第五章 土壤圈課件

第五章土壤圈

土壤圈是覆蓋于地球和淺水域底部的土壤所構(gòu)成的連續(xù)體或覆蓋層，它處于地圈系統(tǒng)(大氣圈、生物圈、巖石圈、水圈)的交界面，是地圈系統(tǒng)的重要組成部分，既是這些圈層的支撐者，又是它們長期共同作用的產(chǎn)物。第五章土壤圈

土壤母質(zhì)礦物為原巖物理風(fēng)化的產(chǎn)物，地表疏松層為礦物顆粒與巖塊碎屑的混合層，次生礦物是在地表常溫常壓下成土過程中新生的礦物。第五章土壤圈一.土壤及土壤肥力的概念第一節(jié)土壤圈的物質(zhì)組成及特性土壤的概念：

土壤是地球陸地表面具有生物活性和孔隙結(jié)構(gòu)、進行物質(zhì)循環(huán)和能量交換的疏松表層。土壤有五大功能：無機質(zhì)與有機質(zhì)的循環(huán)生物棲息地建筑物地基水分供應(yīng)及潔凈支持植物生長土壤在陸地生態(tài)系統(tǒng)中的功能示意圖（據(jù)Brady，2000）第五章土壤圈土壤肥力的概念：在植物生活全過程中，土壤供應(yīng)和協(xié)調(diào)植物生長所需的水、養(yǎng)分、氣、熱的能力。它們之間相互聯(lián)系和相互制約。土壤具有肥力是其最本質(zhì)的特征，是其區(qū)別于其它事物的標志，是和生物進化同步發(fā)展的。自然肥力：指土壤在自然因子（氣候、生物、地形等）綜合作用下所具有的肥力。人為肥力：土壤在人為條件熟化(耕作、施肥、灌溉等)作用下所表現(xiàn)出來的肥力。土壤肥力的發(fā)揮與環(huán)境條件、社會經(jīng)濟條件、科學(xué)技術(shù)條件密切相關(guān)。第五章土壤圈土壤肥力系統(tǒng)分析圖第五章土壤圈土壤生態(tài)系統(tǒng)組分—主要土壤生物圖第五章土壤圈二.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。

第五章土壤圈1土壤圈與生物圈:

養(yǎng)分元素的循環(huán)，土壤支持和調(diào)節(jié)生物的生長和發(fā)育過程，提供植物所需養(yǎng)分、水分和適宜的理化環(huán)境，決定自然植被的分布。2土壤圈與水圈:

水分平衡與循環(huán)，影響降水在陸地和水體的重新分配，影響元素的表生地球化學(xué)遷移過程及水平分布，也影響水圈的化學(xué)組成。3土壤圈與大氣圈：大量及痕量氣體的交換，影響大氣圈的化學(xué)組成，水分與能量平衡；吸收氧氣，釋放CO2、CH4、H2S、氮氧化合物和氨氣，影響全球大氣變化。4土壤圈與巖石圈：進行金屬元素和微量元素的循環(huán)，土被覆蓋在巖石圈的表層，對其具有一定的保護作用，減少各種外營力的破壞。第五章土壤圈土壤圈在地球系統(tǒng)中的地位第五章土壤圈土壤圈對地理環(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(yīng)

