9.2 土壤的结构和组成
9.2.1 土体构型
土壤本体是由一系列不同性质和质地的层次构成的。故各类土壤都有一定的剖面构型。土体构型也是土壤分类的重要依据。土体内物质的迁移和转化过程,固然发生于土壤各组成成分之间,但宏观地看来,也发生于各土层之间。
图9-2所示为土体构型基本模式。土壤表层是有机质层。根据有机质的“熟化程度”,又可从中分出凋落物层(O)、泥炭层(H)和腐植质层(A)。表层之下是淋溶层(E),是指由于淋溶作用使物质下移所经过的土层,这一层也可称过渡层。淀积层(B)是指物质累积的层次。B层的性质依土壤不同而有很大差别,由此又可区分为腐植质淀积层(Bh)、铁铝淀积层(Bs)、粘粒淀积层(Bt)等。再以下的母质层(C)和母岩层(R)均不属于土壤发生层,一般仅作为土壤剖面的重要成分列出。
有机质层(包括O、H、A层)的特点是含有机物量最多,具有最大生物活性,金属离子或粘土粒子容易随土壤中水分往下渗透。淀积层(B)的特点是含有机物和空气量少,含无机物和水分量多。
9.2.2 土壤的化学组成
土壤是由固、液、气三相物质组成的疏松多孔体。固相物质包括矿物质、有机质和土壤生物。在固相物质之间,为形状和大小不同的孔隙,孔隙中存在水分和空气。
自然界里的土壤不论其为农地、草土甚至荒地,其基本物质组成如下:
土壤三相物质的比率因土壤种类而异,并且经常变化着。图9-3所示为粉砂壤土的土壤组分的大致比例。
土壤中所含多量化学元素的丰度顺序如下:O>Si>Al>Fe=C=Ca>K>Na>Mg>Ti>N>S这个次序与地壳组成大体一致(参见表1-4),所不同的是由于土壤中集结了大量生物体,因此C、N、S的含量相对较高。
从环境污染角度来看,土壤还是藏垢纳污之处,内中含有各种生物的残体、排泄物、腐烂物;还含有来自大气、水体及固体废物中的各种污染物以及农药、肥料残留物等。
9.2.2.1 无机矿物质
土壤中无机矿物质,按其成因可分为原生矿物和次生矿物。凡在地壳中最先存在的、经风化作用后仍无变化地遗留在土壤中的一类矿物,称为原生矿物;而在土壤形成过程中,由原生矿物转化形成的新矿物,统称次生矿物。
原生矿物的主要种类有:
石英 SiO2(是砂和细砂的主要成分)
数量最多的石英和长石构成土壤的砂粒骨架,而云母、副矿物质则为植物提供许多无机营养物质。
次生矿物包括各种简单盐类(碳酸盐、重碳酸盐、硫酸盐、卤化物),游离硅酸、水合氧化物(R2O3·xH2O,如三水铝石Al2O3·3H2O、水铝石Al2O3·H2O、针铁矿Fe2O3·H2O、褐铁矿2Fe2O3·3H2O等),次生铝硅酸盐(如伊利石、蒙脱土、高岭土等)。
次生矿物中简单盐类属水溶性盐,易被淋失,一般土壤中含量较少。而水合氧化物和次生铝硅酸盐,是土壤矿物质中最细小的部分,一般将它们(或单将后者)称之为次生粘土矿物。土壤很多重要的物理、化学过程和性质,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。
粘土矿物有多种类型,每一种又有几种变体,其中主要的有: