土壤質(zhì)地與組成

第三節(jié)土壤質(zhì)地與組成

土壤固體土壤（約占土壤總?cè)莘e的50%）粒間孔隙（約占土壤總?cè)莘e的50%）土壤生物體——土壤動物和土壤微生物等。礦物質(zhì)—來自巖石的風(fēng)化，包括原生礦物和次生礦物，約占固體重量的95%以上。有機(jī)質(zhì)—動物殘體及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，約占固體重量的5%以下。土壤空氣—一部分由地上大氣層進(jìn)入，主要為O2

、

N2

等，另一部分由土壤內(nèi)部產(chǎn)生，主要為CO2、水汽等。土壤水分—主要由地上進(jìn)入土中，其中含有溶質(zhì)，包括離子、分子、膠體顆粒等，實際上是濃度不同的溶液（土壤溶液）。

一、土壤礦物質(zhì)由地殼深處的巖漿直接冷凝和結(jié)晶而成的礦物稱為原生礦物。在地殼中或地表面，由原生礦物經(jīng)風(fēng)化和變質(zhì)作用后，改變了原來的形態(tài)、性質(zhì)和成分而形成的新的礦物，稱為次生礦物。

1.土壤礦物質(zhì)顆粒的組成

（1）土壤中的原生礦物土壤原生礦物是指那些在風(fēng)化過程中末改變化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)的原始成巖礦物。主要類型有：硅酸鹽類

包括長石類、云母類、閃石類、輝石類。氧化物類

主要有石英類、其次是赤鐵礦類、氧化鈦類硫化物類

主要有黃鐵礦類。磷酸鹽類

主要有氟磷灰石、氯磷灰石。水晶白云母黑云母方解石（2）土壤中的次生礦物－粘土礦物

結(jié)晶次生層狀鋁硅酸鹽類礦物

土壤中粘粒的主體，主要有1：1型的高嶺石組和2：1型的蒙脫石、伊利石組。二、三氧化物類礦物

有針鐵礦（Fe2O3.H2O）、褐鐵礦（2Fe2O3.3H2O）、三水鋁石（

AI2O3.3H2O）、水鋁石（Al2O3.H2O）、水錳礦（MnO(H2O)）、軟錳礦（

MnO2）等，有結(jié)晶態(tài)的和非結(jié)晶態(tài)的。簡單鹽類

土壤中最常見鹽類有碳酸鹽、硫酸鹽類、氯化物鹽類等。

2.土壤礦物質(zhì)的化學(xué)組成

成土礦物的化學(xué)組成很復(fù)雜，幾乎包括地殼中所有的元素，主要元素約有10余種，包括氧、硅、鋁、鐵、鈣、鎂、鈉、鉀、鈦、碳，占土壤礦物質(zhì)總質(zhì)量的99%以上，其中以氧、硅、鋁、鐵4種元素所占的比例最多。

土壤有機(jī)質(zhì)—泛指土壤中以各種形態(tài)存在的一切有機(jī)物質(zhì)的總稱，是土壤中的各種動植物殘體，在土壤生物的作用下形成的一類特殊的高分子化合物。

土壤有機(jī)質(zhì)在自然土壤中差異很大，高的可超過20%，稱為有機(jī)質(zhì)土壤，低于20%以下的土壤稱為礦質(zhì)土壤，礦質(zhì)土壤占絕大多數(shù)，有些低的不足0.5％，主要為一些漠境或沙漠土壤。二、土壤有機(jī)質(zhì)0.5%5%0.5-2.0%7%（一）土壤有機(jī)質(zhì)的來源

自然土壤有機(jī)質(zhì)的主要來源是死亡的動、植物，微生物殘體及植物的枯枝落葉，但基本來源是它上面生長的綠色植物。耕地土壤有機(jī)質(zhì)的來源可概括為兩個方面：（1）栽培作物的殘留物（2）施用的有機(jī)肥。其中后者其主導(dǎo)作用。（二）土壤有機(jī)質(zhì)的元素組成

