土壤学绪论

土壤地理学《土壤地理学》电子教案绪论1.1土壤的基本概念1.2土壤圈与全球变化1.3土壤圈演化与人类社会的发展1.4土壤地理学研究的主要内容和方法1.5土壤地理学的发展概况1.6土壤地理学的发展前景我们生息在土壤上，但我们总是习惯地视土壤而不见，很少真正地去认识她、去了解她、去爱护她、去保护她，这是人类文明史上一大悲剧土壤对我们每一个人来说并不陌生，但是要对土壤有一个完整的、科学的概念，并不是一件轻而易举的事（系统了解）生产实践的感性认识土万物自生焉则曰土――汉代郑玄地之吐生物者也。――《说文解字》百谷草木丽乎土。――《易·彖传》土话说土壤壤：壤柔土也，无块曰壤――《周礼》郑玄：“以人所耕而树艺焉则曰壤”生态学家：土壤是地球表层系统中，生物多样性最丰富，生物地球化学的能量交换、物质循环（转化）最活跃的生命层。环境科学家：土壤是重要的环境因素，环境污染物的缓冲带和过滤器。（净化、阻留）工程专家：土壤是承受高强度压力的基地或作为工程材料的来源。农业科学工作者和广大农民：土壤是植物生长的介质1.1土壤的基本概念土壤的经典定义：“地球陆地表面能够生产植物收获物的疏松表层”。（前苏联土壤学家威廉斯）图1-1土壤的形成与演化图解一土壤的形成与演化土壤是成土因素综合作用的产物，在不同时期不同成土环境下有不同的土壤，如图1-1所示。二土壤及其肥力概念（一）土壤——是地球陆地表面上能够生长植物的疏松层。（包括海、湖浅水区）关于土壤定义的范围，在20世纪70年代以前，专指地球陆地表面，随着人们认知水平的提高，目前已扩展到除陆地表面以外的浅海水域、滩涂以及内陆湖泊的浅水部分（原因在于这些区域，能够生长植物）。其特征：有生物活性、孔隙结构；其功能：有肥力及生产性能,缓冲与净化功能。（二）土壤肥力——是土壤为植物生长供应和协调养分、水分、空气和热量的能力。土壤肥力是由土壤发生发展过程中所经历的一系列物理、化学、生物过程引起的，是土壤的物理、化学、生物性质的综合反映，是土壤的基本属性和本质特征。2.单个土体——土壤剖面的立体化，水平切面近似六边形，垂直于地表的面即为土壤剖面。是土壤的最小体积单位。3.聚合土体——由空间上相邻、物质组成和性状相似的多个单个土体组成，是具体的土壤景观单位，是土壤野外调查与制图的重要对象。B1B三土壤的形态特征——是具有三维空间的物质实体。1.土壤剖面——从地面垂直向下的土壤纵断面土壤剖面中与地面大致平行的物质及性状相对均匀的各层土壤——土壤发生层（最基本有三个A层：淋溶层、B层：淀积层、C层：母质层）土壤剖面中土壤发生层（土层）的数目、排列组合形式和厚度——土体构型（土壤剖面构型）A—C型A—B—C型A—B—A1—B1—C型B—C型ACA1CABCABC图1-2土壤发生层、土壤剖面与单个土体图解(据BotkinDanielB,1997)土壤圈是地球表层系统的组成部分，它处于地球表层不同圈层界面及其相互作用的交叉带，是联系有机界与无机界的中心环节，也是结合地理环境各组成要素的纽带。土壤圈物质循环是指土壤圈内部的物质迁移转化过程及其与地球其他圈层之间的物质交换过程，如图1-3所示。1.2土壤圈与全球变化图1-2土壤圈在地球系统中的地位示意图二、土壤在地理环境中的地位和作用（一）地位从土壤在地理环境中所占据的空间位置看，它正处于岩石圈、水圈、大气圈和生物圈相互紧密交接地带，是连接各自然地理要素的枢纽，是结合有机自然界和无机自然界的中心环节。（二）作用1.土壤是各自然地理要素及时间要素综合作用的产物土壤的形成受制于母质、生物、气候、地形和时间五大自然要素。五大自然要素的综合作用决定了土壤的组成、性质与分布。2.土壤的发生发展推动地理环境的发展土壤——生物圈：土壤提供植物生长发育所需的生活条件，植物提供土壤给有机物质；土壤——大气圈：土壤中各种化学和生物过程所需的O2源于大气圈；土壤的各种化学和生物过程所产生的CO2、CH4、H2S、氮氧化物和氨气等，进入大气圈，影响大气圈的化学组成，此外土壤与大气圈之间还进行着频繁的水分和热量、气态物质的交换；土壤——水圈：大气降水通过土壤层进入水圈，其间参与了土壤中的物理、化学和生物化学过程，对水圈物质组成产生影响；土壤——岩石圈：岩石圈提供土壤形成的物质基础，土壤侵蚀为岩石圈中沉积岩的形成提供物源。