土壤肥料学：第二章 土壤的物质组成
土壤的组成和肥力调控
土壤的组成和肥力调控土壤是地球表面由岩石风化而形成的一种自然资源，它对于维持生态平衡和农业生产至关重要。
土壤的组成和肥力调控是农业科学的重要研究内容之一。
本文将从土壤的组成和肥力调控两个方面进行讨论。
一、土壤的组成土壤主要由四个部分组成：固体颗粒、液态水和溶质、气体和微生物。
1. 固体颗粒：土壤中的固体颗粒主要由矿物质和有机质组成。
矿物质是土壤中非生物性的无机物质，包括石英、长石、云母等。
有机质是土壤中的有机物质，来源于植物和动物的遗体残骸以及微生物的分解产物。
有机质对土壤肥力和保水性有着重要的影响。
2. 液态水和溶质：土壤中的液态水和溶质对植物生长至关重要。
液态水提供了植物所需要的养分和吸收水分的来源。
溶质是溶解在土壤水中的各种离子和有机物质，包括氮、磷、钾等植物营养元素，以及微生物代谢产物等。
3. 气体：土壤中的气体主要包括氧气、二氧化碳和氮气等。
氧气是植物呼吸和微生物活动所需的气体，二氧化碳则是植物光合作用的产物，氮气则参与了土壤中的生物固氮过程。
4. 微生物：土壤中的微生物包括细菌、真菌和其他微生物。
它们在土壤生态系统中起着重要的作用，参与了有机质的分解、养分的循环和土壤结构的形成。
二、肥力调控土壤的肥力调控是指通过合理施用肥料和改良土壤结构来提高土壤的肥力，以增加农作物产量和改善土壤生态环境。
肥力调控主要包括施肥和土壤改良两个方面。
1. 施肥：施肥是指给植物提供所需的养分。
根据植物所需的养分元素，肥料可以分为有机肥和无机肥。
有机肥主要是指植物和动物的遗体残骸以及微生物的分解产物，如农家肥、畜禽粪便等。
无机肥则是指通过化学方法制成的肥料，常见的有氮磷钾复合肥料等。
合理施肥可以补充植物所需的营养元素，提高植物生产力。
2. 土壤改良：土壤改良是指通过改变土壤的物理性质、化学性质和生物性质来改善土壤肥力。
常见的土壤改良措施包括有机质的添加、土壤疏松、酸碱中和、水分管理等。
有机质的添加可以改善土壤结构，增加土壤保水性和保肥能力；土壤疏松可以增加土壤通气性和根系发育空间；酸碱中和可以调节土壤pH值，提供适宜的生长环境；水分管理可以保持适宜的土壤湿度，提高植物吸收水分的效率。
土壤肥料学-第二章 土壤的基本组成
矿物质—来自岩石的风化，包括原生矿物和 次生矿物，约占固体重量的95%以上。 固体土壤（约 占土壤总容积 的50%） 有机质—动物残体及其转化产物，约占固体 重量的5%以下。
土 壤
粒间孔隙（约 占土壤总容积 的50%） 土壤空气—一部分由地上大气层进入，主要 为O2、N2 等，另一部分由土壤内部产生，主 要为CO2、水汽等。 土壤水分—主要由地上进入土中，其中含有 溶质，包括离子、分子、胶体颗粒等，实际 上是浓度不同的溶液（土壤溶液）。
a：作为土壤肥力要素之一的养分还不能得到充分保障，尤其是 植物最需要的氮素。因为风化所释放出来的养分处于分散状 态，会随水流失，母质微弱的吸附力，还不能将它们保存下 来，更不能累积和集中。 b：母质虽然初步产生了透气性、透水性、蓄水性，但它们还 没有完整的统一起来，尤其是水分和空气在母质孔隙中是对立 的，水多则空气少，两者还不能很好地协调，这远远不能满足 植物生长的需要。 所以母质与岩石相比，初步具备了水肥气热条件，但与土 壤相比，水肥气热还不能很好地统一，它只是为肥力的进一步 发展打下基础，为成土作用创造条件。
