第六章-土壤ppt課件

1、第六章 土 壤 圈,土壤圈在地理環(huán)境中總是占據(jù)一定的不變位置，處于地球大氣圈、水圈、生物圈、和巖石圈之間的界面上，是地球各圈層中最活躍最富生命力的圈層之一，它們之間相互作用不斷地進行物質(zhì)循環(huán)與能量平衡,不同的人對土壤的理解不同 農(nóng) 學 家：土壤是植物生長的介質(zhì)，萬物土中生，土 能生萬物 工 程 師：土壤是地基和建筑材料 地質(zhì)學家：土壤是巖石的風化層，regolith，石灰土、沖 積土、砂質(zhì)土等詞來自地質(zhì)學 環(huán)境科學：土壤是環(huán)境要素之一 土壤學家：土壤是一種獨立的自然體，是能生產(chǎn)植物收獲 的地球陸地的疏松表層,第一節(jié) 土壤圈的物質(zhì)組成及特征,一、土壤及土壤肥力的概念,土壤是地球陸地表面能夠生長植

2、物的疏松表層。是一個獨立的歷史自然體。它不僅具有自身的發(fā)生發(fā)展過程，而且是一個能從物質(zhì)組成、形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上進行剖析的物質(zhì)實體。也是一個無機物和有機物，非生物和生物相結(jié)合的物體,土壤的基本屬性和本質(zhì)特性是具有肥力。 土壤肥力是指土壤為植物生長不斷地供應(yīng)和協(xié)調(diào)養(yǎng)分、水分、空氣和熱量的能力 土壤肥力的種類：自然肥力和人為肥力,土壤圈的概念與內(nèi)涵: 土壤圈Pedosphere是地球系統(tǒng)的重要組成部分，其位置處于地球系統(tǒng)，即氣圈、水圈、生物圈與巖石圈的交接界面，它既是這些圈層的支撐者，又是它們長期共同作用的產(chǎn)物1938年，S.Matson曾提出圈層觀點按當前的研究成果，土壤圈有五個內(nèi)涵,永恒的物質(zhì)與

3、能量交換 最活躍與最富生命力的圈層。它對各種物質(zhì)循環(huán)與物質(zhì)流起作維持、調(diào)節(jié)和控制作用，土壤肥力是土壤圈層所固有的性質(zhì). 具記憶塊的功能通過這些記憶信息，有助于區(qū)別過去和現(xiàn)在的土壤變化，并可對”土壤圈未來變化進行預測,具時空限制特征土壤時間尺度表現(xiàn)在土壤形成過程演變與機理的變化上，這些變化時間，一般是103106年。 部分為可再生資源土壤圈并非完全為可再生產(chǎn)資源，為此，應(yīng)充分利用與保護，以便在生存環(huán)境中發(fā)揮作用,土壤在地理環(huán)境中占據(jù)一定的位置，處于大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈之間的界面上，而且成為它們相互作用的產(chǎn)物。土壤圈不僅受到巖石圈、水圈、生物圈的制約，而且它反過來又對這些圈層產(chǎn)生影響,二、

4、土壤圈在地理環(huán)境中的地位和作用,土壤圈表現(xiàn)出以下幾個方面的功能,1. 對生物圈的影響 支持和調(diào)節(jié)生物過程；提供植物生長的養(yǎng)分、水分與適宜的理化條件；決定自然植被的分布；土壤圈中的各種限制因素對生物起不良的影響。 2. 對大氣圈的影響 影響大氣圈的化學組成、水分與熱量平衡；吸收氧氣，釋放CO2、CH4、H2S、氮氧化物和氨氣，這對全球大氣變化有明顯的影響,3. 對水圈的影響 影響降水在陸地和水體的重新分配；影響元素的表生地球化學行為、水平分異及水圈的化學組成。 4. 對巖石圈的影響作為地球的“保護層”，對巖石圈具有一定的保護作用，以減少其遭受各種外營力的破壞,土壤圈對地理環(huán)境的作用有以下幾個方面

5、,從人類生存角度考慮，土壤被看作是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本資料，是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)重要的組成要素，更被看作是以人類社會為主體的整個生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。因此，土壤和大氣、水、生物和礦藏等，對人類是同等重要的自然資源。同時，土壤在地球表面上作為一種有限的自然資源，對多種生命的形成和生息繁衍至關(guān)重要。當今，隨著世界各國經(jīng)濟的發(fā)展及自然資源的日益短缺，土壤不單純只為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，而在全球變化、環(huán)境保護、持續(xù)農(nóng)業(yè)、城市發(fā)展等方面正發(fā)揮越來越重大的作用,三、土壤形態(tài),土壤形態(tài)是指土壤外部的特征，如土壤剖面構(gòu)造、土壤顏色、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、結(jié)持性、孔隙狀況等 土壤的這些特征是成土過程的反映和外部表現(xiàn)，以土壤的外部形態(tài)，可區(qū)

6、分土壤和風化殼的差別，也是區(qū)別各土壤類型的重要依據(jù),1.土壤剖面與土壤發(fā)生層次,土壤剖面是指從地表垂直向下的土壤縱剖面，也可將土壤剖面理解為完整的垂直土層序列。它是由性質(zhì)和形態(tài)各異的土層重疊在一起構(gòu)成的。這些土層大致呈水平狀，是土壤成土過程中物質(zhì)發(fā)生淋溶、淀積、遷移和轉(zhuǎn)化形成的。一般將這些土層稱為土層或土壤發(fā)生層，每一種成土類型都有其特征性的發(fā)生層組合在一起，形成不同的土壤剖面,19世紀末，俄國土壤學家道庫恰耶夫： 腐殖質(zhì)聚積表層（A）、過渡層（B）和母質(zhì)層（C）。 1967年國際土壤學會： 有機層（O）、腐殖質(zhì)層（A）、淋溶層（E）、淀積層（B）、母質(zhì)層（C）和母巖（R） 凡兼有兩種主要發(fā)生

