1、2020年7月4日，1，第8章：土壤形成和分布，第1節(jié)：土壤形成過程，第2節(jié)：土壤分布規(guī)律，第3節(jié)：土壤分類，第8節(jié)：土壤形成過程(土壤形成過程)1。土壤形成因子理論是研究外部環(huán)境對土壤形成過程和土壤性質(zhì)影響的理論。俄羅斯土壤科學(xué)家?guī)炱嬉蚝兔绹寥缹W(xué)者赫德被公認為世界土壤科學(xué)的奠基人。他們首先認識到土壤特性是一些物理和化學(xué)作用的產(chǎn)物，這些作用不僅受母質(zhì)的影響，還受生物、氣候、地形和時間的影響。2020年4月3日，土壤是一個獨立的歷史自然體，它的發(fā)生和發(fā)展與自然界中的各種成土因素有關(guān)，即它是母質(zhì)、生物、氣候、地形和時間五種成土因素的產(chǎn)物。20世紀40年代，美國土壤學(xué)者HJenny提出了土壤形成

2、因子的基本公式，用以表達土壤性質(zhì)與土壤形成因子之間的函數(shù)關(guān)系。公式如下：S=f(clo，r，p，t)，(1)其中S代表土壤性質(zhì)，cl代表氣候，o代表生物，r代表地形，p代表母質(zhì)，t代表時間；點代表其他尚未確定的因素，f是一個函數(shù)。2020/7/4，4。該公式清楚地表明土壤性質(zhì)與成土因素密切相關(guān)。當理解成土因素對土壤性質(zhì)的影響時，有必要保持所有其他成土因素不變。為此，珍妮提出了以下公式：S=fcl(氣候)o，r，p，t，(2)S=fo(生物)cl，r，p，t，(3)S=fr(地形)cl另外，土壤性質(zhì)及其可能的變化速度和趨勢可以根據(jù)已知的成土條件進行預(yù)測。2020/7/4/5，土壤形成過程是指在一

3、定的時間和空間條件下，由母質(zhì)和生物、氣候因素和土壤進行物質(zhì)和能量遷移轉(zhuǎn)化的全過程。整個過程如圖9.1和圖9.2所示。2.成土過程的一般概念，圖8.1成土過程中物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化示意圖，圖8.2土壤能量轉(zhuǎn)化示意圖，2020/7/4，8，3。土壤形成的本質(zhì)(1)物質(zhì)的地質(zhì)循環(huán)是指地面巖石的風(fēng)化、淋溶、運輸和風(fēng)化產(chǎn)物的積累，然后是巖石的形成，這是地球表面一個不斷重復(fù)的地質(zhì)循環(huán)(圖1) (2)植物營養(yǎng)元素的生物微循環(huán)是指在土壤中生物體風(fēng)化產(chǎn)物的基礎(chǔ)上，植物營養(yǎng)元素的富集和儲存，使一些營養(yǎng)元素暫時脫離地質(zhì)大循環(huán)的軌道，稱為植物營養(yǎng)元素的生物微循環(huán)。2020/7/4，9，圖7.7，土壤形成過程中大小旋回關(guān)系示意

4、圖，2020/7/4，10，(3)大地質(zhì)旋回與小生物旋回的關(guān)系(1)小生物旋回是在大地質(zhì)旋回的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，沒有大地質(zhì)旋回就沒有小生物旋回。沒有生物微電路就沒有土壤。(2)地質(zhì)大循環(huán)的總趨勢是植物營養(yǎng)元素的釋放和淋溶過程，而生物大循環(huán)是植物營養(yǎng)元素的積累過程，將有限的營養(yǎng)元素帶入無限利用的途徑。(3)在土壤形成過程中，這兩個循環(huán)過程同時在同一地點共存，相互聯(lián)系，相互作用，促進土壤的不斷運動和發(fā)展。大地質(zhì)循環(huán)和小生物循環(huán)的對立統(tǒng)一形成了土壤。2020/7/4/11，4。成土因素(1)母質(zhì)是指風(fēng)化、搬運和堆積后在原巖表面形成的一層松散的、最年輕的地質(zhì)礦物層。1.母質(zhì)對土壤礦物組成和性質(zhì)的影響：

