土壤的组成和性质

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1、土壤的组成和性质1土壤的组成土壤是由固、液、气三相物质构成的复杂的多相体系。土壤固相包括矿物质、有机质和土壤生物；在固相物质之间为形状和大小不同的孔隙，孔隙中存在水分和空气。土壤是以固相为主，三相共存。三相物质的相对含量因土壤种类和环境条件而异。土壤组分的比例（体积分数）为：矿物质约45％，有机质约5％，水20％～30％，空气20％～30％。1.1土壤矿物质矿物质是土壤中最基本的组分，重量占土壤固体物质总重量的90％以上。矿物质通常是指天然元素或经无机过程形成并具结晶结构的化合物。地球上大多数土壤矿物质都来自各种岩石，这些矿物经物理和化学风化作用

2、从母岩中释放出来时，就成为土壤矿物质和植物养分的主要来源。土壤矿物质按其成因可分为原生矿物和次生矿物两类。⑴原生矿物：指在物理风化过程中产生的未改变化学成分和结晶构造的造岩矿物，如石英、云母、长石等，属于土壤矿物质的粗质部分，形成砂粒（直径在2.00～0.05mm之间）和粉砂（直径在0.05～0.002mm之间）。原生矿物主要有四类：①硅酸盐类矿物；②氧化物类矿物；③硫化物类矿物；④磷酸盐类矿物。⑵次生矿物：指原生矿物晶化学风化后形成的新矿物，其化学成分和晶体结构均有所改变。次生矿物包括：①简单盐类；②三氧化物；③次生铝硅酸盐。其中，三氧化物和次

3、生铝硅酸盐是土壤矿物质中最细小的部分，常称为粘土矿物，如高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石、褐铁矿和三水铝土等，它们形成的粘粒（直径小于0.002mm）具有吸附、保存呈离子态养分的能力，使土壤具有一定的保肥性。1.2土壤有机质土壤有机质指土壤中含碳有机化合物的总称。有机质按重量计算只占土壤固体总重量的5％左右。土壤有机部分主要可以分为两类：原始组织及其部分分解的有机质和腐殖质。原始组织包括高等植物未分解的根、茎、叶；动物分解原始植物组织，向土壤提供的排泄物和死亡之后的尸体等。这些物质被各种类型的土壤微生物分解转化，形成土壤物质的一部分。因此，土壤植物

4、和动物不仅是各种土壤微生物营养的最初来源，也是土壤有机部分的最初来源。这类有机质主要累积于土壤的表层，约占土壤有机部分总量的10％～15％。有机组织经由微生物合成的新化合物，或者由原始植物组织变化而成的比较稳定的分解产物便是腐殖质（humus），约占土壤有机部分总量的85％～90％。腐殖质是一种复杂化合物的混合物，通常呈黑色或棕色，性质上为胶体状，它具有比土壤无机组成中粘粒更强的吸持水分和养分离子的能力，因此，少量的腐殖质就能显著提高土壤的生产力。1.3土壤生物土壤中充满了从微小的单细胞有机体到大的掘土动物，证明土壤是一种具有活性的物质，例如在每

5、立方厘米耕层中细菌的数量可达109个以上，而在每立方厘米的森林土壤中，螨虫的数量亦可达到104个。土壤中的生物群可以分为土壤植物区系和土壤动物区系。土壤植物区系包括细菌、放线菌、真菌、藻类，以及生活于土壤中的高等植物器官（根系）等；土壤动物区系包括至少有部分生活史是在土壤中度过的所有动物，其种类繁多。土壤生物是土壤有机质的重要来源，又主导着土壤有机质转化的基本过程。土壤生物对进入土壤中的有机污染物的降解以及无机污染物的形态转化起着重要作用，使土壤净化功能的主要贡献者。1.4土壤水分大气降水渗入土壤内部，充填土壤中的孔隙，形成土壤中的水分。根据水分

6、在土壤中的存在方式，通常可分为吸湿水、毛管水和重力水。存在于土壤颗粒表面的水膜称为吸湿水；当膜状的吸湿水充满土壤毛细孔隙后，靠毛管力而保持的土壤水分称为毛管水；经过长期降水或灌溉之后，土壤内部孔隙几乎全部被水分占据，达到饱和状态，使存在于大孔隙中的水因重力作用而下移，进入地下水潜水层。这种水分只能暂时保持在土壤中，一旦外来水源中断，则很快流失，称为重力水。1.5土壤空气土壤空气来源于大气，它存在于未被水分占据的空隙中，但其性质与大气圈中的空气明显不同。首先，土壤空气是不连续的。由于不易于交换，局部孔隙之间的空气组成往往不同。其次，土壤空气一般含水

7、量高于大气。在土壤含水量适宜时，土壤空气的相对湿度接近100％。第三，土壤空气中CO2含量明显高于大气，可以达到大气中浓度的几倍到上百倍，O2的含量略低于大气，N2的含量则与大气相当。这是由于植物根系的呼吸和土壤微生物对有机残体的好气性分解，消耗了土壤孔隙中的O2，同时产生大量CO2的缘故。2土壤的性质2.1土壤的物理性质土壤的物理性质在很大程度上决定着土壤的其他性质，例如土壤养分的保持、土壤生物的数量等。因此，物理性质是土壤最基本的性质，它包括土壤的质地、结构、比重、容重、孔隙度、颜色、温度等方面。本节择其主要的性质予以介绍。⑴土壤质地质地表示

8、土壤颗粒的粗细程度，也即砂、粉砂和粘粒的相对比例。植物生长中许多物理、化学反应的程度都受到质地的制约，这是因为它决定着这些反应得以进行的