土壤地理学 土壤地理学导论精品文稿.ppt

土壤地理学 土壤地理学导论第1页，本讲稿共36页土壤土壤(soil)土壤剖面土壤剖面(soil profile)单个土体单个土体(pedon)土壤聚合体土壤聚合体(polypedon)土壤圈土壤圈(pedosphere)土壤肥力土壤肥力(soil fertility)土壤自净能力土壤自净能力(soil purification)土壤圈物质循环土壤圈物质循环(material cycle of pedosphere)第2页，本讲稿共36页1.1.1 土壤的定义土壤的定义 人人们们对对土土壤壤概概念念或或定定义义的的认认识识是是一一个个不不断断从从定定性性到到定定量量，由由不不全全面面到到全全面面的发展和提高过程。的发展和提高过程。中国：尚书中国：尚书.禹贡（公元前禹贡（公元前4世纪）世纪）周礼周礼 （公元前（公元前3世纪）世纪）第3页，本讲稿共36页土土 “万物自生焉则曰土万物自生焉则曰土”；壤壤 “以人所耕而树艺焉则曰壤以人所耕而树艺焉则曰壤”第4页，本讲稿共36页西欧：西欧：1618世纪世纪 Van Helmont（比利时（比利时.布鲁塞尔）布鲁塞尔）水水+支撑物支撑物（柳树实验）（柳树实验）泰伊尔（泰伊尔（A.D.Thaer）水水+腐殖质腐殖质 第5页，本讲稿共36页19世纪世纪 欧美欧美 李比希李比希 （德国化学家（德国化学家）1840年年 矿质营养说矿质营养说法鲁法鲁 （德国地质学家）（德国地质学家）李希霍芬（德国地质学家）李希霍芬（德国地质学家）拉曼拉曼 （德国地质学家）（德国地质学家）岩石风化物学说岩石风化物学说第6页，本讲稿共36页俄国：俄国：19世纪世纪70 80年代年代 道库恰耶夫道库恰耶夫土壤发生学创始人土壤发生学创始人 土壤形成因素学说土壤形成因素学说 土壤地带性学说土壤地带性学说 威廉斯威廉斯土壤统一形成学说土壤统一形成学说 建立了土壤结构性和肥沃性概念建立了土壤结构性和肥沃性概念第7页，本讲稿共36页美国：美国：20世纪以来，强调土壤的三维空世纪以来，强调土壤的三维空间特性，除肥力之外的多种功能的间特性，除肥力之外的多种功能的定量描述。定量描述。马伯特马伯特 土壤分类模式土壤分类模式 詹尼詹尼 史密斯史密斯土壤系统分类土壤系统分类第8页，本讲稿共36页20世纪下半叶以来：世纪下半叶以来：土壤质量概念的提出土壤质量概念的提出 人类对土壤的认识重点：人类对土壤的认识重点：土壤肥力土壤肥力 土壤环境功能土壤环境功能 从全球圈层系统的宏观角度探索土壤圈从全球圈层系统的宏观角度探索土壤圈与各圈层的关系，土壤物质能量循环对全与各圈层的关系，土壤物质能量循环对全球变化的影响球变化的影响 第9页，本讲稿共36页总结：总结：土壤的定义土壤的定义 土土壤壤是是地地球球陆陆地地表表面面具具有有肥肥力力能能够够生生长植物的疏松层，是独立的历史自然体。长植物的疏松层，是独立的历史自然体。其特征：具有生物活性、孔隙结构；其特征：具有生物活性、孔隙结构；其功能：有肥力及生产性能其功能：有肥力及生产性能,缓冲与净化功能。缓冲与净化功能。第10页，本讲稿共36页1.1.2 1.1.2 土壤的形成与演化土壤的形成与演化 土土壤壤是是成成土土因因素素综综合合作作用用的的产产物物，在在不不同同时时期期不不同同成成土土环环境境下下有有不不同同的的土土壤，如图壤，如图1-1所示。所示。