第一節(jié)土壤的形成

1、第一節(jié) 土壤的形成巖石在一定的水熱條件和生物的作用 下，經(jīng)過一系列物理、化學(xué)和生物化學(xué)的作用而形成土壤母質(zhì)，土壤母質(zhì)在各種自然成土因素作用下，變成自然土壤。一、成土的巖石根據(jù)成因，可把土壤及其他自然環(huán)境中的巖石分為三大類，即巖漿巖、沉積巖 和變質(zhì)巖。1、巖漿巖:概念，特點，意義土 壤 肥 料巖漿巖是指在巖漿冷卻過程中凝聚而成的一類巖石。（火成巖、先成巖）特點是沒有層次，不含化石及其他有機(jī)物質(zhì)。意義：大部分巖漿巖由于在形成時與地表的環(huán)境條件相差較大，當(dāng)它們裸露在地球表面時比較容易風(fēng)化，在地表的含量相對較低。2、沉積巖:概念，特點，意義概念：沉積巖是指由各種原先存在的巖石(巖漿巖、變質(zhì)巖及原先的沉

2、積巖)經(jīng)風(fēng)化、 搬運、沉積后重新固結(jié)而成的巖石。水成巖。特點：可能含有化石，由于沉積時可能有動植物的遺骸或生物新陳代謝的產(chǎn)物埋藏其內(nèi)，這些物質(zhì)在一定的條件下可形成相應(yīng)的化石。一般具有成層性。圖片展示。意義：沉積巖在地表出露最多，面積最大，由沉積巖發(fā)育的土壤面積一般高于其他種類的巖石形成的土壤。3變質(zhì)巖概念，變質(zhì)巖是指地殼中原先存在的各種巖石在地殼運動或巖漿活動的影響下，經(jīng)高溫高壓的作用重新結(jié)晶形成的巖石。特點是極易風(fēng)化。意義在地表和土壤中含量較低。重點掌握：沉積巖表2-1主要成土巖石的性質(zhì)類型名稱礦物成分分解產(chǎn)物巖漿巖花崗巖 閃長巖 玄武巖主要由長石、石英、云母等組成 主要由斜長石、角閃石組成

3、 主要由斜長石、輝石組成風(fēng)化后易形成砂粒、素含量高 風(fēng)化產(chǎn)物是土壤砂粒的重要來源， 風(fēng)化產(chǎn)物富含黏粒，養(yǎng)分含量高沉積巖砂巖礫巖 葉巖 石灰?guī)r主要由粒徑>2mm的顆粒組成，顆粒多為 石英 由粒徑0.12mm顆粒組成，顆粒多為石 英、長石等 由粒徑<0.1mm顆粒組成，成分多為黏土 礦物主要成分為CaCO3風(fēng)化產(chǎn)物含砂粒多，養(yǎng)分缺乏易風(fēng)化，砂巖含黏粒量高，養(yǎng)分豐 富，反之風(fēng)化后砂粒含量高，養(yǎng)分 缺乏其產(chǎn)物質(zhì)地黏重，有時呈堿性變質(zhì)巖片麻巖千枚巖 板巖由花崗巖經(jīng)高溫高壓變化而來，成分也 與其相同 由黏土礦物變化而來，云母含量高由黏土礦物變化而來風(fēng)化特點與花崗巖相似，抗風(fēng)化能 力弱于花崗巖

4、易風(fēng)化，產(chǎn)物質(zhì)地黏重，養(yǎng)分含量 高，鉀素含量高其產(chǎn)物與頁巖相似二、巖石風(fēng)化（一）概念當(dāng)巖石礦物由于地質(zhì)運動露出到地表后，地表的水分、溫度、氣體等環(huán)境條件與它們形成時不一樣，巖石礦物必然發(fā)生形態(tài)、結(jié)構(gòu)、等變化，巖石礦物在地表 自然因素作用下發(fā)生的這些物理變化和化學(xué)變化就是風(fēng)化作用。（二）風(fēng)化作用類型物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化及生物風(fēng)化三種類型。1、物理風(fēng)化 物理風(fēng)化也稱為機(jī)械風(fēng)化，是指巖石礦物在自然因素作用下發(fā)生的物理反應(yīng)，其變化主要是大小、外形的變化。有多種因素導(dǎo)致物理風(fēng)化，其主要有溫度、結(jié)冰、水流和風(fēng)力的磨蝕作用等。（1）溫度作用：引起巖石內(nèi)外脹縮不一致，巖石是熱不良導(dǎo)體。(2)結(jié)冰作用（冰劈作用）

