土壤地理学(全套课件449P)PPT文档格式.pptx

1、,图1-2 土壤发生层、土壤剖面与单个土体图解（据Botkin Daniel B,1997）,土壤圈是地球表层系统的组成部分，它处于地球表层不同圈层界面及其相互作 用的交叉带，是联系有机界与无机界的中 心环节，也是结合地理环境各组成要素的 纽带。土壤圈物质循环是指土壤圈内部的 物质迁移转化过程及其与地球其他圈层之 间的物质交换过程，如图1-3所示。,1.2 土壤圈与全球变化,图1-2,土壤圈在地球系统中的地位示意图,1.3 土壤圈演化与,人类社会的发展对人类社会发展的直接影响包括：土壤 为植物光合作用提供并协调水分、养分、温 度、空气等营养条件，以此向人类和陆生动 物提供食物、纤维物质；土壤形

2、成发育过程 可以分解、净化各种污染物，是人类生存环 境的净化器，如图1-4所示。,图1-4土壤圈与人类生存发展的关系示意图,土壤地理学是以土壤及其与地理环境 系统的关系为研究对象，它是研究土壤的 发生发育、土壤分类及时空分异规律，进 而为调控、改造和利用土壤资源提供科学 依据的学科，是自然地理学与土壤科学之 间的交叉学科，也是一门综合性和生产性 很强的学科。,1.4 土壤地理学简介,土壤地理学的研究内容：,土壤发生发育、诊断特性与系统分类土被结构和全球土壤-地形数字化数据库（SOTER）土壤调查、制图和土壤资源评价的研究地理环境、人类活动与土壤圈相互作用土壤资源保护及被污染土壤的修复技术。,土

3、壤地理学研究方法：分析区域文献 资料并通过野外观察对成土环境、土壤剖 面及其诊断特性、土壤利用进行研究，运用地理比较法和相关分析法，把握区域土 壤地理分异规律，绘制区域土壤图，采集 土壤标本、分析样品。土壤地理研究的流 程，如图1-5所示。,土壤地理学研究步骤示意图,图1-5,其他土壤地理学研究方法：实验室化 验分析与实验模拟研究法、遥感技术在土 壤调查中的应用、数理统计与S-GIS在土 壤研究中应用、土壤历史发生研究法。,土壤地理学是土壤科学中发展历史最 悠久的一个重要基础性分支学科，它最早 可追溯到人类农耕的起始阶段。18世纪以 后在西欧逐渐形成了近代土壤地理学。,1.5 土壤地理学的发展

4、简史,对土壤科学发展产生了巨大推动作用 的 土壤地理学派 有：以 化学 家李比希（1803 1873）为 代 表 的 农 业 化 学 土派；以地质学家法鲁（17941877）为代表 的农业地质土壤学派；以土壤学家库比纳（1897 1970）为 代 表 的 土 壤 形 态 发派。,土壤地理学奠基人道库恰耶夫（18461902）发表了俄国的黑钙土，论述了 俄国广阔草原地带一种松软、暗色的富含 腐殖质的土壤特征及其空间分布，揭示了 土壤发生与成土环境的密切联系，创建了 成土因素学说，即土壤是气候、生物、母 质、地形和时间等综合作用的产物。,美国著名土壤学家詹尼（Hans Jenny）对 道库恰耶夫的

5、土壤形成因素学说进行了补 充修正，于1941年发表了土壤形成因 素专著，认为在土壤形成过程中生物的 主导作用并不是到处都是一样的。如果某 因素所起的作用超过其他因素，那么就得 出以该因素为主导的函数式，将主导因素 放在函数式右侧括号内的首位。,美国学者史密斯认为：土壤是成土 因素综合作用的产物，只要成土因素相 同，则形成的土壤也相同；只要土壤相 同，则土壤性质也相同；按土壤性质分 类土壤，将发生理论作为选择土壤分异特 性的参考。提出了诊断层与诊断特性的概 念，并建立了标准化、定量化的美国土壤 系统分类体系（Soil Taxonomy）。,中国古代土壤科学不仅起源早，而且 土壤观察记载详尽。中国

