土壤的物质组成

1
3—8 10—20 35—65
土壤质地
指各粒级土粒占土壤重量的 百分数，也叫土壤的机械组 成。
质地组 砂土 壤土
粘土
土壤质地
表 4－6 卡钦斯基土壤质地基本分类（简制）
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
5.1
0.3
未测 未测 5.0 未测 6.0
2.5 2.1 5.3 9.5
10. 1
各级土粒的主要特征
１．石砾及砂粒 它们是风化碎屑，其所含矿物成分和母岩基本 一致，粒级大，抗风化，养分释放慢，比表面积小，无可塑性、 粘结性、粘着性和吸附性。无收缩性和膨胀性。SiO2含量在80%以 上，有效养分贫乏。
木本植物的枯枝落叶是森林土壤有机质的 主要来源。
土壤有机质的组成
土壤有机质是土壤中所有有机物质的总称 1）动植物残体； 2）微生物体（生物量占土壤有机质的2%—5%）； 3）上述二类物质的中间分解物以及微生物生命活
动的代谢产物，如多肽、简单有机酸、脂蜡物质、 碳水化合物等； 4）进入土壤的有机残体，经一系列复杂的生物化 学变化后生成的稳定的高分子化合物——腐殖质。
国际制 (1930) 石砾 粗砂粒
细砂粒
粉粒
粘粒
土壤颗粒
土壤颗粒分级：(mm)
直径 国际制 美国制
石砾 >2
>2
砂粒 2-0.02 2-0.05
粉粒 0.02-0.002 0.05-0.002
粘粒 〈0.002 〈0.002
物理性砂粒：1-0.01mm
物理性粘粒：〈0.01mm
卡庆斯制 >1
1-0.05 0.05-0.001 〈0.001
中分解一年后的残留碳量。
有机质的分解与合成示意图
作物秸杆 作物根 绿肥 厩肥
表 2-5 中国不同地区耕地土壤中有机物质的腐殖化系数
东北地区
华北地区
江南地区
范围
0.26-0.65
0.17-0.37
0.15-0.28
平均
0.42 (9)
0.26(33)
0.21(53)
范围
0.30-0.96
0.19-0.58
0.36 28.5 15.3
0.50 39.3 17.4
0.32 0.23 49.3 61.8 20.7 12.5
影响有机物质的分解和转化的因素
１．土壤生物的组成与活性 土壤动物促进植物残体的破碎和运输 真菌可促进木质素的分解 细菌和放线菌可促进碳水化合物的分解
２．土壤特性
质地 粘粒含量越高，有机质含量也越高。
物理性粘粒 砂粒 粗粉粒 中细粉粒
黄泥小土（黄壤） 43.8 38.2 18.0 31.0
粘粒 12.8
质地名称 石砾 0 粉砂质中壤土
白鳝泥土（黄壤） 49.5 24.2 26.3 31.3
18.2 0 粉质重壤土
半泥砂土（水稻土） 38.0 29.0 33.0 18.0
20.0 0 粗粉质中壤土
土壤颗粒
表 4-3
中国制 (1987) 石砾
常见的土壤粒级制
卡钦斯基制 (1957) 石砾
粗砂粒
粗砂粒
物
中砂粒
理
细砂粒
性
细砂粒
砂
粗粉粒
粒
粗粉粒
中粉粒 细粉粒 粗粘粒
细粘粒
物
中粉粒
理
细粉粒
性
粘 粘 粗粘粒
粒 粒 细粘粒
胶质粘粒
美国农部制 (1951) 石砾
极粗砂粒 粗砂粒 中砂粒 细砂粒
极细砂粒
粉粒
粘粒
２．粉粒 颗粒较小，容易进一步风化，其矿物成分中有原生的 也有次生的，有微弱的可塑性、膨胀性和收缩性。湿时有明显的 粘结性，干时减弱。粒间孔隙毛管作用强，毛管水上升速度快。 SiO2含量在60%—80%之间，营养元素含量比砂粒丰富。
３．粘粒 颗粒极细小，比表面积大，粒间孔隙小，吸水易膨胀， 使孔隙堵塞，毛管水上升极慢。可塑性、粘着性、粘结性极强， 干时收缩坚硬，湿时膨胀，保水保肥性强，SiO2含量在40%—60% 之间，营养元素丰富。
0.31-0.51
平均
0.60 (5)
0.40(14)
0.40(54)
范围
0.16-0.43
0.13-0.37
0.16-0.37
平均
0.28(14)
0.21(46)
0.24(33)
范围
0.28-0.72
0.28-0.53
0.30-0.63
平均
0.46(11)
0.40(21)
0.40(38)
