第四章 土壤形成

第四章土壤形成第1頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三本章重點(diǎn)內(nèi)容：1風(fēng)化作用2土壤母質(zhì)特點(diǎn)與類型3成土因素及其作用4土壤形成的基本規(guī)律第2頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)巖石、礦物的風(fēng)化土壤形成經(jīng)歷了由巖石到風(fēng)化產(chǎn)物到土壤的漫長(zhǎng)過(guò)程。裸露巖石風(fēng)化作用風(fēng)化產(chǎn)物成土因素成土過(guò)程

土壤第3頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1風(fēng)化作用1.1概念風(fēng)化作用是指地球表面的巖石在外界因素，如大氣、水、生物及太陽(yáng)能的作用下所引起巖石的破碎和分解作用。1.2風(fēng)化作用類型1.2.1物理風(fēng)化作用巖石在物理因素作用下，只發(fā)生形狀和大小變化而不發(fā)生成分和性質(zhì)變化的破碎作用。第4頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三熱脹冷縮、凍融交替、流水沖刷、風(fēng)力侵蝕等都會(huì)使巖石破碎。水結(jié)冰時(shí)體積增大9％，壓力960kgcm-2超過(guò)一般巖石的抗壓。大理石(100)、花崗巖(70)、灰?guī)r(35)、砂巖(7-14)。巖石顏色越深、礦物成分越復(fù)雜，越易發(fā)生物理風(fēng)化。不同礦物的膨脹系數(shù)不同。常見礦物的膨脹系數(shù)（溫度升高1oC體積增加倍數(shù)）（×10-5）

石英

正長(zhǎng)石

斜長(zhǎng)石

角閃石

輝石

橄欖石

方解石

白云母

3.6

1.7

2.2

2.8

3.0

3.6

2.0

3.5

第5頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1.2.2化學(xué)風(fēng)化作用指巖石在化學(xué)作用下所引起的成分和性質(zhì)發(fā)生改變，產(chǎn)生新物質(zhì)的破碎分解過(guò)程。①溶解作用：在極性水分子的作用下，礦物顆粒表面的離子進(jìn)入水體形成水合離子。礦物雖然溶解度低，但是在漫長(zhǎng)地質(zhì)年代里，溶解還是可觀的。有機(jī)、無(wú)機(jī)酸的參與，溶解能力增加；溫度增加，溶解度也增加。第6頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三②水解作用：水具有一定解離度，解離出的H+與礦物中金屬離子發(fā)生交換作用而促進(jìn)礦物分解。當(dāng)有CO2或酸類物質(zhì)溶于水時(shí)，增加水的解離。如被CO2飽和的水中H+的濃度比純水大300倍。水的解離度隨溫度升高而增加。溫度(C)010183450解離度1.01.72.44.58.0水在不同溫度下的相對(duì)解離度第7頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三③水化作用：礦物與水結(jié)合形成含水礦物后會(huì)使體積增大、硬度降低，成為易于崩解的疏松狀態(tài)④氧化作用：氧是普遍存在的氧化劑，在濕潤(rùn)條件下，氧化力更強(qiáng)。CaSO4(硬石膏)+2H2O→CaSO4?2H2O(石膏，體積增加60%)第8頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1.2.3生物風(fēng)化作用巖石在生物因素作用下發(fā)生的破碎分解作用。機(jī)械破碎作用：植物根系伸展穿插、動(dòng)物活動(dòng)等都會(huì)對(duì)巖石產(chǎn)生機(jī)械破碎。生物化學(xué)作用：生物活動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生O2和CO2，促進(jìn)化學(xué)風(fēng)化；生物活動(dòng)中分泌釋放無(wú)機(jī)和有機(jī)酸，進(jìn)一步加速化學(xué)風(fēng)化作用。第9頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1.3風(fēng)化作用的結(jié)果物理風(fēng)化使巖石變細(xì)小，獲得了對(duì)水、氣的通透性，增加了比表面積，為進(jìn)一步風(fēng)化及化學(xué)風(fēng)化創(chuàng)造了條件。化學(xué)風(fēng)化改變了巖石的礦物組成和性質(zhì)，產(chǎn)生了粘粒、膠體物質(zhì)、可溶鹽類，使風(fēng)化產(chǎn)物具有了一定的吸附性和蓄水性。生物能在表層積累礦質(zhì)養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)，發(fā)展土壤肥力。生物出現(xiàn)大大加速風(fēng)化作用，也意味著土壤形成的開始。第10頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2礦物的風(fēng)化能力巖石的礦物組成是決定巖石抗風(fēng)化能力的重要因素，不同礦物的抗風(fēng)化能力不一樣。常見礦物的抗風(fēng)化能力依次為：石英>白云母>鉀(正)長(zhǎng)石>鈉長(zhǎng)石>鈣長(zhǎng)石>黑云母>角閃石>輝石>橄欖石。由于石英、白云母等抗風(fēng)化能力強(qiáng)，在土壤中豐富；而橄欖石、輝石不穩(wěn)定，在土壤中少。第11頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3礦物風(fēng)化程度的量度指標(biāo)3.1硅鋁率或硅鐵鋁率Ki或Sa=A/B，Ki或Sa稱為硅鋁率。

