土壤圈系统2015剖析

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1、土 壤 圈 系 统,第一节 土壤圈系统的物质组成和特性 第二节 土壤形成和演化的机理 第三节 土壤的类型和分布,第一节 土壤圈系统的物质组成和特性,一、土壤与土壤肥力 二、土壤的物质组成 1、固态物质（原生矿物、次生矿物、有机质） 2、液态物质 3、气态物质 三、土壤的理化性质,土壤：陆地表面具有一定肥力的疏松表层。 土壤最本质的特征是具有肥力。,一、土壤与土壤肥力,土壤肥力(soil fertility)：土壤具有不断地供应和调 节植物在生活过程中所需要的养分、水分、空气和热量的能力。,二、土壤的物质组成,固态物质（原生矿物、次生矿物、有机质）液态物质 气态物质,原生矿物,1、固态物质,岩石

2、风化后的碎屑物质，矿物的化学组成和结晶构造没有改变。 硅酸盐类矿物：长石类、云母类、辉石、角闪石等，易风化形成次生矿物。 氧化物类矿物：石英、赤铁矿等 硫化物类矿物：FeS2 磷酸盐类矿物：磷灰石,长石类 长石类矿物占地壳总重量的 50-60%，占土壤总重量的 10-15%，包括： 钾长石 KAlSi3O8 钠长石 NaAlSi3O8 钙长石 CaAlSi3O8,云母类,白云母：KH2Al3(SiO4) 黑云母：KH2(MgFe)Al(SiO4)3 云母类矿物占岩浆岩的3%，是植物钾元素的最重要来源,由原生矿物经过变质作用所形成的矿物。 次生矿物多数是土壤矿物中最细小的部分（粒径 0.001毫

3、 米），具有胶体特性，称为粘土矿物。,次生矿物,高岭土,土壤有机质分类： 碳水化合物：包括各种糖类、淀粉、纤维素等 有机酸 木质素：是植物木质部的主要组成成分 含氮、磷、硫的有机化合物： 土壤腐殖质:是土壤有机质的主要成分，占有机质的5060%,土壤有机质,土壤中的水是土壤肥力的重要因素。 （1）束缚水 水分受土粒间的吸力所阻，不轻易在土壤中移动。 吸湿水：被矿物吸收的水分 膜状水：被吸引在土粒间呈薄膜状的水分,2、液态物质,（2）自由水 在土壤中自由移动的水分。 重力水:水分是受重力作用影响向下移动 毛管水:如果在气候干旱地区，蒸发率大於下渗率，水分会在泥土中向上移动，称为毛管水。,土壤空气

4、来自大气，但由于生物活动的影响， 土壤空气与大气的组成有差异。土壤空气通常湿度 较高、二氧化碳成份较高、氧气成份较少。,3、气态物质,1、土壤的颜色 2、土壤的质地 3、土体质地构型 4、土壤的酸碱性,三、土壤的理化性质,1、土壤的颜色,土壤颜色反映了土壤的化学性质和矿物成分,是研究成土过程、肥力特征和演变的依据之一。 土壤三原色：,黑色：腐殖质 红色：Fe2O3，水化后的氧化铁(Fe2O3.3H2O)偏黄色。 白色：SiO2、Al2O3、CaCO3，干旱和半干旱地区土 壤含碳酸钙、石膏等，呈灰白色调。,2、土壤的质地(soil texture),矿物的粒级划分,粒级：将矿物粒径大小相近的土粒

5、归为一类。 砾石： 2 mm，由原生矿物组成，主要为抗风化能力较强的石英 砂粒：20.02 mm，与砾石相似 粉砂粒：0.020.002 mm，绝大部分为原生矿物 粘粒： 0.002 mm，主要为次生粘土矿物,土壤质地分类 土壤质地：土壤中固体颗粒的大小及其组合情况 砂土：以砂粒为主的土壤,主要特征： 大孔隙多，毛管孔隙少 通气、透水性强，保水能力弱 温度变化剧烈，春季升温快，发苗早，为暖性土 有机质分解迅速彻底，不易积累，保肥能力弱 土体松散，易耕作，适耕期长，供肥快,改良措施： 掺粘土 增施有机肥 施肥“少吃多餐”,粘土,主要特征： 非毛管孔隙少，毛管孔隙多 通气、透水性差，保水、保肥能力

