西北农林科技大学土壤学12.1.

1、第十二章土壤形成与发育soil formation and development红土红土青土青土黑土黑土黄黄土土白土白土中国五色土 上古时代，我国有“社稷祭祀”制度，把国家称为“社稷”。白虎通曾设王者为何有“社稷”之问答云：“为天下求福报功。以人非土不立，非谷不食。土地广博，不可一一祭之也，故封土立社，社为土神；谷物众多，不可遍及祀， 故封谷立稷，稷为谷神之长”。这就是说，当时国家统治者，重视土壤和粮食，认为“神”可以引出万物，祭“神”可以保障五谷丰登。祭祀“土神”“谷神”的地方叫做“社稷”。 北京中山公园内保留着明代所建的社稷坛。最上层15.8米见方、铺垫着五种颜色的土壤：东方为青色、南方

2、为红色、西方为白色、北方为黑色、中央为黄色。它大体上符合我国土壤分布概况。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.第一节第一节 土壤形成因素及其在土壤发生中的作用土壤形成因素及其在土壤发生中的作用一、土壤形成因素一、土壤形成因素(soil forming factor)(soil forming factor)土壤形成因素土壤形成因素又称成土因素又称成土因素, ,是影响土壤形是影响土壤形成和发育的基本因素，它是一种物质、力、条成和发育的基本因素，它是一种物质、力、条件或关系或它们的组合，其已经对土壤形成发件或关系或它们的组合，其已

3、经对土壤形成发生影响或将影响土壤的形成。生影响或将影响土壤的形成。土壤发生学说土壤发生学说(soil genesis theory)(soil genesis theory)认为土壤是在各种自然和人为因素的影响下由认为土壤是在各种自然和人为因素的影响下由岩石风化成母质，再由母质演化成土壤。岩石风化成母质，再由母质演化成土壤。五大成土因素（五大成土因素（Factors in soil formation） 19世纪未，俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫(.，1846-1903) 通过对俄罗斯大草原土壤的调查,在俄罗斯的黑钙土中提出土壤的五大成土因素，即： 气候气候-climate-climate 母

4、质母质-parent material-parent material 生物生物-biology-biology 地形地形-topographty-topographty（reliefrelief） 时间时间-time-time自然成土因素“土壤形成因素函数土壤形成因素函数”的概念：的概念： 20世纪40年代，美国著名土壤学家汉斯詹尼（Hans Jenny）提出了“土壤形成因素函数”的概念：S = f(cl,o,r,p,t) 式中:S为土壤;cl指气候;o指生物;r指地形;p指母质;t代表时间;点号代表尚未确定的其它因素,f指函数。气候函数或气候系列：s=f(cl, o, r, p, t, )

5、生物函数或生物系列：s=f(o, cl, r, p, t, )地形函数或地形系列：s=f(r, cl, o, p, t, )母质函数或母质系列：s=f(p, cl, o, r, t, )时间函数或时间系列：s=f(t, cl, o, r, p,)其它函数或其它系列：s=f(,cl, o, r, p, t) T. T. 吉尔马诺（吉尔马诺（19771977）微分形式表达：）微分形式表达： procldttst rocldppstpocldrrstprcldoostprodclclsds, , , , , , , ,（一）母质（一）母质（parent materialparent material

6、，PM)PM)的概念的概念 地壳表层的岩石经过风化，变为疏松的堆积物，这种物质叫风化壳，它们在地球陆地上有广泛的分布。 母质是风化壳的表层，是指原生基岩经过风化、搬运、堆积等过程于地表形成的一层疏松、最年轻的地质矿物质层，它是形成土壤的物质基础，是土壤的前身。 二、母质对土壤发生的作用二、母质对土壤发生的作用 母质类型按成因可分为残积母质和运积母质两大类。 残积母质是指岩石风化后，基本上未经动力搬运而残留在原地的风化物； 运积母质是指母质经外力，如水、风、冰川和地心引力等作用而迁移到其它地区的物质。（二）母质的类型（二）母质的类型（二）母质的类型（二）母质的类型运积母质残积母质成土母质类型)(

7、崩积物重积母质地心引力冰碛母质冰川砂丘黄土母质风海积母质湖积母质洪积母质坡积母质冲积母质流水沉积水河谷，三角洲坡地,三麓平原山前平原平原台地湖泊，沼泽沉积物沿岸，海相沉积物冰川沿冰川沉积物风沙地貌loess （三）母质在土壤形（三）母质在土壤形成中的作用成中的作用 首先，直接影响着成土过程的速度、性质和方向。 其次，母质对土壤理化性质有很大的影响。 一般地说，成土过程进行得愈久，母质与土壤的性质差别就愈大。但母质的某些性质却仍会顽强地保留在土壤中。残积母质（摄于秦岭）中国土壤母质分布特征 我国土壤的成土母质类型，总的来说；在秦岭、淮河一线以南地区，多是各种岩石在原地风化形成的风化壳，并以红色风

8、化壳分布最广。昆仑山、秦岭、山东丘陵一线以北地区，主要的成土母质是黄土状沉积物及沙质风积物，在各大江河中下游平原，成土母质主要是河流冲积物。平原湖泊地区的成土母质主要是湖积物。高山、高原地区，除了各种岩石的就地风化物以外，还有冰碛物和冰水沉积物。 成土母质是土壤形成的物质基础。母质因素在土壤形成上具有极重要的作用。因为，一方面它是构成土壤矿物质部分的基本材料，另一方面又是植物矿质养分元素的来源。所以，母质是土壤形成过程的直接参加者。母质对土壤形成的影响。首先表现在它的矿物组成和化学组成上。它能直接影响土壤的矿物组成和土壤颗粒组成，并在很大程度上支配着土壤物理、化学性质，以及土壤生产力的高低。例

