泥土的物质构成表面泥土是由固相、液相和睦相三种物质构成的松散多孔体。固相物质即固体土粒，约占泥土总体积的50%，此中包罗矿物质和无机质。
泥土——固相（占泥土总体积50%）液相、气相、矿物质（占总体积38%，分量的95%）无机质（占总体积12%）占泥土总体积（50%），液、气呈互为消长干系。
第一节 岩石的风化与泥土矿物质
一、岩石的风化与成土母质
1.岩石、矿物的观点
岩石是组成地壳的根本物质。是一种或数种矿物的聚集体。地壳的化学身分很庞大，简直包罗一切已知元素。但以氧、硅、铝、铁四种元素为主。矿物是地壳中具有肯定化学构成、物感性质和外部结构的单质或化合物，是泥土矿物质的泉源。已发明的矿物有3000 多种，次要成土矿物有几十种
2.地球上岩石的范例
按岩石构成方法可分为三大类
（1）岩浆岩：是地球内岩浆喷发后冷凝而成，如火山喷发后构成的花岗石等
（2）堆积岩：原来的岩石颠末风化、搬运、堆积、凝结成岩作用而重新构成的岩石。如石灰岩、溶洞。堆积岩有条理性，常含有生归天石
（3）蜕变岩：是由岩浆岩和堆积岩蜕变作用而成的岩石。如大理岩，玛瑙、宝石等这三类岩石中，数目最多的是岩浆岩，但地球外表散布最广的倒是堆积岩，蜕变岩最少。
花岗石—岩浆岩 绿宝石—蜕变岩
构成岩石的矿物可分为二大类
（1）原生矿物：由地球外部熔融的岩浆间接冷凝而成。如石英（SiO2）、白云母、角闪石、白云石、赤铁矿等。它的颗粒比力粗
（2）次生矿物：由原生矿物在风化历程中构成的矿物、它的颗粒比力细，具有胶体的性子，次要为粘土矿物差别岩石矿物与泥土的化学构成和物感性质有亲密干系。
3.岩石的风化
风化是岩石、矿物在内、外因作用下产生崩解和剖析的历程。
（1）物理风化（physical weathering）外力有温度、冻溶、水流、风
（2）化学风化（chemical weathering）消融、水解、氧化
（3）生物风化（biological weathering）根系交叉、生物排泄物
石英 云母 橄榄石
1977.12.21，山东临沭县常林村农人魏振芳在田间沙土中发明的我国最大的钻石—常林钻石
4.成土母质的范例及散布纪律
岩石矿物颠末风化破裂成松散的聚集物即为成土母质。按其搬活动力及堆积特点可分为以下几品种型。
（1）残积物
风化后的聚集物未经搬运，理化性子和母岩分歧。
（2）坡积物
风化物在重力或水流作用下，被搬运到山坡中下部的聚集物。性子与下部母岩无过分干系。
（3）洪积物
山洪搬运的碎屑物在山前平本相成的堆积物，外形如扇，也称洪积扇。粗细颗粒共存，是较好的母质。
（4）冲积物
河水中夹带的泥沙，在中卑鄙两岸与入海口堆积而成。有分明的条理性和条带性。
（5）湖积物
由湖泊的静水堆积而成。特点是质地细，混合有少量的生物遗体。
（6）海积物
海边的海相堆积物，由于海岸上升、海退或江河入海的回流淤积物显露水面而成，盐分含
量高。
（7）风积物
由风力将别的成因的聚集物搬运堆积而成，一样平常质地粗，砂性大。
（8）黄土
第四纪堆积物，有人以为是风力搬运堆积而成。
（9）红土
第四纪白色粘土，次要散布在北方
二、泥土矿物的化学构成
泥土矿物的化学构成简直包罗地壳中的一切元素。此中O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K、Ti、C等10种元素占泥土矿物质总质量的99%以上。
表2.地壳和泥土的均匀化学构成（分量%）
(维诺格拉多夫，1950、1962）
|
元素 地壳中 泥土中 |
元素 地壳中 泥土中 |
O 47.0 49.0
Si 29.0 33.0