Kaf或Saf=A/(B+C)，Kaf或Saf稱為硅鐵鋁率。A為SiO2的克分子含量，B為Al2O3的克分子含量，C為Fe2O3的克分子含量。第12頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三通常硅鋁率或硅鐵鋁率反映風(fēng)化產(chǎn)物與巖石相比的脫硅或復(fù)硅程度。將土體和母巖或母質(zhì)加以對(duì)比，可以說(shuō)明成土過(guò)程的特征。值增大，有脫鐵鋁，減小則有富鋁化或脫硅作用。如果Kaf值增大，說(shuō)明土壤礦物風(fēng)化有脫鋁鐵過(guò)程；反之說(shuō)明有脫硅富鋁化過(guò)程。第13頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三對(duì)照剖面上下層的Kaf值，可說(shuō)明剖面中礦物質(zhì)的分解和淋溶狀況。粘粒部分的Kaf值，可用來(lái)推論粘土礦物類型，說(shuō)明土壤保肥能力。

我國(guó)土壤的Kaf值由南向北呈增加趨勢(shì)，如磚紅壤為1.1-1.5，紅壤為1.8-2.0，黃棕壤2.1-2.3，黑土2.6-3.0。第14頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.2遷移系數(shù)遷移系數(shù)＜1，表示該元素在土層中有淋溶，遷移系數(shù)＞1，說(shuō)明在土層中有積累。3.5.3淋溶率第15頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)成土因素及其作用土壤發(fā)生學(xué)理論提出了成土因素學(xué)說(shuō)，認(rèn)為土壤是成土因素綜合作用的產(chǎn)物。把生物、氣候、母質(zhì)、地形和時(shí)間稱為土壤形成的五大自然因素。人類出現(xiàn)之前，是自然因素一直在起作用，自從人類出現(xiàn)以后，土壤也受人類因素的作用。第16頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1母質(zhì)因素及其作用1.1土壤母質(zhì)的概念土壤母質(zhì)就是覆蓋于地球陸地表面的疏松巖石風(fēng)化產(chǎn)物。土壤母質(zhì)是土壤形成基礎(chǔ)，是土壤的前身，其組成和性質(zhì)對(duì)土壤的組成和性質(zhì)具有深刻影響，母質(zhì)與土壤之間存在血緣關(guān)系。如紫色土的紫色、石灰土的碳酸鹽、潮土的質(zhì)地層次等都是母質(zhì)帶來(lái)的。第17頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1.2母質(zhì)的特點(diǎn)（1）母質(zhì)是疏松的，具有一定通透性（2）母質(zhì)有一定的細(xì)顆粒，能產(chǎn)生毛管孔隙，從而具有一定的蓄水性（3）母質(zhì)具有粘粒和膠粒，具有一定的保肥供肥性能（4）母質(zhì)中含有可溶鹽類，具有一定的礦質(zhì)養(yǎng)分。第18頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1.3土壤母質(zhì)的類型成土母質(zhì)殘積母質(zhì)運(yùn)積母質(zhì)重力運(yùn)積水力運(yùn)積冰川運(yùn)積流水運(yùn)積湖水運(yùn)積海水運(yùn)積風(fēng)力運(yùn)積沖積母質(zhì)洪積母質(zhì)湖積母質(zhì)海積母質(zhì)坡積母質(zhì)黃土母質(zhì)沙丘冰磧母質(zhì)第19頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1.4母質(zhì)在土壤形成中的作用1.4.1是土壤的基本材料和骨架。土壤組成中，礦物質(zhì)占95%以上，而土壤礦物質(zhì)均來(lái)自母質(zhì)。1.4.2是土壤礦質(zhì)元素的最初來(lái)源。腐殖質(zhì)是出現(xiàn)于地球上有了生物之后，因此植物的原始養(yǎng)分來(lái)源于土壤礦質(zhì)養(yǎng)分而不是腐殖質(zhì)。植物生長(zhǎng)中的大部分礦質(zhì)養(yǎng)分由土壤提供，而土壤礦質(zhì)養(yǎng)分均來(lái)源于母質(zhì)。第20頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1.4.3母質(zhì)影響土壤的化學(xué)和礦物組成如紫色巖發(fā)育土壤鉀較豐富，石灰?guī)r發(fā)育的土壤富含鈣、鎂，湖積母質(zhì)發(fā)育土壤的富含有機(jī)質(zhì)。酸性巖發(fā)育的土壤原生礦物多，基性巖發(fā)育的原生礦物少。黃土母質(zhì)發(fā)育的含有較多的水云母、綠泥石。紫色巖、湖積物發(fā)育的蒙脫石和水云母較多。第21頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1.4.4母質(zhì)影響土壤的理化性質(zhì)無(wú)論什么土壤都或多或少繼承有母質(zhì)的性質(zhì)。紫色土的紫色、石灰土的石灰反應(yīng)、紅沙土的紅、粗、瘦，坡積母質(zhì)發(fā)育土壤含有石塊，湖積母質(zhì)發(fā)育土壤的質(zhì)地均一，石灰?guī)r、第四紀(jì)紅土、玄武巖發(fā)育土壤的粘重，花崗巖、砂頁(yè)巖、砂巖發(fā)育的土壤質(zhì)地較輕。第22頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1.4.5母質(zhì)影響成土過(guò)程的進(jìn)度和方向抗風(fēng)化力強(qiáng)的母質(zhì)發(fā)育程度慢，富含碳酸鹽的母質(zhì)由于其豐富的鹽基不斷地補(bǔ)充于土體中，可使土壤長(zhǎng)久地處在鹽基淋溶階段，從而延緩?fù)寥腊l(fā)育。由玄武巖發(fā)育的紅壤，其富鋁化程度、鐵鋁富積作用均比由花崗巖發(fā)育的紅壤強(qiáng)。