土壤肥料學(xué)-第1章土壤的形成與演變

1、 第1章 土壤的形成與演變教學(xué)目標(biāo)與要求：了解主要成土礦物、巖石以及風(fēng)化產(chǎn)物 （母質(zhì)）的類型；掌握礦物巖石的主要風(fēng)化過(guò)程以及土壤與 母巖、母質(zhì) 的區(qū)別；掌握土壤形成因素；成土母質(zhì)- 巖石風(fēng)化后的風(fēng)化產(chǎn)物土壤母質(zhì)巖石礦物1.1 土壤母質(zhì)的形成第一部分 礦物礦物：一種或多種元素在一定地質(zhì)條件下形成的具有特定理化性質(zhì)的化合物，是構(gòu)成巖石的基本單元。原生礦物：由地殼內(nèi)部巖漿冷卻后形成的礦物。如：石英、長(zhǎng)石、云母、輝石、角閃石等次生礦物： 由原生礦物經(jīng)化學(xué)變化形成的新礦物。 如：方解石、高嶺石等水晶紫水晶白云母方解石石英方解石方解石金剛石金剛光澤黃金不透明金屬光澤赤鐵礦 石墨水晶的玻璃光澤晶簇葉臘石的油

2、脂光澤青田石的油脂光澤葉臘石花好月圓正長(zhǎng)石（K2O.Al2O3.6SiO2）顏色：肉紅色； 特性：容易風(fēng)化為高嶺土； 對(duì)土壤的作用：是土壤鉀的重要來(lái)源。成土的主要礦物 長(zhǎng)石類斜長(zhǎng)石（鈉長(zhǎng)石和鈣長(zhǎng)石的類質(zhì)同像混合物）顏色：白至灰白色；特性：較正長(zhǎng)石更易風(fēng)化 為高嶺土等；用途：是土壤鈉、鈣的重要來(lái)源。長(zhǎng)石類角閃石(Ca2,Na)(Mg,Fe)4 (Al,Fe)(Si,Al)4O112(OH)2 顏色：綠黑至黑色；特性：容易分解對(duì)土壤的作用：為土壤提供鎂、鐵等養(yǎng)分。鐵鎂類礦物 輝石(Ca,Na)(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6 顏色：綠黑至黑色；特性：容易發(fā)生風(fēng)化，形成粘土礦物；對(duì)土壤的作用

3、：為土壤提供鎂、鐵等養(yǎng)分。鐵鎂類礦物 橄欖石(Mg,Fe)2SiO4顏色：橄欖綠色； 特性：基性和超基性火成巖的重要造巖礦物，在地表?xiàng)l件下易風(fēng)化為蛇紋石。對(duì)土壤的作用：為土壤提供鎂、鐵等養(yǎng)分。鐵鎂類礦物 黑云母K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH)2 顏色：黑色或棕褐色；特性：很容易分解，在次生巖石中較少見(jiàn)。 對(duì)土壤的作用：分解釋放出鉀，是土壤養(yǎng)分的主要來(lái)源之一。云母類 白云母KH2Al3Si3O12顏色：無(wú)色或淺色；特性：容易沿解理面發(fā)生物理崩解；對(duì)土壤的作用：分解的碎屑物可改善粘質(zhì)土壤物理性質(zhì)；分解過(guò)程可釋放鉀素，是土壤鉀的重要來(lái)源之一。云母類 氧化硅類礦物石英（SiO2）特性：不易發(fā)

4、生化學(xué)風(fēng)化，但容易物理崩解；對(duì)土壤的作用：純石英不含養(yǎng)分，在土壤中主要以砂粒存在，可以改善粘重土壤的通透性。 磷灰石Ca5PO43(F,Cl) 形態(tài)：集合體呈粒狀、塊狀或結(jié)核狀等；硬度：5對(duì)土壤的作用：是土壤磷的重要來(lái)源。 白云石 CaCO3MgCO3顏色：灰白，有時(shí)微帶黃褐色；特性：遇稀鹽酸，泡沫反應(yīng)微弱； 其粉末加HCl起泡沫反應(yīng)碳酸鹽類礦物 方解石 CaCO3 形態(tài)：菱面體；顏色：白色或乳白色；特性：遇稀鹽酸，有明顯泡沫反應(yīng)碳酸鹽類礦物 黃鐵礦黃銅礦硫化物 硫化物 閃鋅礦方鉛礦鐵礦赤鐵礦（Fe2O3）褐鐵礦磁鐵礦第二部分 成土的主要巖石巖石：一定地質(zhì)作用下，由一種或多種礦物組成的集合體。

