土壤地理学作业2010.6

土壤地理思考题汇总第一次作业1、土壤圈在整个地球圈层中的地位？地位（如右图）：解释：（1）对生物圈支撑和调节生物过程，提供植物生长的养分、水分与适宜的物理条件，决定自然植被的分布与演替。

（2）对水圈降水在陆地的重新分配、元素的生物地球化学行为和水分平衡、分异、转化及水圈的化学组成。

（3）对岩石圈具有一定的保护作用，以减少其受各种外营力破坏，与岩石圈进行物质交换与地质循环。

2、地壳岩石与土壤元素组成特征的异同点？异：土壤中氧硅含量高于地壳，其他六种元素（Al、Fe、Ca、Na、K、Mg）略低于地壳相应元素含量，其中，最本质的区别是土壤中的C、N含量远大于地壳中。

同：两者元素基本形同，几乎包括元素周期表中所有元素；两者元素基本上都以O、Si、Al、Fe 为主，四者共占88.7%以上；植物必需营养元素含量低，分布不平衡。

3、土壤矿物分为哪两类，如何区分？分为原生矿物和次生矿物两类原生矿物以和铝硅酸盐为主，其类型和数量决定矿物的稳定性，并且其为植物养分的重要来源（Ca、Mg、K、P、S等），而次生矿物是原生矿分解转化形成的矿物，以粘土矿物为主，又以结晶层状硅酸盐为主，此外还有Si、Al、Fe的氧化物及其水合物。

此外，原生矿物在风化过程中没有化学风化，只有物理风化形成的碎屑物，因而其化学组成和结晶构造均未发生变化，而次生矿物（原生矿物淋溶形成；原生矿物彻底分化物质经沉淀重新组合形成）结晶构造和矿物成分均发生了变化，且其为土壤矿物中最细小的部分，不同于原生矿物，许多次生矿物具有活动的晶格、呈高度分散性，并具有强烈的吸附交换性能、能吸收水分和膨胀，因而具有明显的胶体特性。

4、原生硅酸盐矿物结晶构造、顺序与风化稳定性的关系？原生硅酸盐矿物结晶构造上有单四面体型（如橄榄石）、单链型（辉石）、双链型（角闪石）、四面体片（云母、滑石）、四面体架（石英、长石），其构型决定了其稳定性顺序(从小到大)，即，单四面体型、单链型、双链型、四面体片、四面体架，具体为橄榄石、辉石、角闪石、云母、长石、石英。

风化稳定性与结晶顺序相反，越先结晶的矿物越易被风化。

5、次生硅酸盐粘土矿物主要分为哪几类？分类依据是什么，各自有什么特征？根据硅酸盐矿物中所含硅氧四面体和铝氧八面体的数目和比例可分为1:1型矿物和2:1型矿物，1：1型主要有高岭石类，2:1型主要有蒙脱石类、水化云母类、绿泥石类。

高岭石类：单位晶胞（层）化学式：Al4Si4O10(OH)8 ，理论硅铝率SiO2/Al2O3=4/2=2 ；膨胀性小；电荷数量少，同晶替代极少；颗粒较大（有效直径0.2～2μm），可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性弱。

蒙脱石类（北方分布较广）：单位晶胞的理论化学式：Al4Si8O20(OH)4·nH2O，理论硅铝率SiO2/Al2O3=8/2=4 ；膨胀性大（晶层以分子引力联结）；电荷数量大；同晶替代现象普遍；颗粒较细，呈片状，可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性显著，对耕作不利。

水化云母类：单位晶胞化学式：K2(Al·Fe·Mg)4(Si·Al)8O20(OH)4·nH2O，理论硅铝率SiO2/Al2O3:3～4；非膨胀性，晶层之间吸附的K+的强吸附力，层间距1.0nm ；电荷数量大（同晶替代现象普遍，主要发生在硅片，电荷量较大，但部分被层间K+中和，有效电荷量少于蒙脱石）；可塑性等性质介于高岭组和蒙脱组之间。

