第二节土壤形成与地理环境间关系

1、第二节土壤形成与地理环境间关系 第二节 土壤形成与地理环境间的关系 第二节土壤形成与地理环境间关系 一、成土因素学说 （一）道库恰耶夫的土壤形成因素学说 1、道库恰耶夫：19世纪末俄国土壤学家，首先认定 土壤同成土条件之间的密切关系。 函数关系方程 =f (,) 为土壤；为土壤； 为气候；为气候； O为生物为生物 ; 为岩石；为岩石； P为地形；为地形； T为时间；为时间； 第二节土壤形成与地理环境间关系 2、学说观点 （1）土壤是气候、生物、母质、地形、时间五大自然因素综合 作用的产物。 （2）所有的成土因素始终同时存在，同等重要，互不可替代的 参与了土壤形成过程。 （3）土壤永远受制于成土

2、因素的发展变化而不断的形成和演化， 土壤是一个运动着的、有生有灭、有进有退的自然体。 （4）土壤形成因素存在着地理分布规律，研究土壤时一定要注 意土壤的地理分布规律。 第二节土壤形成与地理环境间关系 （二）格林卡：认为土壤形成的主导因素是气候。 （三）涅乌斯特鲁耶夫：强调土壤是岩石的淋溶物， 是地质淋溶过程。 第二节土壤形成与地理环境间关系 （四）威廉斯 1、创立了土壤形成的生物学路线 2、认为 （1）土壤的形成主要是生物学过程。 （2）提出肥力学说,认为土壤肥力，就是土壤满足植物水分 与营养的能力， （3）土壤肥力的进化是以土壤与植物的进化为基础，而肥 力的创造是生命活动的结果。 3、拟定了

3、草田轮作制，来提高土壤肥力。 第二节土壤形成与地理环境间关系 （五）柯夫达 提出土壤深部的地质现象，对土壤形成过程也产 生影响， 如，受火山作用的土壤自然肥力高。 地震带土层往往较混乱。 地下水位急剧升降易引起土壤沼泽化和盐渍化。 新构造运动的强烈上升区，土壤侵蚀和淋溶过程增强； 下沉区物质积累可改变原有土壤的形成过程。 第二节土壤形成与地理环境间关系 （六）詹尼 美国土壤学家，提出提出与道库恰耶夫相似的函数关系式。 S=f(cl,p,o,r,t.) 不同地区、不同类型的土壤往往有某一因素占优势 S=f(cl,p,o,r,t.) S=f(p,cl,o,r,t.) S=f(o,cl,p,r,t.

4、) S=f(r,cl,p,o,t.) S=f(t.cl,p,o,r,.) climate气候、 parent母质、 organisms生物、 relief地形、 time时间 第二节土壤形成与地理环境间关系 二、成土因素对土壤形成的作用 母质parent、 气候climate、 生物organisms、 地形relief、 时间time 第二节土壤形成与地理环境间关系 （一）母质因素 1、概念：岩石风化产物，是土壤形成的物质基础。 2、母质特性影响土壤属性： （1）酸性岩母质：含石英、正长石、白云母等抗风 化强的浅色矿物较多，往往形成酸性粗质土。 （2）基性岩母质：含角闪石、辉石、黑云母等抗风

5、 化弱的深色矿物较多，一般形成土层较厚的粘质土。 第二节土壤形成与地理环境间关系 母 质 类 型 残积类型残积母质el 运积类型 水成 流水沉积 冲积母质al 坡积母质dl 洪积母质pl 湖积母质l 海积母质m 风成 黄土母质eol 砂丘 冰川成因冰碛母质gl 地心引力成因重力堆积母质 残积物el冲积物al 坡积物dl 洪积物pl 湖积物l 海积物m风积物eol冰碛物gl 冰水沉积物fgl 化学ch 有机h。母岩:与土壤形成有关的块状岩石 第二节土壤形成与地理环境间关系 3、影响土壤次生矿物 （1）斜长石和基性岩母质发育的土壤，含有较多的 三水铝矿；酸性岩的钾长石发育的土壤，以高岭 石为多。

