第二章 土壤矿物质

第二章土壤矿物质

【教学目标】

●土壤矿物

1．了解土壤原生矿物的种类。

2．重点掌握次生矿物的种类及特性。

●矿物质土粒

1．了解矿物质土粒的分类系统。

2．掌握矿物质土粒水分物理特性。

●土壤质地

1. 了解土壤质地的分类系统。

2．掌握不同质地土壤的水分物理特性。

1 土壤矿物

土壤母质来源于岩石、矿物的风化产物，岩石是由矿物所构成，是矿物的天然集合体。

? 1.1 几种主要岩石类型与特性

地壳中的岩石可分为岩浆岩（火成岩）、沉积岩和变质岩三大类。

岩浆岩（火成岩）由岩浆冷却凝固形成，如花岗岩、闪长岩、玄武岩等，它们含有石英、长石、深色矿物（如黑云母、辉石、角闪石等原生矿物）。

沉积岩是由岩石风化物经搬运、沉积再胶结而形成的，如花岗岩风化形成的石英沙沉入海底经地质变化胶结成的岩石，称为沙岩。

变质岩是火成岩或沉积岩在高温、高压下发生质变而形成的，如花岗岩变质形成片麻岩、沙岩和页岩变质形成石英岩和板岩，石灰岩变质可形成大理岩。

1.1.1 岩浆岩

（1）花岗岩为粗粒、中粒或细粒全晶质的岩石，呈红色、灰色或浅灰色。主要矿物有石英、正长石、黑云母，也有角闪石、斜长石，由于矿物结晶颗粒较大，组成复杂，容易发生物理风化。在干旱地区崩解成砂粒，在湿润地区暗色矿物被分解为含水氧化铁次生矿物，长石类矿物分解为高岭石，石英以砂粒残留于风化物中。

（2）流纹岩：化学成分与花岗岩基本相似，灰白、浅黄或浅红色。斑状结构，斑晶为圆柱状的石英和长方形透长石。因结晶颗粒较小，难以发生物理风化。在温暖湿润地区所形成深厚的风化层，多呈红色的粘壤土或砂质粘壤土。

（3）正长岩：其矿物组成以正长石和角闪石为主，不含石英，有少量的磷灰石，磁铁矿，色浅红，呈块状或粒状构造。风化后形成砂壤或壤质土壤，通气性良好，富含磷、钾、钙、镁等营养元素。土壤多为中性至微酸性反应。

（4）玄武岩：是基性喷出岩，在地壳中分布较广。化学成分与辉长岩相当。色暗近似黑色，隐晶质结构，常有气孔构造，风化后质地较黏，含盐基物质较多。

（5）橄榄岩：主要由橄榄石和辉石组成，一般为暗绿色或黑绿色，全晶质粗粒或中粒

结构，容易风化。

1.1.2 沉积岩

（1）砾岩砾岩是各种岩石碎块经过搬运沉积再经胶结硬化而成。直径一般 2mm，如经河水长途搬运，其棱角磨圆，其间有孔隙，易透水，风化后呈砂砾状。实物图片：砾岩

（2）砂岩一般由直径0.1－2.0mm的砂粒胶结而成，主要成分为石英，其次为长石、白云母、磁铁矿、石榴子石等。石英含量大于95%以上的为石英砂岩；长石含量达25%－60%的为长石砂岩。以氧化硅为胶结剂的称为硅质砂岩；以氧化铁为胶结剂的称为铁质砂岩；以粘土为胶结剂的称为泥质砂岩。胶结紧实的砂岩，因抗风化力强，形成土层较薄，砂性大，尤其是石英砂岩比较明显。实物图片：粗粒石英砂岩

（3）页岩粘土经过压实、脱水和胶结作用，硬化后变成页岩，呈页片状或层状构造。矿物组分较复杂，多为灰色、紫红色，也有黄色、黑色。比砂岩容易风化，形成的土质较粘，含片状碎屑多，养分含量较丰富。实物图片：页岩

（4）石灰岩石灰岩由化学沉积或生物沉积作用而成。矿物组成主要有方解石，块状构造，岩体层理明显，多为致密结构，硬度小，遇稀盐酸可发生气泡反应，灰、青灰色，有机质含量高时呈黑色。石灰岩风化主要是化学溶解作用，风化后土层较薄，稍粘、钙质丰富，抗酸力强。实物图片：竹叶状灰岩

1.1.3变质岩：

（1）片麻岩由花岗岩或砂岩变质而成。成分近于花岗岩，矿物组成为石英、长石、云母等，因受到高温高压，矿物结晶呈带状排列，具有一定的方向性，呈条带状。实物图片：花岗片麻岩

（2）石英岩石英岩由石英砂岩，在高温高压条件下，经过重结晶变质而成。硬度大，抗机械性和抗化学腐蚀性强，不易风化。脂肪光泽，一般为乳白色，如含有少量氧化铁呈红色和褐色，风化后形成砂质或砾质颗粒。

