1、土壤矿物质介绍矿物质是土壤固相的重要组成，约占土壤重量的95%或更多。土壤矿物质深刻影响土壤的物理和化学性质第一节、成土矿物和岩石 主要成土矿物 主要成土岩石一、主要成土矿物（一）矿物概念 矿物就是存在于地壳中的具有一定化学组成、 物理性质和内部构造的天然化合物或单质。1、原生矿物：地球内部岩浆岩冷凝时形成的、存在于岩浆岩之中的矿物2、次生矿物：原生矿物在各种风化因素的作用下，改变了形态、成分和性质而形成的新矿物。（二）主要成土矿物1、原生矿物：（1）石英（SiO2）：质地坚硬，性质稳定，抗风化能力极强，是土壤砂粒的主要来源。（2）长石类：包括钾长石和斜长石-钾长石：正长石K（AlSi3O8）
2、，含K2O16.9%，是土壤钾素的重要来源;-斜长石：钠长石Na（AlSi3O8） 钙长石Ca（Al2Si2O8） 长石比较容易风化，风化后形成高岭石、二氧化硅和盐基物质。（3）云母类：片状，有弹性，化学成份变化大，主要包括白云母和黑云母：-白云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2 无色或淡灰黄色，抗风化力很强。-黑云母K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH,F)2 黑色或褐色，易风化，分解后释放出盐基，形成铁、铝氢氧化物和绿泥石等 云母类矿物含K高，风化后是土壤重要的钾素来源。 （4）角闪石和辉石-角闪石Ca2Na(Mg,Fe)4(Al,Fe)(Si,Al)8O22(OH)2-辉石
3、 Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al) 2O6 属于深色矿物，容易风化，风化后形成氧化铁、氧化硅、高岭石、绿泥石等次生矿物，释放出较多的钙、镁等元素（5）橄榄石 (Mg,Fe)2SiO4 是富含铁、镁的硅酸盐矿物，新鲜矿物呈橄榄绿色，容易风化，风化后形成氧化铁、胶状二氧化硅、蛇纹石、滑石等次生矿物。（6）方解石和白云石 -碳酸盐类矿物 -方解石 CaCO3, 石灰岩和大理岩的主要成分，白色或米黄色，菱面斜方体，易风化，是土壤和母质钙的主要来源。 -白云石， Ca,Mg(CO3)2，是白云岩的主要成分，比方解石稍稳定。 主要原生矿物的风化顺序： 橄榄石 钙长石 抗 风 辉石 钙斜橄榄石 化 能
4、 角闪石 钠钙斜长石 力 增 黑云母 钠长石 强 钾长石 白云母 石英2、次生矿物 主要次生矿物有高岭石、水云母、绿泥石、蛭石、蒙托石，以及各种二三氧化物。它们的详细结构与性质将在“土壤胶体”部分介绍。二、主要成土岩石 岩石就是自然界存在的一种或数种矿物的集合体。 岩石依其成因可以分为三大类： 岩浆岩、沉积岩、变质岩（一）岩浆岩 由岩浆冷凝而成的岩石，又称火成岩。 按岩浆岩SiO2含量，可以将其分为酸性岩、中性岩、基性岩和超基性岩。1、酸性岩 SiO2含量65%； 常见的有花岗岩和流纹岩。 花岗岩：地壳中分布最多的岩石。肉红、浅灰、灰白等色。主要由石英、正长石和斜长石组成。等粒结构。 风化形成
