土壤組成

眾所周知，地球的表面是巖石圈。地球表層的巖石經(jīng)過風化作用，逐漸破壞成疏松的、大小不等的礦物顆粒（稱母質(zhì)）。土壤是在母質(zhì)、生物、氣候、地形、時間等多種成土因素綜合作用下形成和演變而成的。

土壤的組成相當復雜，總體說來，是由礦物質(zhì)、動植物殘體腐解產(chǎn)生的有機物質(zhì)、水分和空氣等固、液、氣三相組成的。

（一）土壤礦物質(zhì)

1.土壤礦物質(zhì)的礦物組成

土壤礦物質(zhì)是組成土壤的基本物質(zhì)，約占土壤固體部分總重量的90％以上，有土壤骨骼之稱。土壤礦物質(zhì)的組成和性質(zhì)直接影響土壤的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)。土壤礦物質(zhì)是植物營養(yǎng)元素的重要供給源，按其成因可分為原生礦物質(zhì)和次生礦物質(zhì)。

（1）原生礦物質(zhì)：它是各種巖石經(jīng)受不同程度的物理風化，仍**在土壤中的一類礦物，其原來的化學組成沒有改變。土壤中*重要的原生礦物有硅酸鹽類礦物、氟化物類礦物、硫化物類礦物和磷酸鹽類礦物。由其組成知、原生礦物質(zhì)既是構(gòu)成土壤的骨骼，又是植物營養(yǎng)源。

（2）次生礦物質(zhì)：次生礦物質(zhì)大多是由原生礦物質(zhì)經(jīng)風化后形成的新礦物。它包括各種簡單鹽類，如碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物等。次生粘土礦物大多為各種鋁硅酸鹽和鐵硅酸鹽，如高嶺土、蒙脫土、多水高嶺土和伊利石等。土壤中很多重要的物理、化學性質(zhì)和物理、化學過程都與所含粘土礦物質(zhì)的種類和數(shù)量有關(guān)。次生礦物中的簡單鹽類呈水溶性，易被淋失。

2.土壤礦物質(zhì)的化學組成

土壤礦物質(zhì)元素的相對含量與地球表面巖石圈元素的平均含量及其化學組成相似。巖石圈和土壤中的某些元素及其化合物含量見表5－1。土壤中氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂八大元素含量約占96％以上，其余諸元素含量甚微，低于十萬分之幾甚至百萬分之幾，統(tǒng)稱為微量元素。

3.土壤機械組成

土壤是由不同粒級的土壤顆粒組成的。土壤粒徑的大小影響著土壤對污染物的吸附和解吸能力。例如，大多數(shù)農(nóng)藥在粘土中累積量大于砂土，而且在粘土中結(jié)合緊密不易解吸。                                                                                                                                                                                                                                                                     

表5-1  巖石圈和土壤的主要化學組成（重量%）

注①：巖石圈、土壤中氧化物含量摘自嚴健漢等編，環(huán)境土壤學，P41。

土壤機械組成的分類是以土壤中各粒級含量的相對百分比作為標準。國際制采用三級分類法，即根據(jù)砂粒（0.02—2mm）、粉砂粒（0.002—0.O2mm）和粘粒（＜0.002mm）在土壤中的相對含量，將土壤分成砂土、壤土、粘壤土、粘土四大類和十二級，見表5－2。近年來，我國土壤科學工作者擬定出我國土壤質(zhì)地的分類標準，將土壤質(zhì)地分為三組十一種，見表5－3。

表5－2 國際制土壤質(zhì)地分類

表5－3 我國土壤質(zhì)地分類

（二）土壤有機質(zhì)