6、（2）冰碛物和黄土中含水云母和绿泥石较多， （3）页岩和河流冲积物含水云母， （4）紫色页岩、湖积物和淤积物，多蒙脱石和水云 母。 第二节土壤形成与地理环境间关系 4、影响土壤养分 （1）钾长石风化后形成的土壤，有较多的钾。 （2）斜长石风化后形成的土壤，有较多的钙。 （3）辉石、角闪石风化后形成的土壤，有较多的铁、 镁、钙等元素。 （4）含磷较多的石灰岩母质在成土过程中，石灰质淋 失，磷在土壤中含量高。 第二节土壤形成与地理环境间关系 5、影响土壤质地 （1）残积物上发育的土壤含石块较多。 （2）黄土母质上发育的土壤，质地多为粉壤土。 （3）在石灰岩母质上发育为石灰土。 （4）在第三系红色页

7、岩上发育紫色土。 第二节土壤形成与地理环境间关系 6、影响土壤形成过程 如，热带、亚热带石灰岩母质上，因含大量碳酸 钙，阻滞和延缓了富铝化作用，发育为石灰土； （而非砖红壤、红壤，） 在第三系紫色页岩上发育紫色土。 第二节土壤形成与地理环境间关系 （二）气候因素 1、气候影响次生粘土矿物的形成 2、影响岩石矿物风化程度 3、对土壤有机质的积累和分解起重要作用 4、影响土壤微生物的数量和种类 5、影响物质淋溶过程 第二节土壤形成与地理环境间关系 1、气候影响次生粘土矿物的形成 （1）降水量增加、气温升高，矿物风化作用增强， 土壤粘粒含量增多。 （2）不同气候带具有不同的次生粘土矿物 干冷地区的土

8、壤，多含水云母，只有微弱的脱钾作用。 温湿地区，出现蒙脱石类次生粘土矿物。 湿热地区，除脱钾作用外，还有脱硅作用，多形成高 岭土类次生粘土矿物。 高温高湿地区，强烈脱硅，含较多铁、铝氧化物。 第二节土壤形成与地理环境间关系 2、 影响岩石矿物风化程度 矿物的物理风化和化学风化速度，与气温有关。 温度增加10时，化学反应速度平均增长23倍 温度从0增加到5时，土壤水中化合物的离解 度增加7倍。 热带风化强度比寒带高10倍，比温带高3倍，所以 热带地区风化壳和土壤层厚度大。 第二节土壤形成与地理环境间关系 热带地区风化壳和土壤层厚度大 第二节土壤形成与地理环境间关系 3、对土壤有机质的积累和分解起

9、重要作用 （1）潮湿积水和长期冰冻地区，有利于有机质积累； （2）高温、干旱、微生物活跃地区有机质矿化速度快， 积累少。 黑土分布区，气候冷湿，有机质积累量高，腐殖质以胡敏 酸为主，胡敏酸/富里酸=2/1 栗钙土分布地区，气候半干旱，有机质含量低，胡敏酸含 量降低。 第二节土壤形成与地理环境间关系 4、影响土壤微生物的数量和种类 （1）影响微生物数量 黑钙土中，每克土壤含微生物个数千万个。 栗钙土、棕钙土、灰钙土中，每克土壤含微生物 个百万千万个之间。 第二节土壤形成与地理环境间关系 （2）影响微生物种类 细菌：湿润地区有机质含量多的中性、微碱性土 壤中最多。 放线菌：干旱地区的中性到偏碱性土

10、壤中含量高。 真菌：酸性森林土壤中含量高。 第二节土壤形成与地理环境间关系 5、气候影响物质淋溶过程 在湿润地区（如灰 化土地区），土壤 中游离的盐基遭到 强烈的淋洗； 第二节土壤形成与地理环境间关系 在半干旱气候条件下（如黑钙土地区），土壤中易溶性盐 分受到淋洗，而碳酸盐则在主体中相对聚积； 在干旱地区（如棕钙土地区），易溶盐分仅在土壤上层遭 到淋洗。 第二节土壤形成与地理环境间关系 （三） 生物因素 1、植物对土壤形成的影响 （1）植物推动土壤形成和演化 光合作用制造有机质；绿色植物对分散在母质、 水体、大气中的营养元素有选择的吸收，利用 太阳能，合成有机质。 有机质转化为土壤肥力：有机质

