資源簡介

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4.2 土壤的結構和質地
第1課時
浙教版七年級下冊
新知導入
普通水稻只能生長在一般的水田里，而無法在鹽堿地生長。2012年以來，袁隆平院士參與培育的適合在鹽堿地里生長的“海水稻”，從科研試驗階段發展到了產業化、規模化推廣階段。
普通水田與鹽堿地，兩種土壤的結構和質地有什么不同？
新知講解
土壤的結構和質地
最初，地球外層的地殼是由巖石組成的，并沒有土壤。在長期的自然因素作用下，巖石受風化和侵蝕作用破碎為石塊、石礫和砂粒等碎屑。
巖石的風化
石塊
巖石
石礫
砂粒
風化作用是指巖石不斷碎裂的過程。
風化的結果就是大塊巖石不斷地變成細小的礦物質顆粒。
物理因素
① 風力
風將砂粒刮起來，碰撞著巖石。久而久之，巖石層就被慢慢地磨損。于是，巖石上出現了窟窿和裂隙并越來越大，最后破裂成了小碎塊。
巖石的風化的因素
② 流水
水流動時，夾帶的小塊巖石與巖石摩擦，使巖石逐漸成了小石塊。
③ 溫度劇變
古人修棧道時，常用火燒巖石，待巖石溫度升得很高時，再澆上冷水，巖石驟熱后因突然冷卻就爆裂了。
炎熱的太陽也會使巖石變得很燙，此時若氣溫驟降，巖石也會爆裂。
雨水積聚在巖石的縫隙里，如果氣溫降低到零度以下，水就會結冰，使它的體積增大，從而促使巖石的縫隙加寬，最終使巖石裂成小碎塊。
化學因素
化學物質的溶蝕作用
植物的根、地衣植物對巖石作用，使巖石碎裂。
生物因素
有機物在巖石顆粒的積累過程
植物和動物的尸體和排泄物積累在巖石顆粒間，是土壤腐殖質和有機物的重要來源。
風化是巖石在太陽輻射、大氣、水和生物作用下出現破碎、疏松及礦物成分變化的現象。
侵蝕是風、水、冰或重力等作用破壞巖石、搬運巖石碎屑物的過程。風化和侵蝕共同持續作用，地表的巖石碎屑物不斷積累。
有機物在這些碎屑物中逐漸積累，形成營養物質，歷經漫長的過程，這些混合物最終形成土壤。
物理風化和化學風化是巖石風化的兩種基本類型。
巖石遭受物理風化時，會破裂成越來越小得碎屑，每塊碎屑保持原有的物質性質。影響巖石物理風化的因素有很多，溫度、壓力和生物活動是導致巖石發生物理風化的重要因素，如圖所示。
化學風化是巖石在水、氧氣、二氧化碳和酸等多種因素作用下，發生化學反應使巖石的成分改變的過程。
化學風化所產生的碎屑物質的組成不同于原來的巖石。
例如，巖石和水的化學反應導致新礦物的形成，以及可溶性物質的析出。
巖石通過物理風化碎裂成碎屑后表面積增大，碎屑物更易遭受化學風化作用。
①原始階段 ②幼年階段 ③壯年階段 ④老年階段
風化的巖石碎屑慢慢發育成土壤層。
母質層
基巖
原始
母巖
母質層
基巖
表層
沉淀層
母質層
表層
沉淀層
尚未發育的原始母巖。
母巖開始風化，形成母質層，低等生物作用。
出現表層和沉積層成為成熟土壤。
土壤發育速度趨于緩慢，層次明顯且性質穩定。
土壤可被粗略地分為三層，如圖所示。
最靠近基巖的母質層僅包含部分風化的巖石碎屑，這些碎屑是土壤的物質基礎；靠近地表的表層則積累了更多來自地表植被的有機質，巖石碎屑被進一步分解為黏土和無機物；沉積層位于表層和母質層之間，是在降水作用下，上方土壤中的可溶性礦物質、細小顆粒被溶解、沖刷下來積累形成的。
不同地區由于氣候、地表礦物質成分、植被等因素不同，土壤發育狀況也不同。有的地區地表土在表層之上還有發育出主要由有機質組成的有機層，有的地區在各層之間還會發育出過渡層等。
