土壤肥料學-第1章土壤的形成與演變

1、 第1章 土壤的形成與演變教學目標與要求：了解主要成土礦物、巖石以及風化產(chǎn)物 （母質(zhì)）的類型；掌握礦物巖石的主要風化過程以及土壤與 母巖、母質(zhì) 的區(qū)別；掌握土壤形成因素；成土母質(zhì)- 巖石風化后的風化產(chǎn)物土壤母質(zhì)巖石礦物1.1 土壤母質(zhì)的形成第一部分 礦物礦物：一種或多種元素在一定地質(zhì)條件下形成的具有特定理化性質(zhì)的化合物，是構(gòu)成巖石的基本單元。原生礦物：由地殼內(nèi)部巖漿冷卻后形成的礦物。如：石英、長石、云母、輝石、角閃石等次生礦物： 由原生礦物經(jīng)化學變化形成的新礦物。 如：方解石、高嶺石等水晶紫水晶白云母方解石石英方解石方解石金剛石金剛光澤黃金不透明金屬光澤赤鐵礦 石墨水晶的玻璃光澤晶簇葉臘石的油

2、脂光澤青田石的油脂光澤葉臘石花好月圓正長石（K2O.Al2O3.6SiO2）顏色：肉紅色； 特性：容易風化為高嶺土； 對土壤的作用：是土壤鉀的重要來源。成土的主要礦物 長石類斜長石（鈉長石和鈣長石的類質(zhì)同像混合物）顏色：白至灰白色；特性：較正長石更易風化 為高嶺土等；用途：是土壤鈉、鈣的重要來源。長石類角閃石(Ca2,Na)(Mg,Fe)4 (Al,Fe)(Si,Al)4O112(OH)2 顏色：綠黑至黑色；特性：容易分解對土壤的作用：為土壤提供鎂、鐵等養(yǎng)分。鐵鎂類礦物 輝石(Ca,Na)(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6 顏色：綠黑至黑色；特性：容易發(fā)生風化，形成粘土礦物；對土壤的作用

3、：為土壤提供鎂、鐵等養(yǎng)分。鐵鎂類礦物 橄欖石(Mg,Fe)2SiO4顏色：橄欖綠色； 特性：基性和超基性火成巖的重要造巖礦物，在地表條件下易風化為蛇紋石。對土壤的作用：為土壤提供鎂、鐵等養(yǎng)分。鐵鎂類礦物 黑云母K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH)2 顏色：黑色或棕褐色；特性：很容易分解，在次生巖石中較少見。 對土壤的作用：分解釋放出鉀，是土壤養(yǎng)分的主要來源之一。云母類 白云母KH2Al3Si3O12顏色：無色或淺色；特性：容易沿解理面發(fā)生物理崩解；對土壤的作用：分解的碎屑物可改善粘質(zhì)土壤物理性質(zhì)；分解過程可釋放鉀素，是土壤鉀的重要來源之一。云母類 氧化硅類礦物石英（SiO2）特性：不易發(fā)

4、生化學風化，但容易物理崩解；對土壤的作用：純石英不含養(yǎng)分，在土壤中主要以砂粒存在，可以改善粘重土壤的通透性。 磷灰石Ca5PO43(F,Cl) 形態(tài)：集合體呈粒狀、塊狀或結(jié)核狀等；硬度：5對土壤的作用：是土壤磷的重要來源。 白云石 CaCO3MgCO3顏色：灰白，有時微帶黃褐色；特性：遇稀鹽酸，泡沫反應(yīng)微弱； 其粉末加HCl起泡沫反應(yīng)碳酸鹽類礦物 方解石 CaCO3 形態(tài)：菱面體；顏色：白色或乳白色；特性：遇稀鹽酸，有明顯泡沫反應(yīng)碳酸鹽類礦物 黃鐵礦黃銅礦硫化物 硫化物 閃鋅礦方鉛礦鐵礦赤鐵礦（Fe2O3）褐鐵礦磁鐵礦第二部分 成土的主要巖石巖石：一定地質(zhì)作用下，由一種或多種礦物組成的集合體。

