1
第五章 土壤环境
2
土壤环境
? 土壤的形成、组成和种类
? 土壤的结构和性质
? 土壤的污染与退化
3
土壤的形成
风化作用岩石 母质 土壤成土过程
4
岩 石
? 氧和硅为岩石的主要成分，两者占
其组成的 75%以上，其中氧占约一半，
而作为植物所需要的营养元素不仅
含量少，而且都以难溶化合物的形
态封闭在坚硬的岩石中，处于分散
状态，故此需经历一个质变过程，
亦即岩石的破碎分解，直至形成母
质。
5
岩石的风化
岩石
外界因素 岩石本身的成分 与性质改变
岩石破碎
6
风化作用
? 物理风化
? 化学风化
? 生物风化
7
物理风化
? 岩石受物理因素作用而逐渐崩解破碎的过程
? 特点：只能引起岩石形状、大小的变化，而不
能改变其矿物组成与化学成分。
? 成因：地球表面温度的变化；冰冻的挤压；风；
冰川等自然动力的磨蚀；植物根系的穿插。
8
化学风化
? 岩石受化学因素作用而引起的破坏过程。
? 特点：不仅是已破碎的岩石进一步变细，同时
使岩石发生矿物组成和化学成分的改变，产生
新的物质。
? 成因：溶解；水化作用；水解作用；氧化作用。
9
? 岩石在生物的作用下引起的破坏过程。
? 成因：机械破碎；生物化学作用。
生物风化
10
? 地质大循环：岩石 ?风化产物 ?岩石
? 生物小循环：无机养分 ?生物 ?无机养分
? 土壤的形成是上述两个循环相互作用的结果
? 土壤的形成是成土过程与风化作用交织在一起，
同时进行的。
成土过程
11
成土过程的主要影响因素
? 母质
构成土壤矿物质的基本材料
提供植物必需的养料元素
? 气候
影响土壤中的物理、化学、生物作用的方向 与进程
? 生物
只有在母质的基础上出现了生物之后，土壤才能形成
? 地形
影响热量及水的重新分配；影响母质的分配
12
? 时间
时间越长，土壤性质的变化越大
母质是物质基础；气候中的热量因素是土
壤能量的最基本来源；生物将无机物变成有机
物，将太阳能转化为生物化学能，从而改造了
母质，形成了土壤；地形通过对地表物质和能
量再分配，间接地影响土壤的形成过程；时间
是一个条件，任何一个空间因素或者综合作用
的效果随时间的增长而加强。
13
土壤的物质组成
土壤
固相物质
粒间物质
生 物 体
矿物质, 占固相重量 95%左右,总体积的 38%左右
有机物质, 占固相重量 5%左右,总体积的 12%左右
气相, 组成与大气有差异
液相, 粒间水分及溶解于其中的物质
昆虫、线虫、节肢动物
微生物
14
? 岩石中含有约 3000余种矿物，但与土壤有关的
不过数十种，按其起源分为原生矿物和次生矿
物。
? 原生矿物,没有发生成矿改变的矿物，有石英、
长石、云母等
? 次生矿物,原生矿物风化后组成与性质发生变
化而重新形成的矿物，又称粘土矿物，有蒙脱
石、伊利石等。
15
? 矿物质是以粗细不同的颗粒形式存在的，即通
常说的土壤颗粒。
? 按粒径大小，土粒分为 石砾、沙粒、粉粒和粘
粒 。
? 土粒的大小与土壤矿物成分土壤化学成分密切
相关。
? 粘粒以上主要由各种原生矿物组成以石英最多，
还有长石、云母等原生硅酸盐矿物；粘粒中原
生矿物很少，基本上为次生矿物。
土壤颗粒
16
? 来源：各种动植物、微生物残体及人畜粪便。
? 类型：
非腐殖物质,碳水化合物；有机酸；木质素等。
