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1、第二章 土壤形成和土壤剖面,第一节 土壤形成,一、土壤形成的实质二、土壤形成的自然因素三、土壤形成的人为作用,一、土壤形成的实质,土壤形成的实质是地质大循环和生物小循环的矛盾统一。,（一）、地质大循环,地质大循环：植物营养物质由大陆流到海洋，海洋又变为大陆后，这些物质又由新的大陆流向新的海洋。营养物质的这种循环过程称为植物营养物质的地质大循环。风化作用下大块岩石不断崩解，由大变小，由粗变细，最后成为疏松多孔的散碎体。在此过程中，还产生了一些溶解于水的矿物质（如硅酸盐内含有的一些钾、钠、钙、镁、磷、硫等营养元素）。这些物质被降水不断地淋洗，并随着地表径流从高处流向低处，经过河流最后流到海洋中去。
2、流入海洋后的这些物质，与流入海洋的岩石和泥沙等在浓缩、沉淀、堆积的过程中，经胶结和硬化的成岩作用，形成沉积岩。在地壳上升的运动中，沉积岩由海洋的底部上升形成大陆；沉积岩暴露于地表之后，又重新进行风化和淋溶，重复的进行着这种作用。,（二）、生物小循环,生物小循环：通过植物（包括所有参与这一过程的生物）的反复吸收利用和积累营养物质的这一过程，称为营养物质的生物小循环。由于风化作用的结果，产生了母质。母质具有松散性、多孔性、透气性、透水性和保水性。这就给植物的生长提供了水分、空气、养分等条件。也就是提供了植物在母质上生长的可能性。而最初在原始幼年土壤上生活的，只是一些需要养分较少的低等植物，它们从原
3、始幼年土中吸收矿质养分、水分和获取其它生活物质和条件，来建造自身的有机体。这样就使得地质大循环过程中的一些可溶性养分得到了保存。当这些植物死亡之后，经微生物的分解作用，有机残体中的营养元素又变成无机物质，一部分又重新进入地质大循环的过程中，另一部分可为植物重新吸收利用。,（三）、地质大循环与生物小循环的矛盾统一,土壤形成过程是建筑在地质大循环（营养元素的释放和淋溶过程）与生物小循环（营养元素被生物吸收积累和释放过程）的基础上的。生物小循环是构成地质大循环中地表物质运动的一部分。地质大循环使营养元素不断向下淋失，而生物小循环却从地质大循环中不断的积累生物所必需的营养元素。按照生物界的发展过程，原
4、始生物对营养元素的要求是种类少，数量低，所以积累在土壤中的营养物质也少。随生物种类的进化，通过生物的选择性吸收，土壤中的养分积累也越来越多。生物对土壤的影响是逐渐扩大和加深的。在地质大循环和生物小循环这一对矛盾相互作用、不断发展的过程中，土壤肥力也得到不断发展。,二、土壤形成的自然因素,自然成土因素：影响土壤形成过程的因素，在没有受人类经济活动影响的成土过程中，称之为自然成土因素。属于自然成土因素的有：生物、气候、母质（或岩石）、地形和时间。SBCPTgTi(+M),（一）、母质,母质是岩石风化的产物，是自然土壤形成的物质基础。它对土壤的物理性质和化学性质的影响极为明显。如花岗岩中的长石、云母
5、易风化，并富含钾素；而石英则不易风化，经常呈砂粒残留在土壤中。因此在花岗岩母质上发育的土壤，往往砂粒比例适中。由于页岩是由富含粘土的物质经过硬化后形成的，所以在其风化产物上形成的土壤，质地较粘重。石英砂岩主要是由石英颗粒组成。因此在其风化产物上形成的土壤，往往砂性较强，养分较少，并含有较多的石砾。,（二）、生物,植物着生于母质后，就开始了土壤的形成作用。植物和其死体所产生的物理作用和化学作用，不断的改善着土壤的肥力状况。其中主要的是高等绿色植物通过选择吸收养分，合成有机质并在死亡后积累在土壤中。土壤微生物及小动物分解有机质，释放出养分，同时还合成稳定的腐殖质物质。这样，一方面增加了有机质，另一
