第一章             土壤物質(zhì)組成

第一節(jié)   土壤礦物質(zhì)

  簡述：土壤是由礦物質(zhì)與有機質(zhì)（土壤固相）、土壤空氣（土壤氣相）和土壤水（土壤液相）三相組成。對于結(jié)構(gòu)良好、適合植物生長的土體，一般土體容積的一半是由固體成分（礦物質(zhì)和有機質(zhì)）組成，另一半則是由顆粒間孔隙組成（內(nèi)充滿土壤溶液和土壤空氣）。土壤礦物以粗細不一、形狀各異的顆粒形式存在，即是通常所說的土壤顆粒（簡稱土粒）。土壤中土粒大小和數(shù)量的構(gòu)成狀況稱為土壤顆粒組成（機械組成），它是判斷土壤質(zhì)地的基礎(chǔ)。

一、   土壤礦物質(zhì)的來源

  土壤中的礦物質(zhì)來自巖石的風(fēng)化產(chǎn)物。巖石圈以氧、硅、鋁和鐵4種元素為主。而作為植物所需的營養(yǎng)元素不僅含量少，而且大部分以難溶化合物形式被封閉在巖石中，所以表層巖石必須經(jīng)過風(fēng)化破碎、外力搬運及沉淀下來形成母質(zhì)，母質(zhì)經(jīng)成土作用形成土壤，營養(yǎng)元素才可能釋放出來。

（一）主要的成土巖石

1.    巖漿巖

分侵入巖和噴出巖兩種，侵入巖冷卻慢、結(jié)晶粗，如花崗巖、正長巖、閃長巖、輝長巖和橄欖巖等。噴出巖冷卻快，結(jié)晶細，呈多孔斑狀結(jié)構(gòu)，如玄武巖、流紋巖和安山巖等。

2.    沉積巖

覆蓋了地殼表面積的75%如礫巖、砂巖、頁巖和石灰?guī)r等

3.    變質(zhì)巖

在構(gòu)造上具有定向排列性，因而致密堅硬，呈片狀結(jié)構(gòu)，不易風(fēng)化，如片麻巖、石英巖、大理巖和板巖等。

（二）巖石的風(fēng)化

1.    物理風(fēng)化：外力作用主要包括：溫度、結(jié)冰、水流和大風(fēng)的磨蝕作用等。物理風(fēng)化使巖石破碎成較疏松的堆積物，增大了表面積，產(chǎn)生了通氣性和透水性。

2.    化學(xué)風(fēng)化：一般包括溶解、水化、水解和氧化等作用。徹底改變了原來巖石內(nèi)部礦物質(zhì)的組成和性質(zhì)，產(chǎn)生一批新的次生粘土礦物。同時，化學(xué)風(fēng)化使巖石釋放出一些植物礦質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)，如K+、Ca2+和Mg2+等，它們是植物養(yǎng)料的最初來源。

3.    生物風(fēng)化：使風(fēng)化產(chǎn)物中的植物營養(yǎng)元素在土壤母質(zhì)表層集中，同時積累有機質(zhì)，發(fā)展土壤肥力，因而也就意味著土壤成土過程的開始。

       巖石、礦物經(jīng)過風(fēng)化形成疏松的堆積物——成土母質(zhì)

（三）  成土母質(zhì)的類型及分布規(guī)律

1.殘積物   2.坡積物   3.洪積物   4.沖積物   5.湖積物   6.海積物   7.風(fēng)積物   8.黃土（第四紀沉積物）   9.紅土（第四紀紅色黏土）

二、   土壤礦物質(zhì)的組成與性質(zhì)

（一）土壤礦物質(zhì)的礦物組成

1.    原生礦物：在巖石風(fēng)化過程中沒有改變化學(xué)組成而遺留在土壤中的一類礦物，多起于巖漿巖和變質(zhì)巖。土壤原生礦物對土壤肥力的作用主要有兩個方面，一方面構(gòu)成土壤的骨骼；另一方面通過風(fēng)化而釋放各種養(yǎng)分，但這個過程是極其緩慢的。

2.    次生礦物：原生礦物在風(fēng)化和成土過程中，通過化學(xué)作用或生物作用而新生成的礦物。各種次生硅鋁酸鹽和氧化物稱為次生黏土礦物，是土壤黏粒的主要組成部分。黏土礦物與土壤腐殖質(zhì)一起，構(gòu)成土壤的最活躍部分——土壤膠體。

總之：礦物顆粒越粗大，含石英及原生硅鋁酸鹽類礦物越多；反之，礦物顆粒越小，石英和原生硅鋁酸鹽類礦物含量越少，而次生礦物的含量越多。

（二）黏土礦物

1.    高嶺石組：具有非膨脹性、電荷數(shù)量少、膠體特性弱以及可塑性、黏結(jié)性、黏著性弱等特點

2.    蒙脫石組：具有膨脹性大、電荷數(shù)量多、膠體特性強及可塑性、黏結(jié)性、黏著性和吸濕性都特別強的特點。

3.    水化云母組：具有非膨脹性、電荷數(shù)量較大的特點，其膠體特性、可塑性、黏結(jié)性、黏著性和吸濕性都介于高嶺石和蒙脫石之間。

4.    綠泥石組：具有顆粒小、可塑性、黏結(jié)性、黏著性和吸濕性居中的特點。

三、   土壤的顆粒組成

（一）土壤粒級分類

土粒分級一般是根據(jù)土粒當(dāng)量粒徑分為石礫、砂粒、粉砂粒和黏粒4級。

（二）土壤顆粒各粒級的特征

1.    石礫及砂粒：粒級大，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、吸附性和脹縮性。SiO2含量在80%以上，有效養(yǎng)分貧乏。

2.    粉粒：有微弱的可塑性和脹縮性；濕時有明顯的黏結(jié)性，干時黏結(jié)性減弱。粒間孔隙毛管作用強，毛管水運動速度快。

3.    黏粒：粒間孔隙小，吸水易膨脹，使孔隙堵塞，土壤水分運動極慢?？伤苄?、黏著性和黏結(jié)性極強，干時收縮堅硬，濕時膨脹，保水保肥性強，營養(yǎng)元素豐富。

四、   土壤質(zhì)地及其利用改良

（一）土壤質(zhì)地分類

我國北方寒冷少雨，風(fēng)化較弱，土壤中的砂粒、粉粒含量較多，細黏粒含量較少。南方氣候溫暖，雨水充沛，風(fēng)化作用強，故土壤中的細黏粒含量較多。所以砂土的質(zhì)地分類中砂粒含量等級主要以北方土壤的研究結(jié)果為依據(jù)。而黏土質(zhì)地分類中的細黏粒含量的等級則主要以南方土壤的研究結(jié)果為依據(jù)。

（二）土壤質(zhì)地與肥力的關(guān)系

1.    砂土類：砂土類土壤廣泛分布在新疆、青海、甘肅和內(nèi)蒙古等西北部干旱少雨的省區(qū)及各地沿河、沿海地區(qū)。砂質(zhì)土主要礦物成分是石英，含養(yǎng)分少。砂土保肥性差，施肥后因灌水、降雨而易淋失。因此施用化肥時，要少施勤施，防止漏失。施入砂土的肥料，因通氣好，養(yǎng)分轉(zhuǎn)化供應(yīng)快，一時不被吸收的養(yǎng)分，土壤保持不住，故肥效常表現(xiàn)為猛而不穩(wěn)，前勁大而后勁不足，生產(chǎn)上表現(xiàn)為“早施一把草，多施容易倒”。而只施基肥不注意追肥，會產(chǎn)生“發(fā)小苗不發(fā)老苗”的現(xiàn)象。砂質(zhì)土因含水量低，熱容量較小，易增溫也容易降溫，晝夜溫差較大。旱地條件下砂質(zhì)土松散易耕，宜耕期長，耕后疏松不結(jié)塊。但在水田中，由于粉砂和細砂含量高，故缺少有機質(zhì)的砂土泡水后容易淀漿板結(jié)，俗稱“閉沙”，栽秧時要隨耙隨插。

