第四讲第四讲 土壤的组成与结构土壤的组成与结构 土壤剖面：是一个具体土壤的垂直断面一个完整的土壤剖面包括土壤形成过程中所产生的发生学层次，以及母质层次，即A、B、C层。单个个体： 土壤这个空间连续体在地球表层分布的最小体积，一般统计的平面面积为1-10 m2不等，即在这个范围内，其土壤剖面的发生层次是连续的，均一的，当然这是一种人为的统计划分。(20世纪50年代)土壤个体： 是在一定面积内，一群在统计意义上相似性的单个土体，也称为聚合土体，是进行土壤分类的基层单位，如土种或土系土壤景观： 即景观中的土壤部分，因在土壤的地理分布中，从土壤个体到土类都与一定的自然景观相联系。主要以土壤为主体，特别是以土壤剖面及其发生层次为主体，反映该土壤所分布的气候、地貌、植被、水文与生物地球化学的总体自然特征。一、土壤剖面l 土壤形态特征是土壤的外部特征，这种外部特征通过人们的感官视觉，触觉，嗅觉来实现。l土壤剖面是指从地面向下挖掘而裸露出来的垂直断面。它是土壤外界条件影响内部性质变化的外在表现，常包括土壤形成中发生层和母质层。 土壤剖面挖掘示意图土壤剖面挖掘示意图二、土壤发生层l 土壤发生层是指土壤形成过程中所形成土壤发生层是指土壤形成过程中所形成的具有特定性质和组成的、大致与地面相的具有特定性质和组成的、大致与地面相平行的，并且具有成土过程特性的层次。平行的，并且具有成土过程特性的层次。l 识别土壤发生层的形态特征一般包括：识别土壤发生层的形态特征一般包括：颜色、质地、构造、新生体和紧实度等。颜色、质地、构造、新生体和紧实度等。三、土体构型1、概念： 土体构型是指各土壤发生层在垂直方向有规律的组合和有序的排列状况。不同土壤类型有不同土体构型，它是识别土壤最重要特征，也称剖面构型。2、自然土壤的剖面构型： 一个发育完全的自然土壤一般有以下几个层次： 自自 然然 土土 壤壤 的的 剖剖 面面 构型构型 l（1覆盖层A0）：l 又称枯枝落叶层，在木本科植物群落下的森林土壤最明显，这个层次不属于土体。l（2淋溶层A）：l 它包括腐殖质层A1和物质的淋溶层A2。l 其中A1是腐殖质累积；A2层中物质易溶盐类、铁、锰、铝的水化物、腐殖质溶胶向下移动，色浅灰白，称为淋溶层。l 它是发生层次最重要层次，任何土壤都具有这一土层。l（3淀积层B）：l 由A层下淋溶物质淀积而成。高度发育时，此层较紧实，水分难以渗透，矿物质养分较丰富，若在积水或空气闭塞的情况下，B层下部常产生还原性很强的灰兰色土层，称为潜育层或灰粘层。l（4母质层C）：l 位于淀积层之下，是未受淋溶和淀积作用，发育程度很低或未发育的岩石风化层。 母质 幼年土 成熟土CACABCAEBCRedsoil红壤红壤3、农业旱耕地剖面构型（1耕作层A）： 是土壤最上部经常受耕作、施肥、灌溉影响变化最大的层次，有机质常被强烈分解，又经施肥大量补充，养分含量较多，颜色较暗。 这层疏松易耕，结构良好。耕作层的厚薄和肥力性状反映人类生产活动熟化土壤的程度。（2犁底层P）： 位于耕作层之下，因经常受耕犁压实以及土壤粘粒向下淋溶，在此层淀积而成。此层较紧实，有保水保肥的作用，常年浅耕会限制根系伸展。l（3心土层W）：l 在犁底层之下，此层受耕作、施肥影响小，土色一般较浅，土层较较紧实，根系较少。由于受灌溉水或地下水的运动以及其它环境条件的影响，常发育成各种不同层次，如青泥层、白土层、斑纹层、砂石层等。