第九章-土壤形成过程及土壤剖面.ppt

第一节土壤形成过程第二节土壤剖面,第九章土壤形成和土壤剖面,第一节土壤形成过程,一、土壤形成过程的实质二、土壤形成因素三、土壤的基本成土过程,一、土壤形成过程的实质,（一）物质的地质大循环,岩石经风化作用形成母质，使封闭在岩石内部的各种营养元素，由不溶状态转变为可溶状态，不断遭到淋洗，首先流入江河，再汇入海洋，绝大部分营养元素沉于海底，变成各种沉积岩，然后，又重新露出地面，再进行风化、释放出养料，再流入海洋，周而复始，循环不已。,物质的地质大循环是一个地质学的过程，每一轮循环所需时间长，作用范围广。,（二）生物小循环,生物小循环：植物营养元素在生物体与土壤之间的循环（吸收、固定和释放的过程），称为营养物质的生物小循环。,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。在生物小循环过程中土壤养分得到固持富积。,其结果使植物营养元素逐渐在土壤中增加，累积的方向是向上的。生物小循环是生物学过程，每一轮循环的时间短，范围小。,（三）地质大循环与生物小循环的矛盾统一,土壤形成是一个综合性的过程，其实质是物质的地质大循环与生物小循环的对立统一，其中小循环是矛盾的主要方面。,地质大循环是物质的淋失过程，生物小循环是营养元素的集中过程，二者是矛盾的。但是，如果没有大循环，岩石中营养元素不能释放，生物无法生活，也就没有小循环；如果没有小循环，大循环照常反复进行，但风化中不能累积营养元素，母质的肥力不能发展，也就不能生成土壤。,地质大循环和生物小循环的共同作用是土壤发生的基础。土壤的形成要求两个方向相反的循环同时、同地进行，而且小循环是矛盾的主要方面。,二、土壤形成因素,土壤形成因素又称为成土因素，是影响土壤形成和发育的基本因素，这些因素已经对土壤形成发生影响或将继续影响土壤的形成。成土因素可概分为自然成土因素和人类活动因素。,自然成土因素包括：母质、生物、气候、地形和时间。人类活动因素也是土壤形成的重要因素，可对土壤性质和发展方向产生深刻的影响，有时甚至起着主导作用。,（一）母质,母岩：与土壤形成有关的块状固结的岩体称为母岩；母质：与土壤发生直接联系的母岩风化物及其再积物称为母质。它是形成土壤的物质基础，是土壤的前身。,（1）母质矿物、化学特性对成土过程的速度、性质和方向的影响,不同母质因其矿物组成、理化性状的不同，在其他成土因素的作用下，直接影响着成土过程的速度、性质和方向。,例如，在石英含量较高的花岗岩风化物中，抗风化很强的石英颗粒仍可保存在所发育的土壤中，而且因其所含的盐基成分（K、Na、Ca、Mg）较少，在强淋溶下，极易完全淋失，使土壤呈酸性反应；反之，富含盐基成分的基性岩，如玄武岩、辉绿岩等风化物，则因不含石英，盐基丰富，抗淋溶作用较强。,（2）母质的粗细及层理变化对土壤发育的影响,母质的机械组成直接影响土壤质地，从而影响土壤形成以及一系列土壤理化性质。,例如，对于砂质母质，水分可以自上而下的迅速穿过，在土壤中滞留和作用时间短，而不易引起母质中的化学风化，故其成土作用和土壤剖面发育缓慢。而壤质母质透水性适宜，最有利于当地各成土因素的作用，形成的土壤常具有明显的层次性。,（3）母质层次的不均一性也会影响土壤的发育和形态特征,如冲积母质的砂黏间层所发育的土壤易在砂层之下、黏层之上形成滞水层。,（二）生物,生物因素是土壤发生发展中最主要、最活跃的成土因素。由于生物的作用，才把大量太阳能引进了成土过程的轨道，才有可能使分散在岩石圈、水圈和大气圈的营养元素向土壤聚积，从而创造出仅为土壤所固有的肥力的特征，并推动了土壤的发育和演变。从这种意义上说生物因素在成土过程中起着主导的作用。,生物因素包括植物、动物和微生物，它们在土壤形成过程中所起的作用是不一样的。,1.绿色植物在土壤形成中的作用：,绿色植物是土壤有机质的初始生产者。它的作用首先表现在把分散在母质、水圈和大气中的营养元素选择性地吸收起来，利用太阳辐射能，进行光合作用，制造成有机质，把太阳能转变成化学能，再以有机残体的形式，聚积在母质表层。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地丰富起来，改造了母质，产生了完整的肥力特征，形成和推动了土壤的发展。,2.动物在成土过程中的作用：,土壤动物，如蚯蚓、啮齿类动物、昆虫等的生命活动，对土壤形成也有着重要的作用。森林下的枯枝落叶层、繁茂的草原被覆层，是土壤动物、昆虫的大千世界，生活在土壤中的动物，通过其生命活动、机械扰动，参加了土壤与动物之间，以及土壤中的物质和能量的交换、转化过程，相当深刻地影响土壤的形成与发育。,*养分转化*自微小的原生动物至高等脊椎动物所构成的动物区系，均以其特定的方式参加了土壤中有机残体的破碎与分解作用，并通过搬运、疏松土壤及母质影响土壤物理性质。某些动物如蚯蚓还可参与土壤结构体的形成，其分泌物可引起土壤的化学成分的改变。*动物遗体增加土壤有机质,3.微生物在土壤形成中的作用：,微生物是分解者、还原者。土壤中微生物种类繁多，数量极大，对土壤的形成，肥力的演变起着重大的作用。其中最主要的是作为分解者推动土壤生物小循环不断发展。微生物一方面将有机质完全分解；另一方面合成土壤腐殖质，其后又进行分解。这样构成了土壤中营养元素循环，并导致腐殖质的形成和土壤腐殖质层中能量及有机元素的积累。,（三）气候,气候不仅直接影响土壤的水热状况和物质的转化与迁移，而且还可通过改变生物群落（包括植被类型、动植物生态等）影响土壤的形成。地球上不同地带由于热量、降水量及干湿度的差异，其天然植被互不相同，土壤类型也不相同。此外，气候条件还可影响土壤形成速率。,温度：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：在干旱气候条件下，盐类不断积累，使土壤发生盐渍化现象。土壤的淋溶作用较弱，富含盐基物质，交换性盐基呈饱和状态。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。,东北的黑土、南方的红土和西北的荒漠土是在怎样的气候条件下形成的？,黑土,砖红壤,棕漠土,（四）地形,地形在土壤形成中的直接作用是引起地表物质与能量的再分配，它和母质、生物、气候因素的作用不同，它与土壤之间并未进行物质和能量的交换，而只是成为影响土壤母质和环境之间进行物质和能量交换的一个条件。,其主要作用表现为：,A.一方面是使物质在地表进行再分配；B.另一方面是使土壤及母质在接受光、热条件方面发生差异，以及接受降水或潜水在土体的重新分配方面的差异。,1.地形使物质在地表进行再分配,地形：地表的形态，又称地貌地貌类型：高山、低山、谷地、平原地形部位：岗、土旁、冲，在不同地形部位分布不同的母质和土壤。,2.地形对地表能量（水热）的再分配,（1）海拔高度上升100m，气温下降0.6。（2）不同地形影响着地表温度的差异。这是由于高度、坡度和方位等不同，引起太阳辐射吸收和地面辐射的不同造成的。地形支配着地表径流，在很大程度上也决定着地下水的流动情况，因而在同一地区内，不同地形有着不同的土壤水分状况。这也称之为地面水热条件的重新分配。,由于地形影响着水、热条件的再分配，从而影响母质类型的分配以及植被类型的分布，所以在不同的地形上，就形成不同的土壤类型。例如高低悬殊的山地，一般气温随高度的增加而降低，雨量随高度增加而增加。由于水热条件的变化，使植被也随着变化，表现出气候和植被的垂直变化的特点，这就决定了土壤类型也呈垂直分布。,（五）时间,时间因素可体现土壤的不断发展。时间因素是土壤形成的强度因素。当我们肯定了土壤是上述母质、气候、生物和地形等综合作用的产物，就必须承认它们对土壤形成的综合作用的效果是随着时间的增长而增强的。具有不同的年龄、不同发生历史的土壤，在其它因素相同的条件下，必然属于不同类型的土壤。,正像一切历史自然体一样，土壤也有一定的年龄。土壤年龄是指土壤发生发育时间的长短。土壤年龄分为绝对年龄和相对年龄。绝对年龄是指该土壤在当地新鲜风化层或新母质上开始发育时算起迄今所经历的时间，通常用年表示。相对年龄：指土壤的发育阶段或土壤的发育程度。土壤剖面发育明显，土壤厚度大，发育度高，相对年龄大；反之相对年龄小。相对年龄可用来描述土壤形成过程的速度和发育阶段更替的速度。