土壤地理學(xué)-第五講

土壤系統(tǒng)功能——是土壤系統(tǒng)與其外部環(huán)境相互聯(lián)系、相互作用中所表現(xiàn)出來的性質(zhì)和能力。可概括為植物的肥力庫、能量的轉(zhuǎn)化機、和去污的凈化器三個方面。第3節(jié)土壤系統(tǒng)的功能基本功能輔助功能3.1、植物的肥力庫3.2、能量的轉(zhuǎn)化機3.3、去污的凈化器一、化學(xué)因素1、土壤養(yǎng)分2、土壤的酸堿度3、土壤吸附及交換性能二、物理因素1、土壤質(zhì)地2、土壤孔隙度3、土壤結(jié)構(gòu)4、土壤的熱學(xué)性質(zhì)三、生態(tài)因素1、生態(tài)環(huán)境與土壤的協(xié)調(diào)性2、土壤生物的活性3.1植物的肥力庫1、土壤養(yǎng)分是指由土壤提供的植物生長所必需的營養(yǎng)元素。土壤中能直接或經(jīng)轉(zhuǎn)化后被植物根系吸收的礦質(zhì)營養(yǎng)成分，包括N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、B、Mo、Zn、Mn、Cu、Cl。中國一般農(nóng)田的養(yǎng)分含量是：N為0.3-3.5g/kg、P為0.1-1.5g/kg、K為2.5-27g/kg.土壤養(yǎng)分的類型:水溶態(tài)養(yǎng)分—土壤溶液中溶解的離子和少量的低分子有機化合物，最易為植物吸收的有效養(yǎng)分。代換態(tài)養(yǎng)分—離子狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程。礦物態(tài)養(yǎng)分—礦物狀態(tài)，多數(shù)為難溶性養(yǎng)分。有機態(tài)養(yǎng)分—成為土壤有機化合物狀態(tài),礦質(zhì)化作用后，為植物吸收。2、土壤的酸堿度

按PH劃分土壤類型PH土壤類型<4.5強酸性土4.6-6.5酸性土6.6-7.5中性土7.6-8.6堿性土>8.5強堿性土植物養(yǎng)分有效性與pH的關(guān)系圖pH6.5（中性）大多數(shù)土壤養(yǎng)分在附近的有效性較高

土壤酸堿性對土壤肥力的影響：（1）土壤酸堿性影響土壤養(yǎng)分的有效性。

強酸性情況下，土壤中有效態(tài)N、P、Ca等缺乏，且許多微量元素如Fe、Zn、Cu等濃度增加而造成毒害。圖3-14

土壤pH值與微生物及營養(yǎng)元素有效性的相關(guān)圖式（2）影響土壤微生物活性（4）影響植物的生長，不同植物適宜pH值范圍不同。

土壤溶液的酸堿度影響植物的生長，在極端酸、堿環(huán)境下，大多數(shù)作物都難以生長和獲得高產(chǎn)。（3）影響土壤理化性質(zhì)

如堿土濕時膨脹泥濘、干時收縮堅硬，通透性、可耕性極差。

主要栽培植物生長適宜的pH范圍表

大田作物

園藝作物

林業(yè)植物

名稱

適宜pH

名稱

適宜pH

名稱

適宜pH

水稻6.0—7.0胡蘿卜5.0—6.0

槐

樹6.0—7.0

小麥6.0—7.0番茄6.0—7.0白楊6.0—8.0

大麥6.0—7.5西瓜6.0—7.0洋槐6.0—8.0大豆7.0—8.1南瓜6.5—8.0松樹5.0—6.0玉米6.0—7.5黃瓜6.0—8.0棟樹5.0—6.0

棉花6.0—8．0柑梅5.0—6.0泡桐6.0—8.0馬鈴薯4.8——5.4杏6.0—8.0油桐6.0—8.0向日葵6.0——8.0蘋果6.0—8.0榆樹6.0—8.0甘蔗6.0—7.0桃、梨6.0—8.0撣樹5.0—6.0花生5.5—6.5核桃6.0—8.0冷杉5.0—6.0煙草5.0—6.0茶5.0—5.5銀杏6.0—7.0紫花苜蓿7.0—8.5板栗5.0—6.0云杉5.0—6.0酸性指示植物——馬尾松、油茶、茶、映山紅、鐵芒箕、石松等。鹽堿指示植物——鹽蒿、堿蓬等。3、土壤的吸附及交換性能土壤的離子吸收作用——土壤膠體表面吸附離子。（保肥）土壤的離子交換作用——土壤膠體表面吸收的離子與溶液介質(zhì)中其電荷符號相同的離子相交換。（供肥）土壤膠體（第四周）1、概念是指大小在1-100毫微米（在長、寬和高的三個方向，至少有一個方向在此范圍內(nèi)）的固體顆粒而言。實際上凡1-1000nm粘粒都具有膠體的特性。土壤膠體是土壤活性的基礎(chǔ)。

