第一章-土壤剖析.doc

第一章 土壤剖析掌握内容：1、土壤组成（原生矿物、次生矿物）；2、土壤胶体性质；3、土壤剖面形态特征（土层、剖面、土体构型、质地、新生体）。理解内容：1.土壤微形态特征；2.土壤形态学特征。重点及难点：1.土壤矿物质类型及特点；土壤特殊有机质的特征；2.土壤矿物质的迁移转化过程及特征；3.土壤溶液和土壤水。第一节 土壤形态土壤形态：是指土壤外部、通过观察者的感觉来认识的一系列外表性状。土壤的形态是土壤形成过程的结果，也是土壤形成过程的外部表现，鉴别不同土壤类型的一种根据。其中颜色、质地、结构、紧实度、干湿度可以用人的肉眼、触觉进行观察、鉴别，称为土壤的宏观形态特征；其他如孔隙、胶膜、结核等需要借用放大镜或显微镜进行观察，称为土壤的微形态特征。一、土壤的剖面及构造特征1、土壤剖面（soil profile）：从地面垂直向下的土壤纵断面。深度应根据具体情况而定，一般应挖到土壤下部的原始岩石风化层或岩石层，或挖到植物根系和土壤动物所及的深度。单个土体：土壤剖面的立体化形式，作为土壤的三维实体，其体积最小。单个土体的横切面形态近似六边形，面积为110平方米，在此范围内任何土层在性态上是一致的，而该面积的大小取决于土壤的变异程度。聚合土体：两个以上的单个土体组成的群体，又称土壤个体或土壤实体等。2、土壤发生层（soil horigon）土壤剖面中与地表大致平行的层次，它是由成土作用而形成的，简称土层。由成土作用形成的层次，称土壤层次。3.土体构型（土壤剖面构造或土壤构造）（soil constitution）我们把土壤发生层的数目、厚度及其排列组合型式叫做土体构型。1）自然土壤发生层的划分和命名：19世纪末，俄国土壤学家道库恰耶夫最早把土壤剖面分为三个发生层，即：腐殖质聚积表层（A）、过渡层（B）和母质层（C）道库恰耶夫的ABC传统命名法。1967年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）和母岩（R）等六个主要发生层以来，经过一个时期应用，我国近年来在土壤调查和研究中也趋向于采用O、A、E、B、C、R土层命名法。主要发生层的含义阐述于下。O层：由地表植物的枯枝落叶堆积而成。指以分解的或未分解的有机质为主的土层。它可以位于矿质土壤的表面，也可被埋藏于一定深度。A层：形成于表层或位于O层之下的矿质发生层。是土壤有机质在土壤动物和微生物的作用下经腐烂、分解和再合成的产物，呈黑色。 E层：是在水分下渗作用下，水溶性物质和细小土粒向下层移动，留下的由砂粒组成的土层。硅酸盐粘粒、铁、铝等单独或一起淋失，石英或其他抗风化矿物的砂粒或粉粒相对富集的矿质发生层。E层一般接近表层，位于O层或A层之下，B层之上。B层：淀积了上层淋溶下来的物质，质地较粘重，土体紧实。 硅酸盐粘粒、铁、铝、腐殖质、碳酸盐、石膏或硅的淀积； 碳酸盐的淋失；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、下土层为低，彩度较高，色调发红；具粒状、块状或棱柱状结构。C层：母质层。多数是矿质层，但有机的湖积层也划为C层。R层：即坚硬基岩。G层（潜育层）：是长期被水饱和，土壤中的铁、锰被还原并迁移，土体呈灰蓝、灰绿或灰色的矿质发生层。