土壤的基本組成課件

單元二土壤的基本組成2021/6/201第一節(jié)形成土壤母質(zhì)的礦物、巖石

礦物質(zhì)是構(gòu)成土壤的基本物質(zhì)，又是植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的源泉，是全面影響土壤肥力高低的一個(gè)重要因素。土壤中的礦物質(zhì)來(lái)自巖石的風(fēng)化物。而巖石又是由礦物組成的，不同的礦物構(gòu)成不同的巖石。不同的巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化作用，形成土壤中的礦物質(zhì)。所以礦物能影響土壤的理化性質(zhì)和土壤養(yǎng)分狀況。

2021/6/202一、主要的成土礦物

（一）礦物的概念礦物是地殼中的化學(xué)元素在各種地質(zhì)作用下形成的自然產(chǎn)物，是巖石的組成單位。

礦物都具有一定的化學(xué)成分和物理性質(zhì)，并以各種形態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）存在于自然界中。礦物可以是單一元素所組成的，也可以是幾種元素組成的化合物。形成巖石的礦物稱為造巖礦物。自然界的礦物絕大多數(shù)是固態(tài)，少數(shù)為液態(tài)或膠體狀態(tài)。2021/6/203（二）礦物的類型

礦物按成因可分為原生礦物和次生礦物.原生礦物由地殼深處熔融狀態(tài)的巖漿冷凝固結(jié)而形成的礦物稱原生礦物。如石英、長(zhǎng)石、云母、輝石、角閃石等。

次生礦物

原生礦物經(jīng)物理、化學(xué)風(fēng)化作用，組成和性質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，形成的新礦物稱次生礦物。如方解石、高嶺石等。

2021/6/204硅酸鹽類氧化物類

硫化物類

磷化物類1.原生礦物2021/6/205次生硅鋁酸鹽礦物

氧化物類礦物有結(jié)晶和非結(jié)晶兩種

簡(jiǎn)單鹽類礦物2.次生礦物2021/6/206(三)主要成土礦物的性質(zhì)

一般為白色透明，含有雜質(zhì)時(shí)呈其他顏色。石英是最主要的造巖礦物，分布最廣，為酸性巖漿的主要成分，在沉積巖和變質(zhì)巖中也常見。石英在巖石中常呈不透明或半透明晶粒狀，煙灰色，油脂光澤。石英的伴生礦物是云母、長(zhǎng)石。石英硬度大，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易風(fēng)化，巖石風(fēng)化后，石英形成砂粒，含砂粒多的土壤，含鹽基少，形成的母質(zhì)養(yǎng)分一般貧乏，酸性也較強(qiáng)。

石英2021/6/207正長(zhǎng)石KalSi3O8

晶體短柱狀，肉紅色、淺黃色、淺黃紅色等，玻璃光澤，完全解理，硬度6.0。正長(zhǎng)石在巖石中呈晶粒，長(zhǎng)方形的小板狀，板面具有玻璃光澤。伴生礦物為石英、云母等。正長(zhǎng)石易風(fēng)化，風(fēng)化后形成粘土礦物高嶺石等，可為土壤提供大量K養(yǎng)分。正長(zhǎng)石類礦物一般含氧化鉀16.9％。2021/6/208斜長(zhǎng)石

Na（AlSi3O8）·Ca（Al2Si2O8）

常呈板狀和柱狀晶體。白色或灰白色。玻璃光澤，完全解理，硬度6．0～6．5。在巖石中多呈晶粒，長(zhǎng)方形板狀，白色或灰白色，玻璃光澤。伴生礦物主要是輝石和角閃石。斜長(zhǎng)石比正長(zhǎng)石容易風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物主要是粘土礦物，能為土壤提供K、Na、Ca等礦物養(yǎng)分。2021/6/209白云母KH2Al3Si3O12常見片狀、鱗片狀。白云母無(wú)色透明或淺色（淺黃、淺綠）透明。極完全解理，薄片具有彈性，珍珠光澤，硬度2．0～3．0。白云母較難風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物為細(xì)小的鱗片狀，強(qiáng)烈風(fēng)化后能形成高嶺石等粘土礦物。黑云母KH2（Mg，F(xiàn)e）3AlSi3O12深褐色或黑色，其他性質(zhì)同白云母。黑云母主要分布在花崗巖、片麻巖和結(jié)晶片巖中，伴生礦物是石英、正長(zhǎng)石等。黑云母較白云母易于風(fēng)化，風(fēng)化物為碎片狀。云母類因化學(xué)成分不同而分為白云母和黑云母。

2021/6/2010角閃石呈細(xì)長(zhǎng)柱狀，深綠至黑色，玻璃光澤，完全解理，硬度5.0～6.0,角閃石主要分布在巖漿巖和變質(zhì)巖中的片麻巖和片巖中。在巖石中呈針狀或纖維狀。伴生礦物為正長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石和輝石，角閃石易風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物為粘土礦物。

普通角閃石

Ca（Mg，F(xiàn)e）3Si4O122021/6/2011呈短柱狀、致密塊狀，棕至暗黑色，條痕灰色，中等解理，硬度5．5。輝長(zhǎng)巖和玄武巖中，在巖石中多呈晶粒狀。伴生礦物為角閃石、斜長(zhǎng)石、輝石等，較角閃石難風(fēng)化，風(fēng)化物為粘土礦物，富含F(xiàn)e。輝石Ca（Mg，F(xiàn)e）Si2O6普通輝石2021/6/2012橄欖石呈粒狀集合體出現(xiàn)，橄欖綠色，玻璃光澤或油脂光澤。橄欖石為超基性巖的主要組成礦物，伴生礦物為斜長(zhǎng)石、輝石，不與石英共生，易風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物有蛇紋石、滑石等。蛇紋石呈污綠色，玻璃光澤或油脂光澤，斷口上有時(shí)呈蠟狀光澤，比重2．5，硬度2．0～4．0。橄攬石（Mg，F(xiàn)e）2SiO4

