地學(xué)課件土壤圈土壤2改

1、第二節(jié) 土壤形成的基本規(guī)律第二節(jié) 土壤形成的基本規(guī)律一、成土因素1母質(zhì)因素2氣候因素3地形因素4生物因素5時(shí)間因素6人為因素二、主要成土過程和土壤診斷指標(biāo)一、成土因素（一）母質(zhì)因素土壤是以母質(zhì)為基礎(chǔ)在各成土因素綜合作用之下逐漸產(chǎn)生的。1、母質(zhì)的化學(xué)元素與礦物組成直接影響土壤物質(zhì)組成。原生礦物、次生礦物、化學(xué)元素的最初來源、土壤背景值。2、母質(zhì)物質(zhì)組成的差異影響風(fēng)化作用的效果進(jìn)而影響成土過程的進(jìn)程.3、母質(zhì)的物質(zhì)組成和層理直接影響土壤的機(jī)械組成和成土過程.4、母質(zhì)的機(jī)械組成影響土壤中物質(zhì)的淋溶與淀積過程及有機(jī)質(zhì)含量。隨著土壤逐漸成熟，母質(zhì)因素的影響力便逐步下降，其影響最終會(huì)被其它因素完全遮蔽。一

2、、成土因素（二）氣候因素 （1）降水隨著降水量的增加，有機(jī)質(zhì)含量增加。溫帶地區(qū)自西而東，由栗鈣土黑鈣土黑土，有機(jī)質(zhì)含量增加。降水量的變化影響土壤中易溶鹽類的多少。干燥地區(qū)，蒸發(fā)大于降水，土壤中水分上升，令鹽分在地表積聚，形成硬盤 (hard pan)。雨量少形成鈣層土(pedacal soil) .如在西北荒漠和荒漠草原地帶，降水稀少，土壤中的易溶鹽大量累積，只有極易溶解的鹽類，如NaCl、K2SO4有輕微淋溶，出現(xiàn)大量CaSO4結(jié)晶，甚至出現(xiàn)石膏層，而CaCO3、MgCO3則根本未發(fā)生淋溶。潮濕多雨地區(qū)，鹽分淋失，呈酸性。降水多的地區(qū)(降雨量600毫米)，形成淋溶土或鐵鋁土，如在華東、華中、

3、華南地區(qū)，兩價(jià)碳酸鹽都淋失掉，進(jìn)而出現(xiàn)了硅酸鹽的移動(dòng)。隨著降水量的增加，土壤陽離子交換量呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。溫帶地區(qū)隨著降水量的增加，土壤有機(jī)質(zhì)含量和黏粒含量增加，這種規(guī)律只發(fā)生在溫帶地區(qū)，不能外推。 一、成土因素（2）溫度直接影響風(fēng)化作用速度，影響有機(jī)物的合成和分解、生物化學(xué)作用，決定土層厚薄。溫度每上升10C，化學(xué)作用增加一倍。寒帶地區(qū)，溫度低，風(fēng)化作用、生物化學(xué)作用微弱，土壤發(fā)育緩慢，處于原始階段。土壤多受物理崩解形成碎屑物質(zhì)，顆粒粗大。熱帶地區(qū)，高溫多雨，礦物除石英外多被分解，顆粒較小。植物生長迅速，有機(jī)物質(zhì)積聚快，但分解亦快，形成層薄或缺失現(xiàn)象，腐殖質(zhì)少。溫帶地區(qū)土壤的有機(jī)質(zhì)含量隨著溫度

4、的增加而減少。如我國溫帶地區(qū)，自北而南，從灰化土暗棕壤褐土，土壤有機(jī)質(zhì)含量逐漸減少。溫度影響土壤中水分移動(dòng)方向。在溫度高，蒸發(fā)率高地區(qū)，水分向上移動(dòng)，令鹽分積聚。 一、成土因素（3）風(fēng)速風(fēng)速增加蒸發(fā)作用，加速土壤中水分流失，進(jìn)而影響土壤中物質(zhì)的遷移和轉(zhuǎn)化；在干燥地區(qū)，強(qiáng)風(fēng)會(huì)將表面土壤帶走，令養(yǎng)分流失，造成土壤風(fēng)蝕沙化危害；風(fēng)力減弱造成風(fēng)蝕物的堆積作用，在接受堆積的地方形成風(fēng)積地貌；風(fēng)速影響作物的生長發(fā)育，進(jìn)而間接影響土壤的形成過程。（4）討論華南地區(qū)，降水量豐沛、植物生長茂盛，產(chǎn)生大量有機(jī)物質(zhì)。然而，東北地區(qū)土壤的有機(jī)質(zhì)含量一般高于華南地區(qū)。因?yàn)?一、成土因素（三）地形因素地形通過影響降水和輻

