土壤地理学土壤形成因素分析PPT课件

1 土壤地理学SoilGeography电子教案 主讲教师 寇太记 E mail tjkou 2 使用说明 本电子教案是为了方便学生使用面向21世纪课程教材 土壤地理学 第一版 张凤荣等编著 中国农业出版社 2002 而制作的 电子教案按照教材的章节而设计 多加以图表的形式 力图以形象 生动 简洁的方式传达各章的教学重点 教学难点以及可以选择的教学活动 3 目录与授课安排 4 课程学习的基本要求 学时 理论40 2 5个学分 选用教材 张凤荣主编 面向21世纪 高等院校教材 土壤地理学 中国农业出版社 2002 2007第3次印刷 方法 用CAI课件教学 以课堂讲授为主 内容 了解土壤地理学的基本知识与基本理论 掌握中国各个自然地理地带土壤的发生 发育 分异和分布规律 5 推荐教学主要参考书目 李天杰主编 土壤地理学 第3版 北京 高等教育出版社 2004 朱鹤键 何宜庚主编 土壤地理学 第1版 北京 高等教育出版社 1992 李天杰主编 土壤地理学 第2版 北京 高等教育出版社 1983 6 第1章土壤形成因素分析 主要内容 成土因素学说的建立 发展和现状 气候 生物 母质 地形与时间因素的成土作用分析 内动力地质作用 人类活动对土壤发生发展的影响 土壤形成过程 土壤发生层的表示符号 土壤剖面形态与土壤景观 重点与难点 七大成土因素的成土作用 土壤形成过程 土壤发生层的表示符号 土壤剖面形态与土壤景观 7 土壤形成因素分析的意义 土壤形成因素分析不仅是确定有关土壤知识概念与指导建立分类体系 也是野外鉴别土壤 划分土壤界线的重要参考依据 土壤形成因素学说 8 第一节成土因素学说 成土因素学说是研究外在环境条件对土壤发生过程和土壤性质影响的学说 是土壤发生学的研究内容 气候 生物 母质 地形时间外在环境条件内动力地质作用人类活动 9 第一节成土因素学说 土壤形成土因素学说的建立土壤学形成时期 人们孤立分析土壤与单一因素关系 B B 道库恰耶夫 创立成土因素学说 1883年 俄国黑钙土 为代表作 确立了土壤是个历史自然体 土瓖与环境辩证统一 创立了用综合性的观点和方法研究土壤形成 10 第一节成土因素学说 道库恰耶夫土壤形成土因素学说的基本观点它是5种自然因素综合作用的产物 各种成土因素所起的作用是相互不能代替的 所有成土因素始终是同时同地 不可分割地影响着土壤的产生和发展 随着成土因素的变化 随着空间因素的变化 土壤也随着不断形成和演化着 11 第一节成土因素学说 成土因素学说的发展B P 威廉斯提出了土壤统一形成过程学说H 詹尼 1948年 发表 成土因素 土壤形成因索学说就是研究各种外在环境因素在土壤形成过程中所起作用的学说 它的形成有一定的历史背景条件 因此 随着时代的发展 土壤形成因素学说还会不断地发展 强调生物因素的主导作用与人类活动的重大影响 提出了土壤年龄 土壤个体发育与演替不足是认识片面 S f Cl o r p t 式中的S Cl o r p t代表不同的成土因素局限为土壤形成方程式只是对土壤形成概念的一种概括 因各因素非孤立 故无法用现代数学逐个解答各成分 12 第二节气候因素成土作用分析 气候因素为土壤形成的外在推动力 气候是直接影响土壤的形成过程方向和强度的基本因素 影响土壤发生的重要气候因素是降水和温度 