第23頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1.4.6母質(zhì)的化學(xué)組成影響土壤腐殖質(zhì)母質(zhì)因素會(huì)引起土壤腐殖質(zhì)含量與化學(xué)結(jié)構(gòu)、基團(tuán)組成的差異，從而影響土壤腐殖質(zhì)的表面性質(zhì)、循環(huán)周轉(zhuǎn)及流出特點(diǎn)等環(huán)境特性。石灰?guī)r發(fā)育的土壤富含鈣，對(duì)腐殖質(zhì)起凝聚作用，可以以腐殖質(zhì)鈣的形式保留于土壤中?；◢弾r發(fā)育的地帶性土壤中腐殖質(zhì)鐵鋁含量高，易解離。第24頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2生物因素及其作用2.1土壤生物生物因素是影響土壤發(fā)展的最活躍的因素。沒(méi)有生物的作用就沒(méi)有土壤的形成。植物的光合作用，把太陽(yáng)能引進(jìn)了成土過(guò)程，使分散在巖石圈、水圈和大氣圈的營(yíng)養(yǎng)元素向土壤聚積并產(chǎn)生腐殖質(zhì)，形成良好的土壤結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造了土壤所固有的各種特殊生化環(huán)境。第25頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三土壤生物包括植物、土壤微生物和土壤動(dòng)物。2.1.1土壤微生物土壤微生物主要包括細(xì)菌、真菌、放線菌和藻類。土壤中的有機(jī)殘?bào)w是土壤微生物的主要營(yíng)養(yǎng)和能量來(lái)源。2.1.1.1土壤微生物的特點(diǎn)（1）個(gè)體小，一般用微米或毫微米即納米來(lái)計(jì)算，故可擴(kuò)散到土體中各部分。第26頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（2）種類多，能分解有機(jī)殘?bào)w、合成腐殖質(zhì)，有的能分解礦物質(zhì)和合成有機(jī)物。（3）繁殖能力強(qiáng)，數(shù)量巨大。每克土可到1億至幾十億個(gè)。2.1.1.2土壤微生物的分布特點(diǎn)（1）主要分布于礦物質(zhì)和有機(jī)顆粒表面，常形成復(fù)合體。個(gè)體小，具有膠體性質(zhì)，與有機(jī)質(zhì)、礦物質(zhì)相互吸附常形成無(wú)機(jī)－有機(jī)－生物復(fù)合體。第27頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（2）根際效應(yīng)：指植物根系周圍存在著種類繁多的微生物類群，根際土壤的微生物多于根外土壤的現(xiàn)象。根際就是指受植物活動(dòng)影響，在物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)上不同于土體的那部分根區(qū)土壤，一般為根軸表面數(shù)毫米之內(nèi)。根系能分泌有機(jī)和無(wú)機(jī)物，提供微生物營(yíng)養(yǎng)和能源，使得根際微生物比非根際多得多。第28頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（3）在土體具有垂直分布特點(diǎn)隨土層加深，微生物數(shù)量減少，土壤微生物主要分集中在20cm以上的土層。（4）具有與土壤相適應(yīng)的特點(diǎn)不同生物氣候帶土壤類型不同，其微生物數(shù)量和類型也不同。如黑鈣土、森林土中土壤微生物數(shù)量多，種類全，鹽堿土風(fēng)沙土則數(shù)量少，種類少。（5）土壤微生物數(shù)量和種類隨土壤熟化程度增加而增加。第29頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（6）土壤微生物的分布具有多種共存、相互關(guān)聯(lián)的特點(diǎn)土壤能為多種微生物提供條件，因而多種類群的微生物能同時(shí)同地共存。同一層土壤中，既有細(xì)菌、又有真菌和放線菌，只是在不同土壤條件下，其數(shù)量和活動(dòng)能力不同而已。第30頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2.1.1.3土壤細(xì)菌細(xì)菌單細(xì)胞微生物，也是土壤中分布最廣的微生物。細(xì)菌一般在20-30分鐘可以分裂一次，個(gè)體直徑多為0.5-2um，最適合于中性條件下生活。（1）按形狀可以將細(xì)菌分為球菌、桿菌和螺旋菌。（2）按生理類型劃分主要有：碳水化合物分解菌、氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、固氮菌等。第31頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（3）按營(yíng)養(yǎng)類型可分為：營(yíng)養(yǎng)類型自養(yǎng)型及兼自養(yǎng)型異養(yǎng)型好氣性嫌氣性芽孢桿菌無(wú)芽孢菌異氧型細(xì)菌占土壤細(xì)菌的絕大多數(shù)，無(wú)芽孢菌是土壤中分布最廣、數(shù)量最多的土壤細(xì)菌類群，根際幾乎90%以上為無(wú)芽孢菌。兼氣性第32頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2.1.1.4土壤真菌真菌是土壤微生物的重要組成部分，如土壤霉菌、纖維分解真菌、木質(zhì)素分解真菌、腐殖質(zhì)真菌、菌根菌、土壤酵母菌等。真菌都是好氣性異養(yǎng)型微生物，在通氣好和酸性下最為活躍，在酸性土壤中，真菌的作用極為重要。真菌大部分呈絲狀，分支的菌絲組成菌絲體。第33頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三按照營(yíng)養(yǎng)方式和植物之間的關(guān)系可以將真菌分為：腐生真菌、共生真菌、寄生真菌三類。