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时间:2018-12-02
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1、第一章土壤的三相组成及其基本的物理特性第一节土壤颗粒、土壤溶液和土壤空气土壤是由多相物质组成的复杂、多孔、疏松而分散的体系。其组成包括固相、液相、气相三相物质。其中固相即土壤颗粒约占土壤体积的50%。固相包括38%的矿物质和12%的有机质。液相为土壤溶液,体积约占15%-35%气相即土壤空气,其体积约占35%-15%。土壤的三相组成(容积百分数)一、土壤固相土壤固相也称土壤基质。土壤固相的成分对土壤的各种物理力学性质起着重要的、决定性的影响。(一)矿物质土壤矿物质占固相部分重量的95%左右。它包括原生矿物、次生矿物及其它一些
2、无机物质。1.组成(1)原生矿物土壤中的原始矿物,在岩石风化和成土过程中,没有改变原来的成分、结构和性质,只是遭到机械破碎。(2)次生矿物是原生矿物受到风化作用,改变了原来的成分、形态和性质,重新结合生成的一种新矿物,亦称其为粘土矿物。次生矿物主要有硅酸盐次生矿物、三氧化物次生矿物和非品质矿物等。硅酸盐次生矿物又可有高岭土类、蒙特土类和水云母类等之分。2.次生矿物对土壤理化、力学性质的影响(1)比表面积与阳离子交换量具有巨大的表面是分散体系的首要特性。由于次生矿物颗粒极细,故有较大的比表面积,颗粒愈细小,比表面积愈大。土壤的比表面
3、积为单位质量土粒的总表面积Am,或单位容积土粒的总表面积Av,即Am=A/MAv=A/VAm,Av——分别表示土壤质量比表面积和容积比表面积;A——土粒的总表面积(cm2);M——土粒的质量(g);·V——土粒的容积(cm3)。土壤比表面积的大小除主要取决于土壤粒径的大小而外,还与土壤颗粒的形状有很大关系。扁平或细长的土粒,显然要比同样体积的球形或正方体的土粒比表面积大。土壤中大部分粘土矿物是片状的。次生矿物特别是其中的无机胶体颗粒,表面通常带负电性,与从土壤溶液中吸附的阳离子相平衡,被吸附的阳离子还可以与溶液牛的某些离子互相交换
4、,这种现象称为土壤的离子代换吸收,交换性阳离子总量称阳离子交换量(CEC)。硅酸盐次生矿物比表面积和阳离子交换量矿物名称比表面积(m2/g)阳离子交换量(me/100g)高岭土蒙特土水云母10-20外50-120内700-84065-1003-1580-15010-40(2)亲水性粘土颗粒表面可以吸附水分形成水膜的性能称为亲水性。(3)膨胀与收缩土壤吸水后,体积:净增加,这种性能谓之土壤的膨胀性,亦称为湿胀性。相反,当土壤失去水分后(如蒸发失水),体积将缩小,称这种性能为收缩性,亦称干缩性。(4)透水性水分从土壤颗粒间隙通过的性能
5、称为土壤的透水性。(5)压缩性(6)强度(二)有机质1.组成土壤中有机质的含量一般占土壤基质重量的5%左右,虽然含量不多,但它却是土壤肥力高低的主要因素。土壤有机质的成分,主要是碳氢氧化合物,还有含氮的化合物。2.土壤有机质对农业生产的意义及对土壤理化、力学性质的影响土壤有机质是植物所需养分的主要来源。农民视有机质为土中之宝,因此有机质含量的多少是土壤肥力的重要标志之一。土壤有机质对对土壤理化、力学性质的有着重要的影响,主要可归纳为以下几个方面:(1)理化吸收性能(2)有机质可以改善土壤的结构状况,蛋白质、氨基酸糖类等是水稳定团粒
6、结构良好的胶结剂(3)腐殖质可以使土壤的颜色加深,有利于土壤吸热增温,有利于春播作物的早发、速长(4)由于有机质一般都是带电胶体,可以提高土壤对酸碱变化的缓冲性;(5)有机质对土壤的力学性质也有很大影响,它可以降低土壤的抗剪强度,增加土壤的压缩性,减少土壤的粘着力等。有机质在土壤中的含量,常以烘干土的百分数表示。自然土壤中有机质的含量差异很大,高的可达20%以上,称为有机质土壤;低的不到0.5%。二、土壤液相(一)组成土壤的液相即土壤溶液。它是由水和各种可溶及不可溶的物质组成,统称土壤水。土壤水是土壤三相组成中最活跃的物质,它直接
7、参与土壤的形成、变化及作物的吸水吸肥等过程,它在土壤中的保持和运移状况对土壤各项物理性质产生重要的影响。因此,研究土壤水的各项性状是土壤物理学的重要内容。(二)土壤水的主要化学性质1.水分子是偶极子、具有带电性水分子结构图由于水分子的偶极性,带负电的氧原子,能够吸引相邻的另一个水分子的氢原子,于是在水分子之间便形成氢键,所以,水是一种由氢键连接的多分子聚合物。水分子之间的氢键连接土壤中的次生粘土颗粒,以及土壤胶体的表面均带有电性.而水分子又是偶极子,因此.使之能强烈地受土壤颗粒及胶体表面或带电离子所吸引,围绕土粒、胶粒或离于形成水
8、化膜,这种现象称为离子的水化。水分子的偶极性,使得水分子具有极高的溶解性能,所以水是良好的溶剂。2.土壤溶液具有一定的浓度土壤溶液具有一定的浓度,一般为0.2‰-1‰,即200-1000ppm(ppm:浓度单位,表示一百万分之一)很少超过0.1%,
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