土壤膠體是一種分散系。土壤膠體分散系由膠體微粒（分散質(zhì)）和微粒間溶液（分散劑）兩大部分構(gòu)成。2、土壤膠體的構(gòu)造3、土壤膠體的種類

無機膠體——其分散質(zhì)顆粒是以高嶺石、伊利石、蒙脫石和簡單氧化物，如鐵、鋁氧化物和二氧化硅等為主的粘土礦物。有機膠體——其分散質(zhì)顆粒有土壤腐殖質(zhì)、有機酸、蛋白質(zhì)及其衍生物等高分子有機化合物。有機無機復(fù)合體——土壤中的礦質(zhì)膠體與有機膠體通過氫鍵、庫侖引力、表面引力相互結(jié)合。4、土壤膠體的性質(zhì)具有巨大的比表面和表面能具有電性具有凝聚-分散性

起因：土壤膠體為什么具有電性

？A、同晶置換作用

晶格中高價離子被低價離子置換，產(chǎn)生負(fù)電荷，反之產(chǎn)生正電荷。如：SiO2被Al置換[AlO2]-

相反Si置換Al2O3[Si2O3]2+晶格邊緣的離子因風(fēng)化破碎，部分電荷未得到中和而產(chǎn)生剩余價鍵。B、晶格破碎邊緣的斷鍵C、膠體向介質(zhì)解離或吸附離子而帶電酸膠基在酸性介質(zhì)條件下，會解離OH-或吸附H+,而呈“+”電堿膠基在堿性介質(zhì)條件下，會解離H+或吸附OH-，而呈“-”電兩性膠體，電性隨PH值變化（等電點），既可帶正電也可帶負(fù)電。如：硅氧層邊緣相鄰的硅氧四面體即

的斷裂成

或溶膠（3）土壤膠體具有凝聚-分散性

凝膠凝聚性(絮凝作用)分散性（膠溶作用）巨大的表面能，微粒間相互吸引；當(dāng)膠體失水時，可加速凝聚性；土壤中陽離子的凝聚能力是：三價>二價>一價，即離子價數(shù)越高，凝聚力越強，且一價鹽產(chǎn)生的絮凝是可逆的，而三價、二價鹽類引起的絮凝是不可逆的。常見陽離子凝聚能力大小的順序是：

Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+膠體微粒常帶同電荷，相互排斥。（3）土壤膠體的凝聚與分散性

根據(jù)土壤膠體吸收與交換的離子不同，可分為陽離子的交換吸附作用與陰離子的交換吸附作用。3-1土壤膠體的陽離子交換吸附

在土壤中，被膠體靜電吸附的陽離子，一般都可以被溶液中另一種陽離子交換而從膠體表面解吸。對這種能相互交換的陽離子叫做交換性陽離子，而把發(fā)生在土壤膠體表面的陽離子交換反應(yīng)稱之為陽離子交換作用。（1）陽離子交換作用特點：a、可逆反應(yīng)b、反應(yīng)迅速c、等量交換

（2）陽離子代換力陽離子代換能力是指一種陽離子將膠體上另一種陽離子交換出來的能力。各種陽離子代換能力大小的順序為：Fe3+＞Al3+＞H+＞Ca2+＞Mg2+＞NH4+＞K+＞Na+

影響陽離子代換能力的因素有：a、電荷的數(shù)量：離子所帶電荷數(shù)量愈多，其交換能力愈強。b、在同價陽離子中，離子半徑愈大，其交換能力就愈強。C、H+的交換力比兩價的Ca2+、Mg2+離子大。d、離子濃度愈大，交換力愈強。

陽離子交換量是評價土壤肥力的一個指標(biāo)。它直接反映土壤可以提供速效養(yǎng)分的數(shù)量，也能表示土壤保肥能力、緩沖能力的大小。

CEC<1010-20>20

（3）土壤陽離子交換量(cationexchangecapacity)-CEC

是指土壤膠體所能吸附各種陽離子的總量，其數(shù)值以每千克土壤中含有的各種陽離子的厘摩爾數(shù)稱為土壤的陽離子交換量。（CEC：cmol(+)kg-1

）保肥能力低中高***影響土壤陽離子交換量的因素有：質(zhì)地質(zhì)地越粘重，含粘粒越多的土壤，其陽離子交換量也越大。質(zhì)地砂土砂壤土壤土粘土CEC1~57~815~1825~30②膠體的類型有機膠體>蒙脫石>水化云母>高嶺石>含水氧化鐵、鋁③溶液的pH值在一般情況下，隨著pH的升高，土壤負(fù)電荷隨之增大，土壤的陽離子交換量也增大。（4）鹽基離子與鹽基飽和度

在土壤里，被膠體吸附著的陽離子，可以分為兩類：

第一類是H+和Al+，它們是致酸離子，與土壤的酸度有密切關(guān)系。

第二類是其他的一些金屬離子，如Ca2+、Mg2+、K+、NH4+……等，在古典化學(xué)上，它們都稱為鹽基離子。

鹽基飽和度(basesaturationpercentage)BSP

在土壤膠體所吸附的陽離子中，鹽基離子的總量占陽離子交換量的百分比，叫鹽基飽和度。

100%

當(dāng)土壤膠體吸附的陽離子全部為鹽基離子時，則土壤呈鹽基飽和狀態(tài)，這一土壤稱為鹽基飽和土壤。（呈堿性反應(yīng)）當(dāng)土壤膠體所吸附的陽離子僅部分地為鹽基離子，而其余大部分為H+和Al3+時,則這一土壤膠體呈鹽基不飽和狀態(tài),

稱為鹽基不飽和土壤。（呈酸性反應(yīng)）南方土壤：H+和Al3+等致酸離子較多,土壤的鹽基飽和度??；北方土壤：Ca2+和Mg2+占有較大的數(shù)量和比例,鹽基飽度大。

BSP與土壤酸堿反應(yīng)關(guān)系密切：｛｝

實際劃分飽和、不飽和土壤時，一般以鹽基飽和度70%或50%為界線。3-2土壤膠體對陰離子的交換吸附

土壤膠體的陰離子交換吸附——是指帶正電的膠體微粒表面所吸附的陰離子與土壤溶液中陰離子的交換作用。從吸附與交換的機制上可分為：非專性吸附和專性吸附。1-1粒級——土粒按大小可分為若干級別，稱為粒級。（1）世界各國對土壤粒級的劃分標(biāo)準(zhǔn)不盡一致，如下圖所示。1、土壤質(zhì)地圖2國際上主要的土粒分級標(biāo)準(zhǔn)圖式

各種粒級分級標(biāo)準(zhǔn)均分為：石塊、礫石、砂粒、粉粒、黏粒5大類，但每個類別劃分的標(biāo)準(zhǔn)不同，且對每個級別之下進一步細(xì)分的程度和側(cè)重點不同。

隨著粒徑的減小，孔隙度、吸濕量、持水量、比表面面積、膨脹潛能、吸附性能、塑性和粘結(jié)性將增加，而土壤通氣性、透水性、密度將降低。（2）土壤顆粒粒級與土壤理化性狀的關(guān)系？1-2土壤質(zhì)地（1）土壤質(zhì)地——自然土壤是由大小不同的土粒組成的，各個粒級在土壤中所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，稱為土壤質(zhì)地。通常劃分為沙土、壤土和黏土三大類，可根據(jù)各國國情和工農(nóng)業(yè)需要進一步細(xì)分。最常見的土壤質(zhì)地分類有：國際制、美國制和蘇聯(lián)制三種。國際制土壤質(zhì)地分類：圖美國制土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)

國際制和美國制相似，均按沙粒、粉粒和粘粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將土壤劃分為砂土、壤土、黏壤土和黏土4類12級。蘇聯(lián)制（威廉斯-卡慶斯基制）則采用雙級分類制，即按物理性砂礫（>0.01mm）和物理性粘粒（<0.01mm）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)劃分為砂土、壤土和黏土3類9級。中國（1978）擬定的土壤質(zhì)地分類方案是按砂粒、粉粒和粘粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)劃出砂土、壤土和黏土3類11級。2、土壤孔隙度（1）土壤孔隙的分類:毛管孔隙0.001mm<孔徑<0.1mm，主要儲水。非毛管孔隙孔徑>0.1mm，主要通氣透水。無效孔隙孔徑<0.001mm，其吸收的水分基本不能運動，植物難以利用。（2）土壤孔隙度——指單位原狀容積土壤中孔隙所占容積的百分?jǐn)?shù)，用φ表示，單位為%。

土壤孔隙度（%）=（1－土壤密度/土粒密度）×100%（3）影響因素：土壤質(zhì)地和有機質(zhì)含量

（土壤質(zhì)地越細(xì)，孔隙度越大；有機質(zhì)含量越多，孔隙度越大）2015年4月13日（1）定義——指單位容積原狀土壤的質(zhì)量（烘干），常用ρb表示，單位g/cm3。（2）影響因素：土壤孔隙度及土壤固體的質(zhì)量。

（疏松多孔，富含有機質(zhì)的土壤，土壤密度低）土壤密度（土壤容重）包括土壤孔隙土粒密度（土壤比重）（1）定義——指單位容積土壤固相顆粒的質(zhì)量（烘干），常用ρp表示，單位g/cm3。（2）影響因素：土壤礦物與有機質(zhì)的相對含量。

一般來說，土粒密度的平均值為2.65g/cm3，而含鐵礦物比較多的土壤土粒密度可>3.0g/cm3

，而含有機質(zhì)豐富的土粒密度可<2.4g/cm3

。不包括土壤孔隙3、土壤結(jié)構(gòu)

土壤固相顆粒很少呈單粒存在，它們經(jīng)常是相互作用而聚積形成大小不同、形狀各異的團聚體(aggregate)，這些團聚體的組合排列稱為土壤結(jié)構(gòu)(soilstructure)。