土壤有機(jī)質(zhì)組成復(fù)雜，元素組成為：含C、H、O、N、S、P、Ca、Mg、Fe、Si等,平均含碳為58%,實驗室測有機(jī)質(zhì)中的含碳量,再乘以100/58=1.724即土壤有機(jī)質(zhì)總量。

（三）土壤有機(jī)質(zhì)的化學(xué)組成（成分）1、非腐殖物質(zhì)指土壤中動植物微生物殘體和它們不同階段的分解產(chǎn)物。包括：a、碳水化合物有單糖、多糖（淀粉纖維素木質(zhì)素果膠質(zhì)）等b、含氮化合物蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸等c、含磷化合物植素、核酸、磷脂等d、含硫化合物e、脂溶性物質(zhì)和木質(zhì)素2、腐殖質(zhì)

是指有機(jī)生物殘體經(jīng)土壤微生物分解和再合成作用重新形成的一類特殊的高分子有機(jī)化合物。占土壤有機(jī)質(zhì)總量的85%以上，有資料說每公頃土壤每天可以產(chǎn)生500千克的這種物質(zhì)，它對植物的生長極為重要。（四）土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化

1.礦質(zhì)化作用——土壤有機(jī)質(zhì)在微生物的作用下，最終分解為簡單化合物，同時釋放出礦質(zhì)養(yǎng)料的過程，稱為有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化作用。礦化分兩個階段：①有機(jī)物質(zhì)在微生物分泌出的體外酶的作用下將較復(fù)雜的有機(jī)物先分解成構(gòu)成該物質(zhì)的基礎(chǔ)有機(jī)化合物。②微生物吸收第一階段的降解產(chǎn)物，一部分作為建造自身的原料，一部分則被徹底轉(zhuǎn)化為最終分解產(chǎn)物，如CO2、H2O并釋放出無機(jī)鹽（如NH4+、SO42－等）。

土壤有機(jī)質(zhì)的分解程度常用礦化率來表示：土壤有機(jī)質(zhì)的礦化率——土壤每年因礦質(zhì)化作用所消耗的有機(jī)質(zhì)數(shù)量占土壤有機(jī)質(zhì)總量的百分?jǐn)?shù)。一般農(nóng)業(yè)土壤有機(jī)質(zhì)礦化率在2—5%之間，自然土壤＜1%?？捎嬎阃寥烙袡C(jī)質(zhì)的消耗，例：一畝地表土重150000公斤，土壤有機(jī)質(zhì)含量為1%，土壤有機(jī)質(zhì)礦化率為3%，則礦化量為150000×1%×3%＝45公斤。影響土壤有機(jī)質(zhì)礦化率大小的因素：1、有機(jī)殘體的化學(xué)組成糖類、淀粉、簡單蛋白質(zhì)>粗蛋白>半纖維素、纖維素>木質(zhì)素、脂肪、蠟質(zhì)（從左到右礦化率降低）。2、有機(jī)殘體的物理狀態(tài)及殘體的C/N比鮮的比老的易分解,細(xì)碎的比整的易分解,更重要的指標(biāo)是生物殘體的C/N比,

一般說來,土壤微生物每分解25份C需吸收1份N,C/N比為25~30/1左右，而作物秸桿C/N比一般為60-80，高于25/1，因此較難分解。3、溫度

25-35℃生物殘體分解速度最迅速。4、水氣條件

要求一定的濕度和氧氣有利于礦質(zhì)化，水分在田間持水量的60%-80%、通氣良好有利于礦質(zhì)化。5、土壤酸堿度

土壤微生物大多在pH4-10范圍內(nèi)生存。pH小于4.9，有機(jī)物質(zhì)不易被分解。2.腐殖質(zhì)化作用土壤微生物將生物殘體礦化的過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物合成更為復(fù)雜的腐殖質(zhì)的過程，稱為有機(jī)質(zhì)的腐殖化作用。對于腐殖質(zhì)形成的研究已有二三百年的歷史，但整個作用機(jī)制并不清楚，各國土壤學(xué)家提出了多種腐殖質(zhì)形成假說，有植物物質(zhì)形成說、化學(xué)聚合說、細(xì)胞自溶說、微生物合成說，以原蘇聯(lián)Kononove的化學(xué)聚合說較普遍獲得公認(rèn)，腐殖質(zhì)的形成過程可分為兩個階段：

