土壤的三相组成及其基本的物理特性

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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％，