土壤学第六章

第六章土壤资源与利用第一节土壤形成与分布一、土壤形成因素自然成土因素：母质、生物、气候、地形、时间成土因素：五大自然成土因素、人为因素（一）母质1.母质的机械组成直接影响土壤的机械组成花岗岩风化发育而成的土壤质地偏砂；基性岩发育形成的土壤较粘重。2.母质影响土壤矿物质组成和性质母质堆积类型的影响：残积物（粗、薄、瘦）坡积物（细、厚、肥）母质类型的影响：四川盆地广泛分布紫色岩砂岩易发生淋溶酸化3.母质影响土壤养分岩浆岩(magmaticrock)：花岗岩形成的土壤富钾而缺磷；玄武岩形成的土壤缺钾而富磷；沉积岩(sedimentaryrock)：砂岩形成的土壤盐基养分较贫乏；页岩形成的土壤盐基养分较丰富。4.母质对土壤矿物组成的影响5.母质对土壤发育和形态特征的影响总之，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。例如分布在我国华南的砖红壤是我国境内风化强度最深、成土时间最长的一类土壤，但母质对砖红壤的性质仍有深刻的影响。（二）气候(水热条件)气候对土壤形成的影响主要体现在两个方面：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。1.湿度因子对土壤形成的影响（1）影响土壤中物质的迁移（2）影响土壤中物质的分解、合成和转化2.温度对土壤形成的影响温度状况将影响矿物和有机物质的风化与合成。一般来说，每增加10℃温度，反应速率可成倍增加。温度从0℃增长到50℃时，化合物的解离度可增加7倍。3.温度和湿度的共同影响在热带地区，只有在充足的水分条件下,高温才能促进原生矿物的深度风化，形成砖红壤，而在缺少水分的条件下，风化强度较弱，土壤向燥红土方向发展。1.植物在成土过程中的作用（1）能量转化及有机质形成利用太阳辐射能，合成有机质；（2）富集作用及有效化把分散在母质、水体和大气中的营养元素有选择地吸收起来，同时伴随着矿质营养元素的有效化。（三）生物生物在土壤形成过程中起主导作用。（3）促进土壤形成及结构体的发展植物根系可分泌有机酸，通过溶解和根系的挤压作用破坏矿物晶格，改变矿物的性质，促进土壤的形成；并通过根系活动，促进土壤结构的发展。（4）自然植被和水热条件的演变，引起土壤类型的演变由东北往华南的森林植被和土壤的分布依次为：针叶林(棕色针叶林土)→针阔混交林(暗棕壤)→落叶阔叶林(棕壤)→落叶常绿阔叶林(黄棕壤)→常绿阔叶林(红壤、黄壤、赤红壤)→雨林、季雨林(砖红壤)。2.土壤动物在成土过程中的作用（1）参与了土壤腐殖质的形成和养分的转化。（2）动物的活动可疏松土壤，促进团聚结构的形成。（3）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。3.微生物在成土过程中的作用（1）分解有机质，释放各种养分，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（如硅酸盐细菌能促进土壤中磷钾溶解移动）。（四）地形1.地形与水热条件的关系二郎山泥巴山天全泸淀荥经汉源年均温（℃）15.115.415.217.9年降雨量(mm)1735.5639.81237.8730.8阴坡：冷、湿；阳坡：干、热二郎山东坡二郎山西坡泥巴山北坡泥巴山南坡（1）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。①较高的地形部位，土壤中的物质易遭淋失；②地形低洼处，土壤中的物质不易淋溶，腐殖质较易积累，土壤剖面的形态也有相应的变化。（2）坡面的形态对水分状况影响很大①凸坡和光滑的坡面不易保存水分，而凹坡与粗糙坡面水分较充足。②平原地区因地下水位较高，因此微地形的差异会引起土壤水分状况很大的差别。（3）地形的差别还可导致地形雨（4）地形对水分状况的影响，在湿润地区尤为重要；而在干旱地区则相对较小（5）地形也影响着地表温度不同的海拨高度、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。2.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：（1）山地上部或台地上，主要是残积母质；（2）坡地和山麓地带的母质多为坡积物；（3）在山前平原的冲积扇地区，成土母质多为洪积物；（4）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。3.地形与土壤发育的关系（1）地形对土壤发育的影响，在山地表现尤为明显（2）地形发育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。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)→半水成土(低级阶地)→地带性土(高级阶地)的发生系列（五）时间1.土壤年龄土壤年龄是指土壤发生发育时间的长短，通常把土壤年龄分为绝对年龄和相对年龄。（1）绝对年龄指该土壤在当地新鲜风化层或新母质上开始发育时算起迄今所经历的时间，通常用年表示；（2）相对年龄指土壤的发育阶段或土壤的发育程度。通常说的土壤年龄是指土壤的发育程度，而不是年数，亦即通常所谓的相对年龄。2.土壤形成速率和所需的时间（1）母质和环境条件的差异会影响风化作用和土壤形成的速率（2）土壤发育速率与自然界许多过程一样，随时间的变化而变化（3）不同地区、类型的土壤，形成的时间有很大的差异（六）人为因素1.人类活动对土壤的影响是有意识、有目的、定向的2.人类活动是社会性的，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3.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4.