土壤综合01幻灯片.ppt

1、1,第二篇 Pedosphere 土壤圈,2,重点：认识土壤圈的物质组成、特性及其形成与地理环境间的关系，掌握土壤分类及空间分布规律。 难点：土壤圈的形成与地理环境间的关系和土壤分类、空间分布规律。,3,一、土壤及其土壤肥力的概念,土壤: 是地球陆地表面能够生长植物的疏松表层 ，是一个独立的历史自然体。,它是岩石风化物（成土母质）在生物、气候、地形等因素的作用下形成的。,4,土壤由矿物质、有机质、水分（土壤溶液）、空气和包含土壤微生物在内的土壤生物等组成。,水分,矿物质,有机质,土壤生物,空气,5,6,由于人类对土壤的利用方式不同，对土壤产生不同的概念 。 在农林牧业生产中，土壤作为天然植物或

2、栽培植物的立地条件。,土壤的基本属性和本质特性是具有肥力 。,7,soil fertility（土壤肥力）：是指土壤为植物生长不断地供应和协调养分、水分、空气和热量的能力。 一般将水、肥、气、热称为土壤肥力因素。四大肥力因素不是孤立的，而是相互联系和相互制约的。土壤可视为一种永续利用的可更新的再生自然资源。,8,二、土壤剖面与土壤发生层次,自地表向下直到土壤母质的垂直剖面称为土壤剖面。也可理解为完整的垂直土层序列。它是由性质和形态各异的土层重叠在一起构成的。 在土壤剖面中，这些土层大致呈水平状，是由土壤成土过程中物质发生淋溶、淀积、迁移和转化形成的，一般称为土壤发生层。,9,野外土壤剖面采集,

3、10,1. 自然土壤剖面,19世纪末，俄国土壤学家道库恰耶夫把土壤剖 面分为三个发生层： 腐殖质层（A） 过渡层（B） 母质层 （C）,11,1967 国际土壤学会提出把土壤剖面划分为： 有机层（O） 腐殖质层（A） 淋溶层（E淀积层（B ) 母质层（C） 母岩层（R）,12,土壤发生层,自然土壤剖面,13,土壤剖面构型的一般综合图式,14,O层：有机层，以分解的或未分解的有机质为主的土层； 位于矿质土壤的表面，也可被埋于一定深度。A层：腐殖质层，土层中混有有机物质或具有因耕作、放牧等扰动作用形成的土壤性质，有机质含2030。 E层：淋溶层，硅酸盐粘粒、铁、铝等单独或一起淋失，石英或其他抗风化

4、矿物的砂粒或粉粒相对富集的矿质发生层B层：淀积层， 硅酸盐粘粒、铁、铝、腐殖质、石膏或硅的淀积； 碳酸盐的淀积；残余二、三氧化物的富集；有大量二、三氧化物胶膜，使土壤亮度较上、下土层低，彩度较高，色调发红；C层：母质层, 位于上述各层的下面 R层：母岩，一般为坚硬基岩。,15,2. 耕作土壤剖面,耕作层（表土层） 属人为表层类，包括灌淤表层，堆垫表层和肥熟表层。土性疏松、结构良好、有机质含量高、颜色较暗、肥力水平高。 犁底层（亚表土层） 在耕作层之下，土壤呈层片状结构，紧实，腐殖质含量比上层少。 心土层（生土层） 在犁底层之下，受耕作影响小，淀积作用明显，颜色较浅。 底土层 （死土层） 几乎未

5、受耕作影响，根系少，土壤未发育，仍保留母质特征。,16,17,18,三、土壤圈在地理环境中的地位和作用,土壤圈在地理环境中是地球各圈层中最活跃最富生命力的圈层之一，它们之间不断地进行物质循环与能量交换。,19,土壤圈与生物圈进行养分元素的循环。 土壤支持和调节生物的生长和发育过程，提供植物所需养分 、水分和适宜的理化环境，决定自然植被的分布。,（一）土壤圈在四大圈层中的重要地位,20,2. 土壤圈 与水圈进行水分平衡与循环 影响降水在陆地和水体的重新分配， 影响元素的表生地球化学迁移过程及水平分布，也影响水圈的化学组成.,21,全球水分循环示意图,22,23,3. 土壤圈与大气圈进行大量及痕量

