土壤中的化学元素

土壤中的化学元素

阳光明媚，万物生辉，百花斗艳，绿意盎然……，人们用无比美好的语言来描述和赞美欣欣向荣的大地。的确，大地是万物生长之母，是一切生物的摇篮。在广阔无边的大地上，有滔滔的谷浪和茫茫的林海，有芬芳的果园和无边的森林，有高耸入云的连绵的峰峦和牛羊成群的广阔的草原。人类的一切文明和进步，都是在这大地的怀抱里生长起来的。

土壤结构

自从地球诞生以来，在漫长的岁月里，形成了大气、水体与地球的岩石圈。经过无数日晒风蚀，岩石风化形成了土壤。土壤为一切生物的生长和栖息提供了场所。而生物的作用更为土壤提供了有机质，于是使土壤更加肥沃，这就为更大量和种类繁多的生物的生存和繁衍创造了条件。现在，人们惯常所称的土壤多是指经过人类加工过的土壤。土壤是生物加工的产物，是生化过程的媒介，是生物活动的主要场所之一，也是一切植物生长的基础。

目前，世界上32亿公顷可耕地中已开垦利用了15亿公顷。但是由于自然力作用造成的风化和流失，由于人为活动造成的污染以及城市化、高速公路等侵吞肥沃的土地已使许多土壤逐渐地消失了。因此，了解土壤的特点，注意土壤环境的保护，是具有重要意义的。

总的说来，土壤是由无机物质和有机物质组成的。但是，由于土壤形成的客观条件千差万别，因此各种有机物质与矿物质在各种土壤中的含量也就有很大的差异。譬如，某些沙质土中所含的矿物质成分几乎高达百分之百，而某些泥炭土壤中的有机物质的含量竟在95%以上。土壤中的矿物成分又分为原生矿物质和次生矿物质两大类。土壤中的有机物质则包括植物和动物的残体以及活动在土壤层中的生物和微生物。腐烂的植物是土壤有机质的主要来源，并不断地被土壤微生物分解。因此，土壤的化学组成随地域和条件相差甚大。

土壤的剥蚀作用

根据地球化学的研究认为，原生矿物质是土壤各种化学元素的最初来源，它们构成土壤矿物质的大部分，土壤中主要原生矿物质的组成是石英、正长石、钠长石、钙长石、白云母、黑云母、角闪石、辉石及磷灰石、橄榄石等。但是，在土壤中最活跃的部分却是次生矿物和有机物质，它们对土壤的物理性质起着最重要的作用。土壤中主要次生矿物质的组成是高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石、褐铁石、水铅石等。土壤中粒径在2微米以下的次生矿物称为黏粒，或者叫做胶体黏粒，构成土壤黏粒部分的主要是高岭石、蒙脱石和伊利石。

土壤中主要的有机质来自植物成分，包括碳水化合物类、木质素类、蛋白质类及脂肪与蜡类等。碳水化合物是构成植物骨架的主要结构物质，它的主要成分是多糖类的纤维素，此外还有各种比较简单的糖类和淀粉类。在适宜的条件下，土壤中的微生物可把60%～70%的纤维素分解掉，并以二氧化碳的形式释放出来，其余部分则被微生物吸收并形成微生物自己的物质。

在土壤的表层，有机物质的沉积现象表现得十分明显。水解土壤有机物，发现有大量的氨基酸存在。这说明土壤中的氮可能是以蛋白质的形态而存在着。经分析证明，土壤中可能存在有大约30种左右的氨基酸，其中含量较多的有亮氨酸、缬氨酸、丙氨酸、丝氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸、甘氨酸等。据认为，氨基酸的含氮量约占土壤中总氮含量的1/3至2/3左右。

土壤颗粒重要的物理化学性质之一是带有电荷。在电场的作用下，悬浮液中的土壤颗粒分别向正极或负极移动。由于土壤的荷电性质，使得土壤对于阴离子或者阳离子产生吸附作用。此外，离子在土壤中的移动和扩散以及土壤的絮凝、膨胀和收缩等性质，都与土壤的带电性质有关。

土壤的风力搬运作用

土壤的电荷主要集中在粒径为1微米的土壤胶体颗粒部分。晶质黏粒矿物如蒙脱石、高岭石及水化云母和水铅石等构成了土壤的胶体晶核。在胶体晶核的外表面，包着铁、铝、硅、锰和钛等金属氧化物和水化氧化物，构成了所谓的无机胶体膜。如果在胶体晶核的外表面包围着腐植质等有机物质，这就构成了有机胶体膜。由于胶体的成份和特性不同，它们产生电荷的机制也就各不相同。土壤中的有机物腐植质、水铅石和非晶质的硅酸盐也带有负电荷，但所带负电荷的数量随介质的pH而改变；土壤中游离的氧化铁往往带有正电荷。特别是在酸性条件下，游离的氧化铁从介质中获得质子而使本身带有正电荷。

土壤的氧化还原性质是土壤的另一个极为重要的特性。据土壤化学家的研究表明，土壤中的无机元素主要是氧化形态占优势，在适当的条件下可以被还原为金属元素。土壤中的有机物质主要呈还原状态，同时在适当条件下会发生氧化作用。

土壤的氧化还原过程受气候条件、土壤中所含的水分以及土壤pH值等因素的影响。例如，在潮湿的高温气候条件下，土壤中的有机物质受土壤微生物的作用，可以迅速地被氧化为二氧化碳和水。在水分存在时，铁很容易被空气中的氧所氧化。

一般来说，在适当的浓度范围内，土壤中氧化形态的产物往往是植物养料的来源。至于还原产物，其在土壤中的浓度很低，而且对许多农作物来说，都是无益的。

土壤的另一个重要性质是其酸碱度问题，即pH值问题。影响土壤pH值的因素是多方面的。如果土壤中含有某些能改变土壤的氧化状态和还原状态的物质，就会使pH值升高或降低。典型的例子是酸性土壤受水浸渍后，可使其pH值升高，并很快使土壤处于还原体系。土壤pH值也受二氧化碳浓度的影响，土壤中二氧化碳的浓度越高，土壤的pH值就越低。此外，pH值的变化还与土壤溶液中盐分浓度有关。

人的价值蕴藏在人的才能之中。

——马克思