2.    黏土類：大孔隙少，小孔隙（包括無效孔隙）多，故通氣不良，透水性差，易產(chǎn)生地表徑流；內(nèi)部排水慢，易受漬害和積累還原性有毒物質(zhì)，故需深溝高畦，以利排水通氣。黏土上施肥后肥效穩(wěn)而長，后勁足。有時施肥不足時表現(xiàn)不出肥效來，這種情況下要適當(dāng)增加用肥量或肥料集中施于根際附近。黏土保水力強、含水量多、熱容量較大，升溫慢降溫也慢，晝夜溫差小，因而作物一受凍害就難以恢復(fù)。在黏土上種植的作物在苗期也常由于土溫低、氧氣少、有效養(yǎng)分少而生長緩慢，小苗瘦弱矮黃；但生長后期因肥勁長，水分、養(yǎng)分充足而生長茂盛，作物結(jié)實率、千粒重均較高，出現(xiàn)所謂“發(fā)老苗不發(fā)小苗”現(xiàn)象。黏土濕時泥爛，干時緊實堅硬，耕作費力，宜耕期短。頂土弱的種子不易出苗，容易產(chǎn)生缺苗斷壟現(xiàn)象。因此，黏土必須掌握宜耕期操作，注意整地質(zhì)量。

3.    壤土類：廣泛分布于黃土地區(qū)、華北平原、松遼平原、長江中下游、珠江三角洲河網(wǎng)平原及河流兩岸沖積平原上。壤土類由于砂黏適中，兼有砂土類和黏土類的優(yōu)點，消除了砂土類和黏土類的缺點，群眾稱之為二合土，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上質(zhì)地比較理想的土壤。

（三）土壤質(zhì)地的評價及其合理利用

我國土壤質(zhì)地的地理分布特點，在水平方向上，自西向東，從北向南有由粗變細的趨勢。在垂直方向上，從高到低也有相同的變化規(guī)律。一般土壤質(zhì)地層次構(gòu)造以耕層為沙壤至輕壤，下層為中壤至重壤為好，這樣的構(gòu)造，兼?zhèn)渖靶酝梁宛ば酝恋膬?yōu)點，為作物豐產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)。大多數(shù)作物適合表層為輕壤土，其厚度不少于15-20cm，能達到30cm更好；下層質(zhì)地為中壤至重壤，以40-50cm為佳，這種質(zhì)地構(gòu)型就是北方常說的“蒙金土”。

（四）土壤質(zhì)地的改良

1.    增施有機肥料，改良土性：增施有機肥料，提高土壤有機質(zhì)含量，既可以改良砂土，也可以改良黏土，這是改良土壤質(zhì)地最有效和簡便的方法。

2.    摻砂摻黏，客土調(diào)節(jié)。摻砂摻黏的方法有遍摻、條摻和點摻3種。遍摻即將砂土或黏土普遍均勻地在地表蓋一層后翻耕，這樣效果好，見效快，但一次用量大，費勞力。條摻和點摻是將砂土或黏土摻在作物播種行或穴中，用量較少，費工不多，也有一定效果，但需連續(xù)幾年方可使土壤質(zhì)地得到全面改良。

3.    翻淤壓砂，翻砂壓淤

4.    引洪放淤，引洪漫沙：可把洪水有控制地引入農(nóng)田，使淤泥沉積于砂質(zhì)土壤中，即可增厚土層，改良質(zhì)地，肥沃土壤。群眾有“一年洪水三年肥”之說。引洪放淤改良砂土?xí)r要注意提高進水口，以減少砂粒進入；如引洪漫沙改良黏土?xí)r，則應(yīng)降低進水口，以引入多量粗砂。引洪過程中，要邊灌邊排，流沙留泥不留水。

5.    種草種樹，培肥改土

6.    因土制宜，加強管理

第二節(jié)   土壤有機質(zhì)

一、   土壤有機質(zhì)的特性

（一）     土壤有機質(zhì)的來源及存在形態(tài)

1.   土壤有機質(zhì)的來源：原始土壤中，最早出現(xiàn)母質(zhì)中的有機體是微生物。隨著生物的進化和成土過程中的發(fā)展，動植物殘體及其分泌物就成為土壤有機質(zhì)的基本來源。

2.   土壤有機質(zhì)的存在形態(tài)：通過各種途徑進入土壤的有機質(zhì)，不斷被土壤微生物分解，所以土壤有機質(zhì)一般呈下述3種形態(tài)。

（1）新鮮的有機質(zhì)   剛進土壤不久，仍保持原來生物體解剖學(xué)特征的動植物殘體

（2）半分解的有機質(zhì)   多少受到微生物分解，原形態(tài)結(jié)構(gòu)遭到破壞，已失去解剖學(xué)特征的有機質(zhì)，其多呈分散的暗黑色碎屑和小塊，如泥炭等。