6、气体的交换 影响大气圈的化学组成，水分与能量的平衡；吸收氧气，释放CO2、CH4、H2S、氮氧化合物和氨气，影响全球大气变化。,4. 土壤圈与岩石圈进行着金属元素和微量元素的循环，土被覆盖在岩石圈的表层，对其具有一定的保护作用，减少各种外营力的破坏。,24,（二）土壤圈对地理环境的作用,1） 土壤圈参与地球生命作用过程 为地球生命提供适宜生存的环境。如碳、氮、硫、磷循环。,25,土壤圈中的物质能量循环过程图式,26,地球表层碳素循环过程,27,土壤中氮素循环过程,28,土壤生态 系统中硫 素循环,29,土壤生态系统中磷素的循环,30,2） 土壤圈与人类生存条件 土壤资源区域性开发与管理，综合农

7、业中的动态变化，土壤对农林适宜性评价，营养元素的空间调控，土壤圈的各障碍因素对农业生产的限制作用。,31,3） 土壤圈与自然环境 重金属元素在土壤圈中的空间分布、迁移、转化及动态变化，土壤污染物质的来源、分布、变化、迁移、浓集对生物环境的影响及调控；土壤在复合农业生态系统中的功能及优化模式。,32,4） 土壤圈与全球土壤变化，是时间变化的函数，自然与人为条件下的土壤圈内不同土壤类型历史演变；现代成土过程基本特性变化预测 ；土地退化，土壤痕量气体的通量及其对温室效应的影响。 5） 土壤物质的组成与性质，与一定环境相适应,33,四、 土壤的一般形态特征,土壤的形态特征是指土壤和土壤剖面所显示的各个

8、土层的外表性状。例如，土壤颜色、质地、结构、紧实度、孔隙度、新生体、侵入体和剖面构造等。这些形态特征是土壤内在属性的反映，并与土壤形成过程密切相关。 由于各种土壤具有不同的稳定而典型的外表特征，故可为土壤的野外鉴定、土壤诊断和分类提供依据。,34,土壤颜色 根据土壤颜色变化可作为判断和研究土壤成土条件、成土过程、肥力特征和演变的依据。 土壤颜色是土壤分类的和命名的重要的依据之一。世界上许多土类常常用颜色命名，红壤，黄壤，黑土，黑钙土栗钙土等。主要影响因素：有机质、矿物质、水分、质地和生物活动等,35,北京中山公园内保留着明代所建的社稷坛。最上层铺垫着五种颜色的土壤：东方为青色、南方为红色、西方

9、为白色、北方为黑色、中央为黄色。东方多水稻土呈青色，南方多红壤、紫色土呈红色，西北干旱土、盐碱土呈白色，中原腹地为黄土高原雏型土呈黄色,36,黑色：表示土壤腐殖质含量高，含量减少则呈灰色； 白色：与土壤中含石英、高岭石、碳酸盐、长石、石膏和可溶性盐有关； 红色：是土壤中含较高的赤铁矿或水化赤铁矿，且通气良好； 黄色：是水化氧化铁造成的； 棕色：含大量的伊利石、云母类矿物质和不同水 化程度的氧化铁混合物； 紫色：游离氧化锰含量高； 绿色或蓝色：土壤积水处于还原状态，含大量的亚铁氧化物。,37,不同颜色的土壤,38,土壤颜色三维图解,土壤颜色采 用国际通用 的蒙氏颜色 卡来测定 和描述。,39,门

