土壤地理学课件8.doc

第八章 土壤的形成一、成土因素在成土过程中的作用（一）土壤形成因素学说土壤是成土母质在一定的水热条件下，经过一系列的物理，化学和生化作用而形成的。土壤的形成与发展是与其周围的地理环境密切相联系。土壤圈处于岩石圈、大气圈、水圈及生物圈的相互作用之中，所以土壤与成土条件之间的关系必然是有规律的。关于土壤和成土条件之间的学说即土壤形成因素学说。主要有两个著名的论点1、俄国道库恰耶夫的论点: 他认为土壤是气候，生物，岩石，地形和时间只五种自然成土因素综合作用下的产物。2、美国土壤学家詹尼: 他认为土壤的形成是在气候，生物，地形，母质，时间及其他未确定的因素综合作下的产物。现在，普遍认为的观点是：土壤的形成是在母质，气候，生物，地形和时间这五种自然因素的影响及人类活动的影响下而形成的。 （一）母质因素1.土壤母质是岩石风化的产物，它是土壤形成的物质基础。它对土壤的形成过程和土壤的形态均有影响。2.不同成土母质所形成的土壤，其养分情况也不同。3.土壤的属性继承了母质的性质。4.成土母质影响土壤质地。质地粗的母质形成的土壤质地也较粗；质地细的母质形成的土壤质地也较细。（二）气候因素气候影响岩石矿物风化强度温度高，风化速度快。气候对次生矿物形成有影响一般降水量增加，土壤粘粒含量增加。土温高，岩石矿物风化作用加强，因此，不同气候带的土壤，具有不同的次生粘土矿物。气候对有机质的积累和分解有影响过度湿润和长期冰冻有利于有机质的积累，而干旱和高温，好气微生物活动旺盛，有机质易于矿化，使有机质分解加快。随气候条件和土壤水热条件的变化，土壤中矿物质的迁移状况也有相应的变化。一般说，土壤中物质的迁移随着水分和热量的增加而增加。气候影响着土壤的分布规律，尤其是地带性分布规律。不同的气候带分布着不同的地带性土壤类型。（三）生物因素植物在成土过程中的作用A:把分散在母质、水体和大气中的营养元素选择的吸收起来，利用太阳辐射，进行光合作用，制造成活的有机质，并把太阳能转变为化学能。B:植物以有机残体的形式，聚集在母质表层。活有机质制造的愈多。然后，主要经过微生物的分解合成作用，或进一步的转化，使母质表层的营养物质和能量逐渐的丰富起来，改造母质，推动了土壤的发展。 动物在成土中的作用土壤动物区系的种类众多，数量大，在成土过程中，植物和动物的有机残体都是土壤有机质的来源，都参与了土壤腐殖质的形成过程。另外，土壤动物对土体中物质的迁移转化，对土壤的组成，性质和形态特征都有很大的作用。微生物在成土过程中的作用微生物一方面将有机质进行分解，另一方面合成腐殖质，然后又加以分解。有机质的矿质化以及合成腐殖质，是微生物在土壤中的主要功能。由于土壤性质和环境条件的不同，使微生物在种类和数量以及活动程度上均有很大差异。从而形成各种土壤。（四）地形地形是土壤形成的间接环境因素，在同一气候区间，不同的地形主要对水热条件，质地，养分等起了再分配作用。从而影响到土壤的形成。A: 地形高低直接影响土壤形成的水热条件一般气温随高度增加而降低，雨量随高度增加而增加。因而，在不同高度的地形部位上，形成了气候、植被、土壤的垂直分布，随海拔的升高，土壤类型依次变化。B:从地形的坡度看，坡陡侵蚀严重坡地上部的细土粒及可溶性物质容易随水流失，所以，土层薄，质地沙，水分不足，养分缺乏，植物生长较差。C:坡向对水热条件也有影响同一山地，南坡比北坡接受热辐射多，温度高，蒸发大，因此，同一高度的南北坡地上土壤也不相同。（五）时间 时间在成土过程中是一个强度因素。任何土壤的形成都需要有一定的时间，时间愈久，一切成土因素的作用就愈深刻。地质年代中的第四世纪所形成的沉积物，对大面积农业土壤的形成有重大影响。