7、層特性的土層，稱過渡層，如AE、BE、EB、BC、CB、AB、BA、AC、CA等,自然土壤剖面發(fā)生層,Michigan Soil,Maryland Soil,Florida soils,Florida soils,耕作層 犁底層 心土層 底土層,耕作土壤剖面,1、土壤的顏色 2、土壤質(zhì)地 3、土壤結(jié)構(gòu) 4、土壤松緊度 5、土壤孔隙狀況 6、土壤干濕度 7、新生體 8、侵入體,2.土壤的一般形態(tài)特征,土壤顏色（soil colour）是土壤最重要的形態(tài)特征之一。根據(jù)土壤顏色的變化可作為判斷和研究成土條件、成土過程、肥力特征和演變的依據(jù)。土壤顏色也是土壤分類和命名的依據(jù)之一。世界上許多土類用顏色來

8、命名，如紅壤、黃壤、黑鈣土、栗鈣土、灰鈣土等,土壤質(zhì)地（soil texture）是指土壤顆粒粗細的情況。在野外常根據(jù)手指研磨土壤的感覺近似地作出判斷，準確地測定要在室內(nèi)用機械分析方法來進行。一般土壤質(zhì)地分為砂土、壤土和粘土等,土壤結(jié)構(gòu)（soil structure）是指土壤顆粒的膠結(jié)情況。土壤結(jié)構(gòu)有團粒結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)，核狀結(jié)構(gòu)，柱狀結(jié)構(gòu)，棱柱狀結(jié)構(gòu)，片狀結(jié)構(gòu)等 土壤松緊度：是指土壤疏松和緊實的程度。常分為很松、疏松、稍緊實、緊實等級別。 土壤孔隙：是指土粒之間存在的空間。它是土壤水分、空氣的通道和倉庫，決定著液氣兩相的共存狀態(tài)，并影響土壤養(yǎng)分和溫度狀況,土壤結(jié)構(gòu),土壤干濕度：反映土壤中水分含

9、量多少。在野外，靠人手對土壤感覺涼濕的程度及用手指壓擠土壤是否出水的情況來判斷。分干、潤、潮、濕等級別 新生體：是指土壤發(fā)育過程中土壤物質(zhì)重新淋溶淀積和集聚的生成物。根據(jù)新生體可以判斷土壤類型、起源及其發(fā)育過程。 侵入體：是指土壤中不是由成土過程所產(chǎn)生，而是由于外界進入的特殊物質(zhì),四、土壤物質(zhì)組成,土壤是由固相、液相、氣相等三相物質(zhì)組成，它們之間是相互聯(lián)系、相互轉(zhuǎn)化和相互作用的有機整體。 固體物質(zhì)是土壤最基本的成分，可以說是整個土體的骨骼和軀體，主要包括礦物質(zhì)、有機質(zhì)及一些活的微生物。其中礦物質(zhì)占95%，有機質(zhì)占5%左右。在土壤的固體顆粒之間，有大量空隙的存在，而空氣和水分充填于空隙中。其中，

10、空隙中氣、 液兩者的比例并非是固定不變的，經(jīng)常隨外界天氣和其他因素的改變而彼此消長,土壤礦物質(zhì)是土壤的主要組成物質(zhì)，構(gòu)成了土壤的“骨骼”。土壤礦物質(zhì)基本上來自成土母質(zhì)，母質(zhì)又起源于巖石，按其成因又分為原生礦物和次生礦物兩大類,1.土壤礦物質(zhì),原生礦物：土壤原生礦物是指各種巖石受到不同程度的物理風化，而未經(jīng)化學風化的碎屑物，其原來的化學組成和結(jié)晶構(gòu)造均未改變。 次生礦物： 次生礦物是由原生礦物經(jīng)風化后重新形成的新礦物，其化學組成和構(gòu)造都經(jīng)過改變，而不同于原來的原生礦物,土壤礦物主要元素組成：地殼中已知的的90多種元素及其同位素在土壤中都存在。但其含量較多的包括O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、T

11、i、K、P、S 及Mn、Zn、B、Mo等一些微量元素。其中O、Si、Al、Fe含量最高,土壤有機質(zhì)概指土壤中動植物殘體微生物體及其分解和合成的物質(zhì)，是土壤中固相的組成部分。土壤有機質(zhì)在土壤中的含量雖少，但對土壤的理化性質(zhì)和土壤肥力的發(fā)展影響極大，而且又是植物和微生物活動所需養(yǎng)分和能量的源泉。土壤有機質(zhì)包括兩大類：非特殊性有機質(zhì)和土壤腐殖質(zhì)，前者為動植物殘體及其分解的中間產(chǎn)物，占1015%，后者為特殊類有機質(zhì)，占8590,2.土壤有機質(zhì),土壤有機質(zhì)的化學組成,其化學組成包括碳水化合物，含氧化合物，木質(zhì)素，含硫含磷化合物,礦質(zhì)化過程：指進入土壤中的動植物殘體，在土壤微生物的參與下，把復雜的有機物質(zhì)

