土壤的固相组成及诊断特性.docx
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土壤的固相组成及诊断特性
授课题目
第二章土壤的固相组成及诊断特性
授课班级
地理科学
授课学时
4
课型
讲授
教具
教学目的
使学生掌握土壤矿物的类型及风化过程;
了解黏土矿物的分布规律
教学重点和难点
重点:
土壤矿物的化学风化过程
参考教材
《土壤地理学》(第三版)李天杰等编著高等教育出版社2005
教学内容
备注
第二章土壤的固相组成及诊断特性
土壤组成:
土壤是由固相、液相、气相和土壤生物体四部分组成。
最适宜植物生长的壤质土壤表土的体积组成
第一节土壤矿物
土壤矿物来源:
主要来自成土母质或母岩,是土壤的主要组成物质。
土壤矿物构成了土壤的“骨骼”,它对土壤组成、性状和功能具有巨大的影响。
土壤矿物分类:
按照发生类型可将土壤矿物划分为
原生矿物
次生矿物
可溶性矿物。
一、原生矿物
1、原生矿物(primarymineral)直接来源于母岩特别是岩浆岩。
2、原生矿物类型:
铝硅酸盐类、长石类矿物、云母类矿物、橄榄石类矿物、辉石与角闪石类矿物、氧化物类、硫化物类和磷灰石类。
3、土壤矿物的风化极稳定性
二、土壤矿物的形成与转化
1、土壤矿物的风化过程
物理风化
化学风化
溶解
水化
水解
脱盐基阶段
脱硅阶段
富铝化阶段
2、影响矿物风化因素
矿物的组成与结构
环境因素
3、土壤矿物风化指数
硅铝率
迁移系数
三、土壤次生矿物
1、土壤次生矿物:
是指原生矿物在风化和成土过程中新形成的矿物,它包括简单盐类、次生氧化物和次生铝硅酸盐类。
它们是土壤矿物中最细小的部分,具有活动的晶格、呈现高度分散性,并具有强烈的吸附代换性能、能吸收水分和膨胀,因而具有明显的胶体特性,又称为黏土矿物
2、次生矿物类型
易溶盐类:
分布在干旱半干旱区
次生氧化物:
二氧化硅、氧化铝、三水铝石
次生铝硅酸盐:
基本结构单元:
硅氧片、水铝片
分类:
1:
1型高岭石类
2:
1型蒙脱石类、水云母
3、次生矿物的分带性
4、在中国次生矿物分布的地带性表现为
●新疆、甘肃西部和内蒙古西部为水云母地带;
●内蒙中部、黄土高原北部和东北西部为水云母-蒙脱石地带;
●华北大部和东北平原为水云母—蛭石地带;
●北亚热带湿润区为水云母-蛭石-高岭石地带;
●江南丘陵、四川盆地及云贵高原为高岭石-水云母地带;
●华南及云南南部为高岭石-二三氧化物地带。
学生课外学习引导
查阅资料,了解土壤次生矿物的环境意义;以及了解中国地表风化壳类型及其分布。
课后小结
土壤矿物的形成与转化过程是本节的核心构架,也是学习该门课程的一把钥匙。
一定要认真把握。
授课题目
第一节土壤矿物
(二)第二节土壤有机质
授课班级
地理科学
授课学时
课型
讲授
教具
教学目的
使学生掌握土壤质地概念;土壤有机质概念
教学重点和难点
重点:
土壤质地概念;土壤有机质的概念和分类
难点:
土壤质地与土壤粒级
参考教材
《土壤地理学》(第三版)李天杰等编著高等教育出版社2005
教学内容
备注
第一节土壤矿物
四、土壤质地
1、矿物颗粒粒级的划分
粒级概念
矿物颗粒粒经大小相近、性质相似的土粒归为一类,称为粒级。
美国制、苏联制、国际制。
粒级:
石块、砾石、砂粒、粉粒、粘粒五级。
各粒级组成与性质:
矿物组成:
石块、砾石和砂粒-几乎全部为原生矿物组成
粉粒-绝大多数是石英
粘粒-次生矿物
化学组成:
化学元素变化规律
性质:
●随着粒级的减少,吸附性能增加,离子交换性能增加,因而土壤颗粒的孔隙度、吸湿量、持水量、毛管含水量、比表面积、膨胀潜能、吸附性能、塑性和粘结性增强。
●土壤的通透性、透水性、土壤密度降低。
2、土壤矿物元素
植物吸收土壤中的主要元素有16种。
根系吸收的土壤营养元素的途径主要有三种方式。
3、土壤质地的划分
土壤质地概念,又称土壤的机械组成,是指各个粒级在土壤中所占的相对比例或质量百分数。
土壤质地分类:
美国制、前苏联制
中国拟定的土壤质地分类方案(1978):
3类11级。
土壤质地的适宜性
砂土:
气,砂粒为主,大孔隙多而毛细孔隙少
水,通透性强,透水性强,保水蓄水能力弱
肥,通气性强,有机质易分解,保肥能力弱
热,热容量小,温度变化剧烈,易受干旱和寒冬威胁;但春季升温快,发苗早,暖性土。
优点:
易耕作、适宜性强、供肥快,少餐多肥
粘土:
气,土粒微小,大孔隙少,毛细管多,毛管力强
水,保水、蓄水能力强
肥,保肥能力强,有机质分解缓慢
热,热容量大,温度变化缓慢,春季升温缓慢,发苗晚,冷性土。
缺点:
不易耕作,水土流失。
壤土:
兼顾砂土和壤土优点;“上砂下粘”蒙金地
第二节土壤有机质
土壤有机质地类型:
非特异性土壤有机质和土壤腐殖质
一、土壤有机质来源
1、非特异性有机质植物和地面动物残体;土壤动物和微生物。
2、土壤腐殖质
概念
分类:
根据在不通溶剂中的溶解性分为胡敏酸、富里酸、棕腐酸、胡敏素。
土壤腐殖质组成-营养元素NCHNOSP;
土壤腐殖质性质:
胡敏酸
富里酸
意义:
形成有机无机复合体,肥力意义;络和性能,土壤具有自净能力。
二、土壤生态系统与有机质转化
1、土壤生态系统
2、矿质化过程(mineralization)即分解过程—土壤动植物残体残体及土壤腐殖质在土壤微生物,如细菌(bacteria)和真菌(fungi)的作用下分解成简单有机化合物,以致最终彻底分解为无机化合物,如CO2、H2O等的过程。
3、腐殖化过程(humification),即合成过程—有机残体在微生物不完全分解时的中间产物,能重新合成一类性质较稳定的有机高分子化合物,称为腐殖质。
腐殖质是棕色或暗棕色的无定形胶体物质。
4、影响腐殖质转化因素
土壤有机质类型:
土壤环境条件
通气状况良好利于分解,但不利于积累;
水热组合状况,30度,田间持水量为60-80%;
PH值
土壤有机质的空间分布规律
三、土壤物质循环
氮循环、碳循环、磷循环、硫循环
学生课外学习引导
让老家在农村的同学,思考不同质地的土壤类型,农民是如何改良利用的。
结合有关文献,思考土壤碳循环在全球碳循环中的意义。
课后小结
土壤有机质,特别是腐殖质组成与结构是本科生学习的重点与难点。
授课题目
第三节土壤固相的物理诊断特性
授课班级
地理科学
授课学时
课型
讲授
教具
教学目的
使学生掌握土壤结构的含义及类型、土壤密度、土壤孔隙度含义
了解土壤物理性质
教学重点和难点
重点:
1、土壤结构的含义及类型;2、土壤物理性质
难点:
土粒密度、土壤密度、土壤孔隙度含义
参考教材
《土壤地理学》(第三版)李天杰等编著高等教育出版社2005
教学内容
备注
第三节土壤固相的物理诊断特性
一、土壤结构(soilstructure)
土壤颗粒经常是相互作用而聚集形成大小不同、形状各异的团聚体,土壤中团聚体的组合排列方式成为土壤结构。
1、土壤结构类型(大小和几何形状)
单粒状结构
粒状结构(粒状、团粒状、团块状)
