第二章成土因素与区域景观

第二章成土因素与区域景观研究,本章提纲,第一节气候因素第二节地形因素研究第三节母质研究第四节时间因素与古土壤研究第五节地表水与地下水第六节生物因素研究第七节农业生产活动的调查,第一节气候因素,气候对土壤形成的影响主要体现在两个方面一是直接参与母质的风化，影响矿物质的分解与合成及物质积累和淋失；二是控制植物生长和微生物的活动，影响有机质的积累和分解，决定养料物质循环的速度。气候对土壤的影响是长期的连续的过程，因此既要研究与土壤发育有关的近代气候因素，又要研究古代气候对土壤的影响所残存的影响。,研究内容,气候变化与土壤形成,由于气候带、植被和土壤之间存在明显的关系，许多土壤学家非常重视气候在土壤形成中的作用，并提出了土壤地带性的概念。,在中国温带，自西向东大气湿度递增，依次出现：棕漠土、灰棕漠土、灰漠土、棕钙土(灰钙土)、栗钙土、黑钙土和黑土。,在中国温带东部湿润区，由北而南热量递增，土壤分布依次为：暗棕壤、棕壤（褐土）、黄棕壤、黄壤、红壤和砖红壤。,近代气候,第一节气候因素,光热能：主要来源于太阳的辐射1、太阳每年投到地球表面的总辐射能2、光能有效辐射3、植物生产量（kg亩）由光热能指标大略推算出温度：主要考虑与作物生长发育有关的温热指标，降水：主要考虑地区的降水量和蒸发量的消长关系,近代气候,第一节气候因素,研究与土壤形成有关的其它气候状况：（1）雨季：土壤溶液稀释，土体中可溶性物质与粘粒受到淋溶或下移；（2）旱季：土壤溶液浓缩，可溶性物质随蒸发水上移（3）季节性冻融交替：加速士体的物理风化和促进土体碎裂。微域小气候变异：主要表现在温度、湿度和风的变化上。小气候都对土壤的水热状况发生或多或少的影响，但其中以地形小气候对土壤形成及土壤性质的影响最为显著。,古气候,第一节气候因素,从土壤的发生发育特征看，更多受古代气候的影响，而近代气候作用多为继承性的发展。必须考虑古气候的特点，尤其是第四纪冰川后期气候的变化我国距今一万年前至今气候变化归纳为四个时期。,古气候,第一节气候因素,1、距今五千年前一段时期，气候温暖湿润，甚至内蒙和青藏高原也受到了影响。山地丘陵的土壤分化淋溶很强，质地粘重，而低洼地区进行沼泽和泥炭化过程，积累了大量有机质。2、在距今五千年到二千五百年间，气候又转向温暖干燥，土壤的分化和林溶作用减弱，氧化作用加强，而低洼地区土壤沼泽化逐渐消失，有的还形成了埋藏泥炭土。,古气候,第一节气候因素,3、在距今二千五百年到七百年间，北方气候又变冷受湿说明当时的低洼地带土壤是在冷湿气候条件下进行着沼泽化过程。4、我国距今700年以来，气候又逐渐变干认为我国东南部地区距今1900年来，湿润时期短，干旱时间长，特别是近500年旱灾多于水灾。近100年来，世界冰川开始退缩，至1930年退缩加剧，地球气候有变暖趋势,研究方法,第一节气候因素,1、地理景观研究法根据地区性水热指标、划分调查地区的生物气候区类型、作为制定土壤利用改良分区和发生分类的参考2、小区域气候观察法山区迎风坡和背风坡的区别3、土壤剖面形态观察及物质的地球化学迁移研究法4、指标分析法,第二节地形因素研究,地形是一个重要的成土因素，但他并不直接提供任何新的物质和能量，而只是通过对物质和能量的再分配起间接作用，即对水热状况的再分配和土体物质的再搬运两方面影响土壤发生和发育。地形的高度、坡度及其组合形态特征，对土壤形成起着主要的支配作用,研究内容,地形对土壤水分状况的影响,地形与母质的关系,冲积物,坡积物,洪积物,残积物,地形划分,第二节地形因素研究,按形态特征划分的地形类型1.山地：山地的形态特征是地面起伏大，海拔高度在500m以上，相对高度在100m以上。2.丘陵：丘陵属于山地与平原之间的过渡类型。切割破碎，构造线模糊，地形起伏缓和，绝对高度在500m以内，相对高度在200m以内。3.平原：平原指地面平坦而稍有起伏的广阔地，绝对高度在200m以内，相对高度在10m以内。