大学课件：自然地理学第六章 土壤

第六章土壤学习目的：掌握土壤圈的物质组成及特性土壤形成规律和空间分布规律土壤资源的合理利用和保护第六章土壤第一节土壤圈的物质组成及特性第二节土壤形成与地理环境间的关系第三节土壤分类及空间分布规律第四节土壤类型特性第五节土壤资源的合理利用和保护第一节土壤圈的物质组成及特性一、土壤及土壤肥力1.土壤：自然地理环境的一个重要组成成分，是由其他组成成分相互作用形成的、具有自己的发生发展过程、独特的形态和组构特征的复杂自然体。是一个独立的历史自然体。第一节土壤圈的物质组成及特性土壤：是地球陆地表面由风化产物经生物改造作用形成的具有肥力的薄的疏松物质层，是天然植物和栽培作物的立地条件和生长发育的基地。第一节土壤圈的物质组成及特性由于土壤圈所处的特殊地位，维持和繁衍地球生命所必需的各种营养物质基本上以有机质形态积累于土壤中，土壤圈成为非生物的无机界与生物有机界联系的中心环节，对人类的生存发展、自然环境的影响等方面都有重要的地位和功能。土壤圈在地球系统中的地位土壤圈的地位、内涵、功能及研究趋向第一节土壤圈的物质组成及特性3.土壤有五大功能：无机质与有机质的循环生物栖息地建筑物地基水分供应及洁净支持植物生长第一节土壤圈的物质组成及特性2.土壤的特点：1、具有肥力2、属于一种永续性的可更新的自然资源第一节土壤圈的物质组成及特性4.土壤肥力：天然植物或作物在生长发育过程中，土壤能同时地和不断地供应和调节所需的水分、养分、空气和热量的能力。土壤肥力因素：水、肥、气、热。自然肥力：指土壤在自然因子（气候、生物、地形等）综合作用下所具有的肥力。人为肥力：指土壤在自然因子（气候、生物、地形等）综合作用下所具有的肥力。第一节土壤圈的物质组成及特性二、土壤形态土壤形态是指土壤和土壤剖面外部形态特征(土壤剖面构造、颜色、质地构造、松紧度、孔隙度)。这些特征是成土过程的反应和外部表现，以土壤的外部形态，可以区分土壤和风化壳的差别，是推断土壤形成过程、判断土壤发育阶段的依据，也是区别各土类的重要依据。

第一节土壤圈的物质组成及特性1.土壤剖面自地表向下直到土壤母质的垂直切面称为土壤剖面。这些土层大致呈水平状，是土壤成土过程中物质发生淋溶、淀积、迁移和转化形成的。自然土壤剖面发生层的划分和命名第一节土壤圈的物质组成及特性2.颜色：世界上许多土壤类型是按照其颜色来命名的，如红壤、黄壤、黑钙土、栗钙土等。第一节土壤圈的物质组成及特性3.质地：是指土壤颗粒的大小、粗细及其匹配状况，即土壤的组合特征。按砂粒、粉砂粒和粘粒三种粒级的百分数，可划分为砂土、壤土、粘土三类

