自然地理 第四章 土壤.docx

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自然地理第四章土壤

第四章土壤

第一节土壤的物质组成及特性

土壤：

是地球陆地表面由风化产物经生物改造作用形成的具有肥力的薄的疏松物质层。

土壤的基本属性和本质特征是具有肥力

土壤肥力：

指土壤可以为植物生长提供养分、水分、空气和热量的能力

一.土壤形态

*土壤剖面和土壤发生层

有机层（O）枯枝落叶层

腐殖质层（A）

淋溶层（E）

淀积层（B）

母质层（C）

母岩层（R）

二.土壤一般形态特征

1.土壤颜色2.土壤质地3.土壤结构

其余如松紧度、孔隙、干湿度、新生体和侵入体

1.土壤颜色

土壤的颜色主要取决于铁离子的化合状态和有机质的含量。

热带和亚热带土壤：

红色为主（Fe2O3赤铁矿多）；而在林下或多雨的山地上部，则颜色偏黄（Fe2O3·3H2O褐铁矿多）；如果有机质含量较高，就呈现出红褐色。

温带或寒冷地区土壤：

暗黑色（有机质积聚）；

干旱和半干旱地区土壤：

偏灰白色（碳酸钙、石膏和可溶性盐类的积聚）。

排水不良的土壤：

浅灰色、蓝灰色、蓝绿色（变价离子呈还原状态，如FeO、MnO）。

2.土壤质地

土壤颗粒的组合特征

一般土壤质地分为:

