土壤基本物质组成土壤矿物质
第1土壤的物质组成-1无机矿物
分布广、性质稳定，极难分解， SiO2
云母
分布较广，可风化为水云母和高岭石，土壤K重要来源 黑云母：富含盐基、易风化 白云母 ：抗风化能力强
角闪石和辉石 易风化成次生矿物，释放盐基物质，黑色
方解石 分布广，CaCO3，石灰岩和大理岩的主要成分，易 风化，土壤碳酸盐的主要来源
铁矿 • 赤铁矿：Fe2O3，分布广，暗红色，较稳定 • 磁铁矿： Fe3O4，较稳定 • 褐铁矿：2Fe2O3.3H2O，是含铁矿物在地表经氧化
被土壤颗粒→稳定很强的土壤结构
针铁矿(goethite)：FeOOH 赤铁矿(hematite)：Fe2O3 三水铝石(gibbsite)：Al(OH)3
主要以胶膜或粘粒形式存在。包被土壤颗粒→稳
定很强的土壤结构。
三水铝石、赤铁矿：含水的铝(Al)铁(Fe)氧化物， 在热带亚热带土壤中含量高，交换量低，对磷酸 根有固结作用。 针铁矿：在湿热或渍水土壤中较多，交换量较 多。 水铝英石：无定形含水硅、铝三氧化物，火山 灰发育的土壤中多，吸附阳、阴离子能力均强。
铝氧八面体层
硅氧四面体层
2:1型：
膨胀型—蒙脱石(montmorillonite)、 蛭石 (vermiculite)
非膨胀型—水云母(hydromica) 混合型—绿泥石(chlorite)
1.4 nm过渡矿物（1.4 nm intergrade mineral)
chlorite
表2-2 三种主要粘土矿物的特性比较
3)、我国土壤粘粒矿物的分布规律
风化和成土作用与粘土矿物组成关系 （1）气候因素影响： （2）母质因素影响： （3）地形因素影响：
粘土矿物在特定生物气候条件下形成
• 比较稳定 • 明显的地带性 • 受母质的强烈影响 • 对土壤具有特殊的重要性
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
植物生长环境第二章第二节
植物生长环境第二章第二节（一）、土壤的基本组成土壤是由固体、液体（水分）及气体三相物质组成。
固体部分包括矿物质土粒和土壤有机质以及生活在土壤中的微生物和动物。
固体部分含有植物需要的各种养分并构成支持植物的骨架。
液体及气体存在于土壤的空隙之中。
土壤液体是土壤水分，因溶解着多种养分物质，实际上是稀薄的土壤溶液。
气体是土壤空气。
土壤三相物质的体积比因环境条件的差异有所不同。
一般情况下土壤固体占50％；液体和气体占50％，气体和液体不稳定，其比例为气体占15％～35％。
（二）、土壤的组成及性质1、土壤矿物质土壤矿物质的概念：岩石风化形成的矿物颗粒统称土壤矿物质，土壤中所有无机物质的总和，它全部来自于岩石矿物的风化。
土壤矿物质按重量计，一般占土壤的95%以上，因此，矿物质成为土体的“骨架”，也是植物矿物营养的源泉（土壤矿物质提供植物矿质营养，不包括N元素），是影响土壤肥力高低的一个确定性因素。
风化作用：指地表或接近地表的坚硬岩石、矿物与大气、水及生物接触过程中产生物理、化学变化而在原地形成松散堆积物的全过程。
包括物理分化、化学分化和生物分化。
矿物的类型①原生矿物由地壳深处熔融状态的岩浆冷凝固结而形成的矿物称原生矿物。
如石英、长石、云母等。
原生矿物是土壤颗粒的组成成分，而且是土壤养分的基本来源。
主要存在于粒径较大的土壤砂粒和粉砂粒部分。
包括硅酸盐类、氧化物类、硫化物类、磷化物类四类②次生矿物原生矿物经物理、化学风化作用，组成和性质发生化学变化，形成的新矿物称次生矿物。
如蒙脱石、伊利石、高岭石等。
主要以黏粒的形式存在于土壤中。
包括硅酸盐类、粘土矿物、氧化物类、简单盐类矿物三类主要成土岩石岩石的概念与类型岩石是一种或数种矿物组成的集合体。