5、(3)風(fēng)和水的磨蝕作用：風(fēng)沙磨蝕巖石，使之表面裸露，加速物理風(fēng)化。物理風(fēng)化結(jié)果；堅硬變疏松，大塊變小塊的碎屑物質(zhì)。屬于機(jī)械破碎，不改變礦物質(zhì)化學(xué)組成。但為化學(xué)風(fēng)化作用奠定了基礎(chǔ)。2、化學(xué)風(fēng)化 是指巖石礦物在自然因素的作用下所發(fā)生的化學(xué)變化或反應(yīng)，其主要表現(xiàn)形式有元素組成和結(jié)晶結(jié)構(gòu)發(fā)生變化兩方面。化學(xué)風(fēng)化的形式有溶解、水化、水解和氧化還原等。（1）溶解作用水是一種極性溶劑，巖石中的礦物都是無機(jī)鹽， 雖然占絕大部分的硅酸鹽和鋁硅酸鹽礦物溶解度很小， 但很大的地質(zhì)年代中，水溶解的規(guī)模是相當(dāng)大的， 況且地表的水常常溶有CO2、NO2以及有機(jī)酸等， 這樣大大提高了水的溶解能力。滴水穿石。（2）水化作用

6、指無水礦物與水結(jié)合成為含水礦物的作用。CaSO42H2O CaSO4.2H2O硬石膏 結(jié)晶石膏2Fe2O33H2O 2Fe2O3.nH2O赤鐵礦 褐鐵礦（）水解作用水解2KAlSi3O83H2O Al2Si2O5(OH) 4SiO22KOH鉀長石 高嶺石碳酸化水解作用2KAlSi3O8CO22H2O AlSi2O5(OH)4SiO2K2CO3CO2溶于水時，對碳酸鹽的溶解力，較純水增強(qiáng)幾十倍。KAlSi3O8H2CO3 KHAl2Si6O16 KHCO3酸性鋁硅酸鹽KHAl2Si6O16H2CO3 H2Al2Si6O16 KHCO3游離鋁硅酸H2Al2Si6O16 H2CO3 H2Al2Si2

7、O3 Si2O3 CO2高嶺石在化學(xué)風(fēng)化過程中水分起著關(guān)鍵作用。上述反應(yīng)水分均是在水中進(jìn)行的，同時水分還及時把化學(xué)風(fēng)化產(chǎn)物，即可溶性物質(zhì)和小的顆粒遷移出去，使得化學(xué)風(fēng)華償斷進(jìn)行下去。化學(xué)風(fēng)化結(jié)果：把固定在礦物質(zhì)中的養(yǎng)分釋放出來，為植物生長和吸收養(yǎng)分創(chuàng)造條件。生成新的礦物，黏土礦物。改變了母質(zhì)的理化性質(zhì)第二章土壤的形成與組成(3)生物風(fēng)化 是指巖石礦物在生物作用下發(fā)生的物理變化和化學(xué)變化。動物、植物、微生物均能夠?qū)е聨r石礦物的生物風(fēng)化。生物風(fēng)化的方式有多種。例如，巖石塊在生物作用下發(fā)生的崩解破碎作用，搬遷作用，生物生命活動釋放的酸性物質(zhì)對礦物的溶解作用，生命活動釋放的螯合劑將陽離子從礦物中移出，

8、生物物質(zhì)經(jīng)轉(zhuǎn)化 后形成的腐殖酸和植物根系的存在能夠改善土壤剖面中水分的有效性，生物的呼吸作用及根系的活動可改變土壤的pH及影響陽離子交換作用等。巖石礦物的風(fēng)化是土壤形成的基礎(chǔ)。風(fēng)化產(chǎn)物無論是殘留在原地，還是在重 力、風(fēng)、水、冰川等作用下通過搬運和沉積作用，均可成為各種類型的土壤母質(zhì)。三、土壤母質(zhì)1、概念指原生基巖經(jīng)過一系列風(fēng)化作用形成的顆粒大小不一，堆積于地表的一層疏松碎屑物質(zhì)。這就是土壤母質(zhì)土壤母質(zhì)是土壤形成的基礎(chǔ)，不僅土壤的礦物質(zhì)起源于母質(zhì)，土壤有機(jī)物質(zhì)中的礦質(zhì)養(yǎng)分也主要來源于母質(zhì)。母質(zhì)是土壤發(fā)生演化的起點。第二章土壤的形成與組成母質(zhì)是地殼表面風(fēng)化殼的表層，是最年輕的地質(zhì)礦物質(zhì)層，它是形成