2021/6/2013方解石為次生礦物，呈菱形，半透明，乳白色，含雜質(zhì)時(shí)呈灰色、黃色、紅色等，完全解理，玻璃光澤。與稀鹽酸反應(yīng)生成CO2氣泡。無(wú)色透明者稱冰洲石。方解石分布很廣，是大理巖、石灰?guī)r的主要礦物，常為砂巖、礫巖的膠結(jié)物，也可在基性噴出巖氣孔中出現(xiàn)。方解石的風(fēng)化主要是受含CO2的水的溶解作用，形成重碳酸鹽隨水流失，石灰?guī)r地區(qū)的溶洞就是這樣形成的。方解石CaCO3

2021/6/2014綠泥石種類多，成分變化大，結(jié)晶體呈片狀、板狀，一般呈鱗片狀存在。暗綠色至綠黑色。完全解理，玻璃光澤至珍珠光澤。綠泥石由黑云母、角閃石、輝石變質(zhì)而成。存在于變質(zhì)巖中，如綠泥石片巖。較難風(fēng)化，風(fēng)化物為細(xì)粒。綠泥石（Mg，F(xiàn)e）5Al（AlSi3O10）（OH）82021/6/2015白云石是由方解石、菱美礦結(jié)合而成，呈彎曲的馬鞍狀、粒狀、致密塊狀等，灰白色，有時(shí)帶微黃色，玻璃光澤，性質(zhì)與方解石相似，但較穩(wěn)定，與冷鹽酸反應(yīng)微弱，只能與熱鹽酸反應(yīng)，粉末遇稀鹽酸起反應(yīng)，這是與方解石的主要區(qū)別。白云石是組成白云巖的主要礦物，也存在于石灰?guī)r中。風(fēng)化物是土壤Ca、Mg養(yǎng)分的主要來(lái)源。白云石CaCO3·MgCO32021/6/2016磷灰石呈致密塊狀、土狀等?；野住ⅫS綠、黃褐等色，不完全解理，硬度5.0。在礦物上加鉬酸銨，再加一滴硝酸即有黃色沉淀生成，這是鑒別磷灰石的主要方法。磷灰石以次要礦物存在于巖漿巖和變質(zhì)巖中。較難風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物是土壤磷養(yǎng)分的重要來(lái)源。磷灰石Ca5（PO4）3·（F，Cl）2021/6/2017石膏呈板狀、塊狀、無(wú)色或白色。玻璃光澤或絲絹光澤。硬度2．0，是干旱炎熱氣候條件下的鹽湖沉積。常作土壤改良劑。

石膏CaSO4·2H2O82021/6/2018巖石是一種或幾種礦物組合而成的自然集合體。巖石都有一定的礦物組成，結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。

二、主要成土巖石（二）巖石的概念2021/6/20191.巖漿巖巖漿巖是地球內(nèi)部巖漿侵入地殼或噴出地表冷凝形成的巖石。巖漿巖的類型:巖漿巖深成巖

淺成巖

噴出巖

侵入巖

（二）巖石的類型2021/6/20202021/6/2021主要的巖漿巖

酸性巖SiO2含量在65％以上如花崗巖,流紋巖

中性巖SiO2

含量52％～65％如閃長(zhǎng)巖,安山巖基性巖SiO2

含量45％～52％如輝長(zhǎng)巖,玄武巖

超基性巖SiO2含量小于45％如橄欖巖

脈巖如偉晶巖

2021/6/2022侵入性巖漿巖噴出性巖漿巖玄武巖花崗巖2021/6/20232.沉積巖沉積巖是由地殼表面早期形成的巖石經(jīng)風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積、壓實(shí)、膠結(jié)硬化而形成的巖石。一般分為機(jī)械沉積巖、化學(xué)沉積巖和生物沉積巖三類。2021/6/2024

以顆粒大小分為:礫狀結(jié)構(gòu)(如礫巖),粒狀結(jié)構(gòu)(如沙巖),中粒狀結(jié)構(gòu)(如沙巖)以顆粒形狀分為:角礫狀結(jié)構(gòu)，顆粒有棱角(如角礫巖)，圓滾狀結(jié)構(gòu)，顆粒無(wú)棱角(如礫巖)主要的沉積巖:角礫巖,礫巖,砂巖頁(yè)巖,石灰?guī)r

2021/6/20252021/6/2026

原來(lái)存在的巖石在新的地殼變動(dòng)或巖漿活動(dòng)產(chǎn)生的高溫、高壓下，使巖石的礦物重新結(jié)晶，重新排列，改變其結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和化學(xué)成分，而形成的新巖石，稱變質(zhì)巖。

3.變質(zhì)巖2021/6/2027(三)主要的變質(zhì)巖:巖片,麻巖,石英,巖板巖,結(jié)晶片巖,千枚巖,大理巖

2021/6/20282021/6/2029第二節(jié)礦物巖石的風(fēng)化作用與土壤母質(zhì)風(fēng)化作用是地球表面或近地球表面的巖石在大氣圈各種營(yíng)力作用下所產(chǎn)生的物理化學(xué)變化。巖石發(fā)生物理和化學(xué)的變化稱為風(fēng)化。一、風(fēng)化作用的概念和類型

（一）風(fēng)化作用概念2021/6/2030（二）風(fēng)化作用的類型

由于作用因子的不同，巖石風(fēng)化作用過(guò)程的特點(diǎn)各異，可分為物理風(fēng)化，化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化三大類型。

1.物理風(fēng)化巖石發(fā)生疏松、崩解等機(jī)械破壞過(guò)程，只造成巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的改變，一般不引起化學(xué)成分的變化的過(guò)程稱為物理風(fēng)化。(見下圖）2021/6/2031巖石的層狀剝落示意圖2021/6/2032引起物理風(fēng)化作用的因素很多，主要有：

