第二章 土壤的基本物质组成
土壤肥料学通论
2.1 土壤矿物质与岩石的风化
三相组成：
? 固相,固体土粒 占总体积 50%
矿物质 （ 38%） 有机质 （ 12%）,
矿物质重量计 95%,有机质微生物 5%以下
? 液相,25-30%
? 气相,15-25%
土壤孔隙, 水分养分气体运移通道
2.1.1 岩石的风化
1,主要成土矿物, 岩石
岩石,一种和数种矿物的集合体
岩浆岩、变质岩、沉积岩
（ 1） 岩浆岩：岩浆冷凝而成
? a.酸性岩,SiO2>65% 易风化, K丰富,
砂粘适中, 花岗岩
? b.中性岩,SiO252-65% 大量粘土矿物, K
丰富, 正长岩
? c.基性岩,（ 碱性 ） SiO242-52% Ca,Mg、
Fe 盐基, 辉长岩, 玄武岩
?（ 2） 沉积岩,各种先成的岩石经风化, 搬运,
沉积重新固积形成 （ 有层次, 生物化石 ） 或由
生物遗体堆积而成 。 如水成岩
?（ 3） 变质岩,高温高压下岩石中的矿物发生
重新结晶或结晶定向排列而成 。 如片麻岩, 板
岩等
岩石圈三大岩类的物质循环
?沉积岩和岩浆岩通过变质
作用形成变质岩 。
?岩浆岩和变质岩通过母岩
的风化, 剥蚀和一系列的沉
积作用而形成沉积岩 。
?变质岩和沉积岩进入地下
深处后, 在高温高压条件下
发生熔融形成岩浆, 经结晶
作用而变成岩浆岩 。
2、岩石矿物对土壤性质的影响
?质地：石英含量多, 质地粗, 通透性好, 保水肥
差 （ 花岗岩, 石英岩 ） ；
粘粒多, 通透性差, 保水肥力强 （ 黑云母, 角
闪石, 辉石等 ） 。
?养分,K（ 正长石, 云母 ）, P（ 磷灰石 ）, Ca、
Mg,Fe（ 橄榄石, 角闪石等 ）
? 土壤酸碱性,花岗岩：酸 ；石灰岩：碱
物质演化规律 ----无止境运动
?高山,最终将被风化和剥蚀为平地；
?湖泊：终将被沉积物和植被填满；
?沙漠：随着气候的变化而行踪不定。
岩石？？？ 土壤
风化
3、岩石的风化作用
岩石 → 风化破碎 → 疏松的堆积物 → 成土母质（地质堆
积，重新沉积） → 土壤
? 母质：原生基岩经过风化, 搬运, 堆积等作用在地表形成的
一层疏松的堆积物, 是形成土壤的基础 。
? 沉积和搬运特点依次 （ 从上 → 下 ）
残积物 → 坡积物 → 洪积物 → 冲积物 → 河流及中下游两岸及入
海口形成
?风化作用,岩石, 矿物在外界因素和内部因素的共
同作用下, 逐渐发生分解和崩解的过程 。
? 物理, 化学, 生物作用三种作用同时进行
? a.物理风化：物理崩解, T,结冰, 水流, 风
? b.化学风化：化学变化产生新物质的过程, H2O,CO2, O2
? c.生物风化：生物作用 +分泌 +有机产物 物理 +化学作用
4、土壤成土因素
气候因素
? 气温, 降雨量
? 温暖和潮湿的环境下, 气温高, 降 雨量大, 植物茂密,
微生物活跃, 化学风化作用速度快而充分, 岩石的分
解向纵深发展可形成巨厚的风化层 。
? 在极地和沙漠地区, 由于气候干冷, 化学风化的作用
不大, 岩石易破碎为棱角状的碎屑 。
母质因素
? 矿物学和化学组成
? 土壤的 物理性质：孔隙度、团聚体
? 化学性质：养分
地形因素
对母质在地表的在分配；
对水、热、气的再分配。
? 地势起伏大的山区, 风化产物易被外力剥蚀而使基岩
裸露, 加速风化 。 山坡的方向涉及到气候和日照强度,
如山体的向阳坡日照强, 雨水多, 风化强烈 。
生物因素（ 动物、植物、微生物）
营养元素的生物积累，
腐殖质的形成。
时间因素
? 成土所需的时间：成土速率
? 紫色砂岩十几年
? 俄罗斯平原,3000年形成 40cm厚土层
2.1.2土壤的矿物组成和化学组成
1,矿物分类：
?原生矿物：风化过程中没有改变化学组成 。
?次生矿物：原生矿物在风化和成土作用下, 新形成
的矿物, 如各种盐类 CO32, SO42-, Si, Cl-
次生粘土矿物：次生铝硅酸盐和氧化物, 是土壤粘
粒的主要组成
2、土壤矿物的化学组成
? O,Si,Al,Fe,Ca,Mg,K,Na,Ti、
C等
? SiO2,Al2O3,Fe2O3
占土壤矿质总质量 75%
3、土壤机械组成
土壤机械组成（颗粒组成）：据机械分析，
分别计算各粒级的相对含量。划分土壤质地
的依据。
土粒分级：石砾、砂粒、粉砂粒、黏粒
粒径：由大变小
组成：原生矿物 次生矿物
常见的土壤粒级制
当量粒径
（ mm ）
中国制
（ 1987 ）
卡庆司基
（ 1957 ）
美国农部
制（ 1951 ）
国际制
（ 1930 ）
3 - 2 石砾 石砾
2 - 1
石砾 石砾
极粗砂粒
1 - 0, 5 粗砂粒 粗砂粒
0, 5 - 0, 2 5
粗砂粒
中砂粒 中砂粒
0, 2 5 - 0, 2
粗 砂粒
0, 2 - 0, 1
细砂粒
0, 1 - 0, 0 5
细砂粒 细砂粒
极细砂粒
0, 0 5 - 0, 0 2
细砂粒
0, 0 2 - 0, 0 1
粗粉粒
物理
性砂
粒
粗粉粒
0, 0 1 - 0, 0 0 5 中粉粒 中粉粒
0, 0 0 5 - 0, 0 0 2 细粉粒
粉粒
粉粒
0, 0 0 2 - 0, 0 0 1 粗黏粒
细粉粒
0, 0 0 1 - 0, 0 0 0 5 粗黏粒
0, 0 0 0 5 - 0, 0 0 0 1 细黏粒
< 0, 0 0 0 1
细黏粒
物理
性黏
粒 黏
粒 胶 粒质
黏粒
黏粒 黏粒
土壤质地
? 土壤质地（ soil texture）：据土壤中各粒级
土粒含量（质量）百分率的组合划分的土
壤类型。
? 种类：砂土、壤土、粘土
土壤质地划分
? 1、国际质地制
? 砂粒（ 2-0.02mm）、粉粒（ 0.02-0.002mm ）、粘粒
（ <0.002mm）划分：
以粘粒含量为主要标准：
< 15%：砂质质地和壤质质地
15%-25%：粘壤质
>25%：粘土质
? 粉粒含量 >45%：粉质
? 砂粒含量 >85%：壤砂土或砂土
2、美国农部质地制
砂粒（ 2-0.05mm）、粉粒（ 0.05-0.002mm ）、粘粒
（ <0.002mm）
3,我国质地制
砂土、壤土、粘壤土、粘土
质地与肥力的关系？
砂土类
质地特点,松散的土壤固相骨架，砂粒多，粘粒少粒间空隙大
? 肥力特点：
? 通气性、透水性强，易耕作
? 蓄水弱，抗旱能力弱
? 养分含量少，保肥能力差，有机质分解快，养分供应快
