第二章 土壤的基本物质组成

母质


土壤的形成
土壤的形成是风化作用和成土作用共同 作用的结果。
只有在生物特别是高等绿色植物出现 后，不仅大大加速了风化作用，而且能累积 养分，促进肥力的发展，生物的出现标志着 成土过程的开始。

土壤的形成是多种因素综合作用的结果。
19世纪俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫，总结
认为成土因素主要有五个： 母质、气候、
物理风化
岩石风化
（2）化学风化
岩石在水、水溶液和空气中氧、CO2等作 用下由于溶解、水化、水解、碳酸化以及氧 化等作用下发生成分和性质变化的风化作用， 称为化学风化。

主要包括：溶解作用、水解作用、水化作用、 氧化作用等。 其中水解作用能使岩石中的矿物发生彻底分解， 引起岩石内部矿物组成和性质的彻底改变，所以水 解作用被认为是化学风化中最主要的作用。
动物：土壤中的动物从微小的原生动物到高 等脊椎动物在土壤中都有独特的生活方式， 它们参与了一些有机残体的分解破碎作用以 及搬运、疏松土壤和母质的作用，某些动物 还参与土壤结构的形成，有的脊椎动物能够 翻动土壤，改变土壤的剖面层次。
微生物：土壤中的微生物种类多、数量大， 在土壤形成中一方面能促进有机体分解；另 一方面又合成腐殖质，其后再进行分解，这 样就形成了土壤物质的循环。 另外，固氮菌能固定空气中的氮素，有的细 菌能促进矿物的分解、增加养分的有效性。
土壤矿物质是地壳中的化学元素在各种地质
作用下形成的自然产物，是岩石的组成单位 ，约 3000多种。
按照矿物的起源可分为：
原生矿物：在风化过程中没有改变化学组 成而遗留在土壤中的一类矿物。 次生矿物：原生矿物在风化和成土作用下， 新形成的矿物。
成土矿物
稳定性、组成元素
主要成土矿物
几种岩石的转化过程示意图
岩石的风化作用
是指岩石、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。
1、物理风化
2、化学风化
3、生物风化
岩石风化
பைடு நூலகம்
（1）物理风化

岩石暴露地表或近地表因压力、温度、水的冻 融和盐类的结晶等而发生崩解、破碎的过程。 主要作用：温度引起的热胀冷缩，冰冻的挤压，流 水的冲刷，风、冰川等自然动力的磨蚀、根系的穿 插等。 结果：使岩石由大块→小块→细粒，使岩石有了对 水分和空气的通透性，为岩石的进一步风化，尤其 是化学风化创造条件，但没有改变岩石的矿物组成 和化学组成。
石 英 角 闪 石
火辉石
斜长岩
（2）沉积岩(sedimentary rock)：由各
种先成的岩石经风化、搬运、沉积、重新固 结而成或由生物遗体堆积而成的岩石称为沉 积岩。（层、化）
（3）变质岩(metamorphic rock)： 在高温高压下岩石中的矿物发生重新结 晶或结晶定向排列而形成的岩石称为变质岩。
第二章 土壤的基本物 质组成
土壤的发生与组成
生物
岩石
风化作用
母质
（母岩）
土壤
成土作用
矿物质 有机物 水
土壤主要来自岩石(矿物质颗粒）
矿物质颗粒是土壤的主要组分
空气
微生物
岩石风化形成的矿物质颗粒统称为土壤矿 物质。
成分：地壳的成分极其复杂，几乎包括绝
大多数已知元素，但以氧、硅、铝、铁四 种元素为主。
斜长石 Na（AlSi3O8）· Ca（Al2Si2O8）
常呈板状和柱状晶体。 白色或灰白色。玻璃光 泽，完全解理，硬度 6．0～6．5。在岩石中 多呈晶粒，长方形板状， 白色或灰白色，玻璃光 泽。伴生矿物主要是辉 石和角闪石。斜长石比 正长石容易风化，风化 产物主要是粘土矿物， 能为土壤提供K、Na、Ca 等矿物养分。
生物、地形、时间。
土壤是在这五大成土因素综合作用下形 成的。
五大成土因素
（一）母质
母质是构建土体的基本材料，是形成土壤的物 质基础，也是植物营养元素的最初来源，也就是说 母质和土壤间存在着“血缘”关系：