土壤有機質(zhì)也是土壤形成的重要基礎，它與土壤礦物質(zhì)共同構(gòu)成土壤的固相部分。土壤有機質(zhì)絕大部分集中于土壤表層。在表層（0—15或0—20cm）土壤有機質(zhì)一般只占土壤干重量的0.5—3％，我國大多數(shù)土壤中有機質(zhì)含量在1—5％之間。土壤有機質(zhì)主要來自各種植物的莖稈、根茬、落葉、土壤中的動物殘骸以及施入土壤的有機肥料等。這些有機物質(zhì)在物理、化學、生物等因素的作用下，形成一種新的性質(zhì)相當穩(wěn)定而復雜的有機化合物，稱為土壤有機質(zhì)，它主要以腐殖質(zhì)為主。腐殖質(zhì)可以認為是由兩種主要類型的物質(zhì)（或基團）組成的。**類屬未完全分解的植物和動物殘骸，包括含氮和不含氮的有機物；**類為腐殖質(zhì)。腐殖質(zhì)是具有多種功能團、芳香族結(jié)構(gòu)及酸性的高分子化合物，其呈黑色或暗棕色膠體狀，主要含有胡敏酸和富里酸。胡敏酸是兩性有機膠體，通常情況帶負電荷，在土壤中可吸附重金屬如Mn²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺等離子。

土壤有機質(zhì)能改善土壤的物理、化學和生物學性狀。腐殖質(zhì)作為土壤有機膠體來說，具有吸收性能、土壤緩沖性能以及與土壤重金屬的絡合性能等，這些性能對土壤結(jié)構(gòu)、土壤性質(zhì)和土壤質(zhì)量都有重大影響。如腐殖質(zhì)對重金屬的吸附、絡合、離子交換等作用，可使土壤中某些重金屬沉積。據(jù)報導，腐殖質(zhì)能強烈地吸附土壤中Hg²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Sn²⁺等離子。又如，腐殖質(zhì)對有機磷和有機氯等農(nóng)藥有極強的吸附作用。剖析土壤對農(nóng)藥的吸附作用得知，它可降低農(nóng)藥的蒸發(fā)量，減少農(nóng)藥被水淋洗滲入地下量，從而減少了對大氣和水源的污染。另外，在一定條件下，土壤還具有凈化**作用。但這種凈化作用是極不穩(wěn)定的。

（三）土壤水和空氣

1.土壤水

土壤水是土壤中各種形態(tài)水分的總稱，為土壤的重要組成部分。它對土壤中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程和土壤形成過程起著決定作用。土壤水非指純水而言，而實際是含有復雜溶質(zhì)的稀溶液，因此，通常將土壤水及其所含溶質(zhì)稱為土壤溶液。土壤溶液是植物生長所需水分和養(yǎng)分的主要供給源。

土壤水的來源有大氣降水、降雪和地表徑流，若地下水位接近地表面（約2—3m），則地下水亦是土壤水來源之一。在研究土壤污染問題時，必須十分關(guān)注廢水、污水灌溉農(nóng)田的利弊問題。合理污灌能提供水源、肥源、促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收，并可減少地表水體的污染負荷和污水處理負荷。但是，不當?shù)奈鬯喔瓤蓪е峦寥?span lang="EN-US">-作物系統(tǒng)的污染，危害人體健康。眾所周知，日本富山縣神通川流域引含鎘廢水污灌，使土壤、作物受到嚴重的鎘污染，造成舉世聞名的“骨痛病”事件。我國某些地區(qū)引用未經(jīng)處理的廢水或污水灌溉，造成土壤質(zhì)量惡化，使作物減產(chǎn)和急性中毒事件也屢有發(fā)生。因此，必須加強對污水灌溉方式和灌溉量的科學指導和嚴格管理，達到化害為利的目的。

2.土壤空氣土壤空氣是存在于土壤中氣體的總稱。它是土壤的重要組成之一。土壤空氣存在于未被土壤水分占據(jù)的土壤空隙中。土壤空氣組成與土壤本身特性相關(guān)，也與季節(jié)、土壤水分、土壤深度等條件相關(guān)，如在排水良好的土壤中，土壤空氣主要來源于大氣，其組分與大氣基本相同，以氮、氧和二氧化碳為主，而在排水**的土壤中氧含量下降，二氧化碳含量增加。土壤空氣含氧量比大氣少，而二氧化碳含量高于大氣。土壤空氣中還含有經(jīng)土壤生物化學作用所產(chǎn)生的特殊氣體如甲烷、硫化氫、氫氣、氮氧化物等。此外，土壤空氣中也經(jīng)常含有大氣中的污染物質(zhì)。