第四章、土壤形成与分类幻灯片.ppt

第一节土壤的形成发育过程及影响因素第二节土壤分类原则与分类系统第三节土壤分布的规律性 第四章土壤的形成 分类与分布 第一节土壤的形成发育过程及影响因素一 自然土壤的形成发育过程二 影响土壤形成的因素三 土壤剖面的发育四 土壤的基本成土过程 一 自然土壤的形成发育过程土壤形成学说的主要内容为 1 土壤的本质是土壤肥力 土壤的形成发育过程也就是土壤肥力的形成变化过程 土壤的形成和发展变化是地质大循环和生物小循环的统一 2 土壤肥力的变化决定于大小循环的强弱对比 这种对比关系决定于以生物为主导 包括母质 气候 地形 时间五大自然成土因素 1 地质大循环岩石矿物经风化作用所释放的可溶性养分和粘粒等风化产物 受雨水的淋溶 使其随雨水流入江河 汇入海洋 沉积以后 经过漫长的地质年代 又重新形成岩石 这种由岩石风化产物岩石的长期循环过程 我们称之为地质大循环 2 地质小循环土壤中的生物 特别是绿色植物选择吸收各种矿质养分 通过光合作用合成有机物 当生物体死去之后 生物残体通过微生物的分解作用 各种养分又重新释放出来 供给土壤生物循环利用 这一周而复始的过程称之为生物小循环 是风化释放出来的无机养分转变为生物有机质 再转变为无机养分的循环 在生物小循环过程中土壤养分得到固持富积 母质 岩石 海洋堆积物 养分释放 风化 土壤 淋溶搬运流失 成岩 地质大循环 生物体 生物小循环 地质大循环涉及空间大 时间长 植物营养元素不积累 地质小循环涉及空间小 时间短 植物营养元素积累 使土壤中有限的营养元素发挥无限作用 3 地质大 小循环的关系二者共同构成土壤发生的基础 没有地质大循环 岩石矿物中的养分难以释放 生物小循环不能进行 没有生物小循环 岩石风化释放出来的养分不能富集 土壤难以形成 没有地质大循环和生物小循环就不能形成有肥力的土壤 生物小循环非常重要 是建立在地质大循环的基础之上的 1 使土壤母质中有限的矿质元素发挥无限的营养作用 2 通过植物的生长改造作用 使营养元素组成更趋向合理 3 通过生物吸收 把分散的元素集中到土壤表层 4 生物小循环的性质 二 影响土壤形成的因素自然土壤是在母质 气候 生物 地形 时间及人为因素的综合作用下逐渐发育形成的 一 母质母质是构成土壤矿物的基本原料 又是植物矿质养料的最初来源 它对土壤的形成过程和土壤属性均有很大的影响 总而言之 土壤母质与土壤矿物质的矿物组成和化学组成 土壤机械组成有着先天的关系 同时也影响到土壤成土作用 1 土壤的质地主要是由母质的机械组成决定的 2 母质的矿物成分和化学成分对所形成的土壤的性质有重大的影响 3 不同母质所形成的土壤 其养分状况也不相同 二 气候气候对发生和演化影响最大的因素是降雨和温度 1 温度温度的差别直接影响土壤中的物理作用 化学作用及物理化学作用及生物化学作用的强度和方向 物质的转化和运动 寒冷地带 矿物质及有机质的化学分解作用微弱 植物生长缓慢 微生物活动弱 有机质分解困难 土壤中养分转化缓慢 热带地区 微生物活动快 养分转化快 土壤形成过程也快 2 降雨干旱地区 母质中盐份不易流失而积累起来 土壤形成过程中发生盐渍化及碱化土作用 湿润气候条件下 母质中盐基成分受强烈淋洗 土壤呈盐基不饱和状态 三 生物土壤生物包括植物 动物 微生物 其中绿色植物在成土过程中的作用是巨大的 1 绿色植物在土壤形成中的作用 1 植物具有选择吸收的性能植物在生长过程中 主动地吸收它所需要的营养元素 经生物代谢作用合成有机物 组成自己的躯体 当死亡后 