土壤的形成过程

1、2020年7月4日，1，第8章：土壤形成和分布，第1节：土壤形成过程，第2节：土壤分布规律，第3节：土壤分类，第8节：土壤形成过程(土壤形成过程)1。土壤形成因子理论是研究外部环境对土壤形成过程和土壤性质影响的理论。俄罗斯土壤科学家库奇耶夫和美国土壤学者赫德被公认为世界土壤科学的奠基人。他们首先认识到土壤特性是一些物理和化学作用的产物，这些作用不仅受母质的影响，还受生物、气候、地形和时间的影响。2020年4月3日，土壤是一个独立的历史自然体，它的发生和发展与自然界中的各种成土因素有关，即它是母质、生物、气候、地形和时间五种成土因素的产物。20世纪40年代，美国土壤学者HJenny提出了土壤形成

2、因子的基本公式，用以表达土壤性质与土壤形成因子之间的函数关系。公式如下：S=f(clo，r，p，t)，(1)其中S代表土壤性质，cl代表气候，o代表生物，r代表地形，p代表母质，t代表时间；点代表其他尚未确定的因素，f是一个函数。2020/7/4，4。该公式清楚地表明土壤性质与成土因素密切相关。当理解成土因素对土壤性质的影响时，有必要保持所有其他成土因素不变。为此，珍妮提出了以下公式：S=fcl(气候)o，r，p，t，(2)S=fo(生物)cl，r，p，t，(3)S=fr(地形)cl另外，土壤性质及其可能的变化速度和趋势可以根据已知的成土条件进行预测。2020/7/4/5，土壤形成过程是指在一

3、定的时间和空间条件下，由母质和生物、气候因素和土壤进行物质和能量迁移转化的全过程。整个过程如图9.1和图9.2所示。2.成土过程的一般概念，图8.1成土过程中物质迁移转化示意图，图8.2土壤能量转化示意图，2020/7/4，8，3。土壤形成的本质(1)物质的地质循环是指地面岩石的风化、淋溶、运输和风化产物的积累，然后是岩石的形成，这是地球表面一个不断重复的地质循环(图1) (2)植物营养元素的生物微循环是指在土壤中生物体风化产物的基础上，植物营养元素的富集和储存，使一些营养元素暂时脱离地质大循环的轨道，称为植物营养元素的生物微循环。2020/7/4，9，图7.7，土壤形成过程中大小旋回关系示意

4、图，2020/7/4，10，(3)大地质旋回与小生物旋回的关系(1)小生物旋回是在大地质旋回的基础上发展起来的，没有大地质旋回就没有小生物旋回。没有生物微电路就没有土壤。(2)地质大循环的总趋势是植物营养元素的释放和淋溶过程，而生物大循环是植物营养元素的积累过程，将有限的营养元素带入无限利用的途径。(3)在土壤形成过程中，这两个循环过程同时在同一地点共存，相互联系，相互作用，促进土壤的不断运动和发展。大地质循环和小生物循环的对立统一形成了土壤。2020/7/4/11，4。成土因素(1)母质是指风化、搬运和堆积后在原岩表面形成的一层松散的、最年轻的地质矿物层。1.母质对土壤矿物组成和性质的影响：

5、母质积累类型的影响：残留(粗、细、薄，玄武岩形成的土壤缺钾富磷；沉积岩：砂岩形成的土壤基础养分差；页岩形成的土壤基质富含养分。3母质影响土壤发育和形态特征。例如，花岗岩风化体中的应时砾石使土壤疏松，透水性土壤难以发育；风化的碱组分在强淋溶作用下淋溶不完全，使土壤呈酸性反应。相反，2020/7/4、13/4年在基岩上形成的土壤影响了土壤腐殖质的特性。石灰岩母质土壤腐殖质富含CaO，而火山灰母质土壤腐殖质含有更多的P2O5和K2O。(2)气候(水热条件)水和热直接影响土壤形成过程中的物理、化学和生物功能。1影响土壤中物质的迁移(1)但在半干旱和半湿润地区，它沉积在某一土壤中。在干旱地区，碳酸钙基本

6、上不移动，而是在土壤表面积累。一般来说，当温度从0升高到50时，化合物的解离度增加了7倍，因此随着温度的升高，硅酸盐矿物的水解过程大大增强，母岩和土壤的风化作用也大大增强。德国土壤学家拉曼提出的“风化因子”的概念是：风化因子=风化天数水解度风化天数指日平均温度高于0的天数。赤道高温带的风化强度比温带强约3倍，比极地寒冷带强910倍，因此热带和寒冷带的成土率有很大差异。在温度不变的情况下，2020年7月4日、15日、3日，有机质含量将随着降水量的增加而增加。当湿度恒定时，有机物的含量随着温度的升高而降低。一般来说，在草原气候中，碳氮比和氢氟比都很高，当它们向湿热、湿冷和干旱过渡时，碳氮比和氢氟比

