第二章：成土因素与区域景观研究

第二章：成土因素与区域景观研究,主要内容,一、气候因素研究二、地形因素研究三、母质研究四、时间因素与古土壤研究五、地表水与地下水六、生物因素研究七、农业生产活动的调查研究八、区域景观的综合分析,成土因素与土壤的关系,1、成土因素揭示土壤的发生与特性,（1）道库恰耶夫公式：S=f(C,O,R,P)TS:土壤体R：地形C：气候P：母质O：生物T：成土时间,含义：土壤是气候、生物、地形、母质等因素长时间作用的产物。,（2）土壤分类系统的制定依据,土壤分类体系,发生学土壤分类体系,土壤属性分类体系,我国的土壤分类系统,以俄罗斯为代表，以成土因素为基础。,以美国为代表，以土壤属性为依据。,以发生学为基础，土壤属性为依据，成土因素观点十分明确（综合俄美的特性）。,（3）土壤肥力及障碍问题产生的根源。,（4）航卫片判渎的直接标志。,2、成土因素是土壤改良分区高一级制图单元制定的依据。,一、气候因素研究,研究内容,近代气候,与土体分化作用，物质淋溶淀积作用及与生物活动有关的光、热、水等指标。,古气候,主要是第四纪以来几个主要地质时期（间冰期）的气候及沉淀物与土壤形成的关系。,1、光热能：来源于太阳的辐射能,（1）太阳辐射,太阳温度很高，放射出大量能量。地球一年获得太阳辐射的能量约为5.461024焦耳，仅相当于太阳放出总能量的22亿分之一。,（2）总辐射能计算公式（左大康经验公式）,R=(Q+q)(a+bn/N)R：太阳总辐射能(kcal/cm2/year)；Q：直接辐射能（kcal/cm2/year)a=0.248,b=0.752,a+b=1n：太阳时照时数，N：太阳照射总时数。,（3）光合有效辐射能：为植物直接利用进行光合作用的波段的能量。,YT=1.25510TfQqYT：潜能积累量（kg/亩）；T：温度系数f：光能利用率，Qq：光合有效辐射能（kcal/cm2/a）,2、温度：作物生长发育的有关指标,土温气温作物三基点温度农业界限温度积温,20：热带作物积极生长,农业界限温度,5：早春作物播种，多数树木开始生长,10：喜温作物开始播种、生长,15：作物积极生长,0：耐寒作物的生理活性的起始温度,温度代划分指标,50-60,+15,亚热带,20-50,+10,亚暖带,10-20,+4,温带,5-10,-4,亚寒带,5-10,-15,寒带,60-80,一年内植物活化积温(),0-0.5,500-800,500-800,1000-1500,1500-4000,4000-6000,6000-10000,植物群落及土壤,冰沼,森林带（灰化土）,落叶阔叶林（棕壤）,落叶长绿阔叶林（黄棕壤）,长绿阔叶林（红壤系列）,3、降水,概念：是指地面从大气获得的水汽凝结物的统称。表示方法：降水量、降水强度和降水变率等。,水灾（2004年7月10日下午的北京城区）,湿润系数：K=大气降水量/蒸发量,干燥度：以降水积温两因子结合推算经验公式：D=0.16Tx/降水量D：干燥度，Tx：X的积温。,旱灾,4、与土壤形成有关的其它气候状况,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。,旱季：土壤溶液浓缩，可溶性物质随土壤蒸发水上移。,季节性冻融交替：加速土体的物理风化和土体的碎裂。,5、微域小气候变异：以地形小气候对土壤形成及土壤性质影响显著。,研究方法,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类型，作为制定土壤利用改良分区和土壤发生分类的参考,指标分析法,土体风化方式与气候的相关性,小区域气候观察法,土壤剖面形态观察和物质地球化学迁移研究法,矿物的风化和次生矿物的形成,物质的地球化学迁移系列,土壤分布与湿润条件的相关性,气候条件与土壤次生粘土矿物形成的相关性,长江三峡,张家界奇观,沙漠景观,美丽的高山湖泊,干旱地区盐土景观,水稻土景观,返回,图2-4不同地理环境中次生矿物形成的一般模式,返回,地壳物质循环,返回,二、地形因素研究,研究内容,地形的高度、坡度、坡向及其组合的形态特征,地形类型,按形态特征划分,山地：海拔高度在500米以上，相对高度在100米以上,丘陵：绝对高度在500米以内，相对高度在200米以内,平原：绝对高度在200米以内，相对高度在10米以内,按成因划分,河谷阶地,河漫滩,自然堤,流水地形,波浪作用地形,重力作用地形,岩溶作用地形,风沙与黄土地形,冰川地形,高山,平原和丘陵,低山,高原,图2河谷地形发育对土壤形成、演化的影响示意图,总之，地形制约着地表物质和能量的再分配，地形的发育支配着土壤的演替，在不同的地形形态上，就形成不同土壤类型。