5、可分為巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖三大類。一、巖漿巖由地球內(nèi)部熔融的巖漿上升到地殼不同深度或噴出地表冷卻凝固而成的巖石。巖漿巖深成巖 淺成巖 噴出巖 侵入巖 巖漿巖的類型:深層侵入巖淺層侵入巖 巖漿巖的構(gòu)造: 巖漿巖的構(gòu)造 塊狀構(gòu)造 如花崗巖。流紋狀構(gòu)造 如流紋巖 氣孔狀構(gòu)造 如玄武巖 杏仁狀構(gòu)造 杏仁構(gòu)造流動(dòng)構(gòu)造枕狀構(gòu)造 繩狀構(gòu)造 玄武巖的氣孔構(gòu)造玄武巖的杏仁構(gòu)造中性巖SiO2 含量5265 如閃長(zhǎng)巖,安山巖 主要的巖漿巖 酸性巖 SiO2含量在65以上 如花崗巖,流紋巖 基性巖SiO2 含量4552 如輝長(zhǎng)巖,玄武巖 超基性巖 SiO2含量小于45 如橄欖巖 巖漿巖分類 成分 產(chǎn)狀超基性基性中性

6、酸性噴出巖科馬 提巖玄武巖安山巖流紋巖淺成巖輝巖輝綠巖閃長(zhǎng)玢巖花崗斑巖深成巖橄欖巖輝長(zhǎng)石閃長(zhǎng)巖花崗巖橄欖巖 超基性巖類 輝長(zhǎng)巖輝綠巖玄武巖基性巖類 酸性巖類 花崗巖花崗斑巖流紋巖閃長(zhǎng)巖安山巖中性巖類(閃長(zhǎng)巖安山巖類)二、沉積巖各種地質(zhì)作用的沉積物，在地表和地下不太深的地方，在常溫常壓下，經(jīng)過(guò)成巖作用所形成的巖石。沉積巖的結(jié)構(gòu)石灰?guī)r、白云巖珊瑚礁、糞化石等頁(yè)巖等角礫巖、砂巖等砂巖鐵質(zhì)頁(yè)巖生物碎屑灰?guī)r頁(yè)巖角礫巖沉積巖的構(gòu)造層理構(gòu)造沉積巖的層理構(gòu)造水平層理沉積巖的水平層理 (美國(guó)科羅拉多) 層理層面構(gòu)造沉積巖的層面構(gòu)造波紋和干裂波痕干裂石英砂巖張家界紅色砂巖（紅層）丹霞山黃土石灰?guī)r云南路南桂林各類先

7、成巖石，在地球內(nèi)力作用下，經(jīng)過(guò)變質(zhì)作用形成的巖石。三、變 質(zhì) 巖類型定義、特征動(dòng)力變質(zhì)作用在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的定向壓力作用下，巖石破碎，礦物變形，重新結(jié)晶，產(chǎn)生新礦物。（如頁(yè)巖 板巖）接觸變質(zhì)熱接觸巖漿溫度引起圍巖重結(jié)晶，變質(zhì)前后的化學(xué)成分變化不大。（如：石灰?guī)r 大理巖 砂巖 石英巖等。接觸交代巖漿的熱氣熱液導(dǎo)致巖石變質(zhì)。形成夕卡巖等。區(qū)域變質(zhì)作用由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)共同引起的發(fā)生在廣大區(qū)域的變質(zhì)作用，大部分巖石陷于地殼深部（處于深部的巖石，均可變?yōu)槠瑤r或片麻巖）變質(zhì)作用變質(zhì)巖的構(gòu)造板狀構(gòu)造塊狀構(gòu)造片狀構(gòu)造片麻狀構(gòu)造斑點(diǎn)構(gòu)造條帶狀構(gòu)造片狀構(gòu)造千枚構(gòu)造片麻構(gòu)造板巖板狀構(gòu)造：片巖片狀構(gòu)造：片巖千枚狀構(gòu)