不同的岩石其组成（和组织）有所不同，其组成在一定的范围内有所变动，因而不能以化学式表示（其组成）。
根据岩石的成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。
岩浆岩是地球内部岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝形成的岩石。
土壤的组成和性质
土壤的组成和性质一、土壤的组成土壤是环境中特有的组成部分，是位于陆地表面呈连续分布，具有肥力并能生长植物的疏松层，它是一个复杂的体系。
它的组成包括固相（矿物质、有机质）、液相（土壤水分或溶液）和气相（土壤空气）等三相物质四种成分有机地组合在一起构成的一种特殊物质。
按容积计，在较理想的土壤中，矿物质约占38—45%,有机质约占5—12%, 土壤孔隙约占50%, 土壤水分和空气存在于土壤孔隙内，三相之间亦经常变动而相互消长。
按重量计，矿物质可占固相部分的90—95%以上，有机质约占1 —10%左右。
（一）土壤矿物质土壤矿物质来源于地壳岩石（母岩）和母质，它对土壤的性质、结构和功能影响很大。
土壤中的矿物质由岩石风化和成土过程中形成的不同大小的矿物颗粒（或土粒）组成的。
自然界的土壤都是由很多大小不同的土粒，按不同的比例组合而成，各粒级在土壤中所占的相对比例或重量百分数称为土壤的机械组成，也叫土壤质地。
（二）土壤有机质进入土壤中的有机物质包括植物、动物及微生物等死亡残体，经分解转化逐渐形成有机质，即腐殖质，土壤腐殖质是土壤有机质的主要部分，约占有机质总量的50—65%。
腐殖质不是单一分子的有机质，而是在组成、结构和性质上具有共同特征，又有差异的一系列高分子有机化合物，腐殖质在土壤中可以呈腐殖酸或腐殖酸盐类存在，亦可以铁、铝的凝胶状态存在，也可与粘粒紧密结合，以有机-无机复合体等形态存在。
这些存在形态对土壤一系列的物理化学性质有很大影响，对土壤肥力有重大作用。
土壤有机质的化学组成包括：糖类（碳水化合物）、木质素、有机氮、脂肪、蜡质、单宁、木栓质、角质、有机磷及灰分等。
土壤中的有机质组成二、土壤的物理化学性质一）土壤的物理性质土壤结构：一般把土壤颗粒（包括单独颗粒、复粒和团聚体）的空间排列方式及其稳定程度，孔隙的分布和结合的状况称为土壤的结构。
土壤中的ca\卩6!3+等多价阳离子及有机质，腐殖质都有胶结剂的作用，参与土壤颗粒的团聚。
土壤矿物质与岩石的风化
土粒分级：石砾、砂粒、粉砂粒、黏粒
粒径：由大变小 组成：原生矿物
次生矿物
2、 土壤粒级分类
（1）国际制土粒分级： 石砾：1mm; 砂粒：1-0.05mm; 粉粒： 0.05-0.002mm; 粘粒：0.002mm；
（2）前苏联土粒分级： 物理性砂粒：>0.01 mm；物理性粘粒：<0.01 mm 粗、中、细砂粒；粗、中、细粉粒； 粗、细粘粒及胶体
②卡庆斯基质地制
砂土、壤土、粘土
质地组 砂土 壤土
粘土
卡钦斯基土壤质地分类
质地名称
松砂土 紧砂土
砂壤 轻壤 中壤 重壤 轻粘土 中粘土 重粘土
不同土壤类型的<0.01 毫米粒级含量(%)
灰化土
草原土壤、红黄壤 碱化土、碱土
0～5
0～5
0～5
5～10
5～10
5～10
10～20
10～20
10～15
20～30
二、土壤矿物质的化学组成和矿物组成
1、土壤矿物质的化学组成 土壤
SiO2、Al2O3、Fe2O3 占土壤矿质总质量75%
2、土壤中的矿物组成
（1） 矿物分类 根据矿物的结晶状态，矿物可分为：结晶质矿物； 非晶质矿物。 一般常分为：原生矿物；次生矿物。