从土壤的发生发展以及其组成和特性来看，它是一个独立的历史的自然体：自然体——自然界的物质实体；历史的——经历了漫长的发生发展过程；独立的——发生发展过程的独立性；与邻近圈层的本质差异性（大气圈——气体、水圈——液体、岩石圈——固体、生物圈——生命有机体，而土壤——多孔体，各种物质形态兼而有之）。土壤在人类农业和自然环境中的重要性1.土壤是人类农业生产的基地空气日光水分(土壤提供)热量养分(土壤提供)在人类赖以生存的物质生活中，人类消耗的约80％以上的热量，75％以上的蛋白质和大部分的纤维都直接来源于土壤。土壤植物生产动物生产民以食为天，食以土为本！土壤是人类不可出让的赖以生存和发展的宝贵资—马克思一、土壤在农林业和自然环境中的重要性——（一）土壤是人类农林业的生产基地一、土壤在农林业和自然环境中的重要性——（一）土壤是人类农林业的生产基地1、植物生长的要素植物的生活因子与土壤环境条件植物生长土壤水体砂培水培基质太空载体设施农业（以色列）大田农业太空农业2、植物生长的载体一、土壤在农林业和自然环境中的重要性——（一）土壤是人类农林业的生产基地（1）营养库的作用（2）养分转化和循环作用（3）雨水涵养作用（4）生物的支撑作用（5）稳定和缓冲环境变化的作用3、土壤在植物生长中的特殊作用一、土壤在农林业和自然环境中的重要性——（一）土壤是人类农林业的生产基地林木赖以生存的基地着生于土壤、汲取养分和水分、根系伸展（机械支持）重要的立地条件（适地适树）土壤性质与适生树种、土壤类型与林木生长、林业生产技术措施的基础土壤管理措施、土壤改良、林木施肥一、土壤在农林业和自然环境中的重要性——（一）土壤是农林草业的生产基地土壤是林业的基本生产资料（二）土壤是地球表层系统自然地理环境的重要组成部分一、土壤在农林业和自然环境中的重要性土壤圈大气圈生物圈岩石圈水圈土壤圈：是地球表层系统中处于四大圈交接面上最富有生命力的土壤连续体或覆盖层大气圈释放CO2、CH4、H2S、N2O，吸收O2支持生物过程，重新分配生物圈提供生物养分、土壤圈水循环与水圈水分等水平衡等地球保护层地质循环岩石圈土壤圈地球生态系统陆地生态系统农业生态系统林业生态系统土壤（Soil）生命系统环境系统生态系统：在一定空间范围内各生物成分和非生物成分通过能量流动和物质循环而相互作用，相互依存所形成的一个功能单位。光、水、气、热、土二、土壤在农林业和自然环境中的重要性——（三）土壤是陆地生态系统的重要组成部分土壤在陆地生态系统中的四大作用：（一）保持生物活性，多样性和生产性（二）对水体和溶质流动起调节作用（三）对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解和解毒作用（四）具有贮存并循环生物圈及地表养分和其它元素的功能二、土壤在农林业和自然环境中的重要性——（三）土壤是陆地生态系统的重要组成部分刀耕火种，烧掉大量林木，换来一点粮食，既得不偿失，而又严重破坏了生态平衡，造成水土流失的不良后果1、土壤资源的再生性与质量的可变性红壤严重流失后形成的红色沙漠人类生产、生活不可缺少的重要自然资源，为人类社会的发展创造了生存和发展的环境治之得宜地力常新水土流失，土地沙漠化，土壤盐碱化，土壤遭污染土壤肥力退化国在山河破二、土壤在农林业和自然环境中的重要性——（四）土壤是最珍贵的自然资源我国每年流失土壤超过50亿t，占世界总流失量的1/5，受危害严重的耕地约占全国1/3，相当于耕地削去10mm厚的土层，损失N，P,K养分相当于4000多万t化肥。全国水土流失面积到达150（356）万平方公里！相当与50个台湾省！多可怕！你还睡得着吗？