★冰劈作用進(jìn)入巖石裂縫中的水反復(fù)融化與凍結(jié)，對(duì)巖面產(chǎn)生劈裂作用而引起。

★風(fēng)和流水的作用主要風(fēng)和流水把巖石表層剝落的碎屑吹走、沖走及磨蝕?！餆崃ψ饔脦r石受熱后引起表層和內(nèi)部熱脹冷縮不同引起。2021/6/2033★冰川作用冰川底部和兩側(cè)的巖石會(huì)受到冰川的壓力和磨蝕作用而破碎。

★卸荷作用指由巖石卸荷釋重而引起的剝離作用。在花崗巖分布區(qū)最為常見。2.化學(xué)風(fēng)化作用

巖石和礦物在大氣，水及生物的相互作用下發(fā)生的化學(xué)成分和礦物組成的變化，稱化學(xué)風(fēng)化。2021/6/2034

引起化學(xué)風(fēng)化作用的主要因素有●溶解作用指巖石礦物溶解于水的作用。

●水化作用指水分子與礦物化合生成含水礦物的化學(xué)作用。

●水解作用指礦物與水發(fā)生反應(yīng)而分解的作用。

2021/6/20353.生物風(fēng)化作用巖石和礦物在生物影響下發(fā)生的物理和化學(xué)變化稱生物風(fēng)化作用。生物風(fēng)化作用主要有兩個(gè)方面：

●氧化作用巖石中的很多礦物都能被自然界的氧氧化生成新礦物。

●碳酸化作用碳酸與巖石中的金屬離子發(fā)生反應(yīng)形成碳酸鹽的作用稱之為碳酸化作用。這種現(xiàn)象在石灰?guī)r地區(qū)最為常見。2021/6/2036

A:生物的機(jī)械破碎作用由生物的生命活動(dòng)引起的巖石機(jī)械破碎作用(物理風(fēng)化)。例如：根劈作用。B:生物的化學(xué)分解作用有些生物在生命活動(dòng)中靠分泌酸類物質(zhì)分解巖石，從中吸取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。▲▲上述3種風(fēng)化類型之間相互影響，相互聯(lián)系,只是在不同的外界條件下各有側(cè)重。

2021/6/2037

成土母質(zhì)指巖石風(fēng)化后形成的疏松碎屑物，通過(guò)成土過(guò)程可發(fā)育為土壤?？煞譃闅埛e母質(zhì)和運(yùn)積母質(zhì)。這種物質(zhì)是形成土壤的基礎(chǔ)，因此稱為成土母質(zhì)，簡(jiǎn)稱母質(zhì)。二、土壤母質(zhì)的形成及我國(guó)的主要成土母質(zhì)（（一）母質(zhì)的形成2021/6/20382.坡積物

坡積物是基巖風(fēng)化物被雨水或融雪水在重力作用下，沿斜坡運(yùn)行，堆積在山坡和山麓的一種運(yùn)積母質(zhì)。肥力較高。

（二）成土母質(zhì)的類型1.殘積物

原積物也稱殘積物。指基巖風(fēng)化后殘留于原地的物質(zhì)。母質(zhì)的性質(zhì)受母巖影響較大，一般上層顆粒細(xì)，下層粗，逐漸過(guò)渡到母巖層。2021/6/20395.湖積物湖積物指原湖泊底部的沉積物質(zhì)，以后由于湖水位的下降或陸地上升而出露的一種母質(zhì)。3.洪積物

是山洪夾雜泥沙和碎石沉積在山前谷口一帶的一種運(yùn)積母質(zhì)。洪積母質(zhì)往往形成扇形，稱為洪積扇。洪積物的母質(zhì)層較深厚，養(yǎng)分豐富，形成的土壤肥力較高。4.沖積物沖積物指被河水或山溪水搬運(yùn)而沉積的物質(zhì)。沖積物因流域廣，成分復(fù)雜，養(yǎng)分也比較豐富。2021/6/20408.黃土及黃土狀物質(zhì)

黃土是由風(fēng)搬運(yùn)沉積的第四紀(jì)陸相粉砂質(zhì)富含碳酸鈣的土狀沉積物。黃土形成的土壤肥力一般較高。

6.淺海沉積物淺海沉積物指河流攜帶泥沙，在海岸邊沉積的物質(zhì)。7.風(fēng)積物風(fēng)積物是經(jīng)風(fēng)搬運(yùn)而堆積的物質(zhì)，如風(fēng)成砂和黃土。形成的土壤肥力低。一般風(fēng)積物多為砂丘、砂崗等。2021/6/204110.冰川沉積物和冰水沉積物冰川沉積物由冰川搬運(yùn)的粉砂、沙礫石和漂礫等混合的非層狀沉積的物質(zhì)。冰水沉積物指由冰川搬運(yùn)，以后為冰川融水的水流所分選、沉積物質(zhì)。在我國(guó)分布較廣，但多不連續(xù)，呈小片分布。9.第四紀(jì)紅色粘土指第四紀(jì)溫暖潮濕氣候下形成的紅色粘質(zhì)殘積物或運(yùn)積物。質(zhì)地粘重，呈紅色、棕紅色，養(yǎng)分含量少，酸至強(qiáng)酸反應(yīng)。2021/6/2042第三節(jié)土壤礦物質(zhì)土粒的組成及特性一、粒徑對(duì)礦物質(zhì)土粒的礦物組成與化學(xué)組成的影響

土壤中的各種固體顆粒簡(jiǎn)稱土粒。分單粒和復(fù)粒。二、礦物質(zhì)土粒的大小分級(jí)（一）粒級(jí)的概念粒級(jí)（粒組）：土粒大小不同，性質(zhì)也隨之而異?？砂凑胀亮Ａ降拇笮〖捌湫再|(zhì)分成若干粒級(jí)(或粗細(xì))。（二）粒級(jí)的分類粒級(jí)分類常用的標(biāo)準(zhǔn)有以下三種：2021/6/20431．國(guó)際制

國(guó)際制原為瑞典土壤學(xué)家愛特伯所擬定。粒級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)為十進(jìn)位的，簡(jiǎn)明易記，西歐多采用。其分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下表：2021/6/20442．卡慶斯基制