5、的母质，砂、粘适中，物理性较好，但盐基离子少，酸度较大，养分贫乏。 流纹岩：浅灰、灰红等色，隐晶质，斑状结构。斑晶的主要矿物为石英和透长石。较难物理风化。风化产物中缺少盐基，酸度较大。2、中性岩 SiO2含量55-65% 最主要的是正长岩、闪长岩、安山岩。 正长岩：常为浅红色，正长石为主，伴有黑云母、角闪石，等粒结构，矿物晶粒较大。 闪长岩：浅灰、灰绿等色，角闪石和斜长石为主，伴有正长石和黑云母。等粒结构。 安山岩：深灰、紫或绿色，主要矿物为斜长石和角闪石，斑状结构。 与酸性岩相比，中性岩风化后形成的粘粒较多，砂粒较少，Ca、Mg等盐基成分较多。3、基性岩 SiO2含量为45-55% 最主要的
6、岩石是辉长岩、玄武岩 辉长岩：灰黑、暗绿等色，斜长石和辉石为主，少量角闪石和和辉石。等粒结构。 玄武岩：黑、灰绿、灰黑等色。主要为基性斜长石、辉石、伴有橄榄石。隐晶质，斑状结构，有气孔或杏仁构造。 基性岩容易风化，风化产物粘粒多，砂粒极少，富含氧化铁，钙镁较多。4、超基性岩 SiO2含量2mm的碎屑石砾占一半以上，极坚硬，难风化，风化产物粗砂质，养分贫乏。 砂岩：直径2-0.1mm的砂粒占一半以上。-以石英为主的称石英砂岩石；-以长石为主的称长石砂岩；-以碳酸钙胶结为主的称钙质砂岩。 石英砂岩和硅质砂岩极坚硬，难风化，风化产物主要为砂粒。泥质和钙质砂岩较易风化。2、粘土岩类 以粘土为主要成分的
7、沉积岩石称为粘土岩 页岩：具页状层理，是分布最广的沉积岩，易风化，风化产物质地细，含有较多的养分。 泥岩：不具层理的粘土岩。风化产物与页岩类似。3、化学岩及生物化学岩类 由化学或生物化学作用沉淀而成的沉积岩称为化学岩或生物化学岩。 石灰岩：一般白色或灰色，含杂质多时可呈深色，主要成分为碳酸钙，主要矿物为方解石，遇盐酸放出气泡。 白云岩：一般白色或灰色，主要矿物是白云石，主要成分CaCO3、MgCO3，遇盐酸微弱起泡。（三）变质岩类 岩浆岩或沉积岩在高温高压、热气热液作用下发生变质作用而形成的岩石，称变质岩。 常见的变质岩有片麻岩、石英岩、板岩、千枚岩、片岩、大理岩等。 片麻岩：多由花岗岩变质而
8、成，深色矿物和浅色矿物呈黑白相间的带状排列，风化产物和花岗岩类似。 石英岩：由硅质砂岩变质而来，极坚硬，极难风化，风化产物多砂粒或石砾，质地粗，养分贫乏。 板岩：由页岩变质而来，更坚硬，难风化，风化产物与页岩相似。 千枚岩：亦由页岩变而来，但云母含量较高，风化产物含K较多。 片岩：由页岩或呈隐晶质的岩浆岩变质而来,种类繁多,难风化.彻底风化后形成大量粘粒,质地细. 大理岩：石灰岩变质而来，比石灰岩硬，风化产物类似于石灰岩。第二节、风化作用与母质类型 岩石的风化作用 母质类型一、岩石的风化作用 地表的岩石在外界因素的作用下，发生形态、组成和性质变化的过程，称为风化作用。 形态变化：岩石破碎 组成
9、变化：矿物组成和化学组成的改变 性质变化：坚硬 疏松等 （一）物理风化 指岩石崩解破碎成大小不同颗粒而不改变其化学成分的过程； 引起物理风化的主要因素：-温度变化 差异性热胀冷缩 裂纹 崩解破碎-结冰作用 膨胀 破碎-流水作用 磨蚀、带走碎屑-风的作用 吹走碎屑 加速物理风化 物理风化作用的结果，使岩石矿物破碎，产生新的物理性质，使岩石获得了对水的通透性，为化学风化创造了条件。（二）化学风化 岩石中的矿物在化学作用的影响下，发生化学成分和性质的变化、以及产生新矿物的过程，称为化学风化。 化学风化作用包括如下几种作用： 溶解作用，水化作用，水解作用，氧化作用1、溶解作用 矿物的溶解度差异很大 在
