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土壤的物质组成
四部分组成成分相互混合构成极其复杂的单个土体：
矿物质（土壤固相）38%
有机质（土壤固相）12%
土壤空气（土壤气相）25-30%
土壤水（土壤液相）12-25%
第一节土壤矿物质
1.主体物质——“骨骼”——95%~98%
2.土壤母质1经风化成土用途2形成
3.对土壤的物理性质3和化学性质4与生物与生物化学性质5均有深刻的影响
1、土壤矿物质的来源
（一）主要的成土岩石
1、土壤矿物质的来源
（一）主要的成土岩石
1、土壤矿物质的来源
（一）主要的成土岩石
沉积岩和岩浆岩通过变质用途形成变质岩。
岩浆岩和变质岩通过母岩的风化、剥蚀和一系列的沉积用途而形成沉积岩。
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，经结晶用途而变成岩浆岩
（二）岩石的风化
风化用途：岩石、矿物在外面原因和内部原因的一同用途下，渐渐发生分解和崩解的过程。可分为：
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：生物用途+分泌+有机产物物理+化学用途
1.物理风化
因温度变化和孔隙中水的冻融与盐类的结晶而产生的机械崩解过程。只有物理形状的改变，由大变小，而不会引起岩石的成分和性质的改变。
1)热力用途受热因昼夜和季节的不同而变化，因而气温与地表温度均有相应的日变化和年变化。
2)冰劈用途在寒冷地带、岩石的孔隙或裂隙中的水在冻结成冰时，因为体积的膨胀，产生960㎏/cm2的重压，使岩石渐渐崩解为岩屑。
3)盐崩用途伴随水分的蒸发，浓度渐渐达到饱和，对周围裂隙壁产生巨大的重压，使岩石崩裂。
物理风化
是机械力用途的结果
流水的冲击、风、冰川等自然动力对岩石的磨蚀，树根成长时对岩石导致的挤压用途，均能加速岩石的破碎。物理风化的结果，产生很多岩石碎屑和细粒，获得了岩石所没的透水性和通气性。但因为物理风化只不过岩石在机械力用途下的破碎，产生的岩屑一般都大于0.1mm，没毛管用途，所以对水的保蓄性能非常差。增加了与大方和水的接触面积，为化学风化创造了有利的条件。
2.化学风化
化学风化指岩石在水、CO2、氧等用途下所发生的溶解、水化、水解、碳酸化和氧化等一系列复杂的化学变化用途，而水、氧、CO2对岩石用途的结果常是交叉进行的。
化学风化-水解用途
水解用途是水中呈离解状况的H+和OH-离子与风化矿物中的离子发生交换的反应，影响水的解离平衡，有两大原因：一为温度。二为水中溶解的CO2和各种酸类，
K2A水解的结果使一些金属离子与OH-离子一道溶解于水被淋失，还有一部分金属离子可被土壤胶体吸附。水解用途是化学风化中最主要有哪些用途与基本环节。
化学风化-水化用途
水化用途指无水的矿物与水结合，成为含水矿物有哪些用途。
CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O
2Fe2O3+nH2O→Fe2O3·nH2O
矿物经水化后，硬度减少，体积增大，溶解度增加，从而促进物理风化。
化学风化-溶解用途
溶解用途水是一种极性溶剂，岩石中的矿物都是无机盐，在水中都将产生一定量的溶解。
Ca2+2H2O+2CO2→Ca2+2CaCO3
矿物在水中的溶解度，岩石中易溶解矿物的含量愈多，愈易风化。
化学风化-碳酸化用途
碳酸化用途指溶解在水中的CO2成为H2CO3溶液后，其可以促进对岩石的水解用途。
CaCO3+CO2+H2O→Ca2
KAlSi3O8+4H2O+2CO2→
2K2CO3+8SiO2+Al4[Si4O10][OH]8
这一反应在含CO2的水溶液中的速度要比在纯水中快得多。
化学风化-氧化用途
氧化用途：空气中的氧，在有水的状况下氧化能力非常强，如：