9、如，花岗岩、砂岩等的风化物含石英多，质地粗，透水性好，除花岗岩钾含量较高外，一般都缺乏矿质养分。玄武岩、页岩等的风化物，粗的石英颗粒含量少，细的物质含量多，且富含铁、镁的基性矿物，透水性饺差，矿质养分含量较丰富。含碳酸钙或其他盐基丰富的成土母质，在土壤中能中和酸性的物质就比较多，土壤的化学反应不易趋于酸性。我国南方石灰岩地区形成的黑色石灰土和棕色石灰土等，其性质与当地的红壤或黄壤显著不同。这充分说明成土母质对土壤形成及其母质有着密切关系。 三、气候与土壤发生的关系三、气候与土壤发生的关系 气候对土壤形成的影响主要体现在两个方面： 一是 直接参与母质的风化（weathering），水热状况直接影

10、响矿物质的分解与合成及物质积累和淋失。二是 控制植物生长和微生物的活动，影响有机质的积累和分解，决定养料物质循环的速度。风化作用物理风化 physical weathering化学风化 chemical weathering生物风化 biological weathering （一）湿度因子对土壤形成的影响（一）湿度因子对土壤形成的影响7.2 中国气候大区划分指标 气候大区年干燥度自然景观 湿润16.0荒漠 据中国自然地理（1981）表表 1 1 中国气候分区中国气候分区干燥度（aridity): 年总蒸发量（自由水面）与年降水量的比值湿度对土壤形成的作用主要表现在以下几个方面湿度对土壤形成的

11、作用主要表现在以下几个方面： 1 1、影响土壤中物质的迁移、影响土壤中物质的迁移 根据土壤中水分收支情况对物质运移的影响，可分以下几根据土壤中水分收支情况对物质运移的影响，可分以下几种土壤水分类型：种土壤水分类型： （1 1）淋溶型水分状况淋溶型水分状况：由于土壤水分运动的方向以：由于土壤水分运动的方向以下行下行为主，物质遭到淋溶（为主，物质遭到淋溶（leachingleaching），因此这种土壤常具有盐基），因此这种土壤常具有盐基饱和度低、酸性强等特点。饱和度低、酸性强等特点。 （2 2）非淋溶型水分状况非淋溶型水分状况：其特点是：其特点是蒸发量略大于降水量蒸发量略大于降水量，因此这类土壤

12、常具有中性至微碱性反应、盐基饱和度高的特点，因此这类土壤常具有中性至微碱性反应、盐基饱和度高的特点，剖面中常有钙积层。剖面中常有钙积层。 （3 3）上升水型水分状况上升水型水分状况：其特点是：其特点是蒸发、蒸腾总量大大蒸发、蒸腾总量大大超过降水量超过降水量，其差额由地下水补充，如果地下水矿化度高，则，其差额由地下水补充，如果地下水矿化度高，则会导致盐渍化；如果地下水达不到地表，而只能达到剖面中部，会导致盐渍化；如果地下水达不到地表，而只能达到剖面中部，则称为则称为“半上升水型半上升水型”水分状况。水分状况。 （4 4）停滞型水分状况停滞型水分状况：其特点是：其特点是地表经常积水地表经常积水，沼

13、泽化，沼泽化土壤即属此类型。土壤即属此类型。 土壤剖面上物质的淋溶于淀积作用受到降雨量的影响leaching zone 2、影响土壤中物质的分解、合成和转化 表土有机质含量常随大气湿度的增加而增加表土有机质含量常随大气湿度的增加而增加 湿润地区的土壤风化度较高，而在干旱地区则较弱。湿润地区的土壤风化度较高，而在干旱地区则较弱。随着湿度增加，土壤中赤铁矿含量趋向减小，针铁矿随着湿度增加，土壤中赤铁矿含量趋向减小，针铁矿含量则增加，土壤颜色也由红转黄。含量则增加，土壤颜色也由红转黄。（二）温度对土壤形成的影响（二）温度对土壤形成的影响 一般来说，每增加10温度，反应速率可成倍增加。 花岗岩风化壳在

14、广东可厚达3040米，浙江一般在56米，而青海高原常不足1米，证实了温度效应。 德国土壤学家拉曼（Ramann）曾提出了“风化因子”的概念: 风化因子=风化天数水解离度, （三）温度和湿度的共同影响（三）温度和湿度的共同影响 詹尼曾对美国大平原的土壤研究，发现全氮含量与土壤温度和湿度密切相关，并可用下式表示： 上式中N表示土壤全氮，T为年均温度,m为湿度因素。NeeTm0 5510 080 005.().（四）气候变化与土壤形成（四）气候变化与土壤形成 由于气候带、植被和土壤之间存在明显的关系，许多土壤学家非常重视气候在土壤形成中的作用，并提出了土壤地带性的概念 。 在中国温带，自西向东大气湿

15、度递增，依次出现：棕漠土、灰棕漠土、灰漠土、棕钙土（灰钙土）、栗钙土、黑钙土和黑土。 在中国温带东部湿润区，由北而南热量递增，土壤分布依次为：暗棕壤、棕壤（褐土）、黄棕壤、黄壤、红壤和砖红壤。 土壤是气候变化的记录器，气候的变化往往在土壤性质中可以得到体现，所以我们可以通过研究古土壤的性质，来追朔过去的气候。古土壤（Paleosol):非现代环境条件下形成的土壤，具有埋藏或未被埋藏的表面1.寒温带2.温带3.暖温带4.北亚热带5.中亚热带6.南亚热带7.热带中国土壤形成气候特征 我国国土辽阔，从南海诸岛起，自南而北直至黑龙江省最北部。如果按热量分带，全国可划分为热带、南亚热带、中亚热带、北亚热