由前蘇聯(lián)卡慶斯基擬定的分類標(biāo)準(zhǔn)。將大于1毫米的稱為石礫；小于1毫米的又以0．01毫米為界，大于0．01毫米的土粒稱為物理性砂粒，小于0，01米的土粒稱為物理性粘粒，其標(biāo)準(zhǔn)如下表：

2021/6/20453.中國(guó)制

中國(guó)科學(xué)院南京土壤所等單位，按我國(guó)習(xí)用的標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合群眾經(jīng)驗(yàn)綜合而成。我國(guó)這個(gè)分類標(biāo)準(zhǔn)與目前國(guó)際上通用的標(biāo)準(zhǔn)大體相近，但也有一些差別，它把粘粒的上限移至2微米,而把粘粒級(jí)分為粗和細(xì)兩個(gè)粒級(jí).其標(biāo)準(zhǔn)如下表：2021/6/2046三、礦物質(zhì)的機(jī)械組成和質(zhì)地分類（一）機(jī)械組成和質(zhì)地的概念粗細(xì)不同的土粒在土壤中占有的不同的比例，這種大小不同土粒的比例組合，叫礦物質(zhì)土粒的機(jī)械組成。

根據(jù)機(jī)械組成的一定范圍劃分的土壤類型叫土壤質(zhì)地。2021/6/2047（二）土壤質(zhì)地分類制國(guó)際制土壤質(zhì)地分類：是一種三級(jí)分類法，即按砂粒、粉粒、粘粒三種粒級(jí)占百分?jǐn)?shù)進(jìn)行分類，劃分為砂土、壤土、粘壤土、粘土四類十二級(jí)。＜15%者為砂土質(zhì)地組和壤土質(zhì)地組；15%～25%者為粘壤組；＞25%為粘土組。當(dāng)土壤含粉粒＞45%時(shí)，在各組質(zhì)地的名稱前冠以“粉質(zhì)”字樣；當(dāng)土壤含粉粒55%～

45%時(shí)，則冠以“砂質(zhì)”字樣，當(dāng)砂粒含量＞85%時(shí)，則為壤砂土或砂土。2021/6/20482．卡慶斯基土壤質(zhì)地分類這是一種二級(jí)分類法，按物理性砂粒和物理性粘粒的百分?jǐn)?shù)劃分為砂土、壤土及粘土三類九級(jí)。解放后，我國(guó)多采用這種分類。如下表：2021/6/2049我國(guó)土壤質(zhì)地分類

近來(lái)中國(guó)科學(xué)院主編的《中國(guó)土壤》一書中，介紹了我國(guó)土壤質(zhì)地分類方案，如表：2021/6/2050四、不同質(zhì)地土壤的肥力特點(diǎn)和利用改良（一）不同質(zhì)地土壤的肥力特點(diǎn)和利用1．砂土類

砂質(zhì)土常處于透氣、缺水、溫度高而不穩(wěn)的狀態(tài)。種子萌發(fā)出苗快，發(fā)小苗不發(fā)者苗，但如果根據(jù)它的優(yōu)點(diǎn)，種植生長(zhǎng)期短而耐瘠薄的作物，如高粱、芝麻、花生等作物，并逐年加以調(diào)劑改良，也能發(fā)揮其生產(chǎn)潛力。在制定生產(chǎn)措施時(shí)應(yīng)加以注意。

2021/6/20512．粘土類

粘土比較緊實(shí)板結(jié)，濕時(shí)泥濘，于時(shí)堅(jiān)硬，耕作費(fèi)力，宜耕朗短，在粘土上頂土弱的種子不易發(fā)芽出苗，可能產(chǎn)生缺苗斷壟的現(xiàn)象。在小苗生長(zhǎng)期，由于土壤溫度低，透氣難而又緊實(shí)，限制幼苗根系伸長(zhǎng)，小苗表現(xiàn)瘦弱矮黃。但生產(chǎn)后期，根系開始擴(kuò)張，供水供肥能力強(qiáng)，所以生長(zhǎng)旺盛，控制不好甚至貪青晚熟。與砂土相反，這種土“發(fā)者苗不發(fā)小苗”。宜種植禾本科作物如小麥、水稻、玉米等。2021/6/2052該土類由于砂粘適中，大小孔隙比例適當(dāng)，通透性好，保水保肥性好，養(yǎng)分含量豐富，有機(jī)質(zhì)分解快，保肥性能也強(qiáng)，土性溫暖，耕作方便，宜耕期長(zhǎng)，耕作質(zhì)量好，發(fā)小苗也發(fā)老苗，故適宜種植各種作物。3．壤土類

2021/6/2053（三）不同質(zhì)地土壤的改良1．客土法客土是改良土壤質(zhì)地的較有效的方法。一般要就地取材，因地制宜。在砂地附近有粘土或膠粘土、河溝淤泥，可采用搬粘壓砂的辦法；粘土地塊附近有砂土或河砂可采用搬砂壓泥的辦法，通過(guò)耕作使砂粘摻合。逐年改良達(dá)到三成泥七成砂或四成泥六成砂的范圍內(nèi)。2021/6/20542．施有機(jī)肥

有機(jī)肥料中，含有大量有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)的粘結(jié)力和粘著力都比砂粒強(qiáng)，而比粘粒弱。施用有機(jī)肥可以克服砂土過(guò)砂，粘土過(guò)粘的缺點(diǎn)；有機(jī)質(zhì)還可改善土壤結(jié)構(gòu)狀況，使土壤松緊程度、孔隙狀況、吸收性能都得到改善，從而提高土壤的肥力。山西省晉中地區(qū)許多社隊(duì)連年施用大量秸桿肥，就顯著地改良了不同質(zhì)地的土壤性質(zhì)。2021/6/20553．耕翻法砂土表層下不深處有淤泥層，稱為夾粘層，粘土表層下不深處有砂土層，稱為腰砂地或隔砂地，對(duì)作物生長(zhǎng)都不利。改良這種土壤，可采取表土“大鍋蓋”的辦法，把表土翻到一邊，然后把下層的砂土或粘土翻到表層來(lái)，上下砂粘土層攪棍摻和，調(diào)劑土質(zhì)。深翻的深度，應(yīng)根據(jù)砂層粘層的具體位置而定

