第二章土壤的形成与功能1.ppt

本章内容,岩石风化土壤形成影响土壤形成的因素,第二章土壤的形成、组成与功能,第一节土壤的形成,第一节土壤的形成,一、岩石的风化作用,一）概念,岩石在大气、水、温度变化和生物活动作用下所发生的一系列崩解和分解作用。,二）风化作用的类型,1.物理风化（机械风化）,地表岩石因温度变化和孔隙中水的冻融以及盐类的结晶而产生的机械崩解过程。,1）热力风化温差作用引起,由于岩石中的矿物具有不同的热胀系数，矿物之间产生裂隙，随着风化的不断进行，小裂隙变大，使岩石裂开，导致表面逐层剥离和碎裂。,岩石裂隙中的水溶解大量盐类矿物时，一旦水分蒸发，浓度逐渐达到饱和，盐类结晶，体积增大，对裂隙壁产生膨胀压力，使岩石崩裂。,第一节土壤的形成,一、岩石的风化作用,2）冻融作用-冰劈作用,寒冷地区，岩石的孔隙或裂隙中的水冻结成冰，体积膨胀，产生压力，使裂隙加宽和加深，当冰融化时，水沿扩大了的裂隙更深地深入岩石的内部，再次冻结成冰。冻融交替，裂隙加深扩大，使岩石崩裂成为碎屑。,3）矿物的水分与结晶膨胀作用,物理风化使岩石由大变小，化学性质不发生变化。,第一节土壤的形成,一、岩石的风化作用,2.化学风化,岩石在水和各种水溶液作用下产生的破坏作用，其结果岩石破碎变小，化学成份发生变化，形成新矿物。,1）溶解作用,岩石含易溶于水的盐分，在水中有一定的溶解度。,食盐石膏方解石橄榄石辉石角闪石蛇纹石绿帘石正长石黑云母白云母石英,一些矿物的溶解度,CaSO4+H2O=CaSO42H2O(硬石膏石膏)Fe2O3+nH2O=Fe2O3nH2O（赤铁矿褐铁矿）,第一节土壤的形成,一、岩石的风化作用,2.化学风化,2）水化作用,水化作用的结果使矿物硬度降低，密度减小，溶解度增加，体积增大，岩石的膨胀对围岩产生巨大压力，促进物理风化进行。,第一节土壤的形成,一、岩石的风化作用,2.化学风化,3）氧化作用,4FeS2+14H2O+15O22（Fe2O33H2O）+8H2SO4黄铁矿含水氧化铁溶于水，促进其他物质氧化（褐铁矿）,4）碳酸盐化作用,CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2方解石重碳酸钙溶解度低溶解度高（溶解力度较纯水增高几十倍）蒸发干燥，脱水并放出CO2，沉定为碳酸钙,岩层中的硅酸盐矿物，含碳酸而进行水解，成较简单的物质。KAlSiO8+CO2+H2OAl4Si4（OH）8+2K2CO3+8SiO2正长石高岭土,第一节土壤的形成,一、岩石的风化作用,2.化学风化,4）碳酸盐化作用,Al4Si4（OH）8+nH2O2Al2O3n3H2O+4SiO2+4H2O高岭土铝土矿,第一节土壤的形成,一、岩石的风化作用,2.化学风化,5）水解作用,水中的H+置换矿物中的金属离子的作用。,KAlSiO8+H2OAl4Si4（OH）8+8SiO2+4KOH正长石高岭土,随水流走,形成蛋白石残留,铝土矿,树的种子在石缝中发芽、成树,第一节土壤的形成,一、岩石的风化作用,3.生物风化,由生物活动引起的岩石破坏作用;有物理的与化学的两种形式。,根在岩隙中长大，穴居动物的挖掘等,生命活动产生的CO2和有机酸对岩石的分解作用,人类活动如开矿、筑路、灌溉与耕作等,温暖潮湿区：气温高，降雨量大，植物茂密，微生物活跃，化学、生物风化作用速度快充分，岩石的分解向纵深发展可形成巨厚的风化层；,第一节土壤的形成,一、岩石的风化作用,三）影响风化的因素,1.环境条件,1）气候通过气温、降雨量、生物活动而表现,气温高低对岩石的机械破坏程度、各种化学反应速度、生物界的面貌以及新成代谢速度有重大影响；,降雨量关系到风化作用中水的活跃程度，影响岩石风化速度,极地和沙漠地区:由于气候干冷，化学风化的作用不大，以物理风化为主，岩石易破碎为棱角状的碎屑,第一节土壤的形成,一、岩石的风化作用,三）影响风化的因素,1.环境条件,2）地形,地势的高度：影响气象条件，改变生物面貌,影响岩石的风化。,地势的起伏程度：影响风化产物的搬运与沉积,地势起伏大，风化产物易被外力剥蚀而使基岩裸露，加速风化，物理风化活跃；地势低缓，风化产物残留在原处或短距离搬运，形成覆盖层，使风化作用减弱。,向阳坡日照强，雨水多，背阳坡可能常年冰雪不化，导致岩石的风化差别较大。