10、赛尔（Munsell）颜色系列和门赛尔土壤比色,色调（色彩、色别）：占优势的光谱色，与占优势光波长有关。10个基本色调：5个是主要色调R、Y、G、B、P；5个补充色调YR、GY、BG、PB、RP。 再以2.5划分四个等级，如2.5YR。 亮度（色值、明亮度）：土壤颜色的相对亮度。 绝对黑为0，绝对白为10，灰色在0与10之间； 彩度（饱和度）：光谱色的相对纯度或强度，即浓淡程度。 彩度愈高，颜色显得愈浓艳。 命名顺序：色调亮度彩度。,40,蒙氏土壤颜色卡图式,41,蒙氏土壤颜色卡图式,42,2. 土壤质地 定义：土壤颗粒粗细的组合特征。 土壤颗粒包括了石块、砂子，也包括分子、离子和电子，两者直

11、径相差10亿倍以上。 野外观测：根据手指研磨土壤的感觉及视觉近似地作出判断，准确地测定要在室内用机械分析方法来进行。 一般土壤质地分为砂土、粉砂土和粘土等。,43,美国土壤质地分类,44,3. 土壤结构 土壤颗粒的胶结情况，有团粒、块状、核状、柱状、棱状、片状;,单粒结构 Single Grained,45,粒状结构 Grained,片状结构 Platy,46,柱状结构 Columnar,块状结构 Blocky,大块状结构 Massive,棱柱状结构 Prismatic,47,4. 松紧度 土壤疏松和紧实的程度; 5. 孔隙 土粒之间存在的空间，是土壤水分、空气的通道和仓库;常分为微孔隙、很细

12、孔隙、细孔隙、中孔隙、粗孔隙，很粗孔隙及少孔隙、多孔隙等。 6.土壤湿度 土壤的干湿程度，反应土壤中水分含量的多少；分干、润、潮、湿等级别。,48,7.新生体 土壤发育过程中物质重新淋溶淀积和聚集、或生物作用的生成物。根据新生体的性质和形状可以判断出土壤类型、发育过程及历史演变特征;（如石膏、碳酸盐、氧化物、虫穴、根孔等） 热带亚热带地区砖红壤、红壤常有； 胶膜：覆盖在结构体表面，土粒细，较光亮； 锈纹锈斑：地下水经常上下移动，如水稻土； 铁盘：由铁聚集的薄的层次，在山地草甸土上可见。8. 侵入体 土壤中不是由成土过程所产生，而是外界进入土壤的特殊物质。,49,五、土壤的自净功能,1、过滤作用

13、 土壤对固体物质具有过滤作用，其过滤强度与土壤质地相关。 土壤质地：即土壤颗粒大小的组合状态。组成土壤的不同粒级的颗粒按不同比例混合在一起表现出来的土壤粗细状况称土壤的机械组成。,50,51,52,土壤质地的性质 土壤质地影响土壤水分、空气和热量的运动，也影响养分的转化（质地和有效水容量之间有密切关系）。 土壤质地影响土壤结构类型，含粘土高的土壤易形成水稳定性团聚体和裂隙；细砂或极细砂比例大的土壤只能形成不稳定结构；粗砂无法团聚。,53,砂性土与粘性土性质的比较,54,土壤的过滤作用与过滤器中砂的过滤不尽相同,55,2、土壤对空气的净化土壤空气与大气空气在进行不断地交换，当大气中一些有毒气体浓

14、度增加时，其有毒成分就会不断进入土壤空气中，并被土壤矿物质、离子吸收，达到净化的作用。,56,土壤空气和大气交换方式： 土壤空气和大气整体进行交换； 部分气体互相扩散交换。 土壤空气和大气的交换主要是通过个别气体成分的差异（分压梯度）发生的扩散 “土壤呼吸作用” ： 大气中氧浓度高，不断进入土壤中， 土壤中二氧化碳浓度高，不断向大气扩散。,57,3、土壤胶体的性质及其净化作用,土壤胶体是指土壤中高度分散粒径在1100mm之间的物质。土壤中的许多物理化学现象，如土粒的分散和凝聚、离子的吸附与交换、酸碱性、缓冲性、粘结性和可塑性都与胶体有直接关系。,58,土壤胶体结构示意图,59,1）土壤胶体的种

