土壤的粘粒矿物

土壤矿物有原矿物和次生矿物之分。原生矿物是指风化过程中未改变原有化学组成的原始成岩矿物。一般土壤中所含的主要原生物有石英、长石、云母、角闪石、辉石等。它们是构成土壤骨架的成分。次生矿物是在风化及成土过程中新生成的矿物。土壤中的粘粒部分主要是由次生矿物组成。组成粘粒的次生矿物也叫粘粒矿物或粘土矿物。粘粒矿物与土壤的吸湿性、可塑性、涨缩性、离子吸附性等理化性状密切相关，对土壤微生物的生长、繁殖和数量亦有很大的影响，因此，土壤粘粒可说是土壤的活性中心。

土壤中的粘粒矿物有晶和非晶态之别。晶态的粘粒矿物均由铝硅酸盐重叠结合，构成晶架，并呈层状。

主要的晶态粘粒有蒙脱石、高岭石和伊利石。非晶态的粘粒矿物主要呈胶膜状态，包裹于土粒的表面。如含水氧化铁、铝及硅胶等。

晶态粘粒矿物的铝硅酸盐物质随各层次间水化程度的不同而具有不同程度的涨缩性和吸湿性。而且粘粒矿物质形成时，晶架内的组成离子长被另一种大小相近而电性符号相同的离子所代替，这种现象称为同晶替代。进行同晶替代时，如果互换的两个离子是同价的不仅晶架的外形不变，而且晶架内部仍然保持电中性。如果互换的离子不等价，则晶体内部正负电荷不平衡现象，从而使晶体带电，或正或负。粘粒矿物中的同晶代替，Fe²⁺Mg2+代替Al³⁺和Al³⁺代替Si⁴⁺最为常见，当一个Al³⁺代替一个Si⁴⁺时，就会产生一个负电荷。正因为常见的同晶替代是以低价的离子替代高价的离子，所以产生的电荷以负为主，这样也就使粘粒常代负电荷，而粘粒表面吸引着一层阳离子。由于所吸引的阳离子中有很多是植物需要的营养元素，致使含粘粒多的土壤呈现出较高的保肥力，而含石英等原生物矿物的土壤，因原生物的离子交换量极地，保肥力也就较低。

根据粘粒矿物的构造和性质，可将它们归纳为几类。

（一）蒙脱石类 这类粘粒矿物又叫2:1型涨缩性矿物。它们的晶架都是由二层硅氧片和一层水铝片想见重叠而成，呈片状，而且颗粒特别细微。在其晶架内普遍存在着同晶替代现象，因此这类粘粒矿物都带有阴电荷，都具有较强的吸附阳离子的能力，凡含这类粘粒矿物多的土壤均呈现出保肥力强、涨缩性大、吸湿能力强等特点。

（二）高岭石类 这类粘粒矿物又叫1:1型矿物。晶架结构都有一层硅氧片和一层水铝片重叠而成。晶架内部水铝片和硅氧片中没有或极少同晶代替，因此它们吸附阳离子的能力远不如不如蒙脱石类矿物，它们的涨缩性和吸湿能力也都比蒙脱石类差得多。

（三）伊利石类 这类粘土矿物又叫2:1型非涨缩矿物。它们晶架内的同晶替代现象与蒙脱石类相同，因此吸附阳离子的性能很差，这一点却与蒙脱石类有明显的区别。它们的保肥力和吸湿性 介于蒙脱石和高岭石之间。

（四）氧化物类 这类矿物构造比较简单，主要包括水化程度不等的各种铁和铝的氧化物及硅的水氧化物。其中有的是结晶体的，有的是非晶质无定形物质，这些非晶质无定形的物质，常常被覆于土粒的表面，成为胶膜。