6、方面也改造了土壤的物理性质，形成各种土壤结构。由于生物作用的结果，使土壤的肥力状况不断的得到发展。,（三）、气候,气候对土壤形成的作用十分复杂。它直接影响在土壤形成过程中起重要作用的水分和热量条件，同时在很大程度上决定着各种植被类型的分布，从而影响土壤矿物和土壤有机质的分解和合成。温度直接影响着土壤形成过程的强度和方向。在寒冷地带，土壤中的化学作用比较弱，植物生长也较缓慢，有机质形成量小，土壤微生物活动不旺盛，因而土壤中养分的转化也很缓慢。反之，在热带地区，土壤中的矿物质除石英外大部分被分解，植物生长迅速，有机质形成量大，微生物活动旺盛，生物小循环较寒冷地区快。降水量对土壤形成的影响也极为显著
7、，在干旱气候条件下，盐类不断积累，使土壤发生盐渍化现象。在潮湿气候条件下，盐基离子遭到降水不断的淋洗，使土壤胶体呈不饱和状态。上述这些现象在我国不同类型土壤的形成过程中，都强烈地表现出来。,（四）、地形,地形在土壤形成过程中所起的作用是多方面的。首先地形能影响热量的重新分配，不同坡度和方位的斜坡，接受太阳的热量不同。南 坡最多，土温高；北坡则相反，土温低。在不同方位的坡向上，由于温度和湿度的差异，植物的分布也是不同的，因而在某些地区，土壤类型在不同的坡向上的分布也会有所不同。地形还能影响土壤水分、养分和机械组成的分配状况。在分水岭和斜坡地区，水分及其夹带的养分（包括盐类），以及土壤细粒，经常以
8、地表径流或土壤径流的方式向下坡及低地移动，引起坡地和分水岭的土壤不同。坡地上部的土壤经常保持良好的排水状况，土层较薄，质地较粗，养分（及盐基）较少。下部及低平地区，因水分集中，土壤含水量较大。地形的影响还能通过海拔绝对高度的变化表现出来。随海拔的增加，气候变冷湿，土壤的水热条件和植被都因此而发生相应的改变，所以山区土壤的分布和海拔高度的变化有很密切的关系。,（五）、时间,土壤的形成过程随着时间的进展不断加深。任何一个成土因素对土壤的影响，随时间而加深。土壤形成过程的程度是以时间为转移的，随时间持续不同，土壤中物质的淋溶与聚积的程度也程度也不同，因此土壤形成过程必然受到当地地质年龄的影响。在其他
9、土壤形成条件相同的情况下，具有发育年龄不同的土壤，其肥力状况是不同的。如菜园土因培育的时间长短不同，其熟化程度也不同。,石灰岩土的时间序列示例,（六）、五个因素的关系,五个成土因素中的每一个因素，不仅可以直接影响土壤的形成过程，而且可以间接影响其他因素而起作用。如气候因素，一方面它对土壤形成过程有直接影响，另一方面又影响着植被的组成、有机质的数量以及微生物的分解等方面。植被也能影响近地表的大气层，造成特殊的小气候，并通过这种气候影响土壤的水热状况。,三、土壤形成的人为作用,人类的生产活动直接影响土壤的肥力状况，而且也会对自然成土因素有所影响。长期以来，不少自然土壤早为人类开垦利用，为提高土壤生
10、产力，人类积极地控制自然因素，使之向对生产有利的方向发展。如通过精耕细作、合理施肥、灌溉排水等各种土壤改良措施，来改善土壤的肥力性状。,第二节、土壤剖面,一、自然土壤剖面的形成二、耕作土壤剖面的形成三、土壤剖面的形态特征,一、自然土壤剖面的形成,（一）、土壤剖面定义（二）、淋溶作用和淀积作用（三）、物质的转移作用（四）、土壤发生层次,（一）、土壤剖面,1、定义：土壤剖面是指从地面向下挖掘所裸露的一段垂直切面，这段垂直切面的深度一般在两米以内。2、自然的土壤剖面是在五个主要成土因素的共同影响下形成的 3、土壤剖面构造：指土壤剖面从上到下不同土层的排列方式。一般情况下，这些土层在颜色、结构、紧实度