。粒组名称直径（mm）砾石

＞2.00粗砂2.00～0.20细砂0.20～0.02粉砂0.02～0.002粘粒

＜0.002ABC粘质土砂质土壤质土3、质地（颗粒大小组成）①砂质土：砂粒含量在70％以上。结构松散，通气和排水条件良好，但保水保肥能力弱。土壤质地三角分类法②粘质土：粘粒占优势，粘粒含量不低于40％，结构较紧密，湿粘干结，通气和排水条件不佳，但保水保肥能力强。③壤质土：砂粒、粉砂粒和粘粒三者含量相对均匀，特性介于上述两者之间。农业价值较高的土壤大都属于壤质土。①②③第一节土壤圈的物质组成及特性4.结构：指土壤颗粒粘结状况，土壤中固体颗粒一般相互粘结在一起，形成一定形状和大小的团聚物，称为结构体(片状、柱状、棱柱状、角块状、粒状、团粒状等结构)。第一节土壤圈的物质组成及特性5.松紧度：又称为土壤紧实度，系指土壤对机械应力所表现出来的状态。一般用小刀插入土壤中，视用力的大小来衡量，分为极紧实、紧实、稍紧实、疏松等级别。单粒结构粒状结构片状结构快状结构柱状结构棱柱状结构第一节土壤圈的物质组成及特性6、湿度：土壤中含水量的多少。在野外直观判定时，通常分为四级：湿：用手挤压时，水可从土壤中流出；潮：放在纸上可留下湿痕，可搓成土球或土条；润：放在手上有凉润感，用手压之稍留印痕；干：放在手上无凉快感，粒粒成为硬块。第一节土壤圈的物质组成及特性三、土壤组成土壤的组成：矿物质、有机质、水分和空气按不同的配置和比例组合而成的。矿物质45％土壤固体有机质5％空气20－30％水分20－30％空气20－30％水分20－30％孔隙理想土壤体积比例第一节土壤圈的物质组成及特性三、土壤组成1.矿物质：来源于岩石的风化作用，包括岩石碎屑、原生矿物、次生矿物等三个组分。2.土壤有机质普通的有机质：包括动植物的残体及其分解的中间产物，如蛋白质、树脂、糖类、有机酸，等。特殊有机质——腐殖质：是一种暗色、酸性、富含氮素的有机胶体物质，是土壤中特有的较稳定的高分子有机化合物。第一节土壤圈的物质组成及特性三、土壤组成3.土壤水分是土壤重要组成成分和重要的肥力因素。它不仅是植物生活所必需的生态因子，而且也是土壤生态系统中物质和能量流动的介质，它存在于孔隙中。土壤水分来源：降水、地下水和灌溉用水。第一节土壤圈的物质组成及特性三、土壤组成4.土壤空气是存在于土壤中的气体的总称。是土壤的重要组成之一。主要来自于大气，组成成分和大气基本相似，质和量上与大气有所不同。①土壤空气中二氧化碳含量远大于大气。②土壤空气中氧含量低于大气。③土壤空气中相对湿度高于大气。第一节土壤圈的物质组成及特性土壤的机械组成：土壤质地（土壤形态特征）土壤溶液：土壤溶液是土壤中水分及其所含溶质的总称。土壤的酸碱反应：土壤pH值：土壤的活性酸度土壤氧化还原反应：在氧化条件下，有机质分解快而彻底，养分多呈氧化态，有效性较高；第一节土壤圈的物质组成及特性土壤溶液的浓度对作物生长的影响：当作物生长期间，3—6克/升≤土壤溶液的浓度≤10—12克/升时，大多数作物发育良好；浓度＜1—2克/升，作物的无机养分元素不足；浓度＞10—12克/升时，大多数作物受抑制；浓度≥20—25克/升，大多数作物发育不正常或死亡。按pH值划分的土壤类型土壤反应分级强酸性酸性微酸性中性碱性强碱性

土壤pH值<44-5.55.5-6.56.5-7.57.5-8.5>8.5土壤中可能存在的成分游离硫酸大量活性铁铝交换性铝交换性氢，有机酸盐基饱和，交换性钙为主。盐基饱和，有碳酸钙，可能有石膏，芒硝和其它易溶性与交换性Na。盐基饱和，有游离碳酸钠交换性Na+含量高南酸北碱2001年全国降水pH值分布图第六章土壤第一节土壤圈的物质组成及特性第二节土壤形成与地理环境间的关系第三节土壤分类及空间分布规律第四节土壤类型特性第五节土壤资源的合理利用和保护第二节土壤形成与地理环境间的关系一、成土学说：土壤是母质、气候、生物、地形和时间五大自然因素综合作用的产物。所有的成土因素始终同时存在，并同等重要和相互不可替代地参与了土壤形成过程。土壤形成因素存在着地理分布规律，特别是有由极地经温带至赤道的地带性规律。第二节土壤形成与地理环境间的关系成土因素(soil-formingfactor)

：土壤母质时间生物地貌气候人为第二节土壤形成与地理环境间的关系1、母质因素母质是形成土壤的基础。母质的性质在一定程度上决定了土壤的机械组成、质地和肥力。一般土壤的性质都继承了成土母质；土壤的次生矿物和土壤肥力也深受母质的影响；成土母质影响了土壤的质地；第二节土壤形成与地理环境间的关系气候：气候因素影响土壤水热状况，而水热状况又直接或间接地影响岩石的风化过程、高等植物和低等植物及微生物的活动、土壤溶液和土壤空气的迁移转化过程。一般情况下，降水量增加和温度增高，岩石矿物的风化作用加强，土壤粘粒含量增多。制约母质和土壤中矿物的风化和淀积．不同温度带风化壳分异图式(据GerrardJ,2000年资料改编)

第二节土壤形成与地理环境间的关系气候对土壤形成的影响：热带风化强度比寒带高10倍，比温带高3倍。潮湿积水和长期冰冻地区有利于有机质积累，而干旱、高温、好气、微生物活跃地区有机质矿化速度快，积累少。因此，黑土分布地区，气候冷湿、有机质积累量高；栗钙土分布地区气候属半干旱，有机质质含量低。气候影响土壤微生物的数量和种类：微生物在草甸土中数量最多，黑土中每克土含微生物可达数千万个；而在栗钙土、棕钙土和灰钙土中微生物含量在数百万到数千万个之间：红壤和砖红壤中较少。

土壤水量平衡图式土壤剖面发育与气候湿润度的关系图第二节土壤形成与地理环境间的关系生物：土壤形成的生物因素包括植物、土壤微生物和土壤动物，它们是土壤有机质的制造者，也是分解者，是土壤发生发展过程中最活跃因素。图不同植物作用下形成土壤的有机质垂直分布比较(据熊毅，1990)枯残根系枯枝落叶草甸：土壤中积累的有机质较丰富，深厚的腐殖质层。草原：有机质积累相对较少，腐殖质层较薄。亚热带常绿阔叶林>温带落叶阔叶林>亚寒带针叶林第二节土壤形成与地理环境间的关系4、地形河谷地形发育对土壤形成、演化的影响示意图喜马拉雅山

土壤垂直分布图红壤、黄壤500m1500m2500m3500m4500m5500m6500m7500m8500m山地黄棕壤山地灰棕壤山地漂灰土（寒棕壤）亚高山草甸土高山草甸土寒漠土冰雪第二节土壤形成与地理环境间的关系5、时间土壤的绝对年龄：从成土母质开始到至今经历的时间。土壤的相对年龄：土壤发育阶段或者发育的程度。在稳定条件下土壤发育的时间序列示意图第二节土壤形成与地理环境间的关系6、人类活动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。人类活动改变自然环境条件，如修筑梯田、灌排工程，放牧，砍伐林木等。人类活动改变土壤内在组成，加速土壤形成过程，改变发展方向，如施肥、灌溉排水等。半荒漠景观东北地区黑土流失气候水热母质生物地形时间土壤性质有机质矿物质第二节土壤形成与地理环境间的关系二、土壤形成的基本规律自然土壤形成的基本规律是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的关系1.地质大循环是指结晶岩石矿物在外力作用下发生风化变成细碎而可溶物质，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。过程：基岩出露地表－－风化淋溶－－风化壳－－搬运－－沉积物－－沉积岩；时间极长、范围极广意义：形成疏松多孔的成土母质，为植物生长提供了基础。第二节土壤形成与地理环境间的关系2.生物小循环是指植物吸收利用大循环释放出来的可溶性养分，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有机物。有机质的合成与分解对立的统一过程。过程：低等生物使母质积累有机质和养分—地衣、苔藓—高等绿色植物。意义：控制了自然界养料物质无限制的淋失，使有限的营养元素得到无限的利用，使母质转化成土壤，促进土壤从简单到复杂、由低级到高级不停地运动和向前发展。第六章土壤第一节土壤圈的物质组成及特性第二节土壤形成与地理环境间的关系第三节土壤分类及空间分布规律第四节土壤类型特性第五节土壤资源的合理利用和保护第三节土壤分类及空间分布规律一、土壤分类问题土壤分类：根据土壤的属性、成土过程和成土因素之间相关性的特点系统地认识土壤的一种方法，即按具体土壤的特性所反映出来的相似性或差异性进行分类或归类，构成一个有序排列的体系。第三节土壤分类及空间分布规律国外土壤分类：1.前苏联

强调土壤与成土因素和地理景观之间的相互关系，以成土因素及其对土壤的影响作为土壤分类的理论基础，以成土过程和土壤属性(土壤形态、土壤物理、土壤化学、矿物及生物等)作为土壤分类的依据。土壤分类系统中分土类、亚类、土属、土种、亚种、变种、土系、土相等８级。第三节土壤分类及空间分布规律国外土壤分类：２.美国

