土壤地理学,第4章 土壤形成因素学说

4.1道库恰耶夫成土因素学说4.2土壤形成的气候因素4.3土壤形成的生物因素4.4土壤形成的母质因素4.5土壤形成的岩石圈(地形)因素4.6土壤形成的水圈(水文)因素4.7土壤形成的时间因素4.8土壤形成的人为因素思考题与个案分析第4章土壤形成因素学说1.掌握生物气候、母质、地质水文因素对土壤形成发育的影响2.认识时间与土壤发育之间的相互关系3.掌握土壤地理发生学的基本理论4.理解人类活动对土壤发育的影响。教学重点成土因素(soil-formingfactor)成土母质(parentmaterial)风化壳(weatheringcrust)关键词知识结构4.1道库恰耶夫成土因素学说4.2~4.6土壤形成的气候、生物、母质、地形与水文因素4.7土壤形成的时间因素4.8土壤形成的人为因素认识土壤发生学说掌握土壤与生物气候、土壤水运动特征，土壤水热状况熟悉土壤时间发育序列及人类对土壤发育的影响4.1.1成土因素学说基础德国科学家亚历山大冯洪堡在《亚洲地质学和气候学片断》中，揭示了欧亚大陆中西部气候与植被的规律性变化；4.1道库恰耶夫成土因素学说现代土壤地理学奠基人道库恰耶夫，19世纪末在科学调查的基础上，将广阔地域土壤与其自然条件联系起来，创立了成土因素学说。道库恰耶夫创立了土壤调查与制图方法，即土壤地理比较法。土壤调查以土壤剖面为依据，编制土壤发生类型图，发表了著名论著《俄国的黑钙土》道库恰耶夫(1881年)首次建立了土壤与成土因素的函数关系П＝f(К,О,Г,Б)式中：П表示土壤；К,О,Г,Б分别表示气候、生物、母质和时间因素。道库恰耶夫认为地形只对“隐域土”有重要意义，故未将地形因子列入。他还提出土壤是一个独立自然体，使土壤从岩石风化物中划分出来，成为现代土壤科学及土壤地理学的独特研究对象。俄国土壤学家威廉斯——土壤形成的生物发生学说4.1.2成土因素学说的发展美国土壤学家H.詹尼(JennyH)对土壤与成土因素进行了深入研究，于1941年发表《FactorsofSoilFormation》，提出S=f(Cl,O,R,P,T,…)，简称‘clorpt’函数式，成为土壤形成的通用公式。詹尼认为在成土过程中的生物主导并不是千篇一律的现象，在不同地区、不同类型的土壤往往有某一因素占优势。4.1.3现代土壤发生学（简略）六大成土因素：母质、生物、气候、地形、时间、人类活动气候要素如气温、降水、风力对土壤形成发育具有重要的影响。4.2土壤形成的气候因素1.气温对土壤温度的作用实验表明：气温与土壤温度之间存在着明显的正相关（见图），但也有一定的差异。4.2.1气温对土壤形成的作用2.气温对成土过程的作用气温及其变化对土壤矿物体的物理崩解、土壤有机物与无机物的化学反应速率有明显的作用；气温及其变化对土壤水分的蒸散、土壤矿物的溶解和沉淀、有机质的分解与腐殖质的合成都有重要的影响，从而制约土壤中元素迁移的方式。图4-3不同地带土壤中苜蓿碎屑分解速率热带雨林波哥大草原内华达山地积雪区读图分析结论：热带雨林→波哥大草原→内华达山地→积雪区温度越高，植物碎屑分解率越高图4-4不同温度带风化壳分异图式读图分析结论：极地→苔原→寒温带→温带→亚热带→热带温度越高，土壤矿物风化越强，风化壳越厚，粘粒越多。1.气温湿润状况与土壤水分状况（略）4.2.2降水对成土过程的作用2.大气降水对成土过程的影响水分是矿物风化与成土过程的媒介与载体年降水量与土壤淋溶—淀积的关系。K+Na+；Ca2+Mg2+；干旱区→半干旱半湿润区→湿润区图4-6美国中部土壤碳酸钙层出现深度与年降水量关系图(据Jenny,1983)图4-7土壤剖面发育与气候湿润度的关系图图4-8印度24℃等温沿线区表土有机碳含量与年降水量关系图读图分析结论：一般情况，土壤有机质的积累强度随区域降水的增加而增加，但降水增加到一定程度后，积累过程又收到抑制（P129）。风力导致土壤表层分粒大量流失，即土壤风蚀沙化。沙尘暴4.2.3风对成土过程的作用（略）生物将太阳辐射能转变为化学能引入成土过程，并合成土壤腐殖质。