12、分解為簡單化合物的過程。 腐殖化過程：指進入土壤中的動植物殘體在微生物的作用分解后再縮合聚合成一系列黑褐色高分子有機化合物的過程，主要產(chǎn)物有黃色溶液富里酸和棕色沉淀物胡敏酸，兩者占腐殖質(zhì)總量的60,土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的過程,土壤腐殖質(zhì)是有機質(zhì)分解后再縮合或聚合而成的一系列黑褐色高分子有機化合物，根據(jù)腐殖質(zhì)顏色的不同，腐殖質(zhì)可分為黃色腐殖質(zhì)、棕色腐殖質(zhì)和黑色腐殖質(zhì)。一般情況，胡敏酸和富里酸占腐殖質(zhì)總量的60%左右,含營養(yǎng)元素和多種微量元素，可供植物吸收利用 具較強的代換能力，能吸收植物養(yǎng)分，以免淋溶流失 有機酸和氨基酸是絡(luò)合劑，與Ca 、Mg 、Fe、 Al形成穩(wěn)定性絡(luò)合物，從而提高無機鹽的溶解性

13、羧酸與金屬離子形成絡(luò)合物的能力強，有活化土壤微量元素的作用 有機質(zhì)是膠體或膠團，具有緩沖土壤酸堿化的能力 腐殖質(zhì)是膠結(jié)劑，可改良土壤結(jié)構(gòu)性能，改進土壤的耕性 有機質(zhì)色暗，吸收并導熱性，有保溫作用,土壤有機質(zhì)在土壤肥力中的作用,3.土壤水分,土壤水分是土壤重要組成組分和重要的肥力因素。它不僅是植物生活所必需的生態(tài)因子，也是土壤生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的流動介質(zhì)。土壤水分存在與土壤空隙中,土壤水分的來源與消耗,主要來源于大氣降水，地下水和灌溉用水。水汽的凝結(jié)也會增加土壤中少量水分。土壤水分又通過土壤蒸發(fā)，植物吸收與蒸騰及水分的滲漏和徑流而部分或充分損耗,土壤水分的收入和消耗使土壤水量相應(yīng)變化的情況，即

14、水分平衡 其表達式為：水水收入-水支出,土壤水分平衡,吸濕水 毛管水 重力水,土壤水分類型,土壤水分,吸濕水：土壤顆粒表面張力所吸附的水汽分子。植物不能吸收。當土壤空氣相對濕度達到飽和，土壤吸濕水達到最大值，即最大吸濕水,毛管水：為毛管空隙中毛管力吸附保存的水分。毛管水為自由液態(tài)水，是土壤中植物利用的有效水分。 毛管水有兩種： 毛管上升水：為地下水沿毛管上升而存在與土壤毛管空隙中的水分。 毛管懸著水：與地下水無聯(lián)系，由降水和灌溉保存在土壤上層毛管中的水分。毛管懸著水達到最大時的土壤含水量，稱田間持水量,4.土壤空氣,土壤空氣是指土壤空隙中存在的各種氣體混合物。 土壤空氣的來源和組成:土壤空氣來

15、自大氣。其組成與大氣基本相似，以O(shè)2、 N2 、CO2 、H2O（g）為主要成分。但在質(zhì)和量上與大氣有所不同。由于土壤生物生命活動的影響，二氧化碳比大氣中含量高，而氧含量比大氣的低。 土壤的通氣性:土壤空氣與大氣間的氣體交換，以及土體內(nèi)部允許氣體擴散和流通的性能，稱為土壤通氣性,土壤組成物質(zhì)具有一定的能量特性，它不但與其所處的環(huán)境條件之間進行著物質(zhì)交換和能量轉(zhuǎn)化，而且各種組成物質(zhì)之間也進行著物質(zhì)交換和能量轉(zhuǎn)化，包括物理作用，化學作用和生物作用。其結(jié)果形成一些具有特殊功能的物質(zhì)綜合體，如土壤腐殖質(zhì)，土壤溶液，土壤膠體等，賦予土壤以新的特性,五、土壤組成物質(zhì)之間的相互作用,土壤是由許多大小不同的土

16、粒、按不同的比例組合而成的，這些不同的粒級混合在一起表現(xiàn)出來的土壤粗細狀況，稱為土壤質(zhì)地，亦稱土壤機械組成,1.土壤機械組成（質(zhì)地,土壤質(zhì)地影響土壤水分、空氣和熱量的狀況，同時影響著養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化,土壤質(zhì)地影響著土壤結(jié)構(gòu)類型。粘粒含量高的土壤易形成水穩(wěn)性團聚體和裂隙，細砂或極細砂比例大的土壤只能形成不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，粗砂土則無法團聚。 土壤結(jié)構(gòu)是指土粒相互排列、膠結(jié)在一起而成的團聚體，也稱結(jié)構(gòu)體。 土壤的許多特性，例如水分運動、熱傳導、通氣性、容重以及孔隙度等都深受結(jié)構(gòu)的影響，而許多農(nóng)業(yè)措施，如耕作、種植、灌排和施肥等，所感受的土壤物理性質(zhì)的重大變化也多來自土壤結(jié)構(gòu),土壤膠體是土壤中高度分散的部分，是

17、土壤中最活躍的物質(zhì)，其重要性猶如生物中的細胞，土壤的許多理、化現(xiàn)象，例如土粒的分散與凝聚、離子吸附與交換、酸堿性、緩沖性、粘結(jié)性、可塑性等都與膠體的性質(zhì)有關(guān),2.土壤膠體的性質(zhì),土壤膠體按其成分和特性，主要有三種： 土壤礦質(zhì)膠體：包括次生鋁硅酸鹽（伊利石、蒙脫石、高嶺石等）、簡單的鐵、鋁氧化物、二氧化硅等。 有機膠體：包括腐殖質(zhì)、有機酸、蛋白質(zhì)及其衍生物等大分子有機化合物。 有機-無機復合膠體：土壤有機膠體與礦質(zhì)膠體通過各種鍵（橋）力相互結(jié)合成有機無機復合膠體,土壤膠體的種類,巨大的比表面積和表面能：膠體愈細小，單體數(shù)愈多，比表面愈大，表面能愈高。 帶電性：大部分土壤膠體帶負電荷，少部分帶正電

