1、土壤地理學(xué)電子教案,4.1 道庫恰耶夫成土因素學(xué)說 4.2 土壤形成的氣候因素 4.3 土壤形成的生物因素 4.4 土壤形成的母質(zhì)因素 4.5 土壤形成的巖石圈(地形)因素 4.6 土壤形成的水圈(水文)因素 4.7 土壤形成的時(shí)間因素 4.8 土壤形成的人為因素 思考題與個(gè)案分析,第4章 土壤形成因素學(xué)說,掌握土壤地理發(fā)生學(xué)的基本理論 掌握生物氣候、母質(zhì)、地質(zhì)水文因素對(duì)土壤形成發(fā)育的影響 認(rèn)識(shí)時(shí)間與土壤發(fā)育之間的相互關(guān)系 理解人類活動(dòng)對(duì)土壤發(fā)育的影響。,教學(xué)重點(diǎn),成土因素(soil-forming factor) 母質(zhì)(parent material) 土壤發(fā)生(soil genesis)

2、風(fēng)化殼 (weathering crust) 土壤發(fā)育序列(soil development sequence) 土壤地形序列(soil toposequence) 土壤年代序列(soil chronosequence),關(guān)鍵詞,知識(shí)結(jié)構(gòu),4.1 道庫恰耶夫成土因素學(xué)說,4.24.6 土壤形成的氣候、生物、母質(zhì)、地形與水文因素,4.7 土壤形成的時(shí)間因素,4.8 土壤形成的人為因素,認(rèn)識(shí)土壤發(fā)生學(xué)說,掌握土壤與生物氣候、土壤水運(yùn)動(dòng)特征，土壤水熱狀況,熟悉土壤時(shí)間發(fā)育序列及人類對(duì)土壤發(fā)育的影響,德國科學(xué)家亞歷山大封洪堡在亞洲地質(zhì)學(xué)和氣候?qū)W片斷中，揭示了歐亞大陸中西部氣候與植被的規(guī)律性變化；現(xiàn)代土

3、壤地理學(xué)奠基人道庫恰耶夫，19世紀(jì)末在科學(xué)調(diào)查的基礎(chǔ)上，將廣闊地域土壤與其自然條件聯(lián)系起來，創(chuàng)立了成土因素學(xué)說。,4.1 道庫恰耶夫成土因素學(xué)說,道庫恰耶夫(1881年) 首次建立了 f(, , , ) 表示土壤與成土因素之間的發(fā)生關(guān)系。式中：表示土壤；, , , 分別表示氣候、生物、母質(zhì)和時(shí)間因素。道庫恰耶夫認(rèn)為地形只對(duì)“隱域土”有重要意義，故未將地形因子列入。他還提出土壤是一個(gè)獨(dú)立自然體，成為現(xiàn)代土壤科學(xué)及土壤地理學(xué)的獨(dú)特研究對(duì)象。,美國土壤學(xué)家H.詹尼(Jenny H) 對(duì)土壤與成土因素進(jìn)行了深入研究，于1941年發(fā)表Factors of Soil Formation，提出 S = f

4、( Cl, O, R, P, T, )，簡稱clorpt函數(shù)式，成為土壤形成的通用公式。詹尼認(rèn)為在成土過程中的生物主導(dǎo)并不是千篇一律的現(xiàn)象，在不同地區(qū)、不同類型的土壤往往有某一因素占優(yōu)勢(shì)，如圖4-1所示。,圖4-1 土壤性狀由初態(tài)向穩(wěn)態(tài)演化模式圖,氣候是土壤形成的能量源泉。土壤與大氣之間經(jīng)常進(jìn)行水分和熱量的交換。氣候直接影響著土壤的水熱狀況、土壤中物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化過程，并決定著母巖風(fēng)化與土壤形成過程的方向和強(qiáng)度。氣候要素如氣溫、降水及風(fēng)力對(duì)土壤形成發(fā)育具有重要的影響，如圖4-24-11所示。,4.2 土壤形成的氣候因素,圖4-2 土壤溫度與大氣溫度的相關(guān)分析圖式 (據(jù)沃洛布耶夫，1958),圖4

5、-3 不同地帶土壤中苜蓿碎屑分解速率的實(shí)驗(yàn)?zāi)M(據(jù)Jenny,1983),熱帶雨林,波哥大草原,內(nèi)華達(dá)山地,積雪,圖4-4 不同溫度帶風(fēng)化殼分異圖式 (據(jù)Gerrard J, 2000年資料改編),圖4-5 土壤水量平衡圖式,(據(jù)Gerrard J, 2000),圖4-6 美國中部土壤碳酸鈣層出現(xiàn)深度與年降水量關(guān)系圖 (據(jù)Jenny, 1983),圖4-7 土壤剖面發(fā)育與氣候濕潤度的關(guān)系圖,圖4-8 印度24等溫沿線區(qū)表土有機(jī)碳含量與年降水量關(guān)系圖 (據(jù)Jenny, 1983),圖4-9 模擬的2050年世界陸地硫沉降量分布圖 (據(jù)Kuylenstierna, 2001),mg(m2年)1,圖