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(fù)合農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的功能及優(yōu)化模式第五章土壤圈4土壤圈與全球土壤變化：包括自然與人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(yù)測；土地退化，土壤痕量氣體的通量及其對溫室效應(yīng)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(xué)行為，土壤水分性質(zhì)，植物營養(yǎng)元素的化學(xué)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。第五章土壤圈土壤圈中物質(zhì)能量循環(huán)過程地球表層碳素循環(huán)過程（據(jù)EngerED，1998）第五章土壤圈土壤圈的地位、內(nèi)涵、功能及研究趨向第五章土壤圈分支學(xué)科及研究內(nèi)容（一）土壤物理研究土壤中物理現(xiàn)象和過程的土壤學(xué)分支。主要研究土壤水、氣、熱運動及其調(diào)控的原理，其研究內(nèi)容包括土壤水分、土壤質(zhì)地、土壤結(jié)構(gòu)、土壤力學(xué)性質(zhì)、土壤溶質(zhì)移動及土壤—植物—大氣連續(xù)體(SPAC)中的水分運行和能量轉(zhuǎn)移等。（二）土壤化學(xué)研究土壤化學(xué)組成，性質(zhì)及其土壤化學(xué)反應(yīng)過程的分支學(xué)科。重點研究土壤膠體的組成、性質(zhì)，及土壤固液界面發(fā)生的系列化學(xué)反應(yīng)。為開展土壤培肥、土壤管理、土壤環(huán)境保護提供理論依據(jù)第五章土壤圈（三）土壤微生物研究土壤中微生物區(qū)系、多樣性及其功能和活性的土壤學(xué)分支。研究內(nèi)容：1.土壤微生物生態(tài)；2.土壤微生物與土壤物質(zhì)循環(huán)（陸地N,P,S,C素循環(huán)）；3.土壤酶活性；4.土壤微生物與土壤固氮作用；5.根際微生物與菌根；6.土壤微生物之間的相互作用；7.農(nóng)業(yè)措施對微生物的影響；8.土壤微生物與土壤的污染防治；9.有益微生物的農(nóng)業(yè)應(yīng)用。（四）土壤生物化學(xué)研究土壤中的有機質(zhì)組成，結(jié)構(gòu)及生物化學(xué)轉(zhuǎn)化過程的土壤學(xué)分支學(xué)科，研究內(nèi)容包括：1.土壤腐殖質(zhì)形成，特性、及其對土壤肥力的影響；2.土壤碳、氮、磷、硫的生物轉(zhuǎn)化（有機碳、氮礦化作用和腐殖化作用）；3.土壤酶活性；4.有機生物制劑包括有機農(nóng)藥、殺蟲劑、除草劑的生物降解及其對環(huán)境污染的影響等。第五章土壤圈（五）土壤地理學(xué)研究土壤發(fā)生、演變、分類、分布規(guī)律及其與地理環(huán)境之間關(guān)系的土壤學(xué)分支科學(xué)，是由土壤學(xué)與自然地理學(xué)交叉發(fā)展而成的邊緣學(xué)科。主要研究內(nèi)容包括:1.土壤發(fā)生和分類：重點研究土壤形成與自然成土因子和人為活動的復(fù)雜關(guān)系，地球表層系統(tǒng)多樣性土壤的形成特點和機理，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)土壤的發(fā)生發(fā)育過程、土壤診斷學(xué)屬性進行土壤分類。2.土壤分布規(guī)律：土壤是一個時間上處于動態(tài)、空間上具有垂和水平方向上分異性的三維連續(xù)體，搞清土壤和土被結(jié)構(gòu)在地面空間上的分布規(guī)律，可以為因地制宜合理利用和保護土壤資源，搞好農(nóng)業(yè)區(qū)劃及生產(chǎn)布局，改善生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。3.土壤調(diào)查制圖和土壤質(zhì)量評價；主要研究內(nèi)容是應(yīng)用現(xiàn)代新技術(shù)（如3S技術(shù)），建立土壤數(shù)據(jù)庫和土壤信息系統(tǒng)；研究土壤質(zhì)量評價標準、指標體系和退化土壤的恢復(fù)重建技術(shù)與措施。第五章土壤圈土壤剖面:

自地表向下直到土壤母質(zhì)的垂直切面稱為土壤剖面。這些土層大致呈水平狀，是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。三.土壤形態(tài)

土壤形態(tài)是指土壤和土壤剖面外部形態(tài)特征(土壤剖面構(gòu)造、顏色、質(zhì)地構(gòu)造、結(jié)持性、孔隙度)。這些特征是成土過程的反應(yīng)和外部表現(xiàn)，以土壤的外部形態(tài)，可以區(qū)分土壤和風(fēng)化殼的差別，是推斷土壤形成過程、判斷土壤發(fā)育階段的依據(jù)，也是區(qū)別各土類的重要依據(jù)。

第五章土壤圈自然土壤剖面發(fā)生層的劃分和命名第五章土壤圈有機層（O）：以分解或未分解的有機質(zhì)為主的土層。它可以位于土壤的表層，也可以被埋藏于一定的深度腐殖質(zhì)層（A）：形成于表層或位于O層之下的發(fā)生層。土層中混有有機物質(zhì)，或具有耕作、放牧或類似的擾動作用淋溶層（E）：硅酸鹽粘粒、鐵、鋁等單獨或一起淋失，石英或其它抗風(fēng)化礦物的砂?；蚍哿Ｏ鄬Ω患牡V質(zhì)發(fā)生層。該層一般接近表層，位于O層或A層之下，B層之上第五章土壤圈淀積層（B）：在上述各層之下，并具有以下性質(zhì)①硅酸鹽粘粒、鐵、鋁、腐殖質(zhì)、碳酸鹽、石膏或硅的淀積②或碳酸鹽的淋失③殘余二、三氧化物的富集④有大量二、三氧化物膠膜⑤具粒狀、塊狀或棱柱狀結(jié)構(gòu)母質(zhì)層（C）：多數(shù)是礦質(zhì)土層，但有機的湖積層和黃土層等也劃為C層基巖（R）：堅硬巖石一般將兼有兩種主要發(fā)生層特征的土層稱為過渡層，如AB層，BC層，BA層，CB層等，前一個字母代表優(yōu)勢土層第五章土壤圈第五章土壤圈耕作土壤剖面耕作層（表土層）

屬人為表層類，包括灌淤表層，堆墊表層和肥熟表層。土性疏松、結(jié)構(gòu)良好、有機質(zhì)含量高、顏色較暗、肥力水平較高犁底層（亞表土層）

在耕作層之下，土壤呈層片狀結(jié)構(gòu)，緊實，腐殖質(zhì)含量比上層少心土層（生土層）

在犁底層之下，受耕作影響小，淀積作用明顯，顏色較淺底土層（死土層）

幾乎未受耕作影響，根系少，土壤未發(fā)育，仍保留母質(zhì)特征第五章土壤圈土壤的一般形態(tài)特征

土壤發(fā)生層基本特征包括土壤的顏色、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、緊實度、孔隙狀況、干濕度、新生體及侵入體等。顏色：世界上許多土壤類型是按照其顏色來命名的，如紅壤、黃壤、黑鈣土、栗鈣土等。質(zhì)地：是指土壤顆粒的大小、粗細及其匹配狀況，即土壤的組合特征。按砂粒、粉砂粒和粘粒三種粒級的百分數(shù)，可劃分為砂土、壤土、粘土三類