2021/6/20564．引洪放淤，引洪漫砂在洪水地區(qū)可以引洪放淤，引洪漫砂，這是改良土壤質(zhì)地行之有效的辦法。山西省河曲縣曲峪大隊(duì)，引洪淤?zèng)]河灘，壓住了砂石，淤平了河灘，使沙石荒灘變成4000畝好地，畝產(chǎn)800多斤。陜西省榆林地區(qū)群眾創(chuàng)造了“引水拉砂”、“引洪淤地”的治砂辦法，選出了數(shù)萬(wàn)畝良田。

2021/6/2057一土壤水分二土壤空氣及其更新三土壤熱性質(zhì)及土壤熱量平衡四土壤空氣與土壤溫度對(duì)植物生長(zhǎng)的影響第四節(jié)土壤的水分、空氣和熱量狀況2021/6/2058一)土壤水在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中重要性二)土壤水的基礎(chǔ)知識(shí)三)土壤水分研究的形態(tài)學(xué)與能態(tài)學(xué)四)土壤水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律五)土壤水狀況及水分平衡一土壤水分2021/6/2059

本節(jié)通過(guò)對(duì)我國(guó)目前水資源現(xiàn)狀特點(diǎn)的分析概述，了解水資源在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的重要性；在此基礎(chǔ)上著重介紹土壤水的形態(tài)學(xué)和能態(tài)學(xué)觀點(diǎn)以及土壤含水量等基礎(chǔ)知識(shí)：闡明土壤水分的分布、運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及田間水分的平衡。通過(guò)本章教學(xué)，目的讓學(xué)生掌握土壤水的類型、性質(zhì)以及土壤水的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，要求學(xué)生掌握土壤水分運(yùn)移的基本規(guī)律及調(diào)節(jié)措施，以便有效地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

2021/6/2060一土壤水在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的重要性一）我國(guó)水資源概況

我國(guó)水資源的基本特點(diǎn)：1.水資源空間分布特點(diǎn)地區(qū)間水資源分布不均勻，水土組合極不平衡。我國(guó)東部區(qū)為多雨帶，而西部區(qū)為缺水帶。2.時(shí)間分布特征水資源年際間變化和年內(nèi)分配不均，半干旱、半濕潤(rùn)區(qū)甚至南方出現(xiàn)季節(jié)性缺水。3.水資源與耕地資源組合不協(xié)調(diào)我國(guó)北方耕地多而水資源量小，南方地區(qū)耕地少而水資源豐富。

我國(guó)農(nóng)業(yè)水資源缺乏且用量大，但利用率低，短缺與浪費(fèi)是我國(guó)農(nóng)業(yè)用水緊張的重要特征。2021/6/2061二）土壤水在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的重要作用

1.土壤水分狀況是農(nóng)田植物與其環(huán)境間進(jìn)行各種物質(zhì)交換的媒介。2.土壤水分狀況通過(guò)影響土壤溫度和通氣狀況，對(duì)植物的產(chǎn)量和品質(zhì)有重要作用。3.土壤水分移動(dòng)過(guò)程影響生態(tài)平衡。土壤水、地表水、地下水、大氣水、植物水構(gòu)成自然界水分循環(huán)完整體系的5個(gè)方面，并成為五水轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)。土壤在調(diào)節(jié)自然界水分的正常循環(huán)，維持生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)方面具有極為重要的作用。

重點(diǎn)：重點(diǎn)掌握土壤水的重要作用。

2021/6/2062土壤水分的表示方法和測(cè)定技術(shù)（一）土壤含水量的表示方法1.質(zhì)量含水量：土壤中水分的質(zhì)量占干土重的百分?jǐn)?shù)。干土重為105℃~110℃下的烘干土重。

2.容積含水量：?jiǎn)挝煌寥揽側(cè)莘e中水分所占的容積百分?jǐn)?shù)。容積含水量=質(zhì)量含水量×容重3.土壤水貯量：一定面積和一定厚度土壤中含水量的絕對(duì)數(shù)量。由水深和絕對(duì)水體積表示。4.土壤相對(duì)含水量：土壤實(shí)際含水量占該土壤田間持水量的百分?jǐn)?shù)。

（二）土壤含水量的測(cè)試技術(shù)1.經(jīng)典烘干法（標(biāo)準(zhǔn)方法）2.快速烘干法3.中子法4.電阻法5.TDR法2021/6/2063土壤墑情1．墑情的種類

汪水：土壤含水量在田間持水量以上。黑墑：土壤含水量為田間持水量75%以上。

黃墑：土壤含水量為田間持水量的50%~75%。

潮干土：土壤含水量在田間持水量的50%以下。

干土：土壤含水量在萎蔫系數(shù)以下。2.

墑情的判斷①墑情在空間上的層次性：表墑；底墑；深墑。②墑情在時(shí)間上的季節(jié)性：與氣候的季節(jié)性以及作物的生長(zhǎng)發(fā)育季節(jié)密切相關(guān)。2021/6/2064土壤水分研究的形態(tài)學(xué)與能態(tài)學(xué)土壤水分研究的形態(tài)學(xué)特征與性質(zhì)（一）土壤水分的保持

土壤水分的保持的力主要有兩種，即吸附力和毛管力。（二）土壤水分類型及性質(zhì)

①吸濕水由于干燥土粒的吸附力所吸附的氣態(tài)水而保持在土粒表面的水分稱吸濕水。吸濕水的特點(diǎn)：吸濕水受土粒的吸持力很大，不能移動(dòng)，具有固態(tài)水的性質(zhì)，對(duì)溶質(zhì)無(wú)溶解力，為無(wú)效水。

