土壤地理学第二章

《土壤地理学》教案第2章--第1讲目的与要求1、掌握土壤母质的概念、来源；2、掌握自然土壤的概念。重点和难点1、重点：自然土壤的概念。2、难点：掌握土壤母质的概念、来源。教具及参考资料《土壤学》（南方版）西南农大主编、《土壤学》，黄昌勇主编主要教学方法讲授法第2章土壤的形成过程土壤是由地表岩石经风化作用形成的，土壤的形成，大体上可以分为三个阶段：风化作用成土作用人类耕种熟化作用地表岩石－－－－土壤母质－－－－－自然土壤－－－－－－－－－农业土壤。本章分别讨论土壤形成的这三个阶段。第1节土壤母质的形成1.什么是土壤母质概念：土壤母质是地表裸岩在阳光、空气、水等因素的作用下，所形成的疏松的但不能生长绿色植物的矿物质颗粒的堆积物。特点：与岩石相比较：岩石土壤母质外观形态不同：整体状、或大块状；小块状、或颗粒状。内部结构不同：紧实、致密无通透性；疏松多孔的，有一定的通气透水能力。物质成分不同：无矿质胶体；养分冻结；有少量矿质胶体，释放出少量的养分。2.土壤母质的来源土壤母质---地表岩石---矿物---元素2.1地壳的元素构成地壳重量的98％是由8种元素构成的：既：O：49％；Si：26％；Al：8％；Fe：5%；Ca：3.2%；Na：3％；K；2.6%；Mg：2.3%。其余的2％就由各种微量元素所构成，个体数量少，但种类多，几乎包含了元素周期表中所有的元素。组成特点：地壳的组成，主要是以O、Si为主，其中，O就几乎占了一半；而植物生长所需的大量元素N、P、K，除K有较高含量外，N只有0.04%，P只有0.12%，远远不能满足植物对N、P的需求，所以，生产中，很容易出现植株缺N、缺P的现象。元素的存在方式：地壳中的元素，多以含氧酸的盐类存在，如硅酸盐、铝硅酸盐、碳酸盐等。元素的分布特点：地壳中的元素呈非均匀分布形态，某种元素在某地可能富积成矿，在其他地方则可能缺乏。如：地壳中K的含量较高，平均达到2.6％，若所形成的土壤都能达到这个含量，则植物不会出现缺K症状。我州的土壤K的含量都较高，只有冕宁县、巨龙乡的部分土壤K的含量较低，1985年，该乡出现大面积的玉米叶片花叶病，叶脉间条状失绿，然后枯萎死亡；水稻移栽后，老叶从叶缘到叶脉出现褐色斑点斑块，逐步遍及整个叶片，最后，植株呈火烧状焦枯死亡。当地农民以为是病害，把植株拿到农业局植保站，经过镜检后，没有发现病斑，然后，再拿到土肥站，经过化验分析后，发现植株体内K素水平很低，进一步测试土壤中K的含量，只有0.46％，这种情况就是典型的缺K生理病害，只有通过补施K素才能扭转。这种情况充分说明了元素在地壳中的分布是不均一的。2.2矿物概念：指自然产出的具有一定的化学组成和物理特性的单质或化合物。自然产出：自然界本身就有的、不是我们人类加工形成的。一定的化学组成：每种矿物都有一定的元素构成比例。物理特性：每种矿物都有一定的颜色、光泽、透明度、硬度、比重、解理性等物理特性。单质或化合物：矿物既可以是单质如硫磺，也可以是化合物如石英－SiO2的化合物。矿物的种类很多，目前已经发现3000多种，但常见的只有50～60种，这5～60种矿物也就是成土的主要矿物。矿物特性举例：石英：化学组成，SiO2，外观无色或白色，透明或半透明，油脂光泽，无解理、比重2.5～2.8，硬度为7。成土特点：难以风化分解，在土壤中呈沙粒，是土壤沙粒的主要成分。正长石：化学成分：K（AlSi3O8），外观呈肉红色，不透明，玻璃光泽，解理性良好，比重25～27，硬度为6。成土特点：易风化分解，风化后形成土壤粘粒，土壤粘性重，富含K素。角闪石：化学组成，CaNa(Mg.Fe)(Al.Fe){(Si.Al)8O22}(OH)2（带羟基的铝硅酸Ca，Na，Mg，Fe盐类），黑色或棕色，不透明，玻璃光泽，解理性良好，比重3～3.5，硬度5.5～6。成土特点：易风化，风化后，在土壤呈粘粒，土壤粘性重，富含Ca，Mg，Fe等养分。方解石：化学组成：CaCO3，白色可染成其他颜色，不透明，玻璃光泽，解理性良好，比重2.8，硬度3。