。結(jié)構(gòu)：指土壤顆粒粘結(jié)狀況，土壤中固體顆粒一般相互粘結(jié)在一起，形成一定形狀和大小的團聚物，稱為結(jié)構(gòu)體(片狀、柱狀、棱柱狀、角塊狀、粒狀、團粒狀等結(jié)構(gòu))。結(jié)持性：又稱為土壤緊實度，系指土壤對機械應(yīng)力所表現(xiàn)出來的狀態(tài)。一般用小刀插入土壤中，視用力的大小來衡量，分為極緊實、緊實、稍緊實、疏松等級別。第五章土壤圈孔隙狀況：是指土粒之間存在的空間。決定土壤中液氣兩相的共存狀態(tài)，并影響土壤養(yǎng)分和溫度狀況?？煞譃槲⒖紫?、很細孔隙、細孔隙、中孔隙、粗孔隙、很粗孔隙及少孔隙、中孔隙、多孔隙等級別。干濕度：反映土壤中水分含量的多少。在野外靠人手對土壤感覺涼濕的程度及用手指壓擠土壤是否出水的情況來判斷，常分為干、潤、潮、濕等級別。

新生體：是指土壤發(fā)育過程中物質(zhì)重新淋溶淀積和聚集而形成的新物質(zhì)，包括化學(xué)起源（易溶鹽類、石膏、碳酸鈣、銹斑與鐵錳結(jié)核）和生物起源（蚯蚓及其它動物的排泄物、蠕蟲穴、鼠穴斑、根孔等

）兩種。侵入體：指由外界進入土壤的特殊物質(zhì)（碎石、礫石、瓦片、磚塊、玻璃、金屬遺物等）。第五章土壤圈單粒結(jié)構(gòu)粒狀結(jié)構(gòu)片狀結(jié)構(gòu)快狀結(jié)構(gòu)柱狀結(jié)構(gòu)棱柱狀結(jié)構(gòu)土壤結(jié)構(gòu)類型圖第五章土壤圈土壤母質(zhì)層土壤腐殖質(zhì)層（Ah層）第五章土壤圈磚紅壤土壤剖面黃棕壤土壤剖面第五章土壤圈夏威夷紅土剖面黑土剖面

第五章土壤圈四.土壤物質(zhì)組成土壤由固相、液相和氣相等三相物質(zhì)組成。固相包括礦物質(zhì)、有機質(zhì)和一些活的微生物。按重量計，礦物質(zhì)占固相部分95%，有機質(zhì)占5%。（一）土壤礦物質(zhì)土壤礦物質(zhì)基本上來自成土母質(zhì)，母質(zhì)又起源于巖石，按成因分為原生礦物和次生礦物兩大類。土壤的組成（按容積計）第五章土壤圈

原生礦物:

各種巖石受到不同程度的物理風(fēng)化而未經(jīng)化學(xué)風(fēng)化的碎屑物，其原有的化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)均未改變。

次生礦物:

由原生礦物質(zhì)經(jīng)風(fēng)化后重新形成的新礦物。土壤次生礦物分為三類：簡單鹽類、次生氧化物類和次生鋁硅酸鹽類。

土壤礦物主要元素組成：

地殼中已知的90多種元素土壤中都存在，但含量較多的十余種包括氧、硅、鋁、鐵、鈣、鎂、鈦、鉀、磷、硫及一些微量元素如錳、鋅、硼、鉬等。從含量看，前四種元素所占比例最多，若以SiO2、A12O3、Fe2O3氧化物形式而言，三者之和占土壤礦物部分的75％。第五章土壤圈(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)（土壤固相組成部分）。是植物和微生物生命活動所需養(yǎng)分和能量的來源。土壤有機質(zhì)數(shù)量隨少，然而是土壤中最基礎(chǔ)的物質(zhì)，對土壤土壤理化性質(zhì)和肥力有直接影響。

土壤有機質(zhì)包括兩大類，第一類為非特殊性有機質(zhì)，主要是動植物殘體及其分解的中間產(chǎn)物（蛋白質(zhì)、糖類、有機酸等

），占有機質(zhì)總量的l0-15％；第二類為土壤腐殖質(zhì)、是土壤中特殊的有機物質(zhì)，主要是動植物殘體通過微生物作用發(fā)生轉(zhuǎn)化而成，占土壤有機質(zhì)的85-90％。第五章土壤圈3.有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化礦質(zhì)化過程:

指進入土壤的動植物殘體，在土壤微生物的參與下，把復(fù)雜的有機質(zhì)分解為簡單有機質(zhì)的過程。腐殖質(zhì)化過程:

是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褐色高分子有機物的過程。1.土壤有機質(zhì)的化學(xué)組成

