土壤形成与地理环境的关系

第二节土壤形成与地理环境的关系土壤是成土母质在一定水热条件和生物作用下，经过一系列的物理、化学和生物化学过程形成的。母质与环境之间发生频繁的物质能量交换和转化，形成土壤腐殖质和粘土矿物，发育了层次分明的土壤剖面，也出现了具有肥力的土壤。一成土因素学说道库恰耶夫的土壤形成因素学说函数关系方程∏=f(K,O,Γ,P)T∏为土壤；K为气候；Γ为岩石；P为地形；T为时间；O为生物基本观点1土壤是母质、气候、生物、地形和时间五大自然因素综合作用的产物。2所有的成土因素始终同时存在并同等重要和相互不可替代地参与了土壤形成过程。3土壤永远受制于成土因素的发展变化而不断地形成演化；土壤是一个运动着的和有生有灭或有进有退的自然体。4土壤形成因素存在着地理分布规律，特别是有由极地经温带至赤道的地带性规律。二成土因素对土壤形成的作用(一)母质因素岩石风化的产物称成土母质，简称母质，它是土壤形成的物质基础。多数土壤的属性均继承了母质的特性。具有不同质地层的母质，可影响土壤的物质迁移转化过程不同母质对土壤的次生矿物有影响不同母质所形成的土壤养分状况不相同成土母质影响土壤的质地灰岩风化残积风化形成红色土壤（茅山）四川紫红砂岩紫色土（二）气候因素气候影响次生矿物的形成气候影响岩石矿物风化强度气候对土壤有机质的积累和分解起重要作用气候影响土壤微生物的数量和种类气候影响土壤的地带性分布规律气候是影响土壤形成方向和强度的基本因素之一，它直接影响土壤的水、热状况，从而又直接或间接地影响风化过程、植物生长、微生物活动，以及有机质的合成与分解。不同气候带中水热状况及其配比不同，决定土壤具有不同的物理、化学和生物的作用过程及其变化。因此，气候是影响土壤地理分布的基本因素。土壤类型及其分布与气候带有十分密切的关系（据A.Strahler，1999）气候与土壤发育气候对土壤有机的积累和分解起着重要的作用。过度湿润和长期冰冻有利于土壤有机质的积累，而干旱和高温，好气微生物比较活跃，有机质易于矿化，不利于有机质积累。例如黑土地区冷湿，腐殖质含量高，而棕钙土，灰钙土地区干旱，腐殖质含量低。我国几种土壤类型中Ca、Mg、Al、Fe及腐殖质等的含量及其相对丰度*CaMgFeAl腐殖质全氮土壤类型含量（%）相对丰度含量（%）相对丰度含量（%）相对丰度含量（%）相对丰度含量（%）含量（%）PH值红壤0.080.060.340.683.780.998.891.25黄壤0.120.090.420.843.220.857.381.04棕壤0.700.510.791.582.890.766.380.90黑钙土1.811.320.881.762.650.705.480.77(0–20cm)7.95(0–20cm)0.397.0栗钙土3.342.440.981.962.550.675.580.79(0–15cm)2.31(0–15cm)0.187.2灰棕漠土4.523.301.282.562.910.776.410.90(1–10cm)0.36(1–10cm)0.048.33棕漠土7.685.611.392.782.420.645.210.73(0–8cm)0.19(0–8cm)—8.01绝对丰度（%）1.370.503.807.10*根据《中国土壤元素背景值》（中国环境监测总站，1990）资料计算，其中含量指算术平均值。（三）生物因素土壤形成的生物因素包括植物、土壤微生物和土壤动物，它们是土壤有机质的制造者和分解者，是土壤发生发展过程中最活跃的因素。1.绿色植物利用太阳能进行光合作用制造成活体有机质，再以有机生物残体形式聚集于母质表层，推动土壤的形成和演化。2.土壤微生物分解动植物有机残体，释放其中潜藏的能量和养分供生物再吸收利用，促进土壤肥力不断发展；还参与土壤腐殖质的形成。3.土壤中的原生动物、各种昆虫等的残体也是土壤有机质来源之一，它们参与土壤有机残体的分解、破碎及翻动、搅拌疏松土壤和搬运土壤。植物能有选择地吸收分散于母质、水体和大气中的营养元素，利用太阳能制造有机质。不同植物类型每年吸收和释放的各种矿物不同，冰沼地和森林冰沼地的针叶林灰分含量最低，盐生植被最高。有机残体数量也各不相同，大部分植物有机质集中于土壤表层，根部有机质占20－30%左右。例如中国海南岛南端热带季雨林，发育红壤植被类型和土壤类型的关系土壤动物的种类、数量繁多，其有机残体也是土壤有机质的来源，参与土壤腐殖质的形成过程。同时，动物对土壤的组成、形态特征也有很大的作用。如土壤中的蚯蚓，既可以翻动土壤，又可以通过它们的消化系统，使土壤中一些复杂的有机质转变为简单而有效的营养物质，然后排泄到土壤中，改善土壤结构，提高土壤肥力，同时其挖掘活动又可以增强土壤的透水性、通气性和松散度。土壤微生物能充分地分解动植物的有机体，合成土壤腐殖质，其后再进行分解，它是土壤生态系统中物质生物循环的重要环节，推动了土壤形成过程。