第一节土壤的形成

1、第一节 土壤的形成岩石在一定的水热条件和生物的作用 下，经过一系列物理、化学和生物化学的作用而形成土壤母质，土壤母质在各种自然成土因素作用下，变成自然土壤。一、成土的岩石根据成因，可把土壤及其他自然环境中的岩石分为三大类，即岩浆岩、沉积岩 和变质岩。1、岩浆岩:概念，特点，意义土 壤 肥 料岩浆岩是指在岩浆冷却过程中凝聚而成的一类岩石。（火成岩、先成岩）特点是没有层次，不含化石及其他有机物质。意义：大部分岩浆岩由于在形成时与地表的环境条件相差较大，当它们裸露在地球表面时比较容易风化，在地表的含量相对较低。2、沉积岩:概念，特点，意义概念：沉积岩是指由各种原先存在的岩石(岩浆岩、变质岩及原先的沉

2、积岩)经风化、 搬运、沉积后重新固结而成的岩石。水成岩。特点：可能含有化石，由于沉积时可能有动植物的遗骸或生物新陈代谢的产物埋藏其内，这些物质在一定的条件下可形成相应的化石。一般具有成层性。图片展示。意义：沉积岩在地表出露最多，面积最大，由沉积岩发育的土壤面积一般高于其他种类的岩石形成的土壤。3变质岩概念，变质岩是指地壳中原先存在的各种岩石在地壳运动或岩浆活动的影响下，经高温高压的作用重新结晶形成的岩石。特点是极易风化。意义在地表和土壤中含量较低。重点掌握：沉积岩表2-1主要成土岩石的性质类型名称矿物成分分解产物岩浆岩花岗岩 闪长岩 玄武岩主要由长石、石英、云母等组成 主要由斜长石、角闪石组成

3、 主要由斜长石、辉石组成风化后易形成砂粒、素含量高 风化产物是土壤砂粒的重要来源， 风化产物富含黏粒，养分含量高沉积岩砂岩砾岩 叶岩 石灰岩主要由粒径>2mm的颗粒组成，颗粒多为 石英 由粒径0.12mm颗粒组成，颗粒多为石 英、长石等 由粒径<0.1mm颗粒组成，成分多为黏土 矿物主要成分为CaCO3风化产物含砂粒多，养分缺乏易风化，砂岩含黏粒量高，养分丰 富，反之风化后砂粒含量高，养分 缺乏其产物质地黏重，有时呈碱性变质岩片麻岩千枚岩 板岩由花岗岩经高温高压变化而来，成分也 与其相同 由黏土矿物变化而来，云母含量高由黏土矿物变化而来风化特点与花岗岩相似，抗风化能 力弱于花岗岩

4、易风化，产物质地黏重，养分含量 高，钾素含量高其产物与页岩相似二、岩石风化（一）概念当岩石矿物由于地质运动露出到地表后，地表的水分、温度、气体等环境条件与它们形成时不一样，岩石矿物必然发生形态、结构、等变化，岩石矿物在地表 自然因素作用下发生的这些物理变化和化学变化就是风化作用。（二）风化作用类型物理风化、化学风化及生物风化三种类型。1、物理风化 物理风化也称为机械风化，是指岩石矿物在自然因素作用下发生的物理反应，其变化主要是大小、外形的变化。有多种因素导致物理风化，其主要有温度、结冰、水流和风力的磨蚀作用等。（1）温度作用：引起岩石内外胀缩不一致，岩石是热不良导体。(2)结冰作用（冰劈作用）

5、(3)风和水的磨蚀作用：风沙磨蚀岩石，使之表面裸露，加速物理风化。物理风化结果；坚硬变疏松，大块变小块的碎屑物质。属于机械破碎，不改变矿物质化学组成。但为化学风化作用奠定了基础。2、化学风化 是指岩石矿物在自然因素的作用下所发生的化学变化或反应，其主要表现形式有元素组成和结晶结构发生变化两方面。化学风化的形式有溶解、水化、水解和氧化还原等。（1）溶解作用水是一种极性溶剂，岩石中的矿物都是无机盐， 虽然占绝大部分的硅酸盐和铝硅酸盐矿物溶解度很小， 但很大的地质年代中，水溶解的规模是相当大的， 况且地表的水常常溶有CO2、NO2以及有机酸等， 这样大大提高了水的溶解能力。滴水穿石。（2）水化作用

