第四章-土壤形成

第四章土壤形成第一頁，共92頁本章重點內(nèi)容：1風(fēng)化作用2土壤母質(zhì)特點與類型3成土因素及其作用4土壤形成的基本規(guī)律第二頁，共92頁第一節(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)物到土壤的漫長過程。裸露巖石風(fēng)化作用風(fēng)化產(chǎn)物成土因素成土過程

土壤第三頁，共92頁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。第四頁，共92頁熱脹冷縮、凍融交替、流水沖刷、風(fēng)力侵蝕等都會使巖石破碎。水結(jié)冰時體積增大9％，壓力960kgcm-2超過一般巖石的抗壓。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

正長石

斜長石

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

第五頁，共92頁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入水體形成水合離子。礦物雖然溶解度低，但是在漫長地質(zhì)年代里，溶解還是可觀的。有機、無機酸的參與，溶解能力增加；溫度增加，溶解度也增加。第六頁，共92頁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)生交換作用而促進礦物分解。當(dāng)有CO2或酸類物質(zhì)溶于水時，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解離度第七頁，共92頁③水化作用：礦物與水結(jié)合形成含水礦物后會使體積增大、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，在濕潤條件下，氧化力更強。CaSO4(硬石膏)+2H2O→CaSO4?2H2O(石膏，體積增加60%)第八頁，共92頁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。機械破碎作用：植物根系伸展穿插、動物活動等都會對巖石產(chǎn)生機械破碎。生物化學(xué)作用：生物活動中會產(chǎn)生O2和CO2，促進化學(xué)風(fēng)化；生物活動中分泌釋放無機和有機酸，進一步加速化學(xué)風(fēng)化作用。第九頁，共92頁1.3風(fēng)化作用的結(jié)果物理風(fēng)化使巖石變細小，獲得了對水、氣的通透性，增加了比表面積，為進一步風(fēng)化及化學(xué)風(fēng)化創(chuàng)造了條件?；瘜W(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。第十頁，共92頁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)長石>鈉長石>鈣長石>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，在土壤中豐富；而橄欖石、輝石不穩(wěn)定，在土壤中少。第十一頁，共92頁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。第十二頁，共92頁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)加以對比，可以說明成土過程的特征。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，說明土壤礦物風(fēng)化有脫鋁鐵過程；反之說明有脫硅富鋁化過程。第十三頁，共92頁對照剖面上下層的Kaf值，可說明剖面中礦物質(zhì)的分解和淋溶狀況。粘粒部分的Kaf值，可用來推論粘土礦物類型，說明土壤保肥能力。

我國土壤的Kaf值由南向北呈增加趨勢，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。第十四頁，共92頁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，說明在土層中有積累。3.5.3淋溶率第十五頁，共92頁第二節(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，認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。第十六頁，共92頁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)帶來的。第十七頁，共92頁1.2母質(zhì)的特點（1）母質(zhì)是疏松的，具有一定通透性（2）母質(zhì)有一定的細顆粒，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。第十八頁，共92頁1.3土壤母質(zhì)的類型成土母質(zhì)殘積母質(zhì)運積母質(zhì)重力運積水力運積冰川運積流水運積湖水運積海水運積風(fēng)力運積沖積母質(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)第十九頁，共92頁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)均來自母質(zhì)。1.4.2是土壤礦質(zhì)元素的最初來源。