首先，母质的矿物组成、理化性状，直接影
响着成土过程的速度、性质和方向. 含石英较高的花岗岩风化产物中，石英抗风化能力 强，石英颗粒仍保存在土壤中，而且盐基（K、Na、 Ca、Mg）较少，在强淋溶下，极易淋失，土壤呈 酸性反应较强。
主要的成土过程
（一）原始的成土过程 （二）有机质的累积和消耗过程 （三）脱钙和积钙过程 （四）盐化与脱盐化过程、碱化和脱碱化过 程 （五）粘化过程 （六）富铝化过程 （七）潜育化和潴育化过程
主要的成土过程
（一）原始的成土过程 它是土壤形成的最初阶段，也可以说是 岩石的风化阶段。岩石或岩石的风化产物在 微生物、藻类、地衣、苔藓等作用下，缓慢 变化，形成粘土矿物、释放矿质养分并开始 累积氮素和有机质的过程。
正长石 KAlSi3O8
晶体短柱状，肉红色、 浅黄色、浅黄红色等， 玻璃光泽，完全解理， 硬 度 6.0 。 正 长 石 在 岩 石中呈晶粒，长方形的 小板状，板面具有玻璃 光泽。伴生矿物为石英、 云母等。正长石易风化， 风化后形成粘土矿物高 岭石等，可为土壤提供 大量 K养分。正长石类 矿物一般含氧化钾16.9 ％。
五大成土因素
（四）地形
地形对土壤形成和发展的影响与母质、生物、 气候的影响不同，它和土壤之间没有物质和 能量的交换，它只是影响土壤和环境之间物 质和能量交换的一个条件。 首先，能影响地表热量和水分的重新分配。 其次，能影响到母质的重新分配。
五大成土因素
（五）时间
时间是一切事物运动变化的必要条件。 土壤的形成和发展也不例外，土壤是在上述 母质、气候、生物、地形等成土因素的作用 下，随时间的进展而不断运动变化的产物， 时间越长土壤的性质及肥力的变化越大。
®Na+2+H2O----®H+2+2Na+
盐碱土
（五）粘化过程
矿物颗粒由粗变细，形成 粘粒的过程，包括两个方面： a、粘化过程：原生矿物风化 形成粘土矿物，由粗变细的过 程。 b、淋移粘化过程：表层土壤 粘粒发生淋移，在下层土壤淀 积下来的过程。
（六）富铝化过程
在热带、亚热带地区的高温、高湿条件 下，岩石强烈风化，盐基、硅质流失，铝、 铁、锰等相对富积的过程。
石 英
一般为白色透明，含有杂质 时呈其他颜色 。石英是最主 要的造岩矿物，分布最广， 为酸性岩浆的主要成分，在 沉积岩和变质岩中也常见。 石英在岩石中常呈不透明或 半透明晶粒状，烟灰色，油 脂光泽。石英的伴生矿物是 云母、长石。石英硬度大， 化学性质稳定，不易风化， 岩石风化后，石英形成砂粒， 含砂粒多的土壤，含盐基少， 形成的母质养分一般贫乏， 酸性也较强。
橄榄石呈粒状集合体出现， 橄榄绿色，玻璃光泽或油脂 光泽。橄榄石为超基性岩的 主要组成矿物，伴生矿物为 斜长石、辉石，不与石英共 生，易风化，风化产物有蛇 纹石、滑石等。 蛇纹石呈污绿色 ，玻璃光 泽或油脂光泽，断口上有时 呈蜡状光泽，比重2．5，硬 度2．0～4．0。
石膏
CaSO4·2H2O
石膏呈板状、块 状、无色或白色。 玻璃光泽或丝绢 光泽。硬度2．0， 是干旱炎热气候 条件下的盐湖沉 积。常作土壤改 良剂。
CaCO3+H2O+CO2---Ca(HCO3)2
（四）盐化与脱盐化过程、碱化和脱碱 化过程
盐化过程：在干旱少雨地区岩石风化释放出的 可溶性盐类物质，不能被淋洗出土体，而在表层土 壤累积起来，或地下水含盐量高，随水分的蒸发， 盐分随水分上升并在表层土壤累积，形成盐渍化土 壤的过程。 脱盐化过程：通过灌溉、开沟排水、降低地下 水位等措施淋洗掉土壤中可溶性盐类物质的过程。 碱化过程实际上就是土壤胶体上钠离子饱和度 增加的过程，脱碱化过程土壤胶体上钠离子饱和度 减少的过程
岩石是一种或数种矿物的集合体。
根据其成因可分为三类： （1）岩浆岩（magmatic rock)：由岩 浆冷凝而成。
喷出岩：岩浆冲破地壳直接溢出或喷出地面，冷凝而形成的岩石。 浸入岩：岩浆浸入地壳，温度和压力逐渐降低后，冷凝而形成的岩石。它又分 为两类：深成岩（在地壳深处冷凝而形成的岩石）、浅成岩（在地壳 浅处冷凝而形成的岩石）。
高岭石
高岭石是长石和其他硅酸盐矿物天 然蚀变的产物，是一种含水的铝硅 酸盐。它还包括地开石、珍珠石和 埃洛石及成分类似但非晶质的水铝 英石，因此叫作一它们属于粘土矿 物。高岭石为或致密或疏松的块状， 一般为白色，如果含有杂质便呈米 色。高岭石经风化或沉积等作用变 成高岭土，而高岭土则是制作陶瓷 的原料。除此以外，高岭土还可作 化工填料、耐火材料、建筑材料等 等，用途十分广泛。中国江西的景 德镇有一个高岭村，这里盛产高岭 土，故名。
（二）有机质的累积和消耗过程
有机质的累积过程是在木本和草本植被 下有机质在土体上部积累的过程，该过程在 各种土壤中都存在。 有机质的消耗过程是当自然土壤被开垦 后，有机质被微生物分解，使土壤有机质含 量下降的过程。
（三）脱钙和积钙过程
在一些成土母质中，钙是比较丰富的元 素同时也是非常容易淋失的元素，在高温、 高湿地区，大部分钙被淋洗出土体，但在大 多数地区，钙虽然从表层土壤淋洗掉，但会 在底层土壤中累积下来，形成钙积层。
土壤的机械组成（颗粒大小） 矿物质
有机质 水分 空气 微生物
土壤粒级
土壤粒级分类 ：土粒分级一般是将土粒 分为石砾、砂粒、粉砂粒和粘粒四级。
（七）潜育化和潴育化过程
潜育化过程：土壤长期积水，并存在易分解的有机 物，土壤长期处于还原状态，铁、锰呈低价态，使 土体形成一层青色或青黑色的潜育层的过程。主要 存在排水不良的水稻土中。 潴育化过程：淹水土壤落干时，铁、锰氧化为高价 态，形成有锈斑、锈纹、结核、红色胶膜的潴育层 的过程。主要存在排水良好的水稻土中。