11、经微生物分解、 合成、转化，产生肥力。 第二节土壤形成与地理环境间关系 （2）不同植被类型产生的有机残体数量、质量不同 有机残体数量 常绿阔叶林夏绿阔叶林寒带针叶林 草甸植物草原植物荒漠植物。 木本植物枯枝落叶堆积于土壤表面，腐殖质自表层向下急 剧减少。 草本植物枯残根系进入土壤上部，腐殖质自表层向下逐渐 减少。 第二节土壤形成与地理环境间关系 质量不同 草本植物，灰分含量较高， 灰分是指植物体经过灼烧后残留的无机物。 为各种矿物元素的氧化物。 主要元素有Ca、Mg、K、Na、Si、P、S、Fe、Al、I等， 此外，尚有微量元素，总数不少于60余种。 在较干旱的气候条件下，残体分解后形成中性或

12、微碱性环 境，钙质丰富，有利于腐殖质形成和积累， 腐殖质以胡敏酸为主，胶结作用使土壤形成团粒结构。 第二节土壤形成与地理环境间关系 胡敏酸humilicacid 又称褐腐酸。土壤中只溶于稀碱而不溶于稀酸的 棕至暗褐色的腐殖酸。 其稳定性很强，平均停留时间可达803000年。 主要由碳、氢、氧、氮等元素构成，碳、氢比值 高。 胡敏酸分子的边缘有官能团如羧基、酚羟基、甲 氧基、酰氨基等。这些官能团决定胡敏酸的酸度、 吸收容量及与无机物形成有机无机复合物的能 力。 第二节土壤形成与地理环境间关系 木本植物， 灰分含量比草本低， 针叶林枯枝落叶形成的腐殖质以富里酸为主，呈 酸性或强酸性，土壤产生强烈酸

13、性淋溶； 阔叶林灰分含量比针叶林多，枯枝落叶形成的腐 殖质以胡敏酸为主，酸度较低，淋溶较弱，盐基 饱和度高。 第二节土壤形成与地理环境间关系 富里酸 土壤腐殖质的组成成分之一。 颜色较浅，多呈黄色。 主要由碳、氢、氧和氮等元素构成，碳氢 比值较低。 官能团中酚羟基和甲氧基的数目比较多。 溶解能力强，移动性大，对某些土壤的淋 溶和淀积起很大的作用。 第二节土壤形成与地理环境间关系 （3）不同植物带，发育不同土壤类型 寒温带针叶林灰化土 阔叶林淋溶土 高草原黑钙土 温带干草原栗钙土 半荒漠灰色荒漠土 第二节土壤形成与地理环境间关系 第二节土壤形成与地理环境间关系 2、微生物对土壤形成的影响： 分解

14、有机残体、释放能量和养分；参与腐殖质合成。 第二节土壤形成与地理环境间关系 3、动物对土壤形成的影响： （1）原生动物、土栖昆虫、蚯蚓、鼠类。 （2）残体为土壤有机质来源。 （3）破坏、翻动、搅拌、疏松、搬运土壤。 第二节土壤形成与地理环境间关系 （四）地形因素 1、影响温度：高度不同、植被不同、土壤不同。 2、支配地表径流：平原地形湿度稳定，岗丘地形洼地过湿。 3、影响母质分配：山地、台地上部为残疾母质，山前为洪积 冲积物；从高低到洼地土壤质地由粗变细。 4、影响土壤发育过程：地壳升降引起侵蚀与堆积变化，进而 影响土壤发育。 地形山顶岗地冲沟洼地 土壤 多砾石粗骨土、 石质土 地带性土壤 半