10、漫长的时间中，溶解的量是可观的 水中的有机酸或无机酸可以促进矿物的溶解 常见矿物的溶解度顺序是： 石盐石膏方解石橄榄石辉石角闪石滑石蛇纹石绿帘石正长石黑云母白云母石英2、水化作用 岩石中的矿物与水化合成为新的含水矿物的过程，称为水化作用。 实质是水分子进入矿物晶格； 水化作用使矿物体积增大、硬度降低、溶解度加大，有利于进一步的风化崩解。 例： CaSO4 + 2H2O CaSO4.2H2O （硬石膏） （石膏）3、水解作用 矿物中的盐基离子被水所解离的H+置换，分解形成新矿物的作用，称为水解作用。 水解作用是最主要的化学风化作用。 温度升高，水的电离度升高，水解作用加强。 CO2显著提高水的水
11、解能力； 热带亚热带地区的水解作用比高寒地区强的多。 在合适的条件下，水解作用可以使矿物彻底分解成简单的氧化物。4、氧化作用 矿物多形成于缺氧条件，一旦暴露地表，就发生氧化作用，形成新矿物或新的化学物质。 氧化作用在水的参与下完成，因此湿润地区的氧化作用更为强烈。 化学风化作用可以使岩石矿物的颗粒进一步变细、并改变其化学成分。 化学风化的产物可以分为三类：-简单盐类；-次生矿物；-原生矿物；（三）生物风化 岩石在生物的作用下发生破碎、分解的过程称为生物风化。 表现在两个方面：-机械破坏作用：根系活动、土壤动物的活动-生物化学作用：分泌有机酸、有机分解产物对岩石矿物的破坏作用。二、母质类型 母质
12、就是岩石矿物经过各种风化作用后形成的疏松多孔物质，是土壤形成的原始材料。 母质的主要类型有：残积母质、坡积母质、洪积母质、河流冲积母质、湖泊沉积母质、浅海沉积母质、风积母质等七大类。1、残积母质 就地风化而未经搬运的岩石风化产物。 主要分布于山地丘陵顶部等较高的地形部位上。通常较粗，疏松，通透性好。 其性质与母岩关系密切。2、坡积母质 在重力或流水作用下移动沉积在较低处的沉积物。 分布在山坡或山麓。 颗粒大小不一、无明显层理。在山坡上部，堆积层较薄，颗粒较粗；在山坡下部，堆积层较厚，颗粒较细。3、洪积母质 在山洪的作用下移动沉积在山前的坡麓、山口及平原边缘的沉积物。 洪积物常形成洪积扇地形。
13、颗粒大小不一。在山口处以砾石、粗砂为主，层次不明显。向外逐渐过渡为细砂和粘土，层次相对明显。4、河流冲积母质 经过河流长距离搬运而沉积的沉积物。 分布在河流两岸。 颗粒分布很有规律：上游粗、下游细；靠河床粗、远离河床细；层理常见。 该母质上形成的土壤，土层深厚、养分充足，是重要的农业土壤资源。5、湖泊沉积母质 湖水泛滥时产生的沉积物。 分布在湖泊的周围； 颗粒较细、富含有机质、层理不明显；6、浅海沉积母质 堆积于海岸边的沉积物。 其主要物质来源是内陆河流携带来的泥沙。 质地变异大。在海岸突出部和平直岸段，多为砂质；在河流入海的港湾处，多为粘质。含盐量较高。7、风积母质 由风力搬运而堆积成的沉积
14、物。 在干旱地区分布比较普遍。滨海地区也有风积物。 颗粒粗细均匀，层理分明。 自然界存在的母质，其成因往往不是单一的，而是有几种成因共同起作用。如： 残积-坡积母质，坡积-冲积母质等。第三节、土壤的机械组成 土壤矿质颗粒的粒级及其性质 土壤质地及其肥力特征一、土壤矿质颗粒的粒级及其性质（一）粒级分类 土壤矿质颗粒大小差异很大，组成和性质各不相同。通常将其分为砾石、砂粒、粉粒和粘粒。 世界上主要的矿质颗粒分级体系有：-（前苏联）卡庆斯基制；-国际分级制；国际制粒级分类标准粒级名称粒径（mm)石砾2粗砂2-0.2细砂0.2-0.02粉砂0.02-0.002粘粒0.0021、国际制粒级分类 国际制粒