,地形划分,第二节地形因素研究,按成因划分的地形类型1.流水地形：可分为两类：片状水流作用地形（堆积裙地形）、线状水流作用地形（冲积平原、三角洲平原和洪积扇平原等）2.波浪作用地形：由波浪、潮流和沿岸流等作用力而塑造的海岸地形，即海岸带。分为岩质海岸和泥砂质海岸。3.重力作用地形：重力地形是指坡地上的风化壳、土体等在重力和一定水分的参与活动下，发生不同形式位移所导致的一系列独特地形。可划分为三种基本类型：倒石堆、滑坡体、泥石流,地形划分,第二节地形因素研究,按成因划分的地形类型4.岩溶作用地形：是指地下水为主要作用因子对可溶性岩石的化学溶解过程，其所形成的特殊地表形态和地下形态称为岩溶地形。5.风沙地形与黄土地形：这是一种发育在干旱的地区的地形类型。风蚀地形、风积地形、黄土地形6.冰川地形：由冰川作用塑造的地形可分为两大类即：侵蚀型的和堆积型的地形。,研究方法,1、现有地形地貌资料的收集和分析根据地貌图件及自然地理资料弄清调查区所属大的地貌区域，进而续分出地貌类型及其组合。2、进行地形图和遥感影像的分析地形图了解到调查地区的地表形态，而且还能掌握一些量的概念，如地面高程的变化，山体的坡度，河流的比降，平原区河流是地上河还是地下河等。,第二节地形因素研究,研究方法,3、典型的地貌类型调查和描述选择一些典型的地貌类型及组合地段，在进行土壤剖面观察与制图时，对地貌类型进行具体调查和描述。4、绘制综合断面示意图按比例尺规定的要求，绘制综合断面示意图，表示当地地形、母质、地下水和土壤、植被等的综合关系，以加深对该地区地形区域规律的理解。,第二节地形因素研究,5、地形素描首先用线条把主要地形轮廓描绘下来，然后用补充线条进行加工，突出明面和阳面。素描与山水画不同必须按一定的比例尺绘成。6、摄影方法是现在广为应用的又一种方法。7、新构造运动对地形影响的分析对一个地区地壳升降运动做正确的分析和判断，对现代土壤发生、类型、特性及其分布规律出,研究方法,第二节地形因素研究,第三节母质研究,母质是风化过程的产物是形成土壤的物质基础。研究母质时要弄清楚他对土壤发生性状、肥力形状和其他障碍性状的影响。划分母质类型的方法因目的、用途和认识的不同而有多种,研究内容,母质的概念地壳表层的岩石经过风化，变为疏松的堆积物，这种物质叫风化壳，它们在地球陆地上有广泛的分布。母质是风化壳的表层，是指原生基岩经过风化、搬运、堆积等过程于地表形成的一层疏松、最年轻的地质矿物质层，它是形成土壤的物质基础，是土壤的前身。,研究内容,第三节母质研究,第三节母质研究,按形成类型划分,母质划分,残积母质,第三节母质研究,母质划分,洪积物：由暂时性线状洪流搬运堆积而成。多分布于山麓地带和沟谷出口处，形成洪积扇或洪积锥。,洪积物特点,风积物是风力搬运的堆积物,黄土高原风积物,第三节母质研究,湖积物:属静水沉积物,多分布于地形低洼的湖盆地。特点是以粘粒为主,质地均一,下层可见到灰蓝色的潜育层滨海沉积物:为沿海岸线一带的松散堆积物，主要由河流的河口堆积、海湾堆积和海水动力而成。特点是分选明显，多有水平层理。冰碛物：为冰川堆积物，形成冰积扇、冰水平原和蛇形丘等。在我国分布不广。,母质划分,第三节母质研究,1、首先查阅调查地区的地质资料及图件了解地层的地质年代、岩性和构造特征，掌握母质的地质基础。2、确定成土母质的成因类型在野外工作中，进一步确定成土母质的成因类型，并与地貌类型相结合，观察两者相关性。从绘制地貌、母质断图的分析，可反映区域地貌与母质的关系，进一步确定成土母质的类型。3、进行地层分析选择一些自然的主要断面点，进行地层分析。特别是几种岩交错分布的地区，必须弄清楚其地质年代的先后关系。,研究方法,第三节母质研究,4、研究成土母质的化学属性、岩石学属性和矿物学属性野外研究母质的具体方法，主要采取：观察剖面对准确地鉴定母质类型、研究母质分布规律鉴定母质类型：主要鉴定矿物机械组成、上下是否有层性变化、砾石形态和磨圆度、有无层理、土石比例、沉积物颜色、生物遗体类型和酸碱性以及有无石灰反应等等。