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)分來源于土壤礦質(zhì)養(yǎng)分而不是腐殖質(zhì)。植物生長中的大部分礦質(zhì)養(yǎng)分由土壤提供，而土壤礦質(zhì)養(yǎng)分均來源于母質(zhì)。第二十頁，共92頁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。第二十一頁，共92頁1.4.4母質(zhì)影響土壤的理化性質(zhì)無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、第四紀紅土、玄武巖發(fā)育土壤的粘重，花崗巖、砂頁巖、砂巖發(fā)育的土壤質(zhì)地較輕。第二十二頁，共92頁1.4.5母質(zhì)影響成土過程的進度和方向抗風(fēng)化力強的母質(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充于土體中，可使土壤長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。第二十三頁，共92頁1.4.6母質(zhì)的化學(xué)組成影響土壤腐殖質(zhì)母質(zhì)因素會引起土壤腐殖質(zhì)含量與化學(xué)結(jié)構(gòu)、基團組成的差異，從而影響土壤腐殖質(zhì)的表面性質(zhì)、循環(huán)周轉(zhuǎn)及流出特點等環(huán)境特性。石灰?guī)r發(fā)育的土壤富含鈣，對腐殖質(zhì)起凝聚作用，可以以腐殖質(zhì)鈣的形式保留于土壤中。花崗巖發(fā)育的地帶性土壤中腐殖質(zhì)鐵鋁含量高，易解離。第二十四頁，共92頁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。沒有生物的作用就沒有土壤的形成。植物的光合作用，把太陽能引進了成土過程，使分散在巖石圈、水圈和大氣圈的營養(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。第二十五頁，共92頁土壤生物包括植物、土壤微生物和土壤動物。2.1.1土壤微生物土壤微生物主要包括細菌、真菌、放線菌和藻類。土壤中的有機殘體是土壤微生物的主要營養(yǎng)和能量來源。2.1.1.1土壤微生物的特點（1）個體小，一般用微米或毫微米即納米來計算，故可擴散到土體中各部分。第二十六頁，共92頁（2）種類多，能分解有機殘體、合成腐殖質(zhì)，有的能分解礦物質(zhì)和合成有機物。（3）繁殖能力強，數(shù)量巨大。每克土可到1億至幾十億個。2.1.1.2土壤微生物的分布特點（1）主要分布于礦物質(zhì)和有機顆粒表面，常形成復(fù)合體。個體小，具有膠體性質(zhì)，與有機質(zhì)、礦物質(zhì)相互吸附常形成無機－有機－生物復(fù)合體。第二十七頁，共92頁（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)。根系能分泌有機和無機物，提供微生物營養(yǎng)和能源，使得根際微生物比非根際多得多。第二十八頁，共92頁（3）在土體具有垂直分布特點隨土層加深，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。第二十九頁，共92頁（6）土壤微生物的分布具有多種共存、相互關(guān)聯(lián)的特點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同地共存。同一層土壤中，既有細菌、又有真菌和放線菌，只是在不同土壤條件下，其數(shù)量和活動能力不同而已。第三十頁，共92頁2.1.1.3土壤細菌細菌單細胞微生物，也是土壤中分布最廣的微生物。細菌一般在20-30分鐘可以分裂一次，個體直徑多為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、氨化細菌、硝化細菌、反硝化細菌、硫細菌、鐵細菌、固氮菌等。第三十一頁，共92頁（3）按營養(yǎng)類型可分為：營養(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芽孢菌異氧型細菌占土壤細菌的絕大多數(shù)，無芽孢菌是土壤中分布最廣、數(shù)量最多的土壤細菌類群，根際幾乎90%以上為無芽孢菌。兼氣性第三十二頁，共92頁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。第三十三頁，共92頁按照營養(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。第三十四頁，共92頁2.1.1.5土壤放線菌放線菌在進化系統(tǒng)中介于細菌和真菌之間，與真菌的相似之處是有菌絲組成的菌絲體。特點有：好氣性條件下特別活躍比細菌耐旱，能在最大持水量的15％下正?；顒幽苓m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)素等難分解有機物質(zhì)。第三十五頁，共92頁2.1.1.6土壤藻類藻類具有葉綠素，能進行光合作用。土壤常見藻類有藍藻、綠藻、裸藻、接合藻和硅藻，以綠藻和藍藻最多，所以在濕潤土壤上常形成一層綠色。藻類能增加土壤有機質(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，藻類還能促進固氮，增加土壤氮素。