（3）板岩板岩由泥质页岩、粉砂岩和其它细粒碎屑沉积物质变质而成。有完整的片理，劈开后呈平的薄块状平面，北方农民开采后做房瓦用。矿物组成主要是云母、绿泥石、石英等，颜色多为青灰色。实物图片：千枚状板岩

（4）片岩片岩由各种岩石在高温高压下变质而成，也可由千枚岩进一步变质而成。具有明显的片状构造，片理面呈粗糙皱纹状，含有云母、角闪石及少量长石。实物图片：方柱石黑云母片岩

（5）大理岩大理岩由碳酸岩类（石灰岩、白云岩）变质而成。一般由方解石、白云石和少量的石英、角闪石和辉石矿物组成。具有各色花纹，是优良的建筑装饰材料。纯白色的大理岩称为汉白玉，在我国云南分布较广。实物图片：大理岩

综上所述，土壤矿物质来源于岩石、矿物的风化产物。岩石、矿物的组成和特性对土壤的化学组成和物理性质影响甚大，这种影响主要表现在土壤颗粒粗细、土壤物理性质、土壤的酸碱性以及土壤养分等方面（详见有关章节）。

因此，学习与成土有关的岩石和矿物的组成及基本特性，有助于我们学习、认识土壤并有目的去改造土壤，尤其是对山区土壤的改良，更是如此。

1.2 土壤矿物质的来源

土壤矿物质来源于岩石、矿物风化产物,岩石矿物质影响土壤的物理化学性质

土壤颗粒粗细，土壤酸碱性，土壤养分

矿物是指天然产出的、具有一定的化学成分、内部构造和物理性质的元素或化合物。

成土矿物:与土壤矿物质组成密切相关的矿物叫成土矿物

包括：原生矿物和次生矿物

1.2.1 原生矿物

原生矿物是指由熔融的岩浆直接冷凝所形成的矿物

（1）长石类矿物（包括正长石和斜长石）

正长石（KAlSi3O8），又称钾长石。颜色多呈肉红色，广泛分布于浅色岩浆岩中，如花岗岩、正长岩、斑岩等。正长石抗风化能力较弱。风化后形成次生粘土矿物，是土壤中钾元素的重要来源（如图01-01）。

（2）云母类矿物（包括白云母和黑云母）

白云母[KAl2Si3O10(OH)2]，又称钾云母。颜色为无色或浅色，有时带绿色，呈透明或半透明状，薄片状。片状崩解成碎片后化学分解困难，往往混杂在砂土中，反光性很明显。白云母在分解过程中释放出钾，成为土壤中钾元素的来源之一。黑云母[KH2(Mg Fe)2AlSi3O12]，其性状与白云母相似，只是颜色呈黑色，不透明或半透明。容易分解，风化后形成粘土矿物，释放出钾元素（如图01-02）。

（3）角闪石与辉石类矿物（铁镁矿物，属于偏硅酸盐矿物）

角闪石[Ca2Na(Mg·Fe)4(Al·Fe)(SiAl)4O11(OH)2]。颜色呈褐或黑色，主要分布于岩浆岩中。辉石[Ca(Mg·Fe·Al)(Si·Fe)2O6]，颜色呈绿黑色，短柱状晶体。角闪石和辉石二者性质相近，色深暗，属于深色矿物，含盐基丰富，化学稳定性低，容易被彻底分解（如图01-03, 01-04）。

（4）石英矿物（SiO2）

普通石英呈透明或半透明的晶粒状的集合体。纯石英为无色，含有杂质时呈白、灰、黄、红、绿、天蓝及紫色。完整晶形为两端锥形的六方柱状晶体或不规则块状。除氟酸外，不与任何酸类起作用，物理及化学性质稳定，不易风化，常以颗粒状残留于土壤中，是土壤中砂粒的主要来源（如图01-05, 01-06）。

（5）氧化铁类矿物

赤铁矿（Fe2O3），红色，条痕樱红色，常使土壤染成红色。

磁铁矿（Fe3O4），常呈八面体晶形，铁黑色，条痕为黑色，具有磁性。

黄铁矿（FeS2），金黄色，类似金属铜，断口参差状，金属光泽，条痕绿色至深棕色，较易风化，分解后形成硫酸盐（如图01-07, 01-08）。

（6）磷酸盐类矿物

磷灰石Ca(PO4)3(F·Cl)。呈六方柱状晶体，颜色灰白、黄、绿、黄褐色，是制造磷肥的主要原料，高品位的磷灰石含P2O5 42.3%，一般含P2O5>28%－30%时，可用来生产过磷酸钙肥料；>18%可粉碎为磷矿粉肥料，含量< 18%则不宜直接制造磷肥，可掺入无机磷细菌，以促进磷的分解，就地使用。由于磷灰石含有氟，在制造磷肥时，常因脱氟过程产生氟的污染。磷灰石风化后产生游离磷酸，是植物磷元素的主要来源（如图01-09）。