分类的具体指标是可以直接感知和定量测量的土壤属性，土壤类型划分只根据土壤的诊断层和诊断特性。

诊断层：凡是用于鉴别土壤类型，在性质上有一系列定量说明的土层。诊断特性：用于鉴别土壤类型的依据，具有定量说明的土壤性质。土壤分类系统按土纲、亚纲、土类、亚类、土族、土系６级，共分出11个土纲。第三节土壤分类及空间分布规律国外土壤分类：3.西欧土壤分类：形态发生学分类，既考虑土壤的形态特征、剖面构造特征，也注意土壤的发育程度与成因。主要观点是重视土壤水分移动特征；重视母质及风化类型；重视有机质的分解状态（如分出生的、熟的和粗的各种腐殖质类）。第三节土壤分类及空间分布规律中国的土壤分类1.中国土壤发生学分类

以成土因素、成土过程和土壤属性作为基础。分类系统采用土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种、变种7级，以土类和土种为基本分类单元，共分12土纲，27亚纲，60土类，234亚类。2.中国土壤系统分类以诊断层和诊断特性作为分类的基础，以定量化、标准化为特点。和美国相似第三节土壤分类及空间分布规律土壤分类的意义农业：1、正确估计我国土壤资源2、农业区域（农、林、牧、鱼）合理布局3、农用地适宜性评价4、牧用天然草地生产力评价5、名特优茶叶、柑橘生产基地选择和低产园改造6、地道植物药材土壤环境条件评价第三节土壤分类及空间分布规律土壤分类的意义非农业：1、道路、水利和建筑工程设施2、古树木的保护3、土壤元素异常引起的地方病防治（大脖子病、骨骼病）第三节土壤分类及空间分布规律二、土壤空间分布规律土壤分布的地带性规律是指广域土壤与大气和生物条件相适应的分布规律。它包括由于大气候生物条件纬度、非纬度及海拔高度变化所引起的土壤地带性分布规律。第三节土壤分类及空间分布规律（1）水平分布规律，纬度地带性全球性纬度地带性：由北而南的冰沼土带、灰化土带和砖红壤带。区域性纬度地带性：我国东部自北而南依次是灰土(灰化土)、淋溶土(暗棕壤、棕壤和黄棕壤)、富铝土(红壤、黄壤、砖红壤)。第三节土壤分类及空间分布规律（1）水平分布的规律，干湿度地带性分异：一般是从沿海到内陆依次出现湿润森林土类，半湿润的森林草原土类，半干旱的草原土类及干旱的荒漠土类，以中纬度地区表现最为典型。如从我国东北到宁夏，土壤干湿度带性分布表现为淋溶土（棕壤)、均腐土(黑土、黑钙土、栗钙土)、干旱土（棕钙土、灰漠土和棕漠土)。在温暖带范围内，土壤干湿度地带性由东而西为淋溶土（棕壤、褐土）、均腐土（黑垆土)、干旱土(灰钙土、荒漠土)。第三节土壤分类及空间分布规律（2）土壤的垂直分布的规律垂直分布规律(soilverticalzonality)：与生物、气候条件相适应；第三节土壤分类及空间分布规律南迦巴瓦峰是西藏林芝地区最高的山，海拔7782米中国南方热带亚热带土壤垂直分布规律土壤的垂直带性分异中国南方热带亚热带土壤垂直分布规律中国北方温带暖温带土壤垂直分布规律示意图中国暖温带和温带土壤垂直分布规律第三节土壤分类及空间分布规律三、土壤的地域分布规律：与地方性的母质、地形、水文、成土年龄等条件相适应。1、枝形土壤组合：地带性土壤-水成土-半水成土壤组成，黑垆土-黄绵土-潮土；2、扇形土壤组合：上部为地带性土壤，下部为草甸土或盐渍土；3、盆形土壤组合：荒漠土-草甸土-风沙土-盐土。第三节土壤分类及空间分布规律四、耕作土壤分布规律：自然土壤+人为活动影响所形成的规律性。1、同心圆式分布：一般以居民点为中心，距居民点愈近，受认为作用愈强，熟化程度愈高。