,（六）人类活动对土壤发生演化的影响,人类活动在土壤形成过程中具有独特的作用，有人将其作为第六个因素，但它与其他五个自然因素有本质的区别。因为人类活动对土壤的影响是有意识、有目的、定向的，具有社会性，它受着社会制度和社会生产力的影响。,有利：开垦、翻耕、施肥、灌溉生土熟土肥沃土壤不利：沙化、盐碱化、水土流失土壤退化,同时，人类对土壤的影响具有双重性，利用合理则有助于土壤质量的提高；利用不当，就会破坏土壤。,（七）六个成土因素的关系,上述各种成土因素可概分为自然成土因素和人为活动因素，前者存在于一切土壤形成过程中，产生自然土壤；后者是在人类社会活动的范围内起作用，对自然土壤进行改造，可改变土壤的发育程度和发育方向。各种成土因素对土壤形成的作用不同，但都是互相影响、相互制约的，一种或几种成土因素的改变，会引发其他成土因素的变化。,母质：土壤形成的物质基础；气候：能量的基本来源；生物：生物的功能是把物质循环和能量交换向形成土壤的方向发展，使无机能转变为有机能、太阳能转变为生物化学能，促进有机质积累和土壤肥力的产生；地形、时间、人类活动：影响土壤的形成速度和发育程度及方向。,（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）白浆化成土过程（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,三、土壤的基本成土过程,在冰雪覆盖、寒冷干燥的条件下，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。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。,（一）原始成土过程,本过程基本可分三个阶段：（1）首先是“岩漆”阶段（2）“地衣阶段”（3）苔藓阶段,首先是出现自养型微生物的“岩漆”阶段，出现的生物为自养型微生物，如绿藻、硅藻等，及其共生的固氮微生物，将许多营养元素吸收到生物地球化学过程中；接着是“地衣”阶段，在这一阶段，各种异养型微生物，如细菌、真菌、地衣共同组成的原始植物群落，着生于岩石表面与细小孔隙中，通过生命活动使矿物进一步分解，使细土和有机质不断增加，即所谓“地衣”阶段。第三阶段是苔藓阶段，生物风化与成土过程的速度大大加快，为高等绿色植物的生长准备了肥沃的基质。在高山冻寒气候条件的成土作用主要以原始过程为主。,过去认为先有物理风化与化学风化形成碎屑物质，释放出部分养料与水分的贮存条件，而后才有生物着生，开始了生物风化与成土过程，现在研究看出，岩石风化与原始成土过程也可以同时同步进行。,有机质在土体中的积聚是生物因素在土壤形成过程中的具体表现，但生物创造有机质及其分解与积累又常受到气候与其它成土因素的综合影响，一般有以下几种：,（二）有机质聚积过程,1、腐殖化过程（humification）：2、粗腐殖质化过程（raw-humification）：3、泥炭化过程（paludification）：,1、腐殖化过程：它主要表现在草原土壤系列，即半干旱与半湿润的温带草原、草甸或森林草原等生物气候条件下，每年的有机质量在土体积累较大，有明显的“死冬”季节使有机质停止分解，加以土壤的水分状况促使其土壤微生物进行适量的好气与嫌气分解，土体中的饱和程度也较高，因而形成较高的黑色胡敏酸的钙饱和腐殖质，腐殖质A层深厚（如30cm），土层松软。,2、粗腐殖质化过程：它主要表现在淋溶土或森林土壤系列。森林的残落物较多，但单宁含量高，降水量较大，残落物腐解过程较差，形成所谓酸性的粗腐殖质化过程，其腐殖酸以富里酸为主，腐殖层也较薄。其上的粗腐殖质多用Aoo，或O表示，枯枝落叶层。,3、泥炭化过程：在沼泽、河湖岸边的低湿阶段，地下水位高，土体中水分过湿，湿生、水生生物年复一年枯死，其残落物不易被分解，日积月累堆积形成有机物质分解很差的泥炭，未分解的植物残体，称为泥炭化过程。地表的泥炭化过程与底层的潜育化往往是同时发生的。,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。