第11页，本讲稿共36页图图1-1 土壤的形成与演化图解土壤的形成与演化图解第12页，本讲稿共36页 太古代太古代 元古代：震旦纪；元古代：震旦纪；古古生生代代：寒寒武武纪纪、奥奥陶陶纪纪、志志留留纪纪、泥泥盆盆纪纪、石石炭炭纪、二纪、二叠叠纪；纪；中生代：中生代：三三叠纪、叠纪、侏侏罗纪、罗纪、白白垩纪；垩纪；新生代：第三纪、第四纪新生代：第三纪、第四纪记忆方法记忆方法“寒陶志，盆碳叠，三侏白寒陶志，盆碳叠，三侏白”“寒潮至，盆碳叠，三株白寒潮至，盆碳叠，三株白”第13页，本讲稿共36页龙羊峡、李家峡、刘家峡、盐锅峡、八盘峡、龙羊峡、李家峡、刘家峡、盐锅峡、八盘峡、青铜峡、三盛公、三门峡、小浪底青铜峡、三盛公、三门峡、小浪底第14页，本讲稿共36页地球陆地表面的土壤经历了从无到有，地球陆地表面的土壤经历了从无到有，从简单到复杂，由原始到高级的漫长从简单到复杂，由原始到高级的漫长历史过程。历史过程。第15页，本讲稿共36页问题：为什么地球陆地表面最原始问题：为什么地球陆地表面最原始的土壤形成与泥盆纪？的土壤形成与泥盆纪？答：低等绿色植物的出现（藻类、答：低等绿色植物的出现（藻类、地衣苔藓、裸蕨）地衣苔藓、裸蕨）裸裸蕨蕨裸裸子子植植物物被被子子植植物物第16页，本讲稿共36页1.1.3 1.1.3 土壤剖析土壤剖析土土壤壤剖剖面面(soil profile)：从从地地面面垂垂直直向向下至母质的土壤纵断面。下至母质的土壤纵断面。土层土层(soil horizon)A B C R第17页，本讲稿共36页土壤系统简述（略）土壤系统简述（略）土土壤壤系系统统是是由由矿矿物物质质、有有机机质质、水水分分、空空气气等等多多相相物物质质和和多多土土层层结结构构组组成成的的复复杂杂并并具具有有活活性性的的物物质质与与结结构构系系统统。土土壤壤系系统统与与大大气气、水水、岩岩石石、生生物物圈圈和和人人类类智智慧慧圈圈之之间间进进行行物物质质迁迁移移和和能能量量交交换换。土土壤壤系系统统的的界界面面地地表表清清晰晰，地地下下逐渐过渡。逐渐过渡。第18页，本讲稿共36页 土土壤壤圈圈(pedosphere)(pedosphere)是是地地球球表表层层系系统统的的组组成成部部分分，它它处处于于地地球球表表层层不不同同圈圈层层界界面面及及其其相相互互作作用用的的交交叉叉带带，是是联联系系有有机机界界与与无无机机界的中心环节。界的中心环节。（圈层示意图）（圈层示意图）第19页，本讲稿共36页图1-2 土壤圈在地球系统中的地位示意图第20页，本讲稿共36页 土壤圈与陆地生态系统土壤圈与陆地生态系统 土壤圈物质循环土壤圈物质循环是指土壤圈内部的是指土壤圈内部的物质迁移转化过程及其与地球其他物质迁移转化过程及其与地球其他圈层之间的物质交换过程。圈层之间的物质交换过程。第21页，本讲稿共36页土壤圈环境记录的特性：土壤圈环境记录的特性：广泛性和相对稳定性广泛性和相对稳定性 综合性和聚集性综合性和聚集性 滞后性滞后性气相气相 0.3天天30天；液相天；液相 3天天10年；年；固相固相10年年10万年；万年；第22页，本讲稿共36页 对人类社会发展的直接影响包括：土壤为植物对人类社会发展的直接影响包括：土壤为植物光合作用提供并协调水分、养分、温度、空气等营光合作用提供并协调水分、养分、温度、空气等营养条件，以此向人类和陆生动物提供食物、纤维物养条件，以此向人类和陆生动物提供食物、纤维物质；土壤形成发育过程可以分解、净化各种污染物，质；土壤形成发育过程可以分解、净化各种污染物，是人类生存环境的净化器，如图是人类生存环境的净化器，如图1-4所示。所示。第23页，本讲稿共36页图1-4 土壤圈与人类生存发展的关系示意图第24页，本讲稿共36页土土壤壤肥肥力力(soil fertility)：是是指指土土壤壤为为植植物物生生长长发发育育供供应应、协协调调营营养养因因素素(水水、养养分分)和环境条件（温度、空气）的能力。和环境条件（温度、空气）的能力。自然土壤和耕种土壤自然土壤和耕种土壤人人类类活活动动的的参参与与：土土壤壤的的改改良良、合合理理开开发发利用利用土土壤壤退退化化：土土壤壤侵侵蚀蚀、土土壤壤风风蚀蚀风风化化、土土壤次生盐碱化、土壤污染等壤次生盐碱化、土壤污染等第25页，本讲稿共36页土壤的自净能力土壤的自净能力 是是指指土土壤壤对对进进入入土土壤壤中中的的污污染染物物通通过过复复杂杂多多样样的的物物理理过过程程、化化学学及及生生物物化化学学过过程程，使使其浓度降低、毒性减轻或者消失。