气候直接影响着土壤的水热状况 气候也通过植被的影响而间接地影响土壤形成 土壤的气候地带性规律明显 13 第二节气候因素成土作用分析 气候影响土壤有机质的含量气候对土壤化学性质和粘土矿物类型的影响气候与土壤粘土矿物类型的关系温带湿润与半湿润区以2 1型铝硅酸盐粘土矿物为主 亚热带湿润以1 1型为主 热带以三价二价氧化物为主 降水与土壤阳离了交换量的关系温带地区 随降水量增加 CEC呈增加趋势 14 第二节气候因素成土作用分析 2 气候对土壤化学性质和粘土矿物类型的影响降水与盐基饱和度 土壤酸碱度的关系年降水量少而蒸发迅速的地区 土壤呈中性或偏碱性 湿润区土壤的盐基饱和度降低而酸度增加 降水对土壤中盐分积累与淋洗的影响降水影响土壤中易溶盐的多少 西北易溶盐大量积聚 K Na微淋而CaSO4聚 华北内蒙二价盐开始淋溶 华东 华中 华南XCO3淋失 XSiO4下移 15 第三节生物因素成土作用分析 成土作用中的生物因素包括植物 动物和微生物 动物表现为对土壤物质的机械混合与有机质消耗 微生物分解有机质合成腐殖质 植物主要指森林与草地自然植被 生物因素是影响土壤发生发展的最活跃因素 植物为主导因素 16 第三节生物因素成土作用分析 植被类型影响土壤中有机质的数量和分布 草原土壤 森林土壤 约高2倍 森林SOM积于土表 向下锐减 草地SOM向下渐降 植被类型对植物营养循环的影响 草地碱金属比森林高 故盐基饱和度 pH均高 植被类型影响土壤淋溶与淋洗的速度 森林比草地有较强的淋溶强度 17 第四节母质因素成土作用分析 母质是形成土壤的物质基础 在生物 气候条件相同的情况下 母质在影响土壤性质 土壤肥力特征以及土壤类型分异上起着决定性的作用 18 第四节母质因素成土作用分析 母质影响土壤发生发展的三个共同点母质的质地和土壤性状的关系细质地的母质上发育的土壤 一般SOM含量高 母质层理对土壤发育的影响上轻下粘的母质 形成 蒙金土 上粘下砂的母质 形成 漏风土 母质组成和土壤性质的关系矿质土壤质地粘重 石英类产生粗质地的土壤 19 第五节地形因素成土作用分析 地形在土壤形成过程中 只是通过对物质与能量的再分配起间接作用 地形是影响土壤与环境之间进行物质 能量交换的一个重要场所条件 20 第五节地形因素成土作用分析 地形通过影响降水和辐射的再分配而影响土壤发生正地形是物质和能量的分散地 负地形是物质和能量的聚集地 地形影响土壤形成过程中的物质再分配地形对成土母质的再分配因侵蚀 坡蚀凹累积 地形对化学风化产物的再分配高处向低处淋洗迁移 21 第六节时间因素成土作用分析 气候 生物 母质 地形等因素 是通过时间因素作用于成土过程的 具有不同年龄或不同发生历史的土壤必然存在着性状上的差异 22 第六节时间因素成土作用分析 概念土壤年龄包括绝对年龄和相对年龄 土壤绝对年龄指就一个具体土壤而言 它的绝对年龄应当从该土壤由新鲜风化层或新母质上开始发育的时候算至目前的时间段 相对年龄指某一个体土壤的发育程度 23 第六节时间因素成土作用分析 辨析相对年龄可以通过土壤发育程度即剖面土层分异程度来判断 绝对年龄则需用地学测年的方法确定 如地层对比法 古地磁断代法 热释光法 同位素法等 24 第六节时间因素成土作用分析 土壤发育速度土壤发育速度取决于成土条件 不同的土壤发育阶段 