自然地理第六章土壤圈

第六章土壤圈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的关系

第三节土壤的分类及空间分布规律

第四节土壤类型特征

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、土壤及其土壤肥力的概念

土壤是地球陆地表面能够生长植物的疏松表层，是一个独立的自然体。由于人类对土壤的利用方式不同，对土壤产生不同的概念。土壤的基本属性和本质特性是具有肥力。土壤肥力是指土壤为植物生长不断地供应和协调养分、水分、空气和热量的能力。土壤中养分、水分、空气、热量四大肥力因素不是孤立的，而是相互联系和相互制约的。土壤质量的内涵

（1）土壤肥力质量（2）土壤环境质量（3）土壤健康质量二、土壤圈在地理环境中的地位和作用

土壤圈在地理环境中总是占据一定的不变位置，处于地球大气圈、水圈、生物圈和岩石圈之间的界面上，是地球各圈层中最活跃最富生命力的圈层之一，它们之间不断地进行物质循环与能量平衡。

1土壤圈与生物圈进行养分元素的循环，土壤支持和调节生物的生长和发育过程，提供植物所需养分、水分和适宜的理化环境，决定自然植被的分布。

2土壤圈与水圈进行水分平衡与循环，影响降水在陆地和水体的重新分配，影响元素的表生地球化学迁移过程及水平分布，也影响水圈的化学组成.

3土壤圈与大气圈进行气体的交换，影响大气圈的化学组成，水分与能量的平衡；吸收氧气，释放CO2、CH4、H2S、氮氧化合物和氨气，影响全球大气变化。4土壤圈与岩石圈进行着金属元素和微量元素的循环，土被覆盖在岩石圈的表层，对其具有一定的保护作用，减少各种外营力的破坏。土壤圈对地理环境的作用1土壤圈与地球生命作用，包括土壤物质循环的能量变化，生物转化，水循环，碳、氮、硫、磷循环及环境效应。

2土壤圈与人类生存条件，包括土壤资源区域性开发与管理，综合农业中的动态变化，土壤对农林适宜性评价，营养元素的空间调控，土壤圈的各障碍因素对农业生产的限制作用。3土壤圈与自然环境，包括重金属元素在土壤圈中的空间分布、迁移、转化及动态变化，土壤污染物质的来源、分布、变化、迁移、浓集对生物环境的影响及调控；土壤在复合农业生态系统中的功能及优化模式。4土壤圈与全球土壤变化，包括自然与人为条件下的土壤圈内不同土壤类型历史演变；现代成土过程基本特性变化预测；土地退化，土壤气体的通量及其对温室效应的影响。5土壤物质的组成与性质，包括土壤胶体表面的性质。土壤中有害物质的化学行为，土壤水分性质，植物营养元素的化学性质，根据主要微生物的生理生态特性，土壤有机质组成，性质，土壤生态系统的结构，功能等。三、土壤形态

土壤形态是指土壤与土壤剖面外部形态特征。如土壤剖面构造、土壤颜色、质地结构，孔隙度等。(一)土壤剖面与土壤发生层次（一）土壤剖面与土壤发生层次土壤剖面是指从地表垂直向下的土壤纵剖面，也可理解为完整的垂直土层序列。土壤剖面类型：

1.自然土壤

2.耕作土壤O层E层B层C层自然土壤剖面发生层的划分和命名1967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）母岩层（R）A层R层耕作土壤剖面耕作层（表土层）属人为表层类，包括灌淤表层，堆垫表层和肥熟表层。土性疏松、结构良好、有机质含量高、颜色较暗、肥力水平低。犁底层（亚表土层）在耕作层之下，土壤呈层片状结构，紧实，腐殖质含量比上层少。心土层（生土层）在犁底层之下，受耕作影响小，淀积作用明显，颜色较浅。底土层（死土层）几乎未受耕作影响，根系少，土壤未发育，仍保留母质特征。（二）土壤的一般形态特征土壤颜色根据土壤颜色变化可作为判断和研究土壤成土条件、成土过程、肥力特征和演变的依据。土壤颜色是土壤分类的和命名的重要的依据之一如用颜色命名的红壤，黄壤，黑土，黑钙土栗钙土等。土壤质地土壤颗粒的组合特征，一般分为砂土，壤土和粘土