共生真菌可以與植物建立互利互惠的關(guān)系，植物為真菌提供光合產(chǎn)物，真菌為植物提供礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)和改善植物生存環(huán)境。真菌與植物根系形成的共生體成為菌根。菌根可分為內(nèi)生、外生和周生菌根。第34頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2.1.1.5土壤放線菌放線菌在進(jìn)化系統(tǒng)中介于細(xì)菌和真菌之間，與真菌的相似之處是有菌絲組成的菌絲體。特點(diǎn)有：好氣性條件下特別活躍比細(xì)菌耐旱，能在最大持水量的15％下正?；顒?dòng)能適應(yīng)高溫，30?C以上發(fā)育良好pH適較廣，3.4-8.5，最適于7-8.5的微堿性環(huán)境能分解木質(zhì)素等難分解有機(jī)物質(zhì)。第35頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2.1.1.6土壤藻類藻類具有葉綠素，能進(jìn)行光合作用。土壤常見藻類有藍(lán)藻、綠藻、裸藻、接合藻和硅藻，以綠藻和藍(lán)藻最多，所以在濕潤(rùn)土壤上常形成一層綠色。藻類能增加土壤有機(jī)質(zhì)，土壤形成的最初階段是由藻類和真菌結(jié)合的共生體，在母巖或母質(zhì)上積累了土壤中最早的有機(jī)質(zhì)，藻類還可以溶解巖石、分解礦物提供礦質(zhì)養(yǎng)分，藻類還能促進(jìn)固氮，增加土壤氮素。第36頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2.1.2土壤動(dòng)物土壤動(dòng)物脊椎動(dòng)物：爬蟲、鼠類等無(wú)脊椎動(dòng)物節(jié)肢動(dòng)物：蟻類、蝸牛等原生動(dòng)物蠕蟲動(dòng)物線形動(dòng)物:線蟲環(huán)節(jié)動(dòng)物:蚯蚓根足或變形蟲類鞭毛蟲類纖毛蟲類第37頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三常見土壤動(dòng)物第38頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2.2生物對(duì)土壤形成的作用（1）合成有機(jī)物質(zhì)，將太陽(yáng)能引進(jìn)成土過(guò)程綠色植物通過(guò)光合作用將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化呈化學(xué)能，將無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化呈有機(jī)物，使太陽(yáng)能進(jìn)入土壤形成過(guò)程。（2）富集礦質(zhì)養(yǎng)分，改變了地表物質(zhì)循環(huán)的方向植物能吸收土壤深層養(yǎng)分，然后以參落物歸還到土壤表層，使表層肥沃。第39頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（3）產(chǎn)生土壤有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)生物殘?bào)w是土壤有機(jī)質(zhì)的主要來(lái)源，生物殘?bào)w分解的中間產(chǎn)物在微生物作用下形成土壤所特有的腐殖質(zhì)，極大的改善了土壤肥力性狀。（4）影響土壤物理化學(xué)性質(zhì)如腐殖質(zhì)增加土壤保肥性、保水性，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成；植物根系的伸展、土壤動(dòng)物活動(dòng)促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)形成。第40頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（5）促進(jìn)風(fēng)化，活化土壤養(yǎng)分生物分泌物、殘?bào)w分解物等加速礦物化學(xué)分化，釋放礦質(zhì)養(yǎng)分；根系穿插和動(dòng)物打孔可促進(jìn)物理分化；某些微生物如鉀、硫、鐵、硅酸鹽細(xì)菌等能分解礦物，釋放礦質(zhì)養(yǎng)分。（6）固氮作用，增加土壤氮素巖石和母質(zhì)不含氮素，固氮微生物和固氮植物使土壤氮素的重要來(lái)源。第41頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（7）分解和轉(zhuǎn)化物質(zhì)，釋放礦質(zhì)養(yǎng)分，促進(jìn)土壤物質(zhì)循環(huán)進(jìn)入土壤的生物殘?bào)w經(jīng)過(guò)微生物作用一方面形成土壤腐殖質(zhì)，另一方面生物殘?bào)w和土壤有機(jī)質(zhì)被分解，釋放礦質(zhì)養(yǎng)分，進(jìn)行新循環(huán)。（8）影響成土過(guò)程和土壤分布不同生物群落下，土壤形成過(guò)程不同，形成分土壤類型不同。第42頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三總之，生物作用的實(shí)質(zhì)是富積礦質(zhì)養(yǎng)分，合成和分解有機(jī)質(zhì)，并在此過(guò)程中產(chǎn)生了土壤腐殖質(zhì)，從而發(fā)展了土壤肥力，改變地球表面物質(zhì)循環(huán)的方向，是土壤形成的動(dòng)力。沒(méi)有生物就形成不了土壤，所以生物因素是土壤形成的主導(dǎo)因素。第43頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3氣候因素在土壤形成中的作用3.1影響巖石礦物的風(fēng)化和物質(zhì)淋溶溫度增加10°C，化學(xué)反應(yīng)速度增加1－2倍，從0°C到50°C