凡兼有两种主要发生层特性的土层，称过渡层，如AE、BE、EB、BC、CB、AB、BA、AC、CA等，第一个字母标志占优势的主要土层。若来自两种土层的物质互相混杂，且可明显区分出来，则以斜竖“/”表示，如E/B、B/C。2）耕作土壤发生层的划分和命名3）土壤发生层特征的划分 （土壤地理学P10）主要发生层按其发生上的特定性质可进一步分为一系列特定发生层。它用大写英文字母之后附加一个或两个英文小写字母做后缀表示，很少使用三个小写字母。土层附加符号表示如下：a：高分解有机质，搓合纤维含量不足整个土壤物质体积的1/6，该符号与O连用，如Oa。b：矿质土壤中被埋藏的矿质土层，如Btb。c：中心结核或硬质，团聚结核。主要指铁、铝、锰质结核，不包括硅质、石灰质或更加易溶性盐类所形成的结核，如Bck，Ccs。e：半分解有机质。捻磨后平均纤维含量占体积的1/82/5。g：因氧化还原交替而形成的锈斑纹，如Bg、Btg、Cg。h：有机质在矿质层中的聚积，如Ah、Bh。i：低分解有机质，搓后的纤维含量占土壤体积的3/4或更多一点，不包括其他粗碎屑物及矿质层，或占土壤体积的2/5以上。k：碳酸钙的聚积。m：强度胶结的土层，根系只能从间隙中穿过，如Ckm。n：交换性钠的聚积，如Btn。p：耕作层。此外，在一层土层中可续分出几个亚层，以阿拉伯数字作为后缀表示，如Bt1Bt2Btk1Btk2，当岩性不连续时，则以阿拉伯数字为前缀表示，如ApEBt12Bt22Bt32BC。4、土壤剖面构型土壤剖面构型是土壤剖面构造类型的简称。根据土壤发育程度的弱强把土壤剖面分为（A）C剖面、AC剖面、A（B）C剖面、ABC剖面，按水成作用影响分出AG剖面。根据土壤剖面发生层的特征，可以分为简单剖面和复杂剖面两大类1）简单剖面原始剖面：剖面上部只有很薄的A层或AC层。弱分异剖面：剖面层次分异不明显，A、B、C各层之间无明显界线。如发育于冲积母质上的潮土，黄土性土壤黄绵土等。正常剖面：最常见的一种剖面构型。侏儒剖面：土壤发生层完整，但每一土层的厚度甚薄，仅数厘米。见于陡坡、高山带，荒漠带，或形成于紧实块状结晶岩之上等。巨型剖面：是湿润热带气候条件下高度风化形成的超深厚剖面。侵蚀剖面：土壤剖面上部被侵蚀掉，又叫截头剖面，只残存部分A层者为弱度侵蚀剖面，缺A层和残存部分B层者为中度侵蚀剖面，缺A、B层者为强度侵蚀剖面。2）复杂剖面异源母质剖面：剖面上部土层的成土物质与底部基岩或母质的物质组成不一致的剖面。埋藏剖面：由于后来物质的覆盖，在土壤剖面的一定深度中出现一个或一个以上埋藏层或埋藏剖面的剖面。多元发生剖面：土壤剖面中有二个以上由于生物气候条件演替而形成的，反映土壤不同发育历史和环境条件的特征性发生层。堆叠剖面：原来的土壤剖面上多次被沉积物质覆盖，或者由于大量施用泥肥、土粪或进行淤灌等使土壤表层或耕层不断垫高。二、土壤形态学特征（一）土壤一般形态特征1颜色：土壤颜色是土壤最重要的形态特征之一。土壤颜色主要决定于土壤的化学组成与矿物组成，它既反映土壤物质的组成和变化，又是成土过程的结果和外在表现。影响土壤颜色的主要因素有：有机质、矿物质、水分、质地和生物活动等。土壤黑色:深浅一般与腐殖质含量呈正相关。土壤腐殖质含量在80100克/每千克以上，呈深黑色：少于4050克每千克时呈暗灰色,黑色一般是肥力高的标志，但也不是绝对的，有时土壤颜色虽然很暗，而腐殖质含量却不高。土壤的白色:主要同石英、高岭土、石灰和水溶性盐类这四个最广泛的组分有关。