2021/6/2065②膜狀水把達(dá)到吸濕系數(shù)的土壤，在用液態(tài)水來(lái)繼續(xù)濕潤(rùn)，土壤吸濕水層外可吸附液態(tài)水分子形成水膜，這種由吸附力吸附在吸濕水層外面的液態(tài)水膜叫膜狀水或薄膜水。膜狀水的特點(diǎn)：性質(zhì)與液態(tài)水相似，但粘滯性較高而溶解能力較小，它能移動(dòng)，但速度非常緩慢，屬有效水，可被作物利用；而吸力大于15atm的內(nèi)層膜狀水，作物便不能利用，為無(wú)效水。凋萎系數(shù)（臨界水分）：當(dāng)作物呈現(xiàn)永久萎蔫時(shí)的土壤含水量稱凋萎系數(shù)。2021/6/2066③毛管水毛管水是依靠毛管力保持在毛管中的水分，特點(diǎn)：能向上下左右移動(dòng)，速度快。有溶解養(yǎng)分的能力，也有輸送養(yǎng)分到作物根部的作用。既能被土壤保持又能被植物利用的有效水分。根據(jù)土層中地下水面與毛管水相連與否可分為：1）毛管上升水：是指地下水沿著毛管上升而充滿毛管孔隙中的水分。土壤中毛管上升水的最大值稱為毛管持水量，它是吸濕水、膜狀水和毛管上升水的總和。毛管水上升高度與土壤質(zhì)地相關(guān)。

2021/6/20672）毛管懸著水：借毛管力保持在土壤上層不與地下水相連的水分。這種象懸著在上層土壤中的毛管水稱為毛管懸著水。

毛管懸著水的最大時(shí)的土壤含水量稱為田間持水量。這是確定灌水量的重要參數(shù)。不同質(zhì)地，土壤田間持水量有很大不同。2021/6/2068重力水當(dāng)土壤水分超過(guò)田間持水量，多余的水分就會(huì)受重力的作用沿土壤中大孔隙望下移動(dòng)，這種受重力支配的水叫重力水。重力水不受土壤吸附力和毛管力的作用。它是植物根系能夠吸收利用的水分。土壤最大持水量（全蓄水量）：當(dāng)土壤被重力所飽和，即土大小孔隙全部被水分充滿時(shí)的土壤含水量稱為飽和持水量或土壤最大持水量。

吸濕水、膜狀水、毛管水、重力水都存在于土壤中，彼此相互聯(lián)系，相互轉(zhuǎn)化。如毛管水過(guò)量可變?yōu)橹亓λ?，重力水被毛管吸收可變?yōu)槊芩?021/6/2069土壤水分的能量概念

土水勢(shì)：土壤在各種力（吸附力、毛管力、重力和靜水壓力等）的作用下，勢(shì)（或自由能）的變化（主要是降低），稱為土水勢(shì)。用土水勢(shì)研究土壤水有許多優(yōu)點(diǎn)：可以作為判斷各種

土壤水分能態(tài)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和尺度；水勢(shì)的數(shù)值可以在土壤—植物—大氣之間統(tǒng)一使用，把土水勢(shì)、根水勢(shì)、葉水勢(shì)等統(tǒng)一比較，判斷它們之間的水流方向，速度和土壤水的有效性；對(duì)土壤水勢(shì)的研究還能提供一些更為精確的測(cè)定手段。

2021/6/2070土壤水由土水勢(shì)高處流向低處。土水勢(shì)包括基質(zhì)勢(shì)、壓力勢(shì)、溶質(zhì)勢(shì)、重力勢(shì)等分勢(shì)。土壤水吸力是指土壤水承受一定吸力的情況下所處的能態(tài)。土壤水由吸力低處流向高處。2021/6/2071水分特征曲線土壤水的能量指標(biāo)（在非鹽堿土即基質(zhì)吸力或基質(zhì)勢(shì)，與土壤水的容量指標(biāo)（即土壤含水量）作成相關(guān)曲線稱土壤水分特征曲線。

滯后現(xiàn)象：從干到濕與從濕到干所得到的土壤水分特征曲線不重合的現(xiàn)象。2021/6/2072土壤水分的有效性有效性：是指水分被植物利用的程度。有效水：可被植物吸收利用的那一部分水分稱有效水。無(wú)效水：另一部分不能被植物吸收利用的水稱為無(wú)效水。土壤水分常數(shù)（吸濕系數(shù)、凋萎系數(shù)、最大分子持水量、田間持水量、土壤水分毛管持水量、飽和持水量等都是土壤水分常數(shù)，這些常數(shù)對(duì)于作物的生長(zhǎng)有一定意義）土壤有效水的范圍（%）=田間持水量（%）-凋萎系數(shù)（%）速效水：田間持水量至毛管斷裂含水量。遲效水：毛管斷裂含水量至凋萎系數(shù)。土壤中各種類型水分有效性如圖所示。2021/6/2073

土壤水是否有效及其有效程度如何，在很大程度上決定于土壤水吸力和根吸力的對(duì)比。一般土壤水吸力大于根吸力則為無(wú)效水，反之為有效水。2021/6/2074

土壤水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

一、液態(tài)水的運(yùn)動(dòng)1．飽和流土壤所有的大小孔隙都充滿水時(shí)的水流叫飽和流。飽和流的推動(dòng)力是重力勢(shì)和壓力勢(shì)梯度，在飽和流中土壤導(dǎo)水率稱飽和導(dǎo)水率（K飽），影響飽和導(dǎo)水率的因素主要取決于土壤中粗孔的孔徑和數(shù)量，孔徑愈大，粗孔數(shù)量愈多，飽和導(dǎo)水率就愈高，水愈容易通過(guò)。一般來(lái)說(shuō)：對(duì)K值而言，砂土大于壤土大于粘土。2021/6/2075

2.不飽和流土壤中部分孔隙充滿水時(shí)的水流叫不飽和流。它是大部分土壤中水分流動(dòng)的形式。不飽和流的推動(dòng)力主要是基質(zhì)勢(shì)梯度（或土壤水吸力梯度）和重力勢(shì)梯度。在吸水力較高時(shí)，導(dǎo)水率極低，水分運(yùn)動(dòng)速度非常緩慢。