,（三）粘化成土过程,粘化的形式分为：,1、残积粘化2、淀积粘化,淀积粘化过程：土层中粘粒受水的机械淋溶淀积过程。多发生在暖温带和北亚热带湿润地区的土壤中。残积粘化过程：土体中的矿物未经迁移就地风化形成粘粒。多发生在温暖的半湿润和半干旱地区的土壤中。,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。盐化土壤中的盐分主要是一些中性盐，如氯化钠（NaCl）、硫酸钠（Na2SO4）、氯化镁（MgCl2）和硫酸镁（MgSO4）等。,（四）盐化成土过程,盐化成土过程在干旱少雨，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。,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。,（五）碱化成土过程,碱化成土过程主要是通过土壤中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，pH9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。,（六）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砂量高，Fe、Mn缺乏的白色淋溶层。,白浆化成土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，粉砂增多，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。,在较冷凉湿润地区，由于质地粘重、冻层顶托等原因，易使大气降水或融冻水在土壤表层阻滞。造成上层土壤还原条件，在有机质这个强还原剂的参与下，使铁锰还原并随下渗水而漂洗出上层土体，这样，土壤表层逐渐脱色，形成一白色土层白浆层。因此，白浆化过程也可以说成是还原性漂白过程。白浆层盐基、铁、锰严重漂失，土粒团聚作用削弱，形成板结和无结构状态。,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。,（七）灰化成土过程,在灰化成土过程这样的成土条件下，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。,灰化过程一般发生在冷湿的气候条件下，尤其是在寒带针叶林地区最为典型。灰化作用发生的具体条件可以概括为四点：,降水量大于蒸发量，保证它有充足的水分形成常年向下的淋洗水流。比较低的温度条件，微生物的活性受到限制，有机质分解缓慢，有机酸大量积累。特别是具有寒冷漫长的冬季与短暂凉爽夏季的地区，对灰化作用最有利。,地表植物残体积聚，形成较厚的覆盖层。残落物中缺乏盐基元素，腐解产生的有机酸酸性很强。母质排水条件良好，质地不很粘重，有利于水分下行。,指在湿热气候条件下，土壤形成过程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积累，这种铁、铝的富集称富铝化过程。由于伴随着硅以硅酸形式的淋失，亦称为脱硅富铝化过程。由于铁的氧化染色作用，土体呈红色，甚至出现大量铁结核或铁磐层。,（八）脱硅富铝化成土过程,图由土壤的富铝化过程所形成的模式土层示意图,它出现在高温多雨的气候条件下。湿润的低纬度地区几乎都有程度不同的铁铝化作用发生。铁铝化发生的具体条件是：,全年降雨量大于蒸发量，或者有一定的蒸发大于降水的旱季。但总起来看土壤水分以下行淋洗为主。持续高温，土壤细菌和真菌活动强烈，死亡植物迅速彻底的分解，产生的有机酸很少。,植被繁茂，生物量较大，有机质主要分布于活体之内，地面及土壤中有机质不多，生物循环作用旺盛。母质排水条件良好，有利于淋溶过程的进行。,铁铝化作用与灰化作用的最大差别就在于腐殖质的积累不多，产生的有机酸很少，表面土壤只呈微酸性反应。高温多雨地区也是风化作用最强烈的地区。土壤中的化学风化进行得比较彻底，原生硅酸盐矿物风化后，释放出盐基离子和硅酸根离子（SiO32-），并形成高岭石及三水铝石和赤铁矿等稳定的次生三二氧化物R2O3（nH2O）。