土壤圈系统2015..

土壤圈系统第一节土壤圈系统的物质组成和特性第二节土壤形成和演化的机理第三节土壤的类型和分布第一节土壤圈系统的物质组成和特性一、土壤与土壤肥力二、土壤的物质组成1、固态物质（原生矿物、次生矿物、有机质）2、液态物质3、气态物质三、土壤的理化性质土壤：陆地表面具有一定肥力的疏松表层。土壤最本质的特征是具有肥力。一、土壤与土壤肥力土壤肥力(soilfertility)：土壤具有不断地供应和调节植物在生活过程中所需要的养分、水分、空气和热量的能力。二、土壤的物质组成微菌落粘粒石英有机质固态物质（原生矿物、次生矿物、有机质）液态物质气态物质原生矿物1、固态物质岩石风化后的碎屑物质，矿物的化学组成和结晶构造没有改变。硅酸盐类矿物：长石类、云母类、辉石、角闪石等，易风化形成次生矿物。氧化物类矿物：石英、赤铁矿等硫化物类矿物：FeS2磷酸盐类矿物：磷灰石长石类长石类矿物占地壳总重量的50-60%，占土壤总重量的10-15%，包括：钾长石KAlSi3O8钠长石NaAlSi3O8钙长石CaAlSi3O8云母类白云母：KH2Al3(SiO4)黑云母：KH2(MgFe)Al(SiO4)3云母类矿物占岩浆岩的3%，是植物钾元素的最重要来源由原生矿物经过变质作用所形成的矿物。次生矿物多数是土壤矿物中最细小的部分（粒径0.001毫米），具有胶体特性，称为粘土矿物。次生矿物高岭土土壤有机质分类：碳水化合物：包括各种糖类、淀粉、纤维素等有机酸木质素：是植物木质部的主要组成成分含氮、磷、硫的有机化合物：土壤腐殖质:是土壤有机质的主要成分，占有机质的50—60%土壤有机质土壤中的水是土壤肥力的重要因素。（1）束缚水水分受土粒间的吸力所阻，不轻易在土壤中移动。吸湿水：被矿物吸收的水分膜状水：被吸引在土粒间呈薄膜状的水分2、液态物质（2）自由水在土壤中自由移动的水分。重力水:水分是受重力作用影响向下移动毛管水:如果在气候干旱地区，蒸发率大於下渗率，水分会在泥土中向上移动，称为毛管水。土壤空气来自大气，但由于生物活动的影响，土壤空气与大气的组成有差异。土壤空气通常湿度较高、二氧化碳成份较高、氧气成份较少。3、气态物质1、土壤的颜色2、土壤的质地3、土体质地构型4、土壤的酸碱性三、土壤的理化性质1、土壤的颜色土壤颜色反映了土壤的化学性质和矿物成分,是研究成土过程、肥力特征和演变的依据之一。土壤三原色：黑色：腐殖质红色：Fe2O3，水化后的氧化铁(Fe2O3.3H2O)偏黄色。白色：SiO2、Al2O3、CaCO3，干旱和半干旱地区土壤含碳酸钙、石膏等，呈灰白色调。2、土壤的质地(soiltexture)矿物的粒级划分粒级：将矿物粒径大小相近的土粒归为一类。砾石：2mm，由原生矿物组成，主要为抗风化能力较强的石英砂粒：2－0.02mm，与砾石相似粉砂粒：0.02－0.002mm，绝大部分为原生矿物粘粒：0.002mm，主要为次生粘土矿物土壤质地分类土壤质地：土壤中固体颗粒的大小及其组合情况砂土：以砂粒为主的土壤主要特征：大孔隙多，毛管孔隙少通气、透水性强，保水能力弱温度变化剧烈，春季升温快，发苗早，为暖性土有机质分解迅速彻底，不易积累，保肥能力弱土体松散，易耕作，适耕期长，供肥快改良措施：掺粘土增施有机肥施肥“少吃多餐”粘土主要特征：非毛管孔隙少，毛管孔隙多通气、透水性差，保水、保肥能力强有机质分解缓慢，养分含量丰富热容量大，温度变化缓慢，为冷性土土体粘重，不易耕作，适耕期短改良措施：掺砂增施有机肥壤土砂粒、粉砂粒和粘粒所占比例相当的混合土壤。主要特征：通气、透水性好保水、保肥能力强温度稳定，耕作性能好3、土体质地构型影响土壤水、肥、气、热的，不仅是土壤质地，还包括土地质地构型。通体均匀一致型上砂下粘型上粘下砂型夹粘夹砂型较好的质地构型是上砂下粘，有利于耕作、发苗，又托水托肥。相反，上粘下砂型较差。4、土壤的酸碱性酸性物质碳酸：二氧化碳与水结合的产物腐殖酸：富里酸、胡敏酸弱有机酸：醋酸、草酸、柠檬酸碱性物质土壤中的交换Na+、K+被胶体吸附一、土壤剖面二、土壤形成的一般规律三、土壤的形成因素四、主要成土过程第二节土壤形成和演化的机理一、土壤剖面(soilparofile)土壤剖面模式Organic层（有机质层）A层（腐殖质层）E层（淋溶层）B层（淀积层）C层（风化层）Rock层（基岩层）O层（有机质层）覆盖于土壤表面由动植物残体及其分解物组成的层次。A层（腐殖质层）与O层合称为表土层(surfacelayer)。土壤有机质在土壤动物和微生物的作用下经腐烂、分解和再合成的产物。E层（淋溶层）淋溶作用占优势，K、Ca、Na、Mg、Fe、Al等淋失，在此层中只留下抗风化能力强的矿物颗粒。淋溶层颜色浅淡，呈灰白色，颗粒较粗。淋溶作用：随着上层水分的下渗，硅酸盐、铁、铝等向下层淋失。B层（淀积层）此层淀积了从E层淋溶下来的物质，质地粘重、土体结实，一般为红棕色。C层（风化层）岩石已经风化，但还没有受到成土过程的影响，是上部土体赖以形成的成土母质。R层（基岩层）尚未风化的岩石。二、土壤形成的一般规律1、地质大循环2、生物小循环3、地质大循环与生物小循环的关系1、地质大循环(geologiccycle)地质大循环：矿物质和养分在陆地和海洋之间的循环变化过程。过程：岩石风化--剥蚀搬运--沉积--固结成岩--地壳抬升--岩石风化……..2、生物小循环又称养分循环，指营养元素在生物体和土壤之间的循环变化过程。过程：土壤中的养分光合作用植(动)物有机体动植物残体土壤有机物微生物分解腐殖质土壤中的养分3、地质大循环与生物小循环的关系生物小循环是叠加在地质大循环的较小时间尺度的次级物质循环；地质大循环的总趋势是陆地物质的流失，造成土壤养分的分散，而生物小循环的总趋势是使流失中的物质集中在地表。三、土壤的形成因素土壤是在成土母质、气候、生物、地形、时间五个因素的综合作用下形成的（俄国，道库恰耶夫）。1、成土母质2、气候3、生物4、地形5、时间1、成土母质成土母质：由岩石碎块、原生矿物和次生矿物组成的岩石风化物。土壤中90%以上的矿物来自母质，愈年轻的土壤，与母质的差异越小；不同的母质可以发育成同一种土壤，同一种母质也可以形成不同的土壤。2、气候气温高低影响土壤中矿物质的氧化成度；降水量多少影响土壤淋溶作用强弱。具体表现为：蒸发强而降水少的地区容易出现盐渍化；气候湿润排水不畅的地区容易出现潜育化；高温多雨地区，盐基物质易淋失，土壤呈酸性而铁锰物质积聚，土壤呈红色。3、生物生物把岩石风化后释放出来的养分在土壤中集中；通过自身的生命活动为土壤创造氮素；生物残体为土壤提供有机质。4、地形地形是土壤形成的间接因素，本身不能在成土过程中提供物质和能量，只能通过高度、坡度、坡向等起物质和能量的再分配作用。地势的高低和地形的不同部位，对太阳辐射和大气降水进行重新分配；地形不同影响土壤的侵蚀强度。5、时间任何物质运动都包含时间的进程。土壤的形成过程随时间在不断加深，肥力也不断积累和提高。四、主要成土过程1、原始成土过程2、腐殖化过程3、淋溶过程4、灰化过程5、粘化过程6、富铝化过程7、钙化过程8、盐碱化过程9、泥炭化过程10、潜育化过程11、潴育化过程12、白浆化过程1、原始成土过程在裸露的岩石或岩石风化物上，地衣、苔藓、细菌等低等植物进行有机质的合成与分解，使土壤产生肥力，为高等植物生长创造条件。2、腐殖化过程土体表层的腐殖质累积过程。腐殖化的结果使土体发生分化，在土体上部形成腐殖质层。3、淋溶过程可溶性盐类由土体内淋失或从上部土层淋洗至下部土层。4、灰化过程(酸性淋溶过程)土体表层SiO2残留，R2O3及腐殖质淋溶、淀积的过程。灰化过程主要发生在寒冷、郁闭的针叶林植被下，有机酸溶液在下渗过程中，使上部土体中的铝铁胶体淋失并淀积于下部，而SiO2残留在土体上部，从而在表层形成一个灰白色的淋溶层次，称为灰化层。5、粘化过程土体中粘土矿物的生成和积累过程。土体内部发生原生矿物的分解和次生矿物的形成，形成一个相对粘重的层次。形成条件：温暖湿润、干湿交替6、富铝化过程土体重脱硅、富铝铁的过程。在热带、亚热带高温多雨并有一定干湿季的条件下，由于硅酸盐发生强烈的水解，释放出盐基物质，盐基离子大量淋失，而铝、铁、锰等元素发生沉淀，使土体富积铝、铁、锰氧化物，土体鲜红。7、钙化过程碳酸盐在土体中淋溶、淀积的过程。在干旱、半干旱气候条件下，土壤形成的水分条件是季节性淋溶，硅铁铝等氧化物在土体中基本上不发生移动，最活跃的元素钙、镁在土体中发生淋溶、淀积，并在土体的中、下部形成一个钙积层。8、盐碱化过程盐化过程土体上部易溶性盐类的聚集过程。在干旱或半干旱地区，土壤中易溶性盐类随水搬运至排水不畅的低洼地区，在蒸发作用下，使盐分向土体表层聚集，形成盐化层。碱化过程土壤中钠离子浓度较高，交换性钠不断进入土壤胶体，使土壤呈强碱性。9、泥炭化过程有机质以植物残体形式的累积过程。在地下水位很高或地表有积水的地区，湿生植物因嫌气环境不能彻底分解而累积，形成泥炭层。10、潜育化过程土体中发生的还原过程。在高度缺氧的土体下部，有机质在分解过程中产生较多的还原性物质，高价铁锰转化为亚铁锰，从而形成一层蓝色或青灰的还原层，称为潜育层。11、潴育化过程土壤形成中的氧化—还原过程。在直接受地下水浸润的土层中，由于地下水在雨季升高，旱季下降，使该土层干湿交替，从而引起铁、锰化合物发生移动和淀积，形成有锈斑、铁锰结核的土层，称为潴育层。12、白浆化过程表层土由于上层滞水而发生的漂洗过程。多发生在亚热带和温带湿润地区，具有倾斜地形条件和粘土母质。由于季节性降雨，铁、锰被还原溶解而淋出土壤，使土壤脱色，后逐步成为白土层。此外，倾斜地形也有助于粘粒与铁、锰的侧向淋失，加速白浆化过程深入进行。一、土壤的分布规律二、主要土壤类型及其分布第三节土壤的类型和分布一、土壤的分布规律1、经度地带性分布规律2、纬度地带性分布规律3、垂直地带性分布规律土壤呈有规律的与纬线方向一致的带状分布现象。主导因素：太阳辐射和热量在地表的纬度地带性分布。1、纬度地带性分布规律土壤呈南北展布、东西更替的分布规律。主导因素：海陆位置、大气环流、巨地形差异。2、经度地带性分布规律在高山地区，土壤性质和类型随高度从下到上依次发生垂直分异和有规律的更替。主导因素：海拔高度3、垂直地带性分布规律二、我国土壤主要类型及分布1、森林土壤—纬度地带性2、草原土壤—经度地带性3、其他土类根据九州土壤的性质，分为“壤”、“黄壤”、“白壤”“赤植坟”、“白坟”、“黑坟”。“坟垆”、“涂泥”及“青黎”等九种。1、森林土壤砖红壤红壤黄壤黄棕壤褐土棕壤暗棕壤棕色针叶林土森林土壤的特点砖红壤地理分布N22º以南，主要分布在海南岛、雷州半岛、云南南部、台湾南端。形成条件原生植被为热带季雨林和雨林，夏季高温多雨，冬季少雨，具有明显的干湿季。特点富铝化作用高度发展，铁、铝氧化物有明显的聚集。土层深厚，质地粘重，土层下部有铁结核、铁盘或网纹。有机质含量低，因为强烈的淋溶作用，土壤呈酸性至强酸性。红壤地理分布主要分布在中亚热带的长江以南的低山丘陵。形成条件形成于中亚热带气候条件，气候温暖湿润，原生植被为亚热带常绿阔叶林特点主要是富铝化过程和生物富集两个过程长期作用的结果。黄壤地理分布主要分布在中亚热带地区的云贵高原东部，多云雾、日照少、干湿季不明显的山地与高原。形成条件黄壤区的水湿条件较好，雾日比红壤地区多一半以上，日照比红壤地区少30～40％，干湿季不明显，相对湿度很大。氧化铁产生强烈的水化作用，使土壤呈黄色。黄棕壤是黄壤、红壤向棕壤的过渡类型。地理分布秦岭淮河以南、长江以北的低山丘陵。形成条件天然植被为北亚热带常绿与落叶阔叶混交林。棕壤又称棕色森林土地理分布辽东、山东及冀东低山丘陵地带。特点是在温带