土壤学——国家级精品课程7

教学方式与手段教学目标与要求主要内容课时安排与进度了解土壤的发生学学说了解土壤形成的五大成土因子及其在土壤形成过程的作用了解主要的成土过程及其对土壤性质的影响了解土壤的发生学学说了解土壤形成的五大成土因子及其在土壤形成过程的作用了解主要的成土过程及其对土壤性质的影响一、土壤形成因素(soilformingfactor)一、土壤形成因素(soilformingfactor)土壤形成因素又称成土因素,是影响土壤形成和发育的基本因素，它是一种物质、力、条件或关系或它们的组合，其已经对土壤形成发生影响或将影响土壤的形成。土壤形成因素又称成土因素,是影响土壤形成和发育的基本因素，它是一种物质、力、条件或关系或它们的组合，其已经对土壤形成发生影响或将影响土壤的形成。土壤发生学说(soilgenesistheory)认为土壤是在各种自然和人为因素的影响下由岩石风化成母质，再由母质演化成土壤的。***五大成土因素:19世纪未，俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫(Dokuchaev,1846-1903)通过对俄罗斯大草原土壤的调查,提出土壤的五大成土因素，即气候-climate母质-parentmaterial生物-biology地形-topographty时间-time***五大成土因素:19世纪未，俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫(Dokuchaev,1846-1903)通过对俄罗斯大草原土壤的调查,提出土壤的五大成土因素，即气候-climate母质-parentmaterial生物-biology地形-topographty时间-time二.母质在土壤形成中的作用首先，直接影响着成土过程的速度、性质和方向。其次，母质对土壤理化性质有很大的影响。一般地说，成土过程进行得愈久，母质与土壤的性质差别就愈大。但母质的某些性质却仍会顽强地保留在土壤中。二.母质在土壤形成中的作用首先，直接影响着成土过程的速度、性质和方向。其次，母质对土壤理化性质有很大的影响。一般地说，成土过程进行得愈久，母质与土壤的性质差别就愈大。但母质的某些性质却仍会顽强地保留在土壤中。三、气候与土壤发生的关系三、气候与土壤发生的关系（一）湿度因子对土壤形成的影响表7.2中国气候大区划分指标气候大区年干燥度自然景观湿润1.0森林半湿润1.0～1.6森林草原半干旱1.6～3.5草原干旱3.5～16.0半荒漠极干旱16.0荒漠据《中国自然地理》（1981）1、影响土壤中物质的迁移根据土壤中水分收支情况对物质运移的影响，可分以下几种土壤水分类型：（1）淋溶型水分状况（2）非淋溶型水分状况（3）上升水型水分状况：其特点是蒸发、蒸腾总量大大超过降水量，其差额由地下水补充，如果地下水矿化度高，则会导致盐渍化；如果地下水达不到地表，而只能达到剖面中部，则称为“半上升水型”水分状况。（4）停滞型水分状况：其特点是地表经常积水，沼泽化土壤即属此类型。湿度对土壤形成的作用主要表现在以下几个方面：湿度对土壤形成的作用主要表现在以下几个方面：2、影响土壤中物质的分解、合成和转化湿度对土壤形成的作用主要表现在以下几个方面：湿度对土壤形成的作用主要表现在以下几个方面：表土有机质含量常随大气湿度的增加而增加。湿润地区的土壤风化度较高，而在干旱地区则较弱。随着湿度增加，土壤颜色也由红转黄。（二）温度对土壤形成的影响一般来说，每增加10℃温度，反应速率可成倍增加。花岗岩风化壳在广东可厚达30～40米，浙江一般在5～6米，而青海高原常不足1米。德国土壤学家拉曼（Ramann）曾提出了“风化因子”的概念:风化因子=风化天数×水解离度德国土壤学家拉曼（Ramann）曾提出了“风化因子”的概念:风化因子=风化天数×水解离度（三）温度和湿度的共同影响詹尼曾对美国大平原的土壤研究，发现全氮含量与土壤温度和湿度密切相关，并可用下式表示：上式中N表示土壤全氮，T为年均温度,m为湿度因素。