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1 第一章 土壤的组成与性质第一章 土壤的组成与性质 第一节 绪论 一、 土壤的基本概念（掌握） 第一节 绪论 一、 土壤的基本概念（掌握） 定 义 ： 土 壤 是 地 球 陆 地 表 面 , 具 有 一 定 肥 力 、 能 够 生 长 植 物 的 疏 松 表 层 。定 义 ： 土 壤 是 地 球 陆 地 表 面 , 具 有 一 定 肥 力 、 能 够 生 长 植 物 的 疏 松 表 层 。 土 壤 土 壤 位置：地球陆地表面 主要功能：能生长植物，具有生物多样性生产功能 物质组成：矿物、有机质、生物、水和空气 存在状态：具有孔隙结构的疏松的物质实体 本质特征：具有肥力和自净能力 其特征其特征：有生物活性、孔隙结构； 其功能其功能：有肥力及生产性能,缓冲与净化功能。 具有环境功能。 单个土体单个土体：能够反映某一土壤大部特性的最小单元。 聚合土体聚合土体：空间上相邻、组成和性状相近的单个土体集合体 土壤系统土壤系统：是由固态、液态、气态三相物质相互联系、相互作用组成的有机整体。表现出肥 力、能量交换和净化的功能。 土壤生态系统土壤生态系统；非线性和可变性。 （它位于大气圈、生物圈、水圈、岩石圈的接触过渡地带，是有机界与无机界的结合部， 是自然地理环境中物质循环和能量转化的重要环节和活跃场所。 ） 土壤圈物质循环土壤圈物质循环： 指土壤圈内部的物质迁移转化过程及其与地球其他圈层之间的物质交换过程 土壤地理学土壤地理学研究土壤的空间分布和组合及其与地理环境相互关系的科学。 土壤概念内涵：土壤概念内涵： 是自然环境中母质、气候、生物、地形、水文、时间等自然因素和人类活动长期综合作用的产物；自然因素和人类活动长期综合作用的产物； 是一个独立的具有外部形态和内部特征的历史自然体；独立的具有外部形态和内部特征的历史自然体； 是能从物质组成、形态、结构和功能上进行剖析的物质实体物质实体； 是自然地理环境的一个重要组成要素，是构成地球表层系统的一个重要圈层土壤圈。是自然地理环境的一个重要组成要素，是构成地球表层系统的一个重要圈层土壤圈。 4自然土壤和农业土壤自然土壤和农业土壤 自然土壤自然土壤：是在自然成土因素（母质、气候、生物、地貌、时间）综合作用下形成的，未经人类开 垦利用的自然植被下的土壤。 主导因素：自然成土因素。 农业土壤：农业土壤：也叫耕种土壤，是在自然土壤的基础上，通过人类生产活动，如耕作、施肥、灌溉、改 良等以及自然因素的综合作用下而形成的土壤，如旱地、水田、果园、茶园、胶园、园林里的土壤。 主导因素：人类生产活动。 2 二）土壤肥力的概念 自然肥力： 二）土壤肥力的概念 自然肥力：是土壤在自然成土因素综合作用下发育形成的肥力，是自然成土过程的产物。由于自然成 土环境条件的地域差异，自然肥力的高低亦存在显著的地域差异。 人工肥力：人工肥力：是土壤在人为耕作熟化过程中培育形成的肥力，是人类劳动的产物，是在自然肥力基础上 发展形成的。 （三）土壤自净能力和土壤污染（三）土壤自净能力和土壤污染 1土壤自净能力土壤自净能力 概念：概念：是指土壤对进入其中的污染物通过复杂多样的物理过程、化学及生物化学过程，使其浓度降低、 毒性减轻或者消失的性能。 类型类型：物理自净；化学自净；物理化学自净；生物自净。故土壤具有容纳、消化污染物的性 能，即土壤环境容量。 土壤自净能力是有限的，土壤自净能力是有限的，如果利用不当，例如生产生活产生的有害物质进入土壤后，就会导致土壤自 净性能的衰竭甚至丧失，造成土壤污染。 2土壤污染土壤污染 概念：人类活动产生的有害物质进入土壤后，当其含量超过土壤的容量和自净能力时，引起的土壤理 化性质恶化，农作物产量和质量降低，人畜健康受到危害的现象。 污染物类型：污染物类型：工业三废；城市污水和垃圾；化肥和化学农药；放射性物质。 土壤污染的后果：土壤污染的后果：降低农副产品的品质；威胁人类的健康与安全；降低土壤维护和改善人类生 存环境质量的作用 二、 土壤圈在地球表层系统中的地位、作用和功能（掌握）二、 土壤圈在地球表层系统中的地位、作用和功能（掌握） （一）土壤圈（一）土壤圈概念和研究意义 概念概念：由瑞典学者马特松马特松（S.Matson 1938 年）首先提出。土壤圈是覆盖于地球陆地表面和浅水域底部 的土壤所构成的一种连续体或覆盖层，犹如地球的地模，通过它与其他圈层之间进行物质能量交换和转化。 土壤圈是覆盖于地球陆地表面和浅水域底部 的土壤所构成的一种连续体或覆盖层，犹如地球的地模，通过它与其他圈层之间进行物质能量交换和转化。 （二）土壤圈在地球表层系统中的地位（二）土壤圈在地球表层系统中的地位 地位与作用：土壤圈是地球表层系统的组成部分， 它处于地球表层不同圈层界面及其相互作用的交叉带， 是联系有机界与无机界的中心环节， 也是结合地理环境各组成要素的纽带。 （它位于大气圈、生物圈、水圈、岩石圈的接触过渡地带，是有机界与无机界的结合部，是自 然地理环境中物质循环和能量转化的重要环节和活跃场所。 ） 土壤圈物质循环： 指土壤圈内部的物质迁移转化过程及其与地球其他圈层之间的物质交换 过程 （三）土壤圈在地理环境中的作用（三）土壤圈在地理环境中的作用 1土壤圈在自然地理环境中的作用在自然地理环境中的作用 土壤圈是一个运动着的开放的物质与能量系统，与自然地理环境不断进行着物质和能量的交换和转 化，进而促进自然地理环境的形成和发展，引起自然地理环境的分异。 生物界与非生物界之间的物质循环、能量转化主要是通过土壤圈来完成的。土壤圈是自然地理环境中 3 物质、能量迁移转化最活跃的场所，是自然地理环境得以发展的基础。 土壤圈不仅受到岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的制约，是它们共同作用的结果，而且反过来又对这 些圈层产生影响 具体表现在以下具体表现在以下 4 个方面：个方面： a 对生物圈的作用对生物圈的作用 支持和调节生物的生长和发育过程； 提供植物生长所需要的水分、养分以及适宜的理化环境条件；并影响自然植被的分布； 土壤中的各种限制因素会对生物产生不良影响，水分过多过少，质地过轻过重，土壤贫瘠浅薄，有害有 毒物质含量过高； PH 值过高过低；盐分含量过高等。 b 对大气圈的作用对大气圈的作用 与大气圈进行大量气体的交换； 影响大气圈的化学组成、水分与热量平衡； 吸收氧气，释放 CO2、CH4 、H2S 、NO、NH3 ，影响全球 大气变化。 c 对水圈的作用对水圈的作用 与水圈进行水分循环和水量平衡； 影响降水在陆地和水体的重新分配； 影响元素的表生地球化学行为（迁移过程） 、水平分布 及水圈的化学组成。 d 对岩石圈的作用对岩石圈的作用 与岩石圈进行着元素和微量元素的循环； 土壤圈覆盖在岩石圈表层，对岩石圈具有一定的保护作用，可减少各种外营力的破坏。 2在生态系统中的作用在生态系统中的作用 土壤是许多生物栖息的场所 土壤是生物进化的过渡环境 土壤是植物生长的基质和营养库 土壤是污染物转化的重要场所，是人类生存环境的净化器，具有自净能力 3在人类社会中的作用在人类社会中的作用 土壤具有农、林、牧业等方面的生产性能；是人类赖以生存的最重要、最基本、最广泛的自然资源；在 历史上促成了农业社会的出现，支撑了人类文明的发展 （四）土壤圈在自然地理环境中的功能（四）土壤圈在自然地理环境中的功能 生产功能生产功能：具有肥力，能生长植物，是一种可再生的自然资源。 环境功能环境功能：是一个重要的环境要素，能调节气候，涵养水源，净化水质，能容纳、缓冲与净化污染物，具 有抑制、减轻环境污染的能力。 生态功能：生态功能：通过与其它环境要素之间的物质与能量的迁移、转化与协调，来维护生态平衡，稳定环境系统， 保持陆地生物多样性和生态安全。 信息功能：信息功能：土壤是各种环境要素信息的记录者，是反映环境信息的一面镜子，研究土壤信息是研究全球环 境变化的重要手段之一。 4 第二节土壤固相组成及其物理性质第二节土壤固相组成及其物理性质 V 比例g 比例 土壤矿物质45%95% 固相 :土壤有机质5%5% 土壤的物质组成土壤的物质组成土壤生物0%0% 0%0% 液相：土壤水分2030%0% 气相：土壤空气2030%0% 一、土壤矿物一、土壤矿物 1.来源来源：各种岩石的风化产物 2.类型：按起源的不同类型：按起源的不同 1）原生矿物 形 成： ）原生矿物 形 成：岩石碎屑经物理风化进一步崩解形成的单个矿物晶体（颗粒）, 以石英、长石类矿物为主。 特点：特点：其化学成分和结晶构造均未改变，与造岩矿物相同，颗粒大，土壤中表现为砾石、粗砂粒，细砂 粒、粉砂粒。 常见种类（教材常见种类（教材 23-24 页） ：硅酸盐及铝硅酸盐类页） ：硅酸盐及铝硅酸盐类（长石类、云母类、橄榄石类、辉石与角闪石类等） 、氧 化物类 氧 化物类（石英） 、硫化物类（如黄铁矿等） 、磷酸盐类、磷酸盐类（如磷灰石等） 。 2）次生矿物 概念： ）次生矿物 概念：由不稳定的原生矿物经化学风化而形成的新矿物。 形成：形成：化学风化，包括溶解、水化和水解（最主要） 。以正长石为例（教材 26-27 页） ，其水解分为以下 三个阶段： 脱盐基阶段（两步） ： 脱硅阶段： 富铝化阶段： 影响化学风化的因素：矿物的组成、结晶构造、理化性质，水热、影响化学风化的因素：矿物的组成、结晶构造、理化性质，水热、pH 值、值、Eh 值等环境条件；生物因素等值等环境条件；生物因素等。 风化程度度量指标：硅铝铁率、迁移系数、风化指数等风化程度度量指标：硅铝铁率、迁移系数、风化指数等。 类型：类型： 易溶盐类：如碳酸盐、重碳酸盐、硫酸盐、氯化物等； 次生氧化物类：以铁、铝、锰的氧化物为主，如赤铁矿、针铁矿，褐铁矿等； 次生铝硅酸盐类：最多，最重要；有高岭石类、蒙脱石类、水化云母（伊利石）类，其晶体结构详 见教材 32-33 页；其特点：粒径很小，0.002mm；具有明显的胶体特性，包括强烈的吸附交换性能和一定 的胀缩性、吸水性、可塑性和黏着性。土壤中均表现为黏粒。 3. 成土母质类型（补充）成土母质类型（补充） 1.残积物2.坡积物3.洪积物4.河积物 5.湖积物6.海积物 7.风积物8.冰积物 9.古红土（即古红色风化壳） 二、土壤粒级和土壤质地 （一）土壤粒级 二、土壤粒级和土壤质地 （一）土壤粒级 1. 概念：概念： 根据土壤矿物颗粒直径的大小，把粒径大小相近、性质相似的土粒划归为一组，称为粒级（或粒组） 。 