5、母質(zhì)積累類型的影響：殘留(粗、細、薄，玄武巖形成的土壤缺鉀富磷；沉積巖：砂巖形成的土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分差；頁巖形成的土壤基質(zhì)富含養(yǎng)分。3母質(zhì)影響土壤發(fā)育和形態(tài)特征。例如，花崗巖風(fēng)化體中的應(yīng)時礫石使土壤疏松，透水性土壤難以發(fā)育；風(fēng)化的堿組分在強淋溶作用下淋溶不完全，使土壤呈酸性反應(yīng)。相反，2020/7/4、13/4年在基巖上形成的土壤影響了土壤腐殖質(zhì)的特性。石灰?guī)r母質(zhì)土壤腐殖質(zhì)富含CaO，而火山灰母質(zhì)土壤腐殖質(zhì)含有更多的P2O5和K2O。(2)氣候(水熱條件)水和熱直接影響土壤形成過程中的物理、化學(xué)和生物功能。1影響土壤中物質(zhì)的遷移(1)但在半干旱和半濕潤地區(qū)，它沉積在某一土壤中。在干旱地區(qū)，碳酸鈣基本

6、上不移動，而是在土壤表面積累。一般來說，當溫度從0升高到50時，化合物的解離度增加了7倍，因此隨著溫度的升高，硅酸鹽礦物的水解過程大大增強，母巖和土壤的風(fēng)化作用也大大增強。德國土壤學(xué)家拉曼提出的“風(fēng)化因子”的概念是：風(fēng)化因子=風(fēng)化天數(shù)水解度風(fēng)化天數(shù)指日平均溫度高于0的天數(shù)。赤道高溫帶的風(fēng)化強度比溫帶強約3倍，比極地寒冷帶強910倍，因此熱帶和寒冷帶的成土率有很大差異。在溫度不變的情況下，2020年7月4日、15日、3日，有機質(zhì)含量將隨著降水量的增加而增加。當濕度恒定時，有機物的含量隨著溫度的升高而降低。一般來說，在草原氣候中，碳氮比和氫氟比都很高，當它們向濕熱、濕冷和干旱過渡時，碳氮比和氫氟比

7、會降低。2020/7/4、16/4對干旱寒冷地區(qū)土壤礦物形成的影響，土壤風(fēng)化程度低，處于脫鹽基地初期，除鉀能力弱，僅形成伊利石；在濕潤和半濕潤地區(qū)，脫鹽基質(zhì)的作用增強，主要形成蒙脫石和蛭石；在濕熱(亞熱帶)地區(qū)，除除鉀外，還有脫硅，形成高陵類；在高濕度(熱帶)地區(qū)，鐵和鋁的氧化物是由土壤的強烈脫硅作用形成的。2020年7月4日、17日和5日溫帶氣候?qū)ν寥狸栯x子交換量、土壤鹽基飽和度和酸堿度的影響。隨著降雨量的增加，CEC增加。在降雨量少的地區(qū)，土壤淋溶較弱，只有部分離子被淋溶，大部分堿性離子存在于土壤中，因此堿飽和度高，酸堿度高；在熱帶地區(qū)，由于粘土礦物主要是三氧化二鐵和二氧化硅，所以陽離子交

8、換量不高，而且由于強瀝濾作用，堿飽和度和酸堿度也很低。2020/7/4/18，(3)生物因素：植物、土壤動物和土壤微生物。1.植物在土壤形成過程中的作用(1)光能轉(zhuǎn)化和有機質(zhì)形成利用太陽輻射能量合成有機質(zhì)(2)植被類型影響土壤有機質(zhì)的數(shù)量和分布(a)木本植物凋落物的組成積累在土壤表面，形成一個粗糙的有機層，疏松多孔的真菌和微生物生長；沉積物中有許多酸性物質(zhì)，如單寧和樹脂。有機質(zhì)分布在表層，腐殖質(zhì)主要為黃腐酸，品質(zhì)較差，含量低于草本植物。2020/7/4/19，草本植物沉積物致密、柔軟且彈性較小，主要是由于細菌和微生物的活動；沉積物中含有大量纖維素和半纖維素，易于分解，而單寧和樹脂較少，不會產(chǎn)生