研究母质属性与土壤性质的关系：,研究方法,第四节时间因素与古土壤研究,研究内容,从母质发育到完整的土壤，都是在成土因素的综合作用下，随时间因素的发展而形成的。土壤年龄是指土壤发生发育时间的长短，通常把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则是指土壤的发育阶段或土壤的发育程度。,古土壤的特征：一、是具有与近代环境条件不相适应的土壤发生剖面二、是剖面由不同土壤发生层段所组成三、是在剖面上部土壤必须具有腐殖质层的痕迹，其下部土壤发生层段的排列组合因当时成土作用的不同而异。古土壤主要可分成埋藏土、残余土、化石土和裸露土等类别，现今以前两者的分布面积较广,研究内容,第四节时间因素与古土壤研究,第四节时间因素与古土壤研究,一、由地壳变动产生的埋藏或裸露古土壤1.由新构造运动形成的“变质”残余土2.冰碛物环境中的埋藏土3.河湖沉积物中的埋藏土4.黄土环境中的埋藏土,研究内容,第四节时间因素与古土壤研究,二、由环境变迁产生的残余土1.残余沼泽土：由于河流改道或湖泊干涸，地下水位下降。土壤朝荒漠化方向发展。2.残余盐土：现今只有朝着荒漠化成土方向演变。3.残余砂姜黑土：,研究内容,第四节时间因素与古土壤研究,一、查阅资料要搜集和阅读调查区及邻近地区第四纪地质资料，从有关新构造运动、古气候演变、地文期沉积物排列特点等，推断调查区可能出现的古土壤类型及其特征。二、观察现代土壤剖面残遗的特征从现代土壤剖面残遗的特征来认识古土壤，并可根据这些残遗的痕迹特点进一步研究土壤的发生过程。三、研究与现代气候和景观因素不相适应的土壤类型,研究方法,第四节时间因素与古土壤研究,四、古土壤年龄量测法1.放射性碳法：此法简称C14法，是测定最年轻的地质建造年龄的方法之一。它可测定5-6万年内土壤的年龄。2.测定第四系沉积母质年龄法从测定第四系沉积母质的年龄中，估测其上部土层的发育时间，也是有效的测定土壤年龄的方法。随着超真空、中子活化、同位素稀释、质谱法等技术在氩法领域内的运用，已使钾一氩法年龄测定的上限达到了2500百万年，精度25%左右右。,研究方法,第五节地表水与地下水,研究地表水与土壤发生及性状有关联的水文特点。1.河流流域：包括主流及其支流的分水岭以内的水流区域范围。1）流域的地理位置。2）流域的地形特点，包括平均高度、地面起伏和平均坡度。3）流域的植被覆盖面积和森林覆盖率是土壤调查中必须了解的重要参数。4）流域中的湖泊和沼泽面积：一般应用大比例尺地形图作面积的量测统计，用沼泽或湖泊面积与流域总面积的百分数表示。,研究方法,第五节地表水与地下水,2.河流：河长指从河源至河口的距离。河网密度指在一单位面积中所有干、支流的总长度为河网密度浅滩与深槽的分布,研究内容,第五节地表水与地下水,1、将地表水、地下水和地貌学统一起来进行研究地表水系为主导,它是地形的制造者,由于它的侵蚀、搬运与堆积,形成了当前各种地表水成地貌。它也主要由于它补充地下潜水和排泄地下潜水，影响地下潜水。2、研究地表水和地下水之间的补给或排泄关系可结合地形图进行。等高线向河床方向凸出者，则为地上河。反之，则为地下河。,研究方法,第五节地表水与地下水,3、搜集水文资料包括调查地区的河流名称、长度、流域面积、年径流量等。径流特征值的搜集包括调查区主要流域的径流总量、径流模数、径流深度和径流系数等。,研究方法,第六节生物因素研究,生物是土壤形成的主导因素一、植物1.植物群落及其对生物量积累特征的研究地球表面由于气候、水文、地质条件等的差异，植物群落带是不一样的，它们的生长习性也各异，主要表现在生物小循环中生物量的积累特征。对土壤形成和特征都会产生深刻的影响。2.