（3）腐殖質(zhì)   經(jīng)微生物分解和再合成的一種褐色或暗褐色特殊的高分子有機化合物。腐殖質(zhì)與礦物質(zhì)土粒緊密結(jié)合，不能用機械方法分離。它是土壤有機質(zhì)中最重要的一種形態(tài)，占有機質(zhì)總量的85%-90%，對土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和生物性質(zhì)都有良好作用。通常把土壤腐殖質(zhì)含量高低作為衡量土壤肥力水平的主要指標之一。

（二）     土壤有機質(zhì)的組成

基本元素組成是碳52%-58%、氫3.3%-4.8%、氧34%-39%、氮3.7%-4.1%。土壤有機質(zhì)一般可分為腐質(zhì)物質(zhì)60%-80%和非腐質(zhì)物質(zhì)20-40%兩大部分。

（三）     土壤有機質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化

土壤有機質(zhì)在微生物的作用下，向著兩個方向轉(zhuǎn)化，即有機質(zhì)礦質(zhì)化和有機質(zhì)腐殖化。前者是有機質(zhì)中養(yǎng)分的釋放過程，后者是土壤腐殖質(zhì)的形成過程。

1.   土壤有機質(zhì)的礦化過程

（1）        不含氮的簡單有機化合物的分解和轉(zhuǎn)化，最難分解的是木質(zhì)素，但在其專性細菌作用下，也能緩慢分解。在嫌氣條件下，木質(zhì)素的分解極慢，所以，沼澤泥炭地的木質(zhì)素含量一般都特別高。

（2）        含氮有機質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化，土壤含氮有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化主要有水解、氨化、硝化和反硝化。

2.   土壤有機質(zhì)的腐殖化過程

目前一般認為腐殖化過程分兩個階段，第一階段是植物殘體分解產(chǎn)生簡單的有機化合物；第二階段是通過微生物對這些有機化合物的代謝作用和反復(fù)的循環(huán)利用，合成多元酚和醌；或來自植物的類木質(zhì)素聚合形成高分子的多聚化合物，即腐殖質(zhì)。

3.   影響土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素

土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的主要驅(qū)動力是土壤微生物。因此，凡是影響土壤微生物活動的因素都會影響有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程。

（1）        植物殘體的特性

微生物生命活動需要碳素和氮素，氮是組成微生物體細胞的要素，而有機質(zhì)中的碳則既是構(gòu)成微生物體細胞的主要成分，又是微生物活動的能量來源。細菌每分解25份C需要一份N以獲取分解時所需要的能量和組成本身的細胞物質(zhì)，而C/N較大的有機質(zhì)分解緩慢，易引起微生物與植物爭氮。同時C/N大時，由于土壤能源過多，加上通氣不良，引起反硝化作用。由此，在向土壤施入有機質(zhì)如秸稈還田及其他有機肥時，應(yīng)注意C/N是否適當(dāng)，當(dāng)C/N過大，則需要補充一定的速效氮肥，以降低其C/N，以免造成微生物與作物爭氮的不良局面。

（2）        土壤水、氣、熱條件

土壤通氣良好，氧氣充足時，好氣微生物數(shù)量增多且活性增強，有機物質(zhì)分解較快而徹底，有利于養(yǎng)分的釋放。通氣不良反之。一般溫度在30攝氏度，土壤水分含量接近于最大持水量的60%-80%時，有機質(zhì)分解強度最大。

（3）        土壤酸堿性

一般微生物活動最適的土壤酸堿度為中性附近（6.5-7.5）

土壤有機質(zhì)的含量與其黏粒含量具有極顯著的正相關(guān)，黏質(zhì)土和粉質(zhì)土通常比砂質(zhì)土含有更多的有機質(zhì)。腐殖質(zhì)與黏粒膠體結(jié)合形成的黏粒腐殖質(zhì)復(fù)合體，免遭微生物的分解破壞。

（四）     土壤腐殖質(zhì)的組成和性質(zhì)