Al 8.05 7.13
Fe 4.65 3.80
Ca 2.96 1.73
Na 2.50 1.67
K 2.50 1.36
Mg 1.37 0.60
Ti 0.45 0.40
H (0.15) ? |
Mn 0.10 0.085
P 0.093 0.08
S 0.09 0.085
C 0.023 2.0
N 0.01 0.1
Cu 0.01 0.002
Zn 0.005 0.005
Co 0.003 0.0008
B 0.003 0.001
Mo 0.003 0.0003 |
表3.我国表层泥土的次要化学构成（%）
|
身分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O P2O5 SO3 TiO2 |
|
泥土 64.17 12.86 6.58 1.17 0.91 0.95 0.56 0.11 -- 1.25 |
从表中可以看出， SiO
2、Al
2O
3、Fe
2O
3 三者之和通常约占泥土矿物质总量的75%以上，因而人们常把它们当作泥土的主干身分。
三、泥土的机器构成
1.泥土粒级
土粒分级一样平常是将土粒分为石砾、砂粒、粉粒和粘粒四级。列国根本分歧。但各级巨细的详细尺度列国不尽相反。
次要有上面三种尺度
（1）国际制土粒分极
（2）前苏联制土粒分极
（3）中国制土粒分极
国际制土粒分级
1930年第二界国际泥土学大会提出。十进位制，粒径2mm为土粒的下限，小于0.002mm为土粒的上限。
表2-4 国际制土粒分级尺度
|
粒级 |
|
粒径（ mm） |
|
石砾（gravel） |
|
> 2 |
|
砂粒（sand） |
粗砂粒（coarse sand）
细砂粒（fine sand） |
2—0.2
0.2—0.02 |
|
粉砂粒（silt） |
|
0.02—0.002 |
|
粘粒（clay） |
|
< 0.002 |
表2—6 我国制土粒分级尺度
|
粒级称号 |
粒径（ mm） |
|
石块 |
|
> 3 |
|
石砾 |
|
3-1 |
|
砂粒 |
粗砂粒 |
1-0.25 |
|
细砂粒 |
0.25-0.05 |
|
粉粒 |
粗粉粒 |
0.05-0.01 |
|
中粉粒 |
0.01-0.005 |
|
细粉粒 |
0.005-0.002 |
|
粘粒 |
粗粘粒 |
0.002-0.001 |
|
细粘粒 |
< 0.001 |
表4. 各级土粒的矿物构成（%）
|
粒级巨细（mm） |
石英 |
长石 |
云母 |
角闪石 |
别的 |
|
1-0.25 |
86 |
14 |
— |
— |
— |
|
0.25-0.05 |
81 |
12 |
— |
4 |
3 |
|
0.05-0.01 |
72 |
15 |
7 |
3 |
3 |
|
0.01-0.005 |
63 |
8 |
21 |
5 |
3 |
|
< 0.005 |
10 |
10 |
66 |
7 |
7 |
引自陆景陵主编 “泥土与肥料”，1994。
矿质土粒的巨细和构成差别，其性子上也有很大差别。次要体现在吸附性、粘结性、粘着性、可塑性、涨缩性和毛管作用等方面。一样平常来讲，土粒由大到小，这些性子从无到有，由弱变强。
表5. 各级土粒的化学身分（%）
|
粒级巨细（mm) |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
K2O |
P2O5 |
|
1.0-0.2 |
93.6 |
1.6 |