9、土壤的物質(zhì)基礎(chǔ)，是土壤的前身。母質(zhì)不同于巖石，它已有肥力因素的初步發(fā)展，具有物質(zhì)顆粒的分散性，有一定的吸附作用、透水性和蓄水性，可釋放出少量礦物養(yǎng)分，但難以滿足植物生長的需要。母質(zhì)又不同于土壤，它缺乏養(yǎng)分，幾乎不含氮、碳，通氣性和蓄水性也不 能同時解決。2、母質(zhì)類型（1）殘積物殘積物是由巖石風(fēng)化后，未經(jīng)搬運而殘留于原地的土壤母質(zhì)，而另一部分則被風(fēng)和降水所帶走。它處于巖石風(fēng)化殼的上部，是風(fēng)化殼中的劇烈風(fēng)化帶，向下則逐漸變?yōu)榘腼L(fēng)化的巖石。它的分布主要受地形的控制，在寬廣的分水嶺上，由雨水產(chǎn)生地表徑流速度小，風(fēng)化產(chǎn)物易于保留的地方，殘積物就比較厚。在平緩的山坡上也常有殘積物覆蓋。由于風(fēng)化剝蝕產(chǎn)物是未

10、經(jīng)搬運的，顆粒不可能被磨圓或分選，沒有層理性質(zhì)。殘積物與基巖之間沒有明顯的界限，均質(zhì)性很差、顆粒粗、 養(yǎng)分來源差，形成的土壤，肥力差。如石骨土。（2）坡積物；坡積物是殘積物經(jīng)水流搬運，順坡移動堆積而成的土。即是雨雪水流的地質(zhì)作用將高處巖石風(fēng)化產(chǎn)物緩慢地洗刷剝蝕，順著斜坡向下逐漸移動、沉積在較平緩的山坡上而形成的沉積物。其成份與坡上的殘積土基本一致。由于地形的不同，其厚度變化大，新近堆積的坡積土，土質(zhì)疏松，壓縮性較高。它一般分布在坡腰上或坡腳下，其上部與殘積物相接。坡積物底部的傾斜度決定于基巖的傾斜程度，而表面傾斜度則與生成的時間有關(guān)，時間越長，搬運、沉積在山坡下部的物質(zhì)就越厚，表面傾斜度就越小

11、。坡積物質(zhì)隨斜坡自上而下呈現(xiàn)由粗而細(xì)的分選現(xiàn)象。其成份與坡上的殘積土基本一致。與下臥基巖沒有直接關(guān)系，這是它與殘積物明顯的區(qū)別。發(fā)育形成的土壤：沙土-夾沙土-大泥土（3）河流沖積物：新沖積：沖積物是河流流水的地質(zhì)作用將兩岸基巖及其上部覆蓋的坡積、洪積物質(zhì)剝蝕后搬運、沉積在河流坡降平緩地帶形成的沉積物。即是由于河流的流水作用，將碎屑物質(zhì)搬運堆積在它流經(jīng)的區(qū)域內(nèi)，隨著從上游到下游水動力的不斷減弱，搬運物質(zhì)從粗到細(xì)逐漸沉積下來，（成都平原、徐家壩）土層深厚，養(yǎng)分豐富，肥力高。四川又叫天府之國。老沖積：第四紀(jì)沉積物第四紀(jì)沉積物是指第四紀(jì)時期因地質(zhì)作用所沉積的物質(zhì)，一般呈松散狀態(tài)。在第四紀(jì)連續(xù)下沉地區(qū)，

