《土壤形成过程》课件.ppt

第三节土壤形成过程,一、土壤形成的基本规律,地质大循环和生物小循环过程的矛盾统一,土壤形成过程指的是在一定的时空条件下，母岩或母质与生物、气候因素以及土体内部所进行的物质与能量的迁移和转化过程的总体。,图3.1土壤形成中物质迁移和转化示意图,图3.2土壤能量转换示意图,1.物质的地质大循环过程,坚硬结晶岩出露（太阳辐射能、降水等作用）风化（岩石形态、性质受改造）疏松多孔母质同时大量矿质养分释放出来（淋洗下渗、搬运）海洋沉积物（再风化）新风化壳这个过程特点是：所需时间极长、涉及范围极广，植物营养元素有被向下淋失的趋势,地质大循环Macro-geologicalcycle指地面岩石的风化、风化产物的淋溶与搬运、堆积，进而产生成岩作用，是地球表面恒定的周而复始的大循环。特点：涉及空间大，时间长，植物养分元素不积累。,地壳物质循环,2.生物小循环过程,植物利用太阳能把二氧化碳、水、土壤中营养元素合成大量有机质植物死亡后，以有机残体状态累积在土表（在微生物作用）一方面可形成热能和矿质养分供植物再利用；另一方面形成腐殖质作为土壤保留植物营养元素。这个过程特点是：所需时间短、涉及范围小，植物营养元素有被向上富积的趋势,特点：涉及空间小，时间短，可促进植物养料元素的积累，使土壤中有限的养分元素发挥作用。地质大循环和生物小循环的关系Relationshipsoftwocycles,macro-geologicalcycle,micro-biologicalcycle,soil,生物小循环Micro-biologicalcycle植物营养元素在生物体与土壤之间的循环。,土壤形成的实质是地质大循环和生物小循环的矛盾与统一。,有机体,绿色植物合成,养料元素土壤体,微生物分解,风化作用,岩石,江海,淋溶作用,沉淀作用,3.地质大循环和生物小循环的关系,（1）生物小循环是在地质大循环的基础上发展起来的，没有地质大循环就不可能有生物小循环，没有生物小循环就没有土壤；（2）土壤形成过程中，两个循环过程是同时并存，互相联系、相互作用着，推动土壤不停运动和发展；（3）从物质养料动态关系看：地质大循环过程总趋势是植物养分元素的释放淋失过程；而生物小循环则是植物养分元素的累积过程，它使有限营养元素纳入无穷利用的途径。,二、土壤发生中的基本成土作用,土壤发生中的物质迁移,迁移方向向下淋溶及其淀积以及被彻底淋出土体的物质移动向上迁移的养分元素的生物富集作用迁移机理溶迁作用：土体内物质形成真溶液后随水的迁移还原迁移：还原过程是不易移动元素变得易移动螯迁作用：土体内金属离子以螯（络）合物的形态移动悬迁作用：粘粒的悬浮迁移生物迁移：植物根系吸收深层养料元素，死亡后回归地表,SurfacerockweatheringWeatheringcrustorganismsactiveandorganicmatteraccumulationSoil,Soil-forming(Pedogenic)processes,三、土壤发生中的主要成土过程,Materialaddedtoasoil,Organicmatter,Mineralmaterial,Above-groundinputs,Materialoflocalorigin,Vegetationgrowinginthesoil,Animalslivingatsurface,TransportedMaterial,Subsurfaceadditions,Wind-blownleavesStemscarriedbyrunningwaterDeadtreefallingdownasteepslopeManureaddedtosoiltoassistcultivation,Locallyderived,Transported,Addedinasimilarway,Addedbyhumanactivity,PlantrootsSoilfaunaMicroorganisms,物质加入Additions,物质转化Transformations,SoilorganicmaterialtransformationsOnceorganicmaterialhasbeenaddedtoasoil,itwillundergodecomposition.Mostdecompositionrelatestoenzymicoxidationbyorganismslivinginthesoiloratitssurface.(C,4H)+2O2CO2+2H2O+energyThisprocessisknownasmineralization,andisanimportantsourceofplantnutrientssuchasnitrogen,sulphur,phosphorusandsomemineralelements(Ca2+,Mg2+,K+).,enzymicoxidation,Duringorganicmaterialdecomposition,anadditionalsetofprocesses,knownashumification,occurs.Thecomplexreactionofvariousdecompositionproductstoproducelarge,complexmolecularchainsorpolymersresultintheformationofastableend-productknownashumus.,MineraltransformationsOriginalmineralweatheringMechanical(physical)weatheringChemicalweatheringBiologicalweatheringClaymineralformation,物质迁移Transfers,Pedogenictransferscanoperateintwomainwaysbywaterormechanically.Watertransfersmaterialinsolutionorsuspension,whilemechanicaltransfercanoccurbymanyprocesses,includingbioturbation,alternatingexpansionandcontraction,freezing,densityloading,crystalgrowth,gravitymovement,upwellingwaterandearthquakes.Redepositionofmaterialcarriedinsolutionwilloccurwhenachangeinsoilconditionsrendersitinsoluble.Themostobviouscauseisremovalofwatersupplyassoildriesout,butotherchangescanalsobeimportant,suchaspH,temperature,exchangesitesoroxygenavailability.,物质流失Losses,Lossesfromthesoil,likeadditionstoit,canoccurviaetherthesurfaceorsubsurface.Surfacelossesmaybebynaturalerosionprocessesorhumanactivity,whilesubsurfacelossesinvolvesoluteleachingormaterialremovedinsuspensionthroughlargeporesorpipes.Materialcanbelostfromsoilsinfourmainforms:gases,solutes,particulatematerialandviavegetationremoval.Gasesareproducedduringorganicmatterdecompositionandlosttotheatmosphere.Solutesaretakenupasnutrientsbyvegetationandthenlostwhenthevegetationisremoved,forexamplebyharvestingofcropsorremovaloftrees.Particulatematerialislostbywaterandwinderosion.,三、主要的成土过程,1、原始成土过程2、腐殖质化过程3、灰化过程4、粘化过程5、富铝化过程6、钙化过程7、盐碱化过程8、泥炭化过程9、潜育化过程10、潴育化过程11、白浆化过程12、熟化过程,我国土壤的形成过程,1.原始土壤形成过程,2.盐碱化过程,使土体上部可溶盐类的累积过程,3.钙化过程,指石灰在土壤剖面中的淋溶和沉积过程,指土体中粘土矿物的生成和聚积过程，尤其在温带和暧温带的生物气候条件下，一般在土体内部（20-50cm左右）发生较强烈的原生矿物分解和次生粘土矿物的形成，或表层粘粒向下机械淋洗过程,4.粘化过程,12.熟化过程：在人为的干预下，土壤兼受自然因素和人为因素的综合影响下进行的土壤发育过程,原始成土过程,是土壤形成作用的起始点。在裸露岩石表面或薄层的岩石风化上着生低等植物：地衣、苔藓及真菌、细菌等微生物，开始累积有机质。基本特点：土层浅薄；腐殖质累积量少，无明显腐殖质层。,腐殖质化过程,腐殖质化过程是指在各种植物作用下，在土体中，特别是土体表层进行的腐殖质累积过程。腐殖质化过程的结果，是使土体发生分化，往往在土体上部形成一暗色腐殖质层。,灰化过程,灰化过程是指在土体表层（特别使亚表层）SiO2残留、R2O3及腐殖质淋溶、淀积的过程。主要发生在寒湿郁闭的针叶林植被下，由于有机酸（主要是富里酸）溶液在下渗过程中，使上部土体中的碱金属和碱土金属淋失，土壤矿物质中的硅铁铝发生分离，铁铝胶体遭到淋失，并淀积于下部，而SiO2则残留在土体上部，从而在表层形成一个灰白色淋溶层次，称为灰化层。,粘化过程,粘化过程是指土体中粘土矿物的生成和聚集过程，常在温带和暖温带的生物气候条件下，一般在土体内部（2030厘米）发生强烈的原生矿物分解和次生粘土矿物的形成，或表层粘粒向下机械地淋洗。因此，一般在土体心部粘粒有明显的聚积，形成一个相对较粘重的层次粘化层。,富铝化过程,富铝化过程即是土体中硅以硅酸形式的淋失（脱硅），铁铝的富积（富铁铝）的过程，也称脱硅富铝化过程。在热带、亚热带高温多雨并有一定干湿季的条件下，由于硅酸盐发生了强烈水解，释放出盐基物质，使风化液呈中性或碱性环境，盐基离子和硅酸大量淋失，而铝、铁锰等元素却在碱性风化液中发生沉淀，滞留于原来的土层中，造成铝、铁、锰氧化物在土体中残留或富集，而使土体呈鲜红色，甚至形成铁盘层。,钙化过程,钙化过程是指碳酸盐在土体中淋溶、淀积的过程。在干旱、半干旱气候条件下，土壤形成的水分条件使季节性淋溶，这样，矿物风化过程中释放出的易溶性盐类大部分被淋失，而硅铁铝氧化物在土体中基本上不发生移动，而活跃元素（钙、镁等）则在土体中发生淋溶、淀积，并在土体的中下部位形成一个钙积层。,盐碱化过程,盐碱化过程是指土体上部易溶性盐类的聚积过程。除了滨海地区外，盐化过程多发生在干旱、半干旱地区，成土母质中易溶性盐类随水搬运至排水不畅的低平地区，在蒸发作用下，使盐分向土体表层聚积，形成盐化层。盐土的排除即可溶性盐分降低含盐量的过程，称脱盐作用。碱化过程是指土壤胶体有较多的交换性纳，使土壤呈强碱性反应，并形成一土壤物理性质恶化的碱化层，碱化过程常与脱盐化过程相伴产生，从土壤吸收复合体上除去Na+，称为脱碱化。,泥炭化过程,泥炭化过程是指有机质以植物残体形式的累积过程。主要发生于地下水位很高或地表有积水的沼泽地段，湿生植物因嫌气环境不能彻底分解，而以不同分解程度的有机残体累积于地表，形成一个泥炭层或粗腐殖质层。,潜育化过程,潜育化过程是指土体中发生的还原过程。在整个土体或土体下部，因长期被水浸润，空气缺乏，几乎完全处于闭气状态，有机质在分解过程中产生较多的还原性物质，高价铁锰转化位亚铁锰，从而形成一颜色呈蓝灰或青灰的还原层次，称为潜育层。,潴育化过程,潴育化过程是指土体中发生的氧化还原过程。主要发生在直接受到地下水浸润的土层中，由于地下水在雨季升高，旱季下降，使得该土层干湿交替，从而引起铁、锰化合物发生移动或局部淀积，形成一具有锈纹锈斑以及铁锰结核的土层，称为潴育层。,白浆化过程,白浆化过程是指表层滞水而发生的潴育漂洗过程。白浆化过程多发生在较冷辆的湿润地区，由于某些原因（如质粘、冻层），大