包括碳水化合物、含氮化合物、木質(zhì)素、含硫和含磷化合物。

2.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。第五章土壤圈印度24℃等溫沿線區(qū)表土有機碳含量與年降水量關(guān)系(據(jù)Jenny,1983)第五章土壤圈4.有機質(zhì)對土壤肥力的作用土壤有機質(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(yīng)植物吸收利用。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。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。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。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。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。腐殖質(zhì)色暗，可增加土壤吸熱能力，同時其導(dǎo)熱性小，有利于保溫。

第五章土壤圈(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。土壤水分來源：降水、地下水和灌溉用水。土壤水分消耗：土壤蒸發(fā)，植物吸收利用和蒸騰，水分的滲漏和徑流。第五章土壤圈△水=水收入-水支出

土壤水分平衡：土壤水分的收入和損耗使土壤含水量相應(yīng)變化的情況，其表達式為：土壤水分含量受土壤水分收入和消耗的制約，當水分收入大于消耗時，土壤水分含量增大，反之則減小，當收入和消耗相等時，土壤水分的含量保持不變（動態(tài)平衡）第五章土壤圈土壤水分類型劃分表第五章土壤圈土壤水分有效性綜合示意圖凋萎系數(shù)與田間持水量之間的土壤水分第五章土壤圈

土壤空氣是存在于土壤中的氣體的總稱。是土壤的重要組成之一。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。土壤空氣與大氣組成的差異①土壤空氣中二氧化碳含量遠大于大氣。②土壤空氣中氧含量低于大氣。③土壤空氣中相對濕度高于大氣。④土壤空氣中常常出現(xiàn)一些微生物活動所產(chǎn)生的還原性氣體，如甲烷、硫化氫等，在某些情況下甚至可能產(chǎn)生磷化氫及二硫化碳等氣體，嚴重危害作物生長。(四)土壤空氣第五章土壤圈五.土壤物質(zhì)之間的相互作用（一）土壤機械組成

組成土壤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:

土壤質(zhì)地系指組成土壤的砂粒、粉粒及粘粒等不同大小之礦物粒子的含量百分比，一般大于2mm以上的石礫則不考慮在內(nèi)。

土壤質(zhì)地分類：

土壤質(zhì)地是根據(jù)土壤的顆粒組成劃分的土壤類型。土壤質(zhì)地一般分為砂土、壤土和粘土三類。

第五章土壤圈土壤發(fā)生層基本特征第五章土壤圈

國際制土壤質(zhì)地分類三角第五章土壤圈

美國土壤質(zhì)地分類三角第五章土壤圈第五章土壤圈第五章土壤圈我國土壤質(zhì)地分類質(zhì)地組質(zhì)地名稱顆粒組成(粒/毫升)(%)砂粒1-0.05粗粉砂0.05-0.01膠粒<0.001砂土組粗砂土>70-細砂土60-70-<30面砂土50-60-壤土組粉砂土>20>40粉土<20>40<30粉壤土>20<40粘壤土<20<40砂粘土>50<10粘土組粉粘土--30-35壤粘土--35-40粘土-->40第五章土壤圈土壤質(zhì)地的性質(zhì)土壤質(zhì)地影響土壤水分、空氣和熱量的運動，也影響?zhàn)B分的轉(zhuǎn)化。質(zhì)地和有效水容量之間有密切關(guān)系；不同質(zhì)地的土壤毛管水傳導(dǎo)度不同，砂土和礫質(zhì)土孔隙度大，傳導(dǎo)度很低；孔隙適中的壤質(zhì)土毛管上升速率最大。土壤質(zhì)地影響土壤結(jié)構(gòu)類型，含粘土高的土壤易形成水穩(wěn)定性團聚體和裂隙，細砂或極細砂比例大的土壤只能形成不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，粗砂無法團聚。第五章土壤圈不同質(zhì)地土壤的有效水分含量第五章土壤圈（二）土壤膠體的性質(zhì)膠體分類：

土壤礦質(zhì)膠體：包括次生硅酸鹽，簡單的鐵、鋁氧化物，二氧化硅等。有機膠體：包括腐殖質(zhì)有機酸蛋白質(zhì)及其衍生物等大分子有機化合物。有機無機復(fù)合膠體：土中有機膠體和無機膠體通過各種鍵(橋)力相結(jié)合的有機-無機復(fù)合體。土壤膠體性質(zhì)：巨大的表面和表面能、帶電性(大部分帶負電荷)、分散和凝聚性土壤的離子交換：

土壤膠體表面與溶液介質(zhì)中電荷符號相同的離子相交換。土壤膠體是指土壤中高度分散粒徑在1～100mμm(nm)之間的物質(zhì)。很多物理和化學(xué)性質(zhì)都與膠體有直接關(guān)系第五章土壤圈（三）土壤溶液不純凈的降水及其在土壤中接納的O2、CO2、N2等溶解性氣體無機鹽類，Ca、Mg、K、Na和氨有機化合物類，如各種單糖、多糖、有機酸、蛋白質(zhì)及其衍生物類無機膠體類，如各種粘粒礦物和鐵、鋁三氧化物絡(luò)合物類，如鐵、鋁有機絡(luò)合物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：第五章土壤圈土壤的酸堿反應(yīng)：

