土壤的基本組成性質(zhì)和分類課件

1、第2章 土壤的基本組成、性質(zhì)和分類1 土壤生態(tài)系統(tǒng)的基本組成2 土壤性質(zhì)3 土壤的形成與分類1 土壤生態(tài)系統(tǒng)的基本組成一、土壤礦物質(zhì)二、土壤有機(jī)質(zhì)三、土壤生物四、土壤水五、土壤空氣一、土壤礦物質(zhì)1、土壤礦物質(zhì)的主要元素組成（一）土壤礦物質(zhì)的礦物組成和化學(xué)組成2、土壤的礦物組成元素地殼中土壤中元素地殼中土壤中O47.049.0Mn0.100.085Si29.033.0P0.0930.08Al8.057.13S0.090.085Fe4.653.80C0.0232.0Ca2.961.37N0.010.1Na2.501.67Cu0.010.002K2.501.36Zn0.0050.005Mg1.370

2、.60Co0.0030.0008Ti0.450.40B0.0030.001H0.15?Mo0.0030.0003表 地殼和土壤的平均化學(xué)組成（重量%）88.7%1、土壤礦物質(zhì)的主要元素組成1、原生礦物經(jīng)過不同程度的物理風(fēng)化，未改變化學(xué)組成和結(jié)晶結(jié)構(gòu)的原始成巖礦物，以硅酸鹽和鋁硅酸鹽占絕對優(yōu)勢，如長石、石英、云母等。2、 土壤礦物組成石英黑云母輝石方解石2、次生礦物原生礦物在母質(zhì)或土壤的形成過程中，經(jīng)化學(xué)分解、破壞（包括水合、氧化、碳酸化等作用）而形成次生礦物。次生礦物的種類繁多，包括次生層狀硅酸鹽類、晶質(zhì)和非晶質(zhì)的含水氧化物類及少量簡單鹽類（碳酸鹽、重碳酸鹽、硫酸鹽等）次生粘粒礦物（層狀硅酸鹽

3、類、含水氧化物）是土壤礦物中最活躍的組分。（二）黏粒礦物 層狀硅酸鹽黏粒礦物一般粒徑5um，X射線衍射結(jié)果揭示其內(nèi)部構(gòu)造由一千多個層組所構(gòu)成，而每個層組由硅氧片和水鋁片疊合而成。1、構(gòu)造特征 硅片硅片由硅氧四面體連接而成；四面體結(jié)構(gòu)由1個硅離子和4個氧離子組成，砌成一個三角錐形的晶格單元，共有四個面；硅氧四面體（SiO4)4-可自聚合，在水平方向上四面體通過共用底部氧的方式在平面兩維方向上無限延伸，排列成近似六邊形蜂窩狀的四面體，即硅片n(Si4O10)4- 鋁片鋁片由鋁氧八面體連接而成；八面體結(jié)構(gòu)由1個硅離子和6個氧離子組成，6個氧離子（氫氧離子）排列成兩層，每層都有3個氧離子排成三角形，但

4、上層氧的位置與下層氧交錯排列，鋁離子位于兩層氧的中心孔穴內(nèi)。其晶格具有八個面； 鋁氧八面體可自聚合，在水平方向上八面體通過共用兩個氧離子的方式，在平面兩維方向上無限延伸，排列成八面體。由于硅片和鋁片都帶有負(fù)電荷，不穩(wěn)定，必須通過重疊化合，共用氧原子后，原子價達(dá)到中和，才能形成穩(wěn)定的化合物。兩種晶片的配合比例不同，因而構(gòu)成1:1型、2:1型晶層.單位晶層（晶格或?qū)咏M）2、同晶置換定義：礦物形成時，性質(zhì)相近的元素，在礦物晶格中相互替換而不破壞晶體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，稱為同晶置換。3、粘粒礦物種類及一般特性高嶺組蒙蛭組水化云母組綠泥石組氧化物組硅酸鹽粘粒礦物熱帶土壤中含量較多，而華北、東北、西北以及青藏高原