16、带、暖温带、温带、寒温带等热量带，热量从南往北递减。 我国的气候属季风气候。冬季受西北干冷气流的控制，多西北风；夏季分别受东南、西南季风的影响，带来丰富的降水。但由于山脉和高原的屏障作用，夏季风不易深入到大陆内部，因此降水量的分布呈现出由东南沿海向内陆递减的特点。同时，西北内陆由于空气十分干燥，蒸发量很大，东南部分较湿润，所以蒸发量表现出自西北向东南递减的趋。 气候因素在土壤形成上的作用，主要表现为水热条件对土壤形成的方向、强度所发生的影响。温度的差别直接影响到母岩的风化作用，以及土壤中的物理、化学和生物作用的强度和方向。例如，在寒冷地带，矿物质的化学分解作用微弱，植物年长缓慢，有机质年增长量

17、小，微生物的活动弱，致使有机质分解困难，因而土壤中养分的转化也缓慢。反之，在热带地区，矿物质除石英外，大部分被彻底分解，植物生长迅速，有机质年增长量大，微生物活动旺盛，土壤中养分的转化也快。 中国湿润海洋性地带谱中国湿润海洋性地带谱 气候带 植被类型 土壤类型 热带 南亚热带 中亚热带 北亚热带 暖温带 温带 寒温带 季雨林或雨林 亚热带季雨林 常绿阔叶林 常绿、落叶阔叶混交林 落叶阔叶林 针阔混交林 针叶林 砖红壤 赤红攘 红壤、黄壤 黄棕壤、黄褐土 棕壤 暗棕壤 棕色针叶林土 中国土壤气候特征与土壤分布四、生物因素在土壤发生中的作用四、生物因素在土壤发生中的作用土壤形成的生物因素包括植物、

18、土壤动物和土壤微生物。 据科夫达估计，在陆地上植物每年形成的生物量约为3.51010吨,相当于2.131017千卡的能量 （一）植物在成土过程中的作用（一）植物在成土过程中的作用（二）动物在成土过程中的作用（二）动物在成土过程中的作用 非洲象牙海岸的白蚁可筑起直径15米，高26米的坚固竖立土墩 ！肥沃土壤中蚯蚓的粪便可达30吨/公顷！植被类型和土壤类型的关系（据Bridges: World Soils)植物促进了岩石风化，加速了成土过程（三）微生物在成土过程中的作用（三）微生物在成土过程中的作用 微生物作为地球上最古老的生物体，已存在达数十亿年，它是最古老的造土者。 微生物对土壤形成的作用可概

19、括为：（1）分解有机质，释放各种养料，为植物吸收利用；（2）合成土壤腐殖质，发展土壤胶体性能；（3）固定大气中的氮素，增加土壤含氮量；（4）促进土壤物质的溶解和迁移，增加矿质养分的有效度（如铁细菌能促进土壤中铁溶解移动）。中国植被与土壤环境与土壤中国植被分布特征 植被在土壤形成上有重要作用。在不同的气候条件下，各种植彼类型与土壤类型间也呈现出密切的关系。植被类型能直接影响土壤形成方向；同时，随着土壤性质的变化，又能促使 植彼类型发生变化。例如，分布在大、小兴安岭一带的暗棕壤，是在针叶和落叶阔叶混交林下形成的，但是当森林由于自然原因或人为原因受到破坏后，土壤水分的蒸腾量大为减少，土壤由于变湿，促

20、进了草甸植被的发展，土壤有机质来源丰富，暗棕壤逐渐演变为富含腐殖质的黑土。但是，此后随着腐殖质大量积累和蓄水性不断加强，以及由于母质粘重和冻层托水而促成土壤内排水不畅，土壤逐渐沼泽化，使残存的、稀疏的旱生树种，为湿生性树种所取代，草甸植被也渐演替成沼泽一草甸或沼泽植被，从而又促进土壤向沼泽化黑土或沼泽上的方向发展。 此外，土壤动物对于成土作用的影响也是不可忽视的。从微小的原生动物至高等的脊椎动物，都以它们各自的特定生活方式，参与了土壤中的一些有机物残体的分解与破碎作用，以及搬运和疏松了土壤及母质，从而使大量的空气、水分能更容易渗入 到土壤中去，影响着土壤的温度和湿度，以及其他的物理性质。还有一

21、些动物能参与土壤结构的形成，并引起土壤的化学成分改变。一些比较大型的穴居脊椎动物，能强烈翻动土壤，改变土壤剖面的上层次序，甚至把大量的母岩碎片翻盖在土壤表面上。因此，在土壤形成过程中，植物和动物都起着重要的作用。 五、地形与土壤发生的关系 Topography as a soil forming factor is related to the soils position on the landscape. Topography refers to the shape or contour of the land surface. Some soils are going to occur

22、on the summit of a hill, some on the side slopes, and some on the footslope. The position of the slope will have a great deal to do with the soils characteristics. 1.rainfall will run off this slope position faster, 2.there will be more soil erosion , 3.and there will be less leaching. （一）地形与母质的关系（一

23、）地形与母质的关系 冲积物坡积物洪积物残积物（二）地形与水热条件的关系（二）地形与水热条件的关系 图7.4 地形对土壤水分状况的影响 地形主要影响到土壤水热再分配关系（三）地形与土壤发育的关系（三）地形与土壤发育的关系 例如，随着河谷地形的演化，在不同地形部位上，可构成水成土（河漫滩） 半水成土(低级阶地) 地带性土(高级阶地)的发生系列。 我国的地势是西高东低，由西向东倾斜并呈阶梯状逐渐下降。从被称为世界屋脊的青藏高原，逐级而下，到达东部滨海平原。其间有两条山岭组成地形界线，明显地把全国大陆地形分成三个阶梯。以珠穆朗玛峰（海拨8848米）为最高峰的一系列高大山系和青藏高原（海拔4500520

24、0米），为第一阶梯。昆仑山和祁连山以北，横断山以东，地势急剧下降到海拔10002000米之间，为第二阶梯，其间有几个高原和几大盆地。沿大兴安岭、太行山、巫山、雪峰岭一线以东，地势再次下降，由海拔1000米下降到几十米或几米，为第三阶梯。长江以南是一片广阔的低山丘陵，只有少数山岭的海拔高度可以超过1000米；向北依次有长江中下游平原、华北平原和东北平原，以及山东半岛和辽东半岛。 中国地形特征 地形因素对土壤形成的作用很明显，主要表现在影响热量和水分的重新分配，从而深刻地制约着土壤形成的方向和过程，最终影响到土壤的一系列性质，以致土壤在利用上也有很大不同。就大的方面来说，大地形的分布特点能影响各地