8、造:片理面上常具絲絹光澤。千枚巖千枚巖片麻巖片麻狀構(gòu)造：較粗的粒狀礦物中間定向排列和不均勻分布著一些柱狀或片狀礦物形成斷續(xù)條帶狀構(gòu)造。片麻巖石英巖天壇大理巖（石）故宮故宮雕欄玉砌應(yīng)猶在只 是 朱 顏 改頤和園維納斯巴黎第三部分 巖石的風(fēng)化風(fēng)化作用影響巖石風(fēng)化的主要因素風(fēng)化類型 巖石礦物的風(fēng)化作用巖石礦物在大氣和水的聯(lián)合作用以及溫度變化和生物活動(dòng)的影響下，發(fā)生的分解作用。溫度、水、氧氣、CO2和生物物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化 一、風(fēng)化過(guò)程 1、物理風(fēng)化溫差作用由物理作用(溫度變化、水的凍融)使巖石崩解破碎但不改變其化學(xué)成分的過(guò)程風(fēng)及流水作用作用結(jié)果：堅(jiān)硬巖石變成松散的碎屑，增加通氣透水性能；大

9、塊巖石破碎，增大表面積，為化學(xué)風(fēng)化創(chuàng)造條件。江西安遠(yuǎn)花崗巖的熱力風(fēng)化安徽大別山花崗巖球狀風(fēng)化浙江基性火山巖球狀風(fēng)化巖石的節(jié)理和裂隙發(fā)育在有棱和角的地方，巖石的自由表面積最大，首先遭受風(fēng)化，棱角首先消失變成球形。球狀風(fēng)化2、化學(xué)風(fēng)化巖石在水、氧、二氧化碳等風(fēng)化因素參與下，發(fā)生的一系列化學(xué)變化過(guò)程。溶解作用碳酸化作用水解作用4KAlSi3O8(正長(zhǎng)石)+6H2O4KOH (真溶液)+Al4Si4O10OH8（高嶺石）+8SiO2(膠體) 氧化作用4FeS2（黃鐵礦 ）+15O2+14H2O2Fe2O3.3H2O（褐鐵礦）+8H2SO4 作用結(jié)果：使巖石進(jìn)一步風(fēng)化，釋放出可溶性養(yǎng)分，并產(chǎn)生多種次生粘

10、土礦物，成為顆粒極細(xì)的粘粒。由于粘粒具有膠體性質(zhì)，因而風(fēng)化物開(kāi)始具有吸附能力、粘性、可塑性和一定的毛管力及蓄水能力。水化作用 CaSO4（硬石膏）+2H2O CaSO4.2H2O（含水石膏） 3、生物風(fēng)化巖石在生物及其分泌物或有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)物作用下，進(jìn)行的機(jī)械破碎或化學(xué)變化過(guò)程。動(dòng)物的挖掘作用植物根系的作用橄欖石輝石角閃石黑云母鈣斜長(zhǎng)石鈣鈉斜長(zhǎng)石鈉斜長(zhǎng)石鉀長(zhǎng)石白云母石英 各種礦物抵抗風(fēng)化的相對(duì)穩(wěn)定性風(fēng)化階段順序階段名稱從殘積層中大量淋失的元素堆積在殘積層中的元素及化合物殘積層水化作用程度1碎屑階段無(wú)無(wú)弱2鈣淀積階段（飽和硅鋁階段）Cl、SCaCO3硅鋁（鐵）次生粘土礦物、蒙脫石、拜來(lái)石、白云母、

11、絹云母3酸性硅鋁鐵階段Cl、Ca、Na、Mg、K、SFe2O3.nH2O,SiO2(石英)、硅鋁（鐵）組次生粘土礦物，高嶺石、多水高嶺石、綠高嶺石4鋁鐵階段Cl、Ca、Na、Mg、K、S、SiO2（硅酸鹽）Fe2O3.nH2O Al2O3.nH2O SiO2(石英),偏多水高嶺石強(qiáng)二、風(fēng)化產(chǎn)物碎屑物質(zhì)、難溶解物質(zhì)、溶解物質(zhì)未風(fēng)化層輕度風(fēng)化層強(qiáng)度風(fēng)化層完全風(fēng)化層土壤層水殘積物沖積物流水沉積坡積物 風(fēng)化殘余物洪積物湖積物海積物運(yùn)積物風(fēng)黃 土沙 丘 冰川冰磧物重力重積物（崩積物） 風(fēng)化產(chǎn)物的搬運(yùn)與堆積石灰?guī)r殘積物冰磧母質(zhì)沖積母質(zhì)湖積母質(zhì)海積母質(zhì)土壤與母質(zhì)、母巖的區(qū)別？1.母質(zhì)與母巖2.母質(zhì)與土壤3.