2Fe2SiO4+3H2O+O2→
2Fe2O3·3H2O+2SiO2
4FeS2+14H2O+15O2→
2+8H2SO4
3.生物风化
1)生物的物理风化主要表现为机械破碎用途，如树根在岩隙中的穿插与长大，穴居幼物的挖掘用途等。
2)生物的化学用途，其表现为多方面。如生命活动与动植物残体的分解所产生的很多CO2，在水解和溶解用途中起着要紧用途；而使岩石矿物更易发生风化。
另外，人类活动如开矿、筑路、耕作等都会对风化用途有影响。
（三）成土母质的种类及分布规律
母质主要可分以下种类：
1残积物是指岩石矿物经过风化后残留在原地未经搬运的碎屑。
2坡积物是指山坡上部的风化碎屑母质，经重力用途，雨水和融雪水的侵蚀冲刷，搬运到山坡的中，下部而成的堆积物。
3洪积物是指山洪搬运的碎屑物质在山前平原区域沉积而成的山洪沉积体，在干旱与半干旱地带的山区，间歇性的暴雨形成流速较大的洪水，将山区长期累积的风化碎屑搬运到山谷出口处，因地势高平缓，水流由集中分散，所带的物质即沉积下来，形成扇形，称为洪积扇。
4冲积物是指风化碎屑经河流侵蚀，搬运和在河流两岸沉积的沉积物。
A、成层性因为不同时期河流流速不同，其搬运和沉积物质颗粒大小也不同，这就导致了在一个地方上下层在质地上发生变化，而且有明显的成层性。
B、成带性因流速不同，还有地区变化。上游粗，下游细，近河粗，离河远则细。
C、成分复杂矿物类型多，营养价值也较丰富，近代河流冲积物上，总是形成非常肥沃的土壤。
5湖积物是指湖泊的静水沉积物，质地较细，主如果粘土，并且夹杂着在湖水中生活的藻类和动物遗体。
6海积物是指海相的海机沉积物，因为海岸上升露出水面而成，在海滨区域可以见到。
7风积物是由风力将贯地成因的堆积物搬运沉积而成。
8黄土黄土及黄土状物质是属第四纪沉积物。
9红土在国内南方，多呈红色、红棕色、质地黏重，养分少。
2、土壤矿物质的组成与性质
矿物质颗粒越粗大，含石英及原生原生铝硅酸盐类愈多；反之，矿物质颗粒愈小，含石英及原生原生铝硅酸盐类愈少，而次生矿的含量愈多。
（二）土壤矿物质的化学组成
O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Ti、C等
SiO2、Al2O3、Fe2O3
占土壤矿质总水平75%
4、土壤质地及其借助改良
（一）土壤质地分类
3、土壤的颗粒组成
（一）土壤粒级分类
4、土壤质地及其借助改良
（一）土壤质地分类
3、土壤的颗粒组成
（一）土壤粒级分类
各级土粒的主要特点
１．石砾及砂粒它们是风化碎屑，其所含矿物成分和母岩基本一样，粒级大，抗风化，养分释放慢，比表面积小，无可塑性、粘结性、粘着性和吸附性。无缩短性和膨胀性。SiO2含量在80%以上，有效养分贫乏。
２．粉粒颗粒较小，容易进一步风化，其矿物成分中有原生的也有次生的，有微弱的可塑性、膨胀性和缩短性。湿时有明显的粘结性，干时减弱。粒间孔隙毛管用途强，毛管水上升速度快。SiO2含量在60%—80%之间，营养元素含量比砂粒丰富。
３．粘粒颗粒极细小，比表面积大，粒间孔隙小，吸水易膨胀，使孔隙堵塞，毛管水上升极慢。可塑性、粘着性、粘结性最强，干时缩短坚硬，湿时膨胀，保水保肥性强，SiO2含量在40%—60%之间，营养元素丰富。
土壤质地
指各粒级土粒占土壤重量的百分数，也叫土壤的机械组成。
国际制：
依据砂粒、粉粒和粘粒三粒级含量的比率，划定12个质地名字，可从三角图上查质地名字。
查三角图的要素为：以粘粒含量为主要标准，
lt;15%者为砂土质地组和壤土质地组;
15％－25％者为粘壤组;
gt;25%者为粘土组。
当土壤含粉粒gt;45%时，“粉质”；
当砂粒含量在55%-85%时，“砂质”，
当砂粒含量gt;85%时，则称壤砂土或砂土
土壤质地与肥力关系
砂土类
质地特征：松散的土壤固相骨架，砂粒多，粘粒少粒间空隙大