3、生物风化：
矿物在生物影响下所引起的破坏作用；主要表现为植物 根系的穿插作用，动物的穴居习性对岩石引起的机械破碎作 用，以及生物生命活动产生的CO2、O2以及分泌的各种有机酸、 无机酸能加速化学风化的进程。
生物风化的结果：一方面加速岩石的风化，更重要的能使 风化产物中的植物营养元素能在母质表层累积和集中，同时 累积了土壤有机质，发展了肥力，所以生物参与风化作用， 也就意味着成土作用的开始。
c：由于母质的疏松多孔性，使气体能流通和交换，有利于 根系的呼吸作用和营养物质的分解作用。同时由于母质能吸 附一定的水分，增加了导热率和热容量，使母质初步具备了 调节温度的能力，而不是象岩石那样激烈的升温和降温，这 有利于植物的生长。
土壤的物质组成
3．耕翻法 砂土表层下不深处有淤泥层，称 耕翻法 为夹粘层，粘土表层下不深处有砂土层，称 为腰砂地或隔砂地，对作物生长都不利。改 良这种土壤，可采取表土“大锅盖”的办法， 把表土翻到一边，然后把下层的砂土或粘土 翻到表层来，上下砂粘土层搅棍掺和，调剂 土质。深翻的深度，应根据砂层粘层的具体 位置而定
3．壤土类 ． 该土类由于砂粘适中，大小孔隙比例适当， 该土类由于砂粘适中，大小孔隙比例适当， 通透性好，保水保肥性好，养分含量丰富， 通透性好，保水保肥性好，养分含量丰富， 有机质分解快，保肥性能也强，土性温暖， 有机质分解快，保肥性能也强，土性温暖， 耕作方便，宜耕期长，耕作质量好， 耕作方便，宜耕期长，耕作质量好，发小苗 也发老苗，故适宜种植各种作物。 也发老苗，故适宜种植各种作物。
质地名称
砂土
壤土
松砂土 紧砂土 砂壤 轻壤 中壤 重壤 轻粘土 中粘土 重粘土
粘土
国际制
根据砂粒(2-0.02毫米)、粉粒(0.02-0.002毫米) 根据砂粒(2-0.02毫米)、粉粒(0.02-0.002毫米)和粘粒 (<0.002毫米)三粒级含量的比例，划定12个质地名称， (<0.002毫米)三粒级含量的比例，划定12个质地名称， 可从三角图上查质地名称。 查三角图的要点为：以粘粒含量为主要标准， <15%者为砂土质地组和壤土质地组; 15％－25％者为粘壤组; >25%者为粘土组。
4．引洪放淤， 引洪漫砂 在洪水地区可以引 引洪放淤， 引洪放淤 洪放淤，引洪漫砂，这是改良土壤质地行之 有效的办法。山西省河曲县曲峪大队， 引洪 淤没河滩，压住了砂石，淤平了河滩，使沙 石荒滩变成4000亩好地，亩产800多斤。陕西 省榆林地区群众创造了“引水拉砂”、“引 洪淤地”的治砂办法，选出了数万亩良田。
土壤肥料学：第二章 土壤的物质组成
河流冲积和湖泊沉积母质
被河水或山溪水搬运而沉积的物质 原湖泊底部的沉积物质，以后由于湖水位的下降
或陆地上升而出露的一种母质 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
风积母质
经风搬运而堆积的物质，如风沉黄土 干旱区，分选性明显 颗粒均匀，土壤肥力低
★ 作用因素是生物（微生物、植物根系、动物等） 及其代谢物；在岩石风化初期主要是低等生物，如 细菌，真菌，地衣等。
根劈作用
