环境土壤学：第一节 土壤矿物质(原)

土壤地理学教学大纲第一部分：土壤地理理论教学大纲一、教学目的和要求土壤地理学是自然地理学与土壤学之间的边缘科学，它是以土壤与地理环境之间的特殊矛盾为对象，研究土壤的发生、发育、分异和分布规律的科学。

《土壤地理学》作为地理与资源环境系地理科学专业的专业必修课，重点阐述土壤剖析、土壤发生、土壤分类、土壤类型、土壤分布以及土壤资源的合理利用与保护等内容。

通过系统学习，使学生掌握土壤地理学的基本知识、基本原理和技能，为后续课程的学习及日后从事相关工作打下基础。

二、课程内容与学时分配课程内容与学时分配表内 容 学 时第一章 绪论 4第二章 土壤矿物质 5第三章 土壤有机质 4第四章 土壤生物 2第五章 土壤水分 4第六章 土壤空气和热量 4第七章 土壤物理性质 4第八章 土壤胶体与土壤吸收性能 4第九章 土壤溶液 2第十章 土壤形成和发育 4第十一章 土壤分类 2第十二章 土壤主要类型 2第十三章 土壤空间分异规律与土壤分区 4合计 45第一章 绪论土壤与人类，土壤与地理环境，土壤概念（重点），土壤性质（重点），土壤剖面划分（重点），土壤地理学研究对象、内容和方法（难点），21世纪土壤科学发展展望作业：1.人类应该以什么样的态度来看待和利用土壤？2.怎样理解土壤在地理环境中的地位和作用，以及土壤和人的关系？3.试从地理环境要素相互联系、相互作用的角度证明地理圈中包含着土壤圈。

4.请亲自观察校园绿地或者附近农田林地，选择一个具体的单个土体，运用所学的知识阐述土壤是一个开放系统，并说明该土壤开放系统中的主导物质能量迁移转化过程。

第二章 土壤矿物质土壤矿物质的来源和组成，土壤原生矿物，土壤矿物质形成与转化（难点、重点），土壤次生矿物（重点），土壤矿物质地理分布作业：1.土壤的基本组成是什么？如何看待它们之间的关系？2.试分析地壳和土壤中元素组成的异同点。

3. 试说明土壤次生粘土矿物的构造特征和共同特性。

4. 如何确定土体硅铁铝率与迁移系数，阐述其土壤地理意义。

森林土壤学第一章第一章绪论第一节我国土地资源概况土壤是绿色生命的源泉，是人类赖以生产、生活和生存的物质基础。

人类衣食住行需要的物质，主要来源于农业生产和林业生产，而土壤是农、林业生产的基础，是农、林业生产的基本生产资料。

植物生产、动物生产和士壤管理是农业生产的3个主要的组成环节。

植物生产主要是通过绿色植物的光合作用，把光能转化为化学能，贮藏在有机质中，直接供给人类植物食品和衣物原料。

动物生产是人类将植物生产中一部分有机物喂养动物，以供给人类动物食品及衣物原料。

土壤管理是人类把不能直接利用的动、植物产品，作为肥料返还给土壤，为植物再生产提供原料。

一、我国土壤资源简况土壤是相对不可再生的自然资源，也是不可代替的自然资源。

我国土壤资源丰富，国土面积 960万 km2，但是我国是个多山的国家，各种山地丘陵地面积占全部土地面积的65％，平原区土地仅占35％。

我国人均耕地面积为0．13hm2，不到世界人均耕地的l／3。

人均林地面积0．11hm2，占世界人均林地面积的1／9。

人均草地面积0．28hm2，不到世界人均草地面积的1／2。

二、全球土壤退化概况当前人类面临着世界性土壤退化的威胁。

土壤退化指因自然环境因素不佳和人为利用不当引起的土壤肥力下降，植物生长条件恶化和土壤生产力减退的过程。

据统计，全球土壤退化面积已达1960万km2。

全世界每年因土壤侵蚀所损失的土壤养分几乎等于世界商品肥料的生产量，每年土壤流失达750亿t，相当于4 000亿美元的损失。

在土壤退化总面积中约有7 600万hm2受盐碱土的影响，占退化土壤总面积的4％。

受各种有毒化合物污染影响的面积2 200万hm2，占退化总面积的1.l％。

据统计，我国目前水土流失面积达367万km2，占国土总面积的38．2％。

其中水蚀面积已发展至 179．4万 km2，占国土面积的 18．6％，每年流失表土约 60亿 t。

耕地中有667万～800万hm2，已发生次生盐化，有1.0亿hm2草地退化。

第一章土壤矿物质土壤三相组成：固相（矿物质95%、有机质5%）、液相（土壤液体）、气相（土壤气体）矿物：是经各种地质作用，自然产生于地壳中的化合物或化学元素，是具有一定化学成分和物理性质的自然均质体，是组成岩石的基本单位。

原生矿物：是指那些经过不同程度的物理风化，为改变化学组成和结晶结构的原始成岩矿物。

土壤原生矿物以硅酸盐、铝硅酸盐占绝对优势。

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- 、SiO42- 、Cl-等。

次生粘土（粒）矿物：层状硅酸盐类和含水氧化物类，是土壤粘粒的主要组成。

粘粒（土）矿物：组成粘粒的次生矿物，主要包括：层状的硅酸盐矿物和氧化物类。

前者是晶型矿物，后者有晶型的，也有非晶型的。

粘土矿物分类：（一）层状硅酸盐a。

硅氧四面体b。

铝氧八面体单位晶层：（1:1型单位晶层铝氧片和硅氧片特点：晶层与晶层间距离稳定，连接紧密内部空隙小，电荷量少，单位个体小，分散度低。

多出现与酸性土壤，如高岭石类。

2:1型单位晶层两层硅氧片夹一层铝氧片，特点：胀缩性大，吸湿性强，易在两边硅氧片中以Al3+代Si4+，有时可在硅铝片中，一般以Mg2+代Al3+→带负电→吸附阳离子。