指土壤中的酸性物質(zhì)和堿性物質(zhì)解離出H+和HO－數(shù)量中和的結(jié)果。土壤的氧化還原反應(yīng)：氧化劑物質(zhì)與還原劑物質(zhì)的電子得失過程

氧化劑m++n電子≒還原劑m-n

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。主要來自土壤膠體及其吸附的陽離子和土壤所含的弱酸及其鹽類第五章土壤圈土壤反應(yīng)分級強酸性酸性微酸性中性堿性強堿性

土壤pH值<44-5.55.5-6.56.5-7.57.5-8.5>8.5土壤中可能存在的成分游離硫酸大量活性鐵鋁交換性鋁交換性氫，有機酸鹽基飽和，交換性鈣為主。鹽基飽和，有碳酸鈣，可能有石膏，芒硝和其它易溶性與交換性Na。鹽基飽和，有游離碳酸鈉交換性Na+含量高按pH值劃分的土壤類型第五章土壤圈2001年全國降水pH值分布圖第五章土壤圈中國土壤有機碳密度（0～100cm）分布第五章土壤圈第二節(jié)土壤形成與地理環(huán)境的關(guān)系

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。

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(xué)和生物化學(xué)過程形成第五章土壤圈一.成土因素學(xué)說

∏為土壤；

K為氣候；

O為生物

；

E為巖石；

P為地形；

T為時間德國科學(xué)家亞歷山大·封·洪堡在《亞洲地質(zhì)學(xué)和氣候?qū)W片斷》中，揭示了歐亞大陸中西部氣候與植被的規(guī)律性變化；俄國現(xiàn)代土壤地理學(xué)奠基人道庫恰耶夫，19世紀末在科學(xué)調(diào)查的基礎(chǔ)上，將廣闊地域土壤與其自然條件聯(lián)系起來，創(chuàng)立了成土因素學(xué)說。其函數(shù)關(guān)系方程

∏=f(K,O,E,P)T

第五章土壤圈土壤是母質(zhì)、氣候、生物、地形和時間五大自然因素綜合作用的產(chǎn)物。所有的成土因素始終同時存在并同等重要和相互不可替代地參與了土壤形成過程。土壤永遠受制于成土因素的發(fā)展變化而不斷地形成演化；土壤是一個運動著的和有生有滅或有進有退的自然體。土壤形成因素存在著地理分布規(guī)律，特別是有由極地經(jīng)溫帶至赤道的地帶性規(guī)律。基本觀點第五章土壤圈20世紀40年代美國土壤學(xué)者詹尼(H．Jenny)提出與道庫恰耶夫相似的函數(shù)關(guān)系式式中，S為土壤；CL為氣候；O為生物；R為地形；P為母質(zhì)；T為時間；點號為尚未確定的其他因素。根據(jù)各種成土因素的地區(qū)性組合，以及某一因素在土壤形成中所起的主導(dǎo)作用，他又提出下列各種函數(shù)式：第五章土壤圈二.成土因素對土壤形成的作用(一)母質(zhì)因素巖石風(fēng)化的產(chǎn)物稱成土母質(zhì)，簡稱母質(zhì)，是土壤形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。多數(shù)土壤的屬性均繼承了母質(zhì)的特性。母質(zhì)層具有不同的質(zhì)地層可影響土壤的物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化過程。不同母質(zhì)對土壤的次生礦物有影響。不同母質(zhì)所形成的土壤養(yǎng)分狀況不相同。成土母質(zhì)影響土壤的質(zhì)地第五章土壤圈（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(fēng)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(xué)和生物的作用過程，影響土壤形成過程的方向和強度。氣候影響次生礦物的形成，氣候影響巖石礦物風(fēng)化強度，氣候?qū)ν寥烙袡C質(zhì)的積累和分解起重要作用，氣候影響土壤微生物的數(shù)量和種類，氣候影響土壤的地帶性分布規(guī)律。第五章土壤圈

一般情況下，降水量增加和溫度增高，巖石礦物的風(fēng)化作用加強，土壤粘粒含量增多。礦物的風(fēng)化有物理作用和化學(xué)作用，其風(fēng)化速度與溫度有關(guān)，當溫度增加10℃時，化學(xué)反應(yīng)速度平均增長2－3倍；溫度由0℃增到5℃時，土壤水中化合物的離解度增加7倍；熱帶風(fēng)化強度比寒帶高10倍，比溫帶高3倍。潮濕積水和長期冰凍地區(qū)有利于有機質(zhì)積累，而干旱、高溫、好氣、微生物活躍地區(qū)有機質(zhì)礦化速度快，積累少。因此，黑土分布地區(qū)，氣候冷濕、有機質(zhì)積累量高；栗鈣土分布地區(qū)氣候?qū)侔敫珊?，有機質(zhì)質(zhì)含量低。氣候影響土壤微生物的數(shù)量和種類：微生物在草甸土中數(shù)量最多，黑土中每克土含微生物可達數(shù)千萬個；而在栗鈣土、棕鈣土和灰鈣土中微生物含量在數(shù)百萬到數(shù)千萬個之間：紅壤和磚紅壤中較少。

第五章土壤圈（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，也是分解者，是土壤發(fā)生發(fā)展過程中最活躍因素。綠色植物利用太陽能進行光合作用制造成活體有機質(zhì)，再以有機生物殘體形式聚集于母質(zhì)表層，推動了土壤的形成和演化。

