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1、,土壤学,主 讲: 黄宝圣 联系方式: 电话-3191456; 13034525813 Email-bzxyhbs 授课班级: 2011 级-生态学专业 1 班 学 期: 2012 - 2013学年第一学期 开课单位: 城市与环境系,下午11时10分,2,5 土壤的形成发育过程,学习目标,掌握土壤形成的因素(母质、气候、生物、地形、时间)及其在土壤发生中的作用，以及土壤的形成过程(大小循环、物质转化和迁移)及其发育模式(个体发育、系统发育、土体发生层)；了解土壤发生与诊断层的形成。,下午11时10分,3,5 土壤的形成发育过程,5-1 土壤形成因素及其在土壤发生中的作用 一、土壤形成的因素 二
2、、母质对土壤发生的作用 三、气候与土壤发生的关系 四、生物因素在土壤发生中的作用 五、地形与土壤发生的关系 六、成土时间对土壤发育的影响 七、人类活动对土壤发生演化的影响 5-2 土壤形成过程 一、土壤形成过程中的大小循环,二、土壤形成过程中的物质转化和迁移 三、基本土壤成土过程 四、人为活动作用下的成土过程 5-3 土壤发育 一、土壤的个体发育 二、土壤的系统发育 三、土壤剖面、发生层和土体构型 四、反映土壤风化发育的指标 5-4 土壤发生与诊断层的形成,下午11时10分,4,5 土壤的形成发育过程,5-1 土壤形成因素及其在土壤发生中的作用 一、土壤形成的因素 土壤形成因素又称成土因素,是
3、影响土壤形成和发育的基本因素。 土壤发生学说: 认为土壤是在各种自然和人为因素的影响下由岩石风化成母质，再由母质演化成土壤的。 五大成土因素: 19世纪未，俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫(1846-1903)通过对俄罗斯大草原土壤的调查,提出土壤的五大成土因素，即(cl，o，r，p，t) 气候-cl; 生物-o; 地形-r; 母质-p; 时间-t,下午11时10分,5,5 土壤的形成发育过程,强调土壤与成土条件之间的联系，即土壤是母质、气候、生物、地形和时间等五种自然成土因素综合作用的产物； 各成土因素所起的作用具同等重要性和相互不可替代性； 成土因素的发展变化制约着土壤的形成和演化； 成土因
4、素是有地理分布规律的，成土因素综合作用所形成的土壤亦具有地理分布规律。 人类活动对土壤形成过程起着推动或阻碍作用。,基本观点：,下午11时10分,6,5 土壤的形成发育过程,“土壤形成因素函数”的概念： 20世纪40年代，美国著名土壤学家汉斯詹尼(Hans Jenny)提出了“土壤形成因素函数”的概念： S = f(cl,o,r,p,t) 式中: S为土壤; cl指气候; o指生物; r指地形; p指母质; t代表时间; 点号代表尚未确定的其他因素,f指函数。 气候函数或气候系列：s=f(cl, o, r, p, t, ) 生物函数或生物系列：s=f(o, cl, r, p, t, ) 地形函
5、数或地形系列：s=f(r, cl, o, p, t, ) 母质函数或母质系列：s=f(p, cl, o, r, t, ) 时间函数或时间系列：s=f(t, cl, o, r, p,) 其他函数或其他系列：s=f(,cl, o, r, p, t),下午11时10分,7,5 土壤的形成发育过程,二、母质对土壤发生的作用 (一)母质的概念 地壳表层的岩石经过风化，变为疏松的堆积物，这种物质叫风化壳，它们在地球陆地上有广泛的分布。 母质是风化壳的表层，是指原生基岩经过风化、搬运、堆积等过程于地表形成的一层疏松、最年轻的地质矿物质层，它是形成土壤的物质基础，是土壤的前身。 (二)母质的类型 母质类型按成