土壤发育速度不同 土壤的发育速度整体上随发育阶段而变化 以有机质含量表征分三阶段 土壤发育初期 SOM含量迅速增加 成熟阶段SOM达到饱和 老年期SOM下降 以硅酸盐粘土矿物的形成来表征 25 第六节时间因素成土作用分析 土壤发育的主要阶段糼年土 仅A C层 成熟阶段 B层开始发育 老年土 成熟阶段再往下发展 古土壤与遗留特征 埋藏古土壤 残存古土壤 古土壤残余物 26 第七节内动力地质作用对土壤形成的影响 构造运动对土壤发生的影响 新构造升降运动引起侵蚀基准面变化 出现埋藏土壤 发育迟缓的土壤 黄土高原区 火山喷发作用对土壤发生的影响 火山灰上形成新的土壤 出现埋藏土壤 27 第入节人类活动对土壤形成的影响 人为活动是人类根据生活和生产的要求而对土壤的干预 属社会成土因素范畴 人为影响 干扰 土壤的形成发展 具有双重性 正效应 垦植熟化 负效应 产生破坏性 剥削地力 加速侵蚀 沙化 污染 28 思考与作用 论述各成土因素在土壤形成过程中的作用 29 第九节土壤的形成过程 一 基本成土过程根据成土过程中物质 能量的交换 迁移 转化累积的特点 土壤共分12个主要过程 1 原始成土过程2 有机质积累过程3 粘化过程4 脱硅富铝化过程5 钙化过程6 盐化和脱盐化过程 7 碱化和脱碱化过程8 潜育化过程9 潴育化或氧化还原过程10 白浆化过程11 灰化过程12 熟化过程 30 第九节土壤的形成过程 一 原始成土过程从岩石露出地表而有微生物着生开始到高等植物定居之前形成的土壤过程 称之为原始成土过程 本过程基本可分为三个阶段 1 岩漆阶段 2 地衣阶段 3 苔藓阶段 31 第九节土壤的形成过程 二 有机质积累过程有机质在土体中的聚积 是生物因素在土壤中发展的结果 包括以下几种形式 1 枯枝落叶堆积过程 2 斑毡化过程 3 腐殖化过程 4 泥炭化过程 32 第九节土壤的形成过程 三 粘化过程是指土体中的矿质颗粒由粗变细而成粘粒 以及粘粒在剖面中积聚的过程 分残积粘化过程和淋溶粘化过程 残积粘化过程指指在温暖的半湿润气候条件下 原生矿物进行土内风化形成粘粒并聚积在B层 形成Bt层的过程 淋溶粘化指也称淀积粘化 指在湿润和半湿润的温暖地带 土体上层风化的粘粒分散于土壤水中形成悬液 并随渗漏水活动而在土内迁移 33 第九节土壤的形成过程 四 脱硅富铝化过程指在湿热的生物条件下进行的脱硅作用和铁铝相对富集的作用 也称为富铁铝化过程 在湿热条件下 硅铝酸盐矿物发生强烈的水解 释放出盐基 硅酸 盐基离子与硅酸不断自风化液中流失 而铝 铁 锰等元素在碱性风化液中发生沉淀而富集于原来的土层中 34 第九节土壤的形成过程 五 钙化过程指碳酸盐在土体中淋溶和淀积的过程 包括积钙 脱钙 复钙三个过程 土层的钙含量不断增加的过程称之积钙的过程 土层中钙来断减少的过程称之脱钙过程 土体中脱钙后又重新积累碳酸钙的过程称之为复钙过程 35 第九节土壤的形成过程 六 盐化和脱盐化过程盐化是指土壤中易溶性盐的积累过程 脱盐过程是指盐化土壤或盐土中易溶性盐的淋失过程 盐化土壤包括 1 漠境盐土 残积盐化过程 过去盐分保存至今 2 次生盐化 不合理灌溉抬高地下水 3 滨海盐土 土体盐分过多 36 第九节土壤的形成过程 七 碱化和脱碱化过程指土壤胶体中含15 以上交换性钠 使土壤呈碱性反应并产生碱化层的过程 