土壤結(jié)構(gòu)是成土過程的產(chǎn)物，故不同的土壤及其發(fā)生層都具有一定的土壤結(jié)構(gòu)，如下圖所示。單粒結(jié)構(gòu)SingleGrained

粒狀結(jié)構(gòu)（呈球狀）Grained圖土壤結(jié)構(gòu)類型圖解由松散的未膠結(jié)的土壤顆粒組成，如風(fēng)沙土，嚴(yán)格講，此類土壤無結(jié)構(gòu)。根據(jù)團聚體的大小可細(xì)分為粒狀（0.5～5mm）、團粒狀（5～10mm）、團塊狀（>10mm）。(表層土A)片狀結(jié)構(gòu)PlatyPlaty

塊狀結(jié)構(gòu)Blocky

按大小可分為小塊狀（5～10mm）和塊狀（10～20mm），常見于心土層常見于干旱土壤的亞表層、耕作土壤的犁底層、受凍融作用影響土壤的底土層柱狀結(jié)構(gòu)Columnar大塊狀結(jié)構(gòu)（>20mm）Massive

多形成于干旱地區(qū)土壤的底土層和堿土的心土層

多見于半干旱半濕潤地區(qū)具有明顯碳酸鈣淀積土壤的心土層或底土層，以及亞熱帶具有明顯黏粒聚積土壤的心土層。單粒結(jié)構(gòu)SingleGrained

粒狀結(jié)構(gòu)Grained片狀結(jié)構(gòu)Platy塊狀結(jié)構(gòu)Blocky柱狀結(jié)構(gòu)Columnar大塊狀結(jié)構(gòu)Massive為什么說團粒結(jié)構(gòu)是最好的土壤結(jié)構(gòu)？40%60%有效解決了土壤透水性與蓄水性的矛盾；有效解決了土壤水分與空氣同時存在的矛盾；有效解決了有機質(zhì)和各種養(yǎng)分的儲存和供應(yīng)的矛盾；黏著性、黏結(jié)性和可塑性均較小，利于耕作。每一個團聚體就像一個小水庫和一個小肥料庫！具有團粒結(jié)構(gòu)的土壤其總孔隙度可高達(dá)55%4、土壤的熱學(xué)性質(zhì)土壤熱量狀況作為土壤肥力的一個因素，直接影響土壤水分、空氣及近地大氣層空氣，也影響土壤中物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化和生物的生理活動。合理調(diào)節(jié)土壤熱量狀況是提高土壤肥力的重要手段。通常應(yīng)用土壤熱容量、熱導(dǎo)率和土壤熱擴散率3個物理參數(shù)，反映熱量在土壤中的保持、傳導(dǎo)和分布狀況。

單位質(zhì)量（重量）或容積的土壤每升高（或降低）1℃所需要（或放出的）的熱量，被稱為土壤熱容量。

（1）土壤熱容量以C代表質(zhì)量（重量）熱容量[單位是J/（g·℃）]，CV代表容積熱容量[單位是J/（cm3·℃）]。C與CV的關(guān)系為:CV＝C·ρ

（ρ是土壤密度）熱容量愈大，土壤溫度變化愈緩慢，反之，熱容量愈小，則土壤溫度變化頻繁。土壤不同組分的熱容量（P54表1-15）一般礦質(zhì)土粒的熱容量小于腐殖質(zhì)，土壤水的熱容量最大，土壤空氣的熱容量極小，可忽略不計。土壤熱容量的大小取決于土壤水、有機質(zhì)的含量。（通過灌排調(diào)節(jié)土壤水分含量，是調(diào)節(jié)土壤溫度的重要措施）導(dǎo)熱性:

是指土壤傳導(dǎo)熱量的性能。常用導(dǎo)熱率表示。導(dǎo)熱率（λ）:

即在單位厚度（1cm）土層，溫差為1℃時，每秒鐘經(jīng)單位斷面（1cm2）通過的熱量焦耳數(shù)。其單位是J/（cm2·s·℃）。土壤導(dǎo)熱率表明土壤內(nèi)部熱傳導(dǎo)的難易：土壤導(dǎo)熱率大，土壤熱量易于傳導(dǎo)，土壤表層與底層的溫差較小，表層土溫日變幅小。

（2）土壤導(dǎo)熱率土壤不同組成分的導(dǎo)熱率

土壤組成分導(dǎo)熱率〔J/(cm2·s·℃)〕石英4.427×10－2濕砂粒1.674×10－2干砂粒1.674×10－3泥炭6.276×10－4腐殖質(zhì)1.255×10－2土壤水5.021×10－3土壤空氣2.092×10－4K礦物質(zhì)>K腐殖質(zhì)>K水>K空氣土壤導(dǎo)熱率的大小主要決定于土壤緊實度和濕度。當(dāng)土壤干燥缺水時，土粒間的土壤孔隙被空氣占領(lǐng)，導(dǎo)熱率就?。划?dāng)土壤濕潤時，土粒間的孔隙被水分占領(lǐng)，導(dǎo)熱率增大。