5、射而影響成土過程。海拔高度不同，大氣降水不同，土壤水分和溫度也發(fā)生相應(yīng)變化。坡向影響太陽輻射，進(jìn)而影響水熱條件。陰坡和陽坡地形通過影響物質(zhì)再分配而影響成土過程。地形影響地表水和地下水的分布及徑流方向。地形影響土壤中物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化.地形起伏影響排水情況。山勢(shì)的起伏影響排水情況（drainage）。一、成土因素（四）生物因素植物：植物腐爛分解把有機(jī)物質(zhì)供給土壤。植物根部鞏固土壤，防止水土流失，促進(jìn)土壤發(fā)育。 植物產(chǎn)生截流作用，令土壤侵蝕減少，增加土壤水分含量。森林減低風(fēng)速，遮蔽陽光，減少土壤水分蒸發(fā)，使分解作用不斷進(jìn)行。植物吸收鹽基養(yǎng)分，養(yǎng)分被吸收后，經(jīng)分解作用再釋放回土壤中。植物根部和其分泌的有

6、機(jī)酸有利于土壤結(jié)構(gòu)的形成和礦物的風(fēng)化、分解，從而影響土壤空氣及水分流通與循環(huán)，進(jìn)而影響成土過程。微生物：分解有機(jī)質(zhì)，釋放養(yǎng)分，合成腐殖質(zhì)，有的能固氮，制造土壤中的氮化合物，促進(jìn)有機(jī)污染物的吸收和轉(zhuǎn)化。動(dòng)物：以其殘?bào)w增加土壤有機(jī)質(zhì)；動(dòng)物對(duì)土壤物質(zhì)的機(jī)械混合和消化別的動(dòng)物或植物有機(jī)體，影響土壤結(jié)構(gòu)和有機(jī)質(zhì)分解。一、成土因素（五）時(shí)間因素B.B.道庫恰耶夫?qū)⑼寥蓝x為“歷史自然體”。土壤不僅隨空間條件的不同而不同，還隨著時(shí)間的推移而變化，即土壤是永恒變化著的。這種變化有時(shí)是發(fā)展；有時(shí)是破壞；有時(shí)是進(jìn)化；有時(shí)是退化。我們現(xiàn)在所研究的土壤類型均可看作是處在一個(gè)時(shí)間極長、范圍極廣的統(tǒng)一運(yùn)動(dòng)過程中的一刻靜止

7、瞬間的片斷。時(shí)間影響其它成土因素的重要性。土壤的發(fā)育階段反映土壤的性質(zhì)和類型隨著時(shí)間的推移而發(fā)生的演變。絕對(duì)年齡和相對(duì)年齡都可以表示成土過程的速度及土壤發(fā)育階段的更替速度。不同階段土壤的發(fā)育速度不同。一、成土因素（六）人類活動(dòng)人類活動(dòng)對(duì)土壤的影響極為深刻，也是多方面的。其中，對(duì)耕作土壤的形成和發(fā)育的影響最為突出。如，耕作、施肥、伐林、灌溉、保護(hù)植被等，可以改變土壤的性質(zhì)、位置和成分。但是，人類對(duì)土壤的影響與其他自然因素相比有根本的區(qū)別，主要表現(xiàn)在人類的活動(dòng)是社會(huì)性的，它受社會(huì)制度和社會(huì)生產(chǎn)力的影響和制約，人類活動(dòng)對(duì)土壤的影響是有意識(shí)的。二、主要成土過程和土壤診斷指標(biāo) （一）淋溶與淀積過程淋溶與

8、淀積作用是一個(gè)問題的兩個(gè)方面.淋溶過程（eluviation）指土壤剖面中物質(zhì)隨水流從上層遷移到下層或側(cè)面的運(yùn)動(dòng)過程，形成淋溶層，位于淀積層之上。淀積過程（illuviation）與淋溶過程相反，指被淋溶下來的物質(zhì)在土壤某部位相對(duì)積聚的過程，形成淀積層，一般位于淋溶層之下。二、主要成土過程和土壤診斷指標(biāo)（二）泥炭化過程與枯枝落葉堆積過程泥炭化過程（Peat formation）指有機(jī)質(zhì)以植物殘?bào)w形式累積的過程。主要發(fā)生在地下水位高，或地表有積水的沼澤地段，濕生植物殘?bào)w因缺氧條件而不能徹底分解，以不同分解程度的有機(jī)殘?bào)w累積于地表，形成一個(gè)很厚的泥炭層。枯枝落葉堆積過程（littering）是指植