NeeTm05510080005.()..（四）气候变化与土壤形成**由于气候带、植被和土壤之间存在明显的关系，许多土壤学家非常重视气候在土壤形成中的作用，并提出了土壤地带性的概念。在中国温带，自西向东大气湿度递增，依次出现：棕漠土、灰棕漠土、灰漠土、棕钙土（灰钙土）、栗钙土、黑钙土和黑土。在中国温带东部湿润区，由北而南热量递增，土壤分布依次为：暗棕壤、棕壤（褐土）、黄棕壤、黄壤、红壤和砖红壤。土壤形成的生物因素包括植物、土壤动物和土壤微生物。据科夫达估计，在陆地上植物每年形成的生物量约为3.5×1010吨,相当于2.13×1017千卡的能量。(一)植物在成土过程中的作用四、生物因素在土壤发生中的作用四、生物因素在土壤发生中的作用（二）动物在成土过程中的作用非洲象牙海岸的白蚁可筑起直径15米，高2～6米的坚固竖立土墩！肥沃土壤中蚯蚓的粪便可达30吨/公顷！图植被类型和土壤类型的关系(据Bridges:WorldSoils)（三）微生物在成土过程中的作用微生物作为地球上最古老的生物体，已存在达数十亿年，它是最古老的造土者。微生物对土壤形成的作用可概括为：（1）分解有机质，释放各种养料，为植物吸收利用；（2）合成土壤腐殖质，发展土壤胶体性能；（3）固定大气中的氮素，增加土壤含氮量；（4）促进土壤物质的溶解和迁移，增加矿质养分的有效度（如铁细菌能促进土壤中铁溶解移动）。（一）地形与母质的关系五、地形与土壤发生的关系五、地形与土壤发生的关系冲积物坡积物洪积物残积物（一）地形与母质的关系五、地形与土壤发生的关系五、地形与土壤发生的关系（二）地形与水热条件的关系（三）地形与土壤发育的关系例如，随着河谷地形的演化，在不同地形部位上，可构成水成土（河漫滩）→半水成土(低级阶地)→地带性土(高级阶地)的发生系列。（一）土壤年龄土壤年龄是指土壤发生发育时间的长短，通常把土壤年龄分为绝对年龄和相对年龄。绝对年龄是指该土壤在当地新鲜风化层或新母质上开始发育时算起迄今所经历的时间，通常用年表示；六、成土时间对土壤发育的影响六、成土时间对土壤发育的影响相对年龄则是指土壤的发育阶段或土壤的发育程度。（二）土壤形成速率和所需的时间许多土壤中在100年内就可使土壤有机质达到准平衡；在较有利的条件下，一个弱发育的B层可在数百年内形成;在400～500年的成土时间内,就可看出粘粒由A层向B层的迁移。(三)土壤形成的阶段性Mohr和VanBaren曾把热带地区的土壤形成分为5个阶段：1.初期：为未风化的母质；2.青少年期：风化已经开始，但许多母质物质仍保留在土壤中；3.壮年期：易风化的矿物大部分已分解，粘粒明显增加；4.老年期：矿物分解已处于最后阶段，只有少数强抗风化的原生矿物被保存；5.最后阶段：土壤发育已完成，原生矿物基本上彻底风化。4.老年期：矿物分解已处于最后阶段，只有少数强抗风化的原生矿物被保存；5.最后阶段：土壤发育已完成，原生矿物基本上彻底风化。1、人类活动对土壤的影响是有意识、有目的的、定向的。在农业生产实践中，在逐渐认识土壤发生发展客观规律的基础上，利用和改造土壤、培肥土壤，它的影响可以是较快的。2、人类活动是社会性的，它受着社会制度和社会生产力的影响，在不同的社会制度和不同的生产力水平下，人类活动对土壤的影响及其效果有很大的差别。3、人类活动的影响可通过改变各自然因素而起作用，并可分为有利和有害两个方面（表7.6）。4、人类对土壤的影响也具有两重性，利用合理，有助于土壤肥力的提高；利用不当会破坏土壤，如我国不同地区的土壤退化主要是由于人类不合理地利用土壤引起的。七、人类活动对土壤发生演化的影响七、人类活动对土壤发生演化的影响3、人类活动的影响可通过改变各自然因素而起作用，并可分为有利和有害两个方面（表7.6）。4、人类对土壤的影响也具有两重性，利用合理，有助于土壤肥力的提高；利用不当会破坏土壤，如我国不同地区的土壤退化主要是由于人类不合理地利用土壤引起的。有利效果＊有害效果＊1.母质a.增加矿质肥料，b.增积贝壳和骨骼，c.