，化合物的解離度增加7倍。故熱帶地區(qū)巖石風(fēng)化速度、土壤形成速度、風(fēng)化產(chǎn)物和土壤的厚度比溫帶和寒帶大得多。第44頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三水分越豐富，物質(zhì)淋溶越強(qiáng)，所以濕潤(rùn)地區(qū)淋溶強(qiáng)烈，鹽分少，而干旱地區(qū)淋溶弱，鹽分多。3.2影響土壤成土過(guò)程高溫多雨氣候下，以脫硅富鋁化過(guò)程為主，干旱氣候下，以鹽堿化為主，冷濕氣候下，會(huì)發(fā)生灰化過(guò)程，溫濕氣候條件會(huì)發(fā)生黃化過(guò)程。第45頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.3影響有機(jī)質(zhì)的合成與分解不同氣候下生長(zhǎng)量不同。濕熱氣候下，生長(zhǎng)量大，分解也迅速，腐殖化程度并不高。溫暖濕潤(rùn)氣候下，有機(jī)物質(zhì)腐殖化程度高，所以土壤腐殖質(zhì)含量高。溫度降低，水分增加或者溫度升高，水分減少，都不利于腐殖質(zhì)積累。不同氣候條件下的腐殖質(zhì)組成和性質(zhì)也會(huì)不同。第46頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.4影響土壤理化性質(zhì)高溫多雨氣候，淋溶強(qiáng)，土壤缺乏鹽基，向酸性發(fā)展，酸性土有效養(yǎng)分低，保肥能力也低，土壤物理性質(zhì)差。干旱氣候下，鹽基物質(zhì)不容易淋溶，土壤呈中性或堿性反應(yīng)。但形成鹽堿土后，土壤物理性質(zhì)惡劣，植物難以生長(zhǎng)。第47頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三土壤向堿性或中性發(fā)展，從而使土壤理化性質(zhì)不同。氣候帶植物群社形成土壤溫暖干旱草原草本與好氣性微生物栗鈣土溫暖濕潤(rùn)草甸草本與嫌氣性細(xì)菌黑土、黑鈣土寒冷濕潤(rùn)針葉林與真菌灰化土3.5影響植物群社植物群社是指在一定的氣候條件下，植被與微生物類型的特定組合。不同植物群社下會(huì)形成不同土壤類型。第48頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4地形因素在土壤形成中的作用4.1地形影響母質(zhì)的重新分布不同地形部位母質(zhì)類型不同：如山頂為殘積母質(zhì)、山坡為坡積母質(zhì)、山口山麓前沿為洪積母質(zhì)、河流階地、沖積平原為沖積母質(zhì)，湖泊周圍為湖積母質(zhì)、海濱地帶為海積母質(zhì)。不同地形部位母質(zhì)厚度不同。第49頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4.2地形影響水熱的重新分配地形支配地表徑流，從而影響土壤中物質(zhì)的淋溶與淀積。如濕潤(rùn)地區(qū)較高的地形部位，徑流由高向低，還有部分水補(bǔ)充到地下水，土壤物質(zhì)易被淋溶，在坡度高處常為礫質(zhì)薄層土壤。低洼地可得到額外水量，物質(zhì)不易淋溶，腐殖質(zhì)易積累，土色較暗，土層較厚，干旱地區(qū)會(huì)形成鹽漬土。第50頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三不同地形部位水熱狀況不同。在山地，隨海拔升高，熱減少，濕度增加，坡地比平地淋溶強(qiáng)。不同坡向，水熱狀況不同，我國(guó)南坡溫度高于北坡，濕度大于北坡。北坡植物開花比南坡晚就是這個(gè)原因。白居易的《大林寺桃花》詩(shī)反應(yīng)的可能就是這種現(xiàn)象。第51頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4.3地形影響土壤發(fā)育與地理分布山地地勢(shì)高，坡度大，具有強(qiáng)烈的切割作用，造成水熱狀況的特殊性，從山麓到山頂，氣候、植被發(fā)生有規(guī)律的變化，從而使土壤類型具有垂直分布規(guī)律。南北坡土壤類型組合和界線也有區(qū)別，同一土壤類型在北坡出現(xiàn)的海拔高于南坡。如棕壤秦嶺在北坡出現(xiàn)的海拔為1500m，在南坡為1300m。第52頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三地形對(duì)土壤發(fā)育也有深刻影響。地殼上升或下降，使土壤發(fā)生演變。如河谷地形中，河漫灘為水成土，低級(jí)階地為半水成土，高級(jí)階地不受潛水影響而成地帶性土。河谷繼續(xù)發(fā)展，低級(jí)階地稱為高級(jí)階地，河漫灘稱為低級(jí)階地，則半水成土向地帶性土、水成土向半水成土演化。河漫灘沖擊土低級(jí)階地幼年紅壤高級(jí)階地成熟紅壤侵蝕階地侵蝕紅壤第53頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4.4地形影響土壤侵蝕土壤侵蝕是指土壤及其母質(zhì)在水或風(fēng)的作用下產(chǎn)生搬運(yùn)和沉積的過(guò)程。地表坡度越大，侵蝕作用越強(qiáng)。水蝕要一定坡度，而風(fēng)蝕在如何地方都可以發(fā)生，但是地形可以加速或減緩風(fēng)蝕強(qiáng)度。第54頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三5時(shí)間因素在土壤形成中的作用土壤與其它物體一樣，也受時(shí)間的影響。生物、氣候、母質(zhì)、地形等因素作用隨時(shí)間延長(zhǎng)而加深，所以土壤也隨時(shí)間進(jìn)展而不斷變化發(fā)展。5.1隨時(shí)間推移，土壤發(fā)育程度和成土過(guò)程加深，非地帶性土壤向地帶性土壤演化。第55頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三黑色石灰土棕色石灰土黃色石灰土紅色石灰土紅壤濕熱氣候棕壤黃壤或黃棕壤溫濕氣候冷濕氣候第56頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三5.2隨時(shí)間推移土壤與母質(zhì)之間的差異越來(lái)越大。如碳酸鹽類巖石發(fā)育土壤開始呈堿性，含有碳酸鹽有石灰反應(yīng)，隨時(shí)間推移發(fā)育成紅壤或磚紅壤后就不再有碳酸鹽，而呈酸性到強(qiáng)酸性。荷蘭沿海圍田表層0-20cm碳酸鹽含量為9%~10%，150年后為6.5%，再150年后，為痕量。第57頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三5.3土壤也有一定的年齡。土壤年齡分為絕對(duì)年齡和相對(duì)年齡。絕對(duì)年齡是指從土壤開始形成起直到目前為止這段時(shí)間。相對(duì)年齡是指土壤所處的發(fā)育階段和土壤的發(fā)育程度。阿拉斯加一種土壤的有機(jī)質(zhì)達(dá)到平衡的時(shí)間只用200年，而科羅拉多另一種土壤卻經(jīng)過(guò)3000年。