腐殖质, 结构复杂，是微生物作用下形成的性
质稳定的新的高分子化合物。其形成分两个阶
段：首先产生构成腐殖质主要成分的原始材料；
将上述原始材料通过缩合与聚合作用，形成腐
殖质的单体分子。
有机质
17
土壤腐殖质的作用
? 土壤养分的主要来源
? 促进土壤养分有效化
? 形成土壤结构
? 减轻污染
? 其它
18
? 土壤水
主要来自降水，同时还有灌溉水和地
下水。
形态分为固态水、液态水和气态水
液态水：吸湿水、膜状水、毛管水、重
力水。
? 土壤空气
二氧化碳高于大气十到数百倍，氧气
仅占十分之一左右。
土壤水与空气
19
土壤的种类
? 土壤的分级
? 土壤的地带性
水平地带性
垂直地带性
区域地带性
20
土壤的结构和环境特性
? 土壤的结构
形态结构
? 土壤的环境特性
酸碱性（ pH值）
缓冲性
氧化还原状况
土壤胶体
21
? 土壤中的矿物质颗粒，在大多数情况下
不是以单粒状态存在，而是互相粘聚或
者被胶结成大小、形状、性质不同的土
片、土块、土团甚至团聚体。
? 结构类型：块状及棱块状，柱状及棱柱
状，片状，单粒结构及团粒结构。
土壤的形态结构
22
形成机制
? 土粒的粘聚
粘粒的凝聚作用
有机质的胶结作用
难溶性化合物的胶粘作用
水膜的粘结作用
? 土壤结构的成型
生物作用
干湿交替
冻融交替
耕作作用
23
土壤环境特性
? 土壤胶体
土壤胶体的结构,
o 胶核 ?二氧化硅，氧化铁铝，次生硅酸
盐，腐殖质
o 决定电位离子层 ?胶核表面分子解离成
为离子，或从溶液中吸收某种离子而成
o 补偿离子层
o 胶团间溶液
24
土壤胶体种类
? 土壤无机胶体
含水氧化硅胶体，含水氧化铁铝胶
体，水铝英石，粘土矿物
? 土壤有机胶体
? 有机无机复合体
25
土壤酸碱性
? 酸的产生
生命活动
土壤溶液中活性铝的作用
吸附态氢离子和铝离子的作用
? 碱的产生
土壤中大量存在的碱金属的水解
26
土壤缓冲性与氧化还原状况
? 土壤的缓冲性
主要与土壤有机
胶体与粘粒含量有
关，另外各种弱酸
也具有缓冲性。
? 土壤的氧化还原状况
土壤是一个氧化物质和还原
物质并存的体系。由于土壤
所处条件不同，其溶液中氧
化态物质与还原态物质的相
对浓度不同。
27
土壤退化
? 水土流失
? 土壤风蚀和沙漠化
? 土壤盐碱化
28
土壤的污染
? 进入土壤的污染物超过土壤的自净能力，对土
壤、动植物造成损害时的状况，成为土壤污染。
? 特点：间接性，复杂性和长期性。
? 判断标准：目前用自净能力及动植物受害时的
临界浓度进行判断。
? 污染物的种类
无机污染物,重金属、放射元素、盐、碱、酸等
有机污染物,农药、酚、石油等
29
土壤的自净能力
? 土壤通过对有机无机物的吸附固定作用，使得
污染物通过土壤后减轻了毒害，即为土壤的自
净作用。
? 作用方式：物理、化学、生物反应。
? 作用结果：有些污染物在土壤中蓄积起来；有
些被转化而降低，或消除了活度与毒性。
30
主要污染物在土壤中的迁移转化
? 农药
绝大多数为有机化合物，易为土壤土壤微生物、土壤
酶所分解，主要通过脱氯、脱烷基、苯环破裂、氧化
还原、水解作用等使分子简单化。
农药的挥发性使它通过土壤孔道散失。
※ 重金属
始终不离土壤，只是随环境条件的规律性动态而作相
应的微小变化，总是停留在表土或亚表土，很难迁入
底层。