1.土壤腐殖質(zhì)的組成

胡敏酸和富里酸統(tǒng)稱為腐殖酸，占腐殖質(zhì)的60%左右，通常都以腐殖酸作為腐殖質(zhì)的代表，土壤真正有力地腐殖酸很少。富里酸的酸性很強大，活性大，對礦物的風(fēng)化和鹽基的淋溶作用強，是酸性森林土壤腐殖質(zhì)的主要成分。胡敏酸的一價鹽類溶于水，而與二價以上的鹽基離子形成的鹽類都不溶于水，這一性質(zhì)使胡敏酸成為水穩(wěn)性團粒結(jié)構(gòu)形成不可缺少的物質(zhì)。

2.土壤腐殖質(zhì)的性質(zhì)

   （1）腐殖質(zhì)的穩(wěn)定性：溫帶地區(qū)一般植物殘體的半分解期短于3個月，新形成有機質(zhì)的半分解期為4-9年。

   （2）腐殖質(zhì)的吸水性及溶解度：胡敏酸與一價鹽基離子形成的鹽類均溶于水，育兒假離子形成的鹽類溶解度很低。富里酸的一價、二價鹽類均溶于水，三價鹽類在堿性環(huán)境中溶解度較低。

   （3）腐殖質(zhì)的帶電性：土壤腐殖質(zhì)所帶的電荷屬于可變電荷，其電荷量隨土壤PH變化而變化。腐殖質(zhì)對陽離子有很高的吸附力。

3.我國主要土類中腐殖質(zhì)中的特征

  我國東北黑土，不僅腐殖質(zhì)含量高，而且腐殖質(zhì)中以胡敏酸為主體，分子質(zhì)量較大，分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，活性胡敏酸含量較低。西部土壤中游離碳酸鈣含量較多，灰漠土中幾乎沒有活性胡敏酸。由東北的黑土往南經(jīng)棕壤、黃棕壤至紅壤、磚紅壤，胡敏酸在腐殖質(zhì)中的比重逐漸降低，分子質(zhì)量逐漸降低，活性胡敏酸比例逐漸增高。土壤漬水有利于胡敏酸的形成，卻不利于分子的增大和復(fù)雜化，在漬水條件下，微生物活動差，水分過多阻礙了胡敏酸分子的進一步的縮合，故分子結(jié)構(gòu)較簡單。

二、   土壤有機質(zhì)的作用

（一）     土壤有機質(zhì)對土壤肥力的影響

1.   提高土壤的持水性，減少水土流失

2.   提供植物需要的養(yǎng)分：極低濃度的腐殖質(zhì)（胡敏酸）分子溶液，對植物有刺激作用。例如，能改變植物體內(nèi)糖類的代謝，促進還原糖的積累，提高細胞的滲透壓，從而提高植物的抗旱性；能提高種子氧化酶的活性，加速種子發(fā)芽和對養(yǎng)分的吸收；還可增強根系的呼吸作用，提高細胞膜的透性和對養(yǎng)分的吸收，促進根系發(fā)育。

3.   改善土壤物理性質(zhì)：由于多糖的腐殖質(zhì)的黏結(jié)力比砂粒強，在砂性土壤上，能增強砂土的黏結(jié)性而促進團粒結(jié)構(gòu)的形成，從而提高砂質(zhì)土的保肥、保水能力。腐殖物質(zhì)對土壤的熱特性也有一定的影響。腐殖物質(zhì)是一種深色的物質(zhì)，深色土壤吸熱快，在同樣日照條件下，其土溫高。

4.   提高土壤的保肥性和緩沖性：腐殖質(zhì)屬兩性膠體，具有較強的緩沖能力，當(dāng)土壤溶液中H+或OH-過多時，通過離子交換作用，可降低土壤的酸性或堿性，避免土壤PH發(fā)生劇烈變化。

5.   提高土壤生物和酶的活性，促進養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化：土壤微生物量與土壤有機質(zhì)含量呈極顯著的正相關(guān)，且有機質(zhì)不想新鮮植物殘體那樣對微生物產(chǎn)生迅猛的激發(fā)效應(yīng)，而是持久穩(wěn)定地向微生物提供能源。正因為如此，含有機質(zhì)含量高的土壤，肥力平穩(wěn)而持久，作物不易產(chǎn)生猛發(fā)或脫肥現(xiàn)象。

第三節(jié)   土壤生物與土壤酶——略

第四節(jié)   土壤膠體——略

第五節(jié)   土壤溶液——略

 這三塊術(shù)語太多懶得打