岩石、矿物在风化作用下，逐渐破坏，稳定性矿物以原 生矿物留下；不稳定性矿物， 一部分形成不溶物质（如 各种粘土矿物、氧化铁等）残留在原地，另一部分形成 可溶性物质（如碳酸盐类、硫酸盐类等）随水淋失或搬 运到其它地方。
按风化作用因素和特点，可以将其分为物理风 化、化学风化和生物风化。
崩解：岩石由大块变成碎块，再
渐变成细粒，其形状和大小改变 了，但化学成分不发生变化。
分解：岩石、矿物风化过
程中化学成分发生变化。
物理风化 生物风化
化学风化
风化作用实质上表现为一系列崩解和分解
物理风化
★ 岩石、矿物在外力影响下，机械地分裂成碎屑， 只改变其大小与外形，而不改变其化学成分和结 构的过程。
★ 化学风化的结果
— 改变原来岩石、矿物的组成和性质； — 释放可溶盐； — 产生粘土矿物（成为粘粒），抗风化强的留
下来（成为粗粒） ；
— 产生粘结性、可塑性和毛管现象。
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，进行的机械性破碎和化学分解过程。
★ 生物风化过程中物理和化学风化并存。
土壤矿物的风化及稳定性序列图
★ 土壤中的原生矿物来自成土的岩石矿物, 在 风化过程中未改变化学组成，以硅酸盐和铝硅酸 盐占绝对优势。常见的有石英、长石、云母、辉 石、角闪石等。
土壤肥料学通论知识点汇总
土壤肥料学通论整理(土壤学部分)第一章绪论1. 土壤：陆地表面由矿物、有机物质、水、空气和生物组成、具有肥力且能生长植物的未固结层。
2.肥料：凡是能够直接供给植物生长的必需的营养元素的物料。
分为有机肥料和化学肥料。
3.土壤肥力：在植物生活的全过程中，土壤具有能供应与协调植物正常生长发育所需的水分、养分、空气和热量的能力。
根据肥力产生的原因，可以将土壤肥力分为自然肥力和人为肥力。
四因素：空气、温度、养分、水分。
第二章土壤的基本物质组成1.土壤的三相组成：固相（固体土粒，包括矿物质和有机质）、液相（土壤水和可溶性物质）、气相（土壤空气）。
2.矿物：自然产生于地壳中的具有一定化学成分、物理性质和内部构造的单质或化合物，是组成岩石的基本单位。
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：原生矿物风化和成土过程中经化学变化，或由分解产物重新结合而成的矿物。
2.成土岩石：一种或数种矿物的集合体。
分为岩浆岩、沉积岩、变质岩。
3.风化作用：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。
按照其作用因素和风化的特点可以分为物理风化（温度作用、结冰作用以及水流和大风的磨蚀作用）、化学风化（溶解、水化、水解和氧化）、生物风化三种类型。
4.成土因素：气候、母质、地形、生物、时间因素。
成土母质：岩石矿物经过风化破碎形成的疏松堆积物。
5.土壤的机械组成：据机械分析，分别计算各粒级的相对含量。
是划分土壤质地的依据。
土壤质地：土壤中各粒级土粒含量(质量) 百分率的组合，及其所表现的粘砂性质。
分为砂土类（透水性强、通气性好、热容量较小、养分少、松散易耕）、壤土类（通气透水性良好、保水保肥、耕性较好、宜耕期较长，理想土壤）和粘土类（透水性差、通气性差、热容量较大、养分较丰富、宜耕期短）。
6.土粒分级：石砾、砂粒、粉砂粒和粘粒。
7.土壤质地的改良措施a. 增施有机肥料：有机质的粘结力比砂粒强，比粘粒弱。
土壤胶体.