（7）方解石（CaCO3）

方解石是大理岩、石灰岩的主要组成矿物，易溶于酸，化学性质不稳定，是土壤中碳酸钙的主要来源（如图01-10）。

8）褐铁矿（Fe2O3 ? 3H2O）

它是赤铁矿水化而形成的一种含水氧化铁，分布较广。一般为棕色、黄色，是土壤黄色和棕色染色剂，以胶状包被于土粒的表面。

（9）石膏（CaSO4）

石膏不含结晶水称为硬石膏。含结晶水石膏（CaSO4 ?2H2O）称为结晶石膏。白色，玻璃光泽，有时呈珍珠光泽、纤维状、解理完全，是土壤中钙和硫元素的重要来源。

1.2.2 土壤中的次生矿物

土壤中的次生矿物主要有以下几类：（1）简单的盐类如碳酸盐、硫酸盐和氯化物等。（2）含水的氧化铁、氧化铝、氧化硅等氧化物类。（3）次生层状铝硅酸盐如高岭石、蒙脱石和水化云母类等。它们在土壤中均以粘粒形式存在，粒径极小，并具有胶体性质，它们对土壤理化性质如保肥性、供肥性、缓冲性和耕性等都会产生深刻的影响。

土壤的粘粒主要由粘粒矿物组成。所谓粘粒矿物是指那些粒径＜0.001mm的矿物质土粒。它们是由原生矿物经风化过程新形成的矿物，称为次生粘粒矿物。

硅酸盐粘粒矿物，按其结晶构造和性质的差异，可分为高岭石组、蒙脱石组和水化云母等三大类。每一组又包括若干种粘粒矿物。

1) 次生层状铝硅酸盐黏粒矿物

次生层状铝硅酸盐黏粒矿物，按其结晶构造和性质的差异，可分为：

三大组：高岭石组、蒙脱石组、水化云母

铝硅酸盐黏粒矿物的基本构造特点：黏粒矿物大部分都具有一定的层状结晶构造；其晶型结构由两个基本单位构成，即硅氧片和铝氧片

（1）高岭石组黏粒矿物

这一组包括：高岭石、迪凯石、埃洛石和富硅高岭石等黏粒矿物。

其共同特点是：

①一层硅氧片和一层水铝片重叠而成；②晶架内部水铝片和硅氧片中没有或极少同晶代换；

③颗粒一般较蒙脱石组矿物粗；④南方热带、亚热带土壤中普遍存在。

（2）蒙脱石组黏粒矿物

此组黏粒矿物包括：蒙脱石、绿泥石、拜来石和蛭石等。

其共同特点是：

①晶架结构都是由两层硅氧片和一层水铝片相间重叠而成；②晶架内普遍存在着同晶代换现象；③此类矿物胀缩性大，吸湿性强；④颗粒微细，在东北的黑钙土和华北地区的褐色土、栗钙土和西北地区灰钙土中含量较多。

同晶代换现象：同晶代换（替代）是指组成矿物的中心离子被电性相同大小相近的离子所代换（替代），而晶格构造保持不变的现象。

在次生粘粒矿物形成的过程中，晶架内普遍存在着同晶代换现象。

同晶代换主要发生在两边的硅氧片中，一般Al3+ 替代Si4+，也有的发生在水铝片中，一般以Mg2+替代Al3+。这种替代结果，使矿物带有永久的负电菏。

（3）水化云母组黏粒矿物

其特点：1、晶体构造同属2：1型，同晶代换主要发生在硅氧片中以Al3+ 替代Si 4+ ，还有少量发生在水铝片中，以Mg2+ 、Fe2+ 替代Al3+ 。晶架产生负电菏，故在晶架基面上吸附阳离子，主要的是K+ ，依次，含伊利石粘粒矿物多的土壤，钾的元素贮量较丰富。

2、吸附于伊利石晶架基面上的K+ ，实际上是半陷在由晶层表面六个氧离子所构成的六角网中，它同时手相邻两晶架的负电菏的吸附，而产生了键联的效果，使它们不易张开。

3、伊利石的保肥性和吸湿性介于蒙脱石组和高岭石组之间。代换量为20—40cmol(+)/kg。

2) 含水的氧化铁、氧化铝、氧化硅等氧化物类

结晶型：三水铝石（2Al2O3 ·3 H2O ）水铝石（2Al2O3 ·3H2O ）针铁矿（Fe2O3· H2O ）褐铁矿（2Fe2O3· 3H2O ）

非晶质无定型不同水化程度:SiO2 · nH2O, Fe2O3· nH2O, Al2O3 ·n H2O ,MnO2 · nH2O

特点：（1）它们中的电荷的产生，不是通过同晶代换，而是通过质子化和表面羟基H+的离解。既带负电菏也可能带正电菏。（2）凝胶转化形成结晶过程中具有胶结作用形成较坚硬的结构体。（3）无定型物质，一般呈胶膜的形式，包被在土粒的表面。