對(duì)于飽和流而言，導(dǎo)水性最好的是粗孔多的土壤，而在不飽和流中，細(xì)孔多的粘土和壤土，比砂土的導(dǎo)水性好。因?yàn)樵谙嗤耐寥牢ο拢寥浪倪B續(xù)程度好，因此，在不飽和流中，導(dǎo)水率隨土壤吸力的增加而降低，或土壤含水量的減少而降低，這種情況在砂土較為急劇，在粘土中較為緩和，壤土居中。2021/6/20763.土壤水分的入滲（1）入滲是指在給土壤供水期間，液態(tài)水自地表進(jìn)入土壤的過(guò)程。（2）入滲速率隨入滲時(shí)間的延長(zhǎng)而延緩，最后達(dá)到一個(gè)比較穩(wěn)定的數(shù)值（如圖所示）。常使用的指標(biāo)為最初入滲速率、最后入滲速率、入滲開始1h后的入滲速率。（3）入滲過(guò)程中土壤水剖面水分分布，在質(zhì)地均一的土壤剖面上如圖所示。無(wú)論表土下是砂層還是細(xì)土層，在不斷入滲中最初都能使上層土壤先積蓄水，以后才下滲。土壤入滲速率隨時(shí)間的變化入滲中土壤水剖面2021/6/2077二、氣態(tài)水的運(yùn)動(dòng)

土壤氣相水在孔隙內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)際上是水氣分子從一個(gè)地方向另一個(gè)地方擴(kuò)散的運(yùn)動(dòng)。它服從于一般氣體擴(kuò)散定律。土壤氣態(tài)水運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為水汽擴(kuò)散和水汽凝結(jié)。水氣運(yùn)動(dòng)的梯度是由土壤水吸力梯度和溫度梯度所引起的，其中溫度梯度作用力大?！耙钩薄爆F(xiàn)象和“凍后聚墑”現(xiàn)象是土壤水汽凝結(jié)的結(jié)果。在干旱期間，土壤水不斷以水氣形態(tài)由表土向大氣擴(kuò)散稱土面蒸發(fā)。2021/6/2078土壤蒸發(fā)有三個(gè)明顯的階段：（1）大氣蒸發(fā)力控制階段（蒸發(fā)率不變階段）：特點(diǎn)：土壤水較多，向土面的導(dǎo)水率高，足以補(bǔ)償土面蒸發(fā)消耗水量，所以蒸發(fā)率不變，一般可持續(xù)幾天，丟水量也大。雨水或灌水后及時(shí)中耕或地面覆蓋是減少土壤水損失的重要措施（2）土壤導(dǎo)水力控制階段（蒸發(fā)率降低階段）特點(diǎn)：土壤蒸發(fā)的強(qiáng)度取決于土壤的導(dǎo)水性質(zhì)，即導(dǎo)水率的大小。該階段維持的時(shí)間不長(zhǎng)。（3）擴(kuò)散控制階段：土面形成干土后，土壤水向干土層的導(dǎo)水率降至近于零時(shí)，液態(tài)水已不能運(yùn)行至地表，在干土層下稍微濕潤(rùn)土層的水分汽化，形成水氣分子通過(guò)干土層擴(kuò)散到大氣中去。這一階段，通過(guò)鎮(zhèn)壓以防止蒸發(fā)，抑制水氣向大氣擴(kuò)散。二階段初。從以上三個(gè)階段可以看出：保墑重點(diǎn)應(yīng)該在第一階段末和第二階段初。

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土壤水分狀況及水分平衡一、田間水分平衡應(yīng)用水平衡原理，可以田間水分平衡：在一定容積土壤內(nèi)水的收入與支出，在農(nóng)田，主要是指根層土壤水的平衡，根層深度一般多指1-2m深度以內(nèi)，在一定時(shí)期內(nèi)，根層土壤水分含量的變化。

△水=水收-水支土壤水的收入有降水、灌溉水（是主要土壤水的收入）以及其它來(lái)源的水（如四周流入的地表水、地表徑流、借毛管上升的地下水。

土壤水分支出：地表徑流（水徑）、深層滲漏（水漏）、土面蒸發(fā)（水蒸）和植物蒸騰（水騰），因此△水=水降+水灌-水徑-水漏-水蒸-水騰

由于水蒸和水騰很難分別測(cè)定，故常在一起稱為蒸散。了解作物日耗水量，在灌區(qū)還可作為確定灌溉時(shí)間的依據(jù)。

SPAC循環(huán)體系2021/6/2080二、土壤水分狀況土壤水分狀況通常是指周年中土壤剖面上下土層的含水量或土水勢(shì)的情況及變化（也稱為墑情）。

我國(guó)北方在周年內(nèi)土壤水分狀況可分為四個(gè)時(shí)期：

1.土壤濕度相對(duì)穩(wěn)定期2.春夏之交土壤失水期3.夏季土壤水分聚集期4.晚秋至冬初的土壤失水期三、土壤水分狀況調(diào)節(jié)1.科學(xué)合理地灌水2.搞好農(nóng)田基本建設(shè)和流域綜合治理3.采用合理的農(nóng)藝措施，進(jìn)行耕作保墑4.地面覆蓋技術(shù)5.化學(xué)保墑增溫劑的應(yīng)用6.排水

2021/6/2081二土壤空氣及其更新一、土壤空氣組成特點(diǎn)二、土壤空氣的更新三、土壤通氣性2021/6/2082一、土壤空氣的組成特點(diǎn)1．土壤空氣中的CO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于大氣2．土壤空氣中的O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于大氣3．土壤空氣的水汽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總是多于大氣4．土壤空氣中有時(shí)有少量還原性氣體5．土壤空氣成分隨時(shí)間和空間而變化二、土壤空氣的更新（土壤空氣與大氣的交換）1.整體交換土壤空氣在溫度、氣壓、風(fēng)、降雨或灌水等因素的作用下整體排出土壤，同時(shí)大氣也整體進(jìn)入，稱整體交換。交換速度較快。