9、酸性物質(zhì)；有機質(zhì)分布在整個剖面上，其含量隨著深度的增加而逐漸減少，質(zhì)量好，腐殖酸含量高。(3)富集和實現(xiàn)選擇性地吸收分散在母質(zhì)、水和大氣中的營養(yǎng)元素，并伴有有效的礦物營養(yǎng)元素。，2020/7/4，20，(4)促進土壤中自然植被的形成和熱液條件的演化，并引起土壤類型的演化。森林植被和土壤從東北到華南的分布情況如下：針葉林(棕色針葉林土壤)、針葉林和闊葉林(暗棕壤)、落葉闊葉林(棕壤)、落葉常綠闊葉林(黃棕壤)、常綠闊葉林(紅壤、黃壤、赤紅壤)圖8-5植被類型與土壤類型的關(guān)系(根據(jù)Bridges :世界土壤)，土壤動物在土壤形成過程中的作用2020年7月22日參與了土壤腐殖質(zhì)的形成和土壤有機質(zhì)的形

10、成動物活動可以疏松土壤，促進集料結(jié)構(gòu)的形成。在一定程度上，土壤動物種類的組成和數(shù)量是土壤類型和土壤性質(zhì)的指標，可以作為土壤肥力的指標。2020/7/4，23，3微生物在土壤形成中的作用(1)分解有機物并釋放各種養(yǎng)分供植物吸收和利用；(2)合成土壤腐殖質(zhì)，發(fā)展土壤膠體性質(zhì)；(3)固定大氣中的氮，增加土壤含氮量；(4)促進土壤物質(zhì)的溶解和遷移，增加礦物養(yǎng)分的有效性(例如，硅酸鹽細菌可以促進土壤中磷和鉀的溶解和遷移)。(4)地形地貌主要影響水熱條件和母質(zhì)的再分布，進而影響土壤的形成。1.地形控制著地表徑流，影響著水的再分配。在較高的地形位置很難保持土壤中的水分；在地勢低洼的地方，土壤容易積水。202

11、0/7/4，25，圖8.4，地形對土壤水分狀況的影響，2020/7/4，26，沖積層，斜坡沉積，洪積，殘留，2地形與母質(zhì)的關(guān)系，地形對母質(zhì)的再分布起作用，不同的母質(zhì)往往分布在不同的地形部位。隨著河谷地形的演變，在不同的地形位置可以形成含水土(漫灘)、半含水土(低水位階地)和帶狀土(高水位階地的產(chǎn)狀系列)。4地形也影響太陽輻射能量的吸收和不同海面高度、坡度和方位的地面散射，例如，南坡的溫度往往高于北坡。(5)時間因素土壤形成時間長，長期受氣候和生物影響，與母質(zhì)和母巖有很大差異；反之亦然，達拉斯至禮堂土壤年齡是指土壤發(fā)生和發(fā)育的長度，通常分為絕對年齡和相對年齡。1.絕對面積：指從土壤開始在當?shù)匦迈r

12、的風(fēng)化層或新的母質(zhì)上生長起所經(jīng)過的時間，通常用年來表示。2020/7/4，29，2相對面積：指土壤的發(fā)育階段或程度。一般來說，它是由剖面差異的程度決定的，沒有具體的年份。在某一地區(qū)，土層分化越明顯，相對年齡越長。北半球存在的大部分土壤是在第四紀冰川退縮后開始發(fā)育的，高緯度冰磧上土壤的絕對年齡一般不到10，000年。中緯度地區(qū)最終受到第四紀冰川的侵入，土壤年齡較長。在低緯度的盡頭，受冰川影響地區(qū)的土壤年齡可能達到幾十萬年甚至幾百萬年，其起源可以追溯到第三紀。(6)人類活動對土壤形成和演變的影響(1)人類活動的影響是多方面的和快速的，隨著人類社會生產(chǎn)力和技術(shù)水平的提高，其影響的速度和強度將會加快，

13、并會出現(xiàn)更成熟的土壤。(2)人類的影響是在各種自然因素仍然起作用的基礎(chǔ)上進行的。(3)人類活動的影響是雙重的，既可能產(chǎn)生積極影響(高度成熟)，也可能產(chǎn)生破壞性的消極影響(開發(fā)土壤肥力、加速侵蝕、荒漠化和污染)。2020/7/4/31，5。主要成土過程1。在裸露的巖石表面或薄風(fēng)化巖石上種植低等植物，如地衣、苔蘚、真菌、細菌和其他微生物。在低等植物和微生物的作用下，有機物開始生長一般來說，有機質(zhì)的積累有以下幾種形式：(1)增濕主要發(fā)生在草本植被下，植物殘體轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，腐殖質(zhì)在土壤上部積累，形成暗腐殖質(zhì)層(黑土層)。腐殖化的結(jié)果是，土壤發(fā)生了分化，在土壤的上部通常形成一層黑色的腐殖質(zhì)層。圖9.3為

14、土壤腐殖化過程形成的模型土層示意圖，2020/7/4/33，黑土景觀和土壤剖面，2020/7/4/34，(2)在斑塊狀森林植被下，由于環(huán)境寒冷潮濕，植物殘體未完全分解，形成腐殖化程度低的粗腐殖質(zhì)，呈斑塊狀。(3)在低溫或高濕條件下，植物殘體半分解，大部分只變色，植物組織保持不變。泥炭層是在低洼和過濕的條件下形成的，毛氈草皮層是在寒冷的條件下形成的。2020/7/4/35，黑龍江省三江平原泥炭地景觀及剖面圖，圖8.4土壤粘附過程形成的模型土層示意圖，3。粘附過程在半干旱和半濕潤地區(qū)，土壤中粘土礦物(粘土顆粒)的形成和積累過程。2020/7/4/37，黃棕壤粘膜，內(nèi)聚力過程，2020/7/4/38

15、，內(nèi)聚力過程類型，殘余內(nèi)聚力粘土不移動，發(fā)生原位膠結(jié)(殘余母質(zhì))。淋溶上部形成的粘土顆粒和膠結(jié)作用通過機械淋溶在下層土壤中積累。請注意，粘性過程形成的粘性層是某些土壤類型(棕壤、褐土和黃棕壤)的重要診斷層，在土壤成因分類中具有重要意義。4.鈣化是指在干旱和半干旱氣候條件下，土壤表面碳酸鹽的積累、表面脫鈣的淋溶和土壤中的沉積。2020/7/4/39，脫鈣脫鈣碳酸鈣(沉積)CO2 H2OCa(HCO3)2Ca(HCO3)2的形成導(dǎo)致脫鈣，而碳酸鈣的形成導(dǎo)致鈣沉積。黑鈣土鈣質(zhì)層，圖8.6土壤鈣化過程形成的模型土層示意圖，2020年7月4日，41，(1)紅土化過程是指土壤經(jīng)過長期水浸后發(fā)生的還原過程，

16、在土壤中形成藍灰色或青灰色的潛在層。2020年7月4日，水稻土被蓄水。(2)蓄水是指土壤處于季節(jié)性積水狀態(tài)，氧化還原過程在土壤中交替發(fā)生，在土壤中形成黃褐色鐵銹斑或黑色錳斑。2020年7月4日、43日和6日，鹽漬化過程是指土壤上部可溶性鹽的積累過程。在干旱地區(qū)，成土母質(zhì)中的可溶性鹽隨水轉(zhuǎn)移到排水不良的低水位地區(qū)。蒸發(fā)時，鹽在土壤表面積累，形成一層鹽化層(Z)。7堿化是指土壤膠體中有更多的可交換鈉，使土壤呈強堿性，并形成一個堿化層(N)，使土壤的物理性質(zhì)惡化。8.沼澤化過程包括表層泥炭或腐殖質(zhì)的積累和下層土壤的孵化。2020年4月、4月、4月和9月，草甸過程包括草甸腐殖質(zhì)在土壤表面積累的疊加過程和直接受地下水影響的下蓄水過程，底部還有潛在的孕育過程。10.成熟過程是在人類的合理利用和定向培育下，土壤向肥力提高的方向發(fā)展的過程。它與天然土壤有三個不同之處：(1)土壤結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變；(2)消除影響作物生長和發(fā)育的