土壤地理学课件第四讲土壤形成因素与形成过程(1)

土壤地理学,土壤形成因素与形成过程2010.9.27,第四讲,目的,地球表面土壤是怎么来的？岩石母质土壤主要因素与主要过程,内容,一.土壤形成因素（成土因素）学说的形成与发展二.土壤形成因素分析三.土壤形成过程,一、土壤形成因素学说的形成与发展,土壤形成因素学说是指土壤在哪些因素影响下形成，不同的因素如何影响土壤形成。即气候、生物、母质、地形、时间、内动力地质作用及人类活动等因素的作用。,土壤形成因素研究的意义：1）认识土壤的形成过程，预测未来发展趋势2）了解土壤分布规律与空间分异3）建立分类体系4）鉴别土壤类型、划分土壤界限5）指导土壤、利用、保护与改良,土壤形成因素学说的建立土壤形成因素学说创立前的认识我国管子、地员篇土壤形成与植被关系，“凡彼草土，有十二衰，各有所归”。西欧19世纪F.A.法鲁土壤与母岩关系，有“石灰岩上的土壤”“粘土岩上的土壤”等,土壤形成学说的创始人B.B.道库恰耶夫1883年俄国的黑钙土土壤=f(K,O,R,P)TK=气候O=生物R=岩石P=地形T=时间,1）土壤是五个因素综合作用2）用上述方程表达土壤与形成因素函数关系3）五个因素同时、不可分割影响4）五个因素同等重要不可相互代替5）五个因素有地理分布规律与规律性变化这一学说是时代产物,土壤形成因素学说的发展H.M.西比尔采夫关于三个土纲（1895）的提出显域土纲（zonalsoil):在一定的生物气候带，深受气候、植被等地带性成土因素影响而形成的地带性土壤隐域土纲（intrazonalsoil):地形、母质、地下水等区域性因素超越气候、植被等地带性成土因素而形成的土壤，如草甸土等泛域土纲（azonalsoil):分布于任何地带，无明显发生层的土壤，如冲积土。,格林卡土壤类型的生成、分类与地理分布（1914）世界的大土类（1927）土壤科学专论（1931）土壤地理、土壤形成和风化过程。向西方传播作用很大。,B.P.威廉斯土壤统一形成学说1，强调生物因素的主导作用和人类生产活动对土壤产生的重大影响2，演替观念：植被的演替与土壤类型的形成3,两个循环：生物小循环、地质大循环,H.詹尼（1948）成土因素或土壤形成因素一函数S=f(cl.o,r,p,t)较之道库恰耶夫增加号，即其他因素,不同地区成土因素占优势地位不同，因而产生了S=f(cl,o,r,p,t)气候函数S=f(o.cl.r.p.t)生物函数S=f(r.cl.o.p.t)地形函数S=f(p.cl.o.r.t)母质函数S=f(t.cl,o.r.p)时间函数H.詹尼的这一土壤形成与形成因素的函数关系在其后来出版的土壤资源一起源与性状（1983）一书中得到了进一步发展,土壤形成因素一些新观点人为因素1）土壤熟化与退化过程2）新土壤类型的形成，中国土壤系统分类中人为土纲的提出，其中包括水稻土、灌淤土、搂土、肥熟土有人提出六大成土因素学说,土壤形成的深部因素-火山喷发、地震、新构造运动等。,1）对土壤形成特殊作用新构造运动加速土壤侵蚀与堆积过程等2）新土壤类型形成，如火山灰土,二、土壤形成因素分析,土壤形成的气候因素分析气候对土壤形成的影响，很早引起人们注意1796.DeSaussure阿尔卑斯山旅行气候对土壤有机质影响1883.B.B.道库恰耶夫：气候是影响黑钙土形成的一个原因,气候对土壤形成影响直接与间接直接-降水、温度，光照辐射、风等间接-植被进而影响土壤,H.詹尼（1948）成土因素或土壤形成因素一函数S=f(cl.o,r,p,t)较之道库恰耶夫增加号，即其他因素,气候对土壤有机质的影响气候对土壤有机质含量的影响Jenny认为不同因素对有机质含量影响：气候植被地形母质年龄降水对土壤有机质含量的影响（温度不变时）,温度对土壤有机质含量的影响随温度增加而减少（降水和其他条件不变）,旱地土壤有机质含量（东-西）,北纬65-69土壤碳贮量的变化,气候对土壤腐殖质组成的影响,自然条件下我国几种土壤腐殖质组成,北-南：胡敏酸减少；活性胡敏酸含量增高；土壤腐殖质向分子量较小，复杂程度较低方向变化；活性逐渐增大；对土壤矿质部分的分解作用增强。,气候对粘土矿物影响,气候对粘粒含量影响实验表明，粘粒含量与温度呈线性关系砂粒2.0-0.02粉砂粒0.02-0.002黏粒0.002,降水与粘粒矿物类型关系,我国土壤粘土矿物的地带性主要粘土矿物生态环境特点1）水云母气候干燥；风蚀重；漠境土壤。