5、可分為巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖三大類。一、巖漿巖由地球內(nèi)部熔融的巖漿上升到地殼不同深度或噴出地表冷卻凝固而成的巖石。巖漿巖深成巖 淺成巖 噴出巖 侵入巖 巖漿巖的類型:深層侵入巖淺層侵入巖 巖漿巖的構(gòu)造: 巖漿巖的構(gòu)造 塊狀構(gòu)造 如花崗巖。流紋狀構(gòu)造 如流紋巖 氣孔狀構(gòu)造 如玄武巖 杏仁狀構(gòu)造 杏仁構(gòu)造流動構(gòu)造枕狀構(gòu)造 繩狀構(gòu)造 玄武巖的氣孔構(gòu)造玄武巖的杏仁構(gòu)造中性巖SiO2 含量5265 如閃長巖,安山巖 主要的巖漿巖 酸性巖 SiO2含量在65以上 如花崗巖,流紋巖 基性巖SiO2 含量4552 如輝長巖,玄武巖 超基性巖 SiO2含量小于45 如橄欖巖 巖漿巖分類 成分 產(chǎn)狀超基性基性中性

6、酸性噴出巖科馬 提巖玄武巖安山巖流紋巖淺成巖輝巖輝綠巖閃長玢巖花崗斑巖深成巖橄欖巖輝長石閃長巖花崗巖橄欖巖 超基性巖類 輝長巖輝綠巖玄武巖基性巖類 酸性巖類 花崗巖花崗斑巖流紋巖閃長巖安山巖中性巖類(閃長巖安山巖類)二、沉積巖各種地質(zhì)作用的沉積物，在地表和地下不太深的地方，在常溫常壓下，經(jīng)過成巖作用所形成的巖石。沉積巖的結(jié)構(gòu)石灰?guī)r、白云巖珊瑚礁、糞化石等頁巖等角礫巖、砂巖等砂巖鐵質(zhì)頁巖生物碎屑灰?guī)r頁巖角礫巖沉積巖的構(gòu)造層理構(gòu)造沉積巖的層理構(gòu)造水平層理沉積巖的水平層理 (美國科羅拉多) 層理層面構(gòu)造沉積巖的層面構(gòu)造波紋和干裂波痕干裂石英砂巖張家界紅色砂巖（紅層）丹霞山黃土石灰?guī)r云南路南桂林各類先

7、成巖石，在地球內(nèi)力作用下，經(jīng)過變質(zhì)作用形成的巖石。三、變 質(zhì) 巖類型定義、特征動力變質(zhì)作用在構(gòu)造運動產(chǎn)生的定向壓力作用下，巖石破碎，礦物變形，重新結(jié)晶，產(chǎn)生新礦物。（如頁巖 板巖）接觸變質(zhì)熱接觸巖漿溫度引起圍巖重結(jié)晶，變質(zhì)前后的化學成分變化不大。（如：石灰?guī)r 大理巖 砂巖 石英巖等。接觸交代巖漿的熱氣熱液導致巖石變質(zhì)。形成夕卡巖等。區(qū)域變質(zhì)作用由構(gòu)造運動和巖漿活動共同引起的發(fā)生在廣大區(qū)域的變質(zhì)作用，大部分巖石陷于地殼深部（處于深部的巖石，均可變?yōu)槠瑤r或片麻巖）變質(zhì)作用變質(zhì)巖的構(gòu)造板狀構(gòu)造塊狀構(gòu)造片狀構(gòu)造片麻狀構(gòu)造斑點構(gòu)造條帶狀構(gòu)造片狀構(gòu)造千枚構(gòu)造片麻構(gòu)造板巖板狀構(gòu)造：片巖片狀構(gòu)造：片巖千枚狀構(gòu)