第三十六頁，共92頁2.1.2土壤動物土壤動物脊椎動物：爬蟲、鼠類等無脊椎動物節(jié)肢動物：蟻類、蝸牛等原生動物蠕蟲動物線形動物:線蟲環(huán)節(jié)動物:蚯蚓根足或變形蟲類鞭毛蟲類纖毛蟲類第三十七頁，共92頁常見土壤動物第三十八頁，共92頁2.2生物對土壤形成的作用（1）合成有機物質(zhì)，將太陽能引進成土過程綠色植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化呈化學(xué)能，將無機物轉(zhuǎn)化呈有機物，使太陽能進入土壤形成過程。（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。第三十九頁，共92頁（3）產(chǎn)生土壤有機質(zhì)和腐殖質(zhì)生物殘體是土壤有機質(zhì)的主要來源，生物殘體分解的中間產(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，促進土壤團粒結(jié)構(gòu)形成；植物根系的伸展、土壤動物活動促進土壤結(jié)構(gòu)形成。第四十頁，共92頁（5）促進風(fēng)化，活化土壤養(yǎng)分生物分泌物、殘體分解物等加速礦物化學(xué)分化，釋放礦質(zhì)養(yǎng)分；根系穿插和動物打孔可促進物理分化；某些微生物如鉀、硫、鐵、硅酸鹽細菌等能分解礦物，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源。第四十一頁，共92頁（7）分解和轉(zhuǎn)化物質(zhì)，釋放礦質(zhì)養(yǎng)分，促進土壤物質(zhì)循環(huán)進入土壤的生物殘體經(jīng)過微生物作用一方面形成土壤腐殖質(zhì)，另一方面生物殘體和土壤有機質(zhì)被分解，釋放礦質(zhì)養(yǎng)分，進行新循環(huán)。（8）影響成土過程和土壤分布不同生物群落下，土壤形成過程不同，形成分土壤類型不同。第四十二頁，共92頁總之，生物作用的實質(zhì)是富積礦質(zhì)養(yǎng)分，合成和分解有機質(zhì)，并在此過程中產(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，是土壤形成的動力。沒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。第四十三頁，共92頁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。第四十四頁，共92頁水分越豐富，物質(zhì)淋溶越強，所以濕潤地區(qū)淋溶強烈，鹽分少，而干旱地區(qū)淋溶弱，鹽分多。3.2影響土壤成土過程高溫多雨氣候下，以脫硅富鋁化過程為主，干旱氣候下，以鹽堿化為主，冷濕氣候下，會發(fā)生灰化過程，溫濕氣候條件會發(fā)生黃化過程。第四十五頁，共92頁3.3影響有機質(zhì)的合成與分解不同氣候下生長量不同。濕熱氣候下，生長量大，分解也迅速，腐殖化程度并不高。溫暖濕潤氣候下，有機物質(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)也會不同。第四十六頁，共92頁3.4影響土壤理化性質(zhì)高溫多雨氣候，淋溶強，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。第四十七頁，共92頁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草甸草本與嫌氣性細菌黑土、黑鈣土寒冷濕潤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。不同植物群社下會形成不同土壤類型。第四十八頁，共92頁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。第四十九頁，共92頁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。如濕潤地區(qū)較高的地形部位，徑流由高向低，還有部分水補充到地下水，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)會形成鹽漬土。第五十頁，共92頁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。不同坡向，水熱狀況不同，我國南坡溫度高于北坡，濕度大于北坡。北坡植物開花比南坡晚就是這個原因。白居易的《大林寺桃花》詩反應(yīng)的可能就是這種現(xiàn)象。第五十一頁，共92頁4.3地形影響土壤發(fā)育與地理分布山地地勢高，坡度大，具有強烈的切割作用，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。第五十二頁，共92頁地形對土壤發(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，低級階地為半水成土，高級階地不受潛水影響而成地帶性土。河谷繼續(xù)發(fā)展，低級階地稱為高級階地，河漫灘稱為低級階地，則半水成土向地帶性土、水成土向半水成土演化。河漫灘沖擊土低級階地幼年紅壤高級階地成熟紅壤侵蝕階地侵蝕紅壤第五十三頁，共92頁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)生搬運和沉積的過程。地表坡度越大，侵蝕作用越強。