土的组成成分详解：探索土壤的秘密

土，地之生万物者也

土壤，承载着地球上无数生命的繁衍与生长。学过土力学的朋友都清楚，土具有三相性——即土由土颗粒骨架、空气和水共同构成。空气和水不必多言，我们现在来深入探索土颗粒的组成成分，揭示土的神秘面纱。

土颗粒并非这样圆圆的球体

土颗粒，约占土壤体积的50%，作为土壤的骨架，主要由岩石风化而成。这是一个漫长而复杂的过程。岩石在风、水、温度变化等自然力的作用下逐渐破碎，从坚硬的石块转变为疏松的颗粒，这就是成土母质的诞生。根据风化程度和迁移情况，成土母质可分为残积母质和运积母质，前者是风化壳保留在原地形成的，后者则是风化物质经过迁移后堆积形成的。

土颗粒

土颗粒的组成与成土母质的类型密切相关。不同岩石的矿物成分差异显著，从而影响了其上发育的土壤颗粒成分。不同造岩矿物的抗风化能力差别显著，其由大到小的顺序大致为：石英→白云母→钾长石→黑云母→钠长石→角闪石→辉石→钙长石→橄榄石。因此，发育在基性岩母质上的土壤质地一般较细，含粉砂和粘粒较多，含砂粒较少；发育在石英含量较高的酸性岩母质上的土壤质地一般较粗，即含砂粒较多，而含粉砂和粘粒较少。此外，发育在残积物和坡积物上的土壤含石块较多，而在洪积物和冲积物上发育的土壤具有明显的质地分层特征。

斜长角闪岩

再如，不同岩石的矿物组成有明显的差别，这导致其上发育的土壤的矿物组成也有所不同。发育在基性岩母质上的土壤，含角闪石、辉石、黑云母等深色矿物较多；发育在酸性岩母质上的土壤，含石英、正长石和白云母等浅色矿物较多。其他如冰碛物和黄土母质上发育的土壤，含水云母和绿泥石等粘土矿物较多；河流冲积物上发育的土壤亦富含水云母；湖积物上发育的土壤中多蒙脱石和水云母等粘土矿物。从化学组成方面看，基性岩母质上的土壤一般铁、锰、镁、钙含量高于酸性岩母质上的土壤，而硅、钠、钾含量则低于酸性岩母质上的土壤。石灰岩母质上的土壤，钙的含量最高。

片麻岩

这些因素不仅影响了土壤的质地，还决定了土壤的通气性、保水性、工程力学性能。

砂岩

除了矿物质颗粒外，土颗粒中还夹杂着大量的有机质，在工程中，当粘土中有机质含量超过5%以及砂土中有机质含量超过3%时，则称为含有机质土。有机质是土壤肥力的主要影响因素，其主要来源于动植物残骸和微生物的分解产物，为土壤提供了丰富的养分。有机质不仅能改善土壤结构，还能提高其保水保肥能力，是土壤肥力的重要组成部分。

东北黑土地

此外，土壤中的生物也对土颗粒的组成有重要影响。植物通过根系与土壤进行物质交换，动物通过活动改变土壤结构，微生物则参与有机质的分解和养分的转化，这些生物活动共同影响着土壤颗粒的多样性和复杂性。

土中生物作用

土具有时空变异性，土力学学科也并不完善，故其复杂程度不言而喻。了解土颗粒的成分和性质，不仅有助于我们更好地管理土壤资源、提高农作物产量和品质，还能为土的工程力学性能提供科学依据。

土力学的发展，任重而道远