《自然地理學》第六章：土壤圈

第六章土壤圈

第一節(jié)土壤圈的物質(zhì)組成及特性第二節(jié)土壤形成與地理環(huán)境間的關(guān)系第三節(jié)土壤分類及空間分布規(guī)律第四節(jié)土壤類型特征第五節(jié)土壤資源的合理利用和保護第一節(jié)

土壤圈的物質(zhì)組成及特性一、

土壤及其土壤肥力的概念

土壤是地球陸地表面能夠生長植物的疏松表層

，是一個獨立的自然體

。

由于人類對土壤的利用方式不同，對土壤產(chǎn)生不同的概念

。土壤的基本屬性和本質(zhì)特性是具有肥力

。土壤肥力是指土壤為植物生長不斷地供應和協(xié)調(diào)養(yǎng)分、水分、空氣和熱量的能力。土壤中養(yǎng)分、水分、空氣、熱量四大肥力因素不是孤立的，而是相互聯(lián)系和相互制約的。二、土壤圈在地理環(huán)境中的地位和作用

土壤圈在地理環(huán)境中總是占據(jù)一定的不變位置，處于地球大氣圈

、水圈、生物圈

和巖石圈之間的界面

上，是地球各圈層中最活躍最富生命力的圈層之一，它們之間不斷地進行物質(zhì)循環(huán)與能量平衡。

土壤圈對地理環(huán)境的作用1土壤圈與地球生命作用，包括土壤物質(zhì)循環(huán)的能量變化，生物轉(zhuǎn)化，水循環(huán)，碳、氮、硫、磷循環(huán)及環(huán)境效應。

2土壤圈與人類生存條件，包括土壤資源區(qū)域性開發(fā)與管理，綜合農(nóng)業(yè)中的動態(tài)變化，土壤對農(nóng)林適宜性評價，營養(yǎng)元素的空間調(diào)控，土壤圈的各障礙因素對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的限制作用。

3土壤圈與自然環(huán)境，包括重金屬元素在土壤圈中的空間分布、遷移、轉(zhuǎn)化及動態(tài)變化，土壤污染物質(zhì)的來源、分布、變化、遷移、濃集對生物環(huán)境的影響及調(diào)控；土壤在復合農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的功能及優(yōu)化模式。4土壤圈與全球土壤變化，包括自然與認為條件下的土壤圈內(nèi)不同土壤類型歷史演變；現(xiàn)代成土過程基本特性變化預測；土地退化，土壤痕量氣體的通量及其對溫室效應的影響。

5土壤物質(zhì)的組成與性質(zhì)，包括土壤膠體表面的性質(zhì)。土壤中有害物質(zhì)的化學行為，土壤水分性質(zhì)，植物營養(yǎng)元素的化學性質(zhì)，根據(jù)主要微生物的生理生態(tài)特性，土壤有機質(zhì)組成，性質(zhì)，土壤生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，功能等。

三、土壤形態(tài)

土壤形態(tài)是指土壤與土壤剖面外部形態(tài)特征。如土壤剖面構(gòu)造、土壤顏色、質(zhì)地結(jié)構(gòu)，結(jié)持性，孔隙度等。(一)土壤剖面與土壤發(fā)生層次土壤剖面是指從地表垂直向下的土壤縱剖面，也可理解為完整的垂直土層序列。它是由性質(zhì)和形態(tài)各異的土層重疊在一起構(gòu)成的。這些土層大致呈水平狀，是由土壤成土過程中物質(zhì)發(fā)生淋溶、淀積、遷移和轉(zhuǎn)化形成的。土壤剖面組合示意圖土壤的一般形態(tài)特征土壤顏色

根據(jù)土壤顏色變化可作為判斷和研究土壤成土條件、成土過程、肥力特征和演變的依據(jù)。

土壤顏色是土壤分類的和命名的重要的依據(jù)之一

,如用顏色命名的

紅壤，黃壤，黑土，黑鈣土栗鈣土等。

黑色表示土壤腐殖質(zhì)含量高，含量減少則呈灰色白色與土壤中含石英、高嶺石、碳酸鹽、長石、膏和可溶性鹽有關(guān)紅色是土壤中含較高的赤鐵礦或水化赤鐵礦黃色是水化氧化鐵造成的棕色含大量的伊利石、云母類礦物質(zhì)和不同水化程度的氧化鐵混合物紫色游離氧化錳含量高綠色或藍色土壤積水處于還原狀態(tài)，含大量的亞鐵氧化物

土壤質(zhì)地土壤顆粒的組合特征，一般分為砂土，壤土和粘土

土壤結(jié)構(gòu)土壤顆粒的膠結(jié)情況，有團粒、塊狀、核狀、柱狀、棱狀、片狀

松緊度土壤疏松和緊實的程度

孔隙土粒之間存在的空間，是土壤水分、空氣的通道和倉庫

土壤濕度土壤的干濕程度，反應土壤中水分含量的多少

新生體土壤發(fā)育過程中物質(zhì)重新淋溶淀積和聚集的生成物。根據(jù)新生體的性質(zhì)和形狀可以判斷出土壤類型、發(fā)育過程及歷史演變特征

侵入體外界進入土壤的特殊物質(zhì)