,返回,流水侵蚀作用形成的黄土地形,波浪作用形成的海蚀沟和海蚀柱,重力作用形成的地形滑坡,岩溶作用形成的地形喀斯特地貌,风沙与黄土地形沙漠化,冰川地貌地形,研究方法,文献资料研究,地图和遥感影象分析,设点剖面观察,绘制综合断面示意图,新构造运动对地形影响的分析,野外摄影,地形素描,遥感资料分析,卫星遥感产品,热岛效应,火山爆发,海温分布,综合断面示意图分析,地形素描示意图分析,野外摄影,新构造运动对地形影响的分析,汶川地震的动力来源：中国大陆位于欧亚板块的东南部，东部受西太平洋板块和菲律宾板块俯冲、消减的影响，形成一系列与弧后扩张有关的陆缘海伸展和断陷盆地；西部和西南部受印度板块与欧亚板块碰撞的构造影响，形成号称为“世界屋脊”的青藏高原、上千km的大陆内部构造变形带和地震带。,三、母质研究,研究内容,母质是风化过程的产物，是形成土壤的物质基础,按风化壳类型划分,碎屑风化壳,常见于青藏高原和高山地区,分布于内蒙古高原和黄土高原,主要分布于我国东北地区及湿润海洋性气候区,母质类型,碳酸盐风化壳,硅铝型风化壳,富铝风化壳,含盐风化壳,还原系列,主要分布于我国南方湿热地区,主要分布于我国西北干旱地区,分布全国各地,（1）,碎屑型风化壳是岩石在物理风化和轻微化学风化作用下，发生机械崩解的产物所构成的风化壳。是岩石风化的最初阶段。形成各种大小不同的碎块，这些碎屑保持着原始母岩的性质。风化层极薄，质地较粗，石砾含量可多达60%以上。流水矿化度很低，以重碳酸钙为主。大多分布在年轻的山地，特别是在靠近永久性积雪和永久冰冻的高原和两极地区，如青藏高原上就分布着这种风化壳。,碳酸盐风化壳:在暖温带和温带干旱、半干旱条件下,随着大部分易溶盐类的淋溶,不易溶解的碳酸盐开始移动。碳酸盐中主要是CaCO3。CaCO3积聚的程度取决于生物气候条件和岩石中Ca的含量。标志元素是Ca、Mg，标志化合物主要是Ca、Mg的碳酸盐。Si、Fe、Al等很少移动。粘土矿物以水云母-蛭石为主。呈碱性反应。,硅铝风化壳:形成于暖温带、温带和寒温带半湿润条件下。易溶盐类淋失殆尽，碳酸盐也基本淋失。标志元素是H、Al、Fe、Si，标志化合物为Al2O3、Fe2O3和SiO2等。Fe从硅酸盐矿物中分离出来，由低价氧化物变成游离的氢氧化物，风化壳呈褐色或棕色。风化壳中Ca、Mg、K、Na的氧化物含量减少,硅铝率稍为变小。粘土矿物为2:1型，蛭石和过渡矿物有明显增加。呈中性或微酸性反应。,富铝风化壳:形成于湿润的热带、亚热带，风化作用强烈，元素迁移活跃。硅酸盐原生矿物基本分解，硅强烈淋失，而Fe、Al、Ti的水化氧化物相对积聚,风化壳呈鲜明的红色。标志元素是H、Al、Si、Mn、Fe，标志化合物为Al2O3、Fe2O3、SiO2的水化物。风化壳的硅铝率在2以上,粘土矿物以高岭石和三水铝矿为主。呈酸性反应。,含盐风化壳:形成于干旱、半干旱的条件下，盐分在风化壳中积累。在滨海地区，因海水浸淹亦可形成盐渍风化壳。标志元素是Cl、Na、S(Ca、Mg),标志化合物是碱金属和碱土金属的氯化物和硫酸盐，呈碱性反应。,渍水风化壳:长期处于淹水还原条件下，Fe、Mn还原，使原来包裹土粒和结构物体表面的胶膜消散，并沿剖面向下移动，发生渍水离铁作用，并在一定部位出现锈纹和锈斑。标志元素是Fe、Mn，标志化合物是Fe、Mn的化合物。这个类型可以发育在上述各类型风化壳上。,按形成类型划分,堆积物,受间歇性面流和重力的影响，沿地表倾斜面搬运堆积而成,暂时性线状洪流搬运堆积而成,经常性水流堆积或泛滥淤积而成,洪积物,冲积物,湖积物,风积物,滨海沉积物,静水沉积物,风力搬运的堆积物,沿海岸线一带的松散堆积物,（2）,残积物,冰渍物,岩石就地风化形成的产物,冰川堆积物,残积物是岩石经风化后未被搬运的那一部分原岩风化剥蚀后的产物，而另一部分则被降水和风所带走，它的分布主要受地形的控制。