你听过什么样的土味情话？

“你今天真怪。”

“什么？”

“怪好看的。”

……

这样的吗？

她今天收到了好几张真正的“土”味情话卡片。

“我是土壤里的空气，你是土壤里的水分，我们共享一方小天地。”

“我的感情就像永远不为外界所动的原生矿物，你不用做蒲苇，但我可以为你做磐石。”

“如果你是2:1型的硅酸盐粘土矿物，那我一定就是钾离子。明明我们不是同族元素，但是能恰好匹配。”

……

居然是关于土壤的情话。

“用土壤居然也能写出情话？”

她拉开凳子坐下，翻开《土壤学》书。

第一张卡片

“我是土壤里的空气，你是土壤里的水分，我们共享一方小天地。”

传说盘古开天辟地之后，累倒在地，以四肢为山川，头发为河流，皮肤为土壤……等等，土壤形成哪有那么容易啊喂！从岩石出发，土壤的形成需要经历漫长的地质发育，1cm土壤的形成至少需要100年，主要靠自然的物理作用（比如海水不断冲蚀岩石）、化学作用（比如火山爆发可能会腐蚀岩石）和勤勤恳恳工作的小小微生物们带来的生物作用，统称为“风化”。

土壤，基本上和所有体系一样，都含有固、液、气三相，其中固相最为复杂，固相土粒由矿物质、有机质和生物体组成，大概可以表现为这样： 

很显然，土壤是一个与大气和水流都有连通处的开放体系，内部的空气与水也在不断地流通，与外部体系进行交换。所以共享小天地什么的，根本不存在的。

她抬笔，在第一张卡片上缓缓打出一个问号。

第二张卡片

“我的感情就像永远不为外界所动的原生矿物，你不用做蒲苇，但我可以为你做磐石。”

这里提到的“原生矿物”，就来自于刚才提到的土壤中的矿物质。

不过这里提到的矿物质和我们喝“矿泉水”里的矿物质不太一样，后者主要指人体所需的矿物质，主要起补充人体营养，维持体液渗透压等作用。其实土壤作为植物生长的营养库，也可以看作是类似“土体血液”一样的存在，里面包含着各种各样的营养，而这里的矿物质，就是作为植物矿物营养源泉存在的。简单来说，就是这样的：

人体或许喝矿泉水就能补充矿质营养，而植物获得的矿质营养还在更细的分类里。

土壤中矿物的主要来源是岩石，岩石在不断的风化中，有一部分直接来源于母岩的矿物巍然不动，即使火山爆发，即使风吹雨打，它们的化学组成都几乎不怎么变，称为“原生矿物”；但有一部分矿物，在自然无情的物理和化学风化下改变组成和性质，形成“次生矿物”，但是——次生矿物，是由原生矿物分解转化而成的。

所以说……如果感情像原生矿物，根本不可能不为外界所动好吧，迟早会变成次生矿物的呀！

她嘴角一抽，在第二张卡片上回复道：“虽然原生矿物的定义听起来意志力十分坚定，看起来无可厚非，但其实原生矿物转化为次生矿物不过是时间和大自然的力度问题罢了。”写完再看一遍，又忍不住添上一句：“况且……《孔雀东南飞》是悲剧好吗！！”

第三张卡片

“如果你是2:1型的硅酸盐粘土矿物，那我一定就是钾离子。明明我们不是同族元素，但是能恰好匹配。”

要说到第三张卡片，还真有点东西。

“2:1型硅酸盐粘土矿物”，这属于次生矿物的一种类别。次生矿物包含各种碳酸盐、硫酸盐等，以及成分复杂的各种次生铝硅酸盐，含水硅、铁、铝的氧化物，后两者常被统称为“粘土矿物”。

而粘土矿物，又分为“层状硅酸盐粘土矿物”和“非硅酸盐粘土矿物”。——名称没那么重要，我们可以简单看看图示。

层状硅酸盐粘土矿物顾名思义就是一层一层的矿物质，每一层之间是由各种化学作用键连接起来的，包括静电吸附、配位键等。而每一层，又是由很多个基本单位小分子组成的，包括硅氧四面体和铝氧八面体。它们长这样：

立体结构长这样：

如果一层的基本组成单位全部都是小a，那就形成“硅片”，变成大A；如果全是小b，那就形成“铝片”，变成大B。硅片和铝片的配合比例不同，就形成了1:1型（A-B）、2:1型（A-B-A或B-A-B）和2:1:1（ABA-A）型的硅酸盐粘土矿物。