6、因可分为残积母质和运积母质两大类。 残积母质是指岩石风化后，基本上未经动力搬运而残留在原地的风化物；运积母质是指母质经外力，如水、风、冰川和地心引力等作用而迁移到其他地区的物质。,下午11时10分,8,5 土壤的形成发育过程,下午11时10分,9,5 土壤的形成发育过程,(三)母质在土壤形成中的作用 首先，直接影响着成土过程的速度、性质和方向。 其次，母质对土壤理化性质有很大的影响。 一般地说，成土过程进行得愈久，母质与土壤的性质差别就愈大。但母质的某些性质却仍会顽强地保留在土壤中。,下午11时10分,10,5 土壤的形成发育过程,三、气候与土壤发生的关系 气候对土壤形成的影响主要体现在两个方
7、面： 一是 直接参与母质的风化，水热状况直接影响矿物质的分解 与合成及物质积累和淋失； 二是 控制植物生长和微生物的活动，影响有机质的积累和分 解，决定养料物质循环的速度。 (一)湿度因子对土壤形成的影响 D=ET/P D-干燥度；ET-年可能蒸发量；P-年降水量 ET=fE0；E0-水分年蒸发量；f-随季节而异的系数。,下午11时10分,11,5 土壤的形成发育过程,中国气候分区,下午11时10分,12,5 土壤的形成发育过程,湿度对土壤形成作用的主要表现： 1.影响土壤中物质的迁移 根据土壤中水分收支情况对物质运移的影响，可分以下几种土壤水分类型： (1)淋溶型水分状况：由于土壤水分运动的
8、方向以下行为主，物质遭到淋溶，因此这种土壤常具有盐基饱和度(土壤吸附交换性盐基总量的程度 )低、酸性强等特点。 (2)非淋溶型水分状况：其特点是蒸发量略大于降水量，因此这类土壤常具有中性至微碱性反应、盐基饱和度高的特点，剖面中常有钙积层。 (3)上升水型水分状况：其特点是蒸发、蒸腾总量大大超过降水量，其差额由地下水补充，如果地下水矿化度高，则会导致盐渍化；如果地下水达不到地表，而只能达到剖面中部，则称为“半上升水型”水分状况。 (4)停滞型水分状况：其特点是地表经常积水，沼泽化土壤即属此类型。,下午11时10分,13,5 土壤的形成发育过程,2.影响土壤中物质的分解、合成和转化 表土有机质含量
9、常随大气湿度的增加而增加；湿润地区的土壤风化度较高，而在干旱地区则较弱。 随着湿度增加，土壤中赤铁矿(Fe2O3)含量趋向减小，针铁矿(Fe2O3H2O)含量则增加，土壤颜色也由红转黄。,土壤属性随降水量变化的相对趋势,下午11时10分,14,5 土壤的形成发育过程,(二)温度对土壤形成的影响 温度状况将影响矿物的风化和合成、有机质的合成与分解。一般来说，每增加10温度，反应速率可成倍增加。 花岗岩风化壳在广东可厚达3040米，浙江一般在56米，而青海高原常不足1米。 风化因子=风化天数水解离度(表5-3) (三)温度和湿度的共同影响,詹尼曾对美国大平原的土壤研究，发现全氮含量与土壤温度和湿度
10、密切相关，并可用下式表示： 上式中N表示土壤全氮，T为年均温度,m为湿度因素。,下午11时10分,15,5 土壤的形成发育过程,下午11时10分,16,5 土壤的形成发育过程,(四)气候变化与土壤形成 由于气候带、植被和土壤之间存在明显的关系，许多土壤学家非常重视气候在土壤形成中的作用，并提出了土壤地带性的概念。 在中国温带，自西向东大气湿度递增，依次出现： 棕漠土、灰棕漠土、灰漠土、棕钙土（灰钙土）、栗钙土、黑钙土和黑土。 在中国温带东部湿润区，由北而南热量递增，土壤分布依次为： 暗棕壤、棕壤(褐土)、黄棕壤、黄壤、红壤和砖红壤,下午11时10分,17,5 土壤的形成发育过程,下午11时10
11、分,18,5 土壤的形成发育过程,四、生物因素在土壤发生中的作用 土壤形成的生物因素包括植物、土壤动物和土壤微生物。 (一)植物在成土过程中的作用 植物在土壤形成中最重要的作用是利用太阳辐射能合成有机质，把分散的母质、水体和大气中的营养元素有选择地吸收富集，同时伴随着矿质营养元素的有效化。 在陆地植物每年形成的生物量约为3.51010吨,相当于2.131017千卡的能量。 大部分的植物有机质集中于土壤表面,但每年也有相当数量的新鲜有机质形成于根系，6070%的根系通常集中于土壤上部3050厘米的土层。在总的植物量中，根部有机质占2030至90% (表5-5)。,下午11时10分,19,5 土壤