原生矿物：指那些经过不同程度的物理风化，未改变化学组成和结 晶结构的原始成岩矿物。
➢ ห้องสมุดไป่ตู้分：K（正长石、云母）、P（磷灰石）、Ca、Mg、Fe （橄榄石、角闪石等）。
酸碱性：
a. 酸性岩：SiO2>65% 易风化，K丰富，砂粘 适中，花岗岩
b. 中性岩：SiO252-65% 大量粘土矿物，K丰富， 正长岩
c. 基性岩：（碱性）SiO242-52% Ca、Mg、Fe 盐基，辉长岩、玄武岩
第1章 土壤基础知识
目录
第一章土壤基础知识
第一节土壤的基本物质组成
一、土壤矿物质与岩石的风化
二、土壤生物与土壤有机质
三、土壤水分
四、土壤空气与热量
五、土壤水、气、热的调节措施
六、土壤养分
第二节土壤基本理化性质
一、土壤的孔性、结构性与耕性
二、土壤胶体
三、土壤的酸碱性与氧化还原性
第三节土壤的供肥与保肥
一、土壤供肥保肥的原因
二、高产肥沃土壤的特征
三、土壤培肥措施
四、农田土壤生态与保护
每一部分的编写要求：可包括三大部分内容
1.明确问题
讲清楚概念或土壤名词，分析意义和重要性。
如土壤，土壤水，土壤有机质，土壤热量，土壤空气，土壤酸碱性，土壤养分，土壤结构等。
2.分析问题
分析基本原理，讲清每个概念的特点、组成、性质，发生、发展和运动变化规律，分析有关的优点与缺点等。
如：土壤有机质的来源，组成，特点；土壤水分的类型及其有效性，土壤质地与土壤肥力；土壤结构与土壤肥力，土壤养分、酸碱性对植物生长的影响等。
3.解决问题
有关原理在实践中的运用。
如：如何提高土壤肥力？土壤有机质的管理措施？如何
改良土壤质地？如何创造土壤团粒结构？如何改良土壤酸碱性？如何调节土壤空气和热量等。
土壤的基本物质组成
土壤的基本物质组成包括以下几个方面：
1.矿质物：土壤中矿物质的含量很高，主要包括石英、长石、云
母、白云石等。
矿质物对土壤的结构和性质有很大的影响，可
以影响土壤的水分、气体和养分的存留和运输。
2.有机质：土壤中的有机质含量较少，通常在1%以下，但对土壤
的肥力和生物活性有很大的影响。
有机质主要来源于植物残体、动物残体和微生物的分解产物。
3.水分：土壤中的水分含量是非常重要的，对土壤的肥力和生命
活性有很大的影响。
土壤中的水分含量受到降水量、蒸发散和
土壤渗透性等因素的影响。
4.空气：土壤中的空气对土壤中微生物和植物的生长和发展也非
常重要。
土壤中的空气含量通常在20-30%之间，其含氧量和含
二氧化碳量都会影响土壤中微生物和植物的生长。
5.离子：土壤中的离子是土壤中养分的主要来源，包括氮、磷、
钾、钙、镁、硫等元素。
这些离子对土壤中微生物和植物的生
长和发展都有很大的影响。
第1章土壤的物质组成-1无机矿物
砂粒
粉粒
粘粒
图2-6 土粒矿物组成示意图
砂粒和粉粒主要由各种原生矿物组成，其中以石英最多，其次 是各种原生硅酸盐矿物（长石、云母）；粘粒粒级中，原生矿物 很少，基本上是次生矿物（主要是各种层状硅酸盐和铁、硅、铝 氧化物）。
3、不同粒级土壤颗粒的性质差异 1) 矿物组成 2) 元素含量 3) 比表面 4) 物理性质：吸湿性、胀缩性、可塑性 5) 化学性质：阳离子交换量
常见变质岩：板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、大
理岩 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）
土壤原生矿物作用 • 构成土壤的骨架 • 通过风化作用提供养分
2、次生矿物
简单的盐类—方解石、石膏、芒硝、食盐 分三类： 次生层状硅酸盐—高岭石、水云母、蒙脱石 氧化物—三水铝石、针铁矿、赤铁矿、水钠锰矿