l（4底土层C）：l 人类生产活动如耕作、施肥对此层几乎无影响，根系极少，也称生土层或母质层。土壤主要发生层次的表示符号：H层：在长期水分饱和的情况下，湿生性植物残体在表面累积形成的一种有机物质层，它是在泥炭形成过程的作用下形成的O层：在通气干燥的条件下，植物残体不能分解而大量在地表累积形成的一种有机物质层，它的成土是枯枝落叶堆积过程。A层：是一种矿质土层。在表土中，有机质腐殖质化，以细颗粒的形式分散于矿质颗粒中，或者与矿质颗粒包被在一起形成有机、无机复合体。E层：由于硅酸盐粘粒、铁或铝的损失，或它们某些共同的损失，使抗风化矿物中的砂和粉砂占有较高的含量。它有较低含量的有机质和较淡的颜色(淋溶层)B层：这个土层中，母质的特征已经消失或仅微弱可见(淀积层)C层：母质层，假定土体是从它产生的R层：位于其他土壤发生层次之下的坚硬的岩石层。过渡土层：凡兼有两种主要发生土层特性的土层，AB，BA主要土壤发生层的修饰字母：b: 埋藏或重迭土层，Btb，往往由于表面堆积作用造成原来的土层被埋藏起来，被埋藏土层用b表示c: 指物质以结核状累积，Bck表示有碳酸钙结核的沉积层g: 反映氧化还原过程所形成的具有锈纹、锈斑或铁锰结核的土层，如Bgh: 指矿质土层积累有机质，Ahk: 指碳酸盐聚积，Bk表示钙积层n: 钠的累积 Btn表示碱化层p: 经耕翻或其他耕作措施引起的扰动，Ap：耕层s: 指铁、铝氧化物的累积，如Bs表示富铁、铝化产生砖红壤土层，Bsh灰化淀积层t: 粘粒聚积的土层，如Bty: 石膏聚积，By表明有石膏淀积z: 比石膏更易溶解的盐分的累积，Az表示一个盐化表土层复习思考题复习思考题l1、举例说明什么是土壤的发生层?l2、什么是土体构型？ 土壤是由固相包括矿物质、有机质和或的生物有机体）、液相土壤水分或溶液）、气相土壤空气三相物质所组成。 四、土壤矿物质 土壤矿物质是土壤的主要组成物质占固相重量的90%以上），构成了土壤的“骨骼”，它对土壤的性质、结构和功能影响很大，同时土壤矿物质组成也是土壤形成过程的重要标志。土壤矿物质的组成土壤矿物质的组成氧化物硅酸盐微溶性盐易溶性盐铁氧化物层状硅酸盐碳酸盐氯化钠铝氧化物架状硅酸盐硫酸盐氯化钾锰氧化物环状硅酸盐硫化物硝酸盐硅氧化物磷酸盐重碳酸盐钛氧化物1一）、土壤颗粒分级1、土粒：即是土壤颗粒，是指构成土壤固相骨架的基本颗粒。（通常将土粒假定为球形）2、粒级：按照矿质、土壤颗粒的大小，把性质和组成相近的划为一群或组），从而划分为若干组，称为土壤粒级或粒组）。3、粒级制土粒的大小分级 目前主要有：国际制、美国制、前苏联制 （卡庆斯基制）、中国制等共同点： （1分为四组：石砾、砂粒、粉粒、粘粒 （2石砾不作为土壤组成成分。不同点： 各粒级使用的粒径区分标准不同 土粒分级的分级标准各国不一致，目前常用的分级标准主要有：粒级粒级 粒级名称粒级名称 0.002 0.002 粘粘 粒粒 0.020.020.002 0.002 粉砂粒粉砂粒 0.20.20.02 0.02 砂粒砂粒 2 22.0 2.0 2 2 石石 砾砾 粗砂粗砂 细砂细砂 （一国际制土粒分级标准（一国际制土粒分级标准（一国际制土粒分级标准（一国际制土粒分级标准（二）（二） 卡庆斯基土粒分级标准卡庆斯基土粒分级标准 0.001 0.001 粘粘 粒粒 