粒级分析也叫机械组成分析或土壤颗粒分析。 2. 划分划分：砾石、粗砂粒、细砂粒、粉砂粒、黏粒。 5 （二）土壤质地（二）土壤质地（土壤机械组成） 1.概念：是指不同粒级（组）在土壤中所占的相对比例或重量百分数。概念：是指不同粒级（组）在土壤中所占的相对比例或重量百分数。 2.分类分类：根据土壤机械组成的相似与否，把土壤质地划分为 3 大类别，12 个类型（美国制）: 土 壤 质 地 类 型 表土 壤 质 地 类 型 表 类 别类型（12 个） 砂质土类砂土、壤质砂土、粉砂土 黏质土类黏土、砂质黏土、粉砂质黏土 壤质土类壤土、砂质壤土、黏质壤土、砂质黏壤土、 粉砂质黏壤土、粉砂质壤土 3. 土壤质地类型的确定土壤质地类型的确定 某种土壤样品确定砂粒、粉粒、黏粒的含量比例确定质地类型名称 4.土壤质地与土壤肥力的关系土壤质地与土壤肥力的关系(或适宜性或适宜性) 1）砂质土类（砂土）砂质土类（砂土） 以砂粒砂粒为主，含量在 70以上； 土体呈松散状态呈松散状态，结构性差，根系易于伸展，耕作容易，称之为“轻土”“轻土” ； 大孔隙多，小孔隙少，通气透水性强，蓄水保肥能力差；通气透水性强，蓄水保肥能力差； 热容量小，土温变化快，有“暖性土”之称；土温变化快，有“暖性土”之称； 好气性微生物活跃，有机质分解快有机质分解快，肥力相对贫瘠。 2）黏质土类（黏土）黏质土类（黏土） 以黏粒黏粒为主，含量在 40以上，土体紧实土体紧实，根系不易伸展，耕作困难，称之为“重土”“重土” ； 大孔隙少，小孔隙多，通气透水性差，蓄水保肥能力强通气透水性差，蓄水保肥能力强； 通常情况下，水分多，空气少，热容量大，土温变化慢土温变化慢，特别是春季升温慢，影响幼苗生长，故有“冷 性土” “冷 性土”之称； 好气性微生物不活跃，有机质分解慢有机质分解慢，易于积累，故土壤养分含量丰富； 水分下渗缓慢水分下渗缓慢，易形成超渗径流，造成严重的土壤侵蚀。 3）壤质土类（壤土） ：3）壤质土类（壤土） ：是最理想的质地类型最理想的质地类型 砂粒、粉（砂）粒、黏粒砂粒、粉（砂）粒、黏粒三者在比例上均不占绝对优势，兼有黏土和砂土的优点，兼有黏土和砂土的优点，不黏不砂，松紧适 度，耕性良好，宜耕期长，适合大多数植物的生长； 既有一定数量的大孔隙，又有适量的小孔隙，通气透水性能良好，蓄水保肥能力较强；通气透水性能良好，蓄水保肥能力较强； 土温比较稳定，变幅适中； 水、肥、气、热协调得较好，土壤肥力高；土壤肥力高； 农民对壤土的评价： “不砂又不黏，手搓软如面，种谷结粒多，种瓜瓜味甜” 。 三 、土壤有机质三 、土壤有机质 1.概念概念：是以各种形态和状态存在于土壤中的含碳有机化合物。包括：动植物残体、微生物体、中间分解产 物、腐殖质。其中以腐殖质为主。 据土壤有机质含量，将土壤分为： 6 2.来源来源： 自然土壤自然土壤 各类天然植被植被地上的茎、叶、花、果和地下的根系，每年都能为土壤提供大量的有机残体为土壤提供大量的有机残体，其数量通常是： 森林灌丛草甸草原荒漠。 这些残体经过土壤动物和微生物粉碎、转化和分解，再通过渗透和混合而变成土壤的一部分。 农业土壤农业土壤：以人工施用的有机肥（堆肥、沤肥、厩肥、沼渣、沼液等）为主；次为还田的桔杆。 3.类型及其组成 土壤非特异性有机质（原始残体及半分解的有机质） 类型及其组成 土壤非特异性有机质（原始残体及半分解的有机质） 均为普通有机化合物，其成分主要有碳水化合物、本质素、蛋白质、脂肪、腊质、单宁、核酸、树脂等。 土壤腐殖质 概念： 土壤腐殖质 概念：土壤中有机残体的中间分解产物在微生物的作用下，重新合成的性质稳定、结构复杂、呈棕色 或暗棕色、酸性、富含氮素的、为土壤所特有的一系列高分子有机化合物。 类型：类型：胡敏酸、富里酸、胡敏素、棕腐酸。以前两者研究得最多，最重要，最常见。其特点如下： 4.转化转化 1）转化过程：2 种途径 矿质化过程：矿质化过程： 含氮有机化合物(如蛋白质等)的分解 三个相连而又各异的过程 A 氨化过程：通过水解、或氧化、或还原，都可使蛋白质分解而产生氨 B 硝化过程：产生的氨在亚硝化细菌作用下被氧化成亚硝酸,进而在硝化细菌作用下被氧化成硝酸，形成硝 酸盐 C 反硝化过程：通气状况不良，硝酸盐经反硝化细菌的分解，产生 NO2。 腐殖化过程腐殖化过程：复杂的生物化学过程。三种学说： A. 木质素蛋白质聚合学说 B . 生物化学合成学说 C . 化学催化聚合学说 动植物残体的中间分解产物， 如氨基酸、酚类、蛋白质、土壤腐殖质 本质素等 2）两种有机质转化过程的相互关系）两种有机质转化过程的相互关系 有机质的转化是土壤形成中最重要的过程，矿质化过程是腐殖化过程的前提，腐殖化过程是矿质化过 程的部分结果。 矿质化过程是腐殖化过程的前提，腐殖化过程是矿质化过 程的部分结果。 3）影响有机质转化的因素）影响有机质转化的因素 关键或动力：土壤微生物的活动土壤微生物的活动。微生物酶（催化剂） 。影响微生物活动的因素都是影响有 机质转化的因素。 土壤有机质的类型土壤有机质的类型：单糖、有机酸，易分解；本质素、纤维素难 土壤环境条件：如土壤的通气性、干湿状况、酸碱度等土壤环境条件：如土壤的通气性、干湿状况、酸碱度等 有机质的 C/N 比值：25/130/1，最有利 7 5.