6、指无水矿物与水结合成为含水矿物的作用。CaSO42H2O CaSO4.2H2O硬石膏 结晶石膏2Fe2O33H2O 2Fe2O3.nH2O赤铁矿 褐铁矿（）水解作用水解2KAlSi3O83H2O Al2Si2O5(OH) 4SiO22KOH钾长石 高岭石碳酸化水解作用2KAlSi3O8CO22H2O AlSi2O5(OH)4SiO2K2CO3CO2溶于水时，对碳酸盐的溶解力，较纯水增强几十倍。KAlSi3O8H2CO3 KHAl2Si6O16 KHCO3酸性铝硅酸盐KHAl2Si6O16H2CO3 H2Al2Si6O16 KHCO3游离铝硅酸H2Al2Si6O16 H2CO3 H2Al2Si2

7、O3 Si2O3 CO2高岭石在化学风化过程中水分起着关键作用。上述反应水分均是在水中进行的，同时水分还及时把化学风化产物，即可溶性物质和小的颗粒迁移出去，使得化学风华偿断进行下去。化学风化结果：把固定在矿物质中的养分释放出来，为植物生长和吸收养分创造条件。生成新的矿物，黏土矿物。改变了母质的理化性质第二章土壤的形成与组成(3)生物风化 是指岩石矿物在生物作用下发生的物理变化和化学变化。动物、植物、微生物均能够导致岩石矿物的生物风化。生物风化的方式有多种。例如，岩石块在生物作用下发生的崩解破碎作用，搬迁作用，生物生命活动释放的酸性物质对矿物的溶解作用，生命活动释放的螯合剂将阳离子从矿物中移出，

8、生物物质经转化 后形成的腐殖酸和植物根系的存在能够改善土壤剖面中水分的有效性，生物的呼吸作用及根系的活动可改变土壤的pH及影响阳离子交换作用等。岩石矿物的风化是土壤形成的基础。风化产物无论是残留在原地，还是在重 力、风、水、冰川等作用下通过搬运和沉积作用，均可成为各种类型的土壤母质。三、土壤母质1、概念指原生基岩经过一系列风化作用形成的颗粒大小不一，堆积于地表的一层疏松碎屑物质。这就是土壤母质土壤母质是土壤形成的基础，不仅土壤的矿物质起源于母质，土壤有机物质中的矿质养分也主要来源于母质。母质是土壤发生演化的起点。第二章土壤的形成与组成母质是地壳表面风化壳的表层，是最年轻的地质矿物质层，它是形成

9、土壤的物质基础，是土壤的前身。母质不同于岩石，它已有肥力因素的初步发展，具有物质颗粒的分散性，有一定的吸附作用、透水性和蓄水性，可释放出少量矿物养分，但难以满足植物生长的需要。母质又不同于土壤，它缺乏养分，几乎不含氮、碳，通气性和蓄水性也不 能同时解决。2、母质类型（1）残积物残积物是由岩石风化后，未经搬运而残留于原地的土壤母质，而另一部分则被风和降水所带走。它处于岩石风化壳的上部，是风化壳中的剧烈风化带，向下则逐渐变为半风化的岩石。它的分布主要受地形的控制，在宽广的分水岭上，由雨水产生地表径流速度小，风化产物易于保留的地方，残积物就比较厚。在平缓的山坡上也常有残积物覆盖。由于风化剥蚀产物是未

10、经搬运的，颗粒不可能被磨圆或分选，没有层理性质。残积物与基岩之间没有明显的界限，均质性很差、颗粒粗、 养分来源差，形成的土壤，肥力差。如石骨土。（2）坡积物；坡积物是残积物经水流搬运，顺坡移动堆积而成的土。即是雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地洗刷剥蚀，顺着斜坡向下逐渐移动、沉积在较平缓的山坡上而形成的沉积物。其成份与坡上的残积土基本一致。由于地形的不同，其厚度变化大，新近堆积的坡积土，土质疏松，压缩性较高。它一般分布在坡腰上或坡脚下，其上部与残积物相接。坡积物底部的倾斜度决定于基岩的倾斜程度，而表面倾斜度则与生成的时间有关，时间越长，搬运、沉积在山坡下部的物质就越厚，表面倾斜度就越小