土壤的形成過程十分緩慢，直到今天，這個過程仍在不斷地繼續著。形成1cm厚的表土，一般情況下需要100～400年，在極其寒冷的環境中，大約需要1000年。
思考與討論
巖石形成土壤的快慢與哪些因素有關？
巖石形成土壤的快慢主要與巖石特征、氣候（如風、流水、溫度等）、地形、生物活動等因素有關。
土壤的成分
土壤中有生物（植物、動物、微生物）和非生物（礦物質顆粒，水分等）
礦物質顆粒是土壤的主要組成部分。礦物質顆粒之間有空隙，由氣體和水分占據。土壤中還有各種動物、植物和微生物。土壤中的氣體絕大部分來自大氣中的氮氣、氧氣等，小部分來自土壤內的生命活動產生的二氧化碳和水蒸氣等。土壤中的水分主要由地表滲入，其中含有許多溶解的礦物質。
思考與討論
蚯蚓是靠能分泌黏液的濕潤體壁進行呼吸的。下雨時蚯蚓常從土壤中鉆到地面，請分析出現這一現象的原因。
蚯蚓沒有專門的呼吸器官，主要是依靠濕潤的體表來完成氣體交換。下雨天時土壤里的空氣含量減少，它必須到地面上來滿足呼吸所需的空氣。
探索活動
1.取經充分干燥的土壤，先用天平稱取50g，然后把它們放在細密的鐵絲網上，用酒精燈加熱，觀察到什么現象？
2.待土壤冷卻后，再用天平稱得其質量為_______g。從土壤的成分分析，土壤質量發生變化的原因是什么？
除了需要空氣和水等無機物外，很多土壤生物的生存還需要有機物來提供營養。
有機物能燃燒生成水和二氧化碳等無機物，你能根據這一原理設計實驗來檢驗土壤中是否存在有機物嗎？
土壤變黑，有焦味，有機物碳化分解而燃燒。
有機物燃燒生成CO2和水，散失到空氣中。
注意事項：
①選取的土壤樣本應含有較豐富的有機物。
②“充分干燥”時可選擇恒溫箱烘烤或者長時間日曬的辦法，不宜采用在火上直接加熱的辦法，否則可能會使部分有機物“提前”分解。
③細密鐵絲網的孔徑要小，以免土壤顆粒漏下去。
土壤中的有機物主要來源于生物的排泄物和死亡的生物體，以及人工施用的有機肥。
有機物經過微生物分解后形成腐殖質，土壤形成良好的團粒，有利于植物生長。
土壤微生物
腐殖質豐富的土壤
腐殖質可以為土壤動物提供食物，同時也豐富了植物生長所必需的氮、磷、鉀和硫等元素，土壤更為肥沃。
礦物質含有磷、鉀、鎂、鈣、鐵等元素，可提供除氮以外的植物生長所需的各種主要養分。
這些元素往往以無機鹽的形式存在于土壤中。
那么，如何檢驗土壤中無機鹽的存在呢？
探索活動
1.取適量土壤樣品放入燒杯中，倒入適量的蒸餾水，用玻璃棒攪拌，然后讓它慢慢沉淀下來。上部的溶液就是土壤浸出液。
2.靜置一段時間，取上部土壤浸出液約10mL,放入蒸發皿中，用酒精燈加熱，使水分蒸發，如圖所示。觀察蒸發皿中的殘留物。
白色晶體
這些殘留物是無機鹽，能溶于水而不能燃燒，它們與植物的生長發育關系密切。
注意事項：
①實驗中，土壤要足量，這樣可使較多的無機鹽溶解于蒸餾水中，有利于對實驗現象的觀察。
②過濾時，要將土壤浸出液沿玻璃棒緩緩倒入漏斗，不要使浸出液沿濾紙外流。
③蒸發濾液時，要不斷用玻璃棒攪拌，使濾液均勻受熱，以防止局部溫度過高而導致濾液飛濺。
土壤非生命物質的組成及狀態
土壤非生命物質的狀態
固體約占土壤體積的50%，其中礦物質顆粒一般占土壤固體部分質量的95%。
土壤中的礦物質顆粒、腐殖質、水和空氣是非生命物質。
固態
液態
氣態
礦物質顆粒、腐殖質
水
空氣