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、成土过程（一）土壤形成实质土壤形成是一个综合性的过程，它是物质的地质大循环与生物小循环矛盾统一的结果。1.地质大循环(macro-geologicalcycle)指地面岩石的风化、风化产物的淋溶与搬运、堆积，进而产生成岩作用，这是地球表面恒定的周而复始的大循环。2.生物小循环(micro-biologicalcycle)植物营养元素在生物体与土壤之间的循环。3.地质大循环和生物小循环的特点（1）地质大循环涉及空间大，时间长，植物养分元素不积累；（2）生物小循环涉及空间小，时间短，可促进植物养料元素的积累，使土壤中有限的养分元素发挥作用。4.地质大循环和生物小循环的关系macro-geologicalcyclemicro-biologicalcyclesoil（二）主要的成土过程1.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2.腐殖化过程在木本或草本植被下,腐殖质在土体中，特别是在土体上部积累的过程。3.粘化过程土壤剖面中粘粒形成和积累的过程。可分为残积粘化和淀积粘化。4.钙化过程干旱、半干旱地区土壤钙的碳酸盐移动积累的过程。5.盐化与脱盐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6.灰化过程在酸性条件下，不易被酸溶解的硅酸残留在土体表层（或亚表层），而铁、铝、锰等盐基被淋洗至下层而淀积的过程。7.白浆化过程土体上层潜水而发生的还原离铁、离锰作用而使土层漂白的过程。8.碱化与脱碱过程碱化过程是交换性钠或交换性镁不断进入土壤吸收复合体的过程。脱碱过程是指通过淋洗和化学改良，使土壤碱化层中钠离子及易溶性盐类减少，胶体的钠饱和度降低。9.富铝化过程（脱硅富铝化过程）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。10.潜育化和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。11.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。12.退化过程因自然环境不利因素和人为利用不当引起土壤肥力下降，植物生长条件恶化和土壤生产力减退的过程。土壤物理退化（坚实硬化、铁质硬化、侵蚀、沙化）、土壤化学退化（酸化、碱化、肥力减退、化学污染）、土壤生物退化（有机质、动植物区系减少）。土壤学三、土壤发育土壤发育是指地壳表面的岩石风化体及其再积体，接受其所处的环境因素的作用，而形成具有一定剖面形态和肥力特性的土壤。（一）土壤的个体发育土壤的个体发育是指具体的土壤从岩石风化产物或其它新的母质上开始发育的时起，直到目前状态真实土壤的具体历程。它只涉及到土壤的个体（即具体的个别土壤）。（二）土壤的系统发育土壤系统发育指土壤发生类型在漫长地质时期内的发生和发展过程。土壤既是一个独立的历史自然体，同时也是整个地表的一个自然要素。它是独立的而不是孤立的，它与其它历史自然体一样，具有自已特殊的发生规律，但这种发展不是孤立地进行的，而是与周围的外在环境条件相互发生作用，辩证地发展着。1.土壤剖面(soilprofile)———土壤的主要形态特征是从地面向下直到土壤母质的垂直切面，具有若干个大体与地面平行的土层。土壤剖面是土壤内在性质的外部表现，是成土因素长期作用的历史记录，是认土、用土、改土的主要依据之一。（三）土壤剖面和土体构型中国土壤主要种类剖面图谱darkbrownsoil(darkbrownforestsoil)AlpinemeadowsoilCinnamonsoilPhaeozem(blacksoil)chernozemRedsoilfluvo-aquicsoilYellowsoilYellow-brownsoilPodzolicsoilLimestonesoillatosolPurplesoilBrownsoil(brownforestsoil)2.土壤发生层（土层）土壤在成土过程中分化形成的层次。发生层的区分：主要根据颜色、质地、结构、松紧度、新生体、石灰性和酸碱性等形态特征。1.自然土壤发生层(naturalsoilhorizon)（1）枯枝落叶层(litterhorizon)（A0）分解、半分解的有机物质积累的层次，木本植被下的森林土壤最为明显。A0A1A2B自然土壤发生层（2）淋溶层(eluvialhorizon)（A）腐殖质层(humushorizon)(A1)由于腐殖质的累积，腐殖质和矿质养料含量丰富，且结合紧密，多呈良好的团粒结构，土色较深。淋溶层(eluvialhorizon)(A2)由于雨水的淋洗作用，土体中易溶性盐类及铁、铝水化物、腐殖质胶体受到淋失，向下移动，使该层腐殖质及养分含量减少，土色较浅。（3）淀积层(illuvialhorizon)(B)A层淋溶下移物质淀积而成，矿质养分含量丰富。（4）母质层(parentmaterialhorizon)（C）位于淀积层之下，是未受淋溶和淀积作用，发育程度很低或未发育的岩石风化层。（5）母岩层(parentrock)（D）土壤学ABABCD旱地土壤发生层2.旱地土壤发生层(uplandsoilhorizon)（1）耕作层(surfacesoillayer)（A）受人为耕作、施肥、灌溉等影响，OM含量丰富，颜色较深，疏松多孔，结构良好。（20cm左右）（2）犁底层(plowsolelayer)（P）耕作层之下，由于长期受耕犁、机械挤压，粘粒下移，较紧实、粘重，起托水托肥作用。（6—8cm)（3）心土层(subsoillayer)（B）犁底层之下，起保水保肥作用，对作物后期生长有一定影响作用。（20—30