7、会降低。2020/7/4、16/4对干旱寒冷地区土壤矿物形成的影响，土壤风化程度低，处于脱盐基地初期，除钾能力弱，仅形成伊利石；在湿润和半湿润地区，脱盐基质的作用增强，主要形成蒙脱石和蛭石；在湿热(亚热带)地区，除除钾外，还有脱硅，形成高陵类；在高湿度(热带)地区，铁和铝的氧化物是由土壤的强烈脱硅作用形成的。2020年7月4日、17日和5日温带气候对土壤阳离子交换量、土壤盐基饱和度和酸碱度的影响。随着降雨量的增加，CEC增加。在降雨量少的地区，土壤淋溶较弱，只有部分离子被淋溶，大部分碱性离子存在于土壤中，因此碱饱和度高，酸碱度高；在热带地区，由于粘土矿物主要是三氧化二铁和二氧化硅，所以阳离子交

8、换量不高，而且由于强沥滤作用，碱饱和度和酸碱度也很低。2020/7/4/18，(3)生物因素：植物、土壤动物和土壤微生物。1.植物在土壤形成过程中的作用(1)光能转化和有机质形成利用太阳辐射能量合成有机质(2)植被类型影响土壤有机质的数量和分布(a)木本植物凋落物的组成积累在土壤表面，形成一个粗糙的有机层，疏松多孔的真菌和微生物生长；沉积物中有许多酸性物质，如单宁和树脂。有机质分布在表层，腐殖质主要为黄腐酸，品质较差，含量低于草本植物。2020/7/4/19，草本植物沉积物致密、柔软且弹性较小，主要是由于细菌和微生物的活动；沉积物中含有大量纤维素和半纤维素，易于分解，而单宁和树脂较少，不会产生

9、酸性物质；有机质分布在整个剖面上，其含量随着深度的增加而逐渐减少，质量好，腐殖酸含量高。(3)富集和实现选择性地吸收分散在母质、水和大气中的营养元素，并伴有有效的矿物营养元素。，2020/7/4，20，(4)促进土壤中自然植被的形成和热液条件的演化，并引起土壤类型的演化。森林植被和土壤从东北到华南的分布情况如下：针叶林(棕色针叶林土壤)、针叶林和阔叶林(暗棕壤)、落叶阔叶林(棕壤)、落叶常绿阔叶林(黄棕壤)、常绿阔叶林(红壤、黄壤、赤红壤)图8-5植被类型与土壤类型的关系(根据Bridges :世界土壤)，土壤动物在土壤形成过程中的作用2020年7月22日参与了土壤腐殖质的形成和土壤有机质的形

10、成动物活动可以疏松土壤，促进集料结构的形成。在一定程度上，土壤动物种类的组成和数量是土壤类型和土壤性质的指标，可以作为土壤肥力的指标。2020/7/4，23，3微生物在土壤形成中的作用(1)分解有机物并释放各种养分供植物吸收和利用；(2)合成土壤腐殖质，发展土壤胶体性质；(3)固定大气中的氮，增加土壤含氮量；(4)促进土壤物质的溶解和迁移，增加矿物养分的有效性(例如，硅酸盐细菌可以促进土壤中磷和钾的溶解和迁移)。(4)地形地貌主要影响水热条件和母质的再分布，进而影响土壤的形成。1.地形控制着地表径流，影响着水的再分配。在较高的地形位置很难保持土壤中的水分；在地势低洼的地方，土壤容易积水。202

11、0/7/4，25，图8.4，地形对土壤水分状况的影响，2020/7/4，26，冲积层，斜坡沉积，洪积，残留，2地形与母质的关系，地形对母质的再分布起作用，不同的母质往往分布在不同的地形部位。随着河谷地形的演变，在不同的地形位置可以形成含水土(漫滩)、半含水土(低水位阶地)和带状土(高水位阶地的产状系列)。4地形也影响太阳辐射能量的吸收和不同海面高度、坡度和方位的地面散射，例如，南坡的温度往往高于北坡。(5)时间因素土壤形成时间长，长期受气候和生物影响，与母质和母岩有很大差异；反之亦然，达拉斯至礼堂土壤年龄是指土壤发生和发育的长度，通常分为绝对年龄和相对年龄。1.绝对面积：指从土壤开始在当地新鲜