1.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
0.05 |
|
0.2-0.04 |
94.0 |
2.0 |
1.2 |
0.5 |
0.1 |
1.5 |
0.1 |
|
0.04-0.01 |
89.4 |
5.0 |
1.5 |
0.8 |
0.3 |
2.3 |
0.2 |
|
0.01-0.002 |
74.2 |
13.2 |
5.1 |
1.6 |
0.3 |
4.2 |
0.1 |
|
<0.002 |
53.2 |
21.5 |
13.2 |
1.6 |
1.0 |
4.9 |
0.4 |
土粒越细营养含量越多，因而砂土一样平常比壤土和粘土瘠薄。
前苏联制土粒分级：也称卡庆斯基制，因此1mm为土粒的下限，以粒径小于0.001mm为土粒的上限。
先把一切颗粒分为石砾（大于1mm）、物感性砂粒（1—0.01mm）和物感性粘粒（小于0.01mm )。
物感性砂粒和物感性粘粒这两大粒级的绝对含量，是泥土质地分类的次要根据。并把这两大粒级进一步细分。
2.泥土质地
（1）泥土质地观点
任何一种泥土都是由粒径差别的种种土粒构成，但泥土中各粒级的含量不是均匀分派的。泥土中各粒级土粒含量百分率的组合叫泥土质地（soil texture），也叫泥土颗粒构成或泥土机器构成。泥土质地是泥土紧张物感性质之一，对泥土肥力有紧张影响。砂土、壤土、粘土便是依据泥土质地来分别的。
（2）泥土质地分类
依据泥土中各粒级含量的百分率举行的泥土分类叫泥土质地分类。泥土质地分类现在有三种尺度。
·国际制泥土质地分类
·前苏联制泥土质地分类
·我疆土壤质地分类
表2—7 国际制泥土质地分类尺度
3.泥土质地与泥土肥力的干系
(1) 砂土（sand soil）
大多散布在山前平原，冲积平原的河道两岸等，由于砂性土砂粒含量多，粒间大孔隙多，因而它具有以下农业消费性状。
(a)通透性好
通气透水性好、遇到大的降水后也不易积水，受涝水平较轻。
(b)保蓄性差
保水保肥才能差，注水后水敏捷下渗的深层泥土，施肥后营养也易随水流失。由于大孔隙多，表土水分易蒸发，缺水时易受旱。
(c)潜伏营养含量低
砂粒自己含的营养元素就少，别的，吸附保管的肥料营养也少，易呈现缺肥。但施肥后肥效发扬快。
(d)土温变革大
由于土体内水少气多、热容量小，春天土温易上升、常称为“热性土”。这在春季对越冬作物返青和棉花，花生等作物生长有利，但晚秋土温降落也快。
(e)泥土中有毒物质少
由于通气性好，泥土中不易发生有毒物质。
(f)耕性好
砂粒的粘性小，可塑性小，耕后不起坷垃。
(g)发小苗不发老苗
由于泥土松散，土温上升快，出苗划一，苗期生长好，但前期易脱肥。
(2) 粘土类（clay soil）
它与砂土的农业消费性状相反。多散布在阵势较低洼的地方。通透性差，易产生涝害，但保水保肥才能强，土温变革小，由于泥土细的土粒含量高，泥土收获后每每出苗不齐，耕耘后易发生土坷拉。
(3) 壤土类(loam soil)
农业消费中，太砂和太粘的泥土都倒霉于农作物生长，粗细土粒适中的泥土才较抱负。这种泥土叫壤土，由于砂粘含量适中，克制了砂性土和粘性土的缺陷，保存了它们的好处，使之具有了比力精良的消费性状，是耕层泥土比力抱负的范例。
4.差别质地泥土的使用与改进
(1)差别质地泥土的使用砂土相宜种生临时短的动物及块根、块茎类动物。粘土需肥较多的作物、生临时长的作物。壤土蔬菜、经济作物。果树、茶树—排水精良的壤质土
(2) 泥土质地的改进途径
A.增施无机肥
B.客土法：掺砂或掺粘
C.翻淤压砂、翻砂压淤