蒙脱石矿物结构示意图
2:1型
（1）无机胶体
次生层状铝硅酸盐类：1∶1型的高岭石类；2∶1型的蒙脱石 类及水化云母类。
1∶1型的高岭石类： 二层型（1：1）粘土矿物，硅酸盐层之间由氢键连接， 作用力很强，间隙小，水分子或其他离子很难进入层间。
单位晶胞小，形成的颗粒较大, 其胶体的分散度低, 胀缩 性、黏性和吸收容量小，电荷数量也少。
《土壤肥料学》
Soil and Fertilzers
第二章 土壤的物质组成
1
第四节 土壤胶体
soil colloids
2
一、土壤胶体的概念及种类
1、概念： 胶体：颗粒直径 1-100nm 的分散质分散到分 散剂中，构成的多相系统，称为胶体。
在一般情况下，是把土壤固相颗粒作为分散质，而把土壤溶液和土壤 空气看做分散剂。 土壤胶体是土壤中最细小、最活跃的部分 土壤胶体是土壤肥力性状赖以表现的物质基础中最精华的部分 土壤胶体的组成和性质对土壤的理化性质，如土壤的吸附性、酸碱性、 缓冲性以及土壤结构都有很大的影响
•不同土壤矿物组成不同，比表面积也不同。一般土壤中有机质含量 高，2:1型粘粒矿物多，则比表面积较大，如黑土。 •反之，如果有机质含量低，1:1型粘粒矿物较多，则其表面积就较小， 如红壤、砖红壤。
表面能：由于表面分子的四周不都是相同的分子，受到
的力不均衡，使表面分子对外表现有剩余能量，这种能 量是由于表面的存在而产生，所以叫做表面能。
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土壤胶体的表面能与表面积呈正相关
土壤中常见粘土矿物的比表面积（m2/g)
胶体成分 蒙脱石 蛭石 水云母 高岭石 埃洛石 水化埃洛石 水铝英石 腐殖质 内表面 700~750 400~750 0~5 0 0 400 130~140 外表面 15~150 1~5 90~150 4~40 10~45 25~30 130~140 总表面 700~850 400~800 90~150 5~40 10~45 430 260~800 800~900
土壤肥料学通论土壤学部分各章重点-复习
第一章绪论1、土壤概念2、土壤肥力四因素第二章土壤的基本物质组成1、土壤的三相组成2、成土岩石的种类（三种）3、风化作用及三种类型4、五种成土因素5、土壤机械分析、土壤质地概念及土粒分级（分为哪几级）6、不同质地土壤的利用改良措施7、土壤有机质的转化（1）矿化作用（2）腐殖质化过程（3）土壤呼吸（微生物学解释及通气机制解释）（4）腐殖物质（5）腐殖质化系数8、腐殖质的种类及其人为分离方法9、影响有机质转化的因素10、有机质在土壤肥力中的作用11、土壤空气的组成特点12、通气的两个机制13、土壤热特性、热导率、导温率等概念14、土壤氧化还原电位概念15、水分进入土体时所受的三种力16、土水界面的三种吸附力17、土壤水分的类型特点18、水分含量的表示方法（四种）19、土壤水分能态：（1）四种水势（2）土壤水吸力概念（3）土壤水分特征曲线概念及意义20、水、气、热等的调节第三章土壤的基本发性质1、土壤孔性：（1）孔隙度（2）相对密度（3）土壤容重（4）孔隙类型2、土壤结构性：五种结构，其中团粒结构为重点，包括其形成及其与土壤肥力的关系。
3、土壤耕性、土壤物理机械性概念（1）粘结和粘着性（2）可塑性（3）胀缩性4、土壤胶体概念、种类：（1）2:1型粘土矿物和1:1型粘土矿物、同晶代换5、土壤胶体的结构：微粒核、双电层6、土壤胶体电荷：永久电荷、可变电荷、可变电荷零电点（pH0）7、土壤的吸收性能8、阳离子交换量及其影响因素9、盐基饱和度、交换性阳离子种类、盐基饱和（不饱和）土壤10、影响交换性阳离子有效性的因素11、阳离子非交换吸附中的晶格固定12、土壤活性酸、潜性酸及其表示方法，潜性酸的分类13、土壤缓冲作用的机制第四章1、高产肥沃土壤特征及其培肥措施2、土壤污染源及其防治。
《土壤肥料学》第二章 土壤有机质 思考题解析
