第一章土壤物理性质资料课件

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1、第一章 土壤物理性质,第一节土壤的形成,土壤，就是指地球陆地表面能够生长绿色植物的那层疏松的表层。 其厚度从数厘米至2-3甚至几十米不等。土壤的形成是一个极其漫长的过程，大约每一百万年只能形成1厘米厚的土壤。 一、影响土壤形成的因素 1、自然因素 在19世纪7080年代（1883年），俄国学者，土壤发生学创始人道库恰耶夫提出了五大成土因素。,（1）母质：影响土壤的性状。,母质是构成土壤的原始材料，母质是岩石的风化产物，单纯风化过程只能产生母质而不能形成土壤。 （地壳的岩石按生成方式可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩3大类。 岩浆岩（火成岩）是指地球内部熔融的岩浆侵入地壳一定的深度或喷出地表后，冷凝所

2、形成的岩石；沉积岩是地壳表面的岩石经过风化、搬运、沉积等作用，在一定条件下再形成的岩石；变质岩是指沉积岩或岩浆岩在高温高压等作用下，其矿物组成、结构、构造和化学成分发生剧烈的变化，所形成的岩石。） 土壤是以母质为基础通过成土过程形成的。坚硬的岩石经过风化可以逐渐变为土壤，疏松的土粒经过成岩化的地质作用也可以逐渐固结为岩石。,（2）气候：温度、水分起主要作用。,气候因素可直接支配着陆地表面的水、热条件，水分和热量，不但直接参与母质的风化过程和母质的地质淋溶过程，而且更重要的是它们在很大程度上控制着植物和微生物的生长，影响土壤有机物质的积累和分解，控制着植物和微生物类型及其生活条件，决定着有机物质

3、的分解和积累的特点，对母质和土壤中的物质和能量的转化、转移过程有着极大的影响，因而在不同的气候条件下，可形成不同类型的土壤。,（3）地形：使母质进行再分布，并对地面接受水分和热量产生影响。,地形影响着水热状况的分布，在不同的海拔高度或相同海拔高度的不同坡向上，温度和水分状况是不同的，因而影响着植物类型的出现和有机物质的分解和累积的特点，同时也影响着母质和土壤中一切物质的转化和转移的特点，故不同地形条件下可出现不同类型的土壤。,（4）时间：陆地土壤的形成大约于4亿年左右的古生代中期，为原始幼年土。,土壤形成过程的程度是以时间为转移的，土壤是随时间的推移而不断发展的。 随着所经历的时间不同，土壤中

4、物质的淋溶和聚积的程度也有所差异。因此，土壤形成过程必然要受到成土年龄，即时间因素的影响。,（5）生物：植被：主要是高等绿色植物。,威廉斯(B.P.B)认为：生物是形成土壤的主导因素。 生物的生命活动除了在母质表层聚积植物营养元素之外，植物还合成了许多有机物质，以有机残留体的形式进入土壤中。在自然成土因素中，生物是具有特殊意义和作用的因素。,2、人为因素：改变地形、人工灌溉、人工排水等各种活动影响土壤的发育。,人为因素可以通过改造自然条件给一个具体的自然土壤予以深刻的影响，使其演变速度远远大于自然演化过程。 与自然因素的区别： 人类活动对土壤的影响是有意识、有目的、定向的。 人类活动是社会性的

5、，它受着社会制度和社会生产力的影响，在不同的社会制度和不同的生产力水平下，人类活动对土壤的影响及其效果有很大的差别。 人类活动的影响可通过改变各自然因素而起作用，并可分为有利和有害两个方面 。 人类对土壤的影响也具有两重性，利用合理，有助于土壤肥力的提高；利用不当会破坏土壤。,二、土壤形成的实质,苏联道库恰耶夫指出了五大成土因素。 苏联威廉士提出：在五大因素中生物起主要作用， 认为生物产生以前,地球上仅存在物质的地质大循环,即： 岩石风化搬运沉积岩石风化搬运。 生物出现后，改变了物质的去向，形成了物质的生物小循环，即： 营养元素有机体营养元素。 土壤形成的实质就是物质的地质大循环和物质的生物小

6、循环矛盾统一。,三、土壤形成的基本过程,原始成土过程 从岩石露出地表着生微生物和低等植物开始到高等植物定居之前形成的土壤过程。分为三个阶段：“岩漆”、“地衣”和“苔藓”阶段。 有机质累积与消耗过程 脱钙与积钙过程 干旱、半干旱地区土壤钙的碳酸盐移动积累的过程。 盐化与脱盐化过程 盐化过程是指地表水、地下水以及母质中含有的盐分，在强烈的蒸发作用下，通过土壤水的垂直和水平移动，逐渐向地表积聚 。 脱盐过程是土壤中可溶性盐通过降水或人为灌溉洗盐、开沟排水，降低地下水位，迁移到下层或排出土体。 粘化过程 土壤剖面中粘粒形成和积累的过程。可分为残积粘化(residual clayification)和淀