腐殖质在土壤形成中的作用5.腐殖质在土壤形成中的作用 土壤腐殖质具有很强的吸水性，能提高土壤的抗旱保墒能力； 土壤腐殖质都是胶体，都带有电荷，具有很强的吸附性能，能吸收保蓄一定数量的离子态养分，能使 土壤具有一定的保肥、稳肥能力。 土壤腐殖质是良好的胶结剂，能促进土壤团粒结构的形成和壤土质地类型的发育，使土体的颜色变深 变暗，改善土壤的物理性质（使土壤通透疏松，减少黏着性，改善耕性，协调水、肥、气、热） 。 土壤腐殖质呈酸性，可促进土壤矿物的风化和风化产物的淋溶迁移。 土壤腐殖质是植物和微生物营养元素的主要来源。 腐殖质是一类生理活性物质，含有生长素和抗生素，前者如维生素、荷尔蒙、激长素等，能加快植物 的生长；后者如青霉素、链霉素等，能促进微生物的繁殖。 四、土壤结构和土壤物理性质四、土壤结构和土壤物理性质 （一）土壤结构：（一）土壤结构：是指土壤单粒和复粒的排列、组合形式。单粒单粒是土壤充分分散后单个存在的颗粒。复粒复粒 是土壤单粒通过各种作用而聚集在一起的颗粒群（或团聚体） ，也叫土壤团聚体或土壤结构休。 团粒状结构在土壤肥力中的作用团粒状结构在土壤肥力中的作用 （1）团粒状结构多的土壤，有效地解决了土壤通气性、透水性与蓄水性之间的矛盾； （2）团粒状结构多的土壤较好地解决了土壤供肥和保肥之间的矛盾； （3）团粒状结构多的土壤较好地解决了土壤导温率和热容量之间的矛盾； （4）团粒状结构多的土壤，其黏着性、黏结性和可塑性均较小，土壤疏松柔和，耕性良好，宜于耕 作； （二）土壤孔隙度（二）土壤孔隙度 1.土粒密度（土壤比重） 概念：是指单位体积土壤固相颗粒的质量（风干土） 。 单位： g/cm3。一般用平均值 2.65g/cm3 代替。 土壤比重是指单位体积土壤固相颗粒的风干土质量与同体积 4时水的质量之比。因 4时水的质 量约为 1g/cm3。 影响因素：土壤矿物组成；土壤矿物和有机质的相对含量。 2.土壤密度（土壤容重） 概念：是指单位体积原状土壤（包括粒间孔隙在内）的质量（风干土） ，单位：g/cm3， 是估算土 壤水分、盐分和养分总量的必须参数。 影响因素：土壤紧实度和土壤有机质含量 3. 土壤孔隙度 （1）土壤孔隙概念：土壤中土粒与土粒、结构体与结构体之间，通过点和面的接触关系，而形成的大小 和形状不同的空间。 类型： 毛管孔隙：也叫小孔隙，孔径0.1mm, 分布于结构体内部，具有毛管力，决定土壤的蓄水性能 非毛管孔隙：也叫大孔隙，孔径0.1mm, 分布于结构体之间，不具有毛管力，决定土壤的通气透水性 能 土壤孔隙度：单位体积土壤中孔隙所占的体积百分数。 8 第三节 土壤水分、土壤空气和土壤热量第三节 土壤水分、土壤空气和土壤热量 一、土壤水分一、土壤水分 1、土壤水分的重要性、来源和消耗 重要性： 、土壤水分的重要性、来源和消耗 重要性：是土壤供应植物养分的介质 是影响植物生长发育的重要生态因子, 是土壤生态系统中物质和能量流动的介质 是四大肥力因素之一,是植物生长所需水分的主要来源 参与土壤中许多重要的物理、化学和生物学过程 来源来源:大气降水 农业灌溉水 地下水、汽态水的凝结 消耗消耗:土壤蒸发 植物吸收和蒸腾 水分渗漏径流损失 2.土壤水分类型土壤水分类型 1）物理分类）物理分类 据土壤颗粒对水分吸引力大小不同，划分为以下 4 种： 吸湿水吸湿水(吸附水或紧束缚水吸附水或紧束缚水)：靠分子引力吸持在土壤颗粒表面的气态水。所受吸力很大，31-1 万个 atm, 既不能被植物吸收，也不能自然蒸发。吸湿系数 膜状水（薄膜水或松束缚水） ：膜状水（薄膜水或松束缚水） ： 受剩余分子引力吸引包围在吸湿水表面的液态水。所受吸力较小，只 有 631 个 atm,呈粘滞液体状态，植物利用非常有限。凋萎系数 毛管水：毛管水：靠毛管力吸附保持在土壤毛管孔隙中的水分。所受吸力更小，只有 0.16 个 atm。田 间持水量（或毛管持水量） 重力水：重力水： 存在于非毛管孔隙中， 受重力作用向下渗漏或侧向运动的水分。 所受吸力较小， 仅 0.1 个 atm。 最大持水量 2）生态分类：据植物生长对水分的需要，划分为 无效水： ）生态分类：据植物生长对水分的需要，划分为 无效水：土壤吸水力15 个 atm, 包括吸湿水、大部分膜状水 有效水：有效水：土壤吸水力在 15- 0.1 个 atm，包括毛管水、小部分膜状水 过剩水：过剩水：土壤吸水力支出支出：土温升高,例如白天和夏季 收入收入亚热带森林亚热带森林温带森林温带森林草原草原荒漠荒漠 2）土壤微生物）土壤微生物 分解动植物残体，释放养分和能量，供生物再次吸收利用，促进土壤肥力的不断发展； 参与土壤腐殖质的形成； 某些固氮细菌能增加土壤氮素养分含量。 3）土壤动物（上图）土壤动物（上图） 给土壤提供有机质，参与土壤有机残体的分解、破碎。以土壤原生动物的作用最明显。挖掘、翻动、搅 拌和搬运等活动对土壤的理、化性质有很大的影响。 举例：蚯蚓，平均 25100 万条/hm2，平均每年翻动土壤达 20t/hm2，以土粒为食，分解消化土壤中的 有机质；肠道上分泌的黏液可将分散的土粒黏结形成良好的团粒结构，排入土体后，可使土壤的结构得到 很好的改善。 2.