12、的形成发育过程,下午11时10分,20,5 土壤的形成发育过程,(二)动物在成土过程中的作用 土壤动物区系的种类多、数量大，其残体作为土壤有机质的来源，参与了土壤腐殖质的形成和养分的转化。动物的活动可疏松土壤，促进团聚结构的形成，如蚯蚓将吃进的有机质和矿物质混合后，形成粒状化的土壤结构，促使土壤肥沃(肥沃土壤中蚯蚓的粪便可达30吨/公顷)。非洲象牙海岸的白蚁可筑起直径15米，高26米的坚固竖立土墩，直接影响土壤的发育和形态。土壤动物种类的组成和数量在一定程度上是土壤类型和土壤性质的标志，可作为土壤肥力的指标。,下午11时10分,21,5 土壤的形成发育过程,(三)微生物在成土过程中的作用 微生
13、物对土壤形成的作用可概括为： (1)分解有机质，释放各种养料，为植物吸收利用； (2)合成土壤腐殖质，发展土壤胶体性能； (3)固定大气中的氮素，增加土壤含氮量； (4)促进土壤物质的溶解和迁移，增加矿质养分的有效度(如铁细菌能促进土壤中铁溶解移动)。 栖息于土壤中的各类植物、动物和微生物与地理环境之间，经常保持相互作用关系，这种相互作用的关系从根本上改变了土壤母质的物理学、化学和生物化学的性质，并促使土壤母质成为土壤。,下午11时10分,22,5 土壤的形成发育过程,五、地形与土壤发生的关系 在成土过程中，地形是影响土壤和环境之间进行物质、能量交换的一个重要条件，它与母质、生物、气候等因素的
14、作用不同，不提供任何新的物质。其主要通过影响其他成土因素对土壤形成起作用。 (一)地形与母质的关系 地形对母质起着重新分配的作用。不同的地形部位常分布有不同的母质：如山地上部或台地上，主要是残积母质；坡地和山麓地带的母质多为坡积物；在山前平原的冲积扇地区，成土母质多为洪积物；而河流阶地、泛滥地和冲积平原、湖泊周围、滨海附近地区，相应的母质为冲积物、湖积物和海积物。,下午11时10分,23,5 土壤的形成发育过程,(二)地形与水热条件的关系 地形支配着地表径流，影响水分的重新分配，很大程度上决定着地下水的活动情况。在较高的地形部位，部分降水受径流的影响，从高处流向低处，部分水分补给地下水源，土壤
15、中的物质易遭淋失；在地形低洼处，土壤获得额外的水量，物质不易淋溶，腐殖质较易积累，土壤剖面的形态也有相应的变化。,下午11时10分,24,5 土壤的形成发育过程,地形对水分状况的影响在湿润地区尤为重要，因为湿润地区降水丰富，地下水位较高；而在干旱地区，因降水少、且地下水位较深，由地形引起的水分状况差异较小。 地形也影响着地表温度的差异，不同的海拨高度、坡度和方位对太阳辐射能吸收和地面散射不同，例如南坡常较北坡温度高。 (三)地形与土壤发育的关系 地形对土壤发育的影响，在山地表现尤为明显。山地地势高、坡度大，切割强烈，水热状况和植被变化大，因此山地土壤有垂直分布的特点。 地形发育(即地形受地质营
16、力-地质作用力的作用不断变化的过程)也对土壤发育带来深刻的影响。由于地壳的上升或下降，影响土壤的侵蚀与堆积过程及气候和植被状况，使土壤形成过程、土壤和土被发生演变。例如，随着河谷地形的演化，在不同地形部位上，可构成水成土(河漫滩-河流因侧向侵蚀,不断展宽,凸岸边滩不断变宽、加高、增长且面积越来越大,形成雏形河漫滩) 半水成土(低级阶地) 地带性土(高级阶地)的发生系列。 通常把在相同气候、母质、成土年龄下，由于地形和排水条件上差异引起的具有不同特征的一系列土壤称为土链。,下午11时10分,25,5 土壤的形成发育过程,下午11时10分,26,5 土壤的形成发育过程,六、成土时间对土壤发育的影响 时间因素对土壤形成没有直接的影响，但时间因素可体现土壤的不断发展。成土时间长，受气候作用持久，土壤剖面发育完整，与母质差别大；成土时间短，受气候作用短暂，土
