第2章_土壤固相组成及特征.ppt

4、土壤质地 土壤质地： 土壤矿物质是由风化与成土过程中形成的不同大小的矿物颗粒组成，颗粒的大小组成特征称为质地或机械组成。其直径相差很大，从10-1~10-9 m不等，不同大小土粒的化学组成、理化性质差异巨大。 国际上主要的土粒分级标准图式 土壤质地与土壤性质的关系： 一般来说，土粒愈细，SiO2含量愈少，而Al2O3、Fe2O3等含量愈多。随着粒径的减小，孔隙度、吸湿量、持水量、比表面面积、膨胀潜能、吸附性能、塑性和粘结性将增加，而土壤通气性、透水性、密度将降低。 下图 土壤颗粒粒级与理化性状的关系图式 (据Pierzynski，2000) 土壤质地与土壤性质的影响 砂土/暖性土 ：由于土壤颗粒是以砂粒占优势，土壤中大孔隙多而毛管孔隙少，因此，砂土的通气性、透水性强，而保水蓄水保肥性能弱。砂土的热容量小，故土壤温度变化剧烈，易受干旱和寒冻威胁。但在春季砂土升温较快发苗早，故称为暖性土。由于砂土通气良好，土壤有机质分解快而不易积累，砂土的肥力相对贫瘠。但它又有易耕作、适宜性强、供肥快等优点。农业生产成本，并加重农业面源对地表水体的污染。 黏土/冷性土:由于土粒微小，土壤中的非毛管孔隙少、毛管孔隙多，毛管作用力强，土壤透水通气性差；但保水蓄水及保肥性能强，有机质分解缓慢有利于积累，故土壤养分含量丰富；黏土的热容量大、温度变化迟缓，特别是春季升温慢影响幼苗生长，有“冷性土”之称。同时黏土不易耕作、其地表易形成超渗径流，造成严重的水土流失。壤土由于土壤中砂粒、粉粒和黏粒含量比较适中，壤土既具有一定数量的非毛管孔隙，又有适量的毛管孔隙，兼顾砂土和黏土的优点。另外土壤质地构型对于农业生产、水土保持也具有重要影响，一般来说上砂下黏的土壤有利于耕作、发苗，又托水保肥，被称为“蒙金地”；相反上黏下砂，既不便于耕作，又漏水漏肥，因此，还会引起区域严重的生态环境问题 第二节 土壤有机质 土壤有机质是土壤中重要的固相成分之一，是土壤肥力、缓冲及净化功能的物质基础，也是土壤形成发育的主要标志。它可分为两大类： 非特异性土壤有机质 土壤腐殖质/特异性土壤有机质 土壤腐殖质-特异有机质 土壤腐殖质土壤有机质的主要组成部分，约占有机质总量的50％～65％。腐殖质是一种分子结构复杂、抗分解性强的棕色或暗棕色无定形胶体物，是土壤微生物利用植物残体及其分解产物重新合成的一类有机高分子化合物。 土壤腐殖质种类：胡敏酸、富里酸、棕腐酸和胡敏素。 土壤腐殖质组成元素： 土壤腐殖质主要是由C、H、O、N、S、P等营养元素组成，从化学元素的含量来看，胡敏酸含C、N、S较富里酸高，而O含量则较富里酸低。 土壤腐殖质的性质 胡敏酸：是溶解于碱、不溶于酸和酒精的一类高分子有机化合物，具有胶体特性。其分子结构具有明显的芳香化，故芳香结构体是胡敏酸的结构基础，这些芳香结构体的核部具有疏水性、外围则有各种官能团，多数官能团则具有亲水性，官能团中的羟基、酚羟基可在水溶液中解离出H+，从而胡敏酸具有弱酸性、吸附性和阳离子交换性能。胡敏酸的一价盐均溶于水，而二价盐和三价盐则不溶于水，因此土壤腐殖质中的胡敏酸对土壤结构体、保水保肥性能的形成起着重要的作用。 富里酸：是溶解于碱和酸的高分子有机化合物，从化学组成上看富里酸的C／N比值比胡敏酸低，表明富里酸分子结构中芳香结构体聚合程度较低，其外围的官能团中羟基、醇羟基明显增多，故富里酸在水溶液中可解离出更多的H+，表现出较强的酸性。富里酸具有相对较弱的吸附性和阳离子交换性能，其一价、二价盐和三价盐均溶于水，因此，对促进土壤矿物风化和矿质养分的释放都有重要作用。 胡敏酸和富里酸在土壤中可呈游离态的腐殖酸或腐殖酸盐状态存在，亦可以铁、铝结合成凝胶状态存在，它们多数与次生黏土矿物紧密结合，形成有机一无机复合体，构成良好的土壤结构体；壤腐殖质还具有与重(类)金属元素、有毒有机物结合形成非水溶性络合物的特性，使土壤中这些有毒有害物对生物的危害性降低，从而形成了土壤自净能力的物理化学基础；腐殖质表面还吸附大量的阳离子，如Ca2+、H+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等。 土壤有机质的矿质化 影响土壤有机质转化的因素 土壤有机质的类型： 土壤有机质的种类、组成及其堆积方式是影响有机质转化的重要因素，如简单有机质像单糖、有机酸容易分解，而复杂有机质如纤维素和木质素则分解缓慢。另外土壤有机质的C／N比值也是影响其转化的重要因素，因为微生物在分解有机质时最适宜的C／N比值是25。如果土壤有机质的C／N比值较高，那么在有机质分解过程中碳和氮均在减少，这样必然造成土壤中氮素相对缺乏，导致微生物与作物对有效态氮的强烈