成土特点：易风化，形成的土壤粘性重，富含碳酸盐，土壤PH值高。2.3岩石含义：由一种或多种矿物按一定的规律所形成的天然集合体。类型：按形成原因的不同，岩石主要有：岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类型。2.3.1岩浆岩：由岩浆冷凝所形成的岩石就称为岩浆岩。岩浆岩的类型也很多，它的分类标准有两个：一个是按冷凝的深度来分类，按冷凝深度的不同，它分为喷出岩、浅层侵入岩、和深层侵入岩三类。第二个是按岩石中SiO2的含量来分类的：SiO2％65%：酸性岩，如花岗岩、流纹岩。成土特点：粘沙适中，K素丰富。SiO2％50～65％：中性岩，如安山岩、闪长岩。成土特点：粉沙质多，盐基丰富。SiO2%45～50％：基性岩，如辉长岩、玄武岩。成土特点：粘粒多，盐基丰富。SiO2%45％：超基性岩，如橄榄岩、苦橄榄岩。成土特点：粘性重，土壤Fe、Mg含量高。2.3.2沉积岩：地壳中各种老成岩石（地壳中原有的沉积岩、岩浆岩、变质岩）经风化剥蚀的破坏，通过各种搬运作用，在适宜的条件下沉积起来（海洋、湖盆），形成沉积物，该沉积物经过各种地质作用又出露地表，再经固结、胶结作用而形成的岩石。风化、搬运、沉积固结、胶结老成岩石－－－－－－－－沉积物――――――――――新岩石类型：按沉积物颗粒直径的大小来分类。直径2mm，砾岩：由岩石碎屑、砾石＋胶结物（Ca，Fe，Si），脱水而成。成土特点：形成的土壤含砾石、沙粒多，缺P，K养分。直径0.5～2mm，砂岩：岩石颗粒＋胶结物，脱水而成。成土特点：土壤沙性重，缺乏各种矿质养分，尤其缺乏P，K养分。直径0.5～0.01mm，粉砂岩：粉沙粒＋胶结物，脱水而成。成土特点：土壤粉沙粒含量高，矿质养分较为缺乏。直径0.01mm，粘土岩：各种泥质粘粒相互粘结后，脱水而成。成土特点：形成的土壤粘性重，富含各种矿质养分。此外，还有一种特殊的沉积岩：石灰岩：直径0.01~0.001mm，由水中的CaCO3脱水固化而成，形成的土壤粘性重，富含盐基CaMg离子，土壤的PH值较高。2.3.3变质岩：地壳中原有的各类岩石，在后来的地壳运动或岩浆活动的影响下，受到高温、高压、或化学反应剂的作用（H2O、CO2、F、Cl、S），使原岩石的结构、构造甚至于化学成分都发生剧烈变化而形成的新岩石。变质岩的分类：分类标准是以原岩石的类型或新岩石的形态。片岩：各种岩石挤压成片状而成。片麻岩：特指花岗岩挤压成片状而成。千枚岩：粘土岩挤压而成。石英岩：砂岩挤压而成。大理岩：石灰岩经高温、高压，CaCO3重新结晶而成。《土壤地理学》教案第2章--第2讲目的与要求1、掌握土壤母质的形成过程、类型与成土特点；2、掌握土壤母质的特性发育重点和难点1、重点：土壤母质的形成过程、类型。2、难点：土壤母质的特性发育，土壤母质的类型。教具及参考资料《土壤学》（南方版）西南农大主编、《土壤学》，黄昌勇主编主要教学方法讲授法3.土壤母质的形成过程——岩石的风化作用风化作用：指地表裸露的、巨大坚硬的岩石，在各种外界因素的作用下逐渐分解和破坏的过程。风化作用按其风化特点和风化因素的不同可分为：物理风化、化学风化、和生物风化三种类型。3.1物理风化：指岩石在物理因素（温度、水、风）的作用下发生的破碎分解过程。3.1.1温度的作用：地球表面存在昼夜温差和四季温差。昼夜温差可达20～30℃，可影响15cm厚的岩层；四季温差可达40～50℃，可影响30cm厚的岩层。这样的温差下，产生两种破坏现象：（1）是层状剥落，球状风化；（2）是岩石颗粒颜色不一，吸热不一，体积膨胀不一，最后使岩石碎裂。3.1.2水的作用：岩石缝中的水结冰后，体积膨胀，压力可达960Kg/cm2，使岩石裂解破坏；流水冲刷岩石，使岩石发生的破坏。（如川西南高山深切割地貌即为流水切割而成）；冰川的刨蚀作用（如螺吉山上的冰蚀谷即为冰川刨蚀而成）。3.1.3风的作用：大风挟持的沙砾，对岩石的撞击使岩石发生的破坏。