如蒙脱石，这类矿物多出现于北方土壤。

2:1:1型单位晶层）同晶替代：是指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格结构保持不变的现象。

同晶替代的结果使土壤产生永久电荷，能吸附土壤溶液中带相反电荷的离子，使土壤具有保肥能力。

（可变电荷）同晶替代的规律：1、高价阳离子被低价阳离子取代的多；因此，土壤胶体一般其净电荷为阴性。

2、四面体中的Si4+被Al3+离子所替代，八面体中Al3+被Mg2+替代。

3、同晶替代现象在2:1和2:1:1型的粘土矿物中较普遍，而1:1型的粘土矿物中则相对较少。

硅酸盐粘土矿物的种类及一般特性：（1）高岭组1:1型矿物无膨胀性电荷数量少阳离子交换量小胶体特性较弱华北、西北、东北（2）蒙蛭组2:1型胀缩性大电荷数量大同晶替代胶体特性突出东北、华北、西北蒙脱石主要发生在铝片中，一般以Mg2+代Al3+，蛭石的同晶替代主要发生在硅片中。

《环境土壤学》讲义SATELLITE第一章绪论第一节土壤与生态系统1.土壤的概念定义1：存在于地球表层的含有生命物质，植物可以生长的自然集合体。

定义2：土壤是能产生植物收获物的地球陆地的疏松表层，是岩石圈，水圈，大气圈和生物圈相互进行物质循环和能量转换的产物，是在母质（岩石及其风化物）、气候、生物、地形、时间等因素相互作用下形成的自然体。

土壤圈Pedosphere：地球陆地表层由所有土壤所构成的具有重要特征的圈层。

土壤圈是地球圈层结构中具有重要作用的一个圈层，界于岩石圈和大气圈、生物圈、水圈之间。

成土条件Siol Forming Condition：s = f(cl,o,r,p,t)式中：s土壤soilcl气候climateo生物organism (Vegetation)r地形reliefp岩石或母质rock or parent materialst 时间(年龄) timeThe type of soil developed depends on the amount of time a parent material on a specific topography is exposed to the effects of climate and vegetation. "Why do I have so many different soil series on my land?" The answer is quite simple. If you had three parent materials on five topographies developed under two vegetations, one climate, and two periods of time, you would have the following number of soil series: 3 parent materials × 5 topographies × 2 vegetations × 1 climate × 2 time intervals = 60 soil series（土系）.土壤的作用Role of Soil:They help supply our food, support our homes and highways, act as building materials for our construction, absorb our waste materials, and give us many beautiful and scenic areas for relaxation and recreation." The wealth of a nation lies in her soils and their intelligent development." --- Richard Gordon我国主要的土壤类型：砖红壤，红壤，黄壤，暗棕壤，黑土，紫色土，水稻土，荒漠土。

土壤学课后题第一章土壤母质和矿物质一、名词原生矿物，指那些经过不同程度的物理风化，未改变化学组成和结晶结构的原始成岩矿物。

次生矿物，原生矿物在水、二氧化碳、氧气、生物等作用下，矿物组成、结构、性质发生改变形成的矿物。

四面体，在硅酸盐结构中，每个Si一般被4个O所包围，构成[SiO4]4-四面体，它是硅酸盐的基本构造单位。

八面体，是层状硅酸盐晶体结构中的基本构造单元之一。

它是铝离子等距离地配上六个氧，三个在上，三个在下，相互错开作最紧密的堆积，配位形成八面体的形式。

同晶替换，组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格构造保持不变的现象。

硅铝铁率，土壤黏粒中氧化硅和氧化铝、氧化铁的摩尔比率，又叫Saf值。

2：1型粘粒矿物，单位晶层由两个硅片夹一个铝片构成。

两个硅片顶端的氧都向着铝片，铝片上下两层氧分别与硅片通过共用顶端氧的方式形成单位晶层。

二、思考题1、什么叫做矿物?分析原生矿物和次生矿物在土壤中的主要作用是什么?矿物是天然产生于地壳中具有一定化学组成、物理性质和内在结构的物体，是岩石的基本单位。

土壤矿物按来源分为原生矿物和次生矿物。

土壤原生矿物是植物养分的重要来源，经过风化作用释放供植物和微生物吸收利用；土壤很多物理、化学性质，如吸收性、膨胀收缩性、粘着性等都和土壤所含的粘土矿物，特别是次生铝硅酸盐的种类和数量有关。

2. 试比较高岭石、蒙脱石和伊利石在晶架构造上有何不同?高岭石，1:1型的晶层结构，非膨胀性，电荷数量少，胶体特性较弱；蒙脱石，2:1型的晶层结构，胀缩性大，电荷数量大，胶体特性突出；伊利石，2:1型的晶层结构，非膨胀性，电荷数量较大，胶体特性间于高岭石与蒙脱石之间。

3. 矿物的SiO2/R2O3比值大小说明什么问题?土壤黏粒的氧化硅与氧化铝、氧化铁的摩尔比率。

以SiO2/（Al2O3+Fe2O3)或SiO2/R2O3表示，为硅铝铁率又称“Saf值”。

土壤胶体中SiO2/R2O3比值越大，阳离子交换量越高。