因而濕土比干土導(dǎo)熱快。干土濕土是指給特定土壤施加一定的熱量，并通過擴散形式傳遞熱量至土壤其他部分，所引起的土壤溫度隨時間的變化速率，常用a表示，單位是m2/s.土壤擴散率a與土壤導(dǎo)熱率λ

、土壤熱容量Cv的相互關(guān)系式為：

a=λ

/Cv（3）土壤熱擴散率實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)：對于干燥的土壤，當(dāng)其水分含量開始增加時，土壤擴散率因其導(dǎo)熱率增高而變大；當(dāng)土壤水分含量增加到一定程度后，雖然土壤導(dǎo)熱率可能還在增高，但這時土壤容積熱容量亦急劇增大，其結(jié)果導(dǎo)致土壤熱擴散率降低。故在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，應(yīng)該使土壤水分含量適中，才有利于土壤溫度的提高。土壤質(zhì)地對土壤肥力的影響？土壤質(zhì)地是土壤的重要物理性質(zhì)之一，對土壤肥力有重要的影響。土壤質(zhì)地常常是土壤通氣、透水、保水、保肥、供肥、保溫、導(dǎo)溫和耕性等的決定性因素。沙土類:a

粒間孔隙大，毛管（0.001mm<孔徑<0.1mm）作用弱，通氣透水性強，內(nèi)部排水通暢，不易積聚還原性有害物質(zhì)，有機質(zhì)分解快，易釋放有效養(yǎng)分；b礦物成分主要是石英，含養(yǎng)分少，要多施有機肥料；保肥性差，施肥后因灌水降雨而易淋失；c含水量低，熱容量較小，易增溫也易降溫；（暖性土）d

松散易耕，缺少有機質(zhì)的砂土泡水后容易沉淀、板結(jié)、閉氣。粘土類：a粒間孔隙小，多為極細(xì)毛管孔隙和無效孔隙，通氣透水性差，內(nèi)部排水慢，易受漬害和積累還原性有毒物質(zhì)，有機質(zhì)分解慢，不易釋放有效養(yǎng)分；b粘土一般含養(yǎng)分較豐富，特別是鉀、鈣、鎂等含量較多，保肥力強；c含水量多、熱容量較大，升溫慢降溫也慢；（冷性土）d粘土干時緊實堅硬，濕時泥爛，耕作費力，宜耕期短。壤土類：這類土壤由于砂粘適中，兼有砂土類、粘土類的優(yōu)點，消除了砂土類和粘土類的缺點，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上質(zhì)地比較理想的土壤。1、生態(tài)環(huán)境與土壤的協(xié)調(diào)性特定的生態(tài)環(huán)境下，土壤能孕育有特色的優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品。土壤的生產(chǎn)性不僅取決于土壤本身的屬性，而且還取決于土壤在特定的生態(tài)因素影響下，保證植物生長所需物質(zhì)與能量的供給能力。這些生態(tài)因素以生物為主體，包括生物種類、生理特性等，還有氣候、地形、地質(zhì)、水文。2、土壤生物的活性土壤生物多樣性土壤酶的多樣性與活性土壤生物的適應(yīng)性與穩(wěn)定性土壤中的生物量及其周轉(zhuǎn)速率一、土壤能量轉(zhuǎn)換的物理—化學(xué)過程二、土壤能量轉(zhuǎn)換的生物過程3.2能量的轉(zhuǎn)化機一、物理凈化二、化學(xué)凈化三、物理化學(xué)凈化四、生物凈化3.3去污的凈化器土壤自凈能力——是指土壤對進入土壤中的污染物通過復(fù)雜多樣的物理過程、化學(xué)及生物化學(xué)過程，使其濃度降低、毒性減輕或者消失的性能。

土壤的自凈性能是有限的，如果利用不當(dāng)會導(dǎo)致土壤自凈性能的衰竭以致喪失。（土壤的環(huán)境容量）本節(jié)重點1、土壤系統(tǒng)的功能2、影響土壤肥力的因素3、土壤膠體（性質(zhì)）4、土壤質(zhì)地（會讀土壤質(zhì)地分類三角表）5、土壤孔隙度6、土壤熱學(xué)性質(zhì)（熱容量、導(dǎo)熱率和土壤熱擴散率）7、反映土壤肥力的生物學(xué)指標(biāo)8、生物降解與轉(zhuǎn)化第二章土壤系統(tǒng)動態(tài)特性的分析

第一節(jié)土壤系統(tǒng)的環(huán)境因素

(一)成土因素學(xué)說的建立

B.B.道庫恰耶夫是成土因素學(xué)說的創(chuàng)始人。1883年，他發(fā)表了著名的專題論文“俄國黑鈣土”，為成土因素學(xué)說奠定了基礎(chǔ)。B.B.道庫恰耶夫確立了土壤是個歷史自然體；提出了土壤與環(huán)境辯證統(tǒng)一的概念，創(chuàng)立了用綜合性的觀點和方法研究土壤的科學(xué)方法。這些是他對土壤學(xué)劃時代的貢獻(xiàn)。成土因素學(xué)說是科學(xué)發(fā)展的時代產(chǎn)物。(二)道庫恰也夫土壤形成因素學(xué)說的基本觀點