6、4-10 河北壩上簡育干潤均腐土在風(fēng)蝕過程中的變化圖,圖4-11 模擬的全球陸地表面堿性陽離子沉降量分布圖 (據(jù)Kuylenstierna, 2001),生物將太陽輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能引入成土過程，并合成土壤腐殖質(zhì)。在土壤中生活著有數(shù)百萬種植物、動(dòng)物和微生物，它們的生理代謝過程構(gòu)成了地表營養(yǎng)元素的生物小循環(huán)，使得養(yǎng)分在土壤中保持與富集，從而促使了土壤的發(fā)生與發(fā)展，如圖4-124-15所示。,4.3 土壤形成的生物因素,圖4-12 南極洲基巖表面地衣著生與土壤的發(fā)生景觀,圖4-13 南極大陸寒漠區(qū)砂巖表面地衣生長示意圖,圖4-14 不同植物作用下形成土壤的有機(jī)質(zhì)垂直分布比較 (據(jù)熊毅，1990),

7、圖4-15 生物群落及其對(duì)成土過程的作用圖式,母質(zhì)是土壤形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，在生物氣候作用下，母質(zhì)表面逐漸轉(zhuǎn)變成土壤。但母質(zhì)并不僅是被改造的材料，同時(shí)對(duì)成土過程有一定作用，這種作用愈是在成土過程的初期愈較顯著。母質(zhì)對(duì)成土過程和土壤特性的影響是在母質(zhì)風(fēng)化和成土過程中施加影響的，可見，母質(zhì)的這種影響屬于鈍性的。,4.4 土壤形成的巖石圈(母質(zhì))因素,巖石圈表面形態(tài)即地形，它是土壤形成發(fā)育的空間條件，對(duì)成土過程的作用與母質(zhì)、氣候、生物等不同，它通過影響地表物質(zhì)能量的再分配，從而影響成土過程。新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及地形演變更是影響土壤發(fā)生發(fā)育的重要因素，如圖4-164-19所示。,4.5 土壤形成的巖石圈(地形)因

8、素,圖4-16 地形對(duì)水分運(yùn)動(dòng)的影響 (據(jù)John Gerrard，2000),圖4-17 土壤特性及其相互關(guān)系圖式 (據(jù)Furley，1968年資料改編),圖4-18 祁連山、居延海間含鹽風(fēng)化殼鹽分地球化學(xué)分異圖 (據(jù)熊毅，1986),圖4-19 河谷地形發(fā)育對(duì)土壤形成、演化的影響示意圖,總之，地形制約著地表物質(zhì)和能量的再分配，地形的發(fā)育支配著土壤的演替，在不同的地形形態(tài)上，就形成不同土壤類型。,水分是所有生物活動(dòng)，特別是高等植物生長發(fā)育不可或缺的生命要素和營養(yǎng)元素的載體；是土壤發(fā)生發(fā)育過程必需的物質(zhì)及物化與生物反應(yīng)過程的重要介質(zhì)。水分參與了土壤形成中的物質(zhì)與能量的遷移轉(zhuǎn)換和交換過程。水分在

9、母巖風(fēng)化與成土過程的作用，如圖4-204-21所示。,4.6 土壤形成的水圈(水文)因素,圖4-20 水分在成土過程中的作用示意圖,圖4-21 華北平原地下水位變化及其對(duì)土壤形成的影響,時(shí)間和空間是一切事物存在的基本形式。氣候、生物、母質(zhì)、水文和地形都是土壤形成的空間因素。時(shí)間作為成土因素則是闡明土壤形成發(fā)展的歷史動(dòng)態(tài)過程。母質(zhì)、氣候、生物、水文和地形等對(duì)成土過程的作用隨著時(shí)間延續(xù)而加強(qiáng)，如圖4-22、4-23所示。,4.7 土壤形成時(shí)間因素的作用,圖4-22 不同地帶土壤剖面發(fā)育與成土年齡相關(guān)示意圖 (據(jù)Gerrard，2000),圖4-23 在穩(wěn)定條件下土壤發(fā)育的時(shí)間序列示意圖,人為活動(dòng)對(duì)

10、土壤的影響受社會(huì)制度和社會(huì)生產(chǎn)力水平的制約，而且這種影響具有雙向性，即可通過合理利用，使土壤朝向良性循環(huán)方向發(fā)展，也可因不合理利用引起土壤退化。人類活動(dòng)一是通過改變成土條件，二是通過改變土壤組成和性狀來影響成土過程，如圖 4-244-28所示。,4.8 土壤形成的人為因素,圖4-24 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)器對(duì)土壤的影響 (據(jù)USAD，2002),圖4-25 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)耕作土壤景觀 (據(jù)USAD，2002),圖4-26 中國傳統(tǒng)農(nóng)耕施用農(nóng)家肥的土壤景觀,圖4-27 人類砍伐林木引起土壤侵蝕的景觀,圖4-28 人類過度放牧引起土壤風(fēng)蝕的景觀,試討論分析土壤形成因素方程的基本原理。 簡述土壤發(fā)生學(xué)理論的基本觀點(diǎn)及其發(fā)展過程。 請(qǐng)小組討論六大成土因素在土壤形成過程的作用。 通過實(shí)地觀察試發(fā)現(xiàn)各種成土因素與土壤之間的物 質(zhì)能量交換過程。 5.為什么說評(píng)價(jià)母質(zhì)和土壤類型之間的相互關(guān)系是困 難的？,思考題與個(gè)案分析,試討論分析在調(diào)查建立