局部增积灰分，d.迁移过量物质如盐分，e.施用泥灰，f.施用淤积物a.动植物养分通过收获取走多于回收，b.施用对动植物有毒的物质，c.改变土壤组成足以抑制植物生长2.地形a.通过增加表层粗糙度，建造土地和创造结构以控制侵蚀，b.增积物质以提高土地高度，c.平整土地a.湿地开沟和开矿促其下降，b.加速侵蚀，c.采掘3.气候a.因灌溉而增加水分，b.人工降雨，c.工业上经营者释放CO2到大气中并可能使气候转暖,d.近地面空气加热,e.用电气或用热气管使亚表层土壤增温,f.改变表层土壤的颜色,以改变反射率,g.排水迁移水分,h.风的转向a.土壤受到过分曝晒,扩大冰冻,迎风和紧实化等危害,b.土地形成中改变外观,c.制作烟雾,d.清除和烧毁有机覆被4.有机体a.引进和控制动植物的数量，b.运用有机体直接或间接增加土壤中的有机质，包括人粪尿，c.通过翻犁疏松土壤以取得更多氧气，d.休闲，e.控制熏烧消灭致病有机体a.移走动植物，b.通过燃烧、耕犁，过度放牧、收获、加速氧化作用、淋溶作用减少有机质含量，c.增加或繁生致病有机体，d.增加放射性物质5.时间a.因增添新母质或因土壤侵蚀而局部母质裸露，从而使土壤更新，b.排水开垦土地a.养分从土壤和植被中加速迁移，以致土壤退化，b.土壤居于固体填充物和水下表7.6人类影响成土因素的作用（据E.M.Bridges,1982）一、土壤形成过程中的大小循环***一、土壤形成过程中的大小循环***地质大循环是指地面岩石的风化、风化产物的淋溶与搬运、堆积，进而产生成岩作用.生物小循环是植物营养元素在生物体与土壤之间的循环：植物从土壤中吸收养分，形成植物体，后者供动物生长，而动植物残体回到土壤中，在微生物的作用下转化为植物需要的养分，促进土壤肥力的形成和发展。二者关系：地质大循环和生物小循环的共同作用是土壤发生的基础,无地质大循环,生物小循环就不能进行;无生物小循环,仅地质大循环,土壤就难以形成。在土壤形成过程中，两种循环过程相互渗透和不可分割地同时同地进行着。它们之间通过土壤相互连结在一起。二者关系：地质大循环和生物小循环的共同作用是土壤发生的基础,无地质大循环,生物小循环就不能进行;无生物小循环,仅地质大循环,土壤就难以形成。在土壤形成过程中，两种循环过程相互渗透和不可分割地同时同地进行着。它们之间通过土壤相互连结在一起。图7.7土壤形成过程中大小循环的关系简图二、土壤发生中的基本成土作用二、土壤发生中的基本成土作用1、原生矿物的风化（1）物理风化和化学风化（2）生物风化2、粘粒矿物的形成二、土壤发生中的基本成土作用二、土壤发生中的基本成土作用3.物质迁移***两大方向：（1）向下淋溶及其淀积以及被彻底淋出土体的物质移动；（2）向上迁移的养分元素的生物富集作用，易溶性盐类、还原性铁锰等随毛管上升而在表土积聚的作用。物质移动的机理分：有溶迁作用，还原迁移作用、螯迁作用、悬迁作用和生物迁移作用。溶迁作用还原迁移作用螯迁作用悬迁作用生物迁移作用二、土壤发生中的基本成土作用二、土壤发生中的基本成土作用三、主要的成土过程三、主要的成土过程（一）原始成土过程（二）有机质积聚过程（三）粘化过程（四）钙积与脱钙过程（五）盐化脱盐过程（六）碱化与脱碱过程（七）富铝化过程（八）灰化、隐灰化和漂灰化过程（九）潜育化和潴育化过程（十）白浆化过程（十一）熟化过程（十二）退化过程（七）富铝化过程（八）灰化、隐灰化和漂灰化过程（九）潜育化和潴育化过程（十）白浆化过程（十一）熟化过程（十二）退化过程土壤主要成土过程土壤主要成土过程(一)物理过程1.粘粒淋溶淀积过程粘粒从土壤上部移至下部。该过程有粘粒的机械移动，也有凝胶和溶胶转化。在土壤中往往形成粘粒淀积层（粘化层Bt).2.盐化—脱盐化过程易溶性盐淋洗出土壤表层和在团伙表层聚集的两种土壤主要成土过程土壤主要成土过程相反过程。土壤盐分向上运动，在土壤表层聚集为盐化过程；土壤盐分向下移动移出土体，为脱盐过程。3.物理风化大块岩石及粗大风化物经机械崩解变为细小颗粒的过程。（二）生物过