留在土层中 可逐渐调整或消除母质层中各种营养元素比例失调的现象 为植物生活创造有利条件 例如 地壳中钠为2 40 钾为2 35 土壤中钠为0 58 钾为0 95 植物生长需要更多的钾 岩石风化形成母质后 植物对钾的吸收增加 使土壤中钾的含量提高 2 植物有集中养料的能力植物吸收养分是靠根系进行的 根系在土壤中分布是重量自上而下减少 长度是自上而下增加 越往下根的长度和须根数量大为增加 根系能把分布在土壤底层的养料向上运输 集中到土壤表层来 3 生物固氮作用原始土壤中缺乏氮素 在土壤形成过程中 通过生物的固氮作用 把空气中的氮素吸收 固定 使土壤具有氮素 通过生物的选择性吸收 集中保蓄及生物固氮作用 使生物所需的营养元素从无到有 由少到多 在土壤形成过程中足见聚集丰富起来 四 地形因素地形是指地表的起伏状态 坡向及其外貌形态 地形在成土过程中的作用主要表现在以下三个方面 1 地形对土壤水分的再分配2 地形对热量的再分配3 地形对母质的再分配 五 时间在其它各种成土因素相同的基础上 时间长短不同 土壤发育的程度和阶段不一致 时间越长 土壤性质及肥力的变化也越大 每个成土因素在土壤形成过程中的作用都有各自的特点 1 母质是形成土壤的物质基础 2 气候中的热量要素是能量的最基本来源 3 生物通过自己的生命活动将无机物转化为有机物 把太阳能转化为生物化学能 并以无限循环的形式把他们保存下来 改造了母质 形成了土壤 4 地形限制着地表物质和能量的再分配 间接对土壤起着不同的作用 5 时间因素是土壤形成过程的一个条件 任何一个空间因素和它们的综合作用效果都随时间的增长而加强 六 人为因素人类活动对土壤的形成具有两重性 1 对母质的有利影响对母质的不利影响 如污泥进入土壤2 对地形的有利效果 如保护 改造对地形的不利效果 如水土流失3 对气候的有利影响 如保护环境对气候的不利影响 如破坏环境4 对有机体的有利效果 如增施有机肥对有机体的不利效果 如化肥农药对土壤生物的伤害5 对时间的有利效果对时间的不利效果 三 土壤剖面的发育土壤剖面是指从地面向下挖掘而暴露出来的垂直切面 土壤有着统一的形成过程 其土体构型也有共同的规律性 自然土壤土体构型一般模式如下页图 农业土壤的土体构型 自然土壤的土体构型 四 土壤的基本成土过程 一 原始成土过程 二 有机质聚积过程 三 粘化成土过程 四 盐化成土过程 五 碱化成土过程 六 白桨化成土过程 七 灰化成土过程 八 脱硅富铝化成土过程 九 潜育化成土过程 十 潴育化成土过程 十一 熟化成土过程 一 原始成土过程原始成土过程是成土过程的起始阶段 岩石矿物开始风化 只有低等的植物和低等微生物参与成土过程 二 有机质聚积过程有机质的聚积过程是指在各种植物和水 热等成土因素的综合作用下 在土体中特别是土层上部大量积累有机物的过程 三 粘化成土过程指矿物颗粒由粗变细形成粘粒的过程 或粘粒在土体中淀积使粘粒含量增加的过程 粘粒的形成可通过物理性破碎和化学分解 使颗粒逐渐变小成为粘粒 也可由矿物的化学分解产物再合成 粘化过程包括两方面的含义 一是土层中粘粒受水的机械淋溶淀积过程为淀积粘化过程 二是指土体中的矿物未经迁移就地风化形成粘粒 称为残积粘化过程 粘化的形式又分为 1 残积粘化2 淀积粘化3 残积 淀积粘化 四 盐化成土过程盐化成土过程是在干旱 半干旱的气候条件下 地下水中的盐分通过毛管蒸发而在表土层累积的过程 它在干旱少雨蒸发量大 地下水位高 矿化度大的地方经常发生 此时含盐的地下水通过毛管作用上升至地表 水分蒸发后 