肥力特征：
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，养分提供快
土温变化快
对植物成长影响：发小苗不发老
2、粘质土壤主要特质：
粘质土类
质地特征：孔隙小，多为极细的毛管孔隙。
肥力特征：
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
对植物成长的影响：发老不发小
3、壤质土壤主要特质
含有适当的砂粒、粉粒和粘粒，兼砂质土和粘质土的优点，是理想的农业土壤。
特征：含水量适合，耕性好，通透性好，相当的毛管孔隙。
（三）土壤质地的评价与其合理借助（自修）
（四）不同质地土壤的借助和改良
（1）土壤质地和作物成长的关系
各种作物所需的最适合的作物成长环境不同土壤环境需要：水、肥（供肥、保肥能力）、扎根难易，保温等
砂土：宜种植成长期短根茎类作物，抗旱耐瘠作物，需肥较多；粘土：成长期长的作物
（2）土壤质地的改良手段
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，改变耕性
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
第二节土壤有机质
土壤有机质的组成
土壤有机质是土壤中所有有机物质的总称（C占52-58%)、H占3.3-4.8%、O占34-39%、N占3.7-4.1%，C/N比在10-12之间。
（1）动植物残体；
（2）微生物体（生物量占土壤有机质的2%—5%）；
（3）上述二类物质的中间分解物与微生物生命活动的代谢产物，如多肽、简单有机酸、脂蜡物质、碳水化合物等；
（4）进入土壤的有机残体，经一系列复杂的生物化学变化后生成的稳定的高分子化合物——腐殖质。
（三）土壤有机质的分解与转化-生物化过程
1、矿化用途
土壤有机质在土壤微生物及其酶有哪些用途下，分解成二氧化碳和水，并释放出其中的矿质养分的过程。
腐殖质化过程：进入土壤的有机物质在微生物有哪些用途下转变为比原物质组成更为复杂、结构更为稳定的腐殖质的过程。
腐殖物质：土壤中特有些、分子结构复杂的一类有机大分子。
腐殖物质：土壤中特有些、分子结构复杂的一类有机大分子。
腐殖质的化学功能基团
酸性功能基：羧基;
中性功能基：醇羟基、醚基、酮基、醛基和酯；
碱性功能基：胺、酰胺;
3.影响土壤有机质转化的原因
温度微生物活动响应于温度变化
无分解：≤0℃；
分解随温度而加大：0-35℃；升温10℃分解速率提升2~3倍。
最适分解温度：20~35℃
水分
微生物适合的含水量
lt;-0.03Mpa,厌气分解；
-0.03~-0.1 Mpa,适合分解；
gt;0.3MPa,分解飞速减少；
gt;-4MPa,only fungi（真菌）
但，频繁的干湿交替，强烈促进分解
2、土壤有机质有哪些用途
（一）对肥力的影响
a.提供作物及微生物需要的养分Ｎ、Ｃ源及微量元素等，植物成长所需氮：土壤，肥料
b.增强土壤的保肥性能
带电性主如果带负电，吸附阳离子
c.促进团粒结构的形成，改变物理性质
腐殖质是种胶体，包被于矿质土粒的外表，松软，絮状，多孔
d.促进作物成长
极低浓度的腐殖质分子，对植物有刺激用途
e.消除土壤污染
与农药、重金属络合，降低毒害。
（二）提升士壤的蓄水保肥和缓冲能力
腐殖质本身疏松多孔,具备非常强的蓄水能力。土壤中的粘粒吸水力一般为50％～60％，而腐殖质可高达400％～600％。
（三）改变土壤的物理性质
新鲜有机质是土壤团聚体主要的胶结剂，在钙离子有哪些用途下，可以形成稳定性团聚体，腐殖质颜色深，能吸收很多的太阳辐射热，同时有机质分解时也能释放热，所以有机质在肯定条件下能提升土壤温度。
（四）促进微生物的生命活动
土壤有机质能为微生物生活提供能量和养分，同时又能调节土壤水、气热及酸碱情况。