第三节土壤分类及空间分布规律四、耕作土壤分布规律：2、阶梯式分布：在山地丘陵区修建梯田，耕作培肥，形成不同性质的土壤，呈阶梯状分布。第三节土壤分类及空间分布规律四、耕作土壤分布规律：3、棋盘式分布：平原地区，实行大地园林化，条田化、丰产方和吨粮田，使土地方整化，规格化，布局成棋盘状。4、框式分布：是在低洼圩区和湖荡地区，由于长期人为改造，不断挖低垫高，形成了桑（蔗）基渔塘，呈框状分布。第六章土壤第一节土壤圈的物质组成及特性第二节土壤形成与地理环境间的关系第三节土壤分类及空间分布规律第四节土壤类型特性第五节土壤资源的合理利用和保护第六章土壤第一节土壤圈的物质组成及特性第二节土壤形成与地理环境间的关系第三节土壤分类及空间分布规律第四节土壤类型特性第五节土壤资源的合理利用和保护第五节土壤资源的合理利用和保护古人云：民之所生，衣与食也；衣食所生，水与土也。——国家被称为“社稷”，即“土地＋五谷”。黄河文明印度河文明南方水稻北方小麦西藏青稞经济作物——油菜经济作物——花卉经济作物——茶叶经济作物——棉花第五节土壤资源的合理利用和保护一、土壤资源的概念土壤资源(soilresource)是指具有农业、林业、牧业生产力的各种土壤类型的总称，是人类生存与发展过程中最基本、最广泛、最重要的自然资源之一，属于地球上陆地生态系统的重要组成部分。土壤资源具有质(土壤肥力)和量(面积)两方面内容。土地资源除了土壤以外，还包括岩石及其风化物、生物、地形、气候等自然体。土壤资源是土地资源的基础。第五节土壤资源的合理利用和保护土壤资源具有以下几个基本特点：1、土壤具有一定的生产力2、土壤资源的面积（数量）是有限的。3、土壤资源具有可更新性和可培育性。4、土壤资源在空间上具有严格的地域性，在时间上具有明显的季节性等变化。第五节土壤资源的合理利用和保护土壤和土地的区别：

土壤资源具有一定生产力，其生产力高低除了与土壤的自然属性有关外很大程度上决定于人类的生产科学技术水平。土壤资源具有可耕性和可培育性，人类可以利用土壤的发展变化规律，应用先进技术，促使肥力不断提高，生产更丰富的产品，满足人们生活需要。土壤资源的空间存在形式具有地域分异规律，表现在时间上由季节变化的周期性，土壤性质及其生产特性也随季节变化而发生周期性变化。土壤资源位置情况有其固定性，面积有其有限性，同时具有其他资源不能代替的性质。

第五节土壤资源的合理利用和保护二、土壤资源开发与利用中存在的问题耕地逐年减少，人地矛盾突出土壤侵蚀的危害土壤退化、生产力下降土壤盐碱化土地沙化土壤污染第五节土壤资源的合理利用和保护1.土壤退化轻度退化部分表土损失，毛沟广泛，70％原生植被覆盖中度退化丧失部分生物功能，生产力大降，需大力改良强度退化丧失大部分生物功能，需国际投资才能恢复极强度退化完全丧失生物功能，不可恢复最严重的是在干旱、半干旱地区；第五节土壤资源的合理利用和保护土壤退化的类型①水蚀——即面蚀或片蚀，最常见，遍布世界所有国家。水蚀致使肥沃表土丧失。②风蚀——广泛发生于干旱、半干旱地区的风力侵蚀现象，导致沙漠化加剧。③化学性损蚀——指土壤肥力的损失和性质的变化，主要因酸化、盐碱化，及其它污染。④物理性损蚀——指土壤结构性状的变化，如结构密实，土壤板结。过度放牧（青海湖畔）第五节土壤资源的合理利用和保护2.土地沙化沙漠化——是指非沙漠地区出现以风沙活动、沙丘起伏为主要标志的沙漠景观的环境退化过程。沙漠化是不发达的标志，是社会、经济、自然因素共同作用的结果。尤其是贫穷、土地资源的不适当开发、滥用耕地和耕作方法不当或过度放牧，更是沙漠化的主要原因。世界沙漠化在不断扩大加剧，每年有600万公