2）水云母蒙脱石温带-半干旱草原气候；草本植被；草原土壤3）水云母蛭石暖温带半湿润气候常绿阔叶林褐土等4）水云母蛭石高岭北亚热带湿润气候夏绿阔叶林-常绿阔叶林过渡，棕壤、黄棕壤5）高岭-水云母中亚热带-南亚热带夏绿阔叶林、红壤6）高岭热带、赤红壤、砖红壤,特点1）在温带西-东；降水增多；云母类矿物从初步脱甲阶段，蒙脱少-蒙脱增加，结晶良好。2）在暖温带半湿润与湿润地区：水云母进一步脱甲，蛭石增多。3）北亚热带：高岭增加，开始出现三水铝石4）中亚热带以南地区：高岭成为主导地位；铁铝氧化物大量积累。,气候对土壤阳离子交换量影响,一般而言，在自然条件下在温带阳离子交换量随降水增加而增加。土壤阳离子交换量即CEC是指土壤胶体所能吸附各种阳离子的总量，其数值以每千克土壤中含有各种阳离子的物质的量来表示，即mol/kg。,气候对土壤盐基饱和度与酸碱度的影响H.詹尼资料指出，随着降水量增加,1.土壤活性酸扩散于土壤溶液中的氢离子所反映出来的酸度2.土壤潜在酸土壤胶体吸附的H+、Al3+离子，在被其它阳离子交换进入溶液后，才显示酸性。(1)代换性酸度：潜在酸度中有一部分要用中性盐类，如氯化钾（KCl）溶液，才能把土壤吸附的氢离子交换出来，形成土壤的代换性酸度(2)水解性酸度：潜在酸度中另一部分与土壤结合较牢固的氢离子，只有用基性盐，如弱酸强碱的醋酸钠（NaAc）盐溶液，以水解的方法把土壤吸附的氢离子取代出来，形成土壤的水解性酸度,气候对盐分积累与淋洗的影响H.詹尼资料指出了随降水增加，在石灰性黄土带钙下降的趋势土壤电导率的测量土壤溶液的电导率主要受土壤中溶解的离子浓度的影响。电导仪是一种专门用于测定土壤盐分含量的仪器。,我国土壤盐分淋洗特点：西北荒漠地带：NaCl、K2SO4轻微淋洗，CaSO4结晶，CaCO3、MgCO3未淋溶华北、内蒙古草原地带：一价盐淋失，明显钙积层华东华南森林地带：两价盐淋失，硅酸盐也移动,气候与土壤类型现代气候与土壤类型之间关系-地带性规律、垂直地带性规律,气候变化与土壤形成古土壤古环境。第四纪以来冰期与间冰期的变化，影响土壤形成的方向与过程。北京的残存红色土，是上新世湿热古气候条件下的产物黄土高原、沙地埋藏古土壤，可以有大量的环境信息。古土壤的研究，引起人们更多的兴趣,古土壤研究意义,古土壤可以揭示地质时期的古环境.辨识古土壤的主要标志包括野外形态特征、微形态特征、地球化学特征等.当前古土壤分类一般基于现代土壤的分类体系,辅之以古土壤总体的化学性质等指标划分古土壤类型.形成于晚第三纪以前的古土壤可以重建全球范围的古气候变化历史,同时揭示前寒武纪时期古大气O2分压以及后寒武纪时期古大气CO2浓度水平的演化过程;,古土壤具有空间和时间等多重信息,能反映流域或区域的古景观、古地貌、古水文特征.但目前缺乏一个广为接受的古土壤分类系统,成岩作用对古土壤特征的影响以及古土壤记录的古环境信息机制与解译等方面也还需要深入探讨.,土壤形成的生物因素分析,概念生物因素对肥力形成最主要、最活跃生物因素包括植物、土壤、动物、微生物三者对土壤形成作用不同植物生产有机物质土壤动物土壤生态系统物质循环与能量交换土壤微生物生物中循环重要作用植物可粗分为森林植被与草本植被,植物对土壤有机质影响,植物影响土壤有机质的含量不同植物群落生产力的比较,草原与森林土壤有机质表现不同的特点1.草原土壤有机质含量大致是森林土壤的两倍；2.森林土壤有机质集中于地表，向下骤减；草原土壤随深度增加渐少。,案例介绍植物元素化学特征研究,论文题目内蒙古锡林河流域122种植物的元素化学特征作者：陈佐忠、黄德华、张鸿芳时间：1985期刊：草原生态系统研究，第一集,内容,1.目的意义2.研究地区自然条件与研究方法3.测定结果1）植物化学元素含量水平及其区分2）122种植物每一种化学元素含量的分组3）122种植物化学元素生物吸收系列类型4）不同类群植物元素化学特征的比较5）不同生境条件对植物化学元素特征的影响4.结论,摘要,作者自1979年以来，对内蒙古锡林河流域122种植物元素化学特征进行了研究，结果表明：1.122种植物9种化学元素的含量有三个水平：1）高含量：氮钾钙，含量10%-1%之间2）中含量：磷硫硅钠，含量1%-0.1%3）低含量：铁铝，含量0.10.01%,2.122种植物化学元素吸收系列可以分为5类13类型3.