第五章 土壤环境
2
土壤环境
? 土壤的形成、组成和种类
? 土壤的结构和性质
? 土壤的污染与退化
3
土壤的形成
风化作用岩石 母质 土壤成土过程
4
岩 石
? 氧和硅为岩石的主要成分，两者占
其组成的 75%以上，其中氧占约一半，
而作为植物所需要的营养元素不仅
含量少，而且都以难溶化合物的形
态封闭在坚硬的岩石中，处于分散
状态，故此需经历一个质变过程，
亦即岩石的破碎分解，直至形成母
质。
5
岩石的风化
岩石
外界因素 岩石本身的成分 与性质改变
岩石破碎
6
风化作用
? 物理风化
? 化学风化
? 生物风化
7
物理风化
? 岩石受物理因素作用而逐渐崩解破碎的过程
? 特点：只能引起岩石形状、大小的变化，而不
能改变其矿物组成与化学成分。
? 成因：地球表面温度的变化；冰冻的挤压；风；
冰川等自然动力的磨蚀；植物根系的穿插。
8
化学风化
? 岩石受化学因素作用而引起的破坏过程。
? 特点：不仅是已破碎的岩石进一步变细，同时
使岩石发生矿物组成和化学成分的改变，产生
新的物质。
? 成因：溶解；水化作用；水解作用；氧化作用。
9
? 岩石在生物的作用下引起的破坏过程。
? 成因：机械破碎；生物化学作用。
生物风化
10
? 地质大循环：岩石 ?风化产物 ?岩石
? 生物小循环：无机养分 ?生物 ?无机养分
? 土壤的形成是上述两个循环相互作用的结果
? 土壤的形成是成土过程与风化作用交织在一起，
同时进行的。
成土过程
11
成土过程的主要影响因素
? 母质
构成土壤矿物质的基本材料
提供植物必需的养料元素
? 气候
影响土壤中的物理、化学、生物作用的方向 与进程
? 生物
只有在母质的基础上出现了生物之后，土壤才能形成
? 地形
影响热量及水的重新分配；影响母质的分配
12
? 时间
时间越长，土壤性质的变化越大
母质是物质基础；气候中的热量因素是土
壤能量的最基本来源；生物将无机物变成有机
物，将太阳能转化为生物化学能，从而改造了
母质，形成了土壤；地形通过对地表物质和能
量再分配，间接地影响土壤的形成过程；时间
是一个条件，任何一个空间因素或者综合作用
的效果随时间的增长而加强。
13
土壤的物质组成
土壤
固相物质
粒间物质
生 物 体
矿物质, 占固相重量 95%左右,总体积的 38%左右
有机物质, 占固相重量 5%左右,总体积的 12%左右
气相, 组成与大气有差异
液相, 粒间水分及溶解于其中的物质
昆虫、线虫、节肢动物
微生物
14
? 岩石中含有约 3000余种矿物，但与土壤有关的
不过数十种，按其起源分为原生矿物和次生矿
物。
? 原生矿物,没有发生成矿改变的矿物，有石英、
长石、云母等
? 次生矿物,原生矿物风化后组成与性质发生变
化而重新形成的矿物，又称粘土矿物，有蒙脱
石、伊利石等。
15
? 矿物质是以粗细不同的颗粒形式存在的，即通
常说的土壤颗粒。
? 按粒径大小，土粒分为 石砾、沙粒、粉粒和粘
粒 。
? 土粒的大小与土壤矿物成分土壤化学成分密切
相关。
? 粘粒以上主要由各种原生矿物组成以石英最多，
还有长石、云母等原生硅酸盐矿物；粘粒中原
生矿物很少，基本上为次生矿物。
土壤颗粒
16
? 来源：各种动植物、微生物残体及人畜粪便。
? 类型：
非腐殖物质,碳水化合物；有机酸；木质素等。