气候因素气候因素 气候因素是土壤发生、发育的能量源泉，直接影响着土壤的水、热状况，影响着土壤中矿物的风化过程 15 以及有机质的合成与分解， 是决定土壤形成过程方向和强度及其地理分布的基本因素。 3.母质因素母质因素 母质是岩石风化的产物，是土壤形成的物质基础，是植物矿质养分的最初来源。 母质的组成和性质直接影响土壤发生过程的速度和方向，影响着土壤次生矿物组成、养分状况和性 状特征。 例如：河积物、湖积物、古红土以及玄武岩、花岗岩、紫色砂页岩、砂岩、石英岩、石灰岩等的风 化母质，愈是在土壤形成的初期，表现愈明显。 母质的某些性质往往被土壤继承下来，并影响着某些初育土壤的分布，如紫色土、石灰土、 火山 灰土、新积土等。 4.地形因素地形因素 地形与土壤之间并未进行物质和能量的交换或没有给土壤提供任何物质和能量，而是通过对地表物质和能 量进行再分配来影响土壤的发生过程。 不同海拔高度土壤垂直带 坡度、坡向土壤发育程度和分布高度上产生分异 高度、坡度、坡向的组合土壤中域、微域结构 5.水文因素水文因素 6.时间因素时间因素 1）绝对年龄）绝对年龄：指土壤从开始形成起直到目前为止所经历的全部时间，几年到几万年（现代土壤） 。 2）相对年龄）相对年龄 指土壤发育的程度，表现在土壤发育阶段上或者发育程度上的差别，一般用土壤剖面分异程度加以 确定。 土壤剖面发生层次明显，土体厚度大，说明土壤发育程度高，相对年龄大；反之，层次不明显，厚 度较薄，土壤发育程度较低，相对年龄小。通常：森林土壤草原土壤荒漠土壤 7.人类活动因素人类活动因素 对土壤发育的影响是广泛而深刻的，人类主要通过两个途径两个途径：一是改变成土条件，二是改变土壤组成和 性状，来影响土壤的发生发育过程。 一是改变成土条件，二是改变土壤组成和 性状，来影响土壤的发生发育过程。人类活动因素与自然成土因素相比，有着本质的区别。 其影响是有意识、有目的的，是通过改变某一成土因素和各因素之间的对比关系来调整土壤的发有 方向，形成具有不同熟化程度的耕作土壤（下图） 。 其影响是有社会性的，在不同的社会制度、社会生产力水平条件下，其影响有很大的差别。 其影响具有双重性，合理利用，向良性循环方向发展，不合理利用，则引起土壤退化。 三、土壤形成过程三、土壤形成过程 (一一)土壤形成过程的基本规律（或实质） 土壤形成过程的基本规律（或实质） 土壤形成过程的基本规律（或实质） 土壤形成过程的基本规律（或实质）:是物质的地址大循环（地球化学过程）与生物小循环过程（生物累积 过程）矛盾的对立统一。 1. 物质的地质大循环物质的地质大循环 1）概念：）概念：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。 2）特点：）特点：周期长；地域广；过程复杂。 3）意义：）意义：地质大循环是地表物质的风化迁移淀积的过程，形成土壤母质，释放养分元素（无效态养 分转化为有效态养分） ，为植物生长提供一定的条件。 2. 物质的生物小循环 （ 物质的生物小循环 （1）概念：）概念：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过程，称为 16 营养物质的生物小循环。 （2）特点：）特点：周期短；空间范围小；过程简单。 （ 3）意义）意义 提供有机质（主要是腐殖质） ，使母质得到改造，形成土壤，并得到发展； 累积养分元素（通过植物“循环泵”作用来实现） ，产生肥力，并得到发展。 3. 大、小循环之间的关系大、小循环之间的关系 （1）物质的生物小循环是在地质大循环的基础上发展起来的。有了地质大循环才有生物小循环，有了 生物小循环才有土壤。只有地质大循环，无生物小循环，土壤就难以形成。 （2）大循环过程中释放的一系列植物营养元素，通过有机质的积累、分解和腐殖质的形成，发生发展了土 壤肥力，使风化物（母质）脱离了母质阶段，形成了土壤。 （3）在土壤形成过程中，两种循环过程相互渗透和不可分割地同时同地进行着。其中，生物小循环过程 是土壤形成过程的主导方面。 （4）如大循环强于小循环，则土壤衰退，肥力下降；反之，则土壤肥力不断向前发展。 4. 土壤形成的标志土壤形成的标志 （1）腐殖质层的出现（2）有机-无机复合胶体的出现 (二二)土壤形成过程（简称成土过程）的特征土壤形成过程（简称成土过程）的特征 1.成土过程是一个循序渐进的自然演化过程； 2.成土过程是在一定的空间条件下进行的； 3.成土过程是个动态系统； 4.土壤是个远离平衡、复杂的开放系统。 （三）基本土壤形成过程（三）基本土壤形成过程 1.土壤形成过程（简称成土过程）概念 定义： 土壤形成过程（简称成土过程）概念 定义：简称成土过程，是指土壤形成中进行的各种物理、化学、生物作用以及物质转移和能量转换。 内涵：内涵：可概括为物质的输入、输出、转移（迁移） 、转化 4 种基本过程。 1）物质的输入）物质的输入 * 岩石风化后疏松碎屑物、次生矿物进入土体； 17 *水分通过降水、径流等形式进入土体； *溶解物质和悬浮物质随水进入土体； *植物、动物残体及其分解产物进入土体； *氧气等自大气进入土体。 2）物质的输出）物质的输出 *表层土壤的侵蚀； *土壤水分向大气的蒸发和向下的渗漏； *土壤溶解物质和悬浮物质随水分渗漏产生的损失； *土壤有机质的矿质化产生的 CO2 和含 N 有机物的反硝化作用产生的 N2 的释放等。 