11、和其他形态特征上是不同的。各个土层的特征是与该层的组成和性质一致的，是土壤内在性状的外部表现，是在土壤长期发育过程中形成的。,（二）、淋溶作用和淀积作用,1、土壤剖面各发生层次的形成：在成土 过程中，原生矿物不断风化，产生各种易溶性盐类，含水氧化铁和含水氧化铝以及硅酸等，并在一定条件下合成不同的粘土矿物。同时通过土壤有机质的分解和腐殖质的形成，产生各种有机酸和无机酸。在降雨的淋洗作用下引起土壤中的这些物质的淋溶和淀积，从而形成了土壤剖面的各种发生层次。,2、淋溶作用和淀积作用,（1）、淋溶作用：指土壤中的下渗水，从土壤剖面的上层淋溶或浮悬土壤中某种成分的作用。因此一般将土壤剖面的上层称为淋溶层
12、或简称A层。（2）、淀积作用：指下渗水到达剖面下层沉淀其中某些溶解物或悬浮物的作用。因此，土壤剖面的下层一般称为淀积层或简称B层。B层之下一般是未受淋溶或淀积作用的土壤母质层，简称C层。土壤母质下面，如果是未风化的基岩，称为基岩层或简称D层。,（三）、物质的转移作用,1、物质的转移作用 淋溶作用和淀积作用密切联系，是物质转移过程所导致的两种结果。土壤水携带着溶解或悬浮的物质产生的移动，称为物质的转移作用。这种转移作用分为物理性转移和化学性转移。,2、物理性转移,矿物质与有机物质胶粒以及其他微粒，从A层到B层而沉淀下来，使B层质地相对变粘，干燥时亦可发生裂隙。,3、化学性转移,矿物在风化过程中产
13、生的可溶性盐类等，从A层随着下渗水下移，或停积在B层或到达地下水层而流失。草原区域因易溶性盐的聚积常生成石灰质和石膏质硬盘。温带森林区域含铁铝的有机和无机胶体可悬浮在渗漏水和毛管水中，从A层移动到B层，亦可形成铁质硬盘。,4、潜育层,地下水位高而排水不良的地方，矿物在风化过程中产生的可溶性盐类往往由剖面的下层，随着毛管水的上升到达地面，形成盐结皮，这种物质转移的方向和一般情形相反。由于通气不良，特别是在地下水位很高的情况下，B层的下段或C层的一部分，将因还原作用变为蓝灰色或绿灰色，称为潜育层或灰粘层或简称G层。,（四）、土壤发生层次,1、O层：枯落物层。,据分解程度不同，可分为三个亚层。L层：
14、分解较少的枯枝落叶层。F层：分解较多的半分解的枯枝落叶层。H层：分解强烈的枯枝落叶层，已失去其原 有植物组织形态。,2、A1层：腐殖质层。,可分为两个亚层。A11层：聚积过程占优势（当然也有淋溶作用）、颜色较深的腐殖质层。A12层：颜色较浅的腐殖质层。,3、A2层：灰化层，主要通过淋溶作用形成,4、AB层：腐殖质层和淀积层的过渡层。5、B层：淀积层，里面含有由上层淋洗下来的物质，所以一般较坚实。据发育程度的不同可分为B1、B2、B3等亚层。6、BC层：淀积层和母质层的过渡层。7、G层：潜育层。8、C层：母质层。据盐的不同有：CC层：母质层中有碳酸盐的聚积层；CS层：母质层中有硫酸盐的聚积层。9
15、、D(R)层：母岩层。,根据土壤剖面发育的程度不同可以有不同的土壤类型。上面介绍的模式剖面，在实际工作中，往往不会出现那么多的层次，而且层次间的过渡情况也会各有不同，有的层次明显，有的不明显，有的是逐渐的。层次间的交线有平直的、曲折的、带状的、舌状的等多种形式。,暗棕壤剖面图,潮土剖面图,黄绵土剖面图,黑钙土剖面图,龟裂性土剖面,红壤剖面图,褐土剖面图,灰化土剖面图,黑土剖面图,黄壤剖面图,灌淤土剖面图,栗钙土剖面图,石灰土剖面图,磷质石灰土剖面,灰钙土剖面图,石膏盐盘棕漠土剖面图,海滨盐土剖面图,二、耕作土壤剖面的形成,人类生产活动和自然因素的综合作用，使耕作土壤产生层次分化。典型的耕作土壤
