《自然地理学》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。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。

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，包括自然与认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，土壤痕量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，结持性，孔隙度等。(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。它是由性质和形态各异的土层重叠在一起构成的。这些土层大致呈水平状，是由土壤成土过程中物质发生淋溶、淀积、迁移和转化形成的。土壤剖面组合示意图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。

黑色表示土壤腐殖质含量高，含量减少则呈灰色白色与土壤中含石英、高岭石、碳酸盐、长石、膏和可溶性盐有关红色是土壤中含较高的赤铁矿或水化赤铁矿黄色是水化氧化铁造成的棕色含大量的伊利石、云母类矿物质和不同水化程度的氧化铁混合物紫色游离氧化锰含量高绿色或蓝色土壤积水处于还原状态，含大量的亚铁氧化物

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

固相包括矿物质、有机质和一些活的微生物，

按重量矿物质占95%。

液相和气相占50%，经常处于彼此消长状态（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都种元素土壤中都存在,按成因可以分为土壤矿物质基本上来自成土母质，原生矿物质和次生矿物质

(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土壤有机质的化学组成

包括碳水化合物、含氮化合物、水质素、含硫含磷化合物。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

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

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。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。

(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（二）土壤胶体的性质土壤胶体是指土壤中高度分散粒径在1～100mm之间的物质。（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

第二节

土壤形成与地理环境的关系

土壤是成土母质在一定水热条件和生物作用下，并经过一系列的物理、化学和生物化学过程形成的。母质层与环境之间发生了频繁的物质能量交换和转化形成土壤腐殖质和粘土矿物，发育了层次分明的土壤剖面，也出现了具有肥力的土壤。一、成土因素学说道库恰耶夫的土壤因素学说函数关系方程

∏=f(K,O,E,P)T

∏为土壤；

K为气候；

E为岩石；

P为地形；

T为时间；

O为生物

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，简称母质木质是土壤形成的物质基础（二）气候因素

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，因此决定了土壤中的物理、化学和生物的作用过程，影响土壤形成过程的方向和强度。（三）生物因素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和分解者，是土壤发生发展过程中最活跃因素。（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。(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

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*W）

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