它是5種自然因素綜合作用的產(chǎn)物；各種成土因素所起的作用是相互不能代替的；所有成土因素始終是同時同地，不可分割地影響著土壤的產(chǎn)生和發(fā)展；隨著成土因素的變化，隨著空間因素的變化，土壤也隨著不斷形成和演化著。(三)成土因素學(xué)說的發(fā)展1、B.P.威廉斯提出了土壤統(tǒng)一形成過程學(xué)說這個學(xué)說強調(diào)了土壤形成中生物因素的主導(dǎo)作用和人類生產(chǎn)活動對土壤產(chǎn)生的重大影響。他提出了土壤年齡和土壤個體發(fā)育與演替的概念。其認(rèn)識是存在片面性的，因為一個土壤個體可以在比較短的時間內(nèi)發(fā)育形成；也可以受到各種不同的影響而改變；甚至由于侵蝕或其他作用而被消滅，并不僅僅與植被進化相關(guān)。2、著名的美國土壤學(xué)家H.詹尼（1948）在他的《成土因素》一書中做出的貢獻(xiàn)S＝f(Cl,O,R,P,T…)式中的S，Cl,O,R,P,T分別代表土壤、氣候、生物、巖石、地形和時間，…號代表其他成土因素。不同地區(qū)、不同類型的土壤往往是某一成土因素占優(yōu)勢，如果這個因素所起的作用超過其他因素的綜合作用，那么就得出以某一因素占優(yōu)勢的函數(shù)式。道庫恰耶夫和詹尼的土壤形成方程式只是對土壤形成概念的一種概括，并不能用現(xiàn)代數(shù)學(xué)（微積分）方法逐個解答公式的每一個成分。因為每一個成土因素都是極其復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)，它們不僅是獨立的、可變的，而且彼此之間又是緊密聯(lián)系著錯綜復(fù)雜地作用于土壤。二、土壤與成土因素的關(guān)系

（一）土壤發(fā)育與母質(zhì)的關(guān)系1、母質(zhì)的概念土壤母質(zhì)是巖石風(fēng)化的產(chǎn)物，它是土壤形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。2、母質(zhì)影響土壤發(fā)生發(fā)展的三個共同特點(1)母質(zhì)的質(zhì)地和土壤性狀的關(guān)系細(xì)質(zhì)地的母質(zhì)上發(fā)育來的土壤，一般有機含量高。母質(zhì)質(zhì)地影響滲透性、淋洗速度和膠體的遷移。細(xì)質(zhì)地的母質(zhì)趨向于阻礙淋洗和膠體的遷移，這使得土體發(fā)育較淺。(2)母質(zhì)層理對土壤發(fā)育的影響剖面中母質(zhì)質(zhì)地有差異，即層理明顯的情況下，不僅直接造成土壤剖面的質(zhì)地分布變化，而且影響水分垂直運動，從而影響土壤中物質(zhì)遷移的不均一性；上輕下粘的母質(zhì)，形成“蒙金土”，降水迅速透過上部質(zhì)地較輕的土層，而吸收保蓄在質(zhì)地較重的心土層中。質(zhì)地上粘下砂的母質(zhì)體，形成“漏風(fēng)土”，一方面不利于水分下滲造成地表積水洪澇；另一方面，下滲水緩慢地透過粘土層時，只在砂粘界面上作短暫的滯留，然后便迅速地滲漏。(3)母質(zhì)組成和土壤性質(zhì)的關(guān)系對于礦質(zhì)土壤，如果它含有大量的易風(fēng)化的鋁硅酸鹽礦物，這些礦物在合適的水熱條件下迅速風(fēng)化，產(chǎn)生大量粘粒，使土壤質(zhì)地粘重。另一方面，如果母質(zhì)幾乎完全由抗風(fēng)化的礦物（如石英）組成，形成的粘粒極少，產(chǎn)生粗質(zhì)地的土壤。不含游離石灰的花崗巖類、輝長巖類等火成巖類的風(fēng)化產(chǎn)物與富含石灰的沉積巖類的風(fēng)化產(chǎn)物相比較，前者土壤發(fā)育較后者迅速。由各種礦物成分組成的母質(zhì)與由單一礦物組成的母質(zhì)相比，前者的土壤發(fā)育較后者迅速。在一定的地理區(qū)域內(nèi)，其他成土條件相似的情況下，土壤發(fā)生和土壤母質(zhì)的性狀有著緊密的發(fā)生學(xué)關(guān)系，土壤類型的不同主要是母質(zhì)不同造成的。(二)土壤發(fā)育與生物的關(guān)系成土作用中的生物因素包括植物、動物和微生物。動物的作用表現(xiàn)在它們對土壤物質(zhì)的機械混合，對土壤有機質(zhì)的消耗、分解以及它們將代謝產(chǎn)物歸還到土壤中去。微生物在土壤中分解有機質(zhì)，合成腐殖質(zhì)，構(gòu)成了土壤中生物小循環(huán)的一個不可缺少的環(huán)節(jié)。圖4-15

