土壤學第一章課件

1、土壤學第一章土壤學第一章土壤學第一章土壤物理性質(zhì)：粘結(jié)性、膨脹性、耕性化學性質(zhì)：緩沖性、保肥性、吸附性生物和生物化學性質(zhì)：酶學、微生物鑒定土壤類型：紅壤、棕壤識別土壤形成過程：富鋁化、淋溶意義(Significance)土壤物理性質(zhì)：粘結(jié)性、膨脹性、耕性意義(Significan第一節(jié) 土壤礦物質(zhì)的組成Mineral Compositions of Soil一、土壤礦物質(zhì)的主要元素組成 The main Elements in soil minerals第一節(jié) 土壤礦物質(zhì)的組成Mineral Compositi地殼和土壤的平均化學組成（重量%）元素地殼土壤元素地殼土壤O47.049.0Ti0.

2、450.40Si29.033.0H(0.15)?Al8.057.13Mn0.100.085Fe4.653.80P0.0930.08Ca2.961.37S0.090.085Na2.501.67C0.0232.0K2.501.36N0.010.1Mg1.370.60地殼和土壤的平均化學組成（重量%）元素地殼土壤元素地殼土壤O地殼和土壤的平均化學組成（重量%）地殼和土壤的平均化學組成（重量%）二、土壤的礦物組成Mineralogical Compositions in Soil1、原生礦物（primary minerals ) 石英(Quartz)、長石(Feldspar)、云母(Mica)2、次生

3、礦物（secondary minerals ) 層狀硅酸鹽(Phyllosilicates)、水化氧化物(Hydrous oxides)、簡單鹽類(Simple salts) 二、土壤的礦物組成Mineralogical Composi原生礦物： 砂粒(sand)0.2-2mm、粉砂粒(silt) 0.002-0.2mm 硅酸鹽(silicates)、鋁硅酸鹽(aluminosilicates)礦物(Minerals)-晶態(tài)(Crystalline)、 非晶態(tài)(Noncrystalline or amorphous)原生礦物：礦物(Minerals)-晶態(tài)(Crystall第二節(jié) 粘土礦物Se

4、condary Clay Minerals第二節(jié) 粘土礦物Secondary Clay MineraPhyllosilicate Minerals一、層狀硅酸鹽粘土礦物（一）構(gòu)造特征 1、基本結(jié)構(gòu)單位（structural unit)硅氧四面體（Silica tetrahedron）鋁氧八面體（ Aluminum octahedron）Phyllosilicate Minerals一、層狀硅酸鹽 Si-O tetrahedron( 1 ) 硅氧四面體 Si-O tetrahedron( 1 ) 硅氧四面體Si-O tetrahedron硅氧四面體Si-O tetrahedron(2) 鋁氧八面

5、體Al O octahedron (2) 鋁氧八面體Al O octahedron Al(OH)6 or Mg (OH)6 OctahedronOHAl(OH)6 or Mg (OH)6 Octahedron2、單位晶片四面體片（Tetrahedral Sheets）八面體片（Octahedral Sheets）2、單位晶片四面體片（Tetrahedral Sheets）Si6O18四面體片（Tetrahedral Sheets）Si6O18四面體片（Tetrahedral Sheets）Si6O18Spaced Filled ViewSi6O18Si6O18Spaced Filled Vie

6、wSi6O18Tetrahedral Sheetunsaturated edgesitesTetrahedral Sheetunsaturated Tetrahedral Sheetunsaturated apicaloxygensn(Si4O10)4-Tetrahedral Sheetunsaturated aTetrahedral SheetSi:O 2:5Tetrahedral SheetSi:On(Al4O12)12-八面體片 （Octahedral Sheets）n(Al4O12)12-八面體片 （Octahedral三八面體(tri)octahedral SheetMg,Fe2+三

7、八面體(tri)octahedral SheetMg,Fe二八面體 Dioctahedral SheetAl3+、Fe3+二八面體 Dioctahedral SheetAl3+、Fe3、單位晶層 （Layer）Octahedral-TetrahedralLinkage3、單位晶層 （Layer）Octahedral-Tetr1：1型的晶層Serpentine (1:1 trioctahedral mineral)tetoct1：1型的晶層Serpentine (1:1 triocta2：1型的晶層Talc (2:1 trioctahedral mineral)tetocttet2：1型的晶層T

8、alc (2:1 trioctahedral2：1：1型晶層2：1：1型晶層Short-hand SymbolstetoctShort hand,Block notationShort-hand SymbolstetoctShort 4、同晶替代 （Isomorphic Substitution） permanent (layer) charge組成礦物的中心離子（ Si 4+, Al3+ )被電性相同、大小相近的離子所替代而晶格構(gòu)造保持不變的現(xiàn)象。4、同晶替代 （Isomorphic SubstitutiIsomorphic SubstitutiontetoctSi4+Mg2+Al3+Al3

9、+,Fe3+Isomorphic SubstitutiontetoctS晶片中陽離子與氧離子的比值范圍在四面體中的比值為 0.255 0.414 在八面體中的比值為 0.414 0.732 晶片中陽離子與氧離子的比值范圍在四面體中的比值為 0.255晶片中常見的陽離子離子半徑(nm)rc / ro存在的位置O2-0.135硅片、鋁片Si4+0.0400.30硅片Al3+0.0550.41硅片、鋁片F(xiàn)e2+0.0800.59鋁片F(xiàn)e3+0.0670.54鋁片Mg2+0.0780.58鋁片K+0.1341.00層間晶片中常見的陽離子離子半徑(nm)rc / ro存在的位置O（二） 層狀硅酸鹽粘土礦