华南地区 0.19-0.43 0.34(18) 0.32-0.51 0.38(14) 0.16-0.33 0.23(31) 0.20-0.52 0.31(8)
石骨子土（紫色土） 31.0 56.4 12.6 19.2 11.8 30 粉砂质中壤土
国际制： 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，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。 当土壤含粉粒>45%时， “粉质” ； 当砂粒含量在55%-85%时， “砂质” ， 当砂粒含量>85%时，则称壤砂土或砂土
pH值 中性、钙质丰富较好，pH6.5-7.5。
水分 最适湿度：土壤持水量的50-80% 低洼、积水有利于有机质的积累
通气性 通气不良易有机质累积 温度 最适宜温度大约为25-35
３．植物残体的特性
物理状态 C/N比
新鲜程度 破碎程度 紧实程度
有机物质组成的碳氮比（C/N）对其分解速度影响很大。 以 25或30：1较为合适。 C/N降至大约25：1以下，微生物不 再利用土壤中 的有效氮，相反由于有机质较完全的分解而 释放矿质态氮，
各级土粒的水分物理性质
土粒大小 (mm)
最大分子
持水量 (%)
毛管水柱上 升高度 (cm)
渗透系 数
(cm/s)
膨胀性(%)
(按最初体积计)
塑性值(%) (上限—下限)
阳离子交换量 [cmol(+)/kg]
3.0—2.0
2
0
5
—
2.0—1.5
7
1.5—3.0
2
—
1.5—1.0
8
4.8
12
—
1.0—0.5
0 0 0 0 0
石 灰 性 土 壤
细砂粒
0.25—0.05 84.3
8.3
3.2
0.6
未测
粗粉粒
0.05—0.01 79.7
10.3
3.3
0.6
未测
中粉粒
0.01—0.005
62.2
17.3
7.6
2.0
0.2
细粉粒
0.005—0.001
42.7
24.6
12.7
3.1
未测
粘粒
<0.001
39.0 29.9 14.1
0～5
0～5
0～5
5～10
5～10
5～10
10～20
10～20
10～15
20～30
20～30
15～20
30～40
30～45
20～30
40～50
45～60
30～40
50～65
60～75
40～50
65～80
75～85
50～65
>80
>85
>65
四川几种类型土壤的颗粒组成及质地命名（卡氏制）
土壤名称
颗粒组成（%）
植物残体与土壤有机质化学组成比较 （g/kg）
化学组成
植物残体
土壤有机质
纤维素
200—500
20—100
半纤维素
100—300
0—20
木质素
100—300
300—500
蛋白质
10—150
280—350
脂肪、蜡质、树脂等
10—80
10—80
土壤有机质的分解和转化
1、矿化作用(Mineralization) 土壤有机质在土壤微生物及其酶的作用下，分解成 二氧化碳和水，并释放出其中的矿质养分的过程。
2.8—5.9 4.2
2.6—4.3 2.8
不同的有机物料的腐殖化系数
有机物料 绿萍 蚕豆秆 紫云英 水葫芦 田菁 柽麻 稻根 麦根 稻草
腐殖化系数 0.43 0.21 0.18
C/N
11.2 12.6 14.8
木质素(%) 20.2 8.65 8.58
0.24 16.3 10.2
0.37 24.5 11.8
土壤腐殖质的分离提取和组分
ຫໍສະໝຸດ Baidu
我国主要土壤中腐殖酸的元素组成（无灰干基％）
腐殖酸
C
胡敏酸 平均(ｎ=39) 富里酸 平均(n=12)
50.4—59.6 55.1
43.4—52.6 46.5
H
O＋S
3.1—7.0 4.9
4.0—5.8 4.8
31.3—40.7 35.9
40.1—49.8 45.9
N
一些有机物质的碳、氮含量及其 C/N 比
有机物质
C%
N%
云杉锯屑
50
0.05
硬木锯屑
46
0.1
小麦秸秆
38
0.5
玉米禾茎
40
0.7
甘蔗渣
40
0.8
黑麦草（开花期）
40
1.1
草坪禾草
40
1.3
黑麦草（营养期）
40
1.5
成熟苜蓿干草