3）简单盐类：碳酸盐、硫酸盐和氯化物

2 矿物质土粒

2.1 矿物质土粒的分级

自然界中任何一种土壤，主要是由矿物质土粒构成的。

这些大小、形状、组成和性质不同的矿物质土粒在土壤中的配合比例千差万别。

为了研究大小土粒的性质以及它们在土壤中的配合比例对土壤性质产生的影响，有必要对土粒的大小进行划组分级

单粒：在自然状况下，这些大小不一的土粒，有的单个地存在于土壤中，称为单粒

复粒：大部分则相互黏结在一起，叫复粒。

机械分析：土粒分级是以单粒大小进行的，对颗粒大小进行分级的测定方法称为机械分析。当量粒径：人为的把土粒直径看成理想球体的直径对待,以便于研究。更确切地说叫做“当量粒径”。

粒级：根据粒径的大小和理化性质上的差异，把矿质土粒分为若干组，每组就是一个粒级；组内粒径大小、成分及性质基本相近，而组间有明显的差异。

2.2 矿物质土粒的化学组成

其主要元素有氧、硅、铝、铁、钙、镁、钾、钠、钛、磷、硫以及一些微量元素锰、锌、硼、钼、铜等。氧、硅、铝、铁四种元素占的比例最大。

二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化铁(Fe2O3)三者之和一般占土壤矿物质部分的75％以上，是土壤矿物质的主要成分。

矿物质土粒愈粗, 含SiO2愈多, 而Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、P2O5、K2O等养料元素含量则愈少.

由于原生矿物所含营养元素可溶性很小，以致几乎没有提供有效养分的能力。

2.3矿物质土粒的水分物理性质

土粒粒径大小不同, 性质上有明显的差异, 主要表现在土壤的水分物理性质上,如黏性、黏着性、可塑性、胀缩性。随着土粒由大变小，这些性质由不显著到显著，由弱到强。

2.3.1 石砾和沙粒(>0.05 mm)

土壤中的粗骨部分,严格地讲，它们只是侵入土壤中的母岩碎屑，还不能算是土粒。

所含矿物均为原生矿物，矿物组成与母岩基本一致,它本身为非疏松多孔体,无通透性和蓄水性，也不能提供有效养分。含石砾和沙粒较多的土壤疏松多孔，粒间孔隙大, 通气透水好，排水通畅。由于颗粒粗比表面积小，无黏结性、黏着性、可塑性和胀缩性，吸水保肥能力弱,大孔隙多，养分转化快，但容易随水流失，耕性较好。

2.3.2 黏粒(<0.001 mm)

颗粒细小, 属于胶体范畴, 是化学风化的产物

其矿物成分主要为次生矿物，与母岩成分相差很大。

颗粒小，比表面大，粒间孔隙小,通气透水性弱，排水不畅.

黏结性、黏着性、可塑性、胀缩性均强

养料含量丰富，且吸水保肥能力强，潜在养分贮量多

土温较低，土温变幅小，养分不易转化

2.3.3 粉粒(0.05～0.001 mm)

颗粒大小介于黏粒和沙粒之间，矿物成分有原生矿物，也有次生矿物

粉粒很多性质介于沙粒和黏粒之间,含粉粒较多的土壤具有一定的可塑性、黏结性、黏着性和吸附性。

2.3 土壤质地

土壤质地:根据机械组成划分的土壤类型。

2.3.1 土壤质地分类

2.3.2 不同土壤质地的生产性状

土壤的肥力性状(作物在生长过程中, 土壤的水、肥、气、热、扎根条件以及有无产生毒害物质的协调程度)

耕作性状(耕作时的难易程度、阻力大小、耕作质量好坏以及宜耕期的长短等)

作物反应(出苗难易、快慢、整齐度、早发苗或发晚苗以及成熟早晚等)