块状结构(小块、中块、大块)
柱状结构
片状结构
2、土壤结构形成
1)土壤结构形成机理
形成的2个基本条件:
胶结物质(粘土矿物、腐殖质、碳酸盐、土壤动物代谢产物)
促使土壤颗粒胶结的作用力
形成的2个阶段:
原生团聚体
水稳性团聚体
2)衡量土壤结构指标:
土壤团聚体的稳定性(抗机械压力、遇水浸泡后)
通常用水筛后留下的>0.25mm的团聚体含量。
土壤孔隙性:
腐殖质胶结形成的团聚体孔隙度较大,可达40%;
次生黏土矿物较小,大约在35%,非活性孔隙。
高质量的土壤结构是高度水稳性和高孔隙度的结合,只有在生物参与。
3)团粒结构在土壤肥力中的意义(水稳性)
◆团粒结构孔隙度比例适中,分布均匀,大小相间分布;解决了土壤透水性和蓄水性的矛盾;
◆团粒结构解决了土壤水分与空气同时存在的矛盾,利于调节导热性、热容量状况、使温度变化较为温和适度;
◆团粒结构表面的有机质在好气微生物作用下,利于养分释放和供应;结构内部以嫌气微生物作用下,分解过程相对缓慢,利于养分的保存,解决了养分的释放、供应与保存的矛盾;
◆粘着性、粘结性、可塑性均较小,利于耕作。
4)影响土壤结构形成因素
●促进团聚体形成因素
●促进团聚体固结因素
二、土壤物理特性
1、土粒密度:
是指单位容积风干土壤固相颗粒的质量,其单位是g/cm3。
土壤比重
实质:
土壤矿物质与土壤有机质密度的加权平均值。
影响因素:
土壤矿物组成、土壤矿物与有机质的相对含量。
2、土壤比重:
即土壤容重,是指单位容积风干原状土土壤的质量,其单位是g/cm3。
实质:
容积是指土壤固相物质所占据的和土壤空间所占据的容积。
影响因素:
土壤孔隙、土壤固相的数量、组成、结构
3、土壤孔隙度:
单位原状容积土壤中孔隙所占容积的百分数。
计算公式:
φ=(Vb-Vp)/Vb⨯100
=(m/ρb-m/ρp)/(m/ρb)⨯100
=(1-(ρb/ρp))⨯100
土壤孔隙分类:
非毛管孔隙>=0.1mm通透性
毛管孔隙<0.1mm持水性
土壤孔隙度:
非毛管孔隙度
毛管孔隙度
适宜的土壤孔隙状况
◆土壤中大小孔隙同时存在,土壤总孔隙度在50%左右,而毛管孔隙在30—40%之间,非毛管孔隙在20—10%,则比较理想;
◆若总孔隙大于60—70%,则过分疏松,难于立苗,不能保水;
◆若非毛管孔隙小于10%,不能保证空气充足,通气性差,水分也很难流通(渗水不好);
影响土壤孔隙状况的因素
◆质地的影响:
规律为质地越粘,总孔隙度增加;
◆结构的影响:
团聚体直径越大,总孔隙度上升,一般团聚体直径在0.5—2mm较好;
◆有机质的影响:
增加总孔隙度(本身多孔),并利于团聚体的形成
4、土壤磁性
5、土壤颜色
土壤颜色是土壤物质成分和内在性质的外部反映,是土壤发生层次外表形态特征最显著的表现。
门塞尔颜色系统:
为了使土壤颜色的描述科学化,真正反映土壤颜色的本质国
际土壤学界普遍采用的一种标准色卡比色法,命名系统采用颜色的三属性即色调、亮度和彩度来表示。
土壤颜色命名法:
颜色名称+门塞尔颜色标量
学生课外学习引导
引导学生多留心当地施工现场的土壤结构、尤其是团粒结构对植物生长的影响,观察其它物理性质。
有条件时组织学生集体现场观察。
课后小结
土壤结构的含义及类型以及土壤密度、土壤孔隙度的含义是本节学习的重点。
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- 关 键 词:
- 土壤 组成 诊断 特性