? 土温变化快
? 对植物生长影响：发小苗不发老
4、质地与肥力
粘质土类
? 质地特点：孔隙小，多为极细的毛管孔隙。
? 肥力特点：
? 保水保肥性强，养分含量丰富（肥效缓慢，劲长），土温
较稳定，温差小。
? 透水、透气性差，耕作困难，宜耕期短
对植物生长的影响：发老不发小
壤质土类
? 含有适量的砂粒、粉粒和粘粒，兼砂质
土和粘质土的优点，是理想的农业 土壤。
特点：含水量适宜，耕性好，通透性好，
相当的毛管孔隙。
土壤质地的层次性及地理分布
? 自然：土壤的上下层之间表现为上粘下
砂, 下粘上砂, 或砂粘相间：母质, 水
分
? 耕作：耕层较均 。
上砂下粘：托水托肥
特点：
?冲积性母质发育, 水流速度有关, 紧出砂,
慢出淤
?淋洗：剖面水分自上而下淋洗, 上轻下粘
?人为耕作：犁底层上部出现砂质
上粘下砂：漏水漏肥
? 地理分布特点：
水平方向, 自西向东, 从北向南由
粗变细,
5、不同质地土壤的利用和改良
? （ 1） 土壤质地和作物生长的关系
? 各种作物所需的最适宜的作物生长环境不同
土壤环境要求,水, 肥 （ 供肥, 保肥能力 ）,
扎根难易, 保温等
? 砂土：宜种植生长期短根茎类作物, 耐旱耐瘠
作物, 需肥较多；粘土：生长期长的作物
（ 2）土壤质地的改良措施
? 增施有机肥料：有机质的粘结力比砂粒强, 比粘粒弱,
家畜粪便, 绿肥, 秸杆还田
? 客土法：泥入砂, 砂掺泥, 以改良质地, 改善耕性
? 引洪漫淤法：农田表层土壤, 肥, 含养料丰富, 改良
砂质土壤
? 翻砂压淤, 翻淤压砂
土壤肥料学通论
2.1 土壤矿物质与岩石的风化
三相组成：
? 固相,固体土粒 占总体积 50%
矿物质 （ 38%） 有机质 （ 12%）,
矿物质重量计 95%,有机质微生物 5%以下
? 液相,25-30%
? 气相,15-25%
土壤孔隙, 水分养分气体运移通道
2.1.1 岩石的风化
1,主要成土矿物, 岩石
岩石,一种和数种矿物的集合体
岩浆岩、变质岩、沉积岩
（ 1） 岩浆岩：岩浆冷凝而成
? a.酸性岩,SiO2>65% 易风化, K丰富,
砂粘适中, 花岗岩
? b.中性岩,SiO252-65% 大量粘土矿物, K
丰富, 正长岩
? c.基性岩,（ 碱性 ） SiO242-52% Ca,Mg、
Fe 盐基, 辉长岩, 玄武岩
?（ 2） 沉积岩,各种先成的岩石经风化, 搬运,
沉积重新固积形成 （ 有层次, 生物化石 ） 或由
生物遗体堆积而成 。 如水成岩
?（ 3） 变质岩,高温高压下岩石中的矿物发生
重新结晶或结晶定向排列而成 。 如片麻岩, 板
岩等
岩石圈三大岩类的物质循环
?沉积岩和岩浆岩通过变质
作用形成变质岩 。
?岩浆岩和变质岩通过母岩
的风化, 剥蚀和一系列的沉
积作用而形成沉积岩 。
?变质岩和沉积岩进入地下
深处后, 在高温高压条件下
发生熔融形成岩浆, 经结晶
作用而变成岩浆岩 。
2、岩石矿物对土壤性质的影响
?质地：石英含量多, 质地粗, 通透性好, 保水肥
差 （ 花岗岩, 石英岩 ） ；
粘粒多, 通透性差, 保水肥力强 （ 黑云母, 角
闪石, 辉石等 ） 。