第一階段產(chǎn)生構(gòu)成腐殖質(zhì)主要成分的原始材料，如多元酚、氨基酸、多肽、氧化物醌和糖類物質(zhì)。第二階段是合成階段，微生物將上述原始材料通過某種化合機(jī)制（包括縮合等多種酶促反應(yīng)和可能的純化學(xué)反應(yīng)），進(jìn)一步合成為腐殖質(zhì)的單體分子。進(jìn)入土壤的有機(jī)物究竟有多少能夠轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)可用腐殖化系數(shù)來表示：單位質(zhì)量的有機(jī)物料在土壤中分解一年后，殘留下來的量占施入量的百分?jǐn)?shù)。不同有機(jī)物料的腐解殘留率是不同的，同一有機(jī)物料在不同土壤上的腐解殘留率也不相同，耕地土壤一般為0.2~0.4之間。影響腐殖化作用的因素有：（一）植物物質(zhì)的化學(xué)組成（二）氣候條件（三）土壤質(zhì)地（四）土壤反應(yīng)（五）土地利用方式（五）土壤有機(jī)質(zhì)在土壤肥力上作用（一）土壤有機(jī)質(zhì)可為植物生長提供養(yǎng)分（二）可以促進(jìn)微生物的活動（三）土壤有機(jī)質(zhì)可改善土壤的物理性狀（四）可調(diào)節(jié)土壤的化學(xué)性質(zhì)（五）可提高土壤保水保肥能力（六）土壤有機(jī)質(zhì)有利于加速土壤礦物的風(fēng)化（七）提高土壤有機(jī)質(zhì)有利于土壤增溫（八）土壤有機(jī)質(zhì)有助于消除土壤中農(nóng)藥殘毒和重金屬污染。

（六）耕地土壤有機(jī)質(zhì)的調(diào)節(jié)1、增施有機(jī)肥，我國歷來有施有機(jī)肥的習(xí)慣，肥源廣闊，有廄肥、堆肥、漚肥等對提高土壤的肥力作用極大，噸良田有機(jī)質(zhì)含量不少于1.1%。有機(jī)肥工廠化生產(chǎn)是未來發(fā)展趨勢。2、秸桿還田是增加土壤有機(jī)質(zhì)簡單易行的措施主要方式有：（1）與廄肥混合堆腐漚制后還田。（2）秸桿粉碎就地還田；（3）高留茬收割，高度20~30cm；（4）將秸桿作飼料，過腹還田。3、糧肥輪作，做到用地養(yǎng)地相結(jié)合。土壤粒級及劃分根據(jù)土粒的有效直徑把土粒由粗粒到細(xì)粒劃分成幾組，同組的土粒性質(zhì)基本相近即為粒組或粒級。（土壤顆粒的大小分級簡稱粒級）

常用的劃分標(biāo)準(zhǔn)：國際制、卡慶斯基制、美國制和中國暫擬分類制，如下所示。國際制土壤粒級分級標(biāo)準(zhǔn)：

表2—2國際制土壤粒級分級標(biāo)準(zhǔn)粒級名稱 單粒直徑（mm）

石礫

>2

砂粒粗砂粒

2—0.2

細(xì)砂粒

0.2—0.02

粉砂粒

0.02—0.002

粘粒

<0.002卡慶斯基制

表2—3卡慶斯基土壤粒組分類表

美國制土壤粒級分級標(biāo)準(zhǔn)

