細(xì)

菌的活性均有較大影響。

嫌氣纖維分解細(xì)菌主要是好熱性嫌氣纖維分解芽抱細(xì)菌，包括熱纖梭菌(67.

thermocellum)、溶解梭菌(Cl.dissolvens)及高溫溶解梭菌(CL

thermocellulolyticus)等。好熱性纖維分解菌活動適宜溫度達(dá)60―65c,最高

活動溫度可達(dá)80C。

土壤纖維分解細(xì)菌活動強(qiáng)度受土壤養(yǎng)分、水分、溫度、酸度和通氣等因素的

影響。通常纖維分解細(xì)菌適宜中性至微堿性環(huán)境，所以在酸性土壤中纖維素分解

菌活性明顯減弱。纖維分解細(xì)菌的活動也受到分解物料C/N比率的影響，一般情

況下，細(xì)菌細(xì)胞增長所需的C/N比率為4/1-5/1,同時，在呼吸過程中還要消耗

幾倍的碳，因而，當(dāng)分解物料C/N比率在20/1-25/1時，纖維分解細(xì)菌能很好地

進(jìn)行分解活動。由于一般植物性材料(如蒿桿、樹葉、雜草等)C/N比率常大于

25/1,因而，在利用這些材料作堆肥、基肥時，為了加速分解可適當(dāng)補(bǔ)充一些氮

素化肥或人糞尿等。

固氮細(xì)菌

土壤中固氮微生物種類很多，它們每年可從大氣中固定氮素達(dá)一億噸(表

3-3)?其中固氮細(xì)菌在固氮微生物中占有優(yōu)勢地位，大約有三分之二的分子態(tài)氮

是由固氮細(xì)菌固定的。固氮細(xì)菌可分為自生固氮細(xì)菌和共生固氮細(xì)菌二類。

表3-3各種固氮微生物固氮量統(tǒng)計(jì)

全年總固氮量(X單位面積固氮量

固氮微生物種類

104t)(kg.hm-2)

共生固氮細(xì)菌550090-240

自生固氮細(xì)菌100~20030-75

非豆科共生微生

250045150

物

固氮藻類100038-75

自生固氮細(xì)菌

自生固氮細(xì)菌是指獨(dú)自生活時能將分子態(tài)氮還原成氨，并營養(yǎng)自給的細(xì)菌類

群。目前已發(fā)現(xiàn)和確證具有自生固氮作用的細(xì)菌近70屬。

固氮細(xì)菌中屬好氣性的主要有固氮菌屬(Azotobacter)、氮單胞菌屬

(Azomonas)、拜葉林克菌屬(Beijer-inckia)和德克斯菌屬(Derxia)。嫌^氣

性的主要是丁酸發(fā)酵型的梭狀芽抱桿菌，最重要的是巴斯德梭菌。兼性的主要是

腸桿菌科中的一些屬種和芽抱桿菌屬中的少數(shù)種。

自生固氮細(xì)菌屬中溫性細(xì)菌，最適活動溫度為28—30匕適宜中性反應(yīng)土壤,

但好氣性固氮細(xì)菌與嫌氣性固氮細(xì)菌對土壤反應(yīng)的適應(yīng)性不同。前者當(dāng)土壤pH

降至6.0,固氮活性就會明顯影響，而后者在pH5.0-8.5范圍均有較高活性，