15、水成土 潮土 草甸土 水成土 沼泽土 第二节土壤形成与地理环境间关系 （五） 时间因素 第二节土壤形成与地理环境间关系 土壤的年龄 土壤发生发育时间的长短，称为土壤的年龄。 通常把土壤年龄分为绝对年龄和相对年龄。 1、土壤绝对年龄：土壤在新风化壳上开始发 育到目前所经历的时间。 第二节土壤形成与地理环境间关系 土壤绝对年龄的测定 14C同位素测年法，测定土壤含碳物质的 放射性14C和稳定性12C的比值，来确定土壤 绝对年龄。 第二节土壤形成与地理环境间关系 孢粉分析法， 提取成土过程中存留于土壤中的植物花粉和孢子，鉴别植 物建群种，推断当时土壤环境距今的年代。 以南京地区土壤的孢粉分析和14C

16、测定为例 在近3300年以来的植被为松一栎一蒿一蕨为主的暖温带一 亚热带森林草地，土壤为黄棕壤； 880014600年前为栎一松一蒿占优势的针阔混交林，应 属棕壤； 1400018700年前为松一杂草一蒿类，温带一暖温带干冷 气候的森林草原，可能发生褐土型土壤。 第二节土壤形成与地理环境间关系 热释光测年龄技术， 利用土壤中石英结晶体的热释光特征与放射性核素 的衰变特征测定土壤绝对年龄。 石英晶体的绝对年龄= 石英结晶体积存的热释光量/ 各类辐射在结晶体中每年产生热释光量之和 沉积物及土壤的碎块石英结晶体晶格中的贮能电子 可贮存晶体所接受的辐射能，一经热刺激，即能放 出光子，成为晶体热释光，石

17、英的高温区热释光峰 具有测年意义，可测定数百万年的年龄，此法适用 于有机质及碳酸盐少的土壤，样品应保存于暗处。 第二节土壤形成与地理环境间关系 地层学断代法， 鉴别埋藏土、残余土壤及散布在整个土壤剖面的 残遗特征，对判断古地理环境和土壤形成历史有 一定依据。 这些残遗特征包括动植物化石、粘土矿藏、冰川 遗迹、水成特征（粘盘层)、古代文化残遗物等。 黄土高原的午城黄土中有早更新世的长鼻三趾马 和中国貉化石； 离石黄土中有中更新世早期的大角鹿、裴氏转角 羚羊、丁氏鼢鼠等化石、晚期的方氏鼢鼠和短尾 兔等化石； 马兰黄土有晚更新世的鸵鸟蛋碎片化石。 第二节土壤形成与地理环境间关系 古地磁年代测定， 用

18、无定向磁力仪测定土壤或古土壤的磁化率和天 然剩余磁化强度， 根据土壤中磁性矿物含量、天然剩余磁性和化学 剩余磁性的强度，反映土壤形成的风化强度，并 结合土壤的粘化程度和硅铝率等化学风化特征， 判断土壤的年龄。 第二节土壤形成与地理环境间关系 2、土壤相对年龄： 土壤发育阶段或程度。 一般用剖面分异程度加以确定，无具体年份。 在一定区域内，土壤的发生土层分异越明显，相 对年龄越大。 如从A-C剖面构型到A-B-C剖面构型，相对年龄的 次序越来越大。 第二节土壤形成与地理环境间关系 3、最年轻的土壤冲积土 4、最古老的土壤第三纪已经存在，绝对年龄数千 万年 5、西北地区的黑钙土、栗钙土、灰钙土、黑

19、垆土等， 多分布在黄土沉积区，厚度23米，成土年龄可 达1.2万年，其下部的古土壤成土年龄可达数十万 年。 第二节土壤形成与地理环境间关系 （六）人类活动对土壤形成和演变的影响 人类生产活动对土壤形成和性质的影响是有意识 有目的的， 是在认识土壤客观性质的基础上对土壤进行利用 改造定向施肥，创造不同熟化程度的耕作土壤 。 第二节土壤形成与地理环境间关系 人为活动的影响有两重性 可以产生正效应（高度熟化）， 也可能产生破坏性的负效应（剥削地力、加速侵 蚀、沙化、污染）。 *加速演化：自然土壤-耕作土壤 *改变方向：荒漠土壤-绿洲土壤 *改变肥力：褐土-(土娄)土 *消除障碍层：粘盘层、流沙层、铁