腐殖质, 结构复杂，是微生物作用下形成的性
质稳定的新的高分子化合物。其形成分两个阶
段：首先产生构成腐殖质主要成分的原始材料；
将上述原始材料通过缩合与聚合作用，形成腐
殖质的单体分子。
有机质
17
土壤腐殖质的作用
? 土壤养分的主要来源
? 促进土壤养分有效化
? 形成土壤结构
? 减轻污染
? 其它
18
? 土壤水
主要来自降水，同时还有灌溉水和地
下水。
形态分为固态水、液态水和气态水
液态水：吸湿水、膜状水、毛管水、重
力水。
? 土壤空气
二氧化碳高于大气十到数百倍，氧气
仅占十分之一左右。
土壤水与空气
19
土壤的种类
? 土壤的分级
? 土壤的地带性
水平地带性
垂直地带性
区域地带性
20
土壤的结构和环境特性
? 土壤的结构
形态结构
? 土壤的环境特性
酸碱性（ pH值）
缓冲性
氧化还原状况
土壤胶体
21
? 土壤中的矿物质颗粒，在大多数情况下
不是以单粒状态存在，而是互相粘聚或
者被胶结成大小、形状、性质不同的土
片、土块、土团甚至团聚体。
? 结构类型：块状及棱块状，柱状及棱柱
状，片状，单粒结构及团粒结构。
土壤的形态结构
22
形成机制
? 土粒的粘聚
粘粒的凝聚作用
有机质的胶结作用
难溶性化合物的胶粘作用
水膜的粘结作用
? 土壤结构的成型
生物作用
干湿交替
冻融交替
耕作作用
23
土壤环境特性
? 土壤胶体
土壤胶体的结构,
o 胶核 ?二氧化硅，氧化铁铝，次生硅酸
盐，腐殖质
o 决定电位离子层 ?胶核表面分子解离成
为离子，或从溶液中吸收某种离子而成
o 补偿离子层
o 胶团间溶液
24
土壤胶体种类
? 土壤无机胶体
含水氧化硅胶体，含水氧化铁铝胶
体，水铝英石，粘土矿物
? 土壤有机胶体
? 有机无机复合体
25
土壤酸碱性
? 酸的产生
生命活动
土壤溶液中活性铝的作用
吸附态氢离子和铝离子的作用
? 碱的产生
土壤中大量存在的碱金属的水解
26
土壤缓冲性与氧化还原状况
? 土壤的缓冲性
主要与土壤有机
胶体与粘粒含量有
关，另外各种弱酸
也具有缓冲性。
? 土壤的氧化还原状况
土壤是一个氧化物质和还原
物质并存的体系。由于土壤
所处条件不同，其溶液中氧
化态物质与还原态物质的相
对浓度不同。
27
土壤退化
? 水土流失
? 土壤风蚀和沙漠化
? 土壤盐碱化
28
土壤的污染
? 进入土壤的污染物超过土壤的自净能力，对土
壤、动植物造成损害时的状况，成为土壤污染。
? 特点：间接性，复杂性和长期性。
? 判断标准：目前用自净能力及动植物受害时的
临界浓度进行判断。
? 污染物的种类
无机污染物,重金属、放射元素、盐、碱、酸等
有机污染物,农药、酚、石油等
29
土壤的自净能力
? 土壤通过对有机无机物的吸附固定作用，使得
污染物通过土壤后减轻了毒害，即为土壤的自
净作用。
? 作用方式：物理、化学、生物反应。
? 作用结果：有些污染物在土壤中蓄积起来；有
些被转化而降低，或消除了活度与毒性。
30
主要污染物在土壤中的迁移转化
? 农药
绝大多数为有机化合物，易为土壤土壤微生物、土壤
酶所分解，主要通过脱氯、脱烷基、苯环破裂、氧化
还原、水解作用等使分子简单化。
农药的挥发性使它通过土壤孔道散失。
※ 重金属
始终不离土壤，只是随环境条件的规律性动态而作相
应的微小变化，总是停留在表土或亚表土，很难迁入
底层。