红色:主要是赤铁矿或水化赤铁矿在土壤中聚积有关。黄色:是水化氧化铁首先是褐铁矿在土壤中聚积的结果。棕色:是大多数土壤粘土矿物所具有的颜色。紫色是游离态的锰氧化物含量高的证据。纯蓝色在土壤中很少见到。这是北方某些沼泽土类潜育层的普通颜色，它同干燥状态下的蓝铁矿有关。颜色测定土色目前世界通用的是门赛尔（Munsell）颜色系列和门赛尔土壤比色卡。2土壤质地土壤质地是指土壤颗粒粗细的情况。在野外常根据手指研磨土壤的感觉近似地作出判断，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、壤土和粘土等。3土壤组成结构指土壤中的固体颗粒在胶结物质的作用下，所形成的大小不同、形状各异的团聚体的空间排列状况。土壤中的固体颗粒主要是抗风化力较强的岩石碎屑，颗粒较粗，胶结物质主要是土壤中的有机物质和颗粒较细的粘土物质。胶结物质将土壤中固体颗粒粘结在一起，形成大小不同、形状各异的团体聚（结构体），这就是我们通常所说的“坷垃”。这些坷垃在空间的排列状况即为土壤结构。分类：1）土壤结构形状有片状结构、棱柱状和柱状结构、角块状和半角块状结构、粒状结构等，2）各种结构中又分为很小、小、中、大等结构。3）土壤结构体的发育程度可分为无结构、弱发育结构、中度发育结构和强发育结构等级别。4土壤结持性土壤结持性（soil consistency）是指土壤对机械应力所表现出来的状态。包括粘着性和可塑性。在野外，应分别记载干、润、湿时结持性。土壤干时结持性：指土壤风干状态在手中挤压的破碎难易程度，分为松散、松软，稍坚硬、坚硬，很坚硬、极坚硬等级别。土壤润时结持性：土壤物质在手中挤压时破碎的难易程度，分为松散、极疏松、疏松、坚实、很坚实、极坚实等级别。土壤湿时结持性：粘着性，在野外，以土壤物质在拇指与食指间的最大粘着程度表示，分为无粘着、稍粘着、粘着、极粘着等级别；可塑性，加水湿润土壤物质，在手中搓成直径为3毫米的圆条，然后继续搓细，视其改变形状而至断裂的能力，分为无塑、稍塑、中塑、强塑等。5土壤孔隙状况在野外观察土壤孔隙状况有两方面的内容：一方面是孔隙的大小，另一方面是孔隙的多少。土壤孔隙状况常在较大的结构体表面观察，常分为微孔隙、很细孔隙、细扎隙、中孔隙、粗孔隙，很粗孔隙及少孔隙、中孔隙、多孔隙等。根据孔径可分为两种孔隙类型：毛管孔隙，孔径0.1mm非毛管孔隙，孔径0.1mm 6土壤干湿度土壤干湿的程度反映土壤中水分含量多少。在野外，靠人手对土壤感觉凉湿的程度及用手指压挤土壤是否出水的情况来判断。分干、润、潮、湿等级别。7新生体新生体（new formations或pedological features）是指土壤发育过程中土壤物质重新淋溶淀积和集聚的生成物。根据新生体可以判断土壤类型、起源及其发育过程。新生体可分为化学起源与生物起源二种。（1）化学起源的新生体 由化学作用而产生的新生体，包括下列各种物质：易溶盐类：包括NaCl、Na2SO410H2O、CaCl2、MgCl2等，常呈白色，表现为脉纹、斑点、粉膜和霜花等。多见于盐渍土，在广大半干旱、干旱的草原地区，以及半荒漠和荒漠地区有大量出现。石膏（CaSO42H2O）：白色或稍带黄色，它的形态有大小不一的结晶体，石膏壳、粉膜、霜花、粉状斑点、脉纹等，它是半干旱和干旱地区的土壤，特别是荒漠和内陆地区的海、湖、河流沿岸年轻的水成聚积地而所具有的特征。