绿泥石类：三八面体，化学式为Mg·Fe·Al)12(Si·Al)8O20(OH)16；同晶替代现象普遍（硅片、水铝片和水镁片上均有发生，硅片中Al3+代Si4+、铝片中Mg2+代Al3+产生负电荷，水镁片中Al3+ 代Mg2+产生正电荷，两者相抵为净负电荷，介于伊利石与高岭石之间）；颗粒较小，可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性居中。

6、从次生粘土矿物的形成图示，阐释土壤次生粘土矿物的分布规律？经过碎屑型风化阶段↓原生硅酸盐矿物（长石、云母、角闪石）（干旱半干旱、荒漠地区，我国青藏高原及西北地区）↓（脱盐基）温暖湿润硅铝型风化阶段（绿泥石、水云母）（半干旱、草原地区，我国中北部）↓脱盐基（K）蛭石（半湿润地区，如华北东北地区）↓蒙脱石（亚热带湿润地区）↓高温多雨（脱硅）富铝化阶段（高岭石、铁铝氧化物）(南亚热带、热带湿润地区、如我国华南，之南南部的海南等地区）第二次作业1、土壤有机质在土壤肥力上的意义1、养分较完全植物生长所需养分N：80 ～97%，平均95%；P：20 ～76%；S：38 ～94%，为有机态，由有机质提供。

2、促进养分有效化(effectuation)有机质（OM）矿质化过程中产生的有机酸，腐殖化过程中产生的腐殖酸，一方面促进土壤矿质养分溶解释放养分；另一方面可以络合金属离子，减少金属离子对P的固定，提高P的有效性。

3、提高土壤保肥性(nutrient preserving capability)土壤腐殖质是一种有机胶体，有巨大的表面积和表面能，吸附能力大于矿质胶体，从而大大提高土壤保肥性。

胶体对阳离子吸附能力比较（cmol/kg）胶体类型有机胶体高岭石蒙脱石吸附力150 ～450（平均350） 3 ～580 ～1004、提高土壤缓冲性（impact absorption)腐殖质含有多种功能团，遇OH－时，电离出H＋与之作用生成水对碱緩冲；遇H＋时则由于带负电荷而吸附H＋对酸緩冲；同时，由于腐殖质胶体带负电荷，可吸附土壤溶液中盐基离子，对肥料起緩冲作用。

5、促进团粒结构(aggregate structure)的形成，改善土壤物理性质(physical property)粘结力(binding force)：砂＜有机胶体＜粘粒因此，有机质能改变砂粒的分散无结构状态，又能改善粘粒的粘重大块结构，促进土壤良好结构的形成，从而改善土壤的通透性等物理性质。

2、腐殖质的分组依据，根据各自化学结构特点对比分析各组分的性质？根据腐殖质在不同溶剂中的溶解性，可将其分为胡敏酸、富里酸、棕腐酸和胡敏素，土壤腐殖质主要由胡敏酸和富里酸组成，构成其的主要结构有：碳水化合物，氨基酸，芳香族化合物以及多种官能团。

胡敏酸是溶于碱、不溶于酸和酒精的一类高分子有机化合物，具有胶体的性质，其分子结构具有明显的芳香化，从而具有弱酸性、吸附性和阳离子交换性能，其一价盐均溶于水，二价三价均不溶于水。

富里酸是溶于碱和酸的高分子有机化合物，从化学组成上看，富里酸的C/N比值比胡敏酸低，表明富里酸分子结构中芳香结构体聚合程度较低，其外围官能团中羟基、醇羟基明显增多，故其在水溶液中可解离出更多的氢离子，表现出更强的酸性。

富里酸具有相对较弱的吸附性和阳离子交换性能，其一价二价三价盐均溶于水。

第三次作业1、简述土壤四个主要粒级的大致界限及基本性质？分为石砾、沙砾、粉粒、粘粒四个主要粒级国际制mm：2，2-0.02，0.02-0.002，0.002美国制mm：2，2-0.05，0.05-0.002，0.002卡庆斯基制mm：0.01以上物理性沙砾0.01以下物理性粘粒中国制mm：1-10，1-0.05，0.05-0.001，0.001石砾：无吸湿量，最大分子持水量小，毛管上升高度低，渗透系数大，不可塑，主要为原生矿物，Sio2多沙砾：以原生矿物为主，最多是石英，吸湿量略高于石砾，最大分子持水量明显大于石砾，渗透系数较小，细沙粒有湿胀性，不可塑。