砂土、壤土和粘土

①砂质土：

砂粒含量

在70％以上。

结构松散，

通气和排水条件良好，但保水保肥能力弱

②粘质土：

粘粒占优势，粘粒含量不低于40％，结构较紧密，湿粘干结，通气和排水条件不佳，但保水保肥能力强

③壤质土：

砂粒、粉砂粒和粘粒三者含量相对均匀，特性介于上述两者之间。

农业价值较高的土壤大都属于壤质土。

3.土壤结构

土壤中的固体颗粒往往不是以单粒状态存在，而是形成大小不同，形状各异的团聚体。

土壤中的团聚体的结合状况称为土壤的结构。

可分为四类。

团粒结构、块状结构、片状结构、柱状及棱柱结构

三.土壤的物质组成

土壤是固-液-气三相物质组成的

固相：

矿物质、有机质及活的微生物

液相：

土壤水分

气相：

土壤空气

矿物质、有机质、水分、空气

1.矿物质

土壤的主要组成物质，土壤的骨骼。

来源于岩石的风化作用，包括岩石碎屑、原生矿物、次生矿物等三个组分。

原生矿物：

收到不同程度物理风化而未经化学风化的碎屑物

次生矿物：

原生矿物经风化后形成的新矿物

2.土壤有机质

是土壤中来源于动、植物体的所有非矿物质的总称。

其含量多少，是衡量土壤肥力高低的重要标志。

可分腐殖质和非腐殖质两类，其中腐殖质占土壤有机质总量的大部分。

腐殖质是一种暗色、酸性、富含氮素的有机胶体物质，是土壤中特有的较稳定的高分子有机化合物。

3.土壤水分

土壤水分是土壤重要组成成分和肥力因素

土壤水分主要可分为结合水、毛管水和重力水

结合水

吸湿水：

受分子吸力的作用而结合在岩土颗粒的表面岩土颗粒愈细小，其颗粒的比表面积愈大，分子吸附力亦愈大，吸湿水的含量愈多

薄膜水：

弱结合水，受分子力的作用，但薄膜水与岩土颗粒之间的吸附力要比吸湿水弱得多，并随着薄膜的加厚，分子力的作用不断减弱，直至向自由水过渡

毛管水：

岩土中的空隙小于1毫米，空隙之间彼此连通，当这些细小空隙贮存液态水时，就形成毛管水

悬着毛管水：

水源来自地面渗入而形成的毛管水

毛管上升水：

从地下水面上升上来而形成的毛管水

重力水

重力水：

当含水层中空隙被水充满时，地下水分将在重力作用下在岩土孔隙中发生渗透移动，形成渗透重力水

田间持水量：

指土壤中微空隙和毛细管的水分，能够抵抗重力作用而保持在土壤中那部分水量。

凋萎系数：

指土壤中不能为植物吸收利用的那部分水分，其含量称为凋萎系数或凋萎点。

第二节土壤的形成

土壤是成土母质在一定水热条件和生物作用下，经过一系列物理、化学和生物化学过程形成的；

随着时间的进展，母质与环境之间发生频繁的物质能量交换和转化，形成了腐殖质和粘土矿物，发育了层次分明的土壤剖面，出现了具有肥力特性的土壤。

形成土壤的两个基本作用

风化作用致密的岩石被破坏，营养元素得以释放，并形成疏松的风化层；

生物作用有机质加入，营养元素积聚。

土壤发育的影响因素

1.母质因素（不同岩石风化壳，冲积土）

2.生物因素（植被类型，草地与森林）

3.气候因素（影响风化，控制植被生长）

4.地形因素（影响物质与能量的分配）

5.时间因素（控制土壤发育进程）

1.土壤母质的作用

母质与母岩

土壤形成的物质基础

母质物质组成影响土壤的物质组成

母质性质决定和影响土壤的性质

母质影响土壤物质循环过程

母质影响土壤形成速度

2.生物因素

低等植物是原始土壤形成的先决条件，为高等植物进入和土壤发育创造有利环境

形成土壤有机质，微生物影响土壤物质转化

提供土壤能量

选择性吸收养分是土壤肥力不断提高

保护土壤、促进土壤结构形成

影响土壤性质、剖面特征等

3.气候的作用

•气温：

土壤温度、成土过程、物质组成、土壤物质迁移和循环过程

•降水：

土壤水分状况、土壤物质迁移和循环过程、成土过程、土壤剖面形态及因素分布（土壤分异）、酸雨

•风：

成土过程的稳定性、粗化、尘降（2002年北京一次29g/m2）风成黄土形成母质、碱性物质

4.地形因素

影响土壤水热条件

决定土壤物质的水平迁移程度（冲刷或堆积）

影响土壤理化性质

决定土壤演替：

河漫滩发育成阶地，土壤也随之由半水成土发育成阶地土壤

5.时间因素

反映土壤形成的历史和动态过程

影响土壤形成和发育的程度

土壤发育与土壤演替

土壤绝对年龄和相对年龄

土壤形成的基本规律

地质大循环和生物小循环过程矛盾的统一

1）地质大循环通过风化作用把岩石矿物中的作物生长需要的营养元素释放出来。

2）生物小循环通过植物根系对营养元素的选择性吸收，把营养元素向地表富积，使得表层土壤有肥力。

主要成土过程

土壤系统是一个开放的系统，其物质与能量的运动与转化主要有四个基本过程：

◆输入：

碎屑物、水分、有机质、O2等；

◆输出：

表土侵蚀与溶解质流失、水分蒸发与渗透、CO2和N2的释放等；

◆转移：

溶解质的向下淋溶、有机质和粘粒的向下淋洗、土壤动物搬运、植物吸收养分等；

◆转化：

枯枝落叶分解为腐殖质、原生矿物风化成次生矿物等。

——根据主因的不同，土壤的形成过程可分为两大类：

生物过程、地球化学过程。

尽管土壤总体形成过程表现为地球化学过程与生物累积过程的对立统一，但在土壤的实际形成与发育中，由于不同自然环境条件下成土因素影响程度及其对比关系的不同，表现出许多不同特征的具体成土过程。