5、含量較少。2）3）4）綠泥石組這類礦物以綠泥石為代表，富含鎂、鐵及少量鉻的硅酸鹽粘粒礦物。具有2:1:1型晶層結(jié)構(gòu)，同晶置換較普遍和顆粒較小等特征。5）氧化物組包括水化程度不等的各種鐵、鋁氧化物及硅的水化氧化物。有的是結(jié)晶型的，如三水鋁石、水鋁石、針鐵礦、褐鐵礦等，也有不少非晶質(zhì)無定形物質(zhì)，如不同水化度的SiO2nH2O Fe2O33H2O Al2O3nH2O MnO2nH2O以及它們相互復(fù)合所形成的凝膠。電荷的產(chǎn)生由質(zhì)子化和表面羥基中H+的離解。鐵鋁氧化物，特別是凝膠態(tài)物質(zhì)，都能與磷酸根作用固定大量磷酸二、土壤有機(jī)質(zhì) (soil organic matter)概念： 土壤各含碳有機(jī)化合物的總

6、稱。土壤有機(jī)質(zhì)含量一般只占固相總重量的10%以下，耕作土壤大多在5%以下。（一）土壤有機(jī)質(zhì)的來源、含量及其組成1、土壤有機(jī)質(zhì)的來源自然土壤（森林，天然草原，苔原）：來源于生長于其上的植物殘體（地上部的枯枝落葉和地下的死根與根系分泌物）及土壤生物農(nóng)業(yè)土壤（農(nóng)田，牧場，果園，菜地）：來源于人工施入的各種有機(jī)肥料和作物根樁以及根的分泌物，其次是土壤生物 2、土壤有機(jī)質(zhì)的含量有機(jī)質(zhì)的含量在不同土壤中差異很大，高的可達(dá)200g/kg，低的不足5g/kg0.5%5%0.5-2.0%7% 土壤有機(jī)質(zhì)化學(xué)元素組成 土壤有機(jī)質(zhì)的基本元素組成是C、H、O、N（碳52%58%、氧 34%39%、氫 3.3%4.8%

7、、氮 3.7%4.1%），其次是P和S，C/N比大約在1012之間。 主要的化合物組成是木質(zhì)素和蛋白質(zhì)；其次是半纖維素、纖維素以及乙醚和乙醇等可溶性化合物3、土壤有機(jī)質(zhì)的組成與性質(zhì) 土壤有機(jī)質(zhì)的形態(tài)新鮮的有機(jī)物質(zhì) 指那些剛進(jìn)入土壤不久，仍保持原來生物體解剖學(xué)上特征的那些動、植物殘體，基本上未受到微生物的分解作用。半腐解的有機(jī)物質(zhì) 指多少受到微生物作用的植物殘體，已失去解剖學(xué)上的特征，多為暗褐色的碎屑和小塊，如泥炭（草炭）。 土壤腐殖質(zhì) 是經(jīng)微生物改造后的有機(jī)物質(zhì)，是一類特殊的有機(jī)化合物。通常與礦質(zhì)土粒結(jié)合在一起，是土壤有機(jī)質(zhì)的主要部分 。 土壤腐殖質(zhì)的分類 非腐殖物質(zhì)是一些較簡單、易被微生物分