土壤结构土壤颗粒的胶结情况，有团粒、块状、核状、柱状、棱柱状、片状

松紧度土壤疏松和紧实的程度孔隙土粒之间存在的空间，是土壤水分、空气的通道和仓库土壤湿度土壤的干湿程度，反应土壤中水分含量的多少新生体土壤发育过程中物质重新淋溶淀积和聚集的生成物。根据新生体的性质和形状可以判断出土壤类型、发育过程及历史演变特征侵入体

外界进入土壤的特殊物质四、土壤的物质组成

土壤是由固相、液相和气相等三相物质组成的

有机质5％矿物质95％土壤固体空气20－30％水分20－30％孔隙（一）土壤矿物质土壤矿物质是土壤的主要组成物质，构成土壤的“骨骼”。土壤矿物主要组成元素

地壳中已知的90多种元素土壤中都存在

按成因土壤矿物质可以分为：原生矿物质次生矿物质原生矿物质各种岩石受到不同程度的物理风化而未经化学风化的碎屑物，其原有的化学组成和晶体结构均未改变。次生矿物质由原生矿物质经风化后重新形成的新矿物。土壤次生矿物分为三类：简单盐类、次生氧化物类和次生铝硅酸盐类(二)土壤有机质土壤有机质概指土壤中动植物残体微生物体及其分解和生成的物质。1.土壤有机质的化学组成

包括碳水化合物、含氮化合物、木质素、含硫含磷化合物。2.土壤微生物对有机质转化的作用

土壤中的细菌、放线菌、真菌、藻类和原生动物等是土壤有机质转化的主要动力

3.有机质的转化两个过程

1矿物化过程进入土壤的动植物残体在土壤微生物的参与下，把复杂的有机质分解为简单有机质的过程

2腐殖质化过程进入土壤的动植物残体在土壤微生物的作用下分解后再缩合和聚合成一系列黑色高分子有机物的过程4.有机质对土壤肥力的作用1.土壤有机质含有丰富的植物所需营养元素和多种微量元素，不断供应植物吸收利用。2.土壤有机质具有较强的代换能力，可以大量吸收保存植物养分，以免淋溶损失。3.土壤有机质和氨基酸等是络合剂，与钙镁铝形成稳定性络合物，能提高无机磷酸盐溶解性。4.二、三羧基酸与金属离子形成稳定络合物的能力较强，有活化土壤微量元素的作用。5.土壤有机胶体是一种具有多价酸根的有机弱酸，其盐类具有两性胶体的作用，有很强缓冲酸碱的能力。6.腐殖质是胶结剂，能使土壤形成良好的团粒结构，改善土壤耕作。7.腐殖质色暗，可增加土壤吸热能力，同时其导热性小，有利于保温。（三）土壤水分

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。土壤水分的来源及消耗

主要来源于大气降水、地下水和灌溉用水，水汽的凝结也会增加极少量的土壤水。

消耗主要有土壤蒸发，植物吸收利用和蒸腾，水分的渗漏和径流土壤水分平衡

△水=水收入-水支出

吸湿水土壤颗粒表面张力所吸收的水汽，不能移动，植物不能吸收。

毛管水毛管孔隙中毛管力所吸附保存的水分，是自由液态水，是土壤中植物利用的有效水分有两种：毛管上升水和毛管悬着水。重力水土壤水分含量超过田间持水量（毛管悬着水达最大值）时沿土壤非毛管孔隙向下移动的多余水分。土壤水分类型

土壤水分主要分为吸湿水、毛管水和重力水

(四)土壤空气主要来自于大气，组成成分和大气基本相似，质和量上与大气有所不同。土壤生物生命活动的影响二氧化碳比大气中含量高而氧气含量比大气低。土壤空气中的水汽大于70%，大气中小于4%，相差甚远土壤固氮微生物能固定一部分氮气，增加土壤氮素含量，而土壤中进行的硝化作用和氮化作用，氮素又转化为氮气和氨释放到大气中，二者基本保持平衡。五、土壤组成物质之间的相互作用（一）土壤机械组成