（1）沙质土类

①沙粒含量高,颗粒粗,比表面积小,组成的粒间大孔隙数量多。

②保蓄性差。保水、持水、保肥性能弱，雨后容易造成水肥流失，水分蒸发速率快，

失墒多易引起土壤干旱

③土壤中原生矿物以石英、长石为主，潜在养料含量少，但养分转化快。

④土温变幅大, 但晚秋也容易造成霜冻。

⑤沙性土耕性好,宜耕期长，耕作阻力小, 耕后质量好。这种土又称“轻质土”。

⑥沙性土大孔隙多, 氧气充足, 以氧化过程为主, 土壤中无毒害物质存在。

⑦发小苗不发老苗。沙性土“口松”，出苗快、齐、全。但因养分贫乏容易造成作物

中后期脱肥，早熟，早衰。

（2）黏质土类

(1)通透性差，颗粒细微，粒间孔隙小

（2)保蓄性强，土粒细小，胶体物质含量多，土壤固相比表面积巨大，表面能高，吸附能力强。肥效缓慢。

（3）养分含量丰富，土壤中以次生矿物为主，其本身养分和吸附外界养分多，潜在养分贮量丰富。但养分转化速度慢。

（4）土温变幅小，黏性土水分含量高，空气相对少，地温上升下降均缓慢，故常把黏质土称为冷性土。

（5）耕性差，由于黏质土比表面积大，土壤的黏结性、黏着性、可塑性、湿胀性强，耕作

阻力大，耕作质量差，易起土坷垃或土垡，宜耕期也短。

（6）有毒物质多，由于大孔隙数量少，造成还原性状态

（7）发老苗不发小苗

（3）壤质土类

2．3．3 土壤质地层次性及其评价

?除了以上提到的土壤表层(耕层)质地粗细有较大差别外, 在同一土壤上下层之间, 其质地粗细和厚度亦有很大差异。

?土壤质地剖面：土壤不同质地层次在土体中的排列状况, 称为土壤质地剖面。

?主要有三个方面：一是母质本身排列的层次性；二是成土过程中物质的淋溶和淀积；

三是人为耕作管理活动。

1）母质本身：

华北平原主要由冲积物多次冲积构成,质地剖面层次复杂多样

一般的模式有：

通体均一型(通体沙、通体黏或通体壤)

上粗下细型(蒙金型)

上细下粗型

中间夹沙型和夹黏型

2）土壤在长期风化和成土过程中

黏粒或细土粒随水渗漏向下移动，下层化学风化使黏粒增多，致使土体各层出现不同质地的分异现象，一般剖面上部较轻，下部在一定深度黏粒增多，形成黏化层。

雨水长期冲洗、地表径流也可出现表层黏粒大量流失，形成上沙下黏的剖面层次，这种层次具有托水托肥的优点，但过于靠上不利作物生长。

3）长期耕作形成的层次性

农具的重压，经常不断的耕、耙、耱、中耕及农具的重压使土壤在耕层底下形成犁底层。这层土壤变得紧实，土粒呈成层排列通气透水不良，在土体中影响上下土层水、气、热、肥的交换，对旱地来说应该相隔4-5年加深耕作一次或深松以除之

2．3．4 不良土壤质地的改良

（1）掺沙掺黏，客土调剂

（2）翻淤压沙或翻沙压淤

（3）引洪漫淤或引洪漫沙

（4）增施有机肥，改良土性

（5）种树种草，培肥改土

（6）因土制宜, 加强管理

土壤学习题与答案

土壤学试题与答案 一按章节复习 第一章绪论 一、填空 1.德国化学家比希创立了（矿质营养）学说和归还学说，为植物营养和施肥奠 定了理论基础。 2.土壤形成的五大自然因素是（母质）、（气候）、（生物）、（地形）和时间。 3.发育完全的自然土壤剖面至少有（表土层）、（淀积层）和母质层三个层次。 4.土壤圈处于（岩圈）、（大气圈）、（生物圈）、（水圈）的中心部位，是它们相 互间进行物质，能量交换和转换的枢纽。 5.土壤四大肥力因素是指（水分）、（养分）、（空气）和（热量）。 6.土壤肥力按成因可分为（自然肥力）、（人工肥力）；按有效性可分为（有效 肥力）、（潜在肥力） 二、判断题 1.（√）没有生物，土壤就不能形成。 2.（×）土壤三相物质组成，以固相的矿物质最重要。 3.（×）土壤在地球表面是连续分布的。 4.（×）土壤的四大肥力因素中，以养分含量多少最重要。 5.（×）一般说来，砂性土壤的肥力比粘性土壤要高，所以农民比较喜欢砂性