由此可见，生物在成土过程中起着积极的作用。有了生物活动才有土壤的发生；不同的生物群落下的土壤性质和类型不同。从这种意义上说，生物是土壤形成的主导因素。（四）地形因素地形影响地表水热条件的重新分配。主要表现在不同高度坡度和坡向等对太阳辐射的吸收和地面辐射的差异。地形支配着地表径流地形影响成土母质的分配地形影响土壤的发育过程地形是影响土壤与环境之间进行物质和能量交换的一个重要条件。它是通过其它成土因素对土壤起作用。美洲西海岸山地与土壤类型地形对土壤发育、地理分布有着深刻的影响。由于山地地势高，坡度大，特殊的水热状况的垂直分异，发育不同的土壤类型，垂直分布明显。由此可见，在各种土壤带或地区的不同地形部位上，所分布的不同的土壤类型之间是有规律和联系的，并形成一定的空间构型。中国西南地形与土壤类型地形与土壤发育江苏茅山丘顶丘麓土壤层厚度和发育程度的差别（五）时间因素土壤发育的时间（成土年龄）可说明土壤在历史进程中发生发展和演变的动态过程，是研究土壤特性和发生分类的重要基础。土壤的绝对年龄和相对年龄绝对年龄是指土壤在当前新风化层或新的母质上开始发育时起直到目前所经历的时间。相对年龄是指土壤发育的阶段或发育的程度。(六)人为因素人类生产活动对土壤形成和性质的影响是有意识有目的的，是在认识土壤客观性质的基础上对土壤进行利用改造定向施肥，创造不同熟化程度的耕作土壤。三土壤形成的基本规律自然土壤形成的基本规律是地质大循环与生物小循环过程矛盾的统一。地质大循环，是指结晶岩石矿物在外力作用下发生风化变成细碎而可溶的物质，被流水搬运迁移到海洋经过漫长的地质年代变成沉积岩，当地壳上升，沉积岩又露出海面成为陆地，再次受到风化淋溶。生物小循环，是指植物吸收利用大循环释放出来的可溶性养分，通过生理活动制造成植物的活有机体，当植物有机体死亡之后，在微生物的分解作用下，又重新变为可被植物吸收利用的可溶性有机物。四主要成土过程1.原始成土过程在裸露的岩石表面或薄层岩石风化物上着生细菌、放线菌、真菌等微生物，随后生长藻类，再后生长地衣、苔藓，它们开始积累有机物并为高等植物生长创造条件。湖北初育土在强酸性淋溶作用下，土壤矿物遭受破坏。铁、铝和有机质发生化学迁移形成淀积层，二氧化硅在表层残留，形成灰白色的淋溶层（称灰化层）和铁、铝氧化物的淀积层。2.灰化过程灰化过程灰化土剖面一定深度土层粘粒的生成或淋溶、淀积而导致粘粒含量增加的过程。尤其在温带、暖温带的半湿润、半干旱地区，土体中的水热条件较稳定，发生强烈的原生矿物分解和次生粘土矿物的形成，或表层粘粒向下机械淋洗而淀积，形成粘粒明显聚积的粘化层。茅山黄棕壤3.粘化过程在湿热气候条件下，土壤中原生矿物遭受强烈分解，盐基离子和硅酸移动并大量淋失，铁、铝、锰在次生粘土矿物中不断形成氧化物在相对聚积，使土体呈鲜红色。这种铁、铝的富集过程由于伴随着硅以硅酸形成的淋失，亦称为脱硅富铝化过程。（据A.Strahler，1999）4.富铝化过程在干旱和半干旱弱淋溶条件下，易溶性盐大部分被淋失，硅铝铁氧化物基本不发生移动，而钙、镁等盐类就地累积或在土体中发生淋溶、淀积，并在土体中、下部形成一个钙积层。5.钙化过程在干旱及高山寒漠地区，地表水、地下水及母质所含易溶性盐分，在蒸发作用下于地表或土体中聚积形成盐化层。6.盐渍化过程在季节性积盐和脱盐频繁交替作用下，土壤吸收复合体上钠的饱和度很高，水解后，释放碱质，其PH值可高达9以上，呈强碱性反应，并引起土壤物理性质恶化的过程。7.碱化过程土壤长期水分过饱和，铁锰化合物在嫌气条件下被还原为低价铁、锰。使上层颜色变为灰蓝色或青灰色的潜育层；同时，低价铁、锰流动性强，极易流失，即发生所谓“潜水离铁作用”，使潜育层粘粒部分的硅铝率和硅铁率都较高。潜育红壤（美国弗吉尼亚）8.潜育化过程9.潴育化过程系指土壤形成中的氧化—还原过程。主要发生在直接受到地下水漫润的土层中。由于地下水位的季节性变化，使该土层干湿交替，从而引起铁、锰化合物发生移动或局部淀积，在土体中形成锈纹、锈斑以及含有铁锰结核的土层，称为潴育层。10.白浆化过程土壤表层由于季节性上层滞水，引起土壤表层铁锰还原，并随水侧向流失或向下淀积，部分则在干季就地形成铁锰结核，使腐殖质层下的土层逐渐脱色，形成粉砂含量高，铁、锰贫乏的淡色白浆层。有机质在土壤表层聚积，形成暗色腐殖质层。这种土壤的腐殖化过程主要地发生在草原和草甸土中，同时也广泛发生于自然界其它土壤中。自然界中，各种土壤是某种主要成土过程和某些附加成土过程相叠加的产物。研究成土过程可以为土壤的分类和分布、土壤的利用和改良及农业生产规划等提供科学依据。11.腐殖质化过程有机质与腐质化过程12.泥炭化过程有机质以植物残体形式的累积过程。13.土壤的人为熟化过程在人类合理耕作利用改良及定向培育下，使土壤朝着肥力提高的方向发展的过程。作业1.简述主要的成土过程。2.简述各成土因素在土壤形成过程中的作用。