9、物殘?bào)w在礦質(zhì)土表面累積的過程。它往往發(fā)生在森林植被條件下，植物殘?bào)w因?yàn)橥L(fēng)干燥缺水而難以分解，形成一個(gè)枯枝落葉層。二、主要成土過程和土壤診斷指標(biāo)（三）土壤有機(jī)質(zhì)的腐殖質(zhì)化過程腐殖質(zhì)化過程（humification）指進(jìn)入土壤的有機(jī)殘?bào)w在微生物作用下轉(zhuǎn)變?yōu)楦迟|(zhì)并在土壤表層積累的過程，往往形成一個(gè)暗色的腐殖質(zhì)層A。由于植被類型、覆蓋度及有機(jī)質(zhì)分解的情況不同，腐殖質(zhì)累積的特點(diǎn)也不同。如濕草原植被下的A層土壤顏色為黑色；針葉林下A層土壤為棕黑色。二、主要成土過程和土壤診斷指標(biāo)（四）土壤有機(jī)質(zhì)的礦化過程礦化過程（mineralization）是指有機(jī)物質(zhì)分解釋放出礦質(zhì)元素的過程。即土壤有機(jī)質(zhì)在微生物的

10、作用下分解成簡單的有機(jī)化合物以致最終被徹底分解為無機(jī)化合物的過程。植物殘?bào)w中貯存的養(yǎng)分對(duì)植物生長一般是無效的，只有通過燃燒或緩慢的氧化腐解所進(jìn)行的礦化過程，才能分解成可被植物吸收的離子狀態(tài)。在土壤中，有機(jī)質(zhì)的礦化過程主要是靠微生物活動(dòng)完成的。礦化過程是構(gòu)成“生物小循環(huán)”過程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。二、主要成土過程和土壤診斷指標(biāo)（五）鈣化過程脫鈣與積鈣過程指土壤剖面中碳酸鹽的淋溶與淀積過程，形成鈣積層。 CaCO3H2OCO2 Ca（HCO3）2脫鈣（decalcification）作用被認(rèn)為發(fā)生于水和二氧化碳存在的情況下，此反應(yīng)式向右移動(dòng)，形成可溶的重碳酸鹽，并隨水分移動(dòng)淋溶出某一土層或整個(gè)土體。當(dāng)土

11、壤脫水或二氧化碳分壓降低的情況下，上述反應(yīng)式向左移，溶液中的重碳酸鹽轉(zhuǎn)化為難溶的碳酸鹽在土壤中淀積下來即為鈣積（calcification）。在半干旱半濕潤地區(qū)，通常上部土層脫鈣，下部土層積鈣，可見到松軟粉末狀石灰或石灰結(jié)核等鈣積特征。在較濕潤地區(qū)，整個(gè)土壤剖面脫鈣，碳酸鹽被淋洗出土體。 二、主要成土過程和土壤診斷指標(biāo)（六）灰化過程灰化過程（podzolization）指土體上部（特別是亞表層）二氧化硅殘留和金屬氧化物以及腐殖質(zhì)淋溶淀積的過程。 該過程主要發(fā)生在寒濕氣候和郁閉的針葉林植被下。強(qiáng)烈的酸性淋溶將上部土體中堿金屬和堿土金屬以及鐵錳鋁（淋溶層形成還原態(tài)的鐵、鋁，并以膠體形式向下淋溶）等

12、鹽基離子淋失至淀積層發(fā)生淀積，淋溶層呈現(xiàn)灰白色；在淋溶層由于硅酸不溶于酸而經(jīng)過脫水作用形成白色粉末狀的二氧化硅，硅粉勻細(xì)不粘（粉砂）,這樣，在土體上部形成一個(gè)二氧化硅富集的灰白色淋溶層，稱灰化層（Albic horizon）。 二、主要成土過程和土壤診斷指標(biāo)（七）脫硅富鐵鋁化過程指硅從土體中移出，而鐵鋁相對(duì)富集的過程。發(fā)生在高溫高濕條件下。1脫鹽基階段鋁硅酸鹽礦物強(qiáng)烈水解，釋放出大量鹽基物質(zhì)（交換吸附），風(fēng)化液中性或堿性反應(yīng)，可溶性鹽基離子不斷從風(fēng)化液中流失。K2AL2Si6O16 (正長石) +HOHKHAl2Si6O16+KOHKHAl2Si6O16+HOHH2Al2Si6O16+KOH2