（五）促进植物的成长发育
胡敏酸具备芳香族的多元酚官能团，可以加大植物的呼吸过程，提升细胞膜的透性，促进养分进入植物体，还能促进新陈代谢，细胞分裂，加速根系和地上部分的成长。
（六）其他方面有哪些用途
腐殖质中含维生素、抗生素和激素，可增强植物抗病免疫能力，胡敏酸还能够帮助消除土壤中农药残毒及重金属离子的污染。另外，腐殖质还有益于盐、碱土的改良。
第三节土壤生物和土壤酶
1、土壤生物
土壤生物有:
多细胞的后生动物
单细胞的原生动物
真核细胞的真菌（酵母、霉菌）和藻类
原核细胞的细菌、放线菌和蓝细菌
没细胞结构的分子生物（如病毒）
2.土壤微生物
1)土壤微生物的定义和种类
土壤微生物是一种很微小的生物，要用显微镜才能看见。土壤中的微生物不少，一两土壤就有几十亿到上千亿个。
、细菌
包含有杆菌，球菌等。它们的特点是单细胞，个体小，繁殖快，分布广。土壤细菌大多数都是异养性的，靠分解各种不一样的有机物获得能量及养分以进行生活和繁殖。
、真菌
真菌大部分是多细胞的，菌体呈丝状分枝，叫菌丝体。它们在土壤中，特别在通气好的酸性土壤中，是有机质转化的主力，且能借助或分解木质，单宁等复杂的有机物质。真菌一般是需氧的，以腐生或寄生方法生活，在表土最活跃。
依据土壤微生物的形态架构和生理活动特征，一般可分为：细菌、真菌、放线菌
、放线菌
这是一种放射性的微生物，它介于细菌和真菌之间，其主要特点是单细胞的菌丝体。放线菌的菌丝相当长，但非常细。放线菌一般在酸性土壤中较少，多存在于干燥的桔杆和土壤中。抗旱能力较细菌大。
、藻类和原生动物
土壤藻类主要有蓝藻中的念珠藻，颤藻，绿藻中的衣藻，小球藻与裸藻，硅藻等。它们的特点是具备叶绿素，可进行光合用途，能自营生活和积累有机质。它们多栖于多水的表土，总是使表土呈绿色。
微生物对空气的喜欢不同，有些要在空气流通的环境下才能生活，称为好气性微生物，真菌，放线菌及大多数细菌是是这些。有些微生物不喜欢或不可以在空气流通条件下生活，称为嫌气性微生物。比如，乳酸细菌是来自于这些。还有一些对空气需要并不严格，有无、空气均能生活，称为兼气性微生物。比如，反硝化细菌就是此类微生物。
2)土壤微生物与土壤肥力的关系
土壤微生物在土壤中的巨大用途，主要表目前时土壤物质的转化上，从而丰富了植物营养，提升了土壤肥力。
1、分解土壤中有机质成为植物可吸收的无机盐，供给植物营养；如腐生细菌有哪些用途。
2、分解植物不可以吸收的矿物质，使其转化成植物可以吸收的状况。如磷细菌、钾细菌等。3、同化大方游离氮，供给植物氮素营养。如根瘤菌，自生固氮菌等。
4、微生物合成腐殖质，增加土壤团粒结构，协调土壤肥力情况。
5、微生物吸收留料，使养料免于流失，死亡后分解为植物借助。
5.土壤生物对土壤和植物的影响
1．有益于土壤结构的形成和养分的循环
2．无机物的转化用途
3．生物固氮
4、土壤微生物对土壤污染的净化用途
6.土壤管理对土壤生物的影响
1）耕作规范对土壤生物的影响
（1）常规耕作：有益于生命周期短，代谢率高，扩散飞速的生物进步；
（2）频繁耕作：不利真菌、蚯蚓、中、大型动物。
2）施肥手段：有机肥有益于土壤微生物和动物繁衍，无机肥会使土壤微生物数目降低；
3）化学物质：农药、除草剂、杀虫剂：不利于土壤动物
4）其他：改变土壤pH：有益于蚯蚓（酸性土壤）
2、土壤酶
（一）来源
土壤微生物、动物和植物
（二）类型与功能
1)类型：p33
2)功能：p33
（四）土壤酶有哪些用途
1.腐殖质的形成
2.C、N、P等化学元素在生物地球化学循环
3.维持土壤的生物化学稳定和平衡
（五）影响土壤酶活性的原因
1.土壤的物理性状--质地；结构组成；湿度
2.土壤的化学性状—土壤的酸碱性
3.土壤管理-施肥；耕作
4.土壤污染
第四节土壤胶体
1、胶体的组成及结构
矿物颗粒：铝硅酸盐，铁、铝、锰、钛的氧化物
有机态颗粒：膜状或游离态的腐殖质
