土壤系统的组成、结构与功能3-18.ppt

土壤是由那些物质组成的？ 土壤矿物按其成因类型分类： 3、性质： 原生矿物具有坚实而稳定的晶格，基本不吸水、不膨胀、不具有物理化学的吸收性能； 原生矿物多以砂粒和粉砂粒存在，使土壤具有良好的通气透水性。 4、种类： 硅酸盐和铝硅酸盐类（长石类矿物、云母类矿物、橄榄石类矿物、辉石与角闪石类矿物） 氧化物类（石英、赤铁矿、金红石、蓝晶石） 硫化物类（黄铁矿和白铁矿） 磷灰石类（磷灰石） 土壤中常见的原生矿物：石英、长石、辉石和角闪石、橄榄石、云母等（p13）。 它们是土壤矿物中最细小的部分，许多次生矿物具有活动的晶格、呈现高度分散性，并具有强烈的吸附代换性能、能吸收水分和膨胀，因而具有明显的胶体特性，又称为黏土矿物。 通常根据其性质与结构可分为三类：简单盐类、次生氧化物矿物和次生铝硅酸盐矿物 ①简单盐类：如方解石(CaCO3)、白云石[Ca、Mg(CO3)2]、石膏(CaSO4·2H2O)等，它们都是原生矿物经化学风化后的最终产物，结晶构造也较简单，常见于干旱和半干旱地区的土壤中，许多滨海地区的土壤中也会大量出现。 （菌丝体、姜石、石灰华） ②次生氧化物矿物：氧化铁、氧化铝、氧化锰、氧化硅矿物。它们是硅酸盐矿物彻底风化后的产物，结晶构造较简单，常见于湿热的热带和亚热带地区土壤中。 氧化铁和氧化锰是土壤中重要的染色矿物。如褐红色的赤铁矿（Fe2O3）、黄棕色的针铁矿(Fe2O3·H2O)、棕褐色的褐铁矿(Fe2O3·nH2O)；氧化锰常以棕色、黑色胶膜或结核状态存在与土壤颗粒表面。（结核、铁盘） ③次生硅酸盐矿物：这类矿物在土壤中普遍存在，种类很多，是由长石等原生硅酸盐矿物风化后形成。它们是构成土壤的主要成分，分为三大类，即水云母类、蒙脱石类和高岭石类。 1、土壤矿物的风化过程 物理风化——机械破碎（冻融风化） 化学风化——化学分解作用，产生新的矿物（溶解、水化、水解） 生物风化——根劈作用；分泌CO2和有机酸加速化学风化。 以正长石的水解为例： (2) 脱硅阶段： 2、土壤矿物风化过程的特征： 原生矿物的风化过程不仅在时间上有阶段性，在空间上也有地带性，如图2-3所示。 3、影响矿物风化的因素： 内在因素——土壤矿物的组成、结晶结构及物理性质。 外在因素——地理环境中的水分、温度、及环境介质的PH值和Eh值(氧化还原电位)。 生物因素 1、来源： 1）高等植物（地上部和地下部） 2）土壤中的动物 3）土壤中的微生物 4）施用的有机肥 2、形态： 1）新鲜有机质（未分解有机质） 2）半分解有机质 土壤非特异性有机质的组成 ——主要由五类有机化合物和灰分物质组成： 1）碳水化合物： 单糖双糖和多糖类 好气条件 CO2+H2O +热能 单糖双糖和多糖类 厌气条件 有机酸、CH4 +热能 2）纤维素、半纤维素 3）木质素 4）蛋白质 氨基酸（是土壤腐殖质的重要组成物） 5）脂肪、树脂、蜡质和单宁 6）灰分物质：Ca、Mg、K、Na、Si、P、S、Fe、Al、Mn（低等植物的灰分物质含量高，盐生植物灰分质量分数高） （二） 土壤腐殖质 2、腐殖质在土壤中存在的形态： ①游离状态； ②与盐基离子化合成稳定的盐类(腐质酸钙镁)； ③与铁、铝氧化物合成复杂的凝胶体； ④与粘粒结合成有机-无机复合体，构成良好的土壤结构体； ⑤与重金属元素、有毒有机物结合形成非水溶性络合物。（是形成土壤自净能力的物理化学基础） 3、腐殖质分子结构 包括碳水化合物、氨基酸、芳香族化合物和多种官能团。 官能团（功能团）：羧基、酚羟基、醇羟基、甲氧基、甲基、醌基等 这些官能团使得腐殖质具有：离子吸附性、对金属离子的络合性、氧化还原性及生理活性。 （三） 土壤有机-无机复合体 （1） 吸湿水 吸湿水：土粒依据其强大的表面能从土壤空气中吸收的气态水分，是最靠近土粒表面的一层水膜。 影响：土壤质地、空气湿度。 意义：无效水。 水分常数：吸湿系数 （2） 膜状水 膜状水：土壤含水量达到吸湿系数后，土粒剩余的表面力和水分子引力而吸附和保持的液态水膜。 影响：土壤质地、土壤溶液浓度。 意义：很难吸收的弱有效水。 水分常数：最大分子持水量 （3） 毛管水 毛管水：土壤含水量超过最大分子持水量时依靠毛管力保持在毛管孔隙中的液态水。 影响：毛管半径，毛管孔隙度，土壤有机质含量。 意义：有效水分。 毛管水是土壤中最宝贵的水分 ①它是土壤中即能被