随水分上来的盐分则残留在地表的土壤中 使表土盐分愈积愈多 当含盐量达到0 2 以上开始危害作物生长时 就形成盐土 五 碱化成土过程碱化过程指土壤胶体中有较多的交换性Na 离子 使土壤呈碱性反应 并引起土壤物理性质恶化的过程 它主要是通过土壤中Na2CO3的形成而发生的 较多的钠离子把土壤胶体上的交换性钙镁离子代换下来 使其与CO32 结合成难溶的CaCO3和MgCO3 随着交换作用的不断进行 当钠离子饱和度达20 以上 pH 9时 土壤便发育成碱土 通常碱土的表层含盐量较低 盐分主要集中于表土层以下柱状不透水的碱化层中 碱土与盐土相同分布 六 白浆化成土过程白浆化成土过程指在还原条件下 土壤亚表层中铁 锰的还原淋失和粘粒的机械淋溶相结合的过程 使土体中出现一个粉沙量高 FeMn缺乏的白色淋溶层 形成过程的实质是地表周期性滞水 并在有机质参与的还原条件下 亚表层中以胶膜状态包被于土粒表面上的铁锰被还原 并沿缓坡随侧向水流或垂直水流不断淋失 随着胶膜的消失 原来被胶结的土粒或结构体便分散成粘粒 悬浮于水中 后粘粒随水下移并在土层中淀积 结果使亚表层粘粒减少 粉沙增多 土色进一步变白 形成下层因铁 锰和粘粒的淀积而粘化 并不同程度地形成铁锰胶膜及结核 七 灰化成土过程灰化成土过程是在寒温带 寒带针叶林植被和湿润条件下 土壤中的铁铝与有机酸性物质螯合淋溶淀积过程 在这样的成土条件下 针叶林残落物富含单宁 树脂等酚类物质分解后产生酸性很强的富里酸及其他有机酸作为有机络合剂使表层土壤中的矿物质蚀变分解 且与金属离子结合为络合物 使铁铝等发生强烈的螯迁 到达B层 使亚表层脱色 只留下极耐酸的硅酸呈灰白色土层 灰化层 在剖面下部形成较密实的棕褐色腐殖质铁铝淀积层 八 脱硅富铝化成土过程铝硅酸盐类矿物发生强烈的水解 释放了盐基及游离硅酸 并发生强烈的淋失 而铁 铝氧化物淋溶作用较弱 在土层中相对的富积 九 潜育化成土过程在指土壤长期受水浸渍 在土体内所发生的还原过程 该过程的实质是土壤处于静水封闭中 因长期缺氧 加上分解有机质的参与 便形成低价化合物状态 通常若以低价铁为主 土壤呈兰青或黑色 若以低价锰为主 土壤则呈红棕色或稍带紫色 总之 潜育化是土壤长期浸没于不流动的地下水或托水层中发育的 潜育性土壤pH值一般在7左右 且往往含较多的易溶性磷 十 潴育化成土过程指土体处于季节性积水 在土体中交替发生的氧化还原过程 形成实质是土壤浸水经常移动 干湿交替导致氧化还原过程交替进行 渍水时变价的铁锰被还原成低价状态 并溶解在水中随水迁移 在土壤干燥时 这些已被还原的物质又被氧化形成高价氧化物并在土壤中淀积 在这种干湿交替下 潴育化土体中可出现锈纹 锈斑 黑色铁锰结核 红色铁锰胶膜及鳝鱼斑等新生体 十一 熟化成土过程指人类定向培育土壤肥力的过程 熟化成土过程兼受自然因素和人为因素的综合影响 其中人为因素占主导地位 熟化成土过程可分旱耕熟化过程 旱作条件下熟化成土过程 和水耕熟化过程 水田条件下熟化成土过程 1 旱耕熟化过程该过程为旱作条件下土壤的熟化过程 大致可分为二个阶段 一是改土阶段 二是培肥阶段 2 水耕熟化阶段该过程为在平整畦田的基础上 通过灌排 耕作 施肥等措施 定向培育高度肥沃水稻土的过程 第二节土壤分类原则与分类系统一 土壤分类的概念二 我国现行的土壤分类系统 一 土壤分类的概念土壤分类就是根据各种土壤之间成土条件 成土过程 土壤属性的差异和内在联系 通过科学的归纳和划分 把自然界的土壤进行系统排列 建立土壤分类系统 使人们能更好的认识 利用 改良 