D.引洪放淤、引洪漫沙
E.依据泥土质地接纳差别的耕耘办理步伐
第二节 泥土生物与泥土肥力
一、泥土生物(soil organisms)
泥土生物包罗泥土植物、动物和微生物。
1.泥土微生物（soil microorganisms）
泥土微生物包罗细菌、放线菌、真菌、藻类和原生植物等五个类群。
（1）细菌（bacteria）占泥土微生物总数目的70—90%。生物量仅占泥土质量的1/1000。次要是腐素性品种，到场泥土无机质的剖析和腐殖质的分解。
（2）放线菌（actinomycetes）占泥土微生物总数的5 —30%。放线菌的养分体比细菌大几十倍，生物量与细菌靠近。
（3）真菌（fungi）菌丝比放线菌大几倍到十几倍，生物量与细菌、真菌相称。
（4）藻类（algae）少数为单细胞的硅藻或丝状的绿藻和裸藻。
（5）原生植物（protozoon）单细胞的纤毛虫、鞭毛虫等。
1克土中微生物可达几万万到几十亿个，一亩耕层泥土中可有几十公斤至几百公斤活的微生物，泥土愈肥微生物数目也就越多泥土微生物的作用
(1)泥土构成中的作用：固氮、发生无机酸
(2) 养分物质转化
(3) 发生泥土酶
(4) 剖析有毒物质(农药)
(5) 侵染动物
2.泥土植物
每公顷的泥土中约含有几百千克的各种植物，上风类群是蚯蚓、线虫、虫豸、蚂蚁、蜗牛等。
泥土植物的作用：
改进泥土的通气、排水和泥土布局。
二、泥土无机质
1.泥土无机质的泉源及存在形状
泥土无机质次要泉源于生长在泥土上的绿色动物和人为施的无机肥。总的看来，天然泥土无机质高于农业泥土，无机质含量的几多，是评价泥土肥瘦、优劣的紧张目标。从元从来看，无机质中含有C、H、O、N、PS、Ca、Mg、K、Fe 等。
从形状看可分为三类：
（1）未剖析的或剖析很少的动动物残体
（2）半剖析的无机物。
（3）被微生物剖析后重新构成的无机物—腐殖质，它占泥土无机质的85—90％，是泥土无机质的主体和最紧张局部
2.泥土无机质的构成和转化
泥土无机质的构成次要包罗五类无机化合物糖类、纤维素类、木质素、含氮化合物和腊脂类。从元素构成上看，包罗动物必须的种种元素。
泥土无机质的转化矿化历程
—无机质在微生物作用下剖析，开释出营养。
腐殖化历程
—无机质矿化历程中微生物将此中间产品分解更庞大的特别无机化合物腐殖质的历程。
影响转化的要素 天气要素、泥土水热情况、无机质、C/N。
3.泥土腐殖质的构成和性子
（1）构成
泥土腐殖质可分为三组：褐腐酸、黄腐酸及黑腐素。
（2）性子
a.腐殖质的吸水性很强，吸水量可凌驾500%。具有收缩性和紧缩性，但粘着性、粘结性和可塑性很低
b. 波动性高，抗剖析才能强。半剖析期4—9年，均匀存留工夫200—6000年人工分解黄腐酸的使用：抗旱剂，叶面肥载体。
4.泥土无机质对泥土肥力的作用
（1）泥土无机质是动物C、N、P、S等养分元素的紧张给源
（2）泥土腐殖质是构成精良泥土团粒布局不行短少的胶结物质
（3）泥土无机质能低落粘性土的粘性，使耕性变好，改进通透性，同时又能增长砂性土的粘性
（4）泥土无机质能进步泥土的保水、保肥性，同时也能进步泥土对酸、碱缓冲性
（5）无机质中的腐殖质还能安慰根系生长
（6）消弭或低落某些残留农药和重金属的净化(消融、吸附、络合)
增长泥土无机质的办法
（1）开展畜牧业：增施无机肥
（2）秸杆还田：调C／N比，切碎、温度、病虫害
（3）量体裁衣[liàng tǐ cái yī]种绿肥增长泥土无机质含量应以外地高产农田的含量为准，由于泥土无机含量是外地天气条件下剖析与分解的均衡后果，不克不及自觉寻求多高。