不同类群植物有自己的元素化学特征。植物的生境条件对植物的元素化学特征有一定影响,植物对土壤有机质成分影响阔叶树灰分高，使土壤呈中性碱性；针叶树树叶浸出液酸性、淋溶,案例介绍,题目：内蒙古锡林河流域草甸草原的特点及其对黑钙土形成过程的影响作者：陈佐忠黄德华时间：1988.2杂志：地理科学。8（1）,内容,1.前言2.研究结果1）草甸草原的群落学特征2）草甸草原生物量3）草甸草原植物群落的化学元素组成4）土壤特征,3.讨论1）草甸草原植被特点与黑钙土土壤生态系统能量来源2）草甸草原植物特点与黑钙土有机质积累3）草甸草原植被化学组成及黑钙土碳酸钙淋溶与淀积4）草甸草原植被化学组成特点与黑钙土养分平衡5）草原植被化学组成及黑钙土黏土矿物形成,动物脊椎动物：鼠类翻搅土壤，垒起土堆，如布氏田鼠、黄鼠、鼢鼠。资料表明，黄鼠可使75cm表土与心土，3602000年混合,数量很大，在内蒙古草原，可达132.4106g-1干土，其中细菌占总量83,而其生物量变化于363441gm-2之间,土壤形成的母质因素分析,母质岩石风化后形成的疏松碎屑物，通过成土过程可发育为土壤。母岩形成土壤的基岩。母质层（C）通过成土过程可形成土壤的岩石风化后的残积物或经搬运的沉积层。,母质的类型残积母质与沉积母质母质粗细与土壤性质与土壤质地与有机质积累与分解与水深透性、淋洗、胶体迁移母质组成与土壤性质矿质为主的母质花冈岩、玄武岩、石灰岩有机沉积物如泥炭,土壤形成的地形因素分布地形对土壤形成影响不同于生物、气候与母质，它对成土过程不提供新物质地形对成土过程作用有两方面：物质再分配；光、热、水等再分配,地形变化导致物质再分配侵蚀与堆积,有机质随山坡变化,地形变化导致光、热、水再分配地形与水分分配,土壤形成的内动力地质作用因素分析上述5个因素基本上是外动力的因素内动力新构造运动、火山喷发新构造运动与土壤形成,新构造运动：第三纪末第四纪的构造运动。是新生代构造运动或喜马拉雅运动的一部分。喜马拉雅运动地史最近阶段，从7000万年前至现代。,对成土过程影响升降引起侵蚀基准面变化地形上升区与下降区上升区剥蚀、新的成土过程下降区堆积、埋藏土壤出现干旱半干旱地区阶地土壤脱盐过程,火山喷发与土壤形成地球内部能量的强烈释放。全世界2000余座死火山，500余座活火山。喷发物有三种：气体、液体、固体。,对土壤形成影响喷发物液体形成基性熔岩，如玄武岩。固体火山碎屑岩。新的土壤类型与埋藏土壤的形成。,人类活动与土壤形成人类活动作为土壤形成因素特点在自然因素基础上进行与自然因素共同作用，很复杂直接间接目的性两重性人为土纲提出,土壤形成年龄因素分析年龄因素概念不同于地形与其他三个因素。表示成土过程速度与土壤发育阶段更替速度。相对年龄与绝对年龄绝对年龄：该类土壤形成相对年龄：个体土壤形成反映现代成土作用速度判断：发生土层分异越明显，相对年龄越大。AC剖面构型与ABC剖面构型表明相对年龄不断增大,绝对年龄用地学测年方法测定，而相对年龄可用剖面土层分异比较。,资料表明1）先锋期（30年）：荒原、稀疏灌丛、仙女木等与苔藓2）草甸期（100年）：先锋灌丛死亡苔藓分解灌丛（柳）与禾本科植物组成有机质层5cm34）灌木期（150300年）：有机物层厚达35cm桦属灌木发育5）苔藓苔原（50009000年）：苔藓层增厚大量灌木可适应该种生态环境,土壤发育阶段:母质C层幼年土AC成熟土ABC老年土A1A2BC层,土壤形成时间,土壤最早形成的时间，水成土壤要比陆地土壤的生成为早。植物大量在陆地上生活并广泛占据地表的时期，是距今约四亿年左右的古生代中期开始的。当植物着生于地表原始幼年土时，除其他自然条件外，植物必须从土壤获取物质和能量才能得到生存和发展，这就表现出了土壤本质及其特性土壤具有肥力。这就是土壤形成的时间,我国土壤形成年龄特点,我国大多数土壤是全新世时期的产物.以全新世中期和晚期的土壤占绝对优势.人为土纲中的土壤年龄与六千余年来我国悠久的农业耕种历史密切相关.少数土壤形成于晚更新世晚期.有一些土壤有数个形成、发育阶段,。我国土壤形成年龄具有多元化的特点.,全新世晚期(距今2500aBP)的土壤有：东北的灰壤，鲁北滨海盐土，淮北平原潮土陕西的蝼土，青藏高原的高山寒漠土广西石灰性水稻土等形成于