土壤。 6.（√）在已开垦的土壤上自然肥力和人工肥力紧密结合在一起，分不出哪是 自然肥力，哪是人工能力。 三、名词解释 1. 土壤：是具有肥力特性因而能生产植物收获物的地球陆地疏松表层。 2. 土壤肥力：土壤能适时地供给并协调植物生长所需的水、肥、气、热、固着条件和无毒害物质的能力。 3. 土壤剖面：在野外观察和研究土壤时，从地面垂直向下直到母质挖一断面。 四、简答题 1. 土壤在农业生产和自然环境中有那些重要作用？ （1）土壤是植物生长繁育和生物生产的基地，是农业的基本生产资料。 （2）土壤耕作是农业生产中的重要环节。 （3）土壤是农业生产中各项技术措施的基础。 （4）土壤是农业生态系统的重要组成部分。 2. 土壤是由哪些物质组成的？土壤和土壤肥力的概念是什么？ 土壤是由固体、液体和气体三相物质组成的疏松多体。 3. 简述“矿质营养学说”和“归还学说”。 矿质营养学说：土壤中矿物质是一切绿色植物唯一的养料，厩肥及其它有机肥料对于植物生长所起的作用，并不是其中所含的有机质，而是由于这些有机质在分解时形成的矿物质。 归还学说：由于不断地栽培作物，土壤中矿物质必然引起损耗，如果不把作物由土壤中摄取的那些矿物质归还给土壤，那么到最后土壤会变得十分贫瘠，甚至寸草不生。要想完全避免土壤的这种损耗是不可能的，但是恢复土壤中所损耗的物质是可能的，办法就是施用矿质肥料，使土壤的损耗和营养物质的归还之间保持着一定的平衡。 4. 土壤具有哪些特征？ （1）土壤是在母质、气候、地形、生物和时间五种因素下形成的。 （2）土壤以不完全连续的状态覆盖于陆地表面，处在大气圈、水圈、生物圈和岩圈相互交接的地带。 （3）土壤具有一定的层次构造。 （4）土壤是由固体、液体和气体三相物质组成的疏松多体。 （5）土壤具有巨大的表面积。 （6）土壤是一个生态系统。 （7）土壤中进行着物质和能量的转移和转化过程。

专升本土壤学第一章土壤矿物质

第一章土壤矿物质 一、名词解释 1、矿物： 2、成土矿物： 3、岩石： 4、风化作用： 5、土壤母质： 6、土壤原生矿物 7、土壤次生矿物 8、同晶替代 9、四面体 10、八面体 11、1：1型单位晶层 12、2：1型单位晶层 二、填空题 1、土壤矿物按来源可分为___________和___________，按矿物的结晶状态，可分为___________和___________。 2、高岭石电荷数量__________蒙脱石。 3、粘土矿物的基本结构单位是___________和___________。 4、___________和___________是地壳中含量最多的两种元素，土壤矿物质主要组成元素中含量最多的金属元素是___________。 5、岩石按照成因分为___________、___________和___________。 6、硅酸盐粘土矿物的种类有___________、___________、___________和___________。 7、非硅酸盐粘土矿物中常见的氧化物类型有___________、___________、___________和___________。 8、无论是结晶质还是非晶质的氧化物，电荷的产生都不是通过同晶替代获得，而是通过___________和____________________。 9、同晶替代的结果是使土壤产生___________电荷。 三、选择题 1、下列属于粘土矿物的是（）。 A 长石、云母 B 高岭石、伊利石 C 蒙脱石、辉石 2、在土壤中发生的同晶替代现象（） A、替代和被替代的离子大小要一样 B、替代和被替代的离子电性可以不同 C、替代和被替代的离子电性相同、大小相近 D、替代后晶格构造多数不变，但也可以改变 3、下列关于土壤的矿物组成表述正确的是（） A、按结晶状态可分为原生矿物和次生矿物 B、按矿物来源可分为结晶质和非晶质 C、土壤次生矿物全部为结晶层状硅酸盐粘土矿物 D、土壤次生矿物除结晶层状硅酸盐粘土矿物外还含有相当数量的晶态和非 晶态的硅、铁铝的氧化物和水化氧化物 4、下列选项中关于土壤的矿物组成，表述不正确的是（） A、土壤矿物按矿物的来源可分为原生矿物和次生矿物 B、土壤原生矿物中以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势 C、土壤原生矿物是直接来源于母岩的矿物 D、结晶质以结晶状非硅酸盐粘土矿物为主 四、判断题 1、三类层状铝硅酸盐粘粒矿物的胶体特性由小到大的顺序：高岭石＜伊利石＜蒙脱石。（） 2、根据产生电荷的机制可把土壤胶体电荷可分为永久电荷和可变电荷，同晶替