11、。坡积物质随斜坡自上而下呈现由粗而细的分选现象。其成份与坡上的残积土基本一致。与下卧基岩没有直接关系，这是它与残积物明显的区别。发育形成的土壤：沙土-夹沙土-大泥土（3）河流冲积物：新冲积：冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的坡积、洪积物质剥蚀后搬运、沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物。即是由于河流的流水作用，将碎屑物质搬运堆积在它流经的区域内，随着从上游到下游水动力的不断减弱，搬运物质从粗到细逐渐沉积下来，（成都平原、徐家坝）土层深厚，养分丰富，肥力高。四川又叫天府之国。老冲积：第四纪沉积物第四纪沉积物是指第四纪时期因地质作用所沉积的物质，一般呈松散状态。在第四纪连续下沉地区，

12、其最大厚度可达1000米。（卵石黄泥）夷平面30-40米（有网友说四川的土壤里为什么这么多鹅卵石？）四、土壤的形成土壤母质在自然成土五因素作用下形成自然土壤。土壤是在气候、母质、植被（生物）、地形、时间综合作用下产物。1母质：土壤形成的物质基础，构成土壤的原始材料，其组成和理化性质对土壤的形成，肥力高底有深刻影响。如：岩石风化物：残积物，堆积物；山地风积物：风力作用形成的“大沙堆”，颗粒均一；河流冲积物：水作用形成，具有成层性，沙粘相间；黄土壮母质。2气候：主要是温度和降水，影响岩石风化，土壤中矿物质和有机物的分解及其产物的迁移，影响土壤的水热状况。南方：高温多雨、风化强烈，有机质分解快土壤中

13、一、二价盐淋失。3生物：土壤形成的主导因素。特别是绿色枯物将分散的，的营养元素进行选择性的吸收，集中地表并积累，促进肥力发生和发展。4地形：主要起再分配作用，使水热条件重行分配，从而使地表物质再分配。不同地形形成的吐壤类型不同，其性质和肥力不同。5时间：决定土壤形成发展的程度和阶段。时间长短不同，土壤中物质的淋溶和聚集长短不同。各因素相互影响，相互制约，共同作用形成不同类型。（举例说明土壤多样性）自然土壤在人为作用下，耕作土壤。1人类生产活动：耕作、灌溉、施肥等。2人类生产活动对土壤肥力的影响：发展林业：发展农业：城市园林：土壤形成过程的主要12个成土过程。是为研究土壤类型的重要方法。五、土壤

14、剖面1、概念2、土壤的发生层3、土体构型：概念及各发生层的代号1) 19世纪、道库恰耶夫：腐殖质聚集表层（A）、过渡层（B）、母质层（C）。2) 1967，国际土壤学会：有机层（O）、腐殖质层（A）、淋溶层（E）、淀积层（B）、母质层（C）、母岩（R）。P93) 我国：O层：有机层A层：腐殖质层E层：淋溶层，粘粒、Fe、Al分别或一起淋失，石英、砂粒、粉砂砾相对富积，一般位于O层或A层之下。B层：淀积层，(1)粘粒、Fe、Al、腐殖质、碳酸盐、石膏、硅淀积；(2)碳酸盐淋失；(3)氧化铁铝富积；(4)氧化铁铝富积胶膜，彩度高，色红。C层：母质层R层：母岩G层：潜育层，长期饱和积水，铁锰还原迁移