8、解、并具有一定物理化學(xué)性質(zhì)的物質(zhì)。如糖類、有機(jī)酸和一些含N的氨基酸、氨基糖等。約占土壤有機(jī)質(zhì)的20%30%。腐殖物質(zhì)是經(jīng)土壤微生物作用后，由酚類和醌類物質(zhì)聚合由芳香環(huán)狀結(jié)構(gòu)和含N化合物、碳水化合物組成的復(fù)雜的多聚體，性質(zhì)穩(wěn)定、新形成的暗棕色的高分子化合物。它是土壤有機(jī)質(zhì)的主體，也是土壤中比較難分解的物質(zhì)。約占土壤有機(jī)質(zhì)的60%80%。腐殖物質(zhì)是一類組成和結(jié)構(gòu)都很復(fù)雜的天然高分子聚合物，其主體是各種腐殖酸及其與金屬離子相結(jié)合的鹽類，它與土壤礦物質(zhì)部分密切結(jié)合形成有機(jī)無機(jī)復(fù)合體，因而難溶于水。（二）土壤腐殖酸1、腐殖酸的分組 土壤學(xué)中，主要依據(jù)腐殖質(zhì)的顏色和酸、堿溶解性來進(jìn)行分組，即分為富啡酸、胡

9、敏酸和胡敏素三個組分，其分組方法如下圖所示。 土壤有機(jī)質(zhì)動植物、微生物殘體 土壤腐殖質(zhì)有機(jī)質(zhì) 腐殖物質(zhì)非腐殖物質(zhì) 不溶性腐殖物質(zhì)，即胡敏素可溶性腐殖物質(zhì) 沉淀物即胡敏酸溶液即富啡酸用比重液用堿液提取用酸酸化胡敏酸：堿可溶、水和酸不溶，顏色和分子量中等；（淡黃色）富啡酸：水、酸、堿都可溶，顏色最淺、分子量最低；（棕褐色）胡敏素：水、酸、堿都不溶，顏色最深、分子量最高。（黑色）2、土壤腐殖酸的性質(zhì)（1）物理性質(zhì)（2）化學(xué)性質(zhì)（1）物理性質(zhì)腐殖酸分子量的變動范圍為幾至幾百萬之間。腐殖酸分子為短棒形，芳香基和烷基結(jié)構(gòu)使腐殖酸分子具有伸縮性，分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部有交聯(lián)結(jié)構(gòu)，有物理性孔隙。結(jié)構(gòu)不緊密，有較大的比表

10、面積。腐殖酸是一種親水膠體，有強(qiáng)大的吸水能力。（2）化學(xué)性質(zhì)含氧的酸性官能團(tuán) ：羧基（R-COOH）、酚羥基（酚-OH）堿性官能團(tuán) ：胺（-NH2）、酰胺（-CONH2)中性官能團(tuán)：羰基、醌基、醇羥基、甲氧基等。來源：分子表面的羥基和酚羥基的解離和氨基的質(zhì)子化 腐殖酸是一種兩性膠體。即可以帶負(fù)電荷，也可以帶正電荷。而通常以帶負(fù)電荷為主。腐殖質(zhì)的負(fù)電荷數(shù)量隨pH值的升高而升高。帶負(fù)電荷，可吸附土壤中的陽離子，陽離子代換量在2 0005 000mmol M+kg-1之間 (三) 土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化土壤有機(jī)質(zhì)礦質(zhì)化過程土壤有機(jī)質(zhì)腐殖化過程把復(fù)雜的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚幕衔?，最后變成無機(jī)物CO2 H2O NH3 H2 H2PO42- SO42-等的過程。把有機(jī)質(zhì)礦化過程中形成的中間產(chǎn)物合成為比較復(fù)雜的有機(jī)化合物-腐殖質(zhì)的過程,稱為腐殖化過程.1、土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的過程“礦質(zhì)化作用和腐殖化作用是對立統(tǒng)一的過程”2、影響土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素土壤有機(jī)質(zhì)的周轉(zhuǎn)土壤有機(jī)質(zhì)的礦化土壤有機(jī)質(zhì)的腐殖化土壤生物的組成與活性 土壤動物促進(jìn)植物殘體的破碎和運(yùn)輸 真菌可促進(jìn)木質(zhì)素的分解 細(xì)菌和放線菌可促進(jìn)碳水化合物的分解 2、影響土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的