（一）土壤胶体的组成
三类：1.无机胶体2.有机胶体3.有机无机复合胶体
2、土壤胶体的性质
（一）土壤胶体电荷
可分为永久电荷和可变电荷两种。
1.永久电荷（内电荷）：粘粒矿物晶层内的同晶代换所产生的电荷。
电荷数目取决于同晶替的多少。
特征：不受pH的影响。
2：1型矿物带负电的重要原因。
2.可变电荷
概念:电荷的数目和水平随介质的pH而改变的电荷。
可变电荷零点:土壤的可变正、负电荷数目相等时的pH
来源：胶核表面分子（或原子团）的解离
1、黏土矿物晶面上-OH的解离
2、含水铁、铝氧化物的解离（Al2O3.3H2O)
3、腐殖质上某些官能团的解离（COOH）
4、含水氧化硅的解离
带电：净电荷
总之，土壤电荷大体上带负电荷，使得它可以紧密结合土壤溶液中的等阳离子，使这类阳离子被吸附在表面而不被流失，这是土壤具备保肥性是什么原因所在
（二）土壤胶体的吸收性
指土壤可以吸收和维持土壤溶液中的分子和离
子，悬液中的悬浮颗粒、气体及微生物的能力。
土壤吸收性能：
1、机械吸收：机械阻隔
2、物理吸收性
3、化学吸收性
4、物理化学吸收性
5、生物吸收性
1.机械吸收性
是指土壤对物体的阻留。如施有机肥时，其中大小不等的颗粒，均可被保留在土壤中；污水、洪淤灌溉时，其土粒及其他不溶物，也可固机械吸收性而被保留在土壤中。
主要决定于土壤的孔隙情况。
2.物理吸收性
这种吸收性能是指土壤对分子态物质的维持能力，它表目前某些养分聚集在胶体表面，其浓度比在溶液中为大，另一些物质则胶体表面吸附较少而溶液中浓度较大，前者为正吸附，后者为负吸附。
3.化学吸收性
是指易溶性盐在土壤中转变为难溶性盐而沉淀保存在土壤中的过程，这种吸收用途是以纯化学用途为基础的。
4.物理化学吸收性
是指土壤对可溶性物质中离子态养分的维持能力，因为土壤胶体带有正电荷或负电荷，能吸附溶液中带异号电荷的离子，这类被吸附的离子又可与土壤溶液中的同号电荷的离子交换而达到动态平衡。这一用途是以物理吸附为基础，而又呈现出化学反应一样的特质。
5.生物吸收性
是指土壤中植物根系和微生物对营养物质的吸收，这种吸收用途的特征是有选择性和创造性，并且具备累积和集中养分有哪些用途。只有此种吸收才能吸收硝酸盐，生物吸收对于提升土壤肥力方面有着要紧意义。
第五节土壤溶液
概念：含有溶质和可溶性气体的土壤间隙水，被叫做“土壤的血液”
意义：土壤与环境之间物质交换，是物质迁移与运动的基础，也是提供作物有效养分的要紧渠道。可反映土壤最新动态。
（一）组成：水+溶质（包括什么物质？）
2、土壤溶液的特质
主要体目前：浓度、活度、离子强度、导电性、酸碱性、氧化还原性准时空变异等。
(一）土壤溶液的表示办法
1.浓度：kg/m3、g/cm3、g/L、mg/L;
mol/m3、mol/L、mmol/L
2.活度：α=γc•c
3.离子强度：I=1/2 CZ2i
C为物质的量浓度；Z为离子价数，i为离子类型
4、土壤溶液的动态平衡与调节
（一）影响土壤溶液动态平衡的原因
1.土壤水热情况：土壤微生物活动和植物根系成长都需要适合的温度范围，土壤温度对土壤溶液动态平衡的影响主要在于温度对土壤微生物和根系群体活性的影响，从而间接影响土壤溶液的组成和浓度。
2.土壤溶液的化学特质：溶质组成不同所产生的吸附与解吸、溶解与沉淀、氧化与还原、配合与螯合等化学反应各异，均对土壤溶质运移有不一样的影响。
3.介质pH和Eh（氧化还原电位）的影响：
土壤中的很多生物化学反应，都是在肯定的pH和Eh条件下进行的：
pH：改变土壤的电荷性质和土壤胶体的物理情况；
Eh：对溶质元素的迁移等产生影响。
4.土壤生物有机体的影响
与土壤溶液有关的有机体：土壤有机质；土壤生物；酶；植物根系等。土壤有机质的分解与转化过程，影响土壤溶质中的数目、配合比率、存在状况、动态变化，对土壤溶液中的溶质运移产生重大影响。