8、造:片理面上常具絲絹光澤。千枚巖千枚巖片麻巖片麻狀構(gòu)造：較粗的粒狀礦物中間定向排列和不均勻分布著一些柱狀或片狀礦物形成斷續(xù)條帶狀構(gòu)造。片麻巖石英巖天壇大理巖（石）故宮故宮雕欄玉砌應(yīng)猶在只 是 朱 顏 改頤和園維納斯巴黎第三部分 巖石的風化風化作用影響巖石風化的主要因素風化類型 巖石礦物的風化作用巖石礦物在大氣和水的聯(lián)合作用以及溫度變化和生物活動的影響下，發(fā)生的分解作用。溫度、水、氧氣、CO2和生物物理風化、化學風化和生物風化 一、風化過程 1、物理風化溫差作用由物理作用(溫度變化、水的凍融)使巖石崩解破碎但不改變其化學成分的過程風及流水作用作用結(jié)果：堅硬巖石變成松散的碎屑，增加通氣透水性能；大

9、塊巖石破碎，增大表面積，為化學風化創(chuàng)造條件。江西安遠花崗巖的熱力風化安徽大別山花崗巖球狀風化浙江基性火山巖球狀風化巖石的節(jié)理和裂隙發(fā)育在有棱和角的地方，巖石的自由表面積最大，首先遭受風化，棱角首先消失變成球形。球狀風化2、化學風化巖石在水、氧、二氧化碳等風化因素參與下，發(fā)生的一系列化學變化過程。溶解作用碳酸化作用水解作用4KAlSi3O8(正長石)+6H2O4KOH (真溶液)+Al4Si4O10OH8（高嶺石）+8SiO2(膠體) 氧化作用4FeS2（黃鐵礦 ）+15O2+14H2O2Fe2O3.3H2O（褐鐵礦）+8H2SO4 作用結(jié)果：使巖石進一步風化，釋放出可溶性養(yǎng)分，并產(chǎn)生多種次生粘

10、土礦物，成為顆粒極細的粘粒。由于粘粒具有膠體性質(zhì)，因而風化物開始具有吸附能力、粘性、可塑性和一定的毛管力及蓄水能力。水化作用 CaSO4（硬石膏）+2H2O CaSO4.2H2O（含水石膏） 3、生物風化巖石在生物及其分泌物或有機質(zhì)分解產(chǎn)物作用下，進行的機械破碎或化學變化過程。動物的挖掘作用植物根系的作用橄欖石輝石角閃石黑云母鈣斜長石鈣鈉斜長石鈉斜長石鉀長石白云母石英 各種礦物抵抗風化的相對穩(wěn)定性風化階段順序階段名稱從殘積層中大量淋失的元素堆積在殘積層中的元素及化合物殘積層水化作用程度1碎屑階段無無弱2鈣淀積階段（飽和硅鋁階段）Cl、SCaCO3硅鋁（鐵）次生粘土礦物、蒙脫石、拜來石、白云母、

11、絹云母3酸性硅鋁鐵階段Cl、Ca、Na、Mg、K、SFe2O3.nH2O,SiO2(石英)、硅鋁（鐵）組次生粘土礦物，高嶺石、多水高嶺石、綠高嶺石4鋁鐵階段Cl、Ca、Na、Mg、K、S、SiO2（硅酸鹽）Fe2O3.nH2O Al2O3.nH2O SiO2(石英),偏多水高嶺石強二、風化產(chǎn)物碎屑物質(zhì)、難溶解物質(zhì)、溶解物質(zhì)未風化層輕度風化層強度風化層完全風化層土壤層水殘積物沖積物流水沉積坡積物 風化殘余物洪積物湖積物海積物運積物風黃 土沙 丘 冰川冰磧物重力重積物（崩積物） 風化產(chǎn)物的搬運與堆積石灰?guī)r殘積物冰磧母質(zhì)沖積母質(zhì)湖積母質(zhì)海積母質(zhì)土壤與母質(zhì)、母巖的區(qū)別？1.母質(zhì)與母巖2.母質(zhì)與土壤3.