0.0050.0050.001 0.001 细粉砂细粉砂 物理性粘粒物理性粘粒 0.010.010.005 0.005 中粉砂中粉砂 0.050.050.01 0.01 粗粉砂粗粉砂 0.250.250.05 0.05 细细 砂砂 物理性砂粒物理性砂粒 1 10.25 0.25 中中 砂砂 3 31 1 粗粗 砂砂 3 3 石石 砾砾 粒径粒径mmmm）粒级名称粒级名称 （三）（三） 我国土粒分级标准我国土粒分级标准 0.001 0.001 粘粘 粒粒 0.0050.0050.001 0.001 粗粘粒粗粘粒 粘粘 粒粒 0.010.010.005 0.005 细粉粒细粉粒 0.050.050.01 0.01 粗粉粒粗粉粒 粉粉 粒粒 0.250.250.05 0.05 细砂粒细砂粒 1 10.25 0.25 粗砂粒粗砂粒 砂砂 砾砾 3 31 1 细细 砾砾 10103 3 粗粗 砾砾 石石 砾砾 10 10 石石 块块 粒粒 径径 （mmmm） 粒级名称粒级名称 二）、不同粒级土壤的特点 土粒的大小不同，其矿物组成和化学组成也是各不相同见下表）。7 77 7666610 10 10 10 0.05 0.05 3 35 521218 8 63 63 0.010.010.005 0.005 3 33 37 715 15 72 72 0.050.050.01 0.01 3 34 412 12 81 81 0.250.250.05 0.05 14 14 86 86 1 10.25 0.25 其它其它 角闪石角闪石 云母云母 长石长石 石英石英 粒径粒径mmmm） 表表1 1 各级土粒的矿物组成各级土粒的矿物组成0.4 0.4 4.9 4.9 1.0 1.0 1.6 1.6 13.2 13.2 21.5 21.5 53.2 53.2 0.002 0.002 粘粒粘粒 0.1 0.1 4.2 4.2 0.3 0.3 1.6 1.6 5.1 5.1 13.2 13.2 74.2 74.2 0.010.010.002 0.002 粉粒粉粒 0.2 0.2 2.3 2.3 0.2 0.2 0.3 0.3 0.8 0.8 5.1 5.1 89.4 89.4 0.040.040.01 0.01 0.1 0.1 1.5 1.5 0.1 0.1 0.1 0.1 0.5 0.5 3.0 3.0 94.0 94.0 0.20.20.04 0.04 砂粒砂粒 0.05 0.05 0.8 0.8 0.05 0.05 0.6 0.6 1.2 1.2 1.6 1.6 93.6 93.6 1 10.2 0.2 P2O5 P2O5 K2O K2O MgO MgO CaO CaO Fe2OFe2O3 3 Al2OAl2O3 3 SiO2 SiO2 粒径粒径mmmm） 粒级粒级 表表2 2 不同粒级的化学组成不同粒级的化学组成l原生矿物l次生矿物l 1简单盐类l 2氧化硅l 3氧化铁、铝l 4层状硅酸盐l土粒化学组成受成土因素影响形成地带性特征：l 从北 到南，绝大多数碱金属、碱土金属、卤素明显减少，Si一定量减少，Fe,Al相对增多。l原生矿物风化淋溶直接演变原生矿物风化淋溶直接演变l +H2O，-K -K -Mg -Si -Sil云母类云母类 伊利石伊利石 蛭石蛭石 蒙脱石蒙脱石 高岭高岭石石 三水铝石三水铝石l 土壤矿物的风化及稳定性序列图 2土壤矿物风化强度指数l风化指数：Jackson按矿物在环境中的稳定度由小到大划分为13级，称为稳定指数。