归纳：岩石经过物理风化后，其形状、大小发生了变化（由整体状－－大块状－－小块状－－细粒状），但并不改变原岩石的矿物组成和化学成分。3.2化学风化：指岩石在水、CO2、O2等多种因素的作用下发生分解破坏，并且改变原来的化学成分，形成新物质的过程。化学风化主要有4种方式：3.2.1水的溶解作用：即岩石、矿物为水所溶解而发生的分解和破坏。岩石、矿物都为矿质盐类，在水中，或多或少都要溶解一部分，如表面看来不溶于水的方解石，1Kg水中可溶解1.5/100g；云母，1Kg水中可溶解1/340g；溶解的量很小，但总要溶解一部分，溶解后，即发生了分解和破坏。3.2.2水化作用：自然界中，矿物与水接触后，可吸收一定量的水到其分子组成中，形成新的含水矿物的作用。3.2.3氧化作用：岩石、矿物中，低价的氧化物和硫化物分子，在水的帮助下，可被空气中的氧气所氧化，氧化后的岩石变得疏松多孔，呈破坏状态。3.2.4水解作用：水解作用的实质是一种置换反应，它是指水解离后产生的氢离子具有较高的活性，能将矿物分子中的碱金属（KNa）和碱土金属（CaMg）离子置换出来的过程。水解作用它是整个风化作用中最重要的方式，因为只有水解作用才能将岩石矿物彻底的分解破坏，它具有两个基本的特点：（1）作用进程具有阶段性；（2）作用强度具有区域性：水的解离，随温度的增高解离率增大；随水中CO2的含量增高解离率加大；南方的温度比北方高，并且南方的生物量比北方大，所以南方的水解作用远远的强于北方。归纳：水解作用是风化作用中最重要的方式，只有水解作用才能使矿物彻底的分解破坏；其作用进程具有阶段性，该阶段性取决于水的数量，水温的高低和水中CO2的数量，在低温少雨的情况下，水解作用只能进行到第一个阶段，即矿物脱盐基，如我国北方。而在高温多雨的条件下，水解作用可持续进行到脱硅和富铝化阶段，直到将矿物分解为简单的氧化物为止，如我国南方。第一阶段第二阶段第三阶段即：北————————————————————————————南分化出一系列不同的土壤类型，形成我国南北土壤的差异此外：北方土：处于脱盐基阶段，南方土：处于富铝化阶段，土壤中盐基含量较高，硅土壤盐基流失多，养分少。的含量也较高，称为高硅硅的含量也低，物理性质土，土壤基础肥力高。不良，属低硅土，土壤基础肥力低归纳：岩石经过化学风化后，进一步变小、变细，产生了微细的粘粒（0.001mm）和胶粒（0.0001mm）的颗粒；同时，复杂的物质变简单，产生了一些简单的氧化物和水溶性养分。（3）生物风化作用：生物在生长发育的过程中对岩石的分解和破坏作用。生物机械风化作用：植物根系的破坏作用，根系的生长，可伸入岩石缝中，随着根系的长大，对周围的岩石产生压力，可达10～15Kg/cm2，使岩石崩裂。此外，人类开山造田，筑路，采矿，兴修水利，以及人类的战争都会破坏岩石，使之成为土壤母质。生物的呼吸作用产生大量的CO2，CO2溶于水形成碳酸，碳酸可解离出H+微生物分解动植物残体时，要产生很多有机酸，有机酸亦可解离出H+以上三类风化作用在自然界中是同时、同地进行的，只是为了叙述上的方便，将其分为三类。4.土壤母质的特性发育岩石经过风化作用后转变成了土壤母质，而土壤母质就有了下列一系列特性。4.1首先，它是疏松多孔的，有了一定的通气性和透水性。4.2产生了微细的粘粒和胶粒，粘粒之间可形成毛管孔隙，使之有了蓄水的能力；同时，粘粒表面电荷不平衡，常带负电荷，可吸附保存阳离子，使之有了一定的保肥能力。4.3土壤母质中，释放了一些水溶性化合物，如水溶性的KH2PO4HCO3Fe等，这些，都可被植物吸收利用。但是，母质还不具备完善的土壤肥力，还不能生长绿色植物，原因：母质中无N素（母质中平均0.04%的N素含量远不能满足植物生长的要求）；第二，它的保水、保肥能力也不能满足多数植物对水、肥的需要。5.土壤母质的类型土壤母质形成后，即可能保留在原地，也可能在水、重力、风等因素的作用下发生搬运，所以母质的分类，首先根据是否发生搬运分为残积物和运积