原生矿物经风化作用后产生的，在化学组成、结构 特点和颗粒大小方面都有所变化的新矿物。
1)、层状铝硅酸盐矿物
铁矿
• 赤铁矿：Fe2O3，分布广，暗红色，较稳定
• 磁铁矿： Fe3O4，较稳定
• 褐铁矿： 2Fe2O3.3H2O ，是含铁矿物在地表经氧化 和水化后的产物，黄褐色。
• 黄铁矿：FeS2，地壳中分布最广的硫化物，土壤中 S的主要来源，极易风化成褐铁矿。
磷灰石 • 岩浆岩中副矿物，土壤P素重要来源
侵入岩
侵入地壳冷凝而成的岩石 深成侵入、浅成侵入 (<8 km) 花岗岩、闪长岩
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土壤基本物质组成土壤矿物质
石 英 SiO2
不易分化，使土壤中砂粒的主要来源
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土壤基本物质组成土壤矿物质
正长石 KAlSi3O8
斜长石
Na（AlSi3O8）·CaAl2Si2O8）
较易风化，风化后产生高岭土、二氧化硅和盐基物质， 正长石含钾较多， 是土壤中钾素和粘粒的主要来源
土壤基本物质组成土壤矿物质
土壤基本物质组成土壤矿物质
共性：没有碎屑的块状构造；没有规则的层次排列；不含化石。 例如: 玄武岩、石英、花岗岩、正长岩
花岗岩 喷出性岩浆岩
玄武岩
侵入性岩浆岩土壤基本物质组成土壤矿物质
（2)沉积岩
又称次生岩，是裸露于地表的各种类型的岩石经风 化作用而破坏，经各种地质动力作用搬运后沉积，再 经压力胶结作用重新固结成岩，也有由生物遗体、残 骸堆积沉积而成。
变质岩
土壤基本物质组成土壤矿物质
土壤基本物质组成土壤矿物质
3.岩石的风化
岩石的风化作用：岩石在地表受到种种外力作用，逐 渐破碎成为疏松物质，这一过程叫做风化作用。所产 生的疏松物质就是土壤母质。
土壤基本物质组成土壤矿物质
风化作用的类型
A. 物理风化作用
指使岩石产生物理变化而成为碎屑状态的过程，特点是成 分未变。 1、主要是温度引起岩石的热力学变化--昼夜温差、冻结。 2、盐类结晶的裂胀作用、流水冲刷和磨蚀、风砂磨蚀
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土壤基本物质组成土壤矿物质
橄揽石（Mg，Fe）2SiO4
易风化，风化后形成蛇纹石
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土壤基本物质组成土壤矿物质
方解石 CaCO3
白云石 CaCO3·MgCO3
易风化，是土壤中碳酸盐和钙、镁的主要来源
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土壤基本物质组成土壤矿物质
磷灰石 Ca5（PO4）3·（F，Cl）
风化后是土壤中磷素的主要来源
第二章 土壤基本物质组成
第 一 节 土壤矿物质与岩石风化
第一节 土壤矿物质与岩石的风化
(一) 岩石的风化
(二) 土壤的矿物组成 和化学组成
(三) 土壤的机械组成
土壤基本物质组成土壤矿物质
第二章 土壤基本物质组成 第 一 节 土壤矿物质与岩石风化 (一）岩石的风化
(一) 岩石的风化
1、地壳的元素组成 2、主要成土矿物、岩石 3、岩石的风化作用的类型 4、母质的类型及分布规律
北爱尔兰巨人堤
土壤基本物质组成土壤矿物质
澳大利亚十二使徒岩
土壤基本物质组成土壤矿物质
布赖斯峡谷
土壤基本物质组成土壤矿物质
美国国家公园拱门
土壤基本物质组成土壤矿物质
羚羊谷
土壤基本物质组成土壤矿物质
第二章 土壤基本物质组成 第 一 节 土壤矿物质与岩石风化 (一）岩石的风化