15、类 按其成分和性质有三类： 土壤矿物质胶体，包括次生硅酸盐，简单的铁、铝氧化物，二氧化硅。 有机胶体，包括腐殖质有机酸蛋白质及其衍生物等大分子有机化合物。 有机无机复合胶体，土中有机胶体和无机胶体通过各种键（桥）力相结合的有机-无机复合体。,60,2）土壤胶体的性质 巨大的表面和表面能 带电性 分散和凝聚性 一价阳离子引起的凝聚可逆；二三价阳离子引起的凝聚不可逆。 3）土壤的离子交换 土壤胶体表面与溶液介质中电荷符号相同的离子相交换。（可逆交换、动态平衡）,61,土壤胶体的净化作用：a）胶体的吸附、交换，形成稳定的化合物，从而达到净化环境的目的,62,b）土壤的对酸碱的缓冲 当加酸或碱于土壤时

16、，土壤具有缓和酸碱度改变的能力。 土壤缓冲性来源：土壤胶体及其吸附的阳离子，其次是弱酸及其盐类。 土壤胶体吸附的盐基离子多，缓冲酸的能力强； 土壤胶体吸附的氢离子多，缓冲碱的能力强。,63,4.土壤微生物对有机质转化的作用 适量的有机质对土壤肥力、结构等有重要改良作用，但是，过量的有机质反而是环境污染。 土壤中的细菌、放线菌、真菌、藻类和原生动物等是土壤有机质转化的主要动力。,64,有机质的转化过程 矿质化过程：进入土壤的动植物残体在土壤微生物的参与下，把复杂的有机质分解为简单有机质的过程； 腐殖质化过程：进入土壤的动植物残体在土壤微生物的作用下分解后再缩合和聚合成一系列黑色高分子有机物的过程

17、。黄色溶液富里酸（fulvic acid）和棕色沉淀胡敏酸（humic acid,65,造纸业有机质污染造纸工业的废水若未经不效处理而排入江河中，废水中的有机物质发酵、氧化、分解，消耗水是的氧气，使鱼类、贝类等水生生物缺氧致死；一些细小的纤维悬浮在水是，容易堵塞鱼鳃，也造成鱼类死亡；废水是的树皮屑、木屑、草屑、腐草、腐浆等沉入水底，淤塞河床，在缓慢发酵中，不断产生毒臭气；废水中还有一些不容易发酵、分解的物质，悬浮在水是，吸收光线，减少阳光透入河水，妨碍水生植物的光合作用；另外带有一些致癌、致畸、致突变的有毒有害物质。,66,主要土壤生物,67,土壤腐殖质形成过程,68,六、 土壤水分的类型,土

18、壤水分是土壤重要组成成分和重要的肥力因素。它不仅是植物生活所必需的生态因子，而且也是土壤生态系统中物质和能量流动的介质，它存在于孔隙中。,1、土壤水分的来源及损耗 土壤水分主要来源于大气降水、地下水和灌溉用水，水汽凝结也会增加少量的土壤水分。土壤水分的损耗主要有土壤蒸发、植物吸收利用和蒸腾、水分的渗漏和径流。,69,70,2、土壤水分与土壤类型,71,3、土壤水分类型 土壤中含有固态水、液态水、水汽 土壤液态水分主要分为吸湿水、膜状水、毛管水和重力水等类型。 吸湿水：指土壤颗粒表面张力所吸附的水汽分子。不能移动，植物不能吸收利用。当土壤空气相对湿度达到饱和，土壤吸湿水为最大值时，称最大吸湿水。,72,膜状水：被吸附在吸湿水膜外层的水分称膜状水。膜状水具有液态水性质，呈粘滞-液体状态，能从水膜厚处向薄处移动，虽然它的外层可被植物吸收利用，但移动速度太慢，供不应求，解决不