（六）人类活动 土壤的发育除了与上述的自然成土因素有关系外，人类的生产活动对土壤的形成和性质的影响也十分重要。人类活动作为土壤形成的外界因素，也要通过土壤内因起作用。但不能把人类的活动与其自然因素同等的看待，它们之间有着本质的不同。 人类活动的影响是有意识的，有目的的。人类活动对土壤的影响是广泛而深刻的。人类活动是社会性的，它受社会制度，社会生产力及科技水平影响。 二、土壤的形成过程（一）土壤形成的基本规律是物质的地质大循环过程与生物小循环过程矛盾统一。 1.物质的地质大循环：裸露的岩石受到太阳辐射能及大气降水，作用而进行的风化。形成疏松多孔的母质，岩石不仅在形态上和性质上受到改造，同时也把大量的矿物质养分释放出来，当它们受到大气降水的淋洗，渗入地下水或地表径流的搬运作用，形成海洋沉积物，这些沉积物在内营力的作用下，形成沉积岩，露出海面再次进行风化，以致形成新的风化壳母质。生物化学机械沉积作用 地壳上升风化作用 风化作用 土壤形成过程中，物质大循环图解2.生物小循环：是有机质的合成与分解对立统一的过程。 岩石矿物风化形成疏松多孔的成土母质。为植物的生长提供了基础。 最初生长在母质上的是对肥力要求不高的低等生物，它们利用大气中的二氧化碳为碳元素的营养来源，从母质中吸取数量不多的P、K、Ca、S等元素。从氧化母质的无机物中取得合成有机质的能量而生长繁殖，经过时间的富集，使母质上积累了有机质和养分元素。 特别是固氮菌的发育使土壤中的氮进一步积累，肥力水平继续提高，生物群落也相应的交替和发展，随后出现的是地衣，苔藓直至高等绿色植物的出现，极大的促进了土壤的形成。 它们能利用太阳能把二氧化碳和水合成大量的有机物，使土壤有机质空前富集起来，它们具有强大的根系，能把深层分散的养分吸进植物体。 植物死亡之后以有机残体状态积累在土壤的表层，在微生物的作用下，一部分进行分解，将保留于有机物中的化学能和养分转化为热能和物质养分。供植物再利用，另一部分有机质转化为腐殖质。腐殖质较稳定，从而使土壤中保留了植物所需的营养元素。可见，通过生物小循环过程，不仅控制自然界养料物质无限的淋失，同时也能使自然界有限的营养元素得到无限的利用。通过物质与能量的转移、聚集和转化，使母质转化为土壤。并促使土壤从简单复杂，从低级高级的发展。 土壤肥力不断提高 微生物分解生物的合成 风化作用 土壤形成过程中，生物小循环图解微生物分解腐殖质腐殖化矿质化养分释放通气性、保水性的产生3.地质大循环和生物小循环的关系 生物小循环是在地质大循环基础上发展起来的，没有地质大循环就不可能有生物小循环，而没有生物小循环也就没有土壤。 在土壤形成的过程中，这两个循环同时并存，互相联系，互相作用的，而地质大循环过程总的趋势是植物养分的释放、淋失过程。而生物小循环则是植物养分元素的积累过程，它使有限的元素纳入无穷利用途径。 （二）土壤形成的主要成土过程1、原始成土过程在裸露的岩石表面或薄层的岩石风化物上生长着低等植物，（地衣、苔藓及真菌、细菌等微生物）在低等植物和微生物的作用下开始积累有机物，并为高等植物的生长发育创造了条件。这是土壤发育的最初阶段，即原始土壤的形成。2、灰化过程土体表层氧化铁铝及腐殖质淋溶、淀积而使二氧化硅残留的过程。主要发生在寒温带针叶林植被下，其残落物中富含脂、蜡、单宁等酸性有机分解产物，其灰分缺乏盐基性元素，由于残落物疏松多孔，利于水分渗漏，导致强烈酸性淋溶。结果使土体上部碱金属和碱土金属淋失，土壤矿物中的硅、铝、铁发生分离，铁铝胶体络合淋溶淀积于下部，而使二氧化硅留于土体上部从而在表面形成一个灰白色的淋溶层，称为灰化层。