第三节 泥土水分
一、泥土水分的范例和性子
1.泥土吸湿水
固相土粒靠其外表的分子引力和静电引力，从大气和泥土氛围中吸附的气态水。该层水分子受土粒的引力大，分列严密，密度1.2—2.4g/cm
3，不克不及挪动，无消融才能。不克不及被动物吸取，是一种有效水。
吸湿水含量与泥土质地、无机质含量和氛围绝对湿度有关。
表2-14、泥土质地与泥土吸湿水和最大吸湿量
|
泥土质地 |
砂土 |
轻壤土 |
中壤土 |
粉砂质粘壤土 |
泥炭 |
|
吸湿水（g/kg) |
5-15 |
15-30 |
25-40 |
60-80 |
180-220 |
|
最大吸湿量（g/kg) |
>15 |
30-50 |
50-60 |
80-100 |
— |
2.膜状水
吸湿水到达最大后，土粒另有剩余引力吸附的液态水。遭到土粒的吸力为0.625—3.1MPa。一样平常动物根系的吸水力为1.5MPa，因而膜状水对动物局部无效。当泥土水遭到的吸力凌驾1.5MPa时，动物无法从泥土中吸取水分而呈永世凋萎，此时的泥土含水量就称为凋萎系数。凋萎系数次要受泥土质地影响。
表2-15、差别质地泥土的凋萎系数
|
泥土质地 |
粗砂土 |
细砂土 |
砂壤土 |
壤土 |
粘壤土 |
|
凋萎系数（g/kg) |
9-11 |
27-36 |
56-69 |
90-124 |
130-166 |
3.毛管水
靠泥土毛管引力而坚持在泥土毛管孔隙中的水叫毛管水，活动较快，不再受土粒引力作用，是可以挪动的自在水。是动物用水的次要泉源。毛管水所受的毛管引力在0.625—0.01MPa，小于1.5MPa。
毛管悬着水指地形部位较高，不受地下水影响的地域其泥土下层所坚持的水分。当毛管悬着水到达最大值时的泥土含量叫做“田间持水量”，田间持水量是因土浇灌的一个紧张根据。
毛管上升水：
阵势较低的地域，地下水借毛管引力上升作用而坚持在泥土的水分。但要留意，外地下水矿化度较高（含盐多），而且蒸发量大于降雨量的状况下，毛管上升水抵达土表后蒸发，而水中的盐分则留在表土，这是形成泥土盐渍化的缘故原由。“临界深度”——地下水上升能在作物根系运动层积聚盐分并到达无害水平时的地下水深度。改进盐土时， 一样平常要开沟、排水、洗盐，把地下水埋深降来临界深度以下，临界深度因泥土质地而异，一样平常为1.5—2. 5米。壤土最大，砂土最小，粘土居中。
4.重力水
凌驾田间持水量的水，它将在重力作用下向下浸透，这一局部不克不及被泥土坚持而在重力作用下向下游动的水叫“重力水”。相反含水量的差别泥土，泥土水无效性差别。
二、泥土水分含量的表现办法
1.泥土质量含水量
泥土坚持的水分质量占泥土质量分数。以泥土干基为分母。
2.泥土容积含水量
泥土水容积与泥土容积之比。可以和泥土质量含水量举行换算。Q =(泥土水分容积)/(泥土容积)， 若已知泥土质量含水量（g/kg)，水的密度按1g/cm
3，只需晓得泥土容重，即可求得Q。
Q = 泥土质量含水量x容重/1000x100%
3.泥土绝对含水量
泥土绝对含水量=(泥土含水量/泥土田间持水量)x100% 相宜动物生长的泥土含水量是田间持水量的70—80%。
4.水层厚度
指肯定深度土层中的水分总量相称于水层厚度(mm) 。此表现办法与降雨量表现办法分歧。
三、泥土水分的能态
1.土水势
泥土水在泥土种种吸附力、毛管力、重力等作用下，与异样温度、高度、和大气压等条件下的纯自在水的自在能差。非饱和泥土的土水势为负值。土水势由上面几种分势构成
（1）基质势：泥土基质吸力发生
（2）压力势：不饱和泥土为0，地下水位以下泥土为正值