3）物质的转移（迁移）物质的转移（迁移）:包括机械和生物转移 （ 包括机械和生物转移 （1）机械转移：）机械转移：是指土壤内部物质空间位置的移动。 方向：包括向下的、向上的（蒸发较强时） 、侧向的（坡度较陡时） ，其中主要是向下的移动。例如：黏粒、有机质、铁铝氧 化物等胶体物质及较大的矿物颗粒以溶液中悬浮物形式向下淋洗；简单盐类物质以离子状态向下淋洗。 即成土产物的淋溶、迁移、淀积或积聚等。 （ 即成土产物的淋溶、迁移、淀积或积聚等。 （2）生物转移：如）生物转移：如 土壤动物对土壤颗粒的挖掘、翻动、搅拌和搬运活动； 对土壤有机残体的破碎作用； 植物根系对养分元素的选择性吸收引起的物质转移。 4）物质的转化 主要指土体内物质存在形式或性质的改变。例如： ）物质的转化 主要指土体内物质存在形式或性质的改变。例如： 有机质（包括有机残体）的矿质化（转化为矿质养分）和腐殖化过程（转化为腐殖质） ； 原生矿物的分解（水化、水解、溶解、氧化） ，转化为次生矿物； 三态养分的转化（储存态转化为有效态、吸附态和自由态的转化） ； 铁锰结核和锈纹、锈斑的形成； 土壤结构的形成（团聚作用） ； 氧化还原反应的发生等等。 2.基本成土过程：掌握三个方面：形成条件、过程实质、剖面表现。基本成土过程：掌握三个方面：形成条件、过程实质、剖面表现。 包括以下包括以下 12 个：个： 1）原始成土过程）原始成土过程 （1)形成条件： （2）形成过程： （3）剖面表现： 概括：指低等生物（真菌、地衣苔藓）开始在岩面上着生，促使岩石风化和成土作用发生发展的过程。 主要特点：土体浅薄，无明显的腐殖质层。 2)土壤腐殖化土壤腐殖化(生草化生草化)过程过程 （1) 形成条件： （2）形成过程： （3）剖面表现：腐殖质层（Ah） 概括：是指腐殖质形成并累积于土体中尤其是表层形成腐殖质层的过程。 3）土壤泥炭化过程（沼泽化过程）土壤泥炭化过程（沼泽化过程） （1) 形成条件：（2）形成过程： （3）剖面表现：泥炭层(H) 概括：在低洼积水的沼泽土中，在厌气条件下，有机残体进行不彻底的分解和微弱的腐殖化过程，而以 泥炭的形式聚积形成泥炭层。 18 4）土壤灰化过程）土壤灰化过程 （1) 形成条件： （2）形成过程： （3）剖面表现：灰化层(E、A2) 概括：是指在冷湿的寒温性针叶林植被下，土壤表层尤其是亚表层，SiO2 残留，R2O3 及腐殖质淋失的 过程。 5）土壤富铝化过程）土壤富铝化过程 （1) 形成条件：高温多雨的热带、亚热带湿润地区。 （2）形成过程： （3）剖面表现：铁铝层(Bs) 概括：是指热带、亚热带湿润地区，土壤中盐基和硅酸淋失，铁铝氧化物、高岭石富积的过程。 典型土壤：黄壤、红壤、赤红壤、砖红壤 概括：是指热带、亚热带湿润地区，土壤中盐基和硅酸淋失，铁铝氧化物、高岭石富积的过程。 典型土壤：黄壤、红壤、赤红壤、砖红壤 6）土壤黏化过程）土壤黏化过程 （1) 形成条件：在温带、暖温带湿润、半湿润生物气候条件下。 （2）形成过程：原生矿物的分解和黏土矿物（蒙脱石、伊利石）的形成较为强烈，表层生成的黏土矿物颗 粒随水向下发生机械淋洗并淀积在土体中下部，形成一个黏粒含量相对较高的层次。 （3）剖面表现：黏化层(Bt) 概括：是指土体中黏土矿物的生成及其在土体中下部淀积的过程。 典型土壤：棕壤、暗棕壤 7）土壤钙化过程）土壤钙化过程 （1） 形成条件：半干旱、半湿润气候。 （2）形成过程：易溶性碱金属盐大部分淋出土体，碱土金属碳酸盐仅在表层发生一定程度的淋溶，而在 土体中下部淀积，形成一个富含碳酸盐的层次。 （3）剖面表现：钙积层(Bk) 概括：是指土体中发生的碳酸盐（CaCO3、MgCO3）的淋溶和淀积过程。 典型土壤：黑钙土、栗钙土、黑垆土 8）土壤潜育化过程）土壤潜育化过程 （1) 形成条件：在整个土体或土体下部长期被水浸泡的情况下，通气不良，氧气缺乏，处于还原环境。 （2）形成过程：有机质还原形成还原性物质（NH3、H2、H2S、PH3、CH4 等） ，铁、锰等变价元素由氧化 态（Fe3+、Mn4+）变为还原态（Fe2+、Mn2+ ） ，形成一些呈青色、蓝色、绿色的蓝铁矿、菱铁矿、亚铁 铝硅酸盐等亚铁化合物，使整个土体或土体下部呈青灰色或蓝灰色。 （3）剖面表现：潜育层(G) 概括：是指在水分的长期侵润下，土体中物质发生还原，形成青灰色或蓝灰色的潜育层的过程。 9）土壤潴育化过程）土壤潴育化过程 （1) 形成条件： （2）形成过程： （3）剖面表现：潴育层（Bg） 概括：是指土壤在干湿交替的影响下，发生氧化还原反应，形成潴育层的过程。 10）土壤盐化过程：）土壤盐化过程： （1) 形成条件：多发生在地下水位较高，而气候干燥，蒸发旺盛的干旱、半干旱及海滨地区。 （2）形成过程： （3）剖面表现：盐化层（Bz） 概括：是指干旱、半干旱及海滨地区，易溶盐向表土聚积形成盐化层的过程。 典型土壤：盐土 19 11）土壤碱化过程）土壤碱化过程 （1） 形成条件：干旱、半干旱气候条件下，土壤中存在较多 NaCO3、NaHCO3 。 （2）形成过程： （3）剖面表现：碱化层（Etn） 概括：干旱、半干旱气候条件下，因土壤中积聚有较多的 NaCO3、NaHCO3 ,当土壤胶体吸附的交换性 Na+占到交换性阳离子总量的 20%或 30以上，土壤开始呈强碱性反应，物理性质恶化（胶体分散、结构 破坏、孔隙度下降、通气不良）的过程。 典型土壤：碱土 12）土壤白浆化过程（土壤漂洗过程）土壤白浆化过程（土壤漂洗过程） （1) 形成条件：（2）形成过程： （3）剖面表现：白浆层（E） 概括：在湿润地区排水不畅而又无地下水影响的平原阶地和岗地，由于土体质地黏重或冻层顶托等原因 造成的土层滞水，使铁锰还原而被下渗或侧渗水淋溶，形成白色的漂洗层（也称白浆层或白土层） 。漂洗过 程中只有铁、锰的淋溶，而无铝的移动。 典型土壤：白浆土 13）土壤的熟化过程）土壤的熟化过程 （1）概念：即人为培肥土壤的过程。通过各种技术措施(耕作、灌溉、施肥和改良等)，使土壤的耕性不 断改善，肥力不断提高的过程，即生土变熟土的过程。结果：在土壤上部形成了人为表层（Ap） 。熟化的土 壤土层深厚，有机质含量高，土壤结构良好，水、肥、气、热诸肥力因素协调，微生物活动旺盛，供给作 物水分、养分的能力强。标准：作物能高产。 （2）类型：2 个 水耕熟化过程：指在种植水稻或水旱轮作交替条件下的土壤熟化过程。结果：自然土壤、旱作土壤水稻 土。上部形成水耕表层（Ap1） ，其下形成犁底层（Ap2） 。 旱耕熟化过程：指在长期种植旱作农作物的过程中促使土壤熟化的过程。结果：自然土壤旱作土壤， 在中国地理发生学分类中，仅形成人为土中的灌耕土亚纲，包括灌淤土、灌漠土 2 个土类。 在中国土壤诊断学分类中，旱耕熟化过程包括灌淤熟化过程、土垫熟化过程、泥垫熟化过程，结果：自 然土壤旱耕人为土，包括灌淤旱耕人为土、土垫旱耕人为土、泥垫旱耕人为土 3 个土类。 14）土壤退化过程）土壤退化过程 （1）概念：是指因自然环境不利因素和人为开发利用不当而引起的土壤物质流失、土壤性状与土壤质量 恶化以及土壤肥力下降，作物生长发育条件恶化和土壤生产力减退的过程。 （2）类型：龚子同概括为 6 个方面，即土壤侵蚀、风蚀沙化、盐渍化、土壤污染、土壤性质恶化、耕地 的非农占用等（龚子同，1990） ； 赵其国概括为 3 个方面，即土壤物理退化、土壤化学退化、土壤生物退化（赵其国，1991） 。 四、土壤发育和演替四、土壤发育和演替 1.土壤的个体发育 （ 土壤的个体发育 （1）原始阶段：原始土壤，）原始阶段：原始土壤，(A)C 剖面，土体非常薄 （ 剖面，土体非常薄 （2）幼年阶段：幼年土壤， （）幼年阶段：幼年土壤， （O）AC 剖面剖面,土体较薄 （ 土体较薄 （3）壮年阶段：成熟（典型）土壤，）壮年阶段：成熟（典型）土壤，OABC 剖面剖面, 土层完整，土体较厚 （ 土层完整，土体较厚 （4）老年阶段：老年土壤，）老年阶段：老年土壤，OABC 或或 OAEBC 剖面剖面,土体厚而稳定土体厚而稳定 20 2.土壤演替土壤演替 由于地理环境的变化，而引起的土壤或土壤类型组合土被，由一种类型转变为另一种类型的过程。 第三章土壤的分类与分布 一、土壤的分类 （一）土壤分类概述 第三章土壤的分类与分布 一、土壤的分类 （一）土壤分类概述 1概念：根据土壤的发生发展规律，在系统认识土壤剖面形态、内在性质和肥力水平的基础上，按一概念：根据土壤的发生发展规律，在系统认识土壤剖面形态、内在性质和肥力水平的基础上，按一 定的原则和系统对土壤进行划分归类。定的原则和系统对土壤进行划分归类。(掌握掌握) 2目的：目的：4 个方面，正确反应土壤与环境（成土条件）之间的关系；正确反应土壤类型之间在发生上的 联系；正确反应土壤类型在地理分布上的地位；正确反应土壤的肥力水平和利用价值。 3意义意义 理论上：理论上：能反映土壤科学，尤其是土壤地理学的研究水平。 实践上：实践上：能直接、间接地为因地制宜推广各项农业技术，合理开发利用土壤资源，有效改良、培肥 和管理土壤，国土规划和整治，生态环境保育和管理等服务。 4.世界主要分类体系世界主要分类体系 1）土壤（地理）发生学分类）土壤（地理）发生学分类 理论基础理论基础(掌握掌握) ：道库恰耶夫的成土因素学说 分类依据分类依据(掌握掌握) 成土条件、成土过程与土壤属性。强调土壤与其环境条件之间的相互关系。 代表性土壤分类系统：代表性土壤分类系统：苏联土壤分类系统 也称伊万诺娃土壤分类系统，是世界上土壤发生学分类的典型代表。分类单元：八级，土类、亚类、土 属、土种、亚种、变种、土系、土相。 2）土壤系统分类（即土壤诊断学分类）土壤系统分类（即土壤诊断学分类） 分类依据分类依据(掌握掌握) ：诊断层和诊断特性。 代表性方案代表性方案(掌握掌握) 及其分类单元及其分类单元 美国土壤系统分类，是世界上最具代表性的土壤诊断学分类方案。六级：土纲、亚纲、土类、亚类、 土族和土系等。在土壤分类的数量化和标准化方面代表了目前世界土壤分类研究的新方向。 基础和前提条件：基础和前提条件：必须拥有大量有关土壤特性的数据，并应用数理统计方法，来确定所需特征项目 和量值范围。 （二）中国土壤（地理）发生学分类（二）中国土壤（地理）发生学分类（掌握，（掌握，110-115 页页) 1分类的基本原则分类的基本原则 发生学原则：发生学原则：严格贯彻发生学原则，即将成土条件、成土过程与土壤属性三者结合起来考虑，以土 壤属性（剖面形态和理化性质）为基础。 