,山坡的方向：涉及到温度和日照强度，对中纬度山区岩石风化影响较大.,第一节土壤的形成,一、岩石的风化作用,三）影响风化的因素,2.岩石的性质,1）岩石的矿物晶格构造,单链构造的辉石，在风化过程中，晶格间的盐基离子被H+置换，晶格逐渐松散，容易风化破碎；双链构造的闪石，盐基离子较少，较辉石稳定。,2)矿物的成分,钙、镁、钾、钠等易溶元素含量愈多，铁、硅、铝等元素含量相对较少时，愈易风化，反之，则愈稳定。在条件大致相同时，常见矿物抵抗风化能力的强弱为:橄榄石辉石角闪石黑云母钙补长石钙钠科长石钠斜长石钾长石白云母0C，化学风化进行2）母质及土壤风化层的厚度，随土温及湿度的增高而加厚。在我国南方湿热气候带下，花岗岩风化壳厚度可达三、四十米以上；在湿润的云贵高原，常见厚达数术的山地黄壤及其母岩风化体；在干旱寒冷的西北高山区，岩石风化壳很薄，常形成粗骨性土壤，母质风化度和土壤发育度都很低。3.土壤颜色也因气候的差异而不同冷湿地区，土色以灰色为主，暖热、半湿润带，呈棕色至褐色，湿热带，呈赤色，棕红色或黄色。,三）地形（Topography）母质物质的重新分配及水热条件的差异1.地形与土壤接受水分的关系,坡度不同的部位，土壤湿度差异大,Atypicalslopeprofile,Atypicalprofileofapoorlydrainedsoil,2）地形对母质的重新分配作用3）地形对接受太阳辐射能的关系,坡上部冲刷，土层薄、质地粗，土壤发育程度低,坡下部，堆积，土层厚、质地细，发育程度较深,在北半球，南坡接受光热比北坡强，但南坡土温及湿度的变化较大；北坡则常较阴湿，平均土温低于南坡，因而影响土壤中的生物过程和物理化学过程。所以，南坡和北坡土壤发育度，甚至土壤发育类型，均有所不同。,（四）生物植物、土壤动物、土壤微生物（1）植物的作用1）通过生物的吸收，特别是高等植物庞大根系的吸收，养料元素能从岩石风化体中非常分散存在的状态下，转变为有机体中相对集中的状态；2）其残体为土壤提供有机质和养分来源3）植物对养料元素的选择性吸收，使积存于母质或土壤中的元素组成更适合于植物生长的需要，不断改进土壤养料的质量。4）不同的植物影响不同,木本植物,木本植物每年残留于土壤的植物有机体，堆积在地面，形成土壤腐殖层。覆盖层的下部为经过轻度分解的植物有机质层，其有机碳含量相当高，但厚度不大。如残落物层含木素较多、富于弹性，几乎不含矿质土粒，容易渗吸降水，有利于自然淋洗作用的进行；而且空气流通，适于好气微生物活动，有利于真菌类生长，形成强酸性腐殖质。如残落物含单宁树脂类物质较多，在真菌类作用下下，产生强酸性物质，对矿质土粒进行酸性溶提，使表层土壤损失钙、镁、铁等成分而酸化，同时与铁、铝、锰等元素螯合，使它们进入下层。因而，在木本植被下，土壤产生不同程度的“灰化过程”，即亚表土中可出现碱金属、碱土金属及铁、铝和锰化合物被强烈损失，变为白色或灰白色的土层。,草本植被下形成的土壤腐殖质层较深厚；有机残体较柔软，少弹性，致密，不及木本植物的疏松单宁、木质素含量低；须根发达，形成的土壤有机胶体丰富。,阔叶类木本植物，灰分中钙、镁等盐基离子丰富，残落物中单宁、树脂类含量少，土壤酸性淋溶过程弱。针叶类木本植物，灰分中钙、镁等盐基离子贫乏，残落物中单宁、树脂类含量丰富，土壤酸性淋溶过程强烈，形成强酸性土壤。,木本植物,草本植被,（2）微生物的作用,分解有机质，释放各种元素合成土壤腐殖质，发展土壤胶体；固定大气中游离氮，提高土壤中的氮素含量转化矿质元素，以利于植物吸收,土壤微生物,（3）土壤动物的作用无脊椎动物：各种昆虫及其幼虫、蚯蚓、虹类、蜘蛛等；脊椎动物：蜥蝎、鳝鱼、蛇、獾、晏鼠等数量很大：数千到几十万个/公顷作用：以其遗体增加土壤有机质搬动和消化别的动物和植物有机体，使之与土壤混合翻动土壤分解有机质，引起土壤有机质的深刻变化,Soilanimal,Slightlydeveloped,highlydeveloped,五）、时间时间越长，土壤风化程度越低，发育越完全,AMarylandSoil,热带随时间的变化，土壤发生的变化：厚度增加；颜色变红（因铁的积累）；粘土含量增加；酸度提高；营养物质淋溶增加，土壤变贫瘠。,adjacenttoLake,7