第二章 土壤矿物质

第二章土壤矿物质 【教学目标】 ●土壤矿物 1．了解土壤原生矿物的种类。 2．重点掌握次生矿物的种类及特性。 ●矿物质土粒 1．了解矿物质土粒的分类系统。 2．掌握矿物质土粒水分物理特性。 ●土壤质地 1. 了解土壤质地的分类系统。 2．掌握不同质地土壤的水分物理特性。 1 土壤矿物 土壤母质来源于岩石、矿物的风化产物，岩石是由矿物所构成，是矿物的天然集合体。 ? 1.1 几种主要岩石类型与特性 地壳中的岩石可分为岩浆岩（火成岩）、沉积岩和变质岩三大类。 岩浆岩（火成岩）由岩浆冷却凝固形成，如花岗岩、闪长岩、玄武岩等，它们含有石英、长石、深色矿物（如黑云母、辉石、角闪石等原生矿物）。 沉积岩是由岩石风化物经搬运、沉积再胶结而形成的，如花岗岩风化形成的石英沙沉入海底经地质变化胶结成的岩石，称为沙岩。 变质岩是火成岩或沉积岩在高温、高压下发生质变而形成的，如花岗岩变质形成片麻岩、沙岩和页岩变质形成石英岩和板岩，石灰岩变质可形成大理岩。 1.1.1 岩浆岩 （1）花岗岩为粗粒、中粒或细粒全晶质的岩石，呈红色、灰色或浅灰色。主要矿物有石英、正长石、黑云母，也有角闪石、斜长石，由于矿物结晶颗粒较大，组成复杂，容易发生物理风化。在干旱地区崩解成砂粒，在湿润地区暗色矿物被分解为含水氧化铁次生矿物，长石类矿物分解为高岭石，石英以砂粒残留于风化物中。 （2）流纹岩：化学成分与花岗岩基本相似，灰白、浅黄或浅红色。斑状结构，斑晶为圆柱状的石英和长方形透长石。因结晶颗粒较小，难以发生物理风化。在温暖湿润地区所形成深厚的风化层，多呈红色的粘壤土或砂质粘壤土。 （3）正长岩：其矿物组成以正长石和角闪石为主，不含石英，有少量的磷灰石，磁铁矿，色浅红，呈块状或粒状构造。风化后形成砂壤或壤质土壤，通气性良好，富含磷、钾、钙、镁等营养元素。土壤多为中性至微酸性反应。 （4）玄武岩：是基性喷出岩，在地壳中分布较广。化学成分与辉长岩相当。色暗近似黑色，隐晶质结构，常有气孔构造，风化后质地较黏，含盐基物质较多。 （5）橄榄岩：主要由橄榄石和辉石组成，一般为暗绿色或黑绿色，全晶质粗粒或中粒 结构，容易风化。 1.1.2 沉积岩

土壤矿物质

土壤的物质组成 土壤中不同组分的作用 土壤中的矿物质被称为土壤的“骨骼”； 土壤有机质被称为土壤的“肌肉”或肥力的“精华”。 土壤水分和溶解于其中的养分构成的土壤液相被称为土壤的“血液”。 各种生物是土壤中多种生物过程的驱动力。 土壤三相的物质组成和特性，是土壤肥力的基础，调节三相的比例，可以改变土壤肥力条件。 第二章节土壤矿物质 第一节 土壤矿物质的矿物组成和化学组成 一、土壤矿物基本组成 （一）原生矿物 1.原生矿物概念： 在风化和成土过程中未改变化学组成和结晶结构的原始成岩矿物。 2.原生矿物类型： 土壤原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势，常见的有石英、长石、云母、辉石、角闪石、橄榄石等。 3.原生矿物对土壤肥力的贡献 (1)构成了土壤的骨骼—粗的土粒 (2)提供潜在养分—通过风化作用逐渐释放 另外，原生矿物能说明成土母质成因特征：如果土壤中原生矿物丰富，说明土壤相当年轻；随着土壤年龄增长，原生矿物含量和种类逐渐减少。 （二）次生矿物1.次生矿物的概念 在风化和成土过程中新形成的矿物。次生矿物一般比较小，属于粘粒范围，因此，也有人叫它粘土矿物或者粘粒矿物。 粘土矿物（粘粒矿物）：粒径大小在粘粒范围内的次生矿物称之。 2.粘土矿物意义 （1）可以帮助人们了解各种土壤在发生学上的地位，在土壤分类学中，次生矿物成为鉴别土类的主要依据。 （2）有助于了解土壤一系列理化性状（吸湿性、可塑性、胀缩性、离子吸附性），判断土壤肥力特征。（必须更加关注粘土矿物） 二、土壤矿物质主要元素组成 （一）土壤矿物质元素组成特点 1.土壤矿物质主要元素组成为O、Si、Al、Fe.其中，O+Si=76%, O+Si+Fe+Al=88.7%