统一性原则：统一性原则：将自然土壤和耕种土壤作为统一的整体来考虑，以揭示两者在发生上的联系及其演变 规律。 2分类的单元分类的单元：7 级 土纲亚纲土类亚类土属土种变种 高级分类单元：高级分类单元：土纲亚纲土类亚类中级分类单元：中级分类单元：土属 基层分类单元：基层分类单元：土种基本分类单元：基本分类单元：土类 3.分类的依据分类的依据 1）土纲：）土纲：是土壤分类的最高级单元。将主要成土因素、主要成土过程和主要性状彼此一致的土类归 为一个土纲，不同土纲之间存在重大差异。全国共划分出 12 个土纲，如铁铝土、淋溶土、等。 21 2）亚纲：）亚纲：土壤分类中次于土纲的单元。主要依据土壤形成的水热条件、岩性和土壤属性的重大差异 来划分。全国共划分出 28 个亚纲。 例如：铁铝土土纲：细分为湿热铁铝土、湿暖铁铝土 2 个亚纲。淋溶土土纲：细分为湿暖淋溶土、湿 暖温淋溶土、湿温淋溶土、湿寒温淋溶土 4 个亚纲。漠土土纲：含干温漠土、干暖温漠土 2 个亚纲。 3）土类：）土类：是指成土条件、成土过程与剖面构型和性状特征类同的一组土壤。土类之间有质的明显差异。是 高级分类的基本单元。划分依据：划分依据： a.具有相同的生物气候、地质水文、耕作制度等条件。具有相同的生物气候、地质水文、耕作制度等条件。地带性土壤要具有相同的生物、气候条件。非地带 性土壤则具有相同的母质、或水文、或盐分等条件。 b.具有相同的成土过程具有相同的成土过程：如高度富铝化过程砖红壤；中度富铝化过程+强烈的黄化过程黄壤。 c.具有基本相同的发生层次和类似的肥力水平；具有基本相同的发生层次和类似的肥力水平； d.改良利用和提高土壤肥力的途径大体相同。改良利用和提高土壤肥力的途径大体相同。 4）亚类（）亚类（111 页） ：是土类的续分。依据主导成土过程以外的附加的或次要的成土过程来划分。 如 页） ：是土类的续分。依据主导成土过程以外的附加的或次要的成土过程来划分。 如：红壤土类，细分为红壤、黄红壤、棕红壤、山原红壤、红壤性土等 5 个亚类。 赤红壤土类，细分为赤红壤、黄色赤红壤、赤红壤性土 3 个亚类。 5）土属：是亚类与土种之间的过渡单元 划分依据： ）土属：是亚类与土种之间的过渡单元 划分依据：根据某些地方性因素某些地方性因素，如母质类型、岩性和区域水文等来划分。如：山原红壤，按母岩岩 性可分为石灰岩山原红壤、玄武岩山原红壤、砂岩山原红壤等；红壤按母质成分可分为：铁质红壤、铁铝 质红壤、硅铝质红壤等。 6）土种：）土种：是土壤分类的基层单元 根据土壤发育程度在量上的差异土壤发育程度在量上的差异来划分。同一土种，剖面构型、质地、结构、颜色、有机质含量和 PH 值 等基本相同。如胶泥田、鸡粪土等。 4.分类系统分类系统 12 个土纲、个土纲、 28 个亚纲、个亚纲、 61 个土类、个土类、 233 个亚类个亚类。 详见 112-115 页， 表 3-9 “ 中国土壤分类系统表 （中国土壤分类系统表 （1992） ”。 要求要求：记住所有土纲的名称，掌握各土纲中常见的土类、铁铝土纲中各土类（砖红壤、赤红壤、红壤、 黄壤）的亚类、石灰土所属亚类的名称。 （三）中国土壤系统分类（三）中国土壤系统分类（即诊断学分类，115-121 页） 1概述概述 是在引用国外成熟的诊断层和诊断特性，尤其是美国的土壤系统分类和联合国的世界土壤图中 所采用的诊断层和诊断特性，并根据我国土壤的实际情况和研究成果，对某些诊断层和诊断特性的概念和 区分标准作了修正和补充后提出的土壤诊断学分类。设立了 11 个诊断表层、20 个诊断表下层、2 个其它诊 断层、25 个诊断特性。 2.诊断层和诊断特性诊断层和诊断特性：是了解和鉴别中国土壤系统分类的依据 诊断层:用于鉴别土壤类别、在性质上有一系列定量化规定的特定土层。按其在单个土体或剖面上出现的 部位，可细分为诊断表层和诊断表下层，详见 116 页，表 3-10。 诊断表层：位于最上部的诊断层，包括 A 层和 AB 层。共设置有机表层、暗沃表层等 11 个诊断表层。 诊断表下层:位于诊断表层之下，由物质的淋溶、迁移、淀积或就地富集等作用而形成的具有诊断意义的 土层，包括 B 层和 E 层。共设置漂白层、铁铝层、黏化层等 20 个诊断表下层。详见 116 页，表 3-10。 诊断特性：用于鉴别土壤类别、具有定量规定的土壤性质（形态的、物理的和化学的） 。可出现于单个土体 的任何部位，或重复出现在某个或某些诊断层中。包括有机土壤物质、岩性特征、土壤水分状况、土壤温 度状况、腐殖质特性、铁质特性等。详见 116 页，表 3-10. 3分类单元分类单元：6 级级 土纲亚纲土类亚类土族土系 4土纲和亚纲：土纲和亚纲：见 121 页，表 3-12 22 土纲：根据主要成土过程产生的性质或影响主要成土过程的性质划分，共土纲：根据主要成土过程产生的性质或影响主要成土过程的性质划分，共 14 个，即有机土、人为土、灰 土、火山灰土、铁铝土、变性土、干旱土、盐成土、潜育土、均腐土、富铁土、淋溶土、雏形土、新成土。 亚纲：根据影响现代成土过程的控制因素所反映的性质亚纲：根据影响现代成土过程的