碳酸钙（CaCO3）：广布于各自然带，这与石灰岩类广泛分布以及碳酸盐高度的地球化学迁移能力有关。粉膜、霜花、浸染体、假菌丝体、脉纹以及许多微形态的钙质薄膜，是碳酸盐新生体最年轻的形态。间层、磐层、结壳、板状物，常常是最有代表性的土壤古形成物。在淋溶型风化壳和土壤中，石灰脉纹和离析物占优势；而在聚积性特别是水成聚积条件下，结核和夹心面包式新生体等比较有代表性。白眼斑、鹤状结核、空心结核、马铃状结核、黄土小泥偶状结核等结核形态的石灰新生体，是黄土和形成于黄土及黄土性母质上的土壤特别典型的特征。石灰新生体是弱淋溶土、钙积土、荒漠土最明显的特征，在冻土区也有出现。二氧化硅（SiO2）：白色，在土壤结构体表面形成硅土粉末状物。多见于冰沼土、灰化土、灰色森林土、热带和亚热带荒漠土和潮湿热带土壤中。在冰沼土和潜育土壤中，可见到蛋白石质的薄胶膜和屑皮。蛋白石质和玉髓质的间层和结壳，是荒漠和半荒漠地区硅质新生体的最主要特征。二、三氧化物、锰等化合物：包括Fe2O3、Al2O3、MnO2、FePO4、AlPO4等的混合物，常呈锈棕色、赭色和黑色的锈斑、结核、铁管、胶膜等各种形态出现，多见于灰化土、湿成土、水稻土中。亚铁化合物：包括FeCO3、Fe3（PO4）28H2O等，多以离析物状态均匀浸染在土体中，呈深蓝色或绿色的模糊斑点和斑块，常见于湿成土和水稻土新挖的剖面中。腐殖质：自表土层向下渗入的腐殖质，多见于灰化土和碱土的下层。（2）生物起源的新生体 粪粒：蠕虫穴：鼠穴斑：根孔。8侵入体土体侵入体的分类比较简单，可分为四大类：岩石形态 碎石、砾石、巨砾。冰冻形态 各种形态的冰成物如冰脉纹、冰结核、冰透镜体、冰间层等。人为形态生物形态 （二）土壤微形态特征前面所述的土壤形态可称为土壤大形态，而土壤微形态是土壤形态学研究的进一步深入。土壤微形态学是指通过光学或电子学放大的方法观察土壤内部细微形象的科学。土壤微形态研究的主要内容是土壤微垒结或称土壤微构造。1、土壤微垒结（soil microscopic fabric）是指可以借助显微镜对未破坏构造的土壤薄片进行研究的土壤垒结状况。不同的土类具有不同的微垒结特征。土壤微垒结是四相结构系统，其固相基质构成所谓的土壤基体。土壤基体可理解为最简单的（原始的）结构体范围内的物质，或者是构成非结构的，无结构的块体的物质，其内可以有新生体出现。土壤基体是由骨骼颗粒、细粒物质和孔隙组成的。土壤微垒结的分类是土壤微形态学的核心。这种分类主要包括两个方面：一是土壤中的粗颗粒（称为骨骼颗粒，一般大于粉砂粒）与细微颗粒（称为细粒物质，包括细粉砂、粘粒、游离三二氧化物和腐殖质等）的“相关分布格式”的类型；二是土壤中细粒物质所特有的微垒结，即细粒物质微垒结，它表现为“光性方位格式”，指土壤细微颗粒在正交偏光镜下的消光格式和异向性。这种分类是单纯以形态为根据的，不涉及其发生学根源，因为同一土壤微垒结可以从不同的发生学过程而来。2、土壤微垒结分类中的基本类型：1）“相关分布格式”的类型库比恩纳对土壤中的粗颗粒与细微颗粒的相关分布格式进行研究，他根据土壤中矿物粗颗粒与细微颗粒两种基本现象：一是矿物粗颗粒是裸露的还是外膜的，二是细粒物质呈何种形状而存在，如外膜、桥键、支撑物、矿物颗粒间隙中的团聚体，或作为矿物粗颗粒的嵌埋介质。2）“光性方位格式”