13、脫硅階段硅以游離硅酸形式在堿性風(fēng)化液中擴(kuò)散，并隨鹽基一起淋溶。H2Al2Si6O16+5HOHH2Al2Si2O8(高嶺石)+4H2SiO33富鐵鋁化階段礦物被徹底分解，硅酸繼續(xù)淋溶，氫氧化鐵鋁富集，土體呈現(xiàn)鮮紅色。H2Al2Si2O8+4HOH2AL(OH)3+2H2SiO3二、主要成土過程和土壤診斷指標(biāo)（八）鹽化與脫鹽化過程土壤鹽化過程（salinization）是土壤積鹽過程。濱海地帶海水浸潤或地下水位上升所致，干旱地帶及高山地帶降水少蒸發(fā)量大所致或者因高礦化度的地下水水分蒸發(fā)所致。成土母質(zhì)中的易溶、可溶鹽被淋洗到地下水中，并隨地下水流動(dòng)遷移到排水不暢的低洼地區(qū)，在蒸發(fā)量大于降水量的情況

14、下，鹽分又被上行水?dāng)y帶到土體表層集聚，形成鹽化層。開溝排水降低地下水水位以及灌溉淋洗等使易溶鹽含量下降的過程稱為脫鹽化過程（desalinization）。脫鹽常用來指由于淋洗，可溶鹽從某一土層或從整個(gè)剖面中移去的過程。二、主要成土過程和土壤診斷指標(biāo)（九）堿化（alkalization）與脫堿化過程堿化過程指鈉離子在土壤膠體上的累積，使土壤呈強(qiáng)堿性反應(yīng)，并形成物理性質(zhì)惡化的堿化層的過程。干時(shí)收縮為硬塊，濕時(shí)泥濘。在干濕交替的環(huán)境下，鈉鹽在土壤剖面中向表層集中，鈣鎂則向下沉淀，表層中的鈉鹽就會(huì)逐漸占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，致使堿化過程得以進(jìn)行?？砂l(fā)生離子交換吸附，方程式如下：CaMg2NaX Ca2+Mg2+

15、2Na+X6CaMg2NaX3CO32Na2CO3MgCO3CaCO3X6從公式和碳酸鹽的溶解度來看，Na+析出前，大多數(shù)Ca2+和Mg2+先被沉淀，使土壤溶液中Na+的濃度增加， Na+與膠體上吸附的其他陽離子起置換反應(yīng)的機(jī)遇增大了，從而發(fā)生堿化過程。脫堿化（dealkalization）指鈉離子脫離土壤膠體進(jìn)入土壤溶液的過程。如果用來淋洗堿土的水中含有高濃度的Ca2+或Mg2+，則Ca2+和Mg2+可以置換膠體上的Na+。由于Na+脫離膠體而進(jìn)入土壤溶液，使脫堿化過程得以進(jìn)行。二、主要成土過程和土壤診斷指標(biāo)（十）粘化過程礦物質(zhì)土粒由粗變細(xì)而形成粘粒的過程。粘土礦物形成和淀積的過程，主要發(fā)生

16、在溫帶和暖溫帶以及半濕潤半干旱地區(qū)，水熱條件穩(wěn)定，發(fā)生強(qiáng)烈的原生礦物分解和次生粘土礦物的形成，或表層粘粒向下機(jī)械淋洗。在土體中聚積形成淀積粘化層或粘磐。二、主要成土過程和土壤診斷指標(biāo)（十一）潴育化過程潴育化過程 （redoxing）指土壤形成中的氧化還原過程。主要發(fā)生在季風(fēng)氣候區(qū)直接受地下水周期性浸潤的地方。地下水位雨季上升、旱季下降，使土層呈現(xiàn)干濕交替的現(xiàn)象，進(jìn)而引起土層中鐵、錳化合物的氧化態(tài)與還原態(tài)的變化，產(chǎn)生局部的移動(dòng)或淀積，形成一個(gè)具有銹紋、銹斑或鐵、錳結(jié)核的潴育層。二、主要成土過程和土壤診斷指標(biāo)（十二）潛育化過程潛育化過程（gleization）是在土體中發(fā)生的還原過程。在整個(gè)土體或土體下部，土壤因長期處于水分飽和、缺乏空氣的還原狀態(tài)，產(chǎn)生有機(jī)與無機(jī)的低價(jià)態(tài)物質(zhì)，如二價(jià)鐵、錳，從而形成一顏色呈藍(lán)灰或者青灰的還原土層，稱為潛育層。二、主要成土過程和土壤診斷指標(biāo)（十三）熟化過程熟化過程（ripening）指人為培肥土壤的過程，在人類耕作、灌溉、施肥、改良利用和定向培育下，在土壤上部形成人為表層的過程。熟化過程改變了土壤的原自然剖面和某些過程，使土壤向著肥力提高的方向發(fā)展。水耕熟化過程是通過灌溉、耕作和施肥等措施定向培育高度肥沃水稻土的過程。旱耕熟化過程是通過