土壤微生物分解動植物有機殘體釋放其中潛藏的能量和養(yǎng)分供生物再吸收利用促進土壤肥力不斷發(fā)展；還參與土壤腐殖質(zhì)的形成。土壤中的原生動物，各種昆蟲等的殘體也是土壤有機質(zhì)來源之一，它們參與土壤有機殘體的分解、破碎及翻動、攪拌疏松土壤和搬運土壤。第五章土壤圈第五章土壤圈（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

斜坡：排水快，物質(zhì)易遭淋溶－礫質(zhì)薄層土壤。低洼：易積水，細土粒和腐殖質(zhì)易積累－土色較暗，土層深厚。地形影響成土母質(zhì)的分配地形影響土壤的發(fā)育過程第五章土壤圈（五）時間因素

土壤有絕對年齡和相對年齡

絕對年齡：是指土壤在當前新風(fēng)化層或新的母質(zhì)上開始發(fā)育時起直到目前所經(jīng)歷的時間。

相對年齡：是指土壤發(fā)育的階段或發(fā)育的程度。一般而言，絕對年齡越大，相對年齡也越大。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)。第五章土壤圈最年輕的沖積土或發(fā)育在新鮮露頭上的土壤，其經(jīng)歷的年代最短，絕對年齡最小。一些最古老的土壤，第三紀已存在，絕對年齡達數(shù)千萬年。我國西北地區(qū)的黑鈣土、栗鈣土、灰鈣土和黑壚土等，多分布在黃土沉積區(qū)，在厚2－3m左右的土壤剖面中，其成土年齡：上段1500—3000年，中段4000－7000年，下段8000—12000年。在3m以下到10m或20—30m更深的土層，埋藏多層古土壤，成土年齡數(shù)萬年到數(shù)十萬年。古土壤埋藏愈深，成土年齡愈早。祁連山和天山等西北地區(qū)山地的高山土壤，基本上是發(fā)育在自全新世早期到現(xiàn)在冰川退縮后遺留的新老冰磧物上，這些冰磧母質(zhì)由現(xiàn)代冰川末端外延數(shù)千米到十多千米、其上發(fā)育的原始土壤、高山寒漠土、原始高山草甸土、高山草甸土和鈣積高山草甸土在新老冰磧物上依次排列，它們的成土年齡分別是數(shù)年至20(或30)年，30—800(1000)年，1000—2000年，2000—6000年和6000—11000年。第五章土壤圈

通常所謂的“土壤年齡”是指土壤的發(fā)育程度，而不是指年數(shù)，亦即通常的所謂相對年齡。發(fā)育程度高的土壤，所經(jīng)歷的時間大多比發(fā)育程度低的土壤為長。但是有些土壤所經(jīng)歷的時間雖然很長．然而出于某種原因，其發(fā)育程度仍停留在比較低的階段。土壤剖面發(fā)生層次明顯、剖面構(gòu)型復(fù)雜和土層厚度較大的土壤，其發(fā)育程度較高；剖面分異不明顯、構(gòu)型簡單、土層厚度較薄的土壤，發(fā)育程度較低；地形平坦的地方，土壤發(fā)育程度較高；易受侵蝕的山坡，土壤發(fā)育程度較低。第五章土壤圈(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。人類活動改變自然環(huán)境條件，如修筑梯田、灌排工程，放牧，砍伐林木等。人類活動改變土壤內(nèi)在組成，加速土壤形成過程，改變發(fā)展方向，如施肥、灌溉排水等。第五章土壤圈成土因素的相互作用各成土因素間相互作用、相互影響。各成土因素相互作用、相互影響普遍而長期存在。成土因素中任何一因素發(fā)生變化，引起其他因素發(fā)生相應(yīng)變化，土壤發(fā)生及其類型也會相應(yīng)變化。不同成土因素對土壤形成具有同等重要性。成土因素不可能在相同的水平上作用于土壤，它和其他因素之間呈動態(tài)平衡。土壤形成是各個動態(tài)因素作用的總和，是成土因素綜合作用的結(jié)果。第五章土壤圈土壤形成過程的特點

土壤形成過程是復(fù)雜的物質(zhì)與能量遷移和轉(zhuǎn)化過程的綜合,母質(zhì)與氣候之間的輻射能量交換是這一綜合過程的基本動力，土體內(nèi)部物質(zhì)和能量的遷移和轉(zhuǎn)化則是土壤形成過程的實際內(nèi)容。土壤形成過程是隨著時間進行的。土壤形成過程由一系列生物、物理、化學(xué)、物理化學(xué)的基本現(xiàn)象構(gòu)成。它們之間的對立統(tǒng)一運動，導(dǎo)致土壤向某一方向發(fā)展，形成特定類型的土壤。土壤形成過程是在一定的地理位置、地形和地球重力場之下進行的。地理位置影響著這一過程的方向、速度和強度。地球重力場是引起物質(zhì)(能量)在土體中作下垂方向移動的主要條件。地形則引起物質(zhì)(能量)的水平移動。第五章土壤圈三.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。地質(zhì)大循環(huán)