20、盘层、白土层 第二节土壤形成与地理环境间关系 三、土壤形成的基本规律 自然土壤形成的基本规律是物质的地质大 循环与生物小循环过程矛盾的统一。 第二节土壤形成与地理环境间关系 1、地质大循环： 指营养元素在陆地与海洋之间循环的过程。使营 养元素从封闭不溶态变成可溶态，实现了营养元 素的释放。 结晶岩石矿物在外力作用下发生风化-细碎而可 溶的物质，被流水搬运迁移到海洋-经过漫长的 地质年代变成沉积岩-当地壳上升，沉积岩又露 出海面成为陆地-再次受到风化淋溶。 第二节土壤形成与地理环境间关系 第二节土壤形成与地理环境间关系 2、生物小循环 指营养元素在生物体和土壤之间循环变化的过程。 植物吸收利用大

21、循环释放出的可溶性养分-通 过生理活动制造成植物的活有机体-当植物有 机体死亡之后在微生物的分解作用下，又重新变 为可被植物吸收利用的可溶性矿质养料。 第二节土壤形成与地理环境间关系 3、地质大循环使岩石风化为成土母质，是植 物养分的释放、淋失的过程。 4、生物小循环是植物养分元素的积累过程， 由于有机质的积累、分解和腐殖质的形成， 发生和发展了土壤肥力，形成土壤。 第二节土壤形成与地理环境间关系 营养元素： 土壤中含有的元素很多，元素周期表中的元素几 乎都能在土壤中发现，但主要的只有20几种 生物体中含有90多种元素，但植物必须营养元素 只有17种： C、H、O；N、P、K；（大量元素：占植

22、物体干重的千分 之几） Ca、Mg、S；（中量元素） Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Ni、B、Cl（微量元素） 第二节土壤形成与地理环境间关系 第二节土壤形成与地理环境间关系 四、主要成土过程 土壤形成过程就是在土壤形成因素综合影响下， 形成土壤肥力特征和剖面形态的持续过程, 也是物质和能量的转化过程。 第二节土壤形成与地理环境间关系 （一）原始成土过程 从岩石露出地表而有微生物着生开始到高等植物 定居之前的过程，称为原始成土过程。 第二节土壤形成与地理环境间关系 原始成土过程基本可分三个阶段 “岩漆”阶段-自养型微生物出现 首先是出现自养型微生物的“岩漆”阶段； “地衣阶段”-异养型微生物着

23、生 各种异养型微生物，如细菌、粘液菌、真菌、地衣共 同组成的原始植物群落，着生于岩石表面与细小孔隙 中， 通过生命活动使矿物进一步分解， 使细土和有机质不断增加，即所谓“地衣阶段” 苔藓阶段-生物风化与成土过程的速度大大加 快，为高等绿色植物的生长准备了肥沃的基质。 第二节土壤形成与地理环境间关系 （二）灰化过程 1、概念：在冷湿的针叶林生物气候条件下产生酸性 淋溶的一系列过程。 土体亚表层SiO2残留，氧化物及腐殖质淋溶淀积。 2、形成条件：寒温带针叶林植被下 第二节土壤形成与地理环境间关系 3、灰化过程 （1）较厚的枯枝落叶层在真菌分解下，产生强有机 酸富里酸。 （2）有机酸溶液在下渗过程

24、中，与土体上部的碱金 属、碱土金属络合淋失。 （3）土壤矿物中的硅、铝、铁发生分离，铁铝胶体 遭到淋溶，并淀积于土体下部。 （4）SiO2残留在土体上部，形成一个灰白色淋溶层。 第二节土壤形成与地理环境间关系 第二节土壤形成与地理环境间关系 碱金属（alkalimetal） 指的是元素周期表A族元素中所有的金属元素， 目前共计锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷 （Rb）、铯（Cs）、钫（Fr）六种， 前五种存在于自然界，钫只能由核反应产生。 第二节土壤形成与地理环境间关系 碱土金属 指A族的所有元素， 共计铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）、锶 （Sr）、钡（Ba）、镭（Ra）六种， 碱土金