25、气候和生物带的分布。 我国的主要山脉排列是呈西南至东北走向,阻碍了海洋湿润气流的西进。生物带排列也相应的从东南的常绿阔叶林带和落叶阔叶林带,逐步过渡到西北灌木草原带。因此，我国土壤地带的水平分布，显出略呈西南至东北方向的带状特征。此外，山地的海拔越高，山体越大，在不同高度上和山体两侧的气候、生物和土壤特征的分异也越显著。 例如，秦岭是东西走向的高大山脉，对来自南方的暖湿气流和来自北方的干冷气团都有阻滞作用，所以山地南坡和北坡的土壤有显著不同。在南坡形成酸性的黄棕壤，而北坡形成中性至微碱性的褐土。又如，大体上呈南北走向的大兴安岭和太行山脉，同东南季风呈直角相交，在夏季，迎风雨降水量大，有利于土壤

26、中物质的化学分解和生物积累；背风面受气温增高，湿度小的焚凤影响，土壤的淋溶和生物积累都较弱。因此，这些山地就成了不同类型土壤的分界线。例如，大兴安岭东坡为暗棕壤，而西坡为灰黑土。至于海拔越高，土壤变化越复杂，形成的土壤类型就越多，是因为气温随山地海拔增高而递减；在一定高度范围内，降水量随高度增高而增大；植被类型也相应地更替，所以土壤类型也不同，表现出垂直分布的规律。 中国地形与土壤六、成土时间对土壤发育的影响六、成土时间对土壤发育的影响（一）土壤年龄（一）土壤年龄（soil age)土壤年龄(soil age)是指土壤发生发育时间的长短，通常把土壤年龄分为绝对年龄和相对年龄。 The age

27、of a soil is generally considered to be the length of time in years since the land surface became relatively stable, thus enabling soil development to proceed. The length of time required for a soil to form depends on the intensity of the other active soil forming factors of climate and organisms, a

28、nd how topography and parent material modify their affect. 绝对年龄(absolute age )是指该土壤在当地新鲜风化层或新母质上开始发育时算起迄今所经历的时间，通常用年表示。相对年龄(relative age)则是指土壤的发育阶段或土壤的发育程度。反映着现代成土作用。 （二）土壤形成速率和所需的时间（二）土壤形成速率和所需的时间许多土壤中在100年内就可使土壤有机质达到准平衡；在较有利的条件下，一个弱发育的B层可在数百年内形成;在400500年的成土时间内,就可看出粘粒由A层向B层的迁移。 ( (三三) )土壤形成的阶段性土壤形成

29、的阶段性 Mohr和Van Baren曾把热带地区的土壤形成分为5个阶段： 1.初期：为未风化的母质； 2.青少年期：风化已经开始，但许多母质物质仍保留在土壤中； 3.壮年期：易风化的矿物大部分已分解，粘粒明显增加； 4.老年期：矿物分解已处于最后阶段，只有少数强抗风化的原生矿物被保存； 5.最后阶段：土壤发育已完成，原生矿物基本上彻底风化。土壤年龄的测定用碳的同位素比值测定土壤年龄放射性碳法 原理：测定土壤样品中碳同位素C14：C12的比值，在地学上，应用其它元素的同位素比值，如U238:Rb206, K40:Ar40（数十万年）来确定岩石和矿物的绝对年龄。确定土壤的年龄目前用得最多的还是碳

30、同位素法（精度高）。 在宇宙线内种子的作用下，空气中的氮的原子核发生聚变，在天然条件下，仅形成极少数的C14。在这些不断形成的放射性同位数碳和与之相混的稳定性同位素之间，建立了稳定的平衡。在一切活者的动物和植物组织中，C14的相对含量和大气中的C14：C12一样，在死亡的有机质中，碳素与周围环境间的代谢终止。同位素C14慢慢衰变，其半衰期约为5500年。死亡的植物残体越久，则其中所含C14愈少，因此测定土壤中腐殖质中的放射性的碳的活性，就可以推算出年龄。 由于1C14活性非常低，用此法测定的临界年龄为45万年。七、人类活动对土壤发生演化的影响 1 1、人类活动对土壤的影响是有意识、有目的的、定

31、向的。在、人类活动对土壤的影响是有意识、有目的的、定向的。在农业生产实践中，在逐渐认识土壤发生发展客观规律的基础上，农业生产实践中，在逐渐认识土壤发生发展客观规律的基础上，利用和改造土壤、培肥土壤，它的影响可以是较快的。利用和改造土壤、培肥土壤，它的影响可以是较快的。 2 2、人类活动是社会性的，它受着社会制度和社会生产力的影、人类活动是社会性的，它受着社会制度和社会生产力的影响，在不同的社会制度和不同的生产力水平下，人类活动对土响，在不同的社会制度和不同的生产力水平下，人类活动对土壤的影响及其效果有很大的差别。壤的影响及其效果有很大的差别。 3 3、人类活动的影响可通过改变各自然因素而起作用

32、，并可分、人类活动的影响可通过改变各自然因素而起作用，并可分为有利和有害两个方面（表为有利和有害两个方面（表7.67.6）。）。 4 4、人类对土壤的影响也具有两重性，利用合理，有助于土壤、人类对土壤的影响也具有两重性，利用合理，有助于土壤肥力的提高；利用不当会破坏土壤，如我国不同地区的土壤退肥力的提高；利用不当会破坏土壤，如我国不同地区的土壤退化主要是由于人类不合理地利用土壤引起的。化主要是由于人类不合理地利用土壤引起的。表7.6 人类影响成土因素的作用（据E.M.Bridges,1982） 有 利 效 果有 害 效 果 1.母质 a.增加矿质肥料，b.增积贝壳和骨骼，c.局部增积灰分，d.