《土壤肥料学》第二章土壤有机质课后思考题解析1、什么是矿质土壤和有机质土壤？矿质土壤简称矿质土,主要是由矿物质组成的、其特性主要由矿物质所决定的土壤.通常含有不到20％的有机质,具有30厘米厚的有机质表土层.有机质土壤是指在土壤学中，一般把耕层含有机质20%以上的土壤。
2、不同土壤中的有机质的来源途径有哪些？对于原始土壤来说，微生物是土壤有机质的最早来源；自然植被条件下，土壤有机质主要来源于地面植物残落物、根系残体和根系分泌物，其次来源于生活在土内的动物和微生物。
农业土壤的有机质主要来源于施入土壤的各种有机肥料，植物遗留的根茬、还田的秸秆以及翻压的绿肥等有机物质。
3、什么是土壤有机质的矿质化过程和腐殖化过程？土壤有机质的矿化过程是指在微生物作用下，复杂的有机物质分解成为简单无机化合物的过程。
土壤腐殖化过程是指土壤有机质在微生物作用下，不仅可以分解成为简单的无机物，同时经过生物化学作用，又可以重新合成更为复杂而且比较稳定的特殊的高分子有机物，即腐殖质。
4、含氮有机物的矿质化过程分为哪几个阶段？具体阶段的条件、过程、结果如何？含氮有机物的矿质化过程可分为4个阶段，水解过程、氨化过程、硝化过程和反硝化过程。
水解过程是，蛋白质在微生物所分泌的蛋白质水解酶的作用下，分解成为简单的氨基酸类含氮化合物。
氨化过程是经水解生成的氨基酸在多种微生物的作用下，产生氨气的过程，条件是在好气、厌氧条件下均可进行，只是不同种类微生物的作用不同。
硝化过程是在通气良好的条件下，氨化作用产生的氨气在土壤微生物的作用下，可经过亚硝酸的中间阶段，进一步氧化成硝酸。
反硝化过程是硝态氮在土壤通气条件不良的情况下，受反硝化细菌作用还原成气态氮（N2,N2O)的过程.5、土壤腐殖质的形成经历哪几个阶段?土壤腐殖质的形成经历两个阶段，为动植物残体分解阶段和新高分子有机物合成阶段。
6、土壤腐殖质酸的组分和性质如何？腐殖酸的主要组成是胡敏酸和富里酸，通常占腐殖酸总量的60%左右。
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1.2 岩石的风化
风化作用：地表的岩石
在大气和水的联合作 用以及温度变化和生 物活动影响下，所发 生的一系列崩解和分 解作用。
土壤 （Soil）
岩石 （Rock）
母质 （Parent material）
岩石所处环境条件的改变是发生风化作用的原因
石英(quartz)：性质稳定，SiO2 云母(mica)：可风化
➢ 黑云母：富含盐基、易风化 ➢ 白云母 ：抗风化能力强
方解石(Calcite/CaCO3) ：石灰岩和大理岩的 主要成分，易风化
角闪石 、辉石：黑色，易风化，释放盐基 物质
磷灰石：土壤P重要来源 铁矿
➢ 赤铁矿：Fe2O3，分布广，暗红 色，较稳定
★ 外力作用主要包括： 温度作用 结冰作用（冰劈作用） 风和水的磨蚀作用
Water expands when it freezes
7
寒裂作用
★ 物理风化的结果
—形成土壤中粗粒（颗粒一般大于0.01mm）； —获得通气性和透水性，但毛管作用不强，保水
性差；
—表面积增加，为化学风化创造条件。
化学风化
➢ 岩浆岩的变质如：
花岗岩→片麻状花岗岩→花岗片麻岩→正片麻岩
➢ 沉积岩的变质如：粘土岩→板岩→千枚岩→片岩 ➢ 再如：
硅质砂岩→石英岩（极坚硬、极难风化） 页岩→板岩（坚硬难风化） 页岩→千枚岩（云母多） 页岩、隐晶质的酸性岩浆岩→片岩 石灰岩→大理岩（质硬、色白）
★ 成土矿物和岩石与土壤的化学组成和理化性 质有密切的关系。
1.1 成土矿物与岩石
矿物：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)，多数是由两种或两种以上 元素构成的化合物。 ➢ 原生矿物 ➢ 次生矿物
岩石：是一种或数种矿物的集合体。
主要成土矿物
长石(feldspar)：易风化 ➢ 正长石：钾长石，肉红 ➢ 斜长石：Na、Ca长石混合，灰白
★ 土壤矿物质是成土母质或母岩的风化产物，包 括原生矿物和次生矿物；
由坚硬的整块岩石 变为疏松的肥沃土 壤要经历漫长的岁 月和极为复杂的过
程。