粉粒：有明显的吸湿量，最大分子持水量较大，毛管上升高度极大，渗透系数小，湿胀性强，中粉粒已有可塑性，出原生矿物外，还有一些风化形成的次生矿物粘粒：吸湿量极大，无毛管性，无渗透性，湿胀性极强，塑性强，含较多的次生矿物。

物理性变（土粒由大到小）：保水能力，最大吸湿量、最大分子持水量毛管水上升高度增加，但通透性，渗透系数降低；土壤膨胀性(soil swelling)和可塑性(plasticity)增加，对耕作(tillage)带来不利影响。

化学性变（粒径由大到小）：SiO2含量由多到少；R2O3(即Fe2O3与Al2O3的总称)与SiO2相反，随粒径由大到小，R2O3含量由少到多；CaO、MgO、P2O5、K2O随土粒由大到小,含量增加。

2、土壤质地分为哪几类？如何确定土壤的质地？不同质地的土壤肥力特征及如何改良？分类标准，世界各国并不统一，有：国际制、美国制、卡庆斯基制、我国等，但大同小异，各种分类标准均根据土壤颗粒组成进行划分，将颗粒组成相近而土壤性质相似的土壤划分为一类，并给予一定的名称。

大体分为三类：砂质土类、粘质土类、壤质土类，其对应的肥力特征及改良如下：砂质土类水：粒间孔隙大，毛管作用弱，透水性强而保水性弱，水气易扩散，易干不易涝气：大孔隙多，通气性好，一般不会累积还原物质热：水少气多，温度容易上升，称为热性有利于早春作物播种。

肥：养分含量少，保肥力弱，肥效快，肥劲猛，但不持久，易造成作物后期脱肥早衰耕性：松散易耕粘质土类水：粒间孔隙小，毛管细而曲折，透水性差，易产生地表径流,保水抗旱力强，易涝不易旱热：水多气少，热容量大，温度不易上升，称冷性土，对早春作物播种不利气：小孔隙多，通气性差，容易累积还原性物质肥：养分含量较丰富且保肥力强，肥效缓慢，稳而持久，有利于禾谷类作物生长，籽实饱满。

早春低温时，由于肥效缓慢易造成作物苗期缺素耕性：耕性差，粘着难耕壤质土类土壤性质兼具粘质土和砂质土的优点，而克服了它们的缺点。

耕性好，宜种广，对水分有回润能力，是较理想的质地类型。

对应改良：3、土壤结构有哪些类型？其中团粒结构对土壤肥力有何意义？a、块状结构(cloddy structure)形状：立方体型，纵轴和横轴大体相等，边面不明显，内部紧实。

产生条件：熟化度较低的表层土壤或缺乏有机质而粘重的底土多为块状结构。

大小划分：大块状结构,直径>10cm;小块状结构直径5～10cm。

b、团块状(crumby structure)形状：与块状相似，较块状结构小，略呈圆形，表面不平。

大小划分：大团块结构，直径5～3cm；团块状结构，直径3～1cm；小团块状结构，直径<1cm。

c、核状结构(nutty structure)形状：立方体型，边面明显的多棱角碎块，内部紧实，泡水后不易散碎。

产生条件：在粘重的心土层或由氢氧化铁胶结土粒后形成核状结构。

大小划分：大核状，直径>1cm；核状，直径7～10mm；小核状，5～7mm。

d、柱状(columnar structure)形状：侧面，横断面形状不规则。

产生条件：柱状结构是碱化土壤的标志特征，常在干旱半干旱地带的底土出现。

大小划分：大柱状结构，>5cm；柱状结构，3～5cm；小柱状结构，<3cm。