33、迁移过量物质如盐分，e.施用泥灰，f.施用淤积物a.动植物养分通过收获取走多于回收，b.施用对动植物有毒的物质，c.改变土壤组成足以抑制植物生长 2.地形a.通过增加表层粗糙度，建造土地和创造结构以控制侵蚀，b.增积物质以提高土地高度，c.平整土地a.湿地开沟和开矿促其下降，b.加速侵蚀，c.采掘 3.气候 a.因灌溉而增加水分，b.人工降雨，c.工业上经营者释放CO2到大气中并可能使气候转暖,d.近地面空气加热,e.用电气或用热气管使亚表层土壤增温,f.改变表层土壤的颜色,以改变反射率,g.排水迁移水分,h.风的转向a.土壤受到过分曝晒,扩大冰冻,迎风和紧实化等危害,b.土地形成中改变外观,

34、c.制作烟雾,d.清除和烧毁有机覆被4.有机体a.引进和控制动植物的数量，b.运用有机体直接或间接增加土壤中的有机质，包括人粪尿，c.通过翻犁疏松土壤以取得更多氧气，d.休闲，e.控制熏烧消灭致病有机体a.移走动植物，b.通过燃烧、耕犁，过度放牧、收获、加速氧化作用、淋溶作用减少有机质含量，c.增加或繁生致病有机体，d.增加放射性物质5.时间a.因增添新母质或因土壤侵蚀而局部母质裸露，从而使土壤更新，b.排水开垦土地a.养分从土壤和植被中加速迁移，以致土壤退化，b.土壤居于固体填充物和水下人为因素的影响人为因素的影响 除了自然成土因素外，人为作用也是影响土壤形成的重要因素。所谓人为因素的影响，

35、主要是指人类生产活动通过不同的土地利用方式，对土壤形成方向的改变和对土壤性质的改造。在各种土地利用方式中，以农业利用方式对土壤的影响最为深刻。人为因素与其他自然因素不能等同看待，它们之间虽然有密切关系，并且人为作用尚不能在许多方面摆脱自然因素的影响和制约。但是对影响土壤形成过程来说，人为因素与自然因素毕竟有着本质上的区别。人类是根据自己的需要，按照自己的意图，以一定的方式和措施，参与土壤形成和改造土壤，使土壤朝着有利于人类发展生产的方向演变，这是自然因素所不可比拟的。 长江下游的太湖平原和中游的云梦泽，在自然状态下原来是草甸土和沼泽分布的区域，经过人们几千年的改造、培育成了稳产、高产的水稻土。

36、又如，关中地区原来在黄土母质上形成的褐土，在长期农业生产活动中施用土粪，熟化的耕作层不断加厚，形成了耧土。宁夏银川平原引黄灌溉，泥沙淤积而形成灌淤土。 如果土地利用不合理。生产活动对土壤的影响就会是不良的和破坏性的。例如，滥伐森林、陡坡开荒、过度放牧，等等，都会造成土壤水蚀或风蚀。土壤侵蚀的结果，不仅使土壤肥力下降，甚至完全破坏了土壤，而且蚀去的泥沙还会淤塞沟渠、河道，埋没农田，造成很难补救的不良后果，这是必须高度警惕的。 综上所述，我国土壤之所以干差万别和类型繁多，是由于自然条件的复杂性和人为因素的深刻性综合作用的结果。因为它们直接或间接影响到土壤形成过程，从而影响到土壤的形态特征和性质。

37、第二节第二节 土壤形成过程土壤形成过程 一、土壤形成过程中的大小循环 地质大循环地质大循环是指地面岩石的风化、风化产物的淋溶与搬是指地面岩石的风化、风化产物的淋溶与搬运、堆积，进而产生成岩作用运、堆积，进而产生成岩作用. .生物小循环生物小循环是植物营养元素在生物体与土壤之间的循环：是植物营养元素在生物体与土壤之间的循环：植物从土壤中吸收养分，形成植物体，后者供动物生长，植物从土壤中吸收养分，形成植物体，后者供动物生长，而动植物残体回到土壤中，在微生物的作用下转化为植而动植物残体回到土壤中，在微生物的作用下转化为植物需要的养分，促进土壤肥力的形成和发展。物需要的养分，促进土壤肥力的形成和发展。

38、 二者关系：二者关系：地质大循环和生物小循环的共同作用是土壤地质大循环和生物小循环的共同作用是土壤发生的基础发生的基础, ,无地质大循环无地质大循环, ,生物小循环就不能进行生物小循环就不能进行; ;无生无生物小循环物小循环, ,仅地质大循环仅地质大循环, ,土壤就难以形成。在土壤形成土壤就难以形成。在土壤形成过程中，两种循环过程相互渗透和不可分割地同时同地过程中，两种循环过程相互渗透和不可分割地同时同地进行着。它们之间通过土壤相互连结在一起。进行着。它们之间通过土壤相互连结在一起。图7.7 土壤形成过程中大小循环的关系简图二、土壤发生中的基本成土作用 1、原生矿物的风化 （1）物理风化和化学

39、风化 （2）生物风化 2、粘粒矿物的形成 第一时期 风化物丧失掉氯和硫的化合物；第二时期 风化物丧失掉碱金属和碱土金属盐基第三个时期 残积粘土时期（即硅铝化时期），开始淋失大量二氧化硅；第四个时期 富铝化时期，此时期中聚积大量氧化铝铁 波雷诺夫提出了四个风化时期的概念3.物质迁移物质迁移 两大方向：（1）向下淋溶及其淀积以及被彻底淋出土体的物质移动；（2）向上迁移的养分元素的生物富集作用，易溶性盐类、还原性铁锰等随毛管上升而在表土积聚的作用。物质移动的机理分：有溶迁作用，还原迁移作用、螯迁作用、悬迁作用和生物迁移作用 。溶迁作用（水溶和酸性溶解）还原迁移作用（Fe and Mn)螯迁作用悬迁作