形成2.5cm厚土壤需要240-500年
★ 土壤矿物质是构成土壤的主体物质，是土壤的 “骨骼” ；
★ 土壤矿物质的化学组成：氧、硅、铝、铁、钙、 镁、钠、钾、钛、磷等 10 种元素占土壤矿物 质总重的 99% 以上，其中以氧、硅、铝、铁 为最多。
沉积岩
先成岩（包括岩浆岩、变质岩 和原有的沉积岩）经风化、搬 运、沉积胶结而成；分布广泛， 地球表面75%以上的岩石都是 沉积岩类。
碎屑岩类：组成物质主要为碎屑物质
砾岩 砂岩
粘土岩类：组成主要为粘土矿物
页岩 泥岩
化学及生物化学岩类：化学或生物化学
作用沉淀而成 石灰岩
变质岩
先成岩由于地壳运动或受到岩浆活动的影响处于高 温高压条件下，内部发生剧烈变化而新形成的岩石。 致密坚硬，呈片状结构，不易风化 常见变质岩：板岩、片岩、片麻岩、大理岩
★ 岩石、矿物在外界条件的影响下，引起化学成 分的改变，产生地表环境中稳定的新矿物的过程。 ★ 主要包括：溶解作用、水化作用、水解作用、 氧化作用等
释放出可溶性的盐类物质， 产生胶体物质。
– 溶解
• 岩石中的矿物都是无机盐， 虽然占绝大部分的硅 酸盐和铝硅酸盐矿物溶解度很小， 但很大的地质 年代中，水溶解的规模是相当大的，
在土壤孔隙之中。
体积比
固相 液相
Байду номын сангаас
矿物质占45％以上 有机质仅5％以下
气相 孔隙占50%左右
质量比
被土壤溶液。空气充满
矿物质—占固相质量的95%以上 有机质—占固相质量的5%以下
第一节 土壤矿物质
Soil minerals
Major Components
representative,
medium-textured
2KAlSi3O8＋3H2O Al2Si2O5(OH) ＋ 4SiO2＋2KOH
钾长石
高岭石
• 水中含CO2，水解作用强
水解的实质是矿物中的盐基离子被子氢离子取代。
– 氧化还原
• 空气中的氧在有水的条件下，氧化能力很强
2FeS2＋2H2O＋7O2 FeSO4＋2H2SO4
按风化作用因素和特点，可以将其分为物理风 化、化学风化和生物风化。
崩解：岩石由大块变成碎块，再
渐变成细粒，其形状和大小改变 了，但化学成分不发生变化。
分解：岩石、矿物风化过
程中化学成分发生变化。
物理风化 生物风化
化学风化
风化作用实质上表现为一系列崩解和分解
物理风化
★ 岩石、矿物在外力影响下，机械地分裂成碎屑， 只改变其大小与外形，而不改变其化学成分和结 构的过程。
第二章 土壤的物质组成
第一节 土壤矿物质 第二节 土壤有机质 第三节 土壤生物与土壤酶 第四节 土壤胶体 第五节 土壤溶液
土壤的物质组成
由固相、液相、气相三部分组成。适于植物生长的典型
壤质土壤的体积组成为土壤孔隙占50；土壤固体占50%，
其中矿物质占45％，有机质占5%；土壤生物体均生活
surface soil (by
water 25%
volume)
for optimum plant
growth
organic 5%
air 25%
minera l
45%
土壤矿物质
本节要点
➢ 土壤矿物质的来源 ➢ 土壤矿物质的组成与性质 ➢ 土壤的颗粒组成 ➢ 土壤质地及其利用改良
（一）土壤矿物质的来源
• 地表水常溶有CO2、NO2以及有机酸等， 大大提 高了水的溶解能力
– 水化
• 无水矿物与水结合成为含水矿物的作用
CaSO4＋2H2O CaSO4·2H2O 2Fe2O3（赤铁矿）＋3H2O 2Fe2O3·3H2O（ 褐铁矿）
• 溶解度、体积增大、硬度降低
– 水解（最主要形式）
• 岩石彻底分解和改变，到简单氧化物为止
➢ 褐铁矿：2Fe2O3•3H2O，含铁 矿物在地表经氧化和水化而成， 黄褐色
主要成土岩石
岩浆岩（火成岩）
岩浆冷凝而成 主要成分：长石、石英、云母、角闪石、辉石、橄
榄石 ➢ 喷出岩：岩浆喷出地面冷凝而成，包括流纹岩、
安山岩、玄武岩 ➢ 侵入岩：侵入地壳冷凝而成，深成&浅成侵入，
包括花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩、橄榄 岩等