12、母質(zhì)風(fēng)化程度與土壤肥瘦的關(guān)系 （1） 物理風(fēng)化-巖石的形狀由大到小，從堅(jiān)硬致密狀態(tài)變?yōu)樗缮顟B(tài)。 （2） 化學(xué)風(fēng)化-母巖徹底分解，使母質(zhì)中出現(xiàn)了粘粒，使母質(zhì)初步具備了肥力因素中的水、氣、熱條件。 （3） 母巖經(jīng)過(guò)化學(xué)風(fēng)化作用，使得其礦物的化學(xué)成分發(fā)生變化，釋放出可溶性鹽基物質(zhì)，成為植物所需的礦質(zhì)養(yǎng)料的最初來(lái)源。母質(zhì)與母巖母質(zhì)與土壤 （1） 尤其是植物需要的氮素相對(duì)缺少。（2） 就母質(zhì)中的水、氣來(lái)說(shuō)，母質(zhì)對(duì)水和空氣產(chǎn)生了通透性，并開(kāi)始出現(xiàn)蓄水性，但并沒(méi)有有機(jī)的統(tǒng)一起來(lái)。母質(zhì)并不等于土壤，還缺乏完整的肥力要素。母質(zhì)是巖石和土壤之間一個(gè)過(guò)渡體。1.2 土壤的形成教學(xué)目標(biāo)與要求：掌握土壤形成的實(shí)質(zhì)、土

13、壤形成的主要影響因素及主要成土過(guò)程；掌握土壤剖面的概念；了解土壤剖面形態(tài)特征第一部分 土壤形成的實(shí)質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)和 生物小循環(huán)的矛盾與統(tǒng)一疏松物質(zhì)(含養(yǎng)分)淋溶作用風(fēng)化作用巖石江海營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)生物小循環(huán)有機(jī)體微生物分解綠色植物合成疏松物質(zhì)(含養(yǎng)分)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生物小循環(huán)綠色植物合成養(yǎng)料元素土壤體風(fēng)化作用淋溶作用巖石江海沉淀作用有機(jī)體土壤形成的實(shí)質(zhì)是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)和 生物小循環(huán)的矛盾與統(tǒng)一微生物分解第二部分 土壤形成的影響因素一、土壤形成的影響因素成土因素學(xué)說(shuō)：土壤是在五大自然因素（母質(zhì)、生物、氣候、地形、時(shí)間）及人為活動(dòng)影響下不斷形成、發(fā)育的。前蘇聯(lián)土壤學(xué)家道庫(kù)恰耶夫（一）

14、母質(zhì)因素四川紫紅砂巖紫色土影響土壤的礦物和化學(xué)組成影響土壤的質(zhì)地影響土壤的養(yǎng)分狀況（二）生物因素動(dòng)物：破碎、疏松土壤等植物：草本、木本微生物根劈（三）氣候因素 在中國(guó)溫帶，自西向東大氣濕度遞增，依次出現(xiàn)：棕漠土、灰棕漠土、灰漠土、棕鈣土（灰鈣土）、栗鈣土、黑鈣土和黑土。 在中國(guó)溫帶東部濕潤(rùn)區(qū)，由北而南熱量遞增，土壤分布依次為：暗棕壤、棕壤（褐土）、黃棕壤、黃壤、紅壤和磚紅壤。 水熱條件通過(guò)兩個(gè)途徑影響土壤發(fā)生發(fā)育：影響巖石的風(fēng)化和養(yǎng)分的淋失；影響土壤有機(jī)質(zhì)積累和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化； 通過(guò)控制母質(zhì)、氣候及生物因素，對(duì)土壤發(fā)育產(chǎn)生間接影響。（四）地形因素高度坡度坡向坡度差異石灰?guī)r山地陰坡坡向石灰?guī)r山地陰坡（五）時(shí)間因素土壤相對(duì)年齡：在相同的成土條件下土壤個(gè)體的發(fā)育程度。根據(jù)發(fā)生層的分化程度判斷。土壤絕對(duì)年齡：土壤從當(dāng)?shù)貛r石風(fēng)化層或新的母質(zhì)上開(kāi)始發(fā)育到目前狀態(tài)的具體時(shí)間。（六）人為因素 隨著社會(huì)的發(fā)展，人類對(duì)土壤發(fā)育的影響日益加強(qiáng)，通過(guò)各種生產(chǎn)活動(dòng)調(diào)節(jié)和改良土壤。（耕作土壤）第三部分 土壤剖面紅壤剖面黃壤剖面土壤剖面：從地面向下挖掘所裸露的一段垂直切面。一、土壤剖面形