40、用生物迁移作用三、主要的成土过程三、主要的成土过程 (soil-forming process)（一）原始成土过程（一）原始成土过程 （二）有机质积聚过程（二）有机质积聚过程(humus accumulation)(humus accumulation)（三）粘化过程（三）粘化过程 (clayification)( residual and illuvial clayification )（四）钙积与脱钙过程（四）钙积与脱钙过程 (calcification and decalcification)（五）盐化脱盐过程（五）盐化脱盐过程(salinization and desalinizati

41、on)(salinization and desalinization) （六）碱化与脱碱过程（六）碱化与脱碱过程(solonization and solodization(solonization and solodization) )（七）富铝化过程（七）富铝化过程 (allitization(allitization) )（八）灰化、隐灰化和漂灰化过程（八）灰化、隐灰化和漂灰化过程 (podzoliation(podzoliation) )（九）潜育化（九）潜育化(gleyization )和潴育化过程和潴育化过程（十）白浆化过程（十）白浆化过程（十一）熟化过程（十一）熟化过程 （ 十

42、二）退化过程十二）退化过程 （一）原始程与过程（一）原始程与过程 （二）（二） 有机质聚积过程有机质聚积过程 在各种植被下，在土体中，特别是在各种植被下，在土体中，特别是土体表层进行的有机质的聚积过程。它土体表层进行的有机质的聚积过程。它是土壤形成中是土壤形成中最为普遍的过程最为普遍的过程。不难理。不难理解，气候条件不同，植被类型和长势不解，气候条件不同，植被类型和长势不同，环境条件和分解情况不同，有机质同，环境条件和分解情况不同，有机质聚积的特点各不相同。聚积的特点各不相同。 一般说来，有机质聚积有以下表现形式：一般说来，有机质聚积有以下表现形式：（1 1）腐殖化）腐殖化 主要见于草本植被下

43、，植物残体被转化成腐殖主要见于草本植被下，植物残体被转化成腐殖质，聚积在土体的上部而形成暗色的腐殖层（黑土质，聚积在土体的上部而形成暗色的腐殖层（黑土层）。腐殖化过程的结果，使土体发生分化，往往层）。腐殖化过程的结果，使土体发生分化，往往在土体上部形成一个暗色的腐殖质层。在土体上部形成一个暗色的腐殖质层。 （2）斑毡化 森林植被下，由于环境凉湿，植物残体分解不彻底，形成腐殖化程度低的粗腐殖质，呈斑毡状。 （3）泥炭化 在低温或过高湿度条件下，植物残体呈半分解状态，大多仅有颜色的改变，植物组织仍保持原状。在低洼过湿条件下形成泥炭层，在高寒条件下形成毡状草皮层。 森林植被凉湿森林植被凉湿 分解不彻

44、底，可见叶脉分解不彻底，可见叶脉 低温或过湿低温或过湿半分解状态，仅有颜色改变，半分解状态，仅有颜色改变，仍保持原状。仍保持原状。 提问：提问：斑毡化斑毡化 泥炭化泥炭化区别 环境条件环境条件:分解程度分解程度:( (三）三） 粘化过程粘化过程 土体中粘土矿物（粘粒）的形成和土体中粘土矿物（粘粒）的形成和聚积过程。聚积过程。 粘土矿物粘土矿物 在土壤学中，把岩石在在土壤学中，把岩石在风化过程中新生成的土壤矿物，叫作次风化过程中新生成的土壤矿物，叫作次生矿物。它包括各种次生铝硅酸盐，各生矿物。它包括各种次生铝硅酸盐，各种简单盐类和铁、铝氧化物。次生矿物种简单盐类和铁、铝氧化物。次生矿物是土壤中最

45、细小的部分，所以一般又称是土壤中最细小的部分，所以一般又称作粘土矿物。作粘土矿物。 （1 1）土壤粘化层的形成）土壤粘化层的形成 特别在温带，暖温带生物气候条特别在温带，暖温带生物气候条件下，一般在土体内部（件下，一般在土体内部（202050 cm50 cm）发）发生着强烈的原生矿物（岩浆冷凝形成的矿生着强烈的原生矿物（岩浆冷凝形成的矿物）的分解和次生粘土矿物的形成过程，物）的分解和次生粘土矿物的形成过程，或者上层粘粒向下机械淋洗过程。因此，或者上层粘粒向下机械淋洗过程。因此，在心土层粘粒明显聚积，形成相对粘重的在心土层粘粒明显聚积，形成相对粘重的层次，叫做层次，叫做粘化层粘化层（下图）。（下

46、图）。 （2）粘化过程的类型 残积粘化残积粘化 粘粒未经移动，原地发生的粘化（残积母质）粘粒未经移动，原地发生的粘化（残积母质）. . 淋淀粘化淋淀粘化 上部形成的粘粒经机械淋洗聚积在下部土层。上部形成的粘粒经机械淋洗聚积在下部土层。 请注意：由粘化过程形成的粘化层，是一些土请注意：由粘化过程形成的粘化层，是一些土类（棕壤，褐土，黄棕壤）的重要诊断层，在土壤类（棕壤，褐土，黄棕壤）的重要诊断层，在土壤发生分类中具有重要的意义。发生分类中具有重要的意义。 黄棕壤粘膜黄棕壤粘膜粘化过程粘化过程（四）（四） 脱硅富铝化过程脱硅富铝化过程 脱硅富铝化过程是在湿热条件脱硅富铝化过程是在湿热条件下的主要成