粘粒20% 粉粒40% 砂粒40%
土壤质地
粘粒
砂粒
粉粒
不同质地土壤的肥力特点
1、砂质土壤主要特性：
• 砂粒大于50%；
• 通气透水， • 养分少，不保水肥； • 易耕， • 温度变化快，暖性土； • 发小苗不发老苗
2、粘质土壤主要特性：
粘高于30%， 通气透水不良； 保水保肥， 养分含量高； 升温慢，冷性土 耕性差，发老苗不发小苗，适合于禾谷类
1.0—0.2 0.2—0.04 0.04—0.01
0.01—0.002
<0.002
93.3 94.0 89.4 74.2 43.2
2.8 3.2 6.6 18.3 34.7
0.4 0.5 0.8 1.6 1.6
0.5 0.1 0.3 0.3 1.0
0.0 5
0.1 0.1 0.2 0.4
0.8 1.5 2.3 4.2 4.9
第2章 土壤的物质组成
[本章提要]
本章介绍了土壤矿物质、土壤有机质、土壤生物、 土壤水分和土壤空气。重点介绍了土壤粒级、土粒 特征、土壤质地分类方法和土壤质地与肥力的关系； 土壤有机质的组成、转化、作用和土壤有机质的调 节；土壤生物多样性、作用和土壤管理与土壤生物； 土壤水分类型、含量、能量、水分特征曲线、有效 性和土壤水状况调节；土壤空气状况、通气机制和 土壤氧化还原状况。
9
8.7
0.72
—
0.5—0.25
0
20—27
0.56
—
0.25—0.10
1
50
0.30
5
0.10—0.05
2.2
91
0.05
6
0.05—0.01
3.1
200
0.04
16
0.01—005
15.9
—
—
105
0.00—0.001
31.0
—
—
160
<0.001
—
—
—
405
不可塑 不可塑 不可塑 不可塑 不可塑 不可塑 不可塑 不可塑 40—28 48—30 87—34
酶 R—（C，4H，养分）+ 2O2 CO2 + 2H2O + 能量+养分
氧化
２．腐殖化过程:(Humification)
各种有机化合物通过微生物的合成或在原植 物组织中的聚合转变为组成和结构比原来有机化 合物更为复杂的新的有机化合物，这一过程称为 腐殖化过程。
腐殖化系数：单位重量的有机物质碳在土壤
中国制 >1
1-0.05 0.05-0.002
〈0.002
土壤颗粒的矿物组成示意图(引自N.C.Brady,1960)
不同土壤粒级化学组成（%）的平均数
土 壤
粒级 名称
粒径大小 (mm)
SiO2
R2O3
CaO
MgO
P2O5
K2O+Na2O
CO
非 石 灰 性 土 壤
粗中砂粒 细砂粒 粗粉粒 细粉粒 粘粒
2.1土壤矿物质
土粒大小分级——粒级 土壤矿物以颗粒粗细不一，形状多样的形式存 在，即是通常所说的土壤颗粒矿质土粒大小差别 极大，大的直径可达1 mm，小的仅有0.001mm或 小于0.001mm，大小相差千倍甚至万倍。
当量粒径 (毫米) 3-2 2-1 1-0.5
0.5-0.25 0.25-0.2 0.2-0.1 0.1-0.05 0.05-0.02 0.02-0.01 0.01-0.005 0.005-0.002 0.002-0.001 0.001-0.0005 0.0005-0.0001 <0.0001
作物。
3、壤质土壤主要特性
粉粒大于30% 北方称为二合土； 性质介于黏土与砂土之间。
夹砂层
夹粘层
我国将土壤质地分为砂土、 壤土和粘土三大组，每组再细分。 一般常用的质地种类有：
砂土、砂壤土、轻壤土、 中壤土、重壤土、粘土
2.2土壤有机质
土壤有机质来源
自然土壤中，有机质来源于植物残体，耕 作土壤有机质则来源于作物收获后的残茬 及施肥。有机质来源不同，其累积的数量、 性质以及对土壤的影响均不相同。
土壤组成
土壤是由矿物质与有机质（土壤固相）、土壤空气（土 壤气相）和土壤水（土壤液相）三相组成的，土壤固相 部分中矿物质占了土壤体积的38％以上，而有机质仅12 ％以下，但土壤有机质对土壤的性质的影响作用远远超 过了它所占的体积的分额。
矿物质— 一般占固体部分重量的95%以上。 有机质—一般占固体部分重量的5%以下。 土壤溶液—主要由进入土体的地上或地下水组成， 土壤空气—主要为O2和N2等；主要为CO2和水汽等。