保护现有的土壤资源 二 我国现行的土壤分类系统土壤分类系统的级别在现行的我国土壤分类级别上 大都采用土纲 亚纲 土类 亚类 主要供小比例尺土壤图确定制图单元用 基层分类级别 土族和土系 主要供大比例尺土壤图确定制图单元用 其划分依据如下 1 土纲 最高土壤分类级别 根据主要成土过程产生的性质划分 2 亚纲 是土纲的辅助级别 主要根据影响现代成土过程控制因素所反映的性质划分如水分状况 温度状况或岩石特性等 3 土类 土类是分类级别中的基本单元 是亚纲的续分 根据反映成土过程的强度或次要控制因素的性质划分 4 亚类 土类的辅助级别 主要根据是否偏离中心概念 是否具有附加过程的特性和是否具有母质残留的特性划分 代表中心概念的亚类为普通亚类具有附加过程的为过渡亚类 具有母质残留特性的亚类为继承亚类 5 土族 是基层分类单元 它是在亚类范围内反映与土壤利用管理有关的土壤理化性质发生明显分异的续分单元 同一亚类的土族划分是地域性成土因素引起土壤理化性质变化在不同地理区域的具体体现 6 土系 最低级别的基层分类单元 它是发育在相同母质上由若干剖面形态特征相似的单个土体组成的聚合土体所构成 其性状的变异范围较窄 在分类上更具有直观性和客观性 第三节土壤分布的规律性一 水平地带性二 垂直地带性三 土壤分布的区域规律四 我国主要的土壤类型 土壤的分布规律 一 水平地带性分布规律 土壤在水平方向上随生物气候带而演替的规律性称为水平地带性 我国土壤水平地带性分布规律主要受水热条件的控制 1 纬度地带性分布规律 由于太阳辐射和热量在地表随纬度由南到北有规律的变化 从而导致气候 生物等成土因素以及土壤的性质 土壤类型也按纬度方向由南到北有规律的更替 称为土壤纬度地带性分布规律 在我国东部 形成湿润海洋土壤地带谱 由南而北依次分布着 砖红壤 赤红壤 红壤 黄壤 黄棕壤 棕壤 暗棕壤 漂灰土 2 经度地带性分布规律 由于海陆位置的差异 以及山脉 地势的影响 造成温度和降雨量在空间分布上的差异 使水热条件在同一纬度带内从东往西 从沿海到内陆随经度方向发生有规律的变化 土壤性质和土壤类型从东往西 从沿海到内陆地也随经度方向有规律地更替 称为土壤的经度地带性分布规律 在我国西部形成干旱内陆性土壤地带谱 由东向西分布着 黑土 灰褐土 栗钙土 棕钙土 灰钙土 灰漠土 二 垂直地带性土壤随地势的增高而呈现演替分布的规律性称为垂直地带性 土壤垂直地带性分布是山地生物气候伴随地势改变而造成的 它决定于相应的生物气候特点或者说决定于建谱土壤类型和山体的高度 三 土壤分布的区域规律土壤分布的区域性是指土壤在水平地带性和垂直地带性分布规律的基础上 在中小地形上 由于母质 水文地质和人为改造地形等原因而呈现土壤分布的中域和微域性分布规律 4 我国主要的土壤类型 4 1铁铝土纲 铁铝土 又称富铝土 是我国热带 亚热带湿润地区具有明显脱硅富铝化特征的土壤系列 包括红壤 黄壤 砖红壤和赤红壤等4个土类 铁铝土共性 主导成土过程是脱硅富铝化 大多数具有多元发生 即形成于古老富铝风化壳 都含有不同程度的氧化铁 铝 是不同程度富铝风化的产物 江西 湖南省的大部分 云南 广东 广西 福建等省区北部 贵州 四川 湖北 陕西 浙江 安徽等省的南部 红壤的基本性质 1 粘粒多而品质差 2 养分贫乏 酸度高 pH5 0 6 0 3 土层厚而耕层浅 一 红壤 红壤在我国主要分布在北纬25 31 之间的中亚热带广大地山丘陵地区 包括 二 砖红壤 砖红壤是我国最南端热带雨林或季雨林地区的地带性土壤 水平分布在北纬22 以南