47、土过程，形成具有富铝下的主要成土过程，形成具有富铝化特征的土壤（红、黄壤，砖红壤化特征的土壤（红、黄壤，砖红壤等）。等）。（1 1）脱硅富铝化过程）脱硅富铝化过程 在土体中进行的脱硅富铁铝过程（简称富铝在土体中进行的脱硅富铁铝过程（简称富铝化过程）。化过程）。 在热带、亚热带高温多雨，并有一定的干湿季在热带、亚热带高温多雨，并有一定的干湿季节条件下，铝硅酸盐类发生强烈分解，释放出大节条件下，铝硅酸盐类发生强烈分解，释放出大量盐基物质，风化液呈中性或碱性反应，硅大量量盐基物质，风化液呈中性或碱性反应，硅大量淋失（硅的溶解度大），盐基离子大量淋失，铁淋失（硅的溶解度大），盐基离子大量淋失，铁铝沉积

48、（溶解度小），滞于原土层而相对富积，铝沉积（溶解度小），滞于原土层而相对富积，使土体呈现鲜红色，甚至形成使土体呈现鲜红色，甚至形成铁盘铁盘（下图）。（下图）。程度弱程度弱 比值小比值小 :分子小分子小 分母大分母大 脱硅多、铁铝脱硅多、铁铝相对富积多相对富积多 程度强程度强 比值大比值大 :分子大分子大 分母小分母小 脱硅少、铁铝脱硅少、铁铝相对富积少相对富积少 （2 2）富铝化过程强度的度量指标）富铝化过程强度的度量指标 硅铝铁率硅铝铁率 土体或粘粒部分 的土体或粘粒部分 的 S i OS i O2 2/ R/ R2 2O O（FeFe2 2O O3 3,Al,Al2 2O O3 3）摩尔比

49、值）摩尔比值脱硅富铝脱硅富铝化过程化过程 脱 硅 富 铝 化脱 硅 富 铝 化 原生矿物分解，原生矿物分解，合 成 高 岭 石 及合 成 高 岭 石 及FeFe2 2OO3 3、AlAl2 2OO3 3等等次生物质次生物质 红黄红黄色色FeFe、AlAl层。层。（五）钙化过程（五）钙化过程 指碳酸盐在土体中的淋溶淀积过程。指碳酸盐在土体中的淋溶淀积过程。 碳酸盐的淋溶过程碳酸盐的淋溶过程, ,叫做脱钙过程。在干旱、叫做脱钙过程。在干旱、半干旱的气候条件下，土壤形成的水分条件是季节半干旱的气候条件下，土壤形成的水分条件是季节性淋溶，矿物风化过程中释放的易溶性盐类大部分性淋溶，矿物风化过程中释放的

50、易溶性盐类大部分被淋失，而硅铁铝等氧化物基本不移动，最活跃的被淋失，而硅铁铝等氧化物基本不移动，最活跃的标型元素钙、镁则在土体中发生淋溶。当上部土层标型元素钙、镁则在土体中发生淋溶。当上部土层的碳酸盐向下淋溶至一定深度便积淀，形成钙积层的碳酸盐向下淋溶至一定深度便积淀，形成钙积层，叫，叫积钙过程积钙过程（下图）。（下图）。脱钙积钙脱钙积钙脱钙积钙脱钙积钙 CaCOCaCO3 3( (淀积淀积) ) COCO2 2 + H + H2 2O O Ca(HCOCa(HCO3 3) )2 2 Ca(HCO Ca(HCO3 3) )2 2形成引起脱钙，形成引起脱钙，CaCOCaCO3 3形成导致积钙。形

51、成导致积钙。黑钙土钙积层黑钙土钙积层（六）灰化过程（六）灰化过程 （1 1）灰化过程）灰化过程 在土体亚表层（在土体亚表层（A A2 2）SiOSiO2 2残留，残留，R R2 2OO3 3淋溶、淀积的过程。淋溶、淀积的过程。 这种过程主要发生在寒湿、郁闭的针叶林植被下，真菌分这种过程主要发生在寒湿、郁闭的针叶林植被下，真菌分解凋落物，产生酸性很强的有机酸（解凋落物，产生酸性很强的有机酸（富里酸富里酸），有机酸溶液在），有机酸溶液在下渗过程中，使上部土体中的碱金属和碱土金属淋失。由于酸下渗过程中，使上部土体中的碱金属和碱土金属淋失。由于酸性很强，性很强， 便破坏矿物晶格，土壤矿物中的硅、铝、铁

52、发生分便破坏矿物晶格，土壤矿物中的硅、铝、铁发生分离。离。FeFe、AlAl随溶液淋溶淀积于土层下部（随溶液淋溶淀积于土层下部（B B层），而层），而SiOSiO2 2则残则残留在土体亚表层（留在土体亚表层（SiOSiO2 2溶解度小），从而在亚表层形成灰白色溶解度小），从而在亚表层形成灰白色淋溶层次，称灰化层。其下是红棕色的淋溶层次，称灰化层。其下是红棕色的铁铝淀积层铁铝淀积层. . （如下图）（如下图） 灰化层灰化层FeFe、MnMn有机络合、有机络合、螯合物形成，导致螯合物形成，导致FeFe、MnMn淋溶，伴有原生、淋溶，伴有原生、次生矿物的分解、合次生矿物的分解、合成成 灰白色层灰白色

53、层（2） 暗棕化（隐灰化过程） 以上讨论的灰化过程是酸性淋溶过以上讨论的灰化过程是酸性淋溶过程强烈发展的结果。如果酸性淋溶过程程强烈发展的结果。如果酸性淋溶过程不甚强烈（例如植被类型由针叶林变为不甚强烈（例如植被类型由针叶林变为针阔混交林，加之气温增高，微生物活针阔混交林，加之气温增高，微生物活性增强，凋落物分解较快，产生的酸性性增强，凋落物分解较快，产生的酸性不强），情况又如何呢？不强），情况又如何呢？ 亚表层未形成明显的灰白色层次，亚表层未形成明显的灰白色层次，但仍有但仍有Fe Fe 、Al Al 、MnMn的淀积的淀积 暗棕化暗棕化过程。过程。（3 3） 漂灰过程漂灰过程 灰化过程伴之以