风化指数标准矿物矿物类型稳定度出现土层备注1石膏原生矿物易溶存在于未风化层矿质养分结晶2方解石3橄榄石辉石风化快存在于弱风化幼年土层具有丰富的矿质养分4黑云母5长石6石英风化缓慢正常土壤中之黏土矿物矿质养分以交换吸附态存在7伊利石次生矿物8蛭石9蒙脱石10高岭石11三水铝石风化极为缓慢热带极古老土壤矿质养分贫乏12赤铁矿13锐钛矿1.石块 石块是岩石风化过程中残留的碎块。大多保留原来的矿物组成。2.石砾 石砾是直径较小的岩石碎屑。山区土壤中石砾较多，有些地方叫石渣。石砾含量多时，土壤孔隙过大，易漏水、漏肥。3.砂粒 砂粒主要是石英风化的细粒。4.粉砂粒 粉粒颗粒较小，比表 面较大。5.粘粒 粘粒颗粒细小，比表面大， 有很强的粘结力和吸附能力。表表3 3 各级土粒的物理性质和物理机械性质各级土粒的物理性质和物理机械性质 粒级名称粒级名称 主要物理性质与物理机械性质主要物理性质与物理机械性质 石石 砾砾 通透性强，无粘结力、粘着力、可塑性及胀缩性，通透性强，无粘结力、粘着力、可塑性及胀缩性，不能蓄水保肥，土温变幅大不能蓄水保肥，土温变幅大 砂砂 砾砾 通透性强，毛管水上升高度低，无粘结力、粘着通透性强，毛管水上升高度低，无粘结力、粘着力、可塑性和胀缩性，蓄水保肥力弱，养分贫乏，力、可塑性和胀缩性，蓄水保肥力弱，养分贫乏，土温变幅大土温变幅大 粘粘 粒粒通气不良，透水困难。毛管水上升高，但缓慢，通气不良，透水困难。毛管水上升高，但缓慢，粘着力、粘结力、可塑性、胀缩均很强，干旱成粘着力、粘结力、可塑性、胀缩均很强，干旱成硬土块，蓄水保肥力强，矿质养分丰富，土温变硬土块，蓄水保肥力强，矿质养分丰富，土温变幅小幅小 粉粉 粒粒 直径与物理性质介于砂粒与动粒之间，通透性比直径与物理性质介于砂粒与动粒之间，通透性比粘粒强，毛管水上升较高，略有粘结力，粘着力、粘粒强，毛管水上升较高，略有粘结力，粘着力、可塑性，湿时膨胀微弱，干缩后紧密，蓄水保肥可塑性，湿时膨胀微弱，干缩后紧密，蓄水保肥力较强力较强 三）、土壤质地1、机械组成 土壤是由各种大小不同的土粒组合而成，各粒级土粒在土壤中的相对比例质量百分数称为土壤机械组成或称土壤的颗粒组成。2、土壤质地 土壤质地指按土壤中不同粒径颗粒相对含量的组成区分的粗细度。 是根据土壤机械组成划分的土壤类型。如分为砂土，壤土或粘土等3、分类方案：（1类型：卡庆斯基制、美国制、国际制（2共同点： 分成三个基本类别：砂土、壤土和粘土 都按照各粒级的含量来划分的。（3区别土壤质地分类标准各国也不统一，主要有： 1国际土壤质地分类标准 这是一种3级分类法，即按砂粒、粉砂粒和粘粒3种粒级的质量百分数分类的，共分4类12级，详见下表。0 055 55 0 055 55 45 4565 65 1111粘土粘土0 035 35 0 035 35 6565100 100 1212重粘土重粘土 0 030 30 454575 75 252545 45 1010粉砂质粘土粉砂质粘土 101055 55 0 045 45 252545 45 9 9壤质粘土壤质粘土 555575 75 0 020 20 252545 45 8 8砂质粘土砂质粘土 粘土类粘土类 0 040 40 