生物群落及其對成土過程的作用圖式圖4-12南極洲基巖表面地衣著生與土壤的發(fā)生景觀自然植被可以被非常粗略地分為兩大類型，即森林和草原。支持它們生長的土壤分別叫做森林土壤和草原土壤。每一種植被對支持它的土壤的影響不同，因而不同植被下發(fā)育的土壤也具有不同的特性。1、植被類型影響土壤中有機質(zhì)的數(shù)量和分布一般來說，草原土壤與森林土壤相比較：

1)草原土壤的有機質(zhì)含量約為森林土壤的兩倍；

2)有機質(zhì)在土壤中的分狀況是：森林土壤的有機質(zhì)集中于地表，并且隨深度銳減；而草原土壤的有機質(zhì)含量則隨深度增加逐漸減少。圖4-14不同植物作用下形成土壤的有機質(zhì)垂直分布比較(據(jù)熊毅，1990)2、植被類型對植物營養(yǎng)循環(huán)的影響一般說，草原植被的殘體與森林植被的殘體比較，前者含堿金屬和堿土金屬比后者高；因此，草原土壤的鹽基飽和度高于森林土壤的鹽基飽和度，前者的PH值也較后者高。闊葉林與針葉林相比較，前者灰分中的Ca、K含量較后者高，后者灰分中Si占優(yōu)勢。因此，針葉林下的土壤酸度比闊葉林下的土壤酸度高。3、植被類型影響土壤淋溶與淋洗的速度相同的氣候條件下，如果相鄰生長的森林作草原具有類似的地面坡度和母質(zhì)，森林土壤則顯示了較強的淋溶與淋洗強度。造成這樣的差別有三個原因：(1)森林土壤每年歸還到土壤表面的堿金屬與堿土金屬鹽基離子較少。(2)森林的水分消耗主要是蒸騰，降水進入土壤中的比例較大，水的淋洗效率較高。(3)由于第一條的原因，加上枯枝落葉層中產(chǎn)生的有機酸較多，使森林植被下土壤中的下行水是酸的，溶液中的H＋交換并進一步淋洗掉較多的代換性鹽基，伴之而來的是膠體分散、粘粒下移。甚至酸性溶液加速土壤原生礦物的分解，產(chǎn)生更大強度的淋溶或淋洗?？傊?，生物因素是影響土壤發(fā)生發(fā)展的最活躍因素。土壤動物、微生物和植被構(gòu)成了土壤生態(tài)系統(tǒng)并共同參與了成土過程。它們構(gòu)成的生物小循環(huán)是成土過程中的積極因素。在這三者之中，植物起著積極主導(dǎo)作用。特別是綠色高等植物，使土壤與母質(zhì)有了性質(zhì)上的差別。由于不同植物類型的生長方式不同，所形成的土壤有機質(zhì)在性質(zhì)、數(shù)量和積累方式上也不同，這造成了土壤性質(zhì)的差別。(三)土壤發(fā)育與氣候的關(guān)系影響土壤發(fā)生的重要氣候因素是降水和溫度。在土壤與氣候關(guān)系的研究中，水熱條件常常被作為一般的氣候指標(biāo)。土壤和大氣之間經(jīng)常進行著水分和熱量的交換，氣候直接影響著土壤的水熱狀況。氣候條件和植被類型有著直接的關(guān)系，因而氣候也通過植被的影響而間接地影響土壤形成?？偟膩碚f，土壤形成的外在推動力歸根結(jié)蒂都來自于氣候因素，氣候是直接和形成過程的方向和強度的基本因素。圖土壤溫度與大氣溫度的相關(guān)分析圖式(據(jù)沃洛布耶夫，1958)圖4-3不同地帶土壤中苜蓿碎屑分解速率的實驗?zāi)M(據(jù)Jenny,1983)1、氣候影響土壤有機質(zhì)的含量(1)降水量和其他條件保持不變時，溫帶地區(qū)土壤的有機質(zhì)含量隨著溫度的增加而減少。如我國溫帶地區(qū)，自北而南，從漂灰土－暗棕壤－褐土，土壤有機質(zhì)含量逐漸減少。(2)另一方面，當(dāng)溫度保持不變，其他條件類似的情況下，隨著降水量的增加，有機質(zhì)含量增加。如我國中溫帶地區(qū)自西而東，由栗鈣土－黑鈣土－黑土，有機質(zhì)含量增加。思考：我國華南地區(qū)土壤與東北地區(qū)相比較哪里的有機質(zhì)含量高？圖4-8