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)蝕強度。第五十四頁，共92頁5時間因素在土壤形成中的作用土壤與其它物體一樣，也受時間的影響。生物、氣候、母質(zhì)、地形等因素作用隨時間延長而加深，所以土壤也隨時間進展而不斷變化發(fā)展。5.1隨時間推移，土壤發(fā)育程度和成土過程加深，非地帶性土壤向地帶性土壤演化。第五十五頁，共92頁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五十六頁，共92頁5.2隨時間推移土壤與母質(zhì)之間的差異越來越大。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。第五十七頁，共92頁5.3土壤也有一定的年齡。土壤年齡分為絕對年齡和相對年齡。絕對年齡是指從土壤開始形成起直到目前為止這段時間。相對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質(zhì)達到平衡的時間只用200年，而科羅拉多另一種土壤卻經(jīng)過3000年。第五十八頁，共92頁如阿拉斯加冰磧物，經(jīng)過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。第五十九頁，共92頁灰化土經(jīng)過大約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。美國中、東部的老成土形成于約13萬以前，氧化土形成于約2百萬年前，火山灰母質(zhì)在2500mm年降雨量下形成氧化土只要約10萬年。熱帶森林下花崗巖發(fā)育成磚紅壤大約12萬年，雷州半島氣候下玄武巖發(fā)育1cm厚紅色風(fēng)化產(chǎn)物約2萬年。第六十頁，共92頁6人為因素人類活動是農(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人類活動對土壤的影響是有意的、有目的的，是在生產(chǎn)實踐中，在逐漸認識土壤發(fā)生發(fā)展的基礎(chǔ)上，利用改良土壤、定向培肥土壤。6.2人類活動具有社會性，受社會制度和生產(chǎn)力的影響。第六十一頁，共92頁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。如過量施用化肥、農(nóng)藥污染、城市與工業(yè)污染、過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。第六十二頁，共92頁第三節(jié)土壤形成的實質(zhì)與成土過程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有機無機復(fù)合體的形成。有機復(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)。第六十三頁，共92頁2土壤形成的實質(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)，不斷進行的過程稱為物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)。第六十四頁，共92頁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)分有機體死亡殘體微生物作用腐殖質(zhì)生物合成枯落死亡這種由礦質(zhì)養(yǎng)分到生物有機體，再到礦質(zhì)養(yǎng)分，如此循環(huán)往復(fù)不斷進行的過程稱為物質(zhì)的生物小循環(huán)。第六十五頁，共92頁2.3地質(zhì)大循環(huán)與生物小循環(huán)的特點地質(zhì)大循環(huán)生物小循環(huán)沒有生物參加，不會產(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)和有機無機復(fù)合體涉及范圍廣，整個地球都是這樣涉及范圍小，一定生物氣候條件經(jīng)歷時間長，循環(huán)一次數(shù)百萬年至數(shù)億年經(jīng)歷時間短，一年或幾百年礦質(zhì)養(yǎng)分向下淋溶礦質(zhì)養(yǎng)分就地聚積第六十六頁，共92頁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)過生物小循環(huán)的作用，才能使母質(zhì)成為土壤。當(dāng)然，沒有地質(zhì)大循環(huán)，生物小循環(huán)也無法進行。所以土壤形成的實質(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)是動力。第六十七頁，共92頁3主要成土過程3.1原始成土過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程。這一過程包括三個階段巖漆或漆皮階段：巖石表面著生藍藻、綠藻和硅藻等巖生微生物。地衣階段：地衣對原生礦物發(fā)生強烈的破壞。苔蘚階段：苔蘚代替地衣，使細土和有機質(zhì)不斷增多，為綠色高等植物準備了肥沃基質(zhì)。第六十八頁，共92頁真菌藻類殼狀地衣腐蝕巖石合成有機質(zhì)