12、母質(zhì)風化程度與土壤肥瘦的關(guān)系 （1） 物理風化-巖石的形狀由大到小，從堅硬致密狀態(tài)變?yōu)樗缮顟B(tài)。 （2） 化學風化-母巖徹底分解，使母質(zhì)中出現(xiàn)了粘粒，使母質(zhì)初步具備了肥力因素中的水、氣、熱條件。 （3） 母巖經(jīng)過化學風化作用，使得其礦物的化學成分發(fā)生變化，釋放出可溶性鹽基物質(zhì)，成為植物所需的礦質(zhì)養(yǎng)料的最初來源。母質(zhì)與母巖母質(zhì)與土壤 （1） 尤其是植物需要的氮素相對缺少。（2） 就母質(zhì)中的水、氣來說，母質(zhì)對水和空氣產(chǎn)生了通透性，并開始出現(xiàn)蓄水性，但并沒有有機的統(tǒng)一起來。母質(zhì)并不等于土壤，還缺乏完整的肥力要素。母質(zhì)是巖石和土壤之間一個過渡體。1.2 土壤的形成教學目標與要求：掌握土壤形成的實質(zhì)、土

13、壤形成的主要影響因素及主要成土過程；掌握土壤剖面的概念；了解土壤剖面形態(tài)特征第一部分 土壤形成的實質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)和 生物小循環(huán)的矛盾與統(tǒng)一疏松物質(zhì)(含養(yǎng)分)淋溶作用風化作用巖石江海營養(yǎng)物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)生物小循環(huán)有機體微生物分解綠色植物合成疏松物質(zhì)(含養(yǎng)分)營養(yǎng)物質(zhì)的生物小循環(huán)綠色植物合成養(yǎng)料元素土壤體風化作用淋溶作用巖石江海沉淀作用有機體土壤形成的實質(zhì)是營養(yǎng)物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)和 生物小循環(huán)的矛盾與統(tǒng)一微生物分解第二部分 土壤形成的影響因素一、土壤形成的影響因素成土因素學說：土壤是在五大自然因素（母質(zhì)、生物、氣候、地形、時間）及人為活動影響下不斷形成、發(fā)育的。前蘇聯(lián)土壤學家道庫恰耶夫（一）

14、母質(zhì)因素四川紫紅砂巖紫色土影響土壤的礦物和化學組成影響土壤的質(zhì)地影響土壤的養(yǎng)分狀況（二）生物因素動物：破碎、疏松土壤等植物：草本、木本微生物根劈（三）氣候因素 在中國溫帶，自西向東大氣濕度遞增，依次出現(xiàn)：棕漠土、灰棕漠土、灰漠土、棕鈣土（灰鈣土）、栗鈣土、黑鈣土和黑土。 在中國溫帶東部濕潤區(qū)，由北而南熱量遞增，土壤分布依次為：暗棕壤、棕壤（褐土）、黃棕壤、黃壤、紅壤和磚紅壤。 水熱條件通過兩個途徑影響土壤發(fā)生發(fā)育：影響巖石的風化和養(yǎng)分的淋失；影響土壤有機質(zhì)積累和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化； 通過控制母質(zhì)、氣候及生物因素，對土壤發(fā)育產(chǎn)生間接影響。（四）地形因素高度坡度坡向坡度差異石灰?guī)r山地陰坡坡向石灰?guī)r山地陰坡（五）時間因素土壤相對年齡：在相同的成土條件下土壤個體的發(fā)育程度。根據(jù)發(fā)生層的分化程度判斷。土壤絕對年齡：土壤從當?shù)貛r石風化層或新的母質(zhì)上開始發(fā)育到目前狀態(tài)的具體時間。（六）人為因素 隨著社會的發(fā)展，人類對土壤發(fā)育的影響日益加強，通過各種生產(chǎn)活動調(diào)節(jié)和改良土壤。（耕作土壤）第三部分 土壤剖面紅壤剖面黃壤剖面土壤剖面：從地面向下挖掘所裸露的一段垂直切面。一、土壤剖面形