6、强 有机质分解缓慢，养分含量丰富 热容量大，温度变化缓慢，为冷性土 土体粘重，不易耕作，适耕期短,改良措施： 掺砂 增施有机肥,壤土,砂粒、粉砂粒和粘粒所占比例相当的混合土壤。 主要特征： 通气、透水性好 保水、保肥能力强 温度稳定，耕作性能好,3、土体质地构型,影响土壤水、肥、气、热的，不仅是土壤质地，还包括土地质地构型。 通体均匀一致型 上砂下粘型 上粘下砂型 夹粘夹砂型 较好的质地构型是上砂下粘，有利于耕作、发苗，又托水托肥。 相反，上粘下砂型较差。,4、土壤的酸碱性,酸性物质 碳酸：二氧化碳与水结合的产物 腐殖酸：富里酸、胡敏酸 弱有机酸：醋酸、草酸、柠檬酸 碱性物质 土壤中的交换Na

7、+、K+被胶体吸附,一、土壤剖面 二、土壤形成的一般规律 三、土壤的形成因素 四、主要成土过程,第二节 土壤形成和演化的机理,一、土壤剖面(soil parofile),土壤剖面模式,Organic层（有机质层） A层（腐殖质层） E层（淋溶层） B层（淀积层） C层（风化层） Rock层（基岩层）,O层（有机质层）,覆盖于土壤表面由动植物残体及其分解物组成 的层次。,A层（腐殖质层）,与O层合称为表土层(surface layer)。 土壤有机质在土壤动物和微生物的作用下经腐烂、分解和再合成的产物。,E层（淋溶层）,淋溶作用占优势，K、Ca、Na、Mg、Fe、Al等 淋失，在此层中只留下抗风

8、化能力强的矿物颗粒。 淋溶层颜色浅淡，呈灰白色，颗粒较粗。 淋溶作用：随着上层水分的下渗，硅酸盐、铁、铝 等向下层淋失。,B层（淀积层）,此层淀积了从E层淋溶下来的物质，质地粘重、土体结实，一般为红棕色。,C层（风化层）,岩石已经风化，但还没有受到成土过程的影响，是上部土体赖以形成的成土母质。,R层（基岩层）,尚未风化的岩石。,二、土壤形成的一般规律,1、地质大循环 2、生物小循环 3、地质大循环与生物小循环的关系,1、地质大循环(geologic cycle),地质大循环：矿物质和养分在陆地和海洋之间的循 环变化过程。 过程： 岩石风化剥蚀搬运沉积固结成岩 地壳抬升岩石风化,2、生物小循环,

9、又称养分循环，指营养元素在生物体和土壤之间的循环变化过程。 过程： 土壤中的养分光合作用植(动)物有机体 动植物残体土壤有机物微生物分解 腐殖质土壤中的养分,3、地质大循环与生物小循环的关系,生物小循环是叠加在地质大循环的较小时间尺度 的次级物质循环； 地质大循环的总趋势是陆地物质的流失，造成土 壤养分的分散，而生物小循环的总趋势是使流失 中的物质集中在地表。,三、土壤的形成因素,土壤是在成土母质、气候、生物、地形、时间五个因素的综合作用下形成的（俄国，道库恰耶夫）。,1、成土母质 2、气候 3、生物 4、地形 5、时间,1、成土母质,成土母质：由岩石碎块、原生矿物和次生矿物组成 的岩石风化物

10、。 土壤中90%以上的矿物来自母质，愈年轻的土壤， 与母质的差异越小； 不同的母质可以发育成同一种土壤，同一种母质 也可以形成不同的土壤。,2、气候,气温高低影响土壤中矿物质的氧化成度； 降水量多少影响土壤淋溶作用强弱。 具体表现为： 蒸发强而降水少的地区容易出现盐渍化； 气候湿润排水不畅的地区容易出现潜育化； 高温多雨地区，盐基物质易淋失，土壤呈酸性 而铁锰物质积聚，土壤呈红色。,3、生物,生物把岩石风化后释放出来的养分在土壤中集中； 通过自身的生命活动为土壤创造氮素； 生物残体为土壤提供有机质。,4、地形,地形是土壤形成的间接因素，本身不能在成土过 程中提供物质和能量，只能通过高度、坡度、

11、坡 向等起物质和能量的再分配作用。 地势的高低和地形的不同部位，对太阳辐射和大 气降水进行重新分配； 地形不同影响土壤的侵蚀强度。,5、时间,任何物质运动都包含时间的进程。土壤的形成 过程随时间在不断加深，肥力也不断积累和提高。,四、主要成土过程,1、原始成土过程 2、腐殖化过程 3、淋溶过程 4、灰化过程 5、粘化过程 6、富铝化过程 7、钙化过程 8、盐碱化过程 9、泥炭化过程 10、潜育化过程 11、潴育化过程 12、白浆化过程,1、原始成土过程,在裸露的岩石或岩石风化物上，地衣、苔藓、细菌等低等植物进行有机质的合成与分解，使土壤产生肥力，为高等植物生长创造条件。,2、腐殖化过程,土体表