提问，那有没有一层是小a和小b共同组成的呢？

回答，暂时还没有发现哦。

再次提问，土壤矿物这么复杂，每个晶层会乖乖的只有一种基本组成单位吗？

还真不是。

土壤中的矿物有一种非常奇特的现象，叫做“同晶替代”，就是基本组成单位的小a和小b中的硅离子和铝离子被更低价态的离子所取代。比如通常是游离的Al³⁺替代小a上的Si⁴⁺，游离的Fe²⁺、Mg²⁺等替代小b上的Al³⁺，从而导致矿物表面带负电荷。负电荷，会寻找正电荷，在如此庞大的土壤粘土矿物面前，带正电荷的离子或官能团常常被召唤，乖乖吸附。

钾离子的确经常被召唤。

并且，钾离子遇上2:1型的水化云母组粘土矿物（如伊利石）时，吸附作用会变得尤为强烈。

2:1型的水化云母组矿物由一层铝片、一层硅片和一层铝片组成（B-A-B），一个B-A-B称为“一个晶层”，组成了水化云母组矿物整体。

巧的是，每个晶层的间隙，和钾离子的大小近似，一旦钾离子来到，就会陷入，并且受到上下两个晶层的负电荷吸附，存在于其中，很难再出来，因此也对相邻两个晶层产生了很强的键联效果，所以这种矿物也很难胀缩。

所以说第三张卡片还真算得上是很有文化的表白了。

但是，2:1型矿物还包括由一层硅片、一层铝片和一层硅片（Si-Al-Si）结构的蒙蛭组粘土矿物（如蒙脱石），两个晶层互相重叠时晶层相互间只能形成很小的分子引力，也卡不进去钾离子，晶层间的结合力很弱，胀缩性大。比起水化云母组来说，和钾离子还真算不上“匹配”。

她想了想，提笔在第三张卡片上写道：“下次记得说明是哪个2:1型矿物哟。”

她看完土壤胶体结构内容和修改好的卡片，心满意足地收好笔，想着要给发卡片的神秘人说教一下。或许……他如果学习不太好的话，她还能辅导一下。一抬头，正好看见室友蹦跶着过来的身影。

“你看到我给你写的卡片了吗？”

“？”

“我新想的情话，怎么样，有没有被撩到~”

“？？？”

室友看到桌上的卡片，拿起来一看：“啊，这个问号是什么意思呀？”

“……” 她沉默两秒，僵硬开口：“土壤是一个开放体系，内部的空气与水在不断地流通，与外部体系进行交换。所以‘土壤内部的小天地’这个说法不成立。”

“啊，原来是这样。”室友又打开第二张卡片，“原来原生矿物会转化为次生矿物啊，我居然连定义都没记清楚……哈哈，我知道《孔雀东南飞》是悲剧，可是这句话好浪漫呀！”

“……”

“啊，2:1型粘土矿物居然有两种吗？这你都知道。”室友拿着卡片走向书桌，嘟囔着翻开了课本。

她看着眼前的《土壤学》，哭笑不得。

结语

土壤的存在十分常见，常见到被大家戏谑“吃土”来表现它的可轻易获得性。但是对于这样一个庞大的体系，除专业学习外，很少有人知道其内部结构组成，其实土壤的组成十分重要，决定了它的功能，直接关系到农作物和植物的生长，其中存在的污染物不仅污染环境，也会通过这样的途径进入食物链，危害到人体。

本篇主要介绍了土壤的组成、电荷来源和常见的粘土矿物结构。其实也可以稍微延伸一下，比如我们提到的带负电荷的土壤粘土矿物，会和土壤腐殖质一起构成“土壤复合胶体”，由于其独特的电场，对于污染物的物理化学净化作用（污染物的阴阳离子被土壤胶体吸附）起着很大的作用；再比如，土壤酸化其实主要来源于土壤粘土矿物表面吸附的交换性铝离子，而不是简单地由交换性氢离子决定，前者水解可以带来三个氢离子；再比如，其实学科在不断发展，也有带正电荷的土壤胶体存在。这里，再给大家画一个今天的重点。

虽然还在不断的探索中，但土壤学真是一门神奇又有趣的学科，也带着科学独有的浪漫，等待揭秘。现在，你会用土壤写情话了吗？

参考文献

[1]黄昌勇, 徐建明. 土壤学[M]. 中国农业出版社, 2016.

[2]H. 詹妮著. 李孝芳, 等译. 土壤资源：起源与性状[M]. 科学出版社, 1988.

[3]中国科学院南京土壤研究所. 土壤理化分析[M]. 上海科学技术出版社, 1978.

[4]熊毅. 土壤胶体[M]. 科学出版社, 1983.

[5]李学垣. 土壤的表面化学性质、土壤的动电性质[M]. 见于天仁主编. 土壤化学原理[M]. 科学出版社, 1987.