（3）溶质势：由于泥土中含有盐分等，因而为负值
（4）重力势泥土水由土水势高的地方流向低的地方。
差别泥土不克不及只看泥土含水量，更紧张的是看它们土水势上下。比方，含水量15%的粘土其土水势一样平常低于含水量只要10%的砂土。这两种泥土打仗，水流将由砂土流向粘土。
2.泥土水吸力
泥土基质对泥土水吸力。为正值，数目上与泥土水负压力相称。
3.泥土水分特性曲线：
表征泥土水分能量与含量的干系相反的吸力下，粘土含水量高于砂土。相反泥土含水量下，砂土的水吸力小，对动物的无效性高。泥土水分是动物生长的必备条件，差别动物对泥土水分有差别要求。
图5-16 田间泥土水分出入表示图
第四节 泥土氛围和泥土热量
一、泥土氛围
泥土氛围是泥土三相构成之一，也是泥土肥力要素之一。
1.泥土氛围的特点
（1）CO
2含量高于大气，O
2含量低于大气
（2）含有肯定的复原性气体，H
2S、CH
4、NH
3
（3）常被水汽饱和，绝对湿度高
（4）泥土氛围的构成处于变革之中，分外是O
2和CO
2
2.泥土的通气性和泥土气体互换
由于泥土CO
2含量高，O
2含量低，因而氛围中O
2向泥土分散，泥土中CO
2向氛围的分散，这种从泥土中排挤CO
2。，而从大气中吸入氧气的历程叫“泥土呼吸”。正由于有了泥土呼吸使泥土和大气不停互换，从而使泥土氛围更新。泥土的通气性决议于泥土的孔隙情况。泥土通气性优劣的表现办法：
（1）泥土孔隙度
（2）泥土氧分散率
（3）Eh泥土氛围对作物生长和泥土肥力的影响。当泥土氛围中的氧浓度低于9—10%时，作物根系发育就会遭到影响。
二、泥土热量
泥土的热量泉源太阳辐射、生物热、地热。
1.泥土的热特征
（1）泥土热容量
分量热容量—单元分量泥土降低10K所需的热量（J/g.K）容积热容量—单元容积泥土降低1°K所需的热量（ J/g.K）
泥土热容量的巨细决议于泥土固、气、液，由于固相变革不大，而氛围的热容量很小（水的1/3000），而水的热容量很大，因而，泥土热容量的巨细次要决议于泥土含水量，泥土含水多，降低1°C所必要的热量大，低落1°C放出的热量也越多。
2.泥土导热率
评价泥土传导热量快慢的目标。指面积为1m
2、相距1m的两截面上温度相差1K时，每秒中所经过该单位土体的热量焦耳数。单元：J/(m.K.s)泥土三相构成中，氛围的导热率最小，矿物质的导热率最大，为泥土氛围的100倍。水的导热率介于二者之间。泥土越紧实，导热率越好。
3.泥土的导温率
也叫泥土导热系数或热分散率。目标准情况下，当土层在垂直偏向上每cm间隔内有1J的温度梯度，每秒流入断面面积为1平方米的热量，使单元体积泥土（1立方米）所产生的温度变革。
导温率=导热率/泥土容积热容量
泥土温度与动物生长:
·差别动物的根系相宜生长温度
·动物的冻害和寒害。
第五节 泥土水、气、热的调治
一、泥土水分情况调治与节水
泥土水分是动物需水的次要泉源。农业用水占社会总用水量的80%，农业节水潜力宏大。
1.依据泥土的持水量确定注水定额
注水量=田间持水量-泥土天然含水量
2.控制地表径流，增长泥土水分入渗
3.增加泥土水分蒸发中耕
—堵截上下土层之间的毛管联系，低落土表蒸发。空中掩盖—地膜、秸秆。
4.进步泥土水分无效性
经过公道耕耘和施用无机肥料，减低凋萎系数，进步田间持水量。
二、泥土氛围和温度调治
质地粘重的泥土通气孔隙小于10%，通气不良。经过改进泥土布局、排水、中耕等改进泥土通气性。以水调治土温、耕耘、掩盖、反抗等。
三、泥土氧化复原情况调治
调治泥土通气性来调治泥土氧化复原情况。