10、物的種類和一般特性1、種類：高嶺組(Kaolin)：高嶺石(kaolinite)、埃洛石(Halloysite)蒙蛭組：蒙脫石(montmorillonite)、蛭石(vermiculite)水化云母組：伊利石(illite)綠泥石組：綠泥石(chlorite)（二） 層狀硅酸鹽粘土礦物的種類和一般特性1、種類：高嶺組(1:1型 高嶺石(Kaolinite)1:1型 高嶺石(Kaolinite)土壤學第一章2：1型 蒙脫石(Montmorillonite)2：1型 蒙脫石(Montmorillonite)土壤學第一章土壤學第一章2：1型 伊利石(Illite)2：1型 伊利石(Illite)土

11、壤學第一章2：1：1 綠泥石(Chlorite)2：1：1 綠泥石(Chlorite)土壤學第一章粘土礦物的主要性質(zhì)帶電性(electrical charge)巨大的表面積(surface area)離子吸附與交換(ion adsorption and exchange)脹縮性、粘結(jié)性(expansion and cohesion) 粘土礦物的主要性質(zhì)帶電性(electrical charge2、性質(zhì)性質(zhì)高嶺組蒙蛭組伊利組綠泥組同晶替代很少很 普 遍位置鋁片硅片三片CEC*3.0158012020401040層間鍵氫鍵分子鍵離 子 鍵層間物質(zhì)無陽離子 水K+水鎂片膨脹性很弱很強無比表面*102

12、0.06008007012070150顆粒大小0.2-5m0.011.00.12粘結(jié)性差強中等CEC*：陽離子代換量，單位：cmol(+) / kg比表面*：單位質(zhì)量的表面積。單位：m2 kg-11032、性質(zhì)性質(zhì)高嶺組蒙蛭組伊利組綠泥組同晶替代很少很 二、非硅酸鹽粘土礦物Nonsilicate Clay Minerals二、非硅酸鹽粘土礦物Nonsilicate Clay Min（一）結(jié)晶形態(tài)結(jié)晶態(tài)（crystallized）無定型（amorphous)結(jié)晶差的（poorly crystallized）（一）結(jié)晶形態(tài)結(jié)晶態(tài)（crystallized）（二）產(chǎn)生電荷的途徑+ H+ H+ H+

13、H+脫氫作用（deprotonation）質(zhì)子化作用（protonation）中性（neutral）負電（negative）正電（positive）（二）產(chǎn)生電荷的途徑+ H+ H+ H+ H+脫氫作用土壤學第一章（三）主要特點存在同晶替代(Isomorphous Substitution)不僅帶負電(Negative Charge)，也帶正電(Positive Charge)數(shù)量可變(Variable)晶態(tài)轉(zhuǎn)化，性質(zhì)差異較大（三）主要特點存在同晶替代(Isomorphous Subs(四) 主要類型及性質(zhì)針鐵礦(Goethite)：黃色，溫帶、亞熱帶和熱帶土壤中赤鐵礦(Hematite)：紅

14、色，亞熱帶和熱帶土壤三水鋁石(Gibbsite)：分布較廣都具有很強的固磷作用(四) 主要類型及性質(zhì)針鐵礦(Goethite)：黃色，溫帶第三節(jié) 我國土壤粘土礦物分布規(guī)律The distribution of soil minerals in China一、風化和成土作用與粘土礦物組成的關(guān)系第三節(jié) 我國土壤粘土礦物分布規(guī)律The distribut土壤學第一章1、氣候條件：影響礦物的風化速度和產(chǎn)物，影響環(huán)境的酸堿性和鹽基離子的種類。2、母質(zhì)：鹽基離子種類白云母 伊利石 蛭石 蒙脫石 高嶺石 三水鋁石復雜 簡單1、氣候條件：影響礦物的風化速度和產(chǎn)物，影響環(huán)境的酸堿性和鹽二、我國土壤粘土礦物分布規(guī)

15、律溫帶、干旱和半干旱地區(qū)土壤中的粘土礦物以伊利石、蒙蛭、綠泥石等2:1型為主。熱帶和亞熱帶的濕潤地區(qū)土壤中的粘土礦物以高嶺石和氧化物為主。二、我國土壤粘土礦物分布規(guī)律溫帶、干旱和半干旱地區(qū)土壤中的粘水云母區(qū)水云母蒙脫石區(qū)水云母蛭石區(qū)蛭石高嶺區(qū)水云母蛭石高嶺區(qū)高嶺水云母區(qū)高嶺區(qū)水云母區(qū)水云母蒙脫石區(qū)水云母蛭石區(qū)蛭石高嶺區(qū)水云母蛭主要名詞：原生礦物 次生礦物四面體 八面體同晶替換 硅鋁鐵率2：1型 1:1型主要名詞：原生礦物 次生礦物什么叫礦物?原生礦物和次生礦物在土壤中的主要作用是什么?2. 試比較高嶺石、蒙脫石和伊利石在晶架構(gòu)造上有何不同?3. 比較高嶺石與蒙脫石在性質(zhì)上的差異，產(chǎn)生這些差異的原因是什么? 思考題什么叫礦物?原生礦物和次生礦物在土壤中的主要作用是什么?思考1. 南方紅、黃壤中的粘土礦物以