印度24℃等溫沿線區(qū)表土有機碳含量與年降水量關(guān)系圖(據(jù)Jenny,1983)圖4-7土壤剖面發(fā)育與氣候濕潤度的關(guān)系圖2、氣候?qū)ν寥阑瘜W(xué)性質(zhì)和粘土礦物類型的影響高溫高濕的氣候條件促進迅速的風(fēng)化及物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化。而導(dǎo)致最低程度風(fēng)化的環(huán)境條件是溫暖但干旱或冷且干旱的氣候地區(qū)。(1)氣候與土壤粘土礦物類型的關(guān)系我國溫帶濕潤半濕潤地區(qū)，土壤粘土礦物以伊利石、蒙脫石、綠泥石和蛭石等2：1型鋁硅酸鹽粘土礦物為主。亞熱帶的濕潤地區(qū)，土壤粘土礦物以高嶺石或其他1：1型鋁硅酸鹽粘土礦物為主。而在我國高溫高濕的熱帶地區(qū)，土壤中的粘土礦物主要是三二氧化物。(2)降水與土壤陽離了交換量的關(guān)系隨著降水量的增加，土壤陽離子交換量呈增加的趨勢但這種規(guī)律只是發(fā)生在溫帶地區(qū)，不能外推到熱帶。

(3)降水與鹽基飽和度、土壤酸堿度的關(guān)系在年降水量少而蒸發(fā)迅速的地區(qū)，土壤呈中性或偏堿性，這是我國中部和北部地區(qū)的一般情況。在較濕潤的地區(qū)，土壤的鹽基飽和度的降低同時酸度的增加，這是我國東南地區(qū)土壤的一般情況。

(4)降水對土壤中鹽分積累與淋洗的影響降水量的變化也影響土壤中易溶鹽類的多少。在西北荒漠和荒漠草原地帶，降水稀少，土壤中易溶鹽大量累積，只有極易溶解的鹽類，如NaCl、K2SO4有輕微淋洗，出現(xiàn)大量CaSO4結(jié)晶，甚至出現(xiàn)石膏層，而CaSO4、MgCO3則根本未發(fā)生淋溶。在內(nèi)蒙古及華北草原，森林草原帶，土壤中的一價鹽類在部分小淋失，兩價鹽類在土壤中有明顯分異，大部分土壤都有明顯的鈣積層。在華東、華中、華南地區(qū)，兩價碳酸鹽也都淋失掉，進而出現(xiàn)了硅酸鹽的移動。圖4-6美國中部土壤碳酸鈣層出現(xiàn)深度與年降水量關(guān)系圖(據(jù)Jenny,1983)

(四)地形因素的成土作用分析地形在土壤形成過程中，只是通過對物質(zhì)與能量的再分配起間接作用，因此，它并未和土壤之間進行物質(zhì)與能量的交換，而只是影響在土壤和環(huán)境之間進行的物質(zhì)與能量的交換。1、地形通過影響降水和輻射的再分配而影響土壤發(fā)生地形一般分為正地形與負(fù)地形，正地形是物質(zhì)和能量的分散地；負(fù)地形是物質(zhì)和能量的聚集地。不同的坡度影響太陽輻射角，從而影響接收的太陽輻射能量，造成土壤溫度的差異。坡向不同影響接收的太陽輻射能不同，也造成土壤溫度的差別。2、地形影響土壤形成過程中的物質(zhì)再分配在山區(qū)，坡上部的表土不斷被剝蝕，使得底土層總是暴露出來，延緩了土壤的發(fā)育，產(chǎn)生了土體薄、有機質(zhì)含量低、土層發(fā)育不明顯的土壤或粗骨性土壤。坡麓地帶或山谷低洼部位，常接受由上部侵蝕搬運來的沉積物，也阻礙了土壤發(fā)育，產(chǎn)生了土體深厚、整個土體有機質(zhì)含量較高、但發(fā)生土層分異也不明顯的土壤。微地形變化也對土壤發(fā)生產(chǎn)生影響。地形部位對土壤的發(fā)生和土壤的各種特性有很大影響。圖4-18祁連山、居延海間含鹽風(fēng)化殼鹽分地球化學(xué)分異圖(據(jù)熊毅，1986)

圖4-19河谷地形發(fā)育對土壤形成、演化的影響示意圖總之，地形制約著地表物質(zhì)和能量的再分配，地形的發(fā)育支配著土壤的演替，在不同的地形形態(tài)上，就形成不同土壤類型。(五)時間因素在成土過程中的作用我們現(xiàn)在所研究的各種各樣的土壤類型均可看作是處在一個時間極長、范圍極廣的統(tǒng)一運動過程中的一刻靜止瞬間的片斷。氣候、生物、母質(zhì)、地形等因素，是通過時間因素作用于成土過程的。在其他因素相同的情況下。具有不同年齡或不同發(fā)生歷史的土壤必然存在著性狀上的差異。圖4-22不同地帶土壤剖面發(fā)育與成土年齡相關(guān)示意圖

(據(jù)Gerrard，2000)1、土壤年齡的概念