如土溫高于氣溫，土內(nèi)空氣受熱膨脹而被排出土壤，氣壓低，大氣的重量減少，土壤空氣被排出。2.氣體擴(kuò)散氣體擴(kuò)散：它是指氣體分子由濃度高（氣壓大）向濃度?。鈮旱停┨幰苿?dòng)。交換速度較慢，氣體擴(kuò)散是氣體交換的主要方式。2021/6/2083土壤中O2的分壓總是低于大氣，而CO2的分壓總是高于大氣。所以O(shè)2是從大氣向土壤擴(kuò)散，而CO2則是從土壤向大氣擴(kuò)散，正如人不斷呼出CO2和吸進(jìn)O2一樣，因此，土壤氣體交換被稱為“土壤呼吸”。三、土壤的通氣性土壤通氣性是指土壤空氣與大氣進(jìn)行交換以及土體允許通氣的能力。土壤通氣性的重要性：通氣與大氣的交流，不斷更新其組成，使土體各部分組成趨向一致，如果土壤通氣性差，土壤中的O2在短時(shí)間內(nèi)可能被全部耗竭，而CO2的含量隨之升高，以至妨礙作物根系的呼吸。重點(diǎn)：重點(diǎn)掌握土壤空氣組成特點(diǎn)及土壤的通氣性。2021/6/2084三土壤熱性質(zhì)及土壤熱量平衡

一、土壤的熱量來(lái)源

二、土壤的熱性質(zhì)三、土壤熱平衡及其熱量狀況2021/6/2085一、土壤熱量的來(lái)源

1．太陽(yáng)的輻射能太陽(yáng)輻射能是土壤熱量的主要來(lái)源，地球表面所獲得的平均輻射強(qiáng)度為1.9cal/cm2/mm，此值又稱太陽(yáng)常數(shù)。2.生物熱土壤微生物在分解有機(jī)質(zhì)的過(guò)程中常放出一定的熱量，但數(shù)量較少。23.地球內(nèi)熱由地球內(nèi)部的巖漿傳導(dǎo)至地表的熱。但因地殼導(dǎo)熱能力差，因此這部分熱量占的比例小，但溫泉附近，這一熱源不可忽視。2021/6/2086二、土壤的熱性質(zhì)1．土壤熱容量是指單位重量或單位容積的土壤，當(dāng)溫度增或減1℃時(shí)所需要吸收或放出的熱量，一般用焦耳數(shù)表示。土壤熱容量愈大，則土溫升高或降低愈慢，反之則愈快。容積熱容量與重量熱容量的關(guān)系：容積熱容量=重量熱容量×土壤容重土壤固、液、氣三相組成的熱容量差異很大。土壤水的熱容量最大。通過(guò)調(diào)控土壤水分狀況可以調(diào)節(jié)土壤熱狀況。

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2.土壤導(dǎo)熱率土壤吸收一定的熱量后，除用于本身的升溫外，還將熱量傳給臨近土層。土壤傳導(dǎo)熱量的特性稱土壤導(dǎo)熱性。土壤導(dǎo)熱性的大小用導(dǎo)熱率衡量。土壤導(dǎo)熱率：指厚度為1cm，兩端溫度相差1℃時(shí)，每秒鐘通過(guò)1cm2土壤斷面的焦耳數(shù)。（J/cm2.S.K）土壤導(dǎo)熱率主要受含水量、松緊程度孔隙狀況影響。土壤導(dǎo)熱率隨含水量的增加而增加，因?yàn)楹吭黾雍蟛粌H在數(shù)量上水分增加易于導(dǎo)熱，而且水分增加后使土粒間彼此相連，增加了傳熱途經(jīng)。所以濕土比干土導(dǎo)熱快。導(dǎo)熱率低的土壤，晝夜溫差大，導(dǎo)熱率高的土壤晝夜溫差小。2021/6/20883.土壤熱擴(kuò)散率指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，在土層垂直方向上，每cm距離內(nèi)有1℃的溫度梯度（即單位距離的溫差），每秒鐘流入1cm3土壤斷面面積的熱量，使單位體積（1cm3）土壤所發(fā)生的溫度變化。與導(dǎo)熱率成正比，與容積熱容量成反比。土壤導(dǎo)溫率的大小同樣取決于三相物質(zhì)的比例：一般而言，土壤固相部分較穩(wěn)定。土壤導(dǎo)溫率主要取決于水和空氣的比例，干土溫度易上升，濕土溫度不易上升。土壤熱擴(kuò)散率=

/cv

—導(dǎo)熱率cv

—熱容量熱容量不變時(shí)，導(dǎo)溫率與導(dǎo)熱率的增高是一致的，但如果熱容量發(fā)生變化時(shí)，則二者的表現(xiàn)就不一致了。如當(dāng)干土水分開始增加時(shí)，土壤導(dǎo)溫率因?qū)崧实脑龃蠖龃?。但?dāng)水分增加到一定程度后，導(dǎo)溫率反而降低。2021/6/2089三、土壤熱平衡及其熱量狀況1．土壤熱量平衡當(dāng)土壤表面吸收輻射熱后，部分以輻射形式再返回大氣，另一部分傳給下層土壤，以用以土壤水分蒸發(fā)的消耗，余下的熱量才用于土壤本身的升溫。

土壤熱量平衡是指土壤熱量在一年中收支情況，可用下式表示：S=W1+W2+W3+R

式中：S—土壤表面接受的太陽(yáng)輻射能W1—地面輻射所損失的熱量W2—土壤增穩(wěn)的熱量W3—土壤水分蒸發(fā)所消耗的熱量R—其它方面所消耗的熱量一般情況下，在太陽(yáng)輻射能量為一固定量的情況下，如果能減少W1地面輻射能損失的能量、W3土壤水分蒸發(fā)所消耗的熱量和R土壤溫度可隨之增加；反之，土壤溫度會(huì)降低。