附表：美國制土壤粒級分級標(biāo)準(zhǔn)石塊>10石礫粗石礫10－3細(xì)石礫3－1砂粒粗砂粒1－0.25細(xì)砂粒0.25－0.05粉粒粗粉粒0.05－0.01細(xì)粉粒0.01－0.005黏粒粗黏粒0.005－0.001黏粒<0.001中國制土壤粒級分級標(biāo)準(zhǔn)（暫擬方案）1978二、各粒級的基本特征

1．石礫及砂粒

它們是風(fēng)化碎屑，其所含礦物成分和母巖基本一致，粒徑大，抗風(fēng)化，養(yǎng)分釋放慢，比表面積小，無可塑性、黏結(jié)性、黏著性和吸附性。無收縮性和膨脹性。氧化硅含量在80％以上，有效養(yǎng)分貧乏。2．粉粒顆粒較小，容易進(jìn)一步風(fēng)化，其礦物成分中有原生的也有次生的，有微弱的可塑性、膨脹性和收縮性；濕時有明顯的黏結(jié)性，干時減弱。粒間孔隙毛管作用強(qiáng)，毛管水上升速度快。氧化硅含量在60％一80％之間，營養(yǎng)元素含量比砂粒豐富。

3．粘粒顆粒極細(xì)小，比表面積大，粒間孔隙小，吸水易膨脹，使孔隙堵塞，毛管水上升極慢。可塑性、黏著性、黏結(jié)性極強(qiáng)，干時收縮堅硬，濕時膨脹，保水保肥性強(qiáng)．氧化硅含量在40％一60％之間，營養(yǎng)元素豐富。

三、土壤質(zhì)地及質(zhì)地分類在土壤學(xué)上把土壤顆粒的不同粒級所占的重量百分比組合即粒級大小及組成比例稱為土壤質(zhì)地，也簡稱為顆粒組成。

土壤中的礦物質(zhì)顆粒的大小及含量多少即土壤的顆粒組成不同，對土壤的肥力性質(zhì)影響很大，在顆粒組成基本相似的土壤中，常常具有類似的肥力特征。因此土壤學(xué)家根據(jù)肥力特征相近與否，把土壤顆粒組成劃分成若干組，每組為一個質(zhì)地類別，這種分類辦法就叫土壤質(zhì)地分類。

現(xiàn)介紹3種常用的質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)：

1．國際制土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)

2．卡慶斯基土壤質(zhì)地分類

3．我國土壤質(zhì)地分類

國際制土壤質(zhì)地分類表卡慶斯基土壤質(zhì)地分類表

石塊(＞3mm)含量(％)

石質(zhì)程度<0.5

非石質(zhì)土0.5－5

弱石質(zhì)土5－10

中石質(zhì)土>10

強(qiáng)石質(zhì)土附表1：中國土壤質(zhì)地分類（1978）

質(zhì)地組

質(zhì)地名稱

顆粒組成（％）（粒徑：mm）砂粒（1－0.05）粗粉粒（0.05－0.01）粘粒（<0.01）砂土粗砂土>70－<30細(xì)砂土60－70－面砂土50－60－壤土砂粉土>20>40粉土<20粉壤土>20<40黏壤土<20砂黏土>50>30黏土粉黏土

－－－30－35壤黏土35－40黏土>404、土壤質(zhì)地與肥力的關(guān)系及其改良將砂質(zhì)土、壤質(zhì)土、粘質(zhì)土基本肥力性狀比較如下：（一）砂質(zhì)土農(nóng)民稱白土、白塘土，廣泛分布于我國北方，它通氣透水性強(qiáng)，保水保肥性差，養(yǎng)分含量少，耕性好，春天升溫快，是暖性土。適種抗旱耐瘠作物，保證水源，及時灌溉，多施有機(jī)肥，少施勤施化肥，保證養(yǎng)分、水分供給。（輕、薄、暖）（二）粘質(zhì)土農(nóng)民稱紅土、紅淤土紅泥頭等，廣泛分布于平原洼地、山間盆地、湖洼地區(qū)，南方分布較廣。它的特性與砂土相反，通