3、粘化过程土体中粘粒的生成或淋溶、淀积而导致粘粒含量增加的过程。温带和暖温带半湿润半干旱地区，土体中水热条件比较稳定，发生较强烈的原生矿物分解和次生粘土矿物的形成，或表层粘粒向下机械淋洗。一般在土体中、下层有明显的粘粒聚积，形成一个相对较粘重的层次，称为粘化层4、富铝化过程在湿热地区，土壤中原生矿物强烈分解，盐基离子和硅酸大量淋失，铁、铝、锰在次生粘土矿物中不断形成氧化物而相对富集，这种铁铝的富集称为富铝化过程。这一过程伴随硅以硅酸的形式淋失 。由于铁的氧化使土体呈红色，甚至出现大量的铁结核。因此富铝化的土壤都呈红色。5、钙化过程碳酸盐在土体中淋溶、淀积的过程。在干旱半干旱地区，由于季节性淋溶，使矿物风化过程中释放出的易溶盐大部分被淋失，而硅铁铝等氧化物在土体中基本不发生移动，而最活跃的钙镁则在土体中发生淋溶、淀积，并在土体的中、下部形成一个钙积层。6、盐渍化过程易溶性盐类在土体上部聚积的过程。干旱少雨气候和高山寒漠带地区，土壤盐类聚积最为严重。成土母质中的易溶性盐类，富集在排水不畅的低平地区，在蒸发作用下，使盐分向土体表层聚集，形成盐化层。硫酸盐和氯化物是突出的盐类。7、碱化过程土壤吸收复合体上钠的饱和度很高，即交换性钠占阳离子交换量的20%以上，水解后，释放出来的碱，其PH值可达9以上，呈强碱反应，并使土壤的物理性质恶化的过程。8、潜育化过程在终年积水的土壤中的还原过程。由于土层长期被水浸润，空气缺乏，处于缺氧状态，高价的铁锰被还原为低价的铁锰。由于铁锰还原的脱色作用，使上层颜色变为灰蓝色或铅灰色，这个过程称为潜育化过程。这一还原层称为潜育层。9、潴育化过程土壤形成的氧化还原过程。潴育化过程是指土壤在一定时期内处于滞水状态，有干湿交替的过程，从而使土壤中的铁锰处于氧化和还原交替的过程。在滞水的环境下，铁锰还原迁移，而水位下降，铁锰又被氧化而产生淀积，在这种干湿交替下，土壤中形成锈纹、黑色的铁锰结核、红色的胶膜等新生体，这一层次称为潴育层。10、白浆化过程土壤表层由于上层滞水而发生的潴育漂洗过程。在土质粘重或地下水位比较高的地区，土壤表层经常处于周期性的滞水状态，在有机质参与的还原条件下，加上水分通过侧渗流失，带走还原的铁锰，与此同时，土壤粘粒也发生机械淋洗。因此，在腐殖质层之下出现白色的土层，称为白浆层。这是白浆化过程的主要特征。11、腐殖化过程在草原及草甸植被条件下，土层上部积累大量的有机质，由于气候、生物等因素作用下，大量积累的有机质不能彻底分解，进行着以嫌气过程为主的转化过程，未彻底分解的有机物及其中间体在微生物的作用下，进行着强烈的腐殖化的过程，形成了大量的腐殖质，在土壤表层积累未腐殖质层。自然界中广泛的成土过程。12、泥炭化过程在排水不良的地方，有机质有深厚的积累，这些有机质在过湿的条件下不被矿质化和腐殖化，而积累在排水不畅的地区，形成了泥炭。三.土壤发育土壤是在成土因素的作用下，产生了一系列的土壤属性，这些属性的内在综合表现为肥力，而其外在特征则反映于土壤剖面的形态、发生层上。所以，土壤剖面、发生层是土壤发育的具体的表现。（一）土壤剖面土壤剖面：从地面垂直向下的土壤纵断面，称为土壤剖面。 其深度一般达到基岩或达到地表沉积体的相当深度为止。一个完整的土壤剖面应包括土壤形成过程中所产生的发生学层次（发生层）和母质层。a腐殖质层 e淋溶层 c淀积层 d母质层 r母岩层 （二）发生层土壤发生层：指土壤形成过程中所形成的具有特定性质和组成的，并具有成土过程的特性的层次。 大致与地面是平行的。 作为一个土壤发生层，至少能被肉眼识别，其不同于相邻的土壤发生层。 不同的土壤发生层次，可根据其颜色，结构，质地，新生体等特征来划