15、，土体灰蓝色。P层：犁底层J层：矿质结壳层，盐壳、铁壳过渡层：4、 土壤形态特征（1）土壤颜色：是重要的土壤形态特征之一；是判断成土条件、成土过程、肥力特征和演变的规律的依据；是土壤分类和命名的依据之一。土壤颜色取决于化学组成和矿物组成，它反映土壤物质组成和变化，是成土过程的结果的外在表现，其影响因素为：有机质、矿物质、水分、质地、生物活动等。黑色：黑色深浅与有机质含量呈正相关，腐殖质80100g/kg，深黑色，是土壤肥力的标志；<4050 g/kg，暗灰色；但不绝对，热带、亚热带的黑粘土，黑色，但腐殖质含量<30 g/kg，因为含大量蒙脱石为主的粘粒，比表面大，使腐殖质染色效果强

16、。碱土中腐殖质高度分散，少量腐殖质也能把土染成黑色。硫化物、二氧化锰、磁铁矿、暗色原生矿物、铁质蒙脱石、木炭能使土壤呈黑色。土壤湿度大，色深。质地粗，少量有机质可使土色变深；质地细，大量有机质才能显示同样颜色。土壤剖面由上向下颜色由深变浅。红色：赤铁矿、水化赤铁矿使土壤呈红色，尤其养分条件好时。黄色：水化氧化铁、褐铁矿聚积。铁的硫酸盐氧化形成黄钾铁矾，呈鲜明草黄色。棕色：是大多数土壤的颜色，是大多数粘土矿物所具有的颜色，是红、黄、白、黑的混合色，是土类中分布最广的颜色。含有氧化铁混合物的粘土矿物呈棕色。紫色：游离氧化锰含量高，与成土母质的特点有关（较少见）。纯蓝色：沼泽土的潜育层的颜色，与干燥

17、时的蓝铁矿有关。绿色、橄榄色：过度潮湿成土条件下，含绿色含铁矿物。上述颜色很少单独出现，多以过度颜色或混合颜色出现，是土壤过度组成与混合组成的反应测定。土壤一般为目测，带有主观性、任意性和异读性，所以必须对其进行标准化：目前使用的门赛尔土壤比色卡比色确定土壤颜色。它是根据门赛尔颜色系统和门赛尔颜色命名法，结合土颜色的特点编制，用来测定和描述土壤颜色的标准比色卡定出并记录下土壤颜色。门赛尔颜色系统是以颜色三属性，即色调、色值、色度为基础的。色调是指物体所呈现的颜色，即占优势的光谱色，共有10个基本色调，其中，5个主色调，即R（红）、Y（黄）、G（绿）、B（蓝）、P（紫）；5个辅色调，即YR（黄红

18、）、GY（绿黄）、BG（蓝绿）、PB（紫蓝）、RP（红紫）。再以2.5划分4个等级，如YR（黄红）又可分为2.5YR、5YR、7.5YR、10YR等。色值指土壤颜色的相对亮度，以无彩色（N）作基准，把绝对黑（理想的黑色）作为0，把绝对白（理想的白色）作为10，分为010由暗到明的等分。色度是指光谱色的相对纯度或强度，分为010由弱到强的等分，色度愈高，颜色愈浓艳。是光谱色的相对纯度，即浓淡程度，实质是某颜色掺进白色的程度，色度越高，颜色越浓。例如红色与粉红色是一个色调，但红色掺进白色即呈粉红色。色度等级分为010，由淡到浓。颜色命名的顺序是色调、色值、色度，如某一土壤的色调是2.5YR，色值是4，色度是6，则命名法就是2.5YR4/6。5YR5/6表示色调5 YR，亮度5，色度6。如颜色在5YR5/6与5YR6/6之间，可写成5YR5.5/6。土壤颜色的完整命名法：颜色名称十门赛尔颜色命名，如红棕（2.5YR4/6）、棕灰（10YR6/1）等。使用时，把某一土样与带标准色阶的卡片相对照，便可定出并记录下土壤颜色。(2)土壤质地：土壤颗粒粗细状况，野外手测法。(3)土壤结构：土壤颗粒胶结状况。土壤颗粒单独或相互粘结成一定形状一定大小的团聚物，称结构体。例如：片状结构、棱柱状结构、柱状结构、粒状结构、角状结构、团粒结构等。(4)土壤结持性：是土壤对机械应力所表现的状