组成土壤的大小不同的土粒按不同比例混合在一起表现出来的土壤粗细状况称土壤的机械组成或土壤质地。

土壤质地分类是以土壤中各粒级含量的相对百分比作为标准的土壤质地的性质土壤质地影响土壤水分、空气和热量的运动，也影响养分的转化（质地和有效水容量之间有密切关系）。土壤质地影响土壤结构类型，含粘土高的土壤易形成水稳定性团聚体和裂隙；细砂或极细砂比例大的土壤只能形成不稳定结构；粗砂无法团聚。（二）土壤胶体的性质土壤胶体是指土壤中高度分散粒径在1～100nm之间的物质。土壤胶体的种类按其成分和性质有三类：

土壤矿物质胶体，包括次生硅酸盐，简单的铁、铝氧化物，二氧化硅

有机胶体，包括腐殖质有机酸蛋白质及其衍生物等大分子有机化合物。

有机无机复合胶体，土中有机胶体和无机胶体通过各种键（桥）力相结合的有机-无机复合体。土壤胶体的性质

1巨大的表面和表面能

2带电性

3分散和凝聚性

土壤的离子交换土壤胶体表面与溶液介质中电荷符号相同的离子相交换。（三）土壤溶液土壤溶液是土壤中水分及其所含溶质的总称，溶液中所含物质有以下几类：

不纯净降水及其在土壤中接纳的溶解性气体无机盐类有机化合物类无机胶体类络合物类土壤的酸碱反应

土壤中的酸性和碱性物质解离出H+和HO–数量中和土壤的氧化还原反应

氧化剂m++n电子≒还原剂土壤的缓冲性

土壤加酸或加碱时具有缓冲酸碱度改变的能力

（三）土壤溶液第二节土壤形成与地理环境的关系一、成土因素学说基本观点

1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。

2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。

3土壤永远受制于成土因素的发展变化而不断地形成演化；土壤是一个运动着的和有生有灭或有进有退的自然体。

4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。二、成土因素对土壤形成的作用(一)母质因素岩石风化的产物称成土母质，简称母质。母质是土壤形成的物质基础。多数土壤的属性均继承了母质的特性母质层具有不同的质地层可影响土壤的物质迁移转化过程不同母质对土壤的次生矿物有影响不同母质所形成的土壤养分状况不相同成土母质影响土壤的质地（二）气候因素

气候因素影响土壤水热状况；

气候影响次生矿物的形成

气候影响岩石矿物风化强度

气候对土壤有机质的积累和分解起重要作用

气候影响土壤微生物的数量和种类

气候影响土壤的地带性分布规律（三）生物因素

绿色植物利用太阳能进行光合作用制造成活体有机质，在以有机生物残体形式聚集于母质表层，推动了土壤的形成和演化。

土壤微生物分解动植物有机残体释放其中潜藏的能量和养分供生物再吸收利用促进土壤肥力不断发展；还参与土壤腐殖质的形成.

土壤中的原生动物，各种昆虫等的残体也是土壤有机质来源之一，它们参与土壤有机残体的分解、破碎及翻动、搅拌疏松土壤和搬运土壤。（四）地形因素不同地形影响地表水热条件的重新分配。主要表现在不同高度坡度和坡向等对太阳辐射的吸收和地面辐射的差异。地形支配着地表径流地形影响成土母质的分配地形影响土壤的发育过程（五）时间因素土壤发育的时间（成土年龄）可说明土壤在历史进程中发生发展和演变的动态过程，是研究土壤特性和发生分类的重要基础。二、成土因素对土壤形成的作用1、母质因素（不同岩石风化壳，冲积土）2、生物因素（植被类型，草地与森林）3、气候因素（影响风化，控制植被生长）4、地形因素（影响物质与能量的分配）5、时间因素（控制土壤发育进程）气候水热母质生物地形时间土壤性质提供物质与能量有机质矿物质(六)人类生产活动