12、其最大厚度可達(dá)1000米。（卵石黃泥）夷平面30-40米（有網(wǎng)友說四川的土壤里為什么這么多鵝卵石？）四、土壤的形成土壤母質(zhì)在自然成土五因素作用下形成自然土壤。土壤是在氣候、母質(zhì)、植被（生物）、地形、時間綜合作用下產(chǎn)物。1母質(zhì)：土壤形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，構(gòu)成土壤的原始材料，其組成和理化性質(zhì)對土壤的形成，肥力高底有深刻影響。如：巖石風(fēng)化物：殘積物，堆積物；山地風(fēng)積物：風(fēng)力作用形成的“大沙堆”，顆粒均一；河流沖積物：水作用形成，具有成層性，沙粘相間；黃土壯母質(zhì)。2氣候：主要是溫度和降水，影響巖石風(fēng)化，土壤中礦物質(zhì)和有機(jī)物的分解及其產(chǎn)物的遷移，影響土壤的水熱狀況。南方：高溫多雨、風(fēng)化強(qiáng)烈，有機(jī)質(zhì)分解快土壤中

13、一、二價鹽淋失。3生物：土壤形成的主導(dǎo)因素。特別是綠色枯物將分散的，的營養(yǎng)元素進(jìn)行選擇性的吸收，集中地表并積累，促進(jìn)肥力發(fā)生和發(fā)展。4地形：主要起再分配作用，使水熱條件重行分配，從而使地表物質(zhì)再分配。不同地形形成的吐壤類型不同，其性質(zhì)和肥力不同。5時間：決定土壤形成發(fā)展的程度和階段。時間長短不同，土壤中物質(zhì)的淋溶和聚集長短不同。各因素相互影響，相互制約，共同作用形成不同類型。（舉例說明土壤多樣性）自然土壤在人為作用下，耕作土壤。1人類生產(chǎn)活動：耕作、灌溉、施肥等。2人類生產(chǎn)活動對土壤肥力的影響：發(fā)展林業(yè)：發(fā)展農(nóng)業(yè)：城市園林：土壤形成過程的主要12個成土過程。是為研究土壤類型的重要方法。五、土壤

14、剖面1、概念2、土壤的發(fā)生層3、土體構(gòu)型：概念及各發(fā)生層的代號1) 19世紀(jì)、道庫恰耶夫：腐殖質(zhì)聚集表層（A）、過渡層（B）、母質(zhì)層（C）。2) 1967，國際土壤學(xué)會：有機(jī)層（O）、腐殖質(zhì)層（A）、淋溶層（E）、淀積層（B）、母質(zhì)層（C）、母巖（R）。P93) 我國：O層：有機(jī)層A層：腐殖質(zhì)層E層：淋溶層，粘粒、Fe、Al分別或一起淋失，石英、砂粒、粉砂礫相對富積，一般位于O層或A層之下。B層：淀積層，(1)粘粒、Fe、Al、腐殖質(zhì)、碳酸鹽、石膏、硅淀積；(2)碳酸鹽淋失；(3)氧化鐵鋁富積；(4)氧化鐵鋁富積膠膜，彩度高，色紅。C層：母質(zhì)層R層：母巖G層：潛育層，長期飽和積水，鐵錳還原遷移

15、，土體灰藍(lán)色。P層：犁底層J層：礦質(zhì)結(jié)殼層，鹽殼、鐵殼過渡層：4、 土壤形態(tài)特征（1）土壤顏色：是重要的土壤形態(tài)特征之一；是判斷成土條件、成土過程、肥力特征和演變的規(guī)律的依據(jù)；是土壤分類和命名的依據(jù)之一。土壤顏色取決于化學(xué)組成和礦物組成，它反映土壤物質(zhì)組成和變化，是成土過程的結(jié)果的外在表現(xiàn)，其影響因素為：有機(jī)質(zhì)、礦物質(zhì)、水分、質(zhì)地、生物活動等。黑色：黑色深淺與有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)，腐殖質(zhì)80100g/kg，深黑色，是土壤肥力的標(biāo)志；<4050 g/kg，暗灰色；但不絕對，熱帶、亞熱帶的黑粘土，黑色，但腐殖質(zhì)含量<30 g/kg，因為含大量蒙脫石為主的粘粒，比表面大，使腐殖質(zhì)染色效果強(qiáng)

