第五章土壤的形成、分类与分布

第五章土壤的形成、分类与分布•第一节土壤的形成过程•一、自然土壤的形成过程•二、成土因素在成土过程中的作用•三、土壤的剖面形态特征•四、主要成土过程•第二节土壤分类原则与分类系统•一、土壤分类的目的和意义•二、我国土壤分类系统第三节土壤分布规律性•第三节土壤分布规律•一、水平地带性二、垂直地带性•三、土壤区域性一、土壤形成过程的一般概念•土壤形成过程指的是在一定的时空条件下，母岩或母质与生物、气候因素以及土体内部所进行的物质与能量的迁移和转化过程的总体。这一过程的总体可用图9.1、图9.2予以说明。第一节土壤的形成过程图9.1土壤形成中物质迁移和转化示意图图9.2土壤能量转换示意图二、自然土壤形成•土壤形成不外乎是由土壤的有机质积累和地球化学两个基本过程组成的。这两个基本过程则是土壤形成的实质（基本矛盾）。地球化学过程（地质大循环）有机质积累过程（生物小循环）土壤形成的实质（一）地质大循环岩石矿物经风化作用所释放的可溶溶性养料和粘粒等风化产物，受雨水的淋溶，使其随雨水流到低处进入江河，最后汇入海洋，沉积以后，经漫长的地质年代，又重新形成岩石。当地壳发生变动，海底变为陆地时，岩石重新露出地面，又可再次进行风化、淋溶和沉积等过程。岩石风化产物岩石特点：时间极长，范围广，植物营养元素向下淋失。（二）生物小循环由风化释放出的无机养分转变为生物有机质再转变为无机养分的循环。养分有机物养分特点：时间短、范围小，植物营养元素向上富集。陆上岩石母质可溶性及难溶性物质海底沉积岩大循环活有机体有机残体土壤的发生和发展可溶性及难溶性物质腐殖质肥力不断提高小循环大小循环的关系风化作用风化作用地壳上升生物、化学、机械沉积作用养分释放微生物分解矿物化腐殖化（三）地质大循环和生物小循环的关系1、生物小循环是在地质大循环的基础上发展起来的。地质大循环是营养元素的释放。生物小循环是养料的累积。2、两种过程相互渗透和不可分割，同时同地进行。3、地质大循环仅仅形成了成土母质。没有创造符合植物生长需要的良好的水、肥、气、热条件。生物小循环使岩石风化产物脱离了母质阶段，形成土壤。土壤形成的实质是地质大循环和生物小循环的矛盾与统一。三、成土因素在成土过程中的作用土壤体内部的生物小循环和地质大循环是推动土壤形成或发展的内因；土壤形成的因素则是土壤形成的外因。这些土壤形成因素通过土壤形成的内因推动或制约土壤的形成和发展。土壤形成因素可分为两大类：人为作用自然成土因素无论什么类型的土壤，总有它自己的起源，并始终是母质，生物，气候，地形和成土时间等自然成土因素综合作用的产物。•（一）母质•残积类型——残积母质•冲积母质•流水沉积坡积母质•洪积母质•成土母质水•类型湖积母质•海积母质•黄土母质•运积母质风•砂丘•冰川——冰碛母质•地心引力——重力堆积母质1、总的来说，母质一方面是建造土体的基本材料，是土壤的“骨架”：另一方面它是植物矿质养料元素(氮素不在内）的最初来源。2、母质因素直接影响着成土过程的速度，有时还影响于成土过程的性质或方向。一般地说，成土过程进行得愈久(即定向发育时期愈长)，母质同土壤的性质差别就愈大：但母质的某些性质，却会顽强地保留在土壤中。3．从母质风化释放的各种元素在戍土过程中的作用来分析，主要有以下一些特点：硅，铝，氧三元素是母质中含量最多的元素，它们是形成土壤枯粒矿物的骨架。铁、锰二元素在土壤氧化还原过程中起重要作用，又是土壤中主要的有色变价元素，它们在通气良好的氧化条件下，分别呈现红、黄色(铁)和褐、黑色(锰）。在还原条件下，铁呈青色，锰则无色或呈粉红色(如硫酸锰)。钠、钾等一价碱金属盐基离子是促使粘粒及腐殖质分散的主要离子，易造成土壤粘闭．泥泞而不利通气渗水；碱性钠盐在土壤中富集，则可生成盐碱土。钙、镁等二价碱土金属离子是促进粘粒凝聚以形成稳固的土壤团聚体的重要元素，对土壤结构的形成有重要作用，而它们以碳酸盐形态在土体的下层淀积时，就形成了钙层土，是半湿润、半干旱区土壤发育的重要标志之一。硫素，除作为植物养料元素外，还可以Fe5或FeS：(黄铁矿)形态积累于还原性土壤中。它们被氧化后，可形成硫酸。这在特定的成土条件下，可产生酸性硫酸盐土，呈极端强烈的酸性反应，其pH值可低至2—3以下。4、成土母质与土壤质地关系密切。•母岩对红壤颗粒组成的影响•母岩各级颗粒含量（%）质地名称•粗砂粒细砂粒粗粉粒细粉粒粗粘粒细粘粒•片岩6321961225粉壤土•砂岩0212242231粉粘土•花岗岩249851440壤粘土•砂页岩0201551545粘土5、不同成土母质的矿物组成及化学组成不同。原生矿物：基性岩母质含角闪石、辉石、黑云母等抗风化力弱的深色矿物较多。酸性岩母质则含石英、正长石、白云母等抗风化强的浅色矿物较多。粘土矿物：酸性岩中钾长石能形成高岭石等。化学组成：从基性岩到酸性岩母质，随硅的增加而铁、锰、镁钙显著减少，钠钾则显著增加。•不同母岩发育的红壤化学特征•地点母岩层次H2OSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK20Na20•表土16.2622.8232.5318.99痕迹0.120.220.14•云南石灰岩底土18.4923.6033.6219.96痕迹0.090.220.13•母岩7.971.900.400.2836.6811.100.06痕迹•表土13.7330.7730.6718.18痕迹0.530.090.03•广东玄武岩底土13.5031.5731.5315.95痕迹0.430.100.10•母岩0.0549.2815.882.828.848.130.773.59•表土11.1854.5622.106.00痕迹0.420.160.12•五指山花岗岩底土10.4954.4624.334.86痕迹0.411.900.14•母岩1.8871.8316.131.011.300.793.372.45(二)气候气候决定着成土过程的水、热条件。水分和热量不仅直接参与母质的风化过程和物质的地质淋溶过程，而更为重要的是它们在很大程度上，控制着植物和微生物的生长，影响土壤有机物的积累和分解，决定着养料物质的生物小循环的速度和范围。所以气候因素直接或间接影响土壤形成过程的方向和强度及影响土壤地理分布，是土壤形成和发展的重要因素。1、气候对土壤水热状况2、气候对土壤有机质含量的关系3、气候对风化过程和土壤淋溶过程的影响风化速度母质及土壤风化层的厚度，随上温及湿度的增高而增厚，这是一种普遍的现象。土温或气温与土壤育机质，全氮量并没有一定的相关性。土壤颜色亦因土温或气候带的温差而不同。在冷湿带，土色以灰为主；在暖热半湿润带，常呈棕色至褐色：暖湿热带，土色常呈赤色，棕红色或黄色。表土颜色和有乎竺苎苎相关性较大，表土有机质多，呈黑灰色。但亚表土的基色刚主要由铁、锰氧化物或氢氧化物的含量和分散度所决定。土温高，土壤内排水好．土壤中铁，锰物质的氧化及水化过程强烈发展，使土壤常显红、黄色；苦排水不良，则因铁，锰被还原而呈青色。•（三）生物•生物在成土过程中的作用•1、生物有创造养分的能力。•2、生物有选择吸收的性能。•3、生物有集中养分的能力。•4、生物有保蓄养分的能力。•植被在成土过程中的作用：•把分散在母质、水体和大气中的营养元素选择地吸收起来，利用太阳辐射，进行光合作用，制造成活有机质，并把太阳能转变为潜能，再以有机残体的形式，聚积在母质表层。然后，经过微生物的分解、合成作用，或进一步转化，使母质表层的营养物质和能量逐渐丰富起来，改造了母质，推动土壤的发展。二、土壤的剖面形态特征•土壤剖面：从地面向下挖掘而裸露出来的垂直切面。•产生的原因：由于自然因素和人为因素的影响，土体中发生物质的移动与淀积，使土壤上下土层在形态或成分上发生差异，出现土壤发生层次。•研究的意义：了解成土因素对土壤形成过程的影响以及土壤内部的物质运动、肥力特点等内部性状。是区别土壤类型的重要方法之一。•剖面形态鉴别的依据：土壤颜色、质地、结构、松紧度、新生体、酸碱度、石灰反应等。