6、近代土壤地理学 的发展缓慢，1930年之后受欧美土壤学理 论的影响，开展了中国境内的土壤调查研 究；20世纪50年代受道库恰耶夫土壤发生 学派影响，开展土壤地理发生学研究；近 年来中国土壤地理学研究正向标准化、定 量化和国际化的方向发展。,当今土壤地理学的发展趋势为：重视 土壤圈物质循环及全球土壤变化；土壤资源持续利用研究得到重视；世界土壤资源 参比基 础和土壤信息系统的研究不断加 强；土壤退化的形成机制和监测对策；土 壤地理学研究内容日益扩展；加强与发展土壤地理学基础性理论研究。,思考题与个案分析,怎样理解土壤在地理环境中的地位和作用，以 及土壤和人的关系？人类应该以什么样的态度来看待和利用

7、土壤？试从地理环境要素相互联系、相互作用的角度证明地理圈中包含着土壤圈。请亲自观察校园绿地或者附近农田林地，选择 一个具体的单个土体，运用所学的知识阐述土壤是一个开放系统，并说明该土壤开放系统中 的主导物质能量迁移转化过程。,第2章 土壤固相组成及其诊断特性,1,土壤矿物土壤有机质土壤固相的物理诊断特性 思考题与个案分析,土壤地理学电子教案,教学重点,2,掌握土壤固相物质组成及其诊断特性了解土壤矿物类型及其风化特征认识土壤矿物空间分异规律了解土壤生物群落组成对土壤的影响掌握土壤有机质转化与土壤圈物质循环 特征。,关键词,3,土壤矿物（soil mineral）原生矿物（primary mine

8、ral）次生矿物（secondary mineral）土壤腐殖质（soil humus）胡敏酸（humic acids）富啡酸（fulvic acid）有机-矿质复合体（organo-mineral complex）土壤微生物（soil microorganism）土壤质地（soil texture）粒级（particle fraction）土壤结构（soil structure）土壤颜色（soil color）,知识结构,4,2.1 土壤矿物,土壤有机质土壤固相的 物理诊断特性,分析土壤组成、掌握 矿物类型与风化序列掌握土壤有机质转化 土壤圈物质循环特征掌握土壤诊断特性 及其测量方法。,土壤

9、是由固相、液相、气相和土壤生 物体四部分组成。适于植物生长的典型壤 质土壤的体积组成为土壤孔隙占50，内 含水分和空气；土壤固体占50%，其中矿 物质占45，有机质占5%；土壤生物体均 生活在土壤孔隙之中，如图2-1所示。,5,图2-1 最适宜植物生长的壤质土壤表土的体积组成,6,土壤矿物主要来自成土母质或母岩，是土壤的主要组成物质。土壤矿物构成了土壤的“骨骼”，它对土壤组成、性状和功 能具有巨大的影响。按照发生类型可将土 壤矿物划分为原生矿物、次生矿物、可溶 性矿物三大类。,7,2.1 土壤矿物,原生矿物（primary mineral）直接来源于 母岩特别是岩浆 岩。其中包括铝硅酸盐类、长

10、石类矿物、云母类矿物、橄榄石类 矿物、辉石与角闪石类矿物、氧化物类、硫化物类和磷灰石类，如图2-2所示。原生 矿物的风化过程不仅在时间上有阶段性，在空间上也有地带性，如图2-3所示。,8,9,图2-2土壤矿物的风化及稳定性序列图,（T为年均气温/，R为年均降水量/mm）图2-3 中国地表风化壳及风化类型分异断面图,10,原生矿物在风化和成土过程中新形成 的矿物称为次生矿物，它包括简单盐类、次生氧化物和铝硅酸盐类。它们是土壤矿 物中最细小的部分，具有活动的晶格、呈 现高度分散性，并具有强烈的吸附代换性 能、能吸收水分和膨胀，因而具有明显的 胶体特性，又称为黏土矿物。如图2-4、2-5、2-6、2