?养分,K（ 正长石, 云母 ）, P（ 磷灰石 ）, Ca、
Mg,Fe（ 橄榄石, 角闪石等 ）
? 土壤酸碱性,花岗岩：酸 ；石灰岩：碱
物质演化规律 ----无止境运动
?高山,最终将被风化和剥蚀为平地；
?湖泊：终将被沉积物和植被填满；
?沙漠：随着气候的变化而行踪不定。
岩石？？？ 土壤
风化
3、岩石的风化作用
岩石 → 风化破碎 → 疏松的堆积物 → 成土母质（地质堆
积，重新沉积） → 土壤
? 母质：原生基岩经过风化, 搬运, 堆积等作用在地表形成的
一层疏松的堆积物, 是形成土壤的基础 。
? 沉积和搬运特点依次 （ 从上 → 下 ）
残积物 → 坡积物 → 洪积物 → 冲积物 → 河流及中下游两岸及入
海口形成
?风化作用,岩石, 矿物在外界因素和内部因素的共
同作用下, 逐渐发生分解和崩解的过程 。
? 物理, 化学, 生物作用三种作用同时进行
? a.物理风化：物理崩解, T,结冰, 水流, 风
? b.化学风化：化学变化产生新物质的过程, H2O,CO2, O2
? c.生物风化：生物作用 +分泌 +有机产物 物理 +化学作用
4、土壤成土因素
气候因素
? 气温, 降雨量
? 温暖和潮湿的环境下, 气温高, 降 雨量大, 植物茂密,
微生物活跃, 化学风化作用速度快而充分, 岩石的分
解向纵深发展可形成巨厚的风化层 。
? 在极地和沙漠地区, 由于气候干冷, 化学风化的作用
不大, 岩石易破碎为棱角状的碎屑 。
母质因素
? 矿物学和化学组成
? 土壤的 物理性质：孔隙度、团聚体
? 化学性质：养分
地形因素
对母质在地表的在分配；
对水、热、气的再分配。
? 地势起伏大的山区, 风化产物易被外力剥蚀而使基岩
裸露, 加速风化 。 山坡的方向涉及到气候和日照强度,
如山体的向阳坡日照强, 雨水多, 风化强烈 。
生物因素（ 动物、植物、微生物）
营养元素的生物积累，
腐殖质的形成。
时间因素
? 成土所需的时间：成土速率
? 紫色砂岩十几年
? 俄罗斯平原,3000年形成 40cm厚土层
2.1.2土壤的矿物组成和化学组成
1,矿物分类：
?原生矿物：风化过程中没有改变化学组成 。
?次生矿物：原生矿物在风化和成土作用下, 新形成
的矿物, 如各种盐类 CO32, SO42-, Si, Cl-
次生粘土矿物：次生铝硅酸盐和氧化物, 是土壤粘
粒的主要组成
2、土壤矿物的化学组成
? O,Si,Al,Fe,Ca,Mg,K,Na,Ti、
C等
? SiO2,Al2O3,Fe2O3
占土壤矿质总质量 75%
3、土壤机械组成
土壤机械组成（颗粒组成）：据机械分析，
分别计算各粒级的相对含量。划分土壤质地
的依据。
土粒分级：石砾、砂粒、粉砂粒、黏粒
粒径：由大变小
组成：原生矿物 次生矿物
常见的土壤粒级制
当量粒径
（ mm ）
中国制
（ 1987 ）
卡庆司基
（ 1957 ）
美国农部
制（ 1951 ）
国际制
（ 1930 ）
3 - 2 石砾 石砾
2 - 1
石砾 石砾
极粗砂粒
1 - 0, 5 粗砂粒 粗砂粒
0, 5 - 0, 2 5
粗砂粒
中砂粒 中砂粒
0, 2 5 - 0, 2
粗 砂粒