25、属在自然界均有存在， 前五种含量相对较多， 镭为放射性元素，由玛丽居里（M.Curie） 和皮埃尔居里（P.Curie）在沥青矿中发现。 第二节土壤形成与地理环境间关系 （三） 粘化过程 1、定义：土体中粘土矿物的生成和聚集过程。 粘化过程的类型主要有残积粘化和移积粘 化（即粘粒淋移淀积）两种。 第二节土壤形成与地理环境间关系 残积粘化过程 形成条件：温暖的半湿润气候 过程：原生矿物进行土内风化形成粘粒并 聚集B层，形成粘化层Bt层的过程。 第二节土壤形成与地理环境间关系 移积粘化 （粘粒淋移淀积） 形成条件：湿润和半湿润的温暖地带， 过程：土体上层风化的粘粒随渗漏水活动而在土 体内迁移，一般

26、也称为悬迁作用或粘粒的机械淋 洗。 这种粘粒移动到一定土体深度，由于物理（如土 壤质地较细的阻滞层）或化学（如Ca2+的絮凝作 用）作用而淀积。 第二节土壤形成与地理环境间关系 第二节土壤形成与地理环境间关系 （四）富铝化过程 1、定义：土体脱硅富铝铁的过程。 2、形成条件：热带、亚热带湿热气候条件下。 第二节土壤形成与地理环境间关系 3、富铝过程 （1）原生矿物彻底分解，硅酸盐风化后释放 出盐基离子、硅酸根离子、高龄石、铁铝 氧化物等。 （2）在弱酸性条件下，盐基离子、硅酸根离 子淋失。 （3）铁铝氧化物不受淋洗（PH小于4.5时才 移动），相对富集。 （4）土体呈红色，甚至出现大量铁结核或

27、铁 磐层。 第二节土壤形成与地理环境间关系 第二节土壤形成与地理环境间关系 第二节土壤形成与地理环境间关系 （五）钙化过程 1、定义：碳酸盐在土体中的淋溶、淀积过程。 2、形成条件：干旱半干旱气候条件下。 第二节土壤形成与地理环境间关系 3、钙化过程 （1）季节性淋溶，使矿物风 化过程中释放的易溶盐类大 部分淋失。 （2）硅、铁、铝氧化物在土 体中基本不动。 （3）钙、镁元素在土体中发 生淋溶、淀积，在土体下部 形成钙积层。 第二节土壤形成与地理环境间关系 （六）盐渍化过程 1、定义：土体上部易溶性盐类的聚集过程。 2、形成条件：干旱半干旱地区 第二节土壤形成与地理环境间关系 3、盐渍化形成过

28、程 地下水中的易溶性盐 类，通过毛管蒸发而 在土壤表层和土体上 部进行积累的过程 第二节土壤形成与地理环境间关系 （七） 碱化过程（钠质化过程） 1、定义：是指土壤吸收性复合体为钠离子饱 和的过程。 第二节土壤形成与地理环境间关系 2、土壤吸收性复合体上，交换性钠，达到阳离子交 换量的30%以上， 土壤pH大于9，呈碱性反应， 土壤粘粒被高度分散，造成湿时泥泞，干时坚硬， 土体内闭结，少大空隙，土壤物理性质恶化。 种类：Na2CO3(食用碱)、NaHCO3（小苏打） 往往和盐化过程相伴而生。 第二节土壤形成与地理环境间关系 （八） 潜育化过程 1、定义：低洼积水地区土体发生的还原过程。 2、形

29、成条件：土层长期被水浸润，空气缺乏， 处于脱氧状态。 第二节土壤形成与地理环境间关系 3、潜育化过程 （1）有机质分解过程中，产 生较多还原物质。 （2）高价铁锰转化为亚铁锰， 产生菱铁矿(FeCO3)等次 生矿物，从而使土体染成 灰蓝色或青灰色，形成潜 育层。 出现于沼泽化土壤、质地 粘重的草甸白浆土和部分 排水不良的水稻土中。 第二节土壤形成与地理环境间关系 （九）潴育化过程（假潜育过程） 1、定义：土壤形成中的氧化-还原过程。 2、形成条件：渍水经常处于变动状况下，土 体中干湿变化、氧化还原交替比较明显， 可发生在直接受地下水浸润的土层，地下 水雨季升高、旱季下降，土层干湿交替。 第二节土壤形成与地理环境间关