16、剖面层次，从上到下大体可以分为三层：表土层，心土层和底土层。,（一）、表土层,可分为两层。1、耕作层：受耕作、施肥、灌溉影响最强烈的土壤层，厚度一般约20厘米左右。耕作层易受生产活动和地表生物、气候条件的影响，一般疏松多孔，干湿交替频繁，温度变化大，通透性良好，物质转化快，含有效态养分多。根系主要集中分布于这一层中，一般约占全部根系总量的60%以上。2、犁底层：位于耕作层之下，厚约6-8厘米。典型的犁底层很紧实，孔隙度小，非毛管孔隙（大孔隙）少，毛管孔隙（小孔隙）多，所以通气性差，透水性不良，结构常呈片状，甚至有明显可见的水平层理。这是经常受耕畜和犁的压力以及通过降水，灌溉使粘粒沉积而形成的。
17、,（二）、心土层,位于犁底层以下，厚度约为20-30厘米，该层也能受到一定的犁、畜压力的影响而较紧实，但不象犁底层那样紧实。在耕作土壤中，心土层是起保水保肥作用的重要层次，是生长后期供应水肥的主要层次。在这一层中根系的数量约占根系总量的20-30%。,（三）、底土层,在心土层以下，一般位于土体表面50-60厘米以下的深度。此层受地表气候的影响很少，同时也比较紧实，物质转化较为缓慢，可供利用的营养物质较少，根系分布较少。一般常把此层的土壤称为生土或死土。,三、土壤剖面的形态特征,土壤形态即土壤的外部特征。在土壤形成以后，各土层在组成和性质上是不相同的，所以反映在剖面形态特征上，各层也是有差别的。
18、土壤重要的形态特征有：颜色、结构、质地、坚实度、孔隙、湿度、新生体、侵入体、动物孔穴等。,（一）、土壤颜色,1、土壤颜色是土壤内在物质组成（矿物和化学组成）在外在色彩上的表现。土壤定名往往用两种颜色来表示。如暗棕、黑棕、红棕，前为次要颜色，后为主要颜色。2、决定土壤颜色的主要有以下几种物质：（1）腐殖质：含量多时呈黑色，少时呈暗灰色。（2）氧化铁：多为含水氧化铁，如褐铁矿和针铁矿等使呈铁锈色和黄色。（3）石英、斜长石、方解石、高岭石、二氧化硅粉末、碳酸钙粉末等，使呈白色。（4）氧化亚铁：在沼泽土、潜育土中，使土壤具有蓝色或青灰色。如蓝铁矿Fe3（PO4）2.8H2O为白色，但遇空气中的氧很快变
19、为青灰色。3、土壤的物理性状也会影响颜色，如越湿颜色越深，越细颜色越浅，光越强颜色越浅。,（二）、土壤结构,土壤结构即土壤固体颗粒的空间排列方式。自然界的土壤，往往不是以单粒状态存在，而是形成大小不同、形态各异的团聚体。这些团聚体或颗粒就是各种土壤结构。土壤的结构状况对土壤肥力的高低、微生物的活动以及耕性都有很大的影响。根据形状和大小土壤结构可分为块状、核状、柱状、棱柱状、片状、微团聚体及单粒结构等。,常见土壤结构图,（三）、土壤质地,土壤质地是土壤中各种颗粒，如砾、砂、粉粒、粘粒的重量百分含量。它是影响土壤肥力和耕性的基本因素。土壤质地分为：砂土、砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土和粘土六级。（
20、附土壤质地图）（四）、土壤松紧和孔隙状况 影响土壤的通气性、透水性和保水性。（五）、土壤湿度 土壤水分是植物生长所必需的土壤肥力因素。据水分含量，野外可将土壤湿度分为：干、潮、湿、重湿、极湿五级。,（六）、新生体,新生体是在土壤形成过程中新产生或聚积的物质，具有一定的外形和界限。1、按外观分：新生体盐霜、盐斑、结核等。2、按化学组成分：由易溶性盐类组成，如氯化钠、硫酸钠、硫酸钙、碳酸钙等；由晶质和非晶质的化合物组成，如含水氧化铁的化合物、氧化亚铁的化合物、锰的化合物、二氧化硅和有机物等。新生体是判断土壤性质、组成和发生过程等非常重要的特性。如盐结皮和盐霜，表示土壤中有可溶性盐类存在；锈斑和铁结核是近代或过去，在水影响下产生干湿交替的特征。,（七）、侵入体,侵入体是位于土壤中，但不是土壤形成过程中聚积和产生的物体。侵入体有砖头、瓦片、铁器、瓷器等。一般常见于耕作土壤中，可判断人为经营活动对土壤层次影响所达到的深度，以及土层的来源等。,土壤质地图土壤质地,