四川盆地山地侵蚀2000年我国发生13次大的沙尘暴,每年经济损失高大540亿元。沙进人退背井离乡二月春风似尖刀！土壤污染我国遭受不同程度污染的农田已达1000万hm2.粮食减产达1.3×1010kg;我国单位耕地面积化肥用量为世界平均用量的2.9倍.在我国北方地区,14个县市的69个点位的调查表明,37个点位的地下水ＮＯ-3含量已高达50ｍｇ/Ｌ。1994年,我国农药的施用量已超过2.2×105ｔ,占世界农药总产量的十分之一。据估计,我国受农药污染的土地已达到1.3×108ｈｍ2.并非危言耸听：2、土壤资源数量的有限性（1cm厚需300年）土壤资源的破坏＝吃祖宗的饭，断子孙的路表1.2中国土壤资源的总量，人均占有量及其与世界和部分国家比较(摘自“土壤学”，黄昌勇主编)人均占有量土地类型中国的总占有量(%)世界中国美国巴西印度中国人均占有量与世界人均量比率(%)土地总面积(hm2)2.770.913.926.280.4332.9耕地与园地面积(hm2)6.80.310.100.800.560.2232.3永久草地面积(hm2)9.00.660.271.011.220.0240.9森林和林地面积(hm2)0.840.131.114.150.0915.5二、土壤在农林业和自然环境中的重要性——（四）土壤是最珍贵的自然资源可持续发展的条件：人口的零或负增长（中国每年净增人口1000万）资源破坏的零或负增长（中国每年减少土地300万亩）生态环境恶化的零或负增长（中国荒漠化速度2620km2/年）土壤的重要性土壤的可持续利用是持续农林业的基础粮食供应压力加大！短期内不可逆转的趋势：1、耕地减少不可逆转；2、人口增长不可逆转；3、消费水平的提高不可逆转；我国要跨进可持续发展的“大门”还需要：30-50年？对人类社会发展的直接影响包括：土壤为植物光合作用提供并协调水分、养分、温度、空气等营养条件，以此向人类和陆生动物提供食物、纤维物质；土壤形成发育过程可以分解、净化各种污染物，是人类生存环境的净化器，如图1-4所示。1.3土壤圈演化与人类社会的发展图1-4土壤圈与人类生存发展的关系示意图（一）土壤对人类社会影响1.是人类赖以生存的物质基础土壤的肥力特性使其成为最基本的农业生产（植物生产和动物生产）资料，通过农业生产向人类提供食物、纤维物质。2.是人类生存环境的净化器——自净能力有限物理自净——通过扩散与稀释、淋洗、挥发、吸附、沉淀等使土壤污染物浓度或活性降低；化学自净——通过氧化还原、化合分解、酸碱反应、络合螯合等使土壤污染物浓度或活性降低、毒性减小或消失；物理化学自净——通过土壤胶体的吸附、解吸和凝聚等使土壤污染物浓度或活性降低、毒性减小或消失；生物自净能力——通过生物的生理代谢，即生物降解与转化作用使土壤污染物浓度或活性降低、毒性减小或消失。（二）人类社会对土壤影响1.农业土壤是人类劳动的产物人类生产活动作用于土壤，引发了自然土壤的一系列改变：改变成土因素——变自然植被为人工植被，使进入土壤的植物残体发生质与量的变化；灌溉活动改变了土壤的水分状况；改变成土过程——自然成土过程消弱，人工熟化过程增强；改变土壤属性——各种耕作措施（耕、耙、犁、施肥等）的实施，使土壤理化性质发生改变。上述改变的结果：自然土壤——人工土壤。2.不合理的利用方式导致土壤退化低平原区的大水漫灌——次生盐渍化草原开垦——土壤沙化毁林开荒——土壤侵蚀单一施用化肥——土壤板结农药与工业三废——土壤污染1.4土壤地理学研究的主要内容和方法（一）研究内容1.土壤发生与分类揭示土壤个体的组成和性质以及发生发展规律；甄别个体之间属性的相似性和差异性，划分成不同的土壤类别。2.土壤分布探索土壤与地理环境相适应而表现出的分布规律。3.土壤调查与制图把握区域土壤类型与空间分布，摸清区域土壤资源底数。4.土壤资源评价鉴别土壤资源质量（生产力）的优劣，明确有利条件和限制性因素，指导土壤资源的开发利用。5.土壤生态系统从生态系统角度研究土壤与地理环境各组成要素间的物质