第58頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三如阿拉斯加冰磧物，經(jīng)過(guò)15年，剖面物明顯分異，250年后，有12cm厚的凋落物和棕色淋溶層，1000年左右，土壤具有10cm的灰化層淋溶層和15-20cm厚暗棕色淀積層。俄羅斯平原黑鈣土30-40cm處土層年齡約3000年，140-150cm處約7000年。第59頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三灰化土經(jīng)過(guò)大約15000年可以形成10、10、25-30cm厚的腐殖質(zhì)層、灰化淋溶層和淀積層。美國(guó)中、東部的老成土形成于約13萬(wàn)以前，氧化土形成于約2百萬(wàn)年前，火山灰母質(zhì)在2500mm年降雨量下形成氧化土只要約10萬(wàn)年。熱帶森林下花崗巖發(fā)育成磚紅壤大約12萬(wàn)年，雷州半島氣候下玄武巖發(fā)育1cm厚紅色風(fēng)化產(chǎn)物約2萬(wàn)年。第60頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三6人為因素人類活動(dòng)是農(nóng)業(yè)土壤形成的主要因素，人為因素不能與其它因素等同看待，不同于自然因素。6.1人類活動(dòng)對(duì)土壤的影響是有意的、有目的的，是在生產(chǎn)實(shí)踐中，在逐漸認(rèn)識(shí)土壤發(fā)生發(fā)展的基礎(chǔ)上，利用改良土壤、定向培肥土壤。6.2人類活動(dòng)具有社會(huì)性，受社會(huì)制度和生產(chǎn)力的影響。第61頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三6.3人為因素影響具有雙重性。合理利用可加速土壤熟化，提高肥力。如合理耕作施肥、興修水利、合理灌溉、適當(dāng)旱改水、修筑梯田、種植綠肥、改良土壤不良性質(zhì)等。不合理利用則破壞土壤，降低肥力。如過(guò)量施用化肥、農(nóng)藥污染、城市與工業(yè)污染、過(guò)度墾殖和放牧使土壤退化和荒漠化、毀林造成土壤侵蝕。灌排不當(dāng)造成土壤鹽堿化等。第62頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)土壤形成的實(shí)質(zhì)與成土過(guò)程1土壤形成的標(biāo)志1.1富含腐殖質(zhì)結(jié)構(gòu)層的出現(xiàn)。腐殖質(zhì)是生物形成的，它的產(chǎn)生極大地提高了土壤肥力，使母質(zhì)形成土壤成為可能。1.2有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的形成。有機(jī)復(fù)合體的形成使得土壤肥力能夠不斷發(fā)展，是形成良好結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。第63頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2土壤形成的實(shí)質(zhì)2.1物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)地球上生物出現(xiàn)之前物質(zhì)循環(huán)為：裸露巖石風(fēng)化作用風(fēng)化產(chǎn)物搬運(yùn)作用海洋沉積物膠結(jié)硬化海洋巖石海陸變遷我們把這種由巖石到風(fēng)化產(chǎn)物，再到巖石，如此循環(huán)往復(fù)，不斷進(jìn)行的過(guò)程稱為物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)。第64頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2.2物質(zhì)的生物小循環(huán)地球上有生物之后的物質(zhì)循環(huán)為：礦質(zhì)養(yǎng)分有機(jī)體死亡殘?bào)w微生物作用腐殖質(zhì)生物合成枯落死亡這種由礦質(zhì)養(yǎng)分到生物有機(jī)體，再到礦質(zhì)養(yǎng)分，如此循環(huán)往復(fù)不斷進(jìn)行的過(guò)程稱為物質(zhì)的生物小循環(huán)。第65頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2.3地質(zhì)大循環(huán)與生物小循環(huán)的特點(diǎn)地質(zhì)大循環(huán)生物小循環(huán)沒(méi)有生物參加，不會(huì)產(chǎn)生腐殖質(zhì)，不能形成土壤有生物參加，產(chǎn)生了腐殖質(zhì)和有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體涉及范圍廣，整個(gè)地球都是這樣涉及范圍小，一定生物氣候條件經(jīng)歷時(shí)間長(zhǎng)，循環(huán)一次數(shù)百萬(wàn)年至數(shù)億年經(jīng)歷時(shí)間短，一年或幾百年礦質(zhì)養(yǎng)分向下淋溶礦質(zhì)養(yǎng)分就地聚積第66頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2.4土壤形成的基本規(guī)律僅有地質(zhì)大循環(huán)，是不能形成土壤的。只有在地質(zhì)大循環(huán)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)生物小循環(huán)的作用，才能使母質(zhì)成為土壤。當(dāng)然，沒(méi)有地質(zhì)大循環(huán)，生物小循環(huán)也無(wú)法進(jìn)行。所以土壤形成的實(shí)質(zhì)是物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)與生物小循環(huán)的矛盾統(tǒng)一，這也是土壤形成的基本規(guī)律。地質(zhì)大循環(huán)是基礎(chǔ)，生物小循環(huán)是動(dòng)力。第67頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3主要成土過(guò)程3.1原始成土過(guò)程是指從巖生微生物著生開始到高等植物定居之前的土壤形成過(guò)程。這一過(guò)程包括三個(gè)階段巖漆或漆皮階段：巖石表面著生藍(lán)藻、綠藻和硅藻等巖生微生物。地衣階段：地衣對(duì)原生礦物發(fā)生強(qiáng)烈的破壞。苔蘚階段：苔蘚代替地衣，使細(xì)土和有機(jī)質(zhì)不斷增多，為綠色高等植物準(zhǔn)備了肥沃基質(zhì)。第68頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三真菌藻類殼狀地衣腐蝕巖石合成有機(jī)質(zhì)