碱化过程包括碱质化 或钠质化 和碱性化两方面 脱碱化是指碱化土和碱土的碱化度和总碱度以及pH降低的过程 碱质化是指土壤碱化度或钠化率 交换性钠占阳离子交换量的百分率 提高的过程 20 碱性化是指土壤溶液中总碱度 CO3 HCO3 增大 1 5me L 和pH 9的过程 37 第九节土壤的形成过程 碱化过程发展的特点 1 盐的底聚性 表土含盐量很低 2 有柱状碱化层 在表土以下形成柱状碱化层 3 碱化层有一定量苏打 Na2CO3 故碱土呈碱性反应的特点 不含或少含易溶性盐 中性盐 38 第九节土壤的形成过程 八 潜育化过程指土体长期渍水条件下使变价元素 铁 锰 转变为还原状态 形成灰色 深灰色或灰蓝色土层的过程 它要求土壤有渍水 包括常年或季节性渍水 有机质处于嫌气性分解状态这两个条件 分为底潜 发生在土体底部 通潜 地下水位接近地表 表潜 土壤表层滞水引起 39 第九节土壤的形成过程 九 潴育化或氧化还原过程土体中地下水产生季节性升降变化 促进氧化还原作用交替进行 在土体结构表面出现锈纹 锈斑或铁锰结核的过程 也称假潜育过程 潜育化与潴育化共同特点都是渍水影响下发生的 但后者渍水经常处于变动状况 干湿交替 下 土体中形成锈纹 锈斑或铁锰结核的土层 40 第九节土壤的形成过程 十 白浆化过程指土体中出现离铁 离锰的漂洗过程 其机理是还原加淋溶 白浆化过程也可说成是还原性漂白过程 白浆层盐基 铁 锰严重漂失 它是由于土壤质地粘重 冻土层顶托等原因 使雨水或冻融水滞留于土体上层 造成上层土壤还原条件 在有机质参与下 土壤中的游离氧化铁 锰发生还原溶解 随侧渗水或直渗水淋失 41 第九节土壤的形成过程 十一 灰化过程指土体表层 特别是亚表层 SiO2残留 铁 铝与腐殖质形成络合物的淋溶淀积过程 产生的前提是 1 充沛的水分淋洗 2 强酸性腐殖质产生 3 多酚类等有机络合物的存在 明显进行地区是在我国寒温带针叶林 42 第九节土壤的形成过程 十二 熟化过程土壤熟化过程是指耕种土壤兼受自然因素和人为因素综合影响下进行土壤发育的过程 其中人为因素起主导作用 水耕熟化过程 指在有水层条件下的耕作熟化过程 如水稻土的形成过程 旱耕熟化过程 指在无水层条件下的耕作熟化过程 如旱作土壤的形成过程 43 第九节土壤的形成过程 二 形成主要土壤发生层的成土过程 一 成土过程中基本的物理 化学与生物变化1 淋溶与淀积是土壤剖面发育 分化最主要的原因 共同特征是使物质在土壤剖面的上下层之间发生位移 2 分解与合成包括有机质与矿物质的分解与合成 既有化学过程 也有生物过程 44 第九节土壤的形成过程 一 成土过程中基本的物理 化学与生物变化3 迁移与富集迁移机制有 1 溶迁作用 2 络迁 螯迁作用 3 悬迁作用 4 生物迁移作用 4 侵蚀与堆积5 土体扰动扰动的原因有 1 动物扰动 2 植物根系洞穴扰动 3 冻融扰动 4 粘化 自耕 扰动 5 人为耕作扰动等 45 第九节土壤的形成过程 二 主要成土过程归类 一 矿物风化为主的成土过程 1 原始成土过程2 粘化过程3 富铝化过程二 生物富集为主的成土过程 1 有机质积累过程三 盐分聚积为主的成土过程 1 钙化过程2 盐化过程3 碱化过程四 氧化还原为主的成土过程 1 潜育化过程2 潴育化过程五 淋溶为主的成土过程 1 灰化过程2 白浆化过程六