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。三、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一次作业一、名词解释土壤土壤肥力土壤质地土壤形态二、阐述土壤圈在地理环境中的地位和作用三、土壤具有哪些形态特征四、阐述自然土壤剖面发生层次及其特征五、阐述土壤胶体的类型及特征六、阐述土壤成土因素及其作用七、阐述土壤有机质转化的两个基本过程八、阐述土壤形成的基本规律地质大循环，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。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。四主要成土过程1.原始成土过程在裸露的岩石表面或薄层岩石风化物上着生细菌、放线菌真菌等微生物，即后生长藻类，再后生长地衣、苔藓，它们开始积累有机物并为高等植物生长创造条件。2.灰化过程土体亚表层SiO2残留R2O3及腐殖质淋溶及淀积的过程。3.粘化过程土体中粘土矿物的生成和聚集过程。4.富铝化过程土壤形成中土体脱硅富铝铁的过程。5.钙化过程碳酸盐在土体中淋溶淀积的过程6.盐渍化过程土体上部易溶性盐类的聚集过程。7.碱化过程土壤吸收复合体上交换性钠占阳离子交换量30%以上，pH大于9，呈碱性反应，并引起土壤物理性质恶化的过程。8.潜育化过程低洼积水地区土体发生还原的过程9.潴育化过程土壤形成过程中的氧化还原过程10.白浆化过程土壤表层由于土体上层滞水而发生的潴育漂洗过程。11.腐殖质化过程在生物因素影响下，在土体中尤以土体表层进行的腐殖质累积过程。12.泥炭化过程

有机质以植物残体形式的累积过程。13.土壤的人为熟化过程

在人类合理耕作利用改良及定性培育下，使土壤向着肥力提高的方向发展的过程。第三节土壤的分类及空间分布规律一、土壤分类（一）国外土壤分类1.前苏联强调土壤的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。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，土壤类型划分主要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是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１2个土纲。（二）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、经度及海拔高度变化所引起的土壤地带性分布规律。（一）土壤分布与地理环境的关系土壤带的三维成土分布因素函数

s=f(W*J*C）式中s为土壤分布特征

W为纬度

J为经度

G为海拔高度(二)土壤的水平分布规律

1.纬度地带性分布规律太阳辐射从赤道向两极递减，气候生物等成土因子也按纬度方向呈有规律的变化，地带性土壤大致呈平行于纬线并以纬线呈带状分布

两种表现形式：全球性的（由北而南的冰沼土带、灰化土带和砖红土带）区域性的2.干湿度地带性规律

海陆分布的态势不同，水分条件和生物因素从沿海向内陆发生有规律的变化，土壤带从沿海向内陆呈大致平行于经线的带状分布。世界土壤分布的纬度地带性和干湿地带性沿海到内陆：湿润森林土类半湿润的森林草原土类半干旱的草原土类干旱的荒漠土类（三）土壤的垂直地带分布规律土壤的垂直地带性是指随山体海拔升高，热量递减，降水在一定高度内递增，超出一定高度后降低，引起植被等成土因素按海拔高度发生有规律的变化，土壤类型也相应呈垂直分带现象。垂直带谱

山地土壤各类型的垂直排列顺序结构型式垂直带谱特点山地基带与当地的地带性相一致，由基带随山体高度增高，依次出现一系列与较高纬度带相应的土壤类型相似的经度上，从低纬到高纬土壤带谱由繁到简相似的纬度上，由湿润到半湿润，半干旱及干旱地区，山地土壤垂直带谱由复杂趋向简单在相同或相似的地理位置，山体越高，相对高差越大，土壤垂直带谱越完整三、土壤的地域分布规律（一）土壤的中域分布规律在中地形条件下地带性土类与非地带性土类按不同地形部位呈现有规律性的组合现象一般有枝形、扇形和盆形三种组合形式（二）土壤的微域分布规律在小地形影响下在短距离内土种变种甚至土类和亚类既重复出现又依次更替的现象四、耕作土壤分布规律同心圆式分布阶梯式分布棋盘式分布框式分布五、世界土壤分布第四节土壤类型特征中国土壤分类系统把中国土壤划分出14个土纲：有机土、人为土、灰土、火山灰土、铁铝土、变性土、干旱土、盐成土、潜育土、均腐土、富铝土、淋溶土、雏形土和新成土。第五节土壤资源的合理利用和保护★一、土壤资源1.定义——指具有农林牧业生产性能土壤