•土壤层次分化过程：CACABCAEBC母质幼年土成熟土老年土•1、自然土壤剖面覆盖层（O）O疏松的枯枝落叶层，未经分解。•Ah暗色的腐殖质层。腐殖质与土粒•混合物。淋溶层（A）E灰白色的灰化层。易溶性物质失。•AB向B层过渡层，似A层。淀积层（B）B棕色至红棕色的淀积层。•BC向C层过渡层。母质层（C）C岩石风化物的残积物或运积物。基岩（R）R未风化的岩石。•2、耕作土壤剖面•耕作层疏松、结构良好，有机质含高•A颜色较暗，厚度为15-30厘米。••犁底层P厚度约10-15厘米，紧实、色浅，（亚表土层）•心土层W色浅、紧实、保水保肥。受耕（生土层）作施肥影响少。•底土层C色浅，紧实，保持母质特性。（死土层）•微生物在成土过程中的作用：•分解有机质释放各种养分；合成腐殖质；固定空气中的氮素；释放矿物中的矿质营养。•动物在成土过程中的作用：•是土壤有机质的来源；影响土壤中物质的迁移和转化；•（四）地形因素•1、地形与母质的关系•山地上部母质主要是残积母质；坡地母质主要是坡积物；山前平原母质为洪积物；在河流阶地、滨海附近主要是冲积物和海积物。•2、地形与水、热条件的关系•不同地形部位影响土壤水分和热量分布，从而导致土壤矿物质和有机质的分解、合成、淋溶、积累以及土壤剖面的发育各异。•3、地形与土壤发育和地理分布的关系•在山区，由于海拔高度和地形的关系，从山底到山顶，气候和植被发生有规律的变化，从而使山地土壤具有垂直分布的特点。南、北坡组合类型和界限也有明显的区别。•（五）时间因素•土壤形成的母质、气候、生物和地形等因素的作用程度或强度，随着时间的延长而加深。•（六）人类活动•四、主要成土过程•（一）原始土壤的形成过程•岩石母质水分、养料生物无机营养型细菌异养型细菌二氧化碳藻类和地衣原始植物群落生物累积原始土壤•（二）有机质聚积过程•土体上部进行有机质积累的过程。包括腐殖化和泥炭化过程等。•（三）粘化过程•土壤中粘粒形成和积累的过程；包括残积粘化和淀积粘化。前者发生在干旱区；后者发生在暖温带。•（四）盐化及脱盐过程•盐化过程：是各种易溶性盐类在土壤表层逐渐积聚的过程。•脱盐过程：盐土在人类改良利用措施的影响下，逐渐排除过多的盐类，降低含盐量的过程。•（五）碱化和脱碱过程•（六）白浆化过程•在季节性还原淋溶条件下，粘粒与铁、锰淋溶淀积的过程。•（七）灰化过程•在酸性淋溶作用的条件下，土壤表层除石英外的其他矿物被淋失或从土体排出，其结果在残落物层下部，形成强酸性的灰白色土层。•（八）脱硅富铝化过程•土体中脱硅、富铁铝的过程。•（九）潜育化过程•（十）潴育化过程•（十一）熟化过程•在人类的合理利用和定向培育下，土壤向着肥力提高的方向发展的过程。第二节土壤分类原则与分类系统•一、土壤分类的目的和意义•目的是阐明土壤在自然因素和人为因素影响下发生、发展的规律；揭示成土条件、成土过程和土壤属性之间的必然联系，从而建立土壤分类系统，使人们能更好的认识、利用、改良和保护现有的土壤资源。•二、我国土壤分类系统•分类的原则：客观地反映土壤发生及其演变规律、肥力和生产性能等自然规律。•我国分类系统：采用土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种、亚种七级分类制。第三节土壤分布规律•土壤地带性：研究土壤在地球表面的分布规律，以及产生这种分布规律的原因。•地带性规律：土壤与大气候、生物相适应的分布规律。•包括：•一、水平地带性•土壤在水平方向上随生物气候带而演替的规律性；•二、垂直地带性•土壤随地势增高而呈现演替分布的规律性；•三、土壤区域性•由于地区条件（如地形、水文条件、成土母质等）差异而发生在土壤带内的土壤分布规律；•东北棕色针叶林土•黑龙江、吉林为主•暗棕壤•棕壤辽宁及山东半岛•黄棕壤江苏、安徽、湖南等•红壤和黄壤长江以南••赤红壤广东以南，包括台湾•砖红壤海南岛•华南•山地黄棕壤•1200米•山地黄壤•山地雨林、常绿阔叶林•700-800米•赤红壤•热带雨林、常绿阔叶林•400-500米•热带雨林、季雨林砖红壤•海南五指山土壤垂直带谱