原始成土过程

形成作用的起始点—原始土壤

低等植物起作用

特点：

土层浅薄；腐殖质累积量少，无明显腐殖质层

腐殖化过程

是一种生物成土过程。

指进入土壤的有机残体转化为腐殖质并在土壤表层积累的过程。

其结果是土壤表层形成一个色调偏暗的腐殖质层。

在冷湿草原及草甸植被下，腐殖质层厚度最大、腐殖质含量最高、颜色最暗。

泥炭化过程

也是一种生物成土过程。

指有机质主要以植物残体形式在土体上部积聚的过程。

泥炭化过程主要发生在积水的沼泽地带，水生植物残体因缺氧而不能彻底分解。

*灰化过程

一般发生在冷湿气候条件下，以寒带针叶林地区最为典型。

冷湿的气候使表层有机质分解缓慢，有机酸大量积累。

有机酸随水流向下渗透，把除石英外的其它原生及次生矿物分解掉，从矿物中分离出来的盐基离子、铁铝氧化物与腐殖质一起随强酸溶液向下运动。

结果在淋溶层的下部形成一个主要由石英矿物构成的、质地松脆、颜色灰白的酸性层，即灰化层。

其下则为红棕色的淀积层。

因腐殖质和氧化铁的淀积而成红棕色。

灰白色淋溶层：

二氧化硅残留，铁铝胶体淋失

酸性环境：

有机酸溶液（富里酸）下渗

*铁（富）铝化过程

发生在高温多雨气候条件下，常见于低纬地区，以热带地区砖红壤中的铁铝化过程最为典型，所以也称为砖红壤化过程。

高温多雨的气候使表层有机质迅速分解，腐殖质积累不多，产生的有机酸很少（这是与灰化过程的最大不同）。

同时，由于风化作用强烈，硅酸盐矿物分解后释放出的盐基离子、硅酸根离子随水淋溶，而氧化铁和氧化铝则相对富集。

铁的染色作用使整个土壤剖面呈现红色（或黄色）的基调。

铁铝化过程

铁的染色作用使整个土壤剖面呈现红色（或黄色）的基调。

脱硅、富铝铁的过程

在高湿热环境下硅酸盐水解出盐基离子，盐基离子和硅酸一起淋失

土体呈鲜红色，甚至铁盘层

*钙化过程

普遍发生于干旱与半干旱地区，以中纬度的草原和荒漠草原地带最为典型。

由于水分不足，土壤的淋溶作用较弱，只有溶解性最强的一价盐基离子如Na＋、K＋等被淋溶流失掉，而二价盐基离子如Ca2＋、Mg2＋则随水分下行至淀积层，以碳酸钙的形式淀积下来，有时也有石膏的淀积。