第一章 土壤学

§1 土壤矿物质 1．土壤矿物质的概念与作用？ 答：定义：组成土壤的基本物质，约占土壤固体部分总重量的90%以上，有土壤骨骼之称。作用：土壤矿物质的组成和性质直接影响土壤的物理性质.化学性质。土壤矿物质是植物营养的重要供给源，分为原生矿物质和次生矿物质。 2.土壤矿物质的元素组成特点，植物必需的营养元素？ 答：特点1.主要元素组成为O、Si、Al 、Fe ,O+Si=76%, O+Si+Fe+Al=88.7% 2.不同粒级颗粒(石砾、砂粒、粉砂粒和粘粒四级)的矿物质化学组成有所不同 3.在地壳中植物生长的必需营养元素含量很低，其中:P+S<0.1% N<0.001%,且分布不均匀。C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg、B、Fe、Cu、Zn、Mn、Mo、Cl这16种元素目前被认为是植物必需元素。 3.土壤的矿物成土因素? 答：土壤矿物按其成因(母质、气候、生物、地形和时间)可分为原生矿物和次生矿物。 4.原生矿物概念，原生矿物种类？ 答：原生矿物:由地壳深处熔融状态的岩浆冷凝固结而形成的矿物称原生矿物土壤中原生矿物主要有四类：硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、硫化物类矿物和磷酸盐类矿物。 5.次生矿物概念（粘土矿物）？ 答：次生矿物：岩石或母质在地表经风化或生物作用由原生矿物转变而来或重新合成形成的新矿物称次生矿物。据其性质与结构可分为三类：简单盐类、三氧化物类、次生铝硅酸盐类。 6.铝硅酸盐粘土矿物的基本结构单元与构造特征？ 答：硅氧四面体（[SiO4]4-）和铝氧八面体([AliO6]9-) 7.单位晶层的类型？ 答：1:1型一层硅层与一层铝层重叠而成 2:1型两层硅层中间夹一铝层 2:1:1型2:1型基础上增加一铝层(或镁层) 8.硅铝率与硅铝铁率？ 答：硅铝率：土壤粘粒中二氧化硅与三氧化二铝的分子数(物质的量)之比。Sa=SiO2/Al2O3 硅铝铁率：土壤粘粒矿物的二氧化硅分子数与三氧化二铁、三氧化二铝分子数之和的比。Saf=SiO2/(Fe2O3+Al2O3) =SiO2/R2O3 意义：(1)判断粘土矿物的组成及大体特征。 (2)与土壤母岩对比，分析土壤成土过程；Sa增大，土壤有脱铝 现象(酸性淋溶---灰化土)；Sa减小，土壤有富铝化作用(红壤）。 (3)对照土壤剖面上下各层硅铝率，说明物质淋溶状况。

第二章 土壤质地

第二章土壤质地 第一节矿物质土粒a 第二节土壤质地 关键词 土壤粒级soil separates 土壤质地soil texture 土壤机械组成mechanical composition 教学重点 掌握粒级、土壤质地的概念 了解不同粒径矿质土粒地矿物组成，化学组成及元素组成上的变化规律。 了解各国土壤质地的分类标准。 掌握各种质地的农业生产性状及利用改良。 第一节土壤矿物质土粒 一、土壤矿物质土粒的分级 二、矿物土粒的特性 三、不同粒级土粒的特性 一、土壤矿物质土粒的分级 土壤粒级根据矿物颗粒直径大小，将大小相近、性质相似的加以归类、分级。同组土粒在成分上，性质上基本一致，组间则有明显的变化。 土粒分级 土壤颗粒分级：(mm) 直径国际制美国制卡庆斯制中国制 石砾>2 >2 > 1 >1 砂粒2-0.02 2-0.05 1-0.05 1-0.05 粉粒0.02-0.002 0.05-0.002 0.05-0.001 0.05-0.002 粘粒＜0.002 ＜0.002 ＜0.001 ＜0.002 物理性砂粒：1-0.01mm 物理性粘粒：＜0.01mm 砂粒、粉粒、粘粒 二、矿物土粒的特性 （一）矿物成分不同 各级土粒的矿物组成

在一般情况下，土粒愈大石英含量愈多，长石次之。随土粒由粗变细，石英的数量大大减少，长石的含量也有所降低，而云母、角闪石和其它矿物的含量则相应增加。 （二）化学成分不同 各级土粒的化学组成（%） （三）各种粒级的水分物理性质 不同粒级土粒的水分物理性质 土壤颗粒粒级与理化性状的关系图式 (据Pierzynski，2000) 综上所述，不同大小的矿物质颗粒，它们组成上和性质上有很大差异，对于土壤性状的影响也是千差万别的。由于颗粒大小的变化上是连续的，所以在实际应用和科学研究上，就把这些不同大小的矿物质颗粒归纳为石砾（gravel）、砂粒（sand）、粉粒（silt）、粘粒（clay ）四组。 小结 土粒分级的概念 各国土粒的分级标准（4种） 矿物土粒的特性（3个特性） 不同粒级土粒的特性 第二节土壤质地 一、质地概念及分类 二、不同质地的农业生产性状 三、土壤质地的层次性 四、不良质地的改良 一、土壤质地的概念与分类 （一）土壤质地概念 土壤质地是指土壤中各粒级占土壤重量的百分比组合。 土壤机械组成：土壤的不同级别颗粒的含量分布。 国际制分类的标准是：（1）以粘粒含量15%作为砂土类和壤土类同粘壤土类的划分界限；以粘粒含量25%为粘壤土类同粘土类的划分界限。（2）以粉砂粒含量达45%以上作为“粉砂质”土壤的定名标准。（3）以砂粒含量达85%以上为划分砂土类的界限；砂粒含量在55%～85%时，作为“砂质”土壤定名标准。 2、美国土壤质地分类制