壤土類土壤模型
固態
氣態
液態
土壤中還含有大量的生物，它們與環境相互作用，相互影響。
課堂總結
土壤的結構和質地(一）
巖石
母質巖
表層
碎屑物
低等生物作用
沉積層
淋濾表層物質
土壤的形成是長期的緩慢的過程
風化
侵蝕
土壤中的成分
固體
液體
氣體
礦物質顆 粒
腐殖質
水分
空氣
水分是植物生長的必要條件
空氣是植物的根呼吸和微生物生命活動所需氧氣的來源
土壤有機物分腐殖質和非腐殖質兩類
存在于地殼中的天然單質或化合物
土壤各成分相互影響、相互聯系而成為一個整體。
占固體95% 左右
1.下列關于土壤成因的敘述,錯誤的是( )
A. 巖石的風化是土壤形成的必要條件
B.生物活動在土壤形成過程中起了很大的作用
C.巖石風化的產物逐步發育成土壤
D.巖石只需經熱脹冷縮等物理變化就能變成土壤
課堂練習
2.土壤的形成過程十分緩慢,直到今天,這個過程仍在不斷地繼續著。土壤的形成過程中有下列步驟:①巖石的風化;②巖石進一步風化,有最低等的生物出現;③出現森林和草原,土壤最終形成;④形成原始土壤,有地衣、苔蘚植物出現。其正確順序為 (　　)
A.①②③④ B.②③①④ C.①②④③ D.③②①④
D
C
3.月球表面有月壤。月壤主要由月球巖石碎屑、粉末、角礫、撞擊熔融玻璃物質組成,其中絕大部分顆粒在30 μm到1 mm之間,摸上去和面粉一樣細膩,但不適合植物生長。科學家設想:人類移民月球的時候,把月壤改造成類似地球上的土壤來栽培植物。改造過程中,不需要提供的是 (　　)
A.空氣 B.水 C.腐殖質 D.礦物質
D
4.雨過天晴后,有經驗的農民常給農作物中耕松土,其主要作用是(　　)
A.增加土壤中的水分 B.增加土壤中的空氣
C.增加土壤中的肥力 D.減少土壤中的生物
B
5.下列實驗能說明土壤中含有水的是 (　　)
B
A. B. C. D.
如果你把土塊放入盛水的燒杯中，發現的現象 ______________，說明土壤中含有 ________。
有氣泡產生
空氣
實驗原理: 利用水具流動性,能滲入土壤間隙,所以土壤中空氣的體積等 于加入水后減少的水的體積。
測量土壤空氣的體積分數的步驟：
1、選取一規則幾何體狀（長方體或正方體）的土壤樣本，用刻度尺測出其長、寬、高，計算出土壤體積記為V；
2、在土壤樣本中注水，記為V1；
3、再在鐵塊樣本中注水，記為 V2；土壤中空氣占土壤體積的體積分數
（V1－V2）
V
控制的相同實驗條件：
（１）土塊和鐵塊的長、寬、高相等。
（２）兩只燒杯應完全相同。
（３）使用同一只量筒加水。
取少許土壤，放入試管中，用試管夾夾住試管，在酒精燈上加熱，觀察試管壁上有沒有水珠？
實驗現象：
試管內出現 ，
試管口冒出 。
小水珠
白 霧
實驗結論：
土壤中含有水。
驗證土壤中水分存在：
二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁
原理：微生物呼吸作用產生二氧化碳
加熱目的：殺死土壤中的微生物，使A、B兩組形成對照
實驗現象：一段時間后A中無明顯現象，B中澄清石灰水變渾濁。
驗證土壤中微生物存在：
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php

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