18、荷或多兩性膠體 分散和凝聚性：土壤膠體呈溶膠和凝膠兩種形式存在，二者可相互轉(zhuǎn)化，由溶膠轉(zhuǎn)入凝膠，即凝聚作用；由凝膠轉(zhuǎn)入溶膠，即為消散作用,土壤膠體的性質(zhì),土壤膠體表面與溶液介質(zhì)中電荷符號相同的離子相交換?？煞株栯x子吸收交換作用和陰離子吸收交換作用，二者中主要是陽離子交換 陽離子交換：土壤中帶負電荷的膠粒吸附陽離子與土壤溶液中的陽離子交換，可逆，可以迅速達到平衡 陰離子交換：土壤中帶正電荷的膠粒吸附陰離子與土壤溶液中的陰離子相交換，可逆，并很快達到平衡,土壤的離子交換,土壤溶液是土壤中水分及其所含溶質(zhì)的總稱。土壤溶液中的組成物質(zhì)有以下幾類： 降水及其在土壤中接納的O2、CO2、N2等溶解氣體；

19、無機鹽類：Ca、Mg、K、Na、NH4+等的硝酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物和磷酸鹽類； 有機化合物類：單糖、多糖、有機酸、蛋白質(zhì)及其衍生物； 無機膠體類：各種粘粒礦物和Fe、Al的氧化物； 絡(luò)合物質(zhì)，如Fe、Al有機化合物,3.土壤溶液,土壤溶液的性質(zhì)： 濃度低，一般為2001000mg/kg，很少1000mg/kg 滲透壓力小于1Pa，屬于植物可以吸收利用的稀薄不飽和溶液 是多相分散系的混合液，具有酸堿反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)和緩沖性能,酸堿反應(yīng),土壤酸度有兩類： 活性酸度：土壤溶液中H+濃度所致；PH值 潛在酸度：土壤膠體吸收H+和Al3+所致，這些酸離子被其它陽離子交換轉(zhuǎn)入土壤溶液才顯示其酸度

20、,按pH值劃分的土壤類型,氧化還原反應(yīng)是指氧化劑物質(zhì)與還原劑物質(zhì)的電子得失過程 土壤礦物質(zhì)與有機質(zhì)轉(zhuǎn)化，多屬于氧化還原過程。常見的有Fe、Mn、N、S、P、C的高價與低價化合物的氧化-還原過程。在通氣良好的條件下，這些礦質(zhì)以高價態(tài)出現(xiàn)，有利于植物吸收利用；土壤漬水時，變?yōu)榈蛢r，還原態(tài)物質(zhì)有效性降低，并可能產(chǎn)生毒害,氧化還原反應(yīng),緩沖作用指在土壤中加酸加堿時，土壤本身具有緩和酸堿度改變的的能力。土壤緩沖性主要來自土壤膠體及其吸附的陽離子和土壤所含弱酸及其鹽類。 土壤膠體數(shù)量大，吸附離子多，緩沖能力強。土壤的緩沖性可使土壤避免因施肥、微生物和根的呼吸、有機質(zhì)的分解等引起土壤酸堿度的劇烈變化，這對植

21、物的正常生長和微生物的生命活動都有重要的意義,緩沖作用,第二節(jié) 土壤形成與地理環(huán)境間的關(guān)系,土壤是成土母質(zhì)在一定水熱條件和生物的作用下，并經(jīng)過一系列物理、化學和生物化學過程形成的。隨著時間的進展，母質(zhì)與環(huán)境之間發(fā)生了頻繁的物質(zhì)能量交換和轉(zhuǎn)化，形成了土壤腐殖質(zhì)和粘土礦物，發(fā)育了層次分明的土壤剖面，出現(xiàn)了具有肥力特性的土壤,土壤是獨立的歷史自然體，但它的形成與發(fā)展是與其周圍的地理環(huán)境密切聯(lián)系著的，同時與巖石圈、大氣圈、水圈和生物圈處于經(jīng)常的相互作用之中,一、土壤形成因素學說,19世紀末俄國土壤學家道庫恰耶夫首先認定，土壤和成土條件之間的這些關(guān)系不是偶然的，而是有規(guī)律的，并用函數(shù)關(guān)系方程式表示出來：

22、 f（,，） 式中代表土壤；代表氣候；代表生物；代表巖石；代表地形；代表時間,成土因素學說概括起來有四個基本觀點,土壤是母質(zhì)、氣候、生物、地形和時間五大自然因素綜合作用的產(chǎn)物。 所有的成土因素始終是同時存在，并同等重要和相互不可替代地參與了土壤的形成過程 土壤永遠受制于成土因素的發(fā)展變化而不斷地形成和演化，土壤是一個運動著的和有生有滅或有進有退的自然體 土壤的形成因素存在著地理分布規(guī)律，特別是由極地經(jīng)溫帶至赤道的地帶性變化規(guī)律,本世紀40年代美國土壤學者詹尼（H.Jenny）提出與道庫恰耶夫相似的函數(shù)關(guān)系式： s =f (cl,o,r,p,t) 式中s代表土壤；cl代表氣候；o代表生物；r代表