原始土壤葉狀地衣養(yǎng)分有機(jī)質(zhì)增加枝狀地衣土層加厚、生境改善苔蘚植物出現(xiàn)土層增厚肥力提高蕨類、草本侵入成土加快肥力提高灌木入侵草本衰落喬木入侵林灌混雜喬木控制灌木衰落森林土壤初級(jí)土壤草原土壤第69頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.2有機(jī)物質(zhì)合成分解與轉(zhuǎn)化過(guò)程3.2.1腐殖化過(guò)程生物殘?bào)w在微生物作用下，通過(guò)一系列的生物化學(xué)作用形成土壤腐殖質(zhì)，在土體上部積累的過(guò)程。腐殖化過(guò)程是各種土壤都普遍存在的過(guò)程，只是在不同環(huán)境下，土壤腐殖質(zhì)的組成、性狀、及其分布各不相同。腐殖質(zhì)化的結(jié)果使土體發(fā)生分化，在土體上部形成了暗色腐殖質(zhì)層。第70頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.2.2泥炭化過(guò)程指有機(jī)質(zhì)以不同分解程度的植物殘?bào)w形式在土壤上層不斷積累的過(guò)程。主要發(fā)生在地下水位高、地表有積水的沼澤地，特別在低溫潮濕環(huán)境，濕生植物的殘?bào)w在嫌氣條件下不能徹底分解與轉(zhuǎn)化，而以未分解、半分解狀態(tài)的有機(jī)物形式積累于地表，形成一個(gè)暗灰色的泥炭層(H)的過(guò)程。第71頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.2.3礦質(zhì)化過(guò)程是指土壤中的有機(jī)物質(zhì)在微生物的作用下被分解、氧化，轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)機(jī)態(tài)物質(zhì)的過(guò)程。礦質(zhì)化過(guò)程廣泛存在于好氣環(huán)境，是與有機(jī)質(zhì)積累過(guò)程相對(duì)立的土壤形成過(guò)程，是土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)與再利用不可缺少的過(guò)程。第72頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.3粘化過(guò)程是指土體中的礦質(zhì)顆粒由粗變細(xì)而成粘粒，以及粘粒在剖面的積聚過(guò)程。粘化過(guò)程分為殘積粘化和淀積粘化。風(fēng)化作用形成的粘粒未發(fā)生移動(dòng)而就地積累形成粘化土層就是殘積粘化。多發(fā)生在干旱地區(qū)的荒漠和半漠境區(qū)。土體上部形成的粘粒隨下滲水向下淋溶，在土體一定深度淀積形成粘化層的過(guò)程就是淀積粘化。多發(fā)生在暖溫帶和亞熱帶濕潤(rùn)地區(qū)。第73頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.4富鋁化過(guò)程在濕熱生物氣候下，原生礦物強(qiáng)烈分解，鹽基離子和硅酸大量淋失，鐵、鋁、錳在次生粘土礦物中不斷形成氧化物而相對(duì)積累的過(guò)程稱為富鋁化過(guò)程，由于伴隨硅的淋失，也叫脫硅富鋁化過(guò)程，也叫富鐵鋁化過(guò)程。由于鐵的氧化物作用，使土體呈紅色，有時(shí)出現(xiàn)鐵結(jié)核或鐵磐層。第74頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.5脫鈣和鈣積過(guò)程脫鈣和鈣積過(guò)程是指碳酸鹽在土體中的淋溶和淀積過(guò)程。脫鈣作用指難溶性碳酸鹽在水和CO2的作用下形成水溶性碳酸氫鹽，并隨水淋溶出某一土層或土體的過(guò)程。鈣積或鈣化過(guò)程指重碳酸鹽淋溶到一定部位時(shí)，如果發(fā)生脫水或者CO2分壓降低，水溶性重碳酸鹽又轉(zhuǎn)化成難溶性碳酸鹽在土壤中沉積下來(lái)的過(guò)程。第75頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三在地下水位較高，且富含碳酸鹽的情況下，在土壤剖面中地下水位交替升降的部位，形成石灰粉末混雜于泥土中，呈漿狀，稱為泥灰鹽化過(guò)程，如果碳酸鹽形成石灰結(jié)核，稱為砂姜，則此過(guò)程稱為砂姜化過(guò)程。