四、

土壤的物質(zhì)組成

土壤是由固相、液相和氣相等三相物質(zhì)組成的

固相包括礦物質(zhì)、有機質(zhì)和一些活的微生物，

按重量礦物質(zhì)占95%。

液相和氣相占50%，經(jīng)常處于彼此消長狀態(tài)（一）土壤礦物質(zhì)土壤礦物質(zhì)是土壤的主要組成物質(zhì)，構(gòu)成土壤的“骨骼”。土壤礦物主要組成元素

地殼中已知的90都種元素土壤中都存在,按成因可以分為土壤礦物質(zhì)基本上來自成土母質(zhì)，原生礦物質(zhì)和次生礦物質(zhì)

(二)土壤有機質(zhì)土壤有機質(zhì)概指土壤中動植物殘體微生物體及其分解和生成的物質(zhì)土壤有機質(zhì)的化學組成

包括碳水化合物、含氮化合物、水質(zhì)素、含硫含磷化合物。土壤微生物對有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的作用

土壤中的細菌、放線菌、真菌、藻類和原生動物等是土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的主要動力

有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化兩個過程

1礦物化過程進入土壤的動植物殘體在土壤微生物的參與下，把復雜的有機質(zhì)分解為簡單有機質(zhì)的過程

2腐殖質(zhì)化過程進入土壤的動植物殘體在土壤微生物的作用下分解后再縮合和聚合成一系列黑色高分子有機物的過程

有機質(zhì)對土壤肥力的作用1.土壤有機質(zhì)含有豐富的植物所需營養(yǎng)元素和多種微量元素，不斷供應植物吸收利用。2.土壤有機質(zhì)具有較強的代換能力，可以大量吸收保存植物養(yǎng)分，以免淋溶損失。3.土壤有機質(zhì)和氨基酸等是絡(luò)合劑，與鈣鎂鋁形成穩(wěn)定性絡(luò)合物，能提高無機磷酸鹽溶解性。4.二、三羧基酸與金屬離子形成穩(wěn)定絡(luò)合物的能力較強，有活化土壤微量元素的作用。5.土壤有機膠體是一種具有多價酸根的有機弱酸，其鹽類具有兩性膠體的作用，有很強緩沖酸堿的能力。6.腐殖質(zhì)是膠結(jié)劑，能使土壤形成良好的團粒結(jié)構(gòu)，改善土壤耕作。7.腐殖質(zhì)色暗，可增加土壤吸熱能力，同時其導熱性小，有利于保溫。（三）土壤水分

土壤水分是土壤重要組成成分和重要的肥力因素。它不僅是植物生活所必需的生態(tài)因子，而且也是土壤生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量流動的介質(zhì)，它存在于孔隙中。吸濕水土壤顆粒表面張力所吸收的水汽，不能移動，植物不能吸收。毛管水毛管孔隙中毛管力所吸附保存的水分，是自由液態(tài)水，是土壤中植物利用的有效水分有兩種：毛管上升水和毛管懸著水。重力水土壤水分含量超過田間持水量（毛管懸著水達最大值）時沿土壤非毛管孔隙向下移動的多余水分。

(四)土壤空氣

主要來自于大氣，組成成分和大氣基本相似，質(zhì)和量上與大氣有所不同。土壤生物生命活動的影響二氧化碳比大氣中含量高而氧氣含量比大氣低。

土壤空氣中的水汽大于70%，大氣中小于4%，相差甚遠土壤固氮微生物能固定一部分氮氣，增加土壤氮素含量，而土壤中進行的硝化作用和氮化作用，氮素又轉(zhuǎn)化為氮氣和氨釋放到大氣中，二者基本保持平衡。五、土壤物質(zhì)之間的相互作用（一）

土壤機械組成

組成土壤的大小不同的土粒按不同比例混合在一起表現(xiàn)出來的土壤粗細狀況稱土壤的機械組成或土壤質(zhì)地。

土壤質(zhì)地分類是以土壤中各粒級含量的相對百分比作為標準的（二）土壤膠體的性質(zhì)土壤膠體是指土壤中高度分散粒徑在1～100mm之間的物質(zhì)。（三）土壤溶液土壤溶液是土壤中水分及其所含溶質(zhì)的總稱，溶液中所含物質(zhì)有以下幾類：

不純凈降水及其在土壤中接納的溶解性氣體

無機鹽類

有機化合物類

無機膠體類

絡(luò)合物類土壤的酸堿反應土壤中的酸性和堿性物質(zhì)解離出H+和HO–數(shù)量中和土壤的氧化還原反應氧化劑m++n電子≒還原劑土壤的緩沖性土壤加酸或加堿時具有緩沖酸堿度改變的能力

第二節(jié)