是指結(jié)晶巖石礦物在外力作用下發(fā)生風(fēng)化變成細碎而可溶物質(zhì)，被流水搬運遷移到海洋經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代變成沉積巖，當?shù)貧ど仙?，沉積巖又露出海面成為陸地，再次受到風(fēng)化淋溶。過程：基巖出露地表－－風(fēng)化淋溶－－風(fēng)化殼－－搬運－－沉積物－－沉積巖；時間極長、范圍極廣意義：形成疏松多孔的成土母質(zhì)，為植物生長提供了基礎(chǔ)。第五章土壤圈生物小循環(huán)是指植物吸收利用大循環(huán)釋放出來的可溶性養(yǎng)分，通過生理活動制造成植物的活有機體，當植物有機體死亡之后，在微生物的分解作用下，又重新變?yōu)榭杀恢参镂绽玫目扇苄杂袡C物。有機質(zhì)的合成與分解對立的統(tǒng)一過程。過程：低等生物使母質(zhì)積累有機質(zhì)和養(yǎng)分—地衣、苔蘚—高等綠色植物：意義：控制了自然界養(yǎng)料物質(zhì)無限制的淋失，使有限的營養(yǎng)元素得到無限的利用，使母質(zhì)轉(zhuǎn)化成土壤，促進土壤從簡單到復(fù)雜、由低級到高級不停地運動和向前發(fā)展。第五章土壤圈第五章土壤圈土壤形成過程中物質(zhì)遷移和轉(zhuǎn)化示意圖第五章土壤圈四.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(fēng)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。第五章土壤圈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(fù)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(yīng)，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（受地下水浸潤的土層）。第五章土壤圈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。

第五章土壤圈土壤形成過程有機物與無機物以固體、液體或氣體的形式加到土壤中。這些物質(zhì)從土壤中喪失。在土壤內(nèi)部物質(zhì)從一處遷移到另一處。在土壤內(nèi)部有機物或無機物的轉(zhuǎn)化。第五章土壤圈第三節(jié)土壤的分類及空間分布規(guī)律一.土壤分類（一）國外土壤分類1.前蘇聯(lián)

強調(diào)土壤與成土因素和地理景觀之間的相互關(guān)系，以成土因素及其對土壤的影響作為土壤分類的理論基礎(chǔ)，以成土過程和土壤屬性(土壤形態(tài)、土壤物理、土壤化學(xué)、礦物及生物等)作為土壤分類的依據(jù)。土壤分類系統(tǒng)中分土類、亞類、土屬、土種、亞種、變種、土系、土相等８級。第五章土壤圈

２.美國

分類的具體指標是可以直接感知和定量測量的土壤屬性，土壤類型劃分只根據(jù)土壤的診斷層和診斷特性。

診斷層：凡是用于鑒別土壤類型，在性質(zhì)上有一系列定量說明的土層。

診斷特性：用于鑒別土壤類型的依據(jù)，具有定量說明的土壤性質(zhì)。土壤分類系統(tǒng)按土綱、亞綱、土類、亞類、土族、土系６級，共分出11個土綱。第五章土壤圈（二）中國的土壤分類1.

中國土壤發(fā)生學(xué)分類

以成土因素、成土過程和土壤屬性作為基礎(chǔ)。分類系統(tǒng)采用土綱、亞綱、土類、亞類、土屬、土種、變種7級，以土類和土種為基本分類單元，共分12土綱，27亞綱，60土類，234亞類。

2.

中國土壤系統(tǒng)分類

以診斷層和診斷特性作為分類的基礎(chǔ)，以定量化、標準化為特點。第五章土壤圈中國土壤系統(tǒng)分類診斷層和診斷特性第五章土壤圈中國土壤系統(tǒng)分類土綱和亞綱第五章土壤圈二.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(yīng)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)系土壤是特定的歷史－地理因子的產(chǎn)物，它的形成、發(fā)展和變化與地理環(huán)境有密切關(guān)系，土壤類型隨著空間轉(zhuǎn)化而變化、是以三維空間（經(jīng)、緯和高度）形態(tài)存在的。土壤帶的三維成土分布因素函數(shù)

S=f(W*J*G）式中S

為土壤分布特征；W

為緯度；J

為經(jīng)度

G

為海拔高度第五章土壤圈

在一定區(qū)域范圍內(nèi)，土壤帶受W

控制則形成緯度地帶性，受J

控制則形成經(jīng)度地帶性、受G

控制可形成垂直地帶性，其函數(shù)式為：

三種土壤地帶性中，緯度地帶性是干濕度地帶和垂直地帶性的基礎(chǔ)，緯度地帶性和干濕度地帶性共同制約著土壤水平分布規(guī)律，垂直地帶性決定山地和高原的土壤分布規(guī)律，而在廣闊的青藏高原之上，W、J、G共同制約著土壤地帶性分布規(guī)律。第五章土壤圈第五章土壤圈(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。土壤緯度地帶性兩種表現(xiàn)形式：全球性的土壤緯度地帶性：由北而南的冰沼土帶、灰化土帶和磚紅壤帶。區(qū)域性的土壤緯度地帶性：由于地區(qū)性因素影響使有些土壤帶出現(xiàn)間斷、尖滅、偏斜，以中緯地區(qū)表現(xiàn)得最為典型。如中緯大陸邊緣，土壤帶走向與緯度偏離，由森林土壤系列組成，我國東部自北而南依次是灰土(灰化土)、淋溶土(暗棕壤、棕壤和黃棕壤)、富鋁土(紅壤、黃壤、磚紅壤)。第五章土壤圈2.干濕度地帶性規(guī)律