已經(jīng)脫鈣的土壤表層，由于自然或人為施肥而使土壤表層含鈣量大于下層的過(guò)程稱為復(fù)鈣過(guò)程。第76頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三荒漠地區(qū)干旱半干旱濕草原、草甸草原濕潤(rùn)地區(qū)鈣基本不移動(dòng)上部脫鈣，下部鈣積，粉末、結(jié)核狀C層B層鈣以菌絲或斑點(diǎn)狀出現(xiàn)剖面全脫鈣氣候?qū)γ撯}與鈣積過(guò)程的影響第77頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.6灰化過(guò)程指土體上部尤其是亞表層中二氧化硅相對(duì)富積、而三、二氧化物及腐殖質(zhì)淋溶到下部淀積而相對(duì)富積的過(guò)程。在寒濕氣候和郁蔽針葉林植被下，殘落物富含單寧、樹脂等多酚類物質(zhì)而缺乏鹽基，微生物作用后產(chǎn)生強(qiáng)酸性有機(jī)酸，殘落物疏松多孔，有利于水分滲漏而發(fā)生酸性淋溶，鐵鋁與有機(jī)酸形成絡(luò)合物向下淋溶，硅在酸性下溶解度低而殘留在土體上部形成灰白色層，稱為灰化層。第78頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三淋溶液在土體下部遇到高鹽基狀態(tài)或者水被土體吸收后，三、二氧化物與腐殖質(zhì)淀積下來(lái)形成紅棕色淀積層，稱為灰化淀積層?；一^(guò)程發(fā)生的前提：（1）充沛的淋洗水分，（2）強(qiáng)酸性腐殖質(zhì)，（3）多酚類物質(zhì)的存在。第79頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.7鹽化過(guò)程是指在蒸發(fā)量大于降水量的情況下，易溶鹽類隨毛管上升水?dāng)y帶到土體表層集聚的過(guò)程。除濱海地區(qū)外，多發(fā)生干旱和半干旱地區(qū)。鹽化土中的可溶鹽因被水淋洗而從從某一土層或整個(gè)剖面中移去的過(guò)程稱為脫鹽化過(guò)程。碳酸鉀氯化鈣氯化鈉氯化鉀硫酸鎂重碳酸鈣硫酸亞鐵硫酸鈣碳酸鎂硫酸鈉11259.535.727.626.016.215.70.20.014.8一些化合物在0C時(shí)的溶解度氯化鎂54.3(20C)，硫酸鉀12(25C)，碳酸鈣0.001(25C)第80頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.8堿化過(guò)程是指Na+在土壤膠體上累積，使土壤呈強(qiáng)堿性反應(yīng)，并形成物理性質(zhì)惡化的堿化層的過(guò)程。關(guān)于土壤堿化的機(jī)理有多種：（1）脫鹽交換學(xué)說(shuō)：中性鹽解離后，大量Na+交換土壤膠體的Ca2+、Mg2+。（2）生物積累學(xué)說(shuō)：藜科植物吸收大量的鈉鹽，死亡礦化后形成很多碳酸鈉、碳酸氫鈉等堿性鈉鹽而使土壤膠體吸附Na+逐步形成堿土。第81頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（3）硫酸鹽還原學(xué)說(shuō)：地下水位較高地區(qū)，Na2SO4與有機(jī)質(zhì)在嫌氣條件下解離，硫酸鹽還原細(xì)菌使Na2SO4變成NaS，進(jìn)而與CO2作用形成Na2CO3，從而使土壤堿化。堿化層Na+占陽(yáng)離子交換量的20％以上，pH可到9以上。從土壤膠體上除去Na+，使堿化土變成非堿化土的過(guò)程稱為脫堿化過(guò)程。第82頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.9潛育化和潴育化過(guò)程在漬水環(huán)境，有機(jī)質(zhì)嫌氣分解，鐵錳被還原成低價(jià)，而使土體染成藍(lán)灰色或青灰色的過(guò)程。鐵錳還原后易于流失，所以潛育層硅鋁率高。在漬水處于變動(dòng)的情況下，土體干濕交替頻繁，使鐵錳等變價(jià)物質(zhì)氧化與還原、淋溶與淀積交替，而使土體出現(xiàn)