在土壤中生活着有数百万种植物、动物和微生物，它们的生理代谢过程构成了地表营养元素的生物小循环，使得养分在土壤中保持与富集，从而促使了土壤的发生与发展，如图4-12~4-15所示。4.3土壤形成的生物因素4.3.1植物群落原生演替与土壤起源（略）1.植物在土壤有机质积累中的作用将分散在母质、水圈和大气圈中的营养元素选择性地吸收起来，利用太阳辐射能合成有机质，从而将太阳辐射能转化为化学潜能并引入成土过程之中。4.3.2植物在土壤形成过程中的作用(1)不同植被向土壤提供的有机物量差异巨大。（读表4-2）热带雨林＞亚热带常绿阔叶林＞温带落叶阔叶林＞泰加林＞草原＞荒漠(2)不同植被向土壤归还有机物的方式不同木本植物——枯枝落叶草本植物——死亡根系图4-14不同植物作用下形成土壤的有机质垂直分布比较读图分析结论※草本植物土壤腐殖质的剖面分布特征：舌状分布，即随土层深度逐渐递减※木本植物土壤腐殖质的剖面分布特征：锲状分布，即随土层深度逐渐递减为什么？案例分析题：阴那山实习观察发现，海拔1000米以上的山地灌丛草甸土有机质层厚且颜色深，而400米左右的山地红壤剖面却没有发现明显的灰黑色有机质层，为什么？2.植物对土壤矿物质养分及性状的影响植物将分散的营养元素选择性吸收，合成有机质，死亡后残体又归还土壤→→营养元素的富集→→改善土壤性状参与了土壤中有机质和能量的转化过程，动物通过吞噬大量粗大的有机质，通过动物体内消化之后排出的代谢物质，再由微生物进行分解并合成土壤腐殖质。4.3.3动物在土壤形成过程中的作用分解复杂有机质促使其矿质化及营养元素的释放合成土壤腐殖质加速无机质的转化4.3.4微生物在土壤形成过程中的作用图4-15生物群落及其对成土过程的作用图式母质是土壤形成的物质基础，在生物气候作用下，母质表面逐渐转变成土壤。母质对成土过程有一定作用，这种作用愈是在成土过程的初期愈较显著。母质对成土过程和土壤特性的影响是在母质风化和成土过程中施加影响的。4.4土壤形成的母质因素母质：通常把与土壤有直接联系的母岩风化物或堆积物称为母质。风化壳：经过风化与剥蚀后依然残留原地覆盖于母岩表面的风化产物，是形成土壤的物质基础4.4.1成土母质的概念成土母质的作用：①母质的机械组成直接影响到土壤的机械组成、矿物组成及其化学成分，从而影响土壤的物理化学性质、土壤物质与能量的迁移转化过程。②非均质的母质对土壤形成的影响较均质母质更为复杂。坡积物（非均质）母岩风化壳（均质）母质：花岗岩风化壳，质地较均匀坡积物（非均质）形成的土壤特点：砾石多，大小混杂③母岩种类、母质的矿物和化学元素组成，不仅直接影响到土壤的矿物、元素组成和物理化学特性，而且对土壤形成发育的方向和速率也有决定性的影响。•如花岗岩与玄武岩母岩上发育的土壤具有明显的差异花岗岩母岩发育土壤沙粒含量高•玄武岩母岩上发育的土壤黏粒含量高4.5土壤形成的地形因素地形制约着地表物质和能量的再分配，地形的发育支配着土壤的演替，在不同的地形形态上，就形成不同土壤类型。图4-18祁连山、居延海间含盐风化壳盐分地球化学分异图地形与土壤组合系列4.6土壤形成的水圈(水文)因素图4-20水分在成土过程中的作用示意图图4-21华北平原地下水位变化及其对土壤形成的影响4.7土壤形成时间因素的作用4.7.1土壤的绝对年龄和相对年龄①绝对年龄（14C同位素测年）②相对年龄：土壤的发育程度或发育阶段。幼年（A-C型）成熟（A-(B)-C）老年（A-B-C）图4-23在稳定条件下土壤发育的时间序列示意图古土壤：①埋藏土②裸露埋藏土③残遗土④化石土壤（煤矿）人为活动对土壤的影响受社会制度和社会生产力水平的制约，而且这种影响具有双向性，即可通过合理利用，使土壤朝向良性循环方向发展，也可因不合理利用引起土壤退化。人类活动一是通过改变成土条件，二是通过改变土壤组成和性状来影响成土过程，如图4-24～4-28所示。4.8土壤形成的人为因素图4-24现代农业机器对土壤的影响(据USAD，2002)图4-25现代农业耕作土壤景观(据USAD，2002)图4-26中国传统农耕施用农家肥的土壤景观图4-27人类砍伐林木引起土壤侵蚀的景观图4-28人类过度放牧引起土壤风蚀的景观