12、层的腐殖质累积过程。 腐殖化的结果使土体发生分化，在土体上部形 成腐殖质层。,3、淋溶过程,可溶性盐类由土体内淋失或从上部土层淋洗至 下部土层。,4、灰化过程(酸性淋溶过程),土体表层SiO2残留，R2O3及腐殖质淋溶、淀积的过程。 灰化过程主要发生在寒冷、郁闭的针叶林植被下，有 机酸溶液在下渗过程中，使上部土体中的铝铁胶体淋失并 淀积于下部，而SiO2残留在土体上部，从而在表层形成一 个灰白色的淋溶层次，称为灰化层。,5、粘化过程,土体中粘土矿物的生成和积累过程。 土体内部发生原生矿物的分解和次生矿物的形 成，形成一个相对粘重的层次。,形成条件：温暖湿润、干湿交替,6、富铝化过程,土体重脱硅

13、、富铝铁的过程。 在热带、亚热带高温多雨并有一定干湿季的条件下， 由于硅酸盐发生强烈的水解，释放出盐基物质，盐基离子 大量淋失，而铝、铁、锰等元素发生沉淀，使土体富积铝、 铁、锰氧化物，土体鲜红。,7、钙化过程,碳酸盐在土体中淋溶、淀积的过程。 在干旱、半干旱气候条件下，土壤形成的水分条件是 季节性淋溶，硅铁铝等氧化物在土体中基本上不发生移 动，最活跃的元素钙、镁在土体中发生淋溶、淀积，并在 土体的中、下部形成一个钙积层。,8、盐碱化过程,盐化过程 土体上部易溶性盐类的聚集过程。 在干旱或半干旱地区，土壤中易溶性盐类随水搬运至排水不畅的低洼地区，在蒸发作用下，使盐分向土体表层聚集，形成盐化层。

14、 碱化过程 土壤中钠离子浓度较高，交换性钠不断进入土壤胶体，使土壤呈强碱性。,9、泥炭化过程,有机质以植物残体形式的累积过程。 在地下水位很高或地表有积水的地区，湿生植物因嫌气环境不能彻底分解而累积，形成泥炭层。,10、潜育化过程,土体中发生的还原过程。 在高度缺氧的土体下部，有机质在分解过程中产生较多的还原性物质，高价铁锰转化为亚铁锰，从而形成一层蓝色或青灰的还原层，称为潜育层。,11、潴育化过程,土壤形成中的氧化还原过程。 在直接受地下水浸润的土层中，由于地下水在雨季升高，旱季下降，使该土层干湿交替，从而引起铁、锰化合物发生移动和淀积，形成有锈斑、铁锰结核的土层，称为潴育层。,12、白浆化

15、过程,表层土由于上层滞水而发生的漂洗过程。 多发生在亚热带和温带湿润地区，具有倾斜地形条件和 粘土母质。由于季节性降雨，铁、锰被还原溶解而淋出土 壤，使土壤脱色，后逐步成为白土层。此外，倾斜地形也有 助于粘粒与铁、锰的侧向淋失，加速白浆化过程深入进行。,一、土壤的分布规律 二、主要土壤类型及其分布,第三节 土壤的类型和分布,一、土壤的分布规律,1、经度地带性分布规律 2、纬度地带性分布规律 3、垂直地带性分布规律,土壤呈有规律的与纬线方向一致的带状分布现象。 主导因素：太阳辐射和热量在地表的纬度地带性 分布。,1、纬度地带性分布规律,土壤呈南北展布、东西更替的分布规律。 主导因素：海陆位置、大

16、气环流、巨地形差异。,2、经度地带性分布规律,在高山地区，土壤性质和类型随高度从下到上依次发生垂直分异和有规律的更替。 主导因素：海拔高度,3、垂直地带性分布规律,二、我国土壤主要类型及分布,1、森林土壤纬度地带性 2、草原土壤经度地带性 3、其他土类,根据九州土壤的性质，分为“壤”、“黄壤”、“白壤”“赤植坟”、“白坟”、“黑坟”。“坟垆”、“涂泥”及“青黎”等九种。,1、森林土壤,砖红壤 红壤 黄壤 黄棕壤 褐土 棕壤 暗棕壤 棕色针叶林土 森林土壤的特点,砖红壤,地理分布 N22以南，主要分布在海南岛、雷州半岛、云南南部、台湾南端。,形成条件 原生植被为热带季雨林和雨林，夏季高温多雨，冬季少雨，具有明显的干湿季。,特点 富铝化作用高度发展，铁、铝氧化物有明显的聚集。土层深厚，质地粘重，土层下部有铁结核、铁盘或网纹。有机质含量低，因为强烈的淋溶作用，土壤呈酸性至强酸性。,红壤,地理分布 主要分布在中亚热带的长江以南的低山丘陵。,形成条件 形成于中亚热