(1) 岩浆岩
又称火成岩，指地球内部岩浆侵入地壳或喷出地面冷 凝结晶而形成的岩石，前者称侵入岩，后者称喷出岩。
土壤基本物质组成土壤矿物质
土壤基本物质组成土壤矿物质
共性：有层次排列；矿物成分非常复杂，含化石。
沉积岩
土壤基本物质组成土壤矿物质
(3)变质岩
指各类岩石受高温作用或受岩浆侵入发生接触变质，使 原来岩石中的矿物重新排列，重新结晶而成的岩石。
共性：构造上具有定向排列，致密坚硬，片状组织，不 易风化
例如：常见的有大理岩、片麻岩、片岩、板岩、石英岩等
返回
土壤基本物质组成土壤矿物质
白云母 KAl3Si3O10(OH)2
黑云母 KH2(Mg，Fe)3AlSi3O12
白云母抗分化、黑云母易分化，均形成粘粒，是土壤中 钾素和粘粒的主要来源
返回
土壤基本物质组成土壤矿物质
普通角闪石 Ca（Mg，Fe）3Si4O12
辉石 Ca（Mg，Fe）Si2O6
易风化，风化后形成粘粒，并释放出盐基离子
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土壤基本物质组成土壤矿物质
第二章 土壤基本物质组成 第 一 节 土壤矿物质与岩石风化 (一）岩石的风化
岩石：是由一种或几种矿物构成的，是矿物的天然 集合体。
主要的成土岩石
艾雅斯岩（Ayers Rock）
(1)岩浆岩 (2)沉积岩 (3)变质岩
土壤基本物质组成土壤矿物质
波浪
土壤基本物质组成土壤矿物质
第二章 土壤的基本物质组成
土壤基本物质组成土壤矿物质
YangZhou University
土 壤
固体土壤 （约占土壤总容积的50%）
矿物质(38%) —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。
有机质(12%)—动物残体及其转 化产物，约占固体重量的5%以 下。
粒间孔隙
土壤基本物质组成土壤矿物质
土壤基本物质组成土壤矿物质
第二章 土壤基本物质组成 第 一 节 土壤矿物质与岩石风化 (一）岩石的风化
风化
岩石 ？？？ 土壤
风化作用
成土作用
岩石
母质
土壤
土壤基本物质组成土壤矿物质
第二章 土壤基本物质组成 第 一 节 土壤矿物质与岩石风化 (一）岩石的风化
2 、主要的成土矿物岩石
矿物：天然存在于地壳中有一定的化学组成、物理 特性、内部构造的化合物或单质元素。它
是土壤矿物质的来源。
绝大多数：化合物、结晶质、固态的。 少 数： 单质、非结晶质、液态的。
土壤基本物质组成土壤矿物质
按成因可分为: (1) 原生矿物 直接来源于母岩的矿物，经过不同程度
的物理分化，未改变化学组成和结晶结构的原始成 岩矿物等。主要分布在土壤沙粒和粉粒中。
产物：颗粒较粗，多偏砂、石砾多，养分不易释放出来。
土壤基本物质组成土壤矿物质
由于冰的冻结扩大了岩石的裂隙
气温变化引起岩石胀缩不均而 崩解过程示意图
土壤空气(15%-35%)—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。
（约占土由地
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）。
土壤基本物质组成土壤矿物质
土壤基本物质组成土壤矿物质
第二章 土壤基本物质组成 第 一 节 土壤矿物质与岩石风化 (一）岩石的风化
1 、 地壳的元素组成
a. 主要成分是O、Si、Al 、 Fe四种元素。
b. 某些植物生长的必需营养元素：比如：Mn、Zn、 Cu、 B、Mo等不仅含量少，而且都以难溶性的化合物封闭在 坚硬的岩石中，处于极分散的状态，植物难于吸收利用。