植物群落与其相应的土壤发生、特性和类型的观察研究,研究内容,图植被类型和土壤类型的关系(据Bridges:WorldSoils),第六节生物因素研究,3.指示植物的研究每一个植物都要求一定生态环境条件，有的要求比较严格，就可以称为环境的指示植物。某些对土壤条件最为敏感可称之为土壤指示植物。如茶树、蕨类是酸性土壤的标志，侧柏是碱性土壤的标志。如花生在砂土上生长良好；如盐蒿和獐茅是盐土的标志。泽泻一定生长在沼泽土上。调查中广泛地揭示出这类现象，并深入分析指示和特殊性土宜植物的生理机制，对土壤调查工作来说是很重要的。,研究内容,第六节生物因素研究,4.农田作物的长势和缺素症状，可用来帮助认识当地土壤肥力状况要根根农作群体的密度，个体的高度，茎叶比例，发育阶段待征等方面，来分别其生长状况。同时要根据作物的形态特征进行分析诊断，研究有无缺素症状等。,研究内容,二、动物动物的活动推动土壤中物质的转移和能量的交流动物对土壤的作用表现在动物性排泄物是补充土壤有机质，供给植物养分，改善土壤结构，增长土壤肥力不可缺少的成分。动物对土壤的挖掘和搅搅动作用，使土壤疏松多孔，物理性状得到改善。,研究内容,第六节生物因素研究,第六节生物因素研究,二、动物土壤中的动物根据其个体大小分为如下1.微型动物：小于0.2mm的动物类型，包括原生动物、线虫等。2.中型动物：大小为0.2-4mm的动物群，如节肢动物门的最小的昆虫，多足纲动物和特殊的蠕虫等。,研究内容,第六节生物因素研究,二、动物3.大型动物：大小为4-80mm的各种动物群，如蚯蚓、高等昆虫（包括白蚁、蚂蚁及其幼虫）、多足纲动物、软体动物以及泥鳅、田螺等。4.巨型动物：大小在1cm以上到l-1.5m的大动物，如田鼠、龟、蛇、鳝鱼、胡鳗、蟹等，最大的动物类型如狐狸等也是生活在土壤穴洞中,研究内容,第六节生物因素研究,三、微生物土壤中的微生物功能主要是分解动植物残体，使有机物矿物质化和合成土壤腐殖质。此外，还有多种自养型微生物能起固氮作用、氨和硫化氢的氧化、硫酸盐和硝酸盐的还原以及溶液中铁、锰化合物的沉淀等作用。,研究内容,第六节生物因素研究,三、微生物种类1.细菌：它们和真菌一起是岩石和原生矿物强有力的分解者。2.放线菌纲：主要分解和消耗纤维素，半纤维素和蛋白质，甚至木质素等。3.真菌：。在土壤和堆肥中，产生大量菌丝和孢子，纤细的菌丝和分泌物可把小土粒团聚成块。4.藻类：它们和其它土壤微生物的不同点在于它能同化CO2通过光合作用形成有机物，提高土壤有机质和氧气贮存量。5.滤过性生物；包括噬菌体和另外一些病毒，为土壤中最小的生物体，也是最简单的生物，在土壤中噬菌体能分解豆科植物根部的根瘤菌,研究内容,第六节生物因素研究,一、植物的野外调查法1.自然植被调查1）样方调查：主要根据工作要求及植被类型，在不同典型样区，结合土壤剖面观察，选择1m2（草原区）、25m2（灌木草原区）、100m2（森林区）作为观察记载的样方。记载内容包括：生境条件：包括地形、土壤、地下水位等。群落名称：一般以其优势种、亚优势种依次排列命名。,研究方法,第六节生物因素研究,一、植物的野外调查法1.自然植被调查2）多度：3）估测覆盖度：4）测绘植物群落分布图,研究方法,第六节生物因素研究,2.植物根系调查：一种方法是方格法上。另一种方法是湿筛法3栽培植物调查:1）调查栽培作物的种类、品种、长势、长相、根系发育及分布情况、结实情况和产量等。2）调查作物布局、品种搭配方式、种植制度及其优缺点，为因地制宜利用土壤提供依据。3）调查研究田间杂草的种类和数量。4）指示植物和某些有价值的经济作物调查,研究方法,第六节生物因素研究,二、土壤动物研究法土壤中无脊椎动物区系测定是将土壤固定并磨片，但又不能破坏其结构，而后观察它们在土壤中的栖息特点与数量。三、土壤生物综合研究法1.生物地球化学研究法：从土壤、气候、天然水等地球化学观念出发来研究它们对于有机体的影响。2.不同土壤生态型的生物地球化学特征研究法：是把土壤生物学、土壤地理学