16、。堿土中腐殖質(zhì)高度分散，少量腐殖質(zhì)也能把土染成黑色。硫化物、二氧化錳、磁鐵礦、暗色原生礦物、鐵質(zhì)蒙脫石、木炭能使土壤呈黑色。土壤濕度大，色深。質(zhì)地粗，少量有機(jī)質(zhì)可使土色變深；質(zhì)地細(xì)，大量有機(jī)質(zhì)才能顯示同樣顏色。土壤剖面由上向下顏色由深變淺。紅色：赤鐵礦、水化赤鐵礦使土壤呈紅色，尤其養(yǎng)分條件好時。黃色：水化氧化鐵、褐鐵礦聚積。鐵的硫酸鹽氧化形成黃鉀鐵礬，呈鮮明草黃色。棕色：是大多數(shù)土壤的顏色，是大多數(shù)粘土礦物所具有的顏色，是紅、黃、白、黑的混合色，是土類中分布最廣的顏色。含有氧化鐵混合物的粘土礦物呈棕色。紫色：游離氧化錳含量高，與成土母質(zhì)的特點有關(guān)（較少見）。純藍(lán)色：沼澤土的潛育層的顏色，與干燥

17、時的藍(lán)鐵礦有關(guān)。綠色、橄欖色：過度潮濕成土條件下，含綠色含鐵礦物。上述顏色很少單獨出現(xiàn)，多以過度顏色或混合顏色出現(xiàn)，是土壤過度組成與混合組成的反應(yīng)測定。土壤一般為目測，帶有主觀性、任意性和異讀性，所以必須對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化：目前使用的門賽爾土壤比色卡比色確定土壤顏色。它是根據(jù)門賽爾顏色系統(tǒng)和門賽爾顏色命名法，結(jié)合土顏色的特點編制，用來測定和描述土壤顏色的標(biāo)準(zhǔn)比色卡定出并記錄下土壤顏色。門賽爾顏色系統(tǒng)是以顏色三屬性，即色調(diào)、色值、色度為基礎(chǔ)的。色調(diào)是指物體所呈現(xiàn)的顏色，即占優(yōu)勢的光譜色，共有10個基本色調(diào)，其中，5個主色調(diào)，即R（紅）、Y（黃）、G（綠）、B（藍(lán)）、P（紫）；5個輔色調(diào)，即YR（黃紅

18、）、GY（綠黃）、BG（藍(lán)綠）、PB（紫藍(lán)）、RP（紅紫）。再以2.5劃分4個等級，如YR（黃紅）又可分為2.5YR、5YR、7.5YR、10YR等。色值指土壤顏色的相對亮度，以無彩色（N）作基準(zhǔn)，把絕對黑（理想的黑色）作為0，把絕對白（理想的白色）作為10，分為010由暗到明的等分。色度是指光譜色的相對純度或強(qiáng)度，分為010由弱到強(qiáng)的等分，色度愈高，顏色愈濃艷。是光譜色的相對純度，即濃淡程度，實質(zhì)是某顏色摻進(jìn)白色的程度，色度越高，顏色越濃。例如紅色與粉紅色是一個色調(diào)，但紅色摻進(jìn)白色即呈粉紅色。色度等級分為010，由淡到濃。顏色命名的順序是色調(diào)、色值、色度，如某一土壤的色調(diào)是2.5YR，色值是4，色度是6，則命名法就是2.5YR4/6。5YR5/6表示色調(diào)5 YR，亮度5，色度6。如顏色在5YR5/6與5YR6/6之間，可寫成5YR5.5/6。土壤顏色的完整命名法：顏色名稱十門賽爾顏色命名，如紅棕（2.5YR4/6）、棕灰（10YR6/1）等。使用時，把某一土樣與帶標(biāo)準(zhǔn)色階的卡片相對照，便可定出并記錄下土壤顏色。(2)土壤質(zhì)地：土壤顆粒粗細(xì)狀況，野外手測法。(3)土壤結(jié)構(gòu)：土壤顆粒膠結(jié)狀況。土壤顆粒單獨或相互粘結(jié)成一定形狀一定大小的團(tuán)聚物，稱結(jié)構(gòu)體。例如：片狀結(jié)構(gòu)、棱柱狀結(jié)構(gòu)、柱狀結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)、角狀結(jié)構(gòu)、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)等。(4)土壤結(jié)持性：是土壤對機(jī)械應(yīng)力所表現(xiàn)的狀