23、地形；P代表母質(zhì)；t代表時間；點號代表尚未確定的其他因素,二、成土因素對土壤形成的作用,巖石的風化產(chǎn)物稱成土母質(zhì)，簡稱母質(zhì)。母質(zhì)是土壤形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，母質(zhì)中的一些物質(zhì)，如機械組成、礦物組成及其化學性質(zhì)都直接影響成土過程的速度和方向及自然肥力 多數(shù)土壤的屬性均繼承了母質(zhì)的特性。 不同母質(zhì)對土壤次生礦物也有影響 不同母質(zhì)所形成的土壤養(yǎng)分狀況不相同 成土母質(zhì)影響土壤的質(zhì)地,1.土壤發(fā)育的母質(zhì)因素,母質(zhì)與土壤礦物組成,2.土壤發(fā)育的氣候因素,氣候因素影響土壤的水熱狀況，而水熱狀況又直接或間接地影響巖石的風化過程、高等植物和低等植物及微生物的活動、土壤溶液和土壤空氣的遷移轉(zhuǎn)化過程。因此土壤的水熱狀況決定

24、了土壤中的物理、化學和生物的作用過程，影響土壤形成過程的方向和強度。在一定的氣候條件下產(chǎn)生一定性質(zhì)和類型的土壤。氣候是影響土壤地理分布的基本因素,氣候影響次生粘土礦物的形成 氣候影響巖石礦物的風化強度 氣候?qū)ν寥烙袡C物質(zhì)的積累和分解起重要作用 氣候影響土壤微生物的數(shù)量和種類 土壤中物質(zhì)的遷移是隨著降水和熱量的增加而提高的。氣候影響土壤的地帶性分布規(guī),溫度和風化強度的關(guān)系,土壤形成的生物因素包括植物、土壤微生物和土壤動物，它們是土壤有機質(zhì)的制造者和分離者，是土壤發(fā)生發(fā)展過程中的最活躍因素。 植物的作用: 創(chuàng)造性、集中性、累積性 土壤動物的作用：有機質(zhì)來源、物質(zhì)轉(zhuǎn)化的動力 微生物的作用：殘體分解與

25、轉(zhuǎn)化、腐殖質(zhì)合成,3.土壤發(fā)育的生物因素,不同生物群落決定不同土壤類型/性質(zhì) 不同的生物量 不同的生物群落 不同的物種組成 不同的成土過程 不同的土壤類型/性質(zhì) 不同的微生物區(qū)系 群落演替引起土壤類型/性質(zhì)的變化,不同植被的有機體數(shù)量（公斤/公頃,地形在土壤形成中的作用，表現(xiàn)在地形引起地表物質(zhì)與能量的再分配，間接地影響土壤與環(huán)境間的物質(zhì)與能量交換,4.土壤發(fā)育的地形因素,不同地形影響地表水熱條件的再分配。 地形還支配地表徑流、斜坡排水快，土壤物質(zhì)易受淋溶，土壤顆粒粗土層薄；低地易積水，細土顆粒和腐殖質(zhì)易積聚，土色較暗，土層較厚 地形影響成土母質(zhì)的分配，山地或臺地上部主要為殘積母質(zhì)，坡地和山麓為

26、坡積物，山前沖積平原為洪積物和沖積物。 地形影響土壤發(fā)育過程,土壤發(fā)育的時間是很重要的成土因素，它可說明土壤在歷史進程中發(fā)生發(fā)展和演變的動態(tài)過程，也是研究土壤特性和發(fā)生分類的重要基礎(chǔ)。土壤的形成是隨著時間的增長而加強，土壤有絕對年齡和相對年齡。 絕對年齡：從土壤在當?shù)匦嘛L化層或新母質(zhì)上開始發(fā)育的時候算起 相對年齡：土壤的發(fā)育階段或土壤的發(fā)育程度,4.土壤發(fā)育的時間因素,兩方面作用： 直接作用于土壤本身：耕種、施肥等 間接作用于成土因素：土地平整、清除植被、排灌等 兩方面效果： 正效應(yīng)：土壤培肥 負效應(yīng)：土壤退化,4.人類生產(chǎn)活動對土壤形成和演變的影響,三、土壤形成的基本規(guī)律,自然土壤形成的基本

27、規(guī)律是物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)與生物小循環(huán)過程矛盾的統(tǒng)一,是指結(jié)晶巖石礦物在外力作用下發(fā)生風化變成細碎而可溶的物質(zhì)，被流水搬運遷移到海洋，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代變成沉積巖，當?shù)貧ど仙?，沉積巖又露出海面成為陸地，再次受到風化淋溶。這是一個范圍極廣，時間很長的過程,1.地質(zhì)大循環(huán),巖石風化-剝蝕搬運-沉積-固結(jié)成巖-地殼抬升-巖石風化 特點：范圍極廣 (大陸海洋規(guī)模), 時間極長 (106108年,又稱養(yǎng)分循環(huán)，指植物吸收利用大循環(huán)釋放出的可溶性養(yǎng)分，通過生理活動制造成植物的活有機體，當植物有機體死亡之后，在微生物的分解作用下，又重新變?yōu)榭杀恢参镂绽玫目扇苄缘V質(zhì)養(yǎng)料,2.生物小循環(huán),特點：規(guī)模巨大(全球)