由于海陸分布的態(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)線的帶狀分布規(guī)律。一般是從沿海到內(nèi)陸依次出現(xiàn)濕潤森林土類，半濕潤的森林草原土類，半干旱的草原土類及干旱的荒漠土類，以中緯度地區(qū)表現(xiàn)最為典型。如從我國東北到寧夏，土壤干濕度帶性分布表現(xiàn)為淋溶土（棕壤)、均腐土(黑土、黑鈣土、栗鈣土)、干旱土（棕鈣土、灰漠土和棕漠土)。在溫暖帶范圍內(nèi)，土壤干濕度地帶性由東而西為淋溶土（棕壤、褐土）、均腐土（黑壚土)、干旱土(灰鈣土、荒漠土)。第五章土壤圈世界土壤分布的緯度地帶性和干濕度帶性第五章土壤圈土壤的垂直地帶性是指隨山體海拔升高，熱量遞減，降水在一定高度內(nèi)遞減，超出一定高度后降低，引起植被等成土因素隨海拔高度發(fā)生有規(guī)律的變化。土壤類型也相應(yīng)呈垂直分帶現(xiàn)象。三地土壤各類型的垂直排列順序結(jié)構(gòu)型式，稱土壤垂直帶譜。位于山地基部與當?shù)氐牡貛韵嘁恢碌耐寥缼ВQ為基帶。除基帶外，垂直帶譜中的主要土壤帶稱建譜土帶，其土類稱建譜土類。土壤垂直帶譜由基帶土壤開始隨隨山體高度增高，依次出現(xiàn)一系列與較高緯度帶(或較濕潤地區(qū))相應(yīng)的土壤類型。但垂直帶性不能簡單地視為水平地帶的立體化，垂直帶并不完全與水平帶等同。如垂直帶中的山地草甸土帶在水平帶中并不是一個獨立的地帶性土類（三）土壤的垂直地帶分布規(guī)律第五章土壤圈在相似的經(jīng)度上從低緯到高緯垂直帶譜由繁到簡，同類土壤的分布高度有由高降低的趨勢。如地處熱帶海拔1879m的海南五指山，由五個土壤垂直帶譜組成；而位于溫帶，海拔2170m的長白山則有四個垂直帶。在相似的緯度上由濕潤到半濕潤，半干旱及干旱地區(qū)，山地土壤垂直帶譜由復(fù)雜趨向簡單，同類土壤的分布高度則逐漸升高。如溫暖帶濕潤區(qū)海拔1100m的千山有山地棕壤和山地暗棕壤兩個土壤垂直帶；半濕潤區(qū)海拔2050m的靈霧山自下而上有褐土、淋溶褐土、棕壤、暗棕壤、山地草甸土五個土壤垂直帶。在相同或相似的地理位置，山體越高，相對高差越大，土壤垂直帶譜越完整。第五章土壤圈南迦巴瓦峰是西藏林芝地區(qū)最高的山，海拔7782米第五章土壤圈第五章土壤圈三.土壤的地域分布規(guī)律（一）土壤的中域性分布規(guī)律

在中型地形條件下地帶性土類與非地帶性土類按不同地形部位呈現(xiàn)有規(guī)律性的組合現(xiàn)象,一般有枝形、扇形和盆性三種組合形式。（二）土壤的微域性分布規(guī)律

在小地形影響下在短距離內(nèi)土種變種甚至土類和亞類既重復(fù)出現(xiàn)又依次更替的現(xiàn)象。第五章土壤圈四.耕作土壤分布規(guī)律同心圓式分布：一般以居民點為中心，距居民點愈近，受認為作用愈強，熟化程度愈高。

階梯式分布：在山地丘陵區(qū)修建梯田，耕作培肥，形成不同性質(zhì)的土壤，呈階梯狀分布。棋盤式分布：平原地區(qū)，實行大地園林化，條田化、豐產(chǎn)方和噸糧田，使土地方整化，規(guī)格化，布局成棋盤狀?？蚴椒植迹菏窃诘屯蒇讌^(qū)和湖蕩地區(qū)，由于長期人為改造，不斷挖低墊高，形成了桑（遮）基漁塘，呈框狀分布。第五章土壤圈亞歐大陸土壤分布規(guī)律

在大陸內(nèi)部自北向南依次為冰沼土、灰色、森林、土黑鈣土、栗鈣土、棕鈣土、荒漠土、高寒土、紅壤及磚紅壤等；在大陸西岸自北向南為冰沼土、灰化土、棕壤、褐土、荒漠土；大陸東岸自北向南依次為冰沼土、灰化土、棕壤、紅黃壤、磚紅壤。五.世界土壤分布第五章土壤圈第五章土壤圈

非洲大陸土壤分布規(guī)律

以赤道為基準，向南