15、级分类法源于瑞典土壤学家Atterberg的分级制。 各粒径标准均采用十进制，简明易记。2、卡庆斯基分级制（原苏联） 该分级制由原苏联土壤学家卡庆斯基拟定，在我国广泛使用。 将大于3毫米的部分，称为土壤的粗骨 小于3毫米的部分，成为细粒 以0.01毫米为界限，将大于此界限的称为物理性粘粒，小于此限的称为物理性砂粒。 小于0.001毫米的称为粘粒。（二）各粒级的组成与性质 1、各粒级的矿物组成 -砂粒和粉粒是由各种原生矿物组成的，以石英为多，兼有其它抗风化矿物； -粘粒中以次生矿物为主 -砾石中以岩石碎块为主。2、各粒级的化学组成 -砂粒和粉粒中SiO2含量比较高，养分元素含量很低，基本没有供应
16、养分的能力； -粘粒SiO2含量较低，铁、铝、钾、钙、镁等元素含量较高，有较强的养分供应潜力。3、各粒级的主要性质-砂粒本身没有粘结性、涨缩性和可塑性；砂粒之间的间隙大；持水能力低；对养分的吸持能力低；通透性强。 -粘粒有较强的粘结性、涨缩性和可塑性；粘粒之间的间隙细；持水能力强；对养分的吸持能力强；通透性弱。 -粉砂粒的性质介于砂粒和粘粒之间。二、土壤质地及其肥力特征（一）土壤质地分类 -任何一种土壤都是由各种粒级的颗粒所组成，不同土壤中各粒径的土粒的比例不同。土壤中土粒的大小及其比例状况就称为土壤的机械组成。 -按照土壤机械组成人为地划分的若干土壤类别，就称为土壤质地。 最常用的质地分类制
17、是国际制和卡庆斯基制。1、卡庆斯基质地分类制 依据物理性砂粒和物理粘粒含量将土壤分为砂土、壤土和粘土三大类，往下再续分出9个类型。 分类比较简单（三类九种）； 颗粒测定比较简单（测定物理性粘（砂）粒即可）； 考虑到不同土壤类型的差别，划分标准也有所不同。2、国际质地分类制 将土壤质地分为四类十三种； 以粘粒含量15%作为壤土和粘壤土的界限；以粘粒含量25%作为壤土和粘土的界限； 以粉粒45%作为“粉砂质”土壤的定名标准； 以砂粒含量85%作为砂土划分的标准；国际土壤质地分类三角图（二）质地与肥力的关系 质地是土壤最基本的性状之一； 质地是许多肥力特性的决定性因素，与作物生长关系密切；砂土类的肥
18、力特征： 空隙大，通气、透水能力强，但保水抗旱能力差； 本身养分含量少，对外来养分的保持能力弱，有机质含量低。肥效快、猛，后劲不足，“发小苗不发老苗”； 土温变幅大，早春土温上升快，“热性土”； 耕作容易，宜耕期长，但耕作质量差。砂质土的管理要点： 宜种耐旱耐瘠作物； 灌溉和施肥都应少量多次； 多施未腐熟或半腐熟的有机质； 播种宜深，及时盖土； 砂质水田要边耕边播； 砂质土的主要改良措施是掺粘、增施有机肥。粘土类肥力特征： 空隙小，通气、透水能力弱，但保水抗旱能力强； 本身养分含量多，对外来养分的保持能力强，有机质含量高。肥效迟缓，肥效稳长，“发老苗不发小苗”； 土温变幅小，早春土温上升慢，“冷性土”； 坚硬紧实，耕作困难，宜耕期短，耕作质量差。 粘质土的管理要点： 在适合的含水量范围内进行耕作，要精耕细耙，尽量冬耕晒田； 施足基肥，前期适量多施，后期少施； 注意排水防涝； 粘质土的主要改良措施是掺砂，增施有机肥。 壤土类的肥力特征： 兼有砂质土和粘质土的优点，但不具有二者的缺点。因此，壤质土是最理想的农业土壤。