,在酸性和弱酸性条件下，盐基离子和硅酸根离子随水淋溶，但氧化铁和氧化铝却不受淋洗（只有当pH4.5的强酸条件时才会移动），而是作为残余物质留在土层之中。下渗的水流带走了硅酸根和大部分的盐基离子，铁铝氧化产物由于其他成分被淋洗而变得相对富集。,铁铝化过程的结果在土壤剖面上并没有产生像灰化土那样鲜明的层次分异，而是由铁的染色作用使整个土壤剖面呈现红色（或黄色）的基调。如果表层腐殖质含量较多的话，A层也可能呈现红棕色或红褐色。在有季节性干旱的地区，土壤水分在旱季向上运行，可将底层强酸环境中的一些铁铝物质向上携带沉积，与原有的铁铝氧化物聚积发展成一种红色的铁铝胶结层，称为laterite（来自拉丁文，意为“砖”）。因为当这种物质暴露于空气中时，会变得非常坚硬。在印度支那地区就经常把它砌成砖块，干燥后作为建筑材料使用。砖红壤也因此得名。由于热带地区砖红壤中的铁铝化过程最为突出和典型，所以过去习惯上也称铁铝化过程为砖红壤化过程。,指土壤长期受水浸渍，在土体内所发生的还原过程。,（九）潜育化成土过程,潜育化成土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。,图由土壤的潜育化过程所形成的模式土层示意图底潜：由地下水引起，发生在土体下部。表潜：土体表层渍水。通潜：地下水位较高，接近地表，造成整个土体潜育化。,土体处于季节性积水，在土体中交替发生的氧化还原过程。,（十）潴育化成土过程,潴育化成土过程的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。,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）。,（十一）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。,旱耕熟化,是指在原来自然土壤的基础上，通过人为平整土地、耕翻、施肥、灌溉，以及其它改良措施，使土壤向有利于作物生长方向发育、演变。,水耕熟化,指在原来自然土壤的基础上，通过人类种植水稻，而为满足水稻生长的需要就要采用一系列水耕管理措施，达到稳水、稳温、稳肥、稳气条件。由于水耕熟化的结果，便会产生水稻土特殊的形态学特征和理化性状，而与原来的土壤（起始土壤）有极大的区别。,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,土壤剖面的定义：在野外观察和研究土壤时，从地面垂直向下，直到母质挖一断面，这一断面叫土壤剖面，图示。,长约1.5米,宽1.0米,1.52.5米,母质以上的部分称为土体。土体是在诸成土因素综合作用下，由母质逐步发育演变而成的。土体与母质有质的差别，这种差别随土壤发育程度的增高而不断加深。,土壤剖面地点的野外具体选择。具体要求如下：1）要对所要求制图的地区在地面景观上有代表性；2）要求地形条件比较平稳，即土壤发育的条件比较相对稳定；3）不宜在路旁、地埂旁边和沟渠边、积肥坑和坟墓附近等扰乱了土层的地点；4）在土壤剖面的挖掘过程中，如果发现有砖片、炭片等人为干扰的侵入体，除了特殊目的，应另换它处，再行挖掘。,当土壤剖面地点确定以后，一方面是精确确定它在地图上的位置，另一方面用铁铣挖掘观察剖面的土坑。土壤剖面的规格（见图），一般土坑的深度一般为1.52.5米（视母质层和地下水而定），长约1.5米，宽1.0米，形成一个垂直的断面，即所谓的剖面，以便于观察，尾部要容纳一个人能上下工作。,土壤剖面的挖掘,挖掘剖面要注意以下几点：1、剖面的观察面要垂直、向阳，便于观察与摄影，只有在条件不允许的情况下，才可采用其它方向；2、挖掘出的表土和底土应分别堆放于土坑的两侧，不宜相混淆，以便在看完剖面后再分层填回；3、观察的上方不宜堆土与走动，以免破坏表层结构，而影响剖面的观察和描述，特别是影响土壤容重的测定；4、在垄作的农田进行剖面观察时，剖面的观察面应垂直垄作的方向，以便能同时看到垄沟和垄背的表土变化和作物根系的发育；5、要尽量防止或减少对作物的损害，观察取样后要分层填平踏实，避免人畜陷落。,一、自然土壤剖面的形成（一）土壤发生层和土体构型,1.