11、-7、2-8所示。,11,图2-4不同地理环境中次生矿物形成的一般模12式,图2-5铝硅酸盐类矿物的基本结构单元示意图,13,图2-6铝硅酸盐类矿物的基本结构单元示意图,14,图2-71:1型高岭石类晶体结构模型图,15,图2-82:1型蒙脱石类晶体结构模型图,16,在中国次生矿物分布的地带性表现为：,17,新疆、甘肃西部和内蒙古西部为水云母地带；,内蒙中部、黄土高原北部和东北西部为水云母-蒙脱石地带；,华北大部和东北平原为水云母蛭石地带；,北亚热带湿润区为水云母-蛭石-高岭石地带；,江南丘陵、四川盆地及云贵高原为高岭石-水云 母地带；,华南及云南南部为高岭石-二三氧化物地带。,土壤矿物质是由

12、风化与成土过程中形 成的不同大小的矿物颗粒组成。其直径相 差很大，从10-110-9 m不等，不同大小土 粒的化学组成、理化性质差异巨大。据此 可将粒径大小相近、性质相似的土粒归为 一类，称为粒级。世界各国对土壤粒级的 划分标准不尽一致，如图 2-9所示。,18,19,图2-9国际上主要的土粒分级标准图式,一般来说，土粒愈细，SiO2含量愈 少，而Al2O3、Fe2O3等含量愈多。随着粒 径的减小，孔隙度、吸湿量、持水量、比 表面面积、膨胀潜能、吸附性能、塑性和 粘结性将增加，而土壤通气性、透水性、密度将降低，如图2-10所示。,20,图2-10 土壤颗粒粒级与理化性状的关系图式（据Pierz

13、ynski，2000）,21,植物在生长发育过程中需不断地从土 壤中吸取大量矿质元素，如C、H、O、N、P、K、S、Mg、Ca、Fe等；需要量较小的 元素有Mn、Zn、Cu、Mo、B、Se等；还有 一些元素是生物生长发育不需要的，如,22,Pb、Hg、Cd等，如图2-11所示。,A,23,B,图2-11 必需元素、非必需元素缺乏与过量对生命体的影响图A:生命必需元素如Cu、Zn；B:非生命必需元素如Cd、Pb,自然土壤的矿物是由大小不同的土粒 组成的，各个粒级在土壤中所占的质量百 分数，称为土壤质地（soil texture）。土壤质 地分类及划分标准世界各国不一，当今国 际土壤学界常用的是美

14、国土壤质地分类标 准，如图2-12所示。,24,25,图2-12 美国制土壤质地分类标准,26,土壤有机质是土壤中重要的固相成分 之一，是土壤肥力、缓冲及净化功能的物 质基础，也是土壤形成发育的主要标志。它可分为两大类：非特异性土壤有机质和 土壤腐殖质。生物残体及其代谢产物是土 壤有机质的重要来源，如图2-13所示。,2.2 土壤有机质,27,图2-13绿色植物鲜组织的成分（据Brady N C,1974）,28,土壤腐殖质（soil humus）是土壤特异有 机质，也是土壤有机质的主要组分，约占有机质总量的50 65。它是一种结构 复杂、抗分解性强的棕色或暗棕色无定形 胶体物，是土壤微生物利用植物残体及其 分解产物重新合成的高分子化合物。土壤 腐殖质可为胡敏酸、富啡酸、棕腐酸和胡 敏素，如图2-14所示。,29,图2-14土壤腐殖质组分及其分离过程图式,30,土壤生态系统是指自然界特定地域的 土壤与生活在其中的生物群落之间相互作 用、相互制