7、积粘化(illuvial clayification) 。,富铝化过程 指在湿热气候条件下，土壤中矿物发生强烈化学风化，铝、硅、铁和盐基物质发生分离，硅和盐基物质被大量淋失，铝和铁在土壤中发生相对富积。 潜育化与潴育化过程 潜育化过程是土壤长期渍水，受到有机质嫌气分解，而铁锰强烈还原，形成灰兰灰绿色土体的过程。 潴育化过程是土壤渍水带经常处于上下移动，土体中干湿交替比较明显，使土壤中氧化还原反复交替，结果在土体内出现锈纹、锈斑、铁锰结核和红色胶膜等物质。 熟化过程 通过耕作、培肥与改良，促进水肥气热诸因素不断谐调，使土壤向有利于作物高产方面转化的过程。 等等。,第二节 土壤的形态特征,土壤形态

8、特征是土壤的外部特征，这种外部特征通过人们的感官（视觉，触觉，嗅觉）来实现。,一、土壤剖面,1、土壤剖面：土壤剖面是指显露地表至母质 (母岩)的土壤垂直断面。 一般采用挖土坑的方法观察土壤剖面。土坑的容积和侧向范围的大小以观察者能工作为度；土壤剖面的深度则随土壤类型而异，原则上以显露母质层或母岩为宜，通常在1-3米；对于盐渍土和地下水位较高的土壤，以出现地下水为止。,2、土壤发生层：由于成土作用形成的土层。,土壤发生层：指在土壤形成过程中，由于经常发生物质的转化、富集、迁移、淋失、淀积等等，土体逐渐分化出与成土母质明显不同的土壤层次，常见的土壤发生层有：耕作熟化层、犁底层、有机质层、物质淋溶层

9、（典型为灰化层）、物质淀积层。,二、自然土壤的发生层,覆盖层（枯枝落叶层）：由覆盖在矿质土壤中的有机物构成。 淋溶层（腐殖质层）：颜色较暗，根系多，动物活动明显。 淀积层：由上层淋溶来的物质淀积而成。 母质层：由岩石风化物的残积物或运积母质形成。 岩石层。 在黄土高原地区由于水土流失，土壤受到侵蚀作用而失去A层，保留B，C层的剖面构型。,O层 (A0)为枯落物层。发生在有机土中，一般在矿质土的表层。有机碳含量大於17%。在泥炭土上发育的称为O层，在森林植被上发育的，根据分解程度不同又可分为三个亚层： L未分解的枯枝落叶层，植物残体的结构仍可识别 F半分解的枯枝落叶层，植物残体部分被土壤动物和/

10、或真菌分解。 H分解完全的枯枝落叶层，已失去原有植物组织形态。 A层为腐殖质层，具有淋溶作用，有机质聚积较多。 B层为淀积层，由上层淋溶下来的物质淀积而成，一般情况下大都坚实。该层的特征为富含三二氧化物或粘土，或是土壤结构的形成，或是颜色的变化指示水解，氧化或还原。 C层为母质层，一般未受成土过程的影响，但也会具有潜育作用，碳酸钙和碳酸镁的聚积以及可溶性盐的聚积。,三、耕作土壤的层次,耕作层：受耕作影响，疏松，暗质，根系多集中于这层。 受耕作、施肥、灌溉影响最强烈的土壤层，厚度一般约20厘米左右。耕作层易受生产活动和地表生物、气候条件的影响，一般疏松多孔，干湿交替频繁，温度变化大，通透性良好，

11、物质转化快，含有效态养分多。根系主要集中分布于这一层中，一般约占全部根系总量的60%以上。 犁底层：颜色较浅, 较紧实。 位于耕作层之下，厚约6-8厘米。典型的犁底层很紧实，孔隙度小，非毛管孔隙（大孔隙）少，毛管孔隙（小孔隙）多，所以通气性差，透水性不良，结构常呈片状，甚至有明显可见的水平层理。这是经常受耕畜和犁的压力以及通过降水，灌溉使粘粒沉积而形成的。,心土层：犁底层之下，颜色浅，根系少。 位于犁底层以下，厚度约为20-30厘米，该层也能受到一定的犁、畜压力的影响而较紧实，但不象犁底层那样紧实。在耕作土壤中，心土层是起保水保肥作用的重要层次，是生长后期供应水肥的主要层次。在这一层中根系的数