28、,速度較快(100102年,生物小循環(huán)是疊加在地質(zhì)大循環(huán)的較小時間尺度的次級物質(zhì)循環(huán)； 地質(zhì)大循環(huán)的總趨勢是陸地物質(zhì)的流失，造成土壤養(yǎng)分的分散，而生物小循環(huán)的總趨勢是使流失中的物質(zhì)集中在地表,3.地質(zhì)大循環(huán)與生物小循環(huán)的關(guān)系,四、主要成土過程,根據(jù)成土過程中物質(zhì)和能量的交換、遷移、轉(zhuǎn)化、累積的特點，土壤形成有以下主要過程： 1.原始成土過程 在裸露的巖石或巖石風化物上，地衣、苔蘚、細菌等低等植物進行有機質(zhì)的合成與分解，使土壤產(chǎn)生肥力，為高等植物生長創(chuàng)造條件，這是土壤發(fā)育的最初階段，即原始土壤的形成,2.灰化過程 土體表層SiO2殘留，R2O3及腐殖質(zhì)淋溶及淀積的過程。 灰化過程主要發(fā)生在寒冷、

29、郁閉的針葉林植被下，有機酸溶液在下滲過程中，使上部土體中的鋁鐵膠體淋失并淀積于下部，而SiO2殘留在土體上部，從而在表層形成一個灰白色的淋溶層次，稱為灰化層,3.粘化過程 粘化過程指土體中粘土礦物的生成和聚積的過程。主要是在溫帶、暖溫帶、半濕潤和半干旱地區(qū)，土體中水熱條件比較穩(wěn)定，發(fā)生強烈的原生礦物分解和次生粘土礦物的形成，或表層粘粒向下機械淋洗，在土體下部明顯累積，形成一個相對粘重的層次,4.富鋁化過程 土體中脫硅、富鋁鐵的過程。在熱帶、亞熱帶高溫多雨并有一定干濕季的條件下，由于硅酸鹽發(fā)生強烈的水解，釋放出鹽基物質(zhì)，使土壤溶液呈中性或堿性，鹽基離子大量淋失，而鋁、鐵、錳等元素發(fā)生沉淀，使土體

30、富積鋁、鐵、錳氧化物，土體鮮紅,5.鈣化過程 碳酸鹽在土體中淋溶、淀積的過程。 在干旱、半干旱氣候條件下，土壤形成的水分條件是季節(jié)性淋溶，硅鐵鋁等氧化物在土體中基本上不發(fā)生移動，最活躍的元素鈣、鎂在土體中發(fā)生淋溶、淀積，并在土體的中、下部形成一個鈣積層,6.鹽漬化過程 指土體上部易溶性鹽類的聚集過程。 在干旱或半干旱地區(qū)，土壤中易溶性鹽類隨水搬運至排水不暢的低洼地區(qū)，在蒸發(fā)作用下，使鹽分向土體表層聚集，形成鹽積層,7.堿化過程 土壤中鈉離子濃度較高，交換性鈉不斷進入土壤膠體，使土壤呈強堿性，引起土壤物理性質(zhì)惡化的過程。堿化與鹽化是密切聯(lián)系的，二者往往相伴發(fā)生,8.潛育化過程 是指低洼積水地區(qū)土

31、體中發(fā)生的還原過程。 在高度缺氧的土體下部，有機質(zhì)在分解過程中產(chǎn)生較多的還原性物質(zhì)，高價鐵錳轉(zhuǎn)化為亞鐵錳，從而形成一層藍色或青灰的還原層，稱為潛育層,9.潴育化過程 指土壤形成中的氧化還原過程。 在直接受地下水浸潤的土層中，由于地下水在雨季升高，旱季下降，使該土層干濕交替，從而引起鐵、錳化合物發(fā)生移動和淀積，形成有銹斑、鐵錳結(jié)核的土層，稱為潴育層,10.白漿化過程 表層土由于上層滯水而發(fā)生的漂洗過程。多發(fā)生在亞熱帶和溫帶濕潤地區(qū)，具有傾斜地形條件和粘土母質(zhì)。由于季節(jié)性降雨或人工灌溉，導致土壤中產(chǎn)生氧化還原交替作用，在還原條件下，鐵、錳被還原溶解而淋出土壤，使土壤脫色，后逐步成為白土層。此外，傾

32、斜地形也有助于粘粒與鐵、錳的側(cè)向淋失，加速白漿化過程深入進行,11.腐殖化過程 土體表層的腐殖質(zhì)累積過程。 腐殖化的結(jié)果使土體發(fā)生分化，在土體上部形成腐殖質(zhì)層,12.泥炭化過程 有機質(zhì)以植物殘體形式的累積過程。 在地下水位很高或地表有積水的地區(qū)，濕生植物因嫌氣環(huán)境不能徹底分解而累積，形成泥炭層,13.土壤的人為熟化過程 指在人類合理耕作、利用改良及定向培育下，使土壤向著肥力提高的方向發(fā)展的過程。 人類通過耕作培肥和改良措施，消除土體的障礙因子，調(diào)節(jié)土壤水肥氣熱條件和補充土壤養(yǎng)分，使土壤具有適合作物生長熟化程度高的人為表層,第三節(jié) 土壤分類及空間分布規(guī)律,由于土壤形成因素和土壤形成過程的不同，自

33、然界中土壤是多種多樣的，它們具有多種多樣的土體結(jié)構(gòu)型，內(nèi)在性質(zhì)和肥力水平。土壤分類的目的就是通過比較土壤之間的相似性與差異性，將外部形態(tài)和內(nèi)部性質(zhì)相同或相近的土壤并入相當?shù)姆诸悊挝?，納入一定的分類系統(tǒng),1.國外土壤分類,前蘇聯(lián)的發(fā)生分類 前蘇聯(lián)強調(diào)土壤的與成土因素和地理景觀之間的相互關(guān)系，以成土因素及其對土壤的影響作為土壤分類的理論基礎(chǔ)，以成土過程和土壤屬性（土壤形態(tài)、土壤物理、土壤化學、礦物及生物等）作為土壤分類的依據(jù)。 土壤分類系統(tǒng)中分土類、亞類、土屬、土種、亞種、變種、土系、土相等級,一、土壤分類,美國的土壤系統(tǒng)分類 分類的具體指標是可以直接感知和定量測量的土壤屬性，土壤類型劃分主要依據(jù)