土壤发生层：是指土壤形成过程中所形成的具有特定性质和组成的、大致与地面相平行的，并具有成土过程特性的层次。,土壤发生层是母质、土壤不断与环境进行物质和能量交换，发生物质淋溶和淀积、添加和损失、聚积和分散、转化和创新等一系列的作用，使土体在垂直方向上产生物质的重新分配，逐渐发生分异所形成的土层。例如腐殖质积累过程形成腐殖质层，粘化过程形成粘化层，富铝化过程形成铁铝聚积层，钙积过程形成钙积层，盐化过程形成盐分聚积层等。,作为一个土壤发生层，至少应能被肉眼识别，并不同于相邻的土壤发生层。识别土壤发生层的形态特征一般包括颜色、质地、结构、新生体和紧实度等。土壤发生层分化越明显，即上下层之间的差别越大，表示土体非均一性愈显著，土壤的发育度愈高。但许多土壤剖面中发生层之间是逐渐过渡的，有时母质的层次性会残留在土壤剖面中。,2.土体构型（土壤剖面构型）：指土壤剖面从上到下不同土层的排列方式。或者是指土壤剖面层次组合特点，包括发生层的数目、类型、层位关系、厚度、过渡情况和明显程度等。一般情况下，这些土层在颜色、结构、紧实度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。,土壤野外调查的主要内容之一，就是观察研究土壤剖面，鉴别土体构型。其研究意义在于：,鉴别土壤的类型，进行土壤分类。研究土壤的生产问题，确定土壤的利用和改良途径。,鉴别土壤的类型，进行土壤分类。,土壤发生层和土体构型是土壤在成土因素的综合作用下发生、发展过程的历史记录，也是土壤内在性质的反映。因此，根据土体构型的特点，配合环境条件的研究及土壤性质的室内分析结果，便能鉴别不同的土壤类型。,研究土壤的生产问题，确定土壤的利用和改良途径。,土壤的生产性能和问题或多或少要反映在土体构型上，特别是为了解决障碍层次所引起的生产问题，对土体构型的研究是不可缺少的，以此确定有针对性的改良途径和措施。,（二）土壤发生层及各层的特征,1主要土壤发生层主要土壤发生层以大写字母H、O、A、E、B、C和R表示。,土体构型的一般综合图式,A,B,C,代号A，是一种矿质土层。其特征是土壤腐殖质与矿物质充分结合而形成的，颜色一般较暗，结构一般较好，有机质含量较高，其含量一般在110。,腐殖质层,代号H。在长期水分饱和的情况下，湿生性植物残体在表面累积形成的一种有机物质层。它是在泥炭形成过程的作用下形成的。,泥炭层：,代号A0或O。在通气干燥的条件下，植物残体不能分解而大量在地表累积形成的一种有机物质层，它的成土过程是枯枝落叶堆积过程。它不包括在矿质土表以下由分解的根系形成的土层，该层称为A层。有时，O层也可以被埋藏于表面以下。,分解、半分解枯枝落叶层：,淋溶层，代号A2，国际通用代号为E。是物质发生淋溶损失后所形成的浅色上层。在雨水的淋洗作用下，土体中由于易溶性盐类及硅酸盐粘粒、铁或铝的损失，或它们某些共同的损失，使抗风化物（石英）中的砂和粉砂占有较高的含量，粘粒含量较低，质地较粗，土色较浅，腐殖质及养分含量减少。,淋溶层,淋溶层是土壤剖面中最为重要的发生学土层，除强烈侵蚀土壤外，任何土壤都具有这一层次。,代号B。它处于淋溶层的下面，是物质淀积作用造成的。从淋溶层淋洗下来的可溶性物质，土壤胶体和细微物质在该层淀积，因此该层质地粘重，紧实不易透水，含养分较多。本层发育程度直接受淋溶强度的影响，淋溶作用愈强烈，淀积层愈明显。,淀积层,B层性质多种多样，如有粘粒、碳酸钙或铁铝氧化物等的淀积层。物质的淋溶与淀积是对立统一的两个侧面，二者间存在着密切的对应或共轭关系。如灰化过程的淋溶层（A2），紧接其下即有棕色的灰化淀积层与之对应。但有些B层并不如此，如残积粘化层和富铝化过程形成的铁铝相对富集层。还有些冲积母质发育的土壤，剖面中出现石灰结核或铁锰硬盘层，主要是地下水浸渍后脱水淀积的产物。,一个发育完全的土壤剖面必须具备这一重要的土层。该层反映当地土壤长期形成过程的结果，所以它往往是土壤类型鉴定的主要依据层。,C（母质层）：处于土体最下部，没有产生明显的成土作用的土层。它是由风化程度不同的岩石风化物或地质沉积物所构成。