54、还原灰化过程伴之以还原离铁离锰离铁离锰的过程的过程. . 在林内阴湿条件下，由凋落物和苔藓在林内阴湿条件下，由凋落物和苔藓类组成的厚层地被物具有强烈的持水性，类组成的厚层地被物具有强烈的持水性，造成局部滞水，使造成局部滞水，使FeFe、AlAl、MnMn呈还原状态呈还原状态被漂洗（溶解度大）。被漂洗（溶解度大）。灰化过程与漂洗过灰化过程与漂洗过程的迭加程的迭加 漂灰过程。漂灰过程。灰化及漂灰化机理： 有机酸、酚等 苔藓吸水饱和 还原 Fe+3、Mn+4 Fe+2、Mn+2(高价不溶) (低价可溶) Fe+3、Mn+4 Fe+2、Mn+2 (氧化物,不溶) (络、螯化合物，可溶) 灰白色脱FeM

55、n层 （1 1）潜育化过程）潜育化过程 土体中发生的还原过程。在长期滞水土体中发生的还原过程。在长期滞水条件下，有机质嫌气分解，条件下，有机质嫌气分解，FeFe、MnMn呈还原呈还原态，从而形成蓝灰色或青灰色的还原层次态，从而形成蓝灰色或青灰色的还原层次，称作潜育层，称作潜育层 强烈还原的土层（注意强烈还原的土层（注意：FeFe、AlAl、MnMn并未移动）并未移动）. .（如下图）（如下图）（七）（七） 潜育化、潴育化和白浆化过程潜育化、潴育化和白浆化过程这三种过程都是水的作用过程 底潜：由地下水引起，发生在土体下部。底潜：由地下水引起，发生在土体下部。 表潜：土体表层渍水。表潜：土体表层渍

56、水。 通潜：地下水位较高，接近地表，造成整个土体潜育化通潜：地下水位较高，接近地表，造成整个土体潜育化。（2 2）潴育化和白浆化过程）潴育化和白浆化过程 潴育化和白浆化过程是土壤季节性滞水，潴育化和白浆化过程是土壤季节性滞水，在干湿交替环境中发生的氧化还原过程。在干湿交替环境中发生的氧化还原过程。 潴育化潴育化 受地下水消涨影响的成土过程。受地下水消涨影响的成土过程。 地下水地下水上升，土壤渍水，上升，土壤渍水，Fe Fe 、MnMn还原移动；地下水还原移动；地下水下降，下降，Fe Fe 、MnMn 氧化淀积。于是，在结构面氧化淀积。于是，在结构面上，孔道壁上形成黄棕色的铁质锈斑或黑色上，孔道

57、壁上形成黄棕色的铁质锈斑或黑色锰斑锰斑 潴育层（潴育层（如下如下图）。图）。 潴育化水稻土潴育化水稻土潜育化潜育化土壤剖面水分作用机理土壤剖面水分作用机理 化合价变化化合价变化( (氧化还原氧化还原) ) 由于化合物变化引起物质形态、性质变化。由于化合物变化引起物质形态、性质变化。（1 1）潜育化）潜育化 静水浸泡静水浸泡 强还原强还原 FeFe+3+3 ( (红、棕色红、棕色) Fe) Fe+2+2（兰灰色）（兰灰色） （2 2）潴育化）潴育化 水位上升：还原水位，下降：氧化水位上升：还原水位，下降：氧化 FeFe+3+3、MnMn+4+4 FeFe+2+2、MnMn+2+2 水位下降后出现

58、水位下降后出现 “ “红棕色锈层红棕色锈层” ” 水位上升后形成水位上升后形成“兰灰色层兰灰色层”（3 3）白浆化）白浆化 滞水还原滞水还原 FeFe+3+3、MnMn+ 4 + 4 FeFe+2+2、MnMn+2+2( (淋失淋失) ) 白色脱白色脱FeFe、MnMn层层( (高价不溶高价不溶) () (低价可溶低价可溶) Fe、Mn元素在土壤形成中表现十分活跃，对土壤剖面形态影响很大，其行为可概括为三种类型 1. 酸性淋溶脱Fe、Mn 灰白层 (灰化) Fe、Mn淋失 2. 滞水还原脱Fe、Mn 灰白层 (白浆化) 3. 1 + 2 灰白层 (漂灰化)白白 浆浆 化化 土壤表层季节性滞水而

59、发生的潴育漂洗过程。（如下图） （八）盐渍化化过程（八）盐渍化化过程条件：条件：1.蒸发量大于降雨量蒸发量大于降雨量 2.地下水位高（高于临界地下水位）地下水位高（高于临界地下水位） 3.地下水位的矿化的高（每升水中盐分离子地下水位的矿化的高（每升水中盐分离子总量。总量。g/l）盐化过程就是地表积盐过程。盐化过程就是地表积盐过程。碱化过程：土壤中碱化过程：土壤中Na富集过程。富集过程。Initial state 地壳表面的岩石风化体及其再积体，接受其所处的环地壳表面的岩石风化体及其再积体，接受其所处的环境因素的作用，而形成具有一定剖面形态和肥力特性的土境因素的作用，而形成具有一定剖面形态和肥力

60、特性的土壤，称为壤，称为土壤发育（土壤发育（soil development)soil development)。 土壤个体发育的图式（据土壤个体发育的图式（据H.D.Foth,1984)H.D.Foth,1984)第三节第三节 土壤发育土壤发育soil developetmrnt 一一. . 土壤剖面土壤剖面 从地面向下挖掘的一段垂直切面。土壤剖面从地面向下挖掘的一段垂直切面。土壤剖面的构造（或土体构型），是指从上到下不同土层的的构造（或土体构型），是指从上到下不同土层的排列方式（如下图）。排列方式（如下图）。 土壤剖面的挖掘与观察描述二.土壤剖面、发生层和土体构型 土壤剖面土壤剖面(soi