34、土壤的診斷層和診斷特性。 診斷層：凡是用于鑒別土壤類型，在性質(zhì)上有一系列定量說明的土層。 診斷特性：用于鑒別土壤類型的依據(jù)是具有定量說明的土壤性質(zhì)。 土壤分類系統(tǒng)按土綱、亞綱、土類、亞類、土族、土系級，共分出11個土綱,中國土壤發(fā)生學分類 以成土因素、成土過程和土壤屬性作為發(fā)生分類的基礎(chǔ)。同時，在土壤分類中將耕種土壤和自然土壤作為統(tǒng)一的整體進行土壤類型劃分，力求揭示自然土壤與耕種土壤在發(fā)生上的聯(lián)系及演變規(guī)律。 分類系統(tǒng)采用土綱、亞綱、土類、亞類、土屬、土種、變種7級，以土類和土種為基本分類單元，共分12土綱，27亞綱，60土類，234亞類。 中國土壤系統(tǒng)分類 以診斷層和診斷特性作為分類的基礎(chǔ)，

35、以定量化、標準化為特點,1.中國的土壤分類,二、土壤空間分布規(guī)律,土壤分布的地帶性規(guī)律是指廣域土壤與大氣和生物條件相適應(yīng)的分布規(guī)律。它包括由于大氣候生物條件緯度、經(jīng)度及海拔高度變化所引起的土壤地帶性分布規(guī)律,二、土壤空間分布規(guī)律,1.土壤分布與地理環(huán)境間的關(guān)系 土壤是特定的歷史-地理因子產(chǎn)物，它的形成、發(fā)展和變化與地理環(huán)境有密切的關(guān)系，土壤類型是隨著空間轉(zhuǎn)移而變化，是以三維空間（經(jīng)、緯、高三個方向）形態(tài)存在的,緯度的影響：歐亞大陸中部，由北向南，氣候-生物條件的變化,2.土壤的水平分布規(guī)律,海洋的影響 從沿海向內(nèi)陸，降水量逐漸減少。同一緯度范圍內(nèi)，沿海森林土壤不能延續(xù)到 內(nèi)陸，內(nèi)陸的荒漠和草原

36、土壤也不能延續(xù)到沿海 如在暖溫帶，從東到西依次為淋溶土（棕壤、褐土）、均腐土（黑壚土）、干旱土（灰鈣土、荒漠土,溫度的直減率(0.65/100m)引起氣候生物條件隨高度有規(guī)律變化 土壤分布的垂直地帶性，是指隨山體海拔升高，熱量遞減，降水在一定高度內(nèi)遞增，超出一定高度后降低，引起植被等成土因素按海拔高度發(fā)生有規(guī)律的變化，土壤類型也相應(yīng)呈垂直分帶現(xiàn)象,3.土壤的垂直分布規(guī)律,在相似的經(jīng)度上，從低緯到高緯土壤垂直帶譜由繁變簡，同類土壤的分布高度有由高降低的趨勢 在相似的緯度上，由濕潤到半濕潤，半干旱及干旱區(qū)，山地土壤垂直帶譜由復雜趨向簡單，同類土壤的分布高度則逐漸升高。 在相同或相似的地理位置，山體

37、越高，相對高差越大，土壤垂直帶譜越完整,三、土壤的地域分布規(guī)律,1.土壤的中域性分布規(guī)律 是指在中地形條件下，地帶性土類與非地帶性土類按不同地形部位呈現(xiàn)有規(guī)律的組合現(xiàn)象。一般有枝形、扇形和盆形三種組合形式。 枝形土壤組合 （沿水系分布） 扇形土壤組合 （沿洪積-沖積扇分布 ） 盆形土壤組合 （以湖泊洼地為中心分布,2.土壤的微域分布規(guī)律 是指在小地形影響下在短距離內(nèi)土種、變種、甚至土類和亞類既重復出現(xiàn)又依次更替的現(xiàn)象,四、耕作土壤分布規(guī)律,同心圓式分布 階梯式分布 棋盤式分布 框式分布,第四節(jié) 土壤類型特征,低緯地帶森林土壤 1.地理分布 熱帶、亞熱帶濕潤地區(qū)(赤道兩側(cè),小規(guī)模：地中海、澳洲)

38、 我國：大巴山-長江中下游以南地區(qū)(包括臺灣,海南,喜山東南坡)。占國土面積的23.4% 2.成土條件特點：高溫多雨、植物繁茂 3.成土過程共性：強烈的富鋁化作用；旺盛的生物小循環(huán) 要點: 熱帶高溫下，化學風化強度比溫帶高10倍； 中性淋溶(脫硅)不同于酸性淋溶(脫鐵鋁)； 鐵鋁聚集成層； 養(yǎng)分保持在生物小循環(huán)中，土壤本身并不很肥沃,磚紅壤的特點：富鋁化程度最高 紅壤：亞熱帶,干濕季較明顯,排水良好的地形部位 暗紅壤：山區(qū)林下，OM較高(4-7) 黃紅壤：較濕潤，心土黃棕棕色(底土仍紅色)，富鋁化程度較低，向黃壤/黃棕壤過渡； 褐紅壤：云貴高原及邊緣深切河谷，焚風效應(yīng)， 向燥紅土過渡,紅壤（黃