,堆积物,洪积物,冲积物,湖积物,风积物,滨海沉积物,冰渍物,（3）按按成土母质划分,酸性结晶岩类风化物,碳酸岩类风化物,红砂岩类风化物,紫色砂岩类风化物,紫色泥岩类风化物,第四纪红色粘土,中性结晶岩类风化物,石英类风化物,炭质泥页类风化物,第四纪黄土物质,洪积物,基性结晶岩类风化物,泥质岩类风化物,河流冲积物,湖积物,海积物,风沙物质,泥炭物质,研究方法,文献资料研究,野外考察研究,自然断面的分析,化学属性研究,制作母质分布图,矿物学属性研究,岩石学属性研究,四、水文因素研究,水文因素对土壤形成的影响,水分在母岩崩裂过程中的作用,水分在物质转化过程中的影响,水分在土壤形态中的作用,物质消耗过程,营养物质的循环过程,无机物质在土壤剖面中的迁移过程,水分参与了土壤全部（物理的、化学的、生物的）物质与能量迁移转化的过程,研究内容,地表水,河流,湖泊,冰川,沼泽,雨水补给型,冰雪补给型,地下水补给型,淡水湖,咸水湖,盐湖,大陆性冰川,海洋性冰川,泥炭沼泽,潜育沼泽,地表水：存在于河流和湖泊中的水资源，大部分可供土壤灌溉利用的淡水。,地表水类型,河流,湖泊,沼泽,冰川,地下水：地面以下各种状态的水分，分自由地下水和压力地下水。,地下水类型,按地下水埋深登记划分,中位地下水,静止水面在60-100cm（南方），2-3m（北方）,静止水在60cm以内（南方），80,盐水,30-80,极强矿化水,10-30,强矿化水,5-10,矿化水,1-5,弱矿化水,1,淡水,每升含干残物克数,分级名称,（2）按水质类型分,地下水矿化类型划分：以含量最大的（超过阴离子或阳离子总数25%）的离子类型命名。,泉水：从地下自然流向地面的水分。升泉：地下水因静压力而上升到地面。降泉：地下水因重力作用而流向地面。,研究方法,地表水、地下水与地形图等高线联系起来,地表水与地下水间的补给或排泄关系,资料水文特征研究,径流特征值收集,矿质化学分析,确定地表水、地下水对土壤的影响程度研究,结合研究潜水的补给和排泄条件,水文与区域气候、地貌、地质构造等景观因素统一研究,五、生物因素调查研究,生物因素对土壤形成的影响,植物在土壤形成中的作用,微生物在土壤形成过程中的作用,动物在土壤形成过程中的作用,植物对土壤有机质积累的影响,植物对土壤矿质养分的影响,植被类型土壤淋溶与淋洗程度,分解有机质，释放各种养料，为植物吸收利用,合成土壤腐殖质，发挥土壤胶体性能,固定大气中的氮气，增加土壤氮含量,促进土壤物质的溶解和迁移，增加矿质养分的有效浓度。,研究内容,植被,动物,微生物,植物群落及其对生物量积累特征的研究,自然植被的水平分布规律研究,指示植物与土壤的研究,动物类型：微型动物：个体小于0.2mm的动物类型，如原生动物、线虫等；中型动物：个体大小为0.2-4mm的动物群；大型动物：个体大小为4-80mm的各种动物群，如蚯蚓、高等昆虫等；巨型动物：个体大小在1cm以上到1-1.5m的大动物，如田鼠、龟、蛇等。,动物群落结构：水平结构、垂直结构和时间结构。,原核微生物：古细菌、细菌、放线菌、蓝细菌和黏细菌,自然植被的垂直分布规律研究,农田作物的研究,真核微生物：真菌、藻类、地衣,滤过性生物：噬菌体、病毒等,中国植被区划情况表（水平分布规律）,中国山地垂直带植被系统（垂直分布规律）,返回,土壤动物,返回,原核微生物,真核微生物,滤过性生物,研究方法,植物的野外调查法,土壤动物研究法,土壤微生物研究法,综合研究法,自然植被调查,植物根系调查,栽培作物调查,指示、经济作物调查,生物地球研究法,不同土壤生态型的生物地球化学特征研究法,六、时间因素调查研究,时间因素对土壤形成的影响,土壤年龄,土壤发育的主要阶段,土壤发育速度,土壤绝对年龄,土壤相对年龄,研究内容,古气候,古土壤,上新世,早更新世至晚更新世,全新世,埋藏古土壤,裸露古土壤,残余古土壤,古土壤残余物,距今5000年前,距今5000年-2500年间,距今2500年-700年间,距今700年以来,第四纪黄土,甘肃大地湾遗址的发掘发现的古土壤,该图为山西的黄土（其中的暗红色的土层古土壤层）,研究方法,文献资料研究,现代土壤剖面残遗的特征研究,现代气候和景观因素不相适应的土壤类型研究,古土壤年龄测量法研究,综合法,七、人为因素调查研究,研究内容,土地利用