12、量约占根系总量的20-30%。 底土层：不受耕作影响，人们把这层土称为生土或死土。 在心土层以下，一般位于土体表面50-60厘米以下的深度。此层受地表气候的影响很少，同时也比较紧实，物质转化较为缓慢，可供利用的营养物质较少，根系分布较少。一般常把此层的土壤称为生土或死土。 岩石层。,四、土壤剖面形态特征,1、颜色：是土壤最重要的形态特征之一，是划分土壤层次的重要依据，也是一些土壤命名的依据之一。土壤颜色主要决定于土壤化学组成和矿物组成。 土壤颜色是土壤内在物质组成在外在色彩的表现。由於土壤的矿物组成和化学组成不同，所以土壤的颜色是多种多样的。通常在鉴别土壤层次和土壤分类时，土壤颜色是非常明显的

13、特征。土壤颜色采用芒塞尔颜色命名系统，将土块与标准颜色卡对比，给予命名。给土壤的颜色定名时，用一种颜色常常有困难，往往要用两种颜色来表示，如棕色，有暗棕、黑棕、红棕等之分。这样定名，在前面的字是形容词，是指次要的颜色，而后面的字是指主要的颜色。,决定土壤的颜色，主要有以下几种物质： 腐殖质 含量多时，使土壤颜色呈黑色。含量少时，使土壤颜色呈暗灰色。 氧化铁 在土壤中德氧化铁一般多为含水氧化铁，如褐铁矿，针铁矿等，这些矿物使土壤呈铁锈色和黄色。 石英，斜长石，方解石，高岭石，二氧化硅粉末，碳酸钙粉末等，它们都能使土壤呈白色。 氧化亚铁广泛出现在沼泽土，潜育土中，它使土壤具有蓝色或青灰色，如蓝铁矿

14、，这类矿物为白色，但遇空气中德氧即很快变为青灰色。 除物质成分影响土壤颜色外，土壤的物理性状不同，也会使土色有所差别。例如，土壤愈湿，颜色愈深，土壤愈细，颜色愈浅，光线愈暗，颜色愈深。所以在比较土壤颜色时，必须注明条件。 土壤颜色本身对树木生长并不重要，但是颜色却可指示土壤的许多重要特征。土壤颜色还可影响土壤的温度。深色土壤比浅色土壤易吸热；有森林植被的土壤受温度的影响比裸露的土壤小；森林火灾后，表层土壤颜色变深，从而导致土温增加。,2、质地； 3、结构； 4、坚实度； 5、孔隙状况； 6、新生体（土壤形成过程中，由于物质的迁移、淋洗和聚积所产生的物质）； 在土壤形成过程中新产生的或聚积的物质

15、称为新生体，它们具有一定的外形和界限。新生体可以按它们的外观分类，也可按它们的化学组成来分类。 按外观分，新生体 盐霜、盐斑、结核等。 按照化学组成分，新生体可由易溶性盐类组成，如氯化钠、硫酸钠、碳酸钙等；还有由晶质或非晶质的化合物组成，如含水氧化铁的化合物、氧化亚铁的化合物、锰的化合物、二氧化硅和有机物等。 新生体是判断土壤性质，土壤组成和发生过程等非常重要的特征。例如，盐结皮和盐霜，表示土壤中有可溶性盐类的存在。锈斑和铁结核是近代或过去，在水影响下产生于干湿交替的特征。,7、侵入体 （由人类活动影响产生的；位于土体中，但不是土壤形成过程中聚积和产生的物体，称为侵入体。侵入体有砖头、瓦片、铁

16、器和磁器等。一般常见于耕作土壤中，是判断人为经营活动对土壤层次影响所达到的深度，以及土层的来源等。 ） 8、根量； 9、石砾含量； 10、碳酸钙含量； 11、pH值：用混合指示剂测定； 12、层次过渡状况。,第三节土壤质地,一、土壤的组成（soil constitution） 土壤是由固相、液相和气相三相物质组成的疏松多孔体。 固相：体积约占50，其中包括38的矿物质和12的有机质。 液相：体积约占535，其中主要是土壤水和溶于水中的物质。 气相：体积约占1535，其中包括氧，二氧化碳、氮及其它气体。 土壤液相与气相共同存在于固相物质之间的孔隙中，形成一个互相联系、互相制约的统一整体，为植物提供必要的生活条件，是土壤肥力的物质基础。,二、土壤的机械组成（土壤的颗粒组成）,1、土粒和粒级 土壤颗粒土粒，通常专指矿物颗粒。 土粒大小以粒径为标准，土粒形状大多不是球形，只能用当量粒径（即与其静水沉降速度相同的圆球直径）代替之。 自然界中的土粒大小不同，其化学组成、性质等也有明显差异。通常将粒径大小相近，性质相似的土粒分为一级，这种土粒大小的不同级别，称为粒级。土壤中各粒级百分含量