39、紅壤） 黃壤 北 （褐紅壤） 赤紅壤 （黃色磚紅壤） 燥紅土 磚紅壤 干 濕 南,低緯地帶土壤的分布特點,中國的土壤分布,中國的土壤分布,我國土壤水平地帶性分布規(guī)律是由濕潤海洋性與干旱內(nèi)陸性兩個地帶譜構(gòu)成。東部沿海為濕潤海洋性地帶譜，西部則為干旱內(nèi)陸性地帶譜，而在兩者之間的過渡地帶則有過渡性土壤地帶譜。所以，土壤水平地帶在我國境內(nèi)發(fā)育是比較完整的，在亞歐大陸上也頗具特色 在秦嶺、淮河以南屬亞熱帶至熱帶地區(qū)，由于受到濕潤季風的影響，氣溫和雨量自北而南遞增，土壤帶基本上隨緯度變化，自北而南是黃棕壤、紅壤和黃壤、磚紅壤性紅壤和磚紅壤。但由于區(qū)域地形的影響，故使土壤帶在同一地帶內(nèi)也產(chǎn)生分異。在中亞熱帶

40、，由于湘鄂山地地勢較高，云霧多，雨量大，則以黃壤為主；在云貴高原，由于東面和西南受海洋性季風的影響較大，氣候比較濕潤，而高原的中心則具有比較干熱的高原型亞熱帶氣候特點。因此，云貴高原的土壤水平分布有別于亞熱帶的東部地區(qū)，在黔中高原（貴陽）一帶分布黃壤，而滇中高原（昆明）一帶則為紅壤，往西至下關(guān)逐漸過渡至褐紅壤，繼續(xù)往西南，在芒市則分布磚紅壤性紅壤。 在秦嶺、淮河以北地區(qū)，為廣闊的溫帶。在山東半島、遼東半島主要為棕壤；在長白山地區(qū)由棕壤逐漸向暗棕壤過渡；在大興安嶺北部林下可見灰化土的發(fā)育。在松遼平原，在草甸草原植被下有黑土與白漿土發(fā)育,由于我國暖溫帶至溫帶地區(qū)十分廣闊，正好又位于季風交替地區(qū)，土

41、壤的分布規(guī)律與亞歐大陸西部迥然不同。由于夏季濕潤氣團活躍，氣溫普遍升高，且濕潤多雨；而冬季盛吹西北風，干燥而寒冷，氣溫普遍下降。水熱條件由東南向西北變化。土壤類型也相應(yīng)作東南至西北向更替。在暖溫帶的土壤演替順序是，由東部的棕壤向西北演變?yōu)楹滞?、黑壚土，進入半荒漠地帶則演變?yōu)榛意}土，再向西延伸至亞歐大陸的干旱中心，即演化為棕漠土。溫帶的土壤分布則是另一種情況，從東北北部松遼平原的黑土、白漿土起，土壤的分布基本上作東西向排列，愈向西氣候逐漸干旱，則又相繼出現(xiàn)黑鈣土、暗栗鈣土、栗鈣土、淡栗鈣土以及棕鈣土、灰漠土、灰棕漠土。上述兩種由濕潤向干旱土壤順序排列的情況，使在大興安嶺南端、赤峰、陰山、桌子山及

42、賀蘭山一帶，土壤分布模式發(fā)生弧形偏異。在暖溫帶干旱中心的南疆塔里木盆地，土壤為棕漠土，而溫帶干旱中心的準噶爾盆地和阿拉善高原則以灰棕漠土和灰漠土為主,中國土壤典型剖面圖,F.變性土（Vertisols）在土表1m范圍內(nèi)具有變性特征（粘粒含量30%：有時出現(xiàn)厚度25cm，寬度0.5cm的垂直裂隙,M.雛形土(Cambisols)具有雛形層（一個弱度發(fā)育的B層：無明顯粘化，但有結(jié)構(gòu)發(fā)育，其色調(diào)比下層的更紅或更黃，彩度更高，或者有碳酸鹽下移跡象,K.富鐵土(Ferrisols)在表土125cm內(nèi)有明顯富鐵鋁化作用形成的低活性富鐵層,G.干旱土（Aridisols） 具有干旱表層（由干旱土壤水分狀況形

43、成），其下至少有一個診斷表下層如鹽積層、石膏層、鈣積層、粘化層等,C.灰土（Spodosols）土體上部60cm內(nèi)具有螯合淋溶作用形成的灰化淀積層,D.火山灰土（Andisols）火山灰土是指發(fā)育在火山噴發(fā)物和火山碎屑物上的土壤,J.均腐土（Isohumisols）具有暗沃表層和均腐殖質(zhì)特性,L.淋溶土（Luvisols）在土層125cm內(nèi)具有粘粒含量明顯高于上覆土層的粘化層（此層見有粘粒膠膜，并且粘粒積聚超過上層的15-20%，視粘粒含量而定,I.潛育土（Gleyisols)指礦質(zhì)土表至50cm范圍內(nèi)出現(xiàn)厚度至少有10cm的潛育特征的土壤,潛育特性是潛育土的主要診斷依據(jù),B.人為土（Anthrosols）具有水耕表層和水耕氧化還原層；或者具有肥熟表層和磷質(zhì)耕作淀積層；或者具有堆墊表層或灌淤表層,E.鐵鋁土（Ferralisols）土表至1.5m范圍內(nèi)有極端風化作用形成的鐵鋁層,N.新成土（Entisols）僅具有表層而無任何其他診斷表下層，呈AC剖面，如泛濫平原、沙漠和山地