土壤形成與地理環(huán)境的關(guān)系

土壤是成土母質(zhì)在一定水熱條件和生物作用下，并經(jīng)過一系列的物理、化學和生物化學過程形成的。母質(zhì)層與環(huán)境之間發(fā)生了頻繁的物質(zhì)能量交換和轉(zhuǎn)化形成土壤腐殖質(zhì)和粘土礦物，發(fā)育了層次分明的土壤剖面，也出現(xiàn)了具有肥力的土壤。一、成土因素學說道庫恰耶夫的土壤因素學說函數(shù)關(guān)系方程

∏=f(K,O,E,P)T

∏為土壤；

K為氣候；

E為巖石；

P為地形；

T為時間；

O為生物

二、成土因素對土壤形成的作用(一)母質(zhì)因素

巖石風化的產(chǎn)物稱成土母質(zhì)，簡稱母質(zhì)木質(zhì)是土壤形成的物質(zhì)基礎(chǔ)（二）氣候因素

氣候因素影響土壤水熱狀況，而水熱狀況又直接或間接地影響巖石的風化過程高等植物和低等植物及微生物的活動土壤溶液和土壤空氣的遷移轉(zhuǎn)化過程，因此決定了土壤中的物理、化學和生物的作用過程，影響土壤形成過程的方向和強度。（三）生物因素土壤形成的生物因素包括植物、土壤微生物和土壤動物，它們是土壤有機質(zhì)的制造者和分解者，是土壤發(fā)生發(fā)展過程中最活躍因素。（四）地形因素

不同地形影響地表水熱條件的重新分配。主要表現(xiàn)在不同高度坡度和坡向等對太陽輻射的吸收和地面輻射的差異。地形支配著地表徑流地形影響成土母質(zhì)的分配地形影響土壤的發(fā)育過程（五）時間因素

土壤發(fā)育的時間（成土年齡）可說明土壤在歷史進程中發(fā)生發(fā)展和演變的動態(tài)過程，是研究土壤特性和發(fā)生分類的重要基礎(chǔ)。(六)人類生產(chǎn)活動

人類生產(chǎn)活動對土壤形成和性質(zhì)的影響是有意識有目的的，是在認識土壤客觀性質(zhì)的基礎(chǔ)上對土壤進行利用改造定向施肥，創(chuàng)造不同熟化程度的耕作土壤

。三、土壤形成的基本規(guī)律自然土壤形成的基本規(guī)律是地質(zhì)大循環(huán)與生物小循環(huán)過程矛盾的統(tǒng)一

四

主要成土過程1.原始成土過程

在裸露的巖石表面或薄層巖石風化物上著生細菌、放線菌真菌等微生物，即后生長藻類，

再后生長地衣、苔蘚，它們開始積累有機物并為高等植物生長創(chuàng)造條件。2.灰化過程

土體亞表層SiO2殘留R2O3及腐殖質(zhì)淋溶及淀積的過程。3.粘化過程

土體中粘土礦物的生成和聚集過程。4.富鋁化過程

土壤形成中土體脫硅富鋁鐵的過程。

5.鈣化過程碳酸鹽在土體中淋溶淀積的過程6.鹽漬化過程土體上部易溶性鹽類的聚集過程。7.堿化過程土壤吸收復合體上交換性鈉占陽離子交換量30%以上，pH大于9，呈堿性反應，并引起土壤物理性質(zhì)惡化的過程。8.潛育化過程低洼積水地區(qū)土體發(fā)生還原的過程9.潴育化過程土壤形成過程中的氧化還原過程10.白漿化過程土壤表層由于土體上層滯水而發(fā)生的潴育漂洗過程。11.腐殖質(zhì)化過程在生物因素影響下，在土體中尤以土體表層進行的腐殖質(zhì)累積過程。12.泥炭化過程有機質(zhì)以植物殘體形式的累積過程。13.土壤的人為熟化過程在人類合理耕作利用改良及定性培育下，使土壤向著肥力提高的方向發(fā)展的過程。

第三節(jié)

土壤的分類及空間分布規(guī)律一、土壤分類二、

土壤空間分布規(guī)律

土壤分布的地帶性規(guī)律是指廣域土壤與大氣和生物條件相適應的分布規(guī)律。它包括由于大氣候生物條件緯度、經(jīng)度及海拔高度變化所引起的土壤地帶性分布規(guī)律。（一）土壤分布與地理環(huán)境的關(guān)系土壤帶的三維成土分布因素函數(shù)

s=f(W*J*W）

式中

s為土壤分布特征

W為緯度

J為經(jīng)度

G為海拔高度(二)土壤的水平分布規(guī)律

1.緯度地帶性分布規(guī)律

太陽輻射從赤道向兩極遞減，氣候生物等成土因子也按緯度方向呈有規(guī)律的變化

，地帶性土壤大致呈平行于緯線并以緯線呈帶狀分布

兩種表現(xiàn)形式：

全球性的（

由北而南的冰沼土帶、灰化土帶和磚紅土帶）

區(qū)域性的

2.干濕度地帶性規(guī)律

海陸分布的態(tài)勢不同，水分條件和生物因素從沿海向內(nèi)陸發(fā)生有規(guī)律的變化，土壤帶從沿海向內(nèi)陸呈大致平行于經(jīng)線的帶狀