同时，由于蒸发强烈，深层的盐分也随毛管水上升到淀积层积累。

结果在土体内形成一个含Ca量丰富层次，即钙积层。

钙积层分布的深浅与气候的干湿程度有关。

*粘化过程

该过程发生于温带和暖温带的湿润、半湿润气候条件下。

由于水热条件稳定，化学风化作用较强，风化产物主要是次生的粘土矿物，结果在土体淀积层内形成一个次生矿物聚集的粘化层。

*——灰化、铁铝化、钙化、粘化四种成土过程都与大范围的气候条件相关，具有地带性的分布规律，因此也称为地带性成土作用。

潜育化过程

是指在湿润环境下，排水不良的土壤中所进行的成土过程。

由于土体水分饱和缺氧而处于还原状态，高价铁离子还原为低价铁离子，造成土层以灰色为基调。

盐化过程

主要发生在地下水位较高，气候干燥、蒸发强烈的地带。

可溶性盐类在土壤表层积聚成积盐层。

在自然界中，天然发生的积盐过程称为盐化作用，由人类活动而产生的地面盐分积聚则称为次生盐化作用。

第三节土壤类型与分布

我国土壤分类是以成土因素、成土过程和土壤属性作为发生分类的基础。

分类系统采用土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种、变种7级分类

一、土壤的分类与分布规律

1、地带性土壤（显域土）——是指那些受气候和生物因素强烈影响的土壤；

2、隐地带性土壤（隐域土）——是受局部条件如特殊岩石、排水不良或盐碱化等因素影响发育形成的土壤；

3、非地带性土壤（泛域土）——是指那些土壤发育极弱，剖面层次分异不明显，土壤特性主要受母质影响的未成熟土壤。

二.主要土壤类型及其分布

1.铁铝土铁（富）铝化过程

富含铁铝氧化物（二三氧化物）的红色或黄色土壤。

2.淋溶土粘化过程

在成土过程中有粘化现象，或者形成明显的粘化层

3.钙积土钙化过程

具有钙积层

黑钙土栗钙土

4.灰土灰化过程

有灰化淀积层的土壤

在欧亚大陆北部和北美北部，东西向延伸形成连续的土壤分布带。

5.干旱土

*主要地带性土壤

1.热带森林土壤

2.热带草原土壤

3.亚热带森林土壤

4.温带森林土壤

5.温带湿草原土壤

6.温带典型草原土壤

7.温带干草原土壤

8.荒漠土壤

9.寒带森林土壤

10.苔原土壤

1.热带森林土壤——砖红壤

2.热带草原土壤——燥红土

燥红土，又称红褐土、红色草原土、稀树草原土。

发育在热带、亚热带干湿交替的气候条件下。

有一定的砖红壤化作用，植被生产量远远低于热带森林，肥力低于砖红壤。

大面积分布于非洲、澳洲、南美洲的热带草原和热带稀树草原区。

3.亚热带森林土壤——红、黄壤

4.温带森林土壤——棕壤

5.温带湿草原土壤——湿草原土

6.温带典型草原土壤——黑钙土

7.温带干草原土壤——栗钙土

8.荒漠土壤——荒漠土

9.寒带森林土壤——灰化土

10.苔原土壤——冰沼土

隐地带性土壤

1、水成土壤（潜育化过程主导）

①潜育土：

常年被水饱和，还原作用占优势，呈蓝灰色，其上部没有厚层泥炭堆积。

水稻土属于潜育土范围。

②泥炭土：

寒冷湿润气候。

属强酸性的有机土。

2、盐成土壤（盐化过程主导，干旱、半干旱）

①盐土：

盐分不以钠盐为主，碱性。

②碱土：

盐分以钠盐为主，强碱性。

3、钙成土（发育于石灰岩上）

①黑色石灰土：

草本植被，有机质较多，没有B层；

②红色石灰土：

多雨地区，土层较厚，有B层。

非地带性土壤

1.冲积土：

最重要的农业利用土壤；

2.石质土：

陡峭山地或坡积－洪积分布的山麓；

3.粗骨土：

缺乏植被保护的、被侵蚀的山地；

4.风沙土：

热带、温带的干旱、半干旱地区；

5.火山灰土：

零星分布于死火山口附近。

第四节土壤资源

指具有农林牧业生产性能土壤类型的总称，是人类赖以生存的最基本和最重要的自然资源，是地球陆地生态系统的重要组成部分。

土壤资源在历史上促成了农业社会的出现（农业的基本自然资源就是气候与土壤），支撑了人类文明的发展，而且现在仍然是人类生存所依赖的基本自然资源。

一.土壤资源的特点和价值

1.土壤资源的特点

①具有一定的生产力和重复使用性

②可培育性

③可更新性

④具有地域分异规律

⑤具有位置的固定性和面积的有限性

2.土壤资源的价值

①人类生命活动所需要的能量，约88％直接或间接来自耕地所生产的农作物，12％源自牧场和海洋水产。

②土壤资源十分有限。

地球陆地总面积约149×106km2，除去其中因冰雪覆盖、干旱、高寒、盐碱、沼泽等等难以开发利用的面积，只有约2／5的地球陆地表面积具有人类开垦利用价值。

实际已耕地仅有14×106km2（约占10.7％）。

二.土壤资源的丧失与退化

（一）土壤退化（总面积19.6亿公顷）

1.世界土壤的退化程度

2.世界土壤退化的分布与速度

最严重的是在干旱、半干旱地区；

退化速度：

全世界耕地退化600～700万公顷／a，

其中旱作农田占350～400万公顷，干旱区灌溉土地占100～130万公顷。

3.土壤退化的类型

①水蚀——即面蚀或片蚀，最常见，遍布世界所有国家。

水蚀致使肥沃表土丧失。

②风蚀——广泛发生于干旱、半干旱地区的风力侵蚀现象，导致沙漠化加剧。

③化学性损蚀——指土壤肥力的损失和性质的变化，主要因酸化、盐碱化，及其它污染。

④物理性损蚀——指土壤结构性状的变化，如结构密实，土壤板结。

（二）土地沙漠化

沙漠化——是指非沙漠地区出现以风沙活动、沙丘起伏为主要标志的沙漠景观的环境退化过程。

沙漠化是不发达的标志，是社会、经济、自然因素共同作用的结果。

尤其是贫穷、土地资源的不适当开发、滥用耕地和耕作方法不当或过度放牧，更是沙漠化的主要原因。

世界沙漠化在不断扩大加剧，每年有600万公顷以上的土地变成沙漠，有2000万至2100万公顷土地因沙漠化而完全失去生产能力；

我国约有一半国土处于干旱、半干旱地带，沙漠、沙漠化土地约占国土总面积的16％（153万km2）。

我国是世界上沙漠面积较大、沙漠分布较广、沙漠化扩展速度较快、沙漠化危害较重的国家。

中国的沙漠、沙漠化土地的分布范围非常广，主要分布在35°N—50°N之间的内陆盆地及高原上，形成一条西起塔里木盆地，东至松嫩平原西部，东西长达4500km，南北宽600km的沙漠带。

我国土地沙漠化扩展速度