R（基岩）：即坚硬基岩，如花岗岩、玄武岩、石英岩或硬结的石灰岩，砂岩等都属坚硬基岩。,潴育层，代号W。它是由潴育化过程形成的铁锰斑纹状淀积层，又称氧化还原淀积层。潜育层，代号G。它是由潜育化过程产生的灰蓝色土层。根据潜育化的程度，可细分为1（轻度）、2（中度）和3（强度）。,2过渡土层与混合土层,（1）过渡土层，是指有两种主要发生层特性的土层。其代表符号用两个大写字母联合起来表示，如AB、BA、EB等。第一个字母表示这个过渡层的性状更相近的那个主要发生层。,层次间的过渡情况各有不同，有的层次明显，有的不明显，有的是逐渐的。层次间的界线有平直的、曲折的、带状的、舌状的等多种形式。,（2）混合土层，即由不同的主要土层的块体部分混合而成的土层，每个块体都可鉴别出其所属的土层。但前面定义的过渡层则不能单独鉴别出主要土层的块体。混合土层的起因来自于混合作用，如白蚁将心土Bt层的土壤物质搬运到A层，使A层中掺杂着Bt层的物质。混合土层用两个被一斜线分开的大写字母表示，如A/B、B/A，第一个字母表示在混合土层中土壤物质碎屑或块体占大多数的土层。,3对主要发生层的修饰字母,在大写字母的左下角附加下标小写字母可以修饰主要土层，以进一步指明那个土层的特性。下标字母联合起来可以指示这一土层同时出现的两个性质，如Bt表示粘化层，Btg表示该层既有粘化现象，又有潜育现象，但下标字母一般不超过两个。在过渡层使用下标字母时，不仅是修饰其中的一个大写字母，而是修饰整个过渡层。混合土层不用下标修饰。用来修饰主要土层的下标字母及含义如下：,b：埋藏或重迭土层，如Ab。c：指物质呈结核状聚积。此字母常与一表明化学性质的字母结合使用，如Bck(Bca）表示碳酸钙结核层。e：指物质发生漂洗，如Be表示B层发生了一定程度的漂洗。h:指矿质土层中积累有腐殖质，如Ah、Bh。ir:指铁斑淀积，如Bir(即BFe)。k:指碳酸钙聚积，如Bk，习惯上也用BCa。mn：指锰斑淀积，如Bmn(即BMn)。,n：钠的累积，如Btn表示碱化层。0：表示凋落物，如A0层。p：表示经耕翻等耕作措施引起的扰动。如Ap可表示耕作层或犁底层。q：指硅聚积，如Cmq表示C层为硅质胶结的硅化层。g：表示潜育化，如Ag表示腐殖质层有局部潜育现象。,s：指铁铝氧化物积累，如Bs层。当Bs层上有一E层（A2层）时，Bs表示灰化淀积层；当Bs层之上没有E层时，则Bs为富铝化过程形成的铁铝氧化物聚积层。此外，As表示毡状草皮层，此时s表示毡状草皮。sa：盐结壳层,也用z表示，即Asa或Az。su：表示硫化物聚积，如Bsu。t：指粘粒聚积，如Bt为粘化层。y：指石膏聚积，如By表示石膏淀积层。,黑土剖面图,暗棕壤剖面图,潮土剖面图,黑钙土剖面图,红壤剖面图,砖红壤剖面,黄壤剖面图,灌淤土剖面图,栗钙土剖面图,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,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。,（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。土壤重要的形态特征有：颜色、结构、质地、坚实度、孔隙度、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、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。,亮红棕5YR4/6,3、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）28H2O为白色，但遇空气中的氧很快变为青灰色。,（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。,（三）土壤质地,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。砂土：搓不成球砂壤：能搓成球，在搓成细条时断裂轻壤：能搓成细条，但易断裂中壤：能搓成细条，但弯曲时易折断重壤：能搓成细条，并能弯曲成圆圈，但有裂纹粘土