454585 85 151525 25 7 7粉砂粘壤土粉砂粘壤土 303055 55 252545 45 151525 25 6 6粘壤土粘壤土 555585 85 0 030 30 151525 25 5 5砂质动壤土砂质动壤土 粘壤土类粘壤土类 0 055 55 45 45100 100 0 015 15 4 4粉砂质壤土粉砂质壤土 404055 55 353545 45 0 015 15 3 3壤土壤土 壤土类壤土类555585 85 0 045 45 0 015 15 2 2砂质壤土砂质壤土 8585100 100 0 015 15 0 015 15 1.1.砂土及壤质砂土砂土及壤质砂土 砂土类砂土类 2 20.2 0.2 0.020.020.002 0.002 0.002 0.002 砂砂 粒粒 粉砂粒粉砂粒 粘粘 粒粒 名名 称称 类类 别别 各类土粒重量各类土粒重量mmmm） 土壤质地土壤质地 表表表表4 4 4 4 国际土壤质地分类标准国际土壤质地分类标准国际土壤质地分类标准国际土壤质地分类标准 2. 2.卡庆斯基土壤质地分类标准卡庆斯基土壤质地分类标准 这是一种这是一种2 2级分级分类法。按物理性砂粒和物理性粘粒含量，将土壤类法。按物理性砂粒和物理性粘粒含量，将土壤划分为划分为9 9级。级。 3. 3.我国土壤质地分类标准我国土壤质地分类标准 中国科学院南京土壤研中国科学院南京土壤研究所，针对我国南、北方土壤质地名称和差异，究所，针对我国南、北方土壤质地名称和差异，综合划分为综合划分为3 3类类1212种。种。l l石质土和砾质土的分类石质土和砾质土的分类l l 由于我国山地和丘陵地较多，石质土由于我国山地和丘陵地较多，石质土和砾质土较常见，其石块和石砾含量差异和砾质土较常见，其石块和石砾含量差异很大，分类方法很多，往往因实际情况，很大，分类方法很多，往往因实际情况，把一定区域内的石质、砾质土规定出分类把一定区域内的石质、砾质土规定出分类标准。中国土壤标准。中国土壤 第第2 2版中把土壤石砾含版中把土壤石砾含量分为量分为3 3级，见下表。级，见下表。多 砾 质 10 砾 质 l10 无砾质质地名称前不冠） 1 分 级 310mm石砾含量 表表5 5 土壤石砾含量分级（）土壤石砾含量分级（） 4、土壤质地的测定： （1指测法 （2室内分析 A 比重计法 B 吸管法四）、土壤质地与土壤肥力的关系1砂土类 砂土类含砂粒多，充气孔隙多，持水孔隙少，土壤孔隙度小，通透性良好，但不易蓄水保肥。2粘土类 粘土类含粘粒多，持水孔隙多，充气孔隙少，土壤孔隙度大，通透性差，蓄水力强，易积水，粘粒本身含养分多，有机质分解慢，易积累，保肥力强，施用的肥料后劲较大。3壤土类 壤土类砂粘适中，充气孔隙与持水孔隙比例适当，通透性良好，蓄水保肥力强，养分含量丰富，有机质分解速率适中，供肥和保肥性能良好。土壤质地与土壤肥力的关系 因此应该根据质地因土种植：砂土棉花、胶土南瓜、石子地里种芝麻 一般认为：薯类、花生、西瓜、棉花、豆类适于砂质土壤； 小麦、玉米、水稻、苹果等适于粘质土壤。质地类型砂土壤土粘土蓄水力弱居中强养分含量少居中多保肥力较差居中较强土温变化较快居中较慢通气性良好居中不良透水性好居中较差耕作容易居中不易复习思考题1、什么是土壤机械组成和土壤质地？2、土壤质地与土壤肥力间关系如何？