原始土壤葉狀地衣養(yǎng)分有機質(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土壤草原土壤第六十九頁，共92頁3.2有機物質(zhì)合成分解與轉(zhuǎn)化過程3.2.1腐殖化過程生物殘體在微生物作用下，通過一系列的生物化學(xué)作用形成土壤腐殖質(zhì)，在土體上部積累的過程。腐殖化過程是各種土壤都普遍存在的過程，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。第七十頁，共92頁3.2.2泥炭化過程指有機質(zhì)以不同分解程度的植物殘體形式在土壤上層不斷積累的過程。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，濕生植物的殘體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)的有機物形式積累于地表，形成一個暗灰色的泥炭層(H)的過程。第七十一頁，共92頁3.2.3礦質(zhì)化過程是指土壤中的有機物質(zhì)在微生物的作用下被分解、氧化，轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機態(tài)物質(zhì)的過程。礦質(zhì)化過程廣泛存在于好氣環(huán)境，是與有機質(zhì)積累過程相對立的土壤形成過程，是土壤營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)與再利用不可缺少的過程。第七十二頁，共92頁3.3粘化過程是指土體中的礦質(zhì)顆粒由粗變細而成粘粒，以及粘粒在剖面的積聚過程。粘化過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程就是淀積粘化。多發(fā)生在暖溫帶和亞熱帶濕潤地區(qū)。第七十三頁，共92頁3.4富鋁化過程在濕熱生物氣候下，原生礦物強烈分解，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積累的過程稱為富鋁化過程，由于伴隨硅的淋失，也叫脫硅富鋁化過程，也叫富鐵鋁化過程。由于鐵的氧化物作用，使土體呈紅色，有時出現(xiàn)鐵結(jié)核或鐵磐層。第七十四頁，共92頁3.5脫鈣和鈣積過程脫鈣和鈣積過程是指碳酸鹽在土體中的淋溶和淀積過程。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程。鈣積或鈣化過程指重碳酸鹽淋溶到一定部位時，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的過程。第七十五頁，共92頁在地下水位較高，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，稱為泥灰鹽化過程，如果碳酸鹽形成石灰結(jié)核，稱為砂姜，則此過程稱為砂姜化過程。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程稱為復(fù)鈣過程。第七十六頁，共92頁荒漠地區(qū)干旱半干旱濕草原、草甸草原濕潤地區(qū)鈣基本不移動上部脫鈣，下部鈣積，粉末、結(jié)核狀C層B層鈣以菌絲或斑點狀出現(xiàn)剖面全脫鈣氣候?qū)γ撯}與鈣積過程的影響第七十七頁，共92頁3.6灰化過程指土體上部尤其是亞表層中二氧化硅相對富積、而三、二氧化物及腐殖質(zhì)淋溶到下部淀積而相對富積的過程。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)生強酸性有機酸，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。第七十八頁，共92頁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)淀積下來形成紅棕色淀積層，稱為灰化淀積層?；一^程發(fā)生的前提：（1）充沛的淋洗水分，（2）強酸性腐殖質(zhì)，（3）多酚類物質(zhì)的存在。第七十九頁，共92頁3.7鹽化過程是指在蒸發(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剖面中移去的過程稱為脫鹽化過程。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時的溶解度氯化鎂54.3(20C)，硫酸鉀12(25C)，碳酸鈣0.001(25C)第八十頁，共92頁3.8堿化過程是指Na+在土壤膠體上累積，使土壤呈強堿性反應(yīng)，并形成物理性質(zhì)惡化的堿化層的過程。關(guān)于土壤堿化的機理有多種：（1）脫鹽交換學(xué)說：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：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。第八十一頁，共92頁（3）硫酸鹽還原學(xué)說：地下水位較高地區(qū)，Na2SO4與有機質(zhì)在嫌氣條件下解離，硫酸鹽還原細菌使Na2SO4變成NaS，進而與CO2作用形成Na2CO3，從而使土壤堿化。堿化層Na+占陽離子交換量的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程稱為脫堿化過程。第八十二頁，共92頁3.9潛育化和潴育化過程在漬水環(huán)境，有機質(zhì)嫌氣分解，鐵錳被還原成低價，而使土體染成藍灰色或青灰色的過程。鐵錳還原后易于流失，所以潛育層硅鋁率高。在漬水處于變動的情況下，土體干濕交替頻繁，使鐵錳等變價物質(zhì)氧化與還原、淋溶與淀