12、的风化层或新的母质上生长起所经过的时间，通常用年来表示。2020/7/4，29，2相对面积：指土壤的发育阶段或程度。一般来说，它是由剖面差异的程度决定的，没有具体的年份。在某一地区，土层分化越明显，相对年龄越长。北半球存在的大部分土壤是在第四纪冰川退缩后开始发育的，高纬度冰碛上土壤的绝对年龄一般不到10，000年。中纬度地区最终受到第四纪冰川的侵入，土壤年龄较长。在低纬度的尽头，受冰川影响地区的土壤年龄可能达到几十万年甚至几百万年，其起源可以追溯到第三纪。(6)人类活动对土壤形成和演变的影响(1)人类活动的影响是多方面的和快速的，随着人类社会生产力和技术水平的提高，其影响的速度和强度将会加快，

13、并会出现更成熟的土壤。(2)人类的影响是在各种自然因素仍然起作用的基础上进行的。(3)人类活动的影响是双重的，既可能产生积极影响(高度成熟)，也可能产生破坏性的消极影响(开发土壤肥力、加速侵蚀、荒漠化和污染)。2020/7/4/31，5。主要成土过程1。在裸露的岩石表面或薄风化岩石上种植低等植物，如地衣、苔藓、真菌、细菌和其他微生物。在低等植物和微生物的作用下，有机物开始生长一般来说，有机质的积累有以下几种形式：(1)增湿主要发生在草本植被下，植物残体转化为腐殖质，腐殖质在土壤上部积累，形成暗腐殖质层(黑土层)。腐殖化的结果是，土壤发生了分化，在土壤的上部通常形成一层黑色的腐殖质层。图9.3为

14、土壤腐殖化过程形成的模型土层示意图，2020/7/4/33，黑土景观和土壤剖面，2020/7/4/34，(2)在斑块状森林植被下，由于环境寒冷潮湿，植物残体未完全分解，形成腐殖化程度低的粗腐殖质，呈斑块状。(3)在低温或高湿条件下，植物残体半分解，大部分只变色，植物组织保持不变。泥炭层是在低洼和过湿的条件下形成的，毛毡草皮层是在寒冷的条件下形成的。2020/7/4/35，黑龙江省三江平原泥炭地景观及剖面图，图8.4土壤粘附过程形成的模型土层示意图，3。粘附过程在半干旱和半湿润地区，土壤中粘土矿物(粘土颗粒)的形成和积累过程。2020/7/4/37，黄棕壤粘膜，内聚力过程，2020/7/4/38

15、，内聚力过程类型，残余内聚力粘土不移动，发生原位胶结(残余母质)。淋溶上部形成的粘土颗粒和胶结作用通过机械淋溶在下层土壤中积累。请注意，粘性过程形成的粘性层是某些土壤类型(棕壤、褐土和黄棕壤)的重要诊断层，在土壤成因分类中具有重要意义。4.钙化是指在干旱和半干旱气候条件下，土壤表面碳酸盐的积累、表面脱钙的淋溶和土壤中的沉积。2020/7/4/39，脱钙脱钙碳酸钙(沉积)CO2 H2OCa(HCO3)2Ca(HCO3)2的形成导致脱钙，而碳酸钙的形成导致钙沉积。黑钙土钙质层，图8.6土壤钙化过程形成的模型土层示意图，2020年7月4日，41，(1)红土化过程是指土壤经过长期水浸后发生的还原过程，

16、在土壤中形成蓝灰色或青灰色的潜在层。2020年7月4日，水稻土被蓄水。(2)蓄水是指土壤处于季节性积水状态，氧化还原过程在土壤中交替发生，在土壤中形成黄褐色铁锈斑或黑色锰斑。2020年7月4日、43日和6日，盐渍化过程是指土壤上部可溶性盐的积累过程。在干旱地区，成土母质中的可溶性盐随水转移到排水不良的低水位地区。蒸发时，盐在土壤表面积累，形成一层盐化层(Z)。7碱化是指土壤胶体中有更多的可交换钠，使土壤呈强碱性，并形成一个碱化层(N)，使土壤的物理性质恶化。8.沼泽化过程包括表层泥炭或腐殖质的积累和下层土壤的孵化。2020年4月、4月、4月和9月，草甸过程包括草甸腐殖质在土壤表面积累的叠加过程和直接受地下水影响的下蓄水过程，底部还有潜在的孕育过程。10.成熟过程是在人类的合理利用和定向培育下，土壤向肥力提高的方向发展的过程。它与天然土壤有三个不同之处：(1)土壤结构的转变；(2)消除影响作物生长和发育的