0, 2 - 0, 1
细砂粒
0, 1 - 0, 0 5
细砂粒 细砂粒
极细砂粒
0, 0 5 - 0, 0 2
细砂粒
0, 0 2 - 0, 0 1
粗粉粒
物理
性砂
粒
粗粉粒
0, 0 1 - 0, 0 0 5 中粉粒 中粉粒
0, 0 0 5 - 0, 0 0 2 细粉粒
粉粒
粉粒
0, 0 0 2 - 0, 0 0 1 粗黏粒
细粉粒
0, 0 0 1 - 0, 0 0 0 5 粗黏粒
0, 0 0 0 5 - 0, 0 0 0 1 细黏粒
< 0, 0 0 0 1
细黏粒
物理
性黏
粒 黏
粒 胶 粒质
黏粒
黏粒 黏粒
土壤质地
? 土壤质地（ soil texture）：据土壤中各粒级
土粒含量（质量）百分率的组合划分的土
壤类型。
? 种类：砂土、壤土、粘土
土壤质地划分
? 1、国际质地制
? 砂粒（ 2-0.02mm）、粉粒（ 0.02-0.002mm ）、粘粒
（ <0.002mm）划分：
以粘粒含量为主要标准：
< 15%：砂质质地和壤质质地
15%-25%：粘壤质
>25%：粘土质
? 粉粒含量 >45%：粉质
? 砂粒含量 >85%：壤砂土或砂土
2、美国农部质地制
砂粒（ 2-0.05mm）、粉粒（ 0.05-0.002mm ）、粘粒
（ <0.002mm）
3,我国质地制
砂土、壤土、粘壤土、粘土
质地与肥力的关系？
砂土类
质地特点,松散的土壤固相骨架，砂粒多，粘粒少粒间空隙大
? 肥力特点：
? 通气性、透水性强，易耕作
? 蓄水弱，抗旱能力弱
? 养分含量少，保肥能力差，有机质分解快，养分供应快
? 土温变化快
? 对植物生长影响：发小苗不发老
4、质地与肥力
粘质土类
? 质地特点：孔隙小，多为极细的毛管孔隙。
? 肥力特点：
? 保水保肥性强，养分含量丰富（肥效缓慢，劲长），土温
较稳定，温差小。
? 透水、透气性差，耕作困难，宜耕期短
对植物生长的影响：发老不发小
壤质土类
? 含有适量的砂粒、粉粒和粘粒，兼砂质
土和粘质土的优点，是理想的农业 土壤。
特点：含水量适宜，耕性好，通透性好，
相当的毛管孔隙。
土壤质地的层次性及地理分布
? 自然：土壤的上下层之间表现为上粘下
砂, 下粘上砂, 或砂粘相间：母质, 水
分
? 耕作：耕层较均 。
上砂下粘：托水托肥
特点：
?冲积性母质发育, 水流速度有关, 紧出砂,
慢出淤
?淋洗：剖面水分自上而下淋洗, 上轻下粘
?人为耕作：犁底层上部出现砂质
上粘下砂：漏水漏肥
? 地理分布特点：
水平方向, 自西向东, 从北向南由
粗变细,
5、不同质地土壤的利用和改良
? （ 1） 土壤质地和作物生长的关系
? 各种作物所需的最适宜的作物生长环境不同
土壤环境要求,水, 肥 （ 供肥, 保肥能力 ）,
扎根难易, 保温等
? 砂土：宜种植生长期短根茎类作物, 耐旱耐瘠
作物, 需肥较多；粘土：生长期长的作物
（ 2）土壤质地的改良措施
? 增施有机肥料：有机质的粘结力比砂粒强, 比粘粒弱,
家畜粪便, 绿肥, 秸杆还田
? 客土法：泥入砂, 砂掺泥, 以改良质地, 改善耕性
? 引洪漫淤法：农田表层土壤, 肥, 含养料丰富, 改良
砂质土壤
? 翻砂压淤, 翻淤压砂