其浓度降低、毒性减轻或者消失。物理自净物理自净 化学自净化学自净 物理化学自净物理化学自净 生物自净生物自净 土壤的自净能力是有限的。土壤的自净能力是有限的。第26页，本讲稿共36页 土壤地理学是以土壤及其与地理环境系统的关系为研研究究对对象象，它是研究土壤的发生发育、土壤分类及时空分异规律，进而为调控、改造和利用土壤资源提供科学依据的学科，是自然地理学与土壤科学之间的交叉学科。第27页，本讲稿共36页 土壤地理学研究方法：野外观察与定位观测。土壤地理学研究方法：野外观察与定位观测。分分析析区区域域文文献献资资料料并并通通过过野野外外观观察察对对成成土土环环境境、土土壤壤剖剖面面及及其其诊诊断断特特性性、土土壤壤利利用用进进行行研研究究，运运用用地地理理比比较较法法和和相相关关分分析析法法，把把握握区区域域土土壤壤地地理理分分异异规规律律，绘绘制制区区域域土土壤壤图图，采采集集土土壤标本、样品。壤标本、样品。第28页，本讲稿共36页 其他土壤地理学研究方法：实验室化验分析其他土壤地理学研究方法：实验室化验分析与实验模拟研究法、遥感技术在土壤调查中的应与实验模拟研究法、遥感技术在土壤调查中的应用、数理统计与用、数理统计与S-GIS在土壤研究中应用、土壤历在土壤研究中应用、土壤历史发生研究法。史发生研究法。第29页，本讲稿共36页 土壤地理学是土壤科学中发展历史最悠久的一个重要基础性分支学科，它最早可追溯到人类农耕的起始阶段。18世纪以后在西欧逐渐形成了近代土壤地理学。（自学，写一篇总结提纲或总结表）时间时间国家国家代表代表人物人物代表代表作作主要主要观点观点第30页，本讲稿共36页 西西欧欧：对对土土壤壤科科学学发发展展产产生生了了巨巨大大推推动动作作用用的的土土壤壤地地理理学学派派有有：以以化化学学家家李李比比希希(18031873)为为代代表表的的农农业业化化学学土土壤壤学学派派；以以地地质质学学家家法法鲁鲁(17941877)为为代代表表的的农农业业地地质质土土壤壤学学派派；以以土土壤壤学学家家库库比比纳纳(18971970)为为代代表表的的土土壤形态发生学派壤形态发生学派。第31页，本讲稿共36页 俄俄国国：土土壤壤地地理理学学奠奠基基人人道道库库恰恰耶耶夫夫(18461902)发发表表了了俄俄国国的的黑黑钙钙土土，论论述述了了俄俄国国广广阔阔草草原原地地带带一一种种松松软软、暗暗色色的的富富含含腐腐殖殖质质的的土土壤壤特特征征及及其其空空间间分分布布，揭揭示示了了土土壤壤发发生生与与成成土土环环境境的的密密切切联联系系，创创建建了了成成土土因因素素学学说说，即即土土壤壤是是气气候候、生生物物、母母质质、地地形和时间等综合作用的产物。形和时间等综合作用的产物。第32页，本讲稿共36页美国美国：著名土壤学家：著名土壤学家希拉格德希拉格德和和马伯特马伯特是美国现代土壤科学的主要奠基人，后是美国现代土壤科学的主要奠基人，后者将俄国的土壤发生学派的主要理论引者将俄国的土壤发生学派的主要理论引进美国。进美国。著名土壤学家詹尼著名土壤学家詹尼(Hans Jenny)(Hans Jenny)对道库恰对道库恰耶夫的土壤形成因素学说进行了补充修正，耶夫的土壤形成因素学说进行了补充修正，于于19411941年发表了土壤形成因素专著，年发表了土壤形成因素专著，认为在土壤形成过程中生物的主导作用并认为在土壤形成过程中生物的主导作用并不是到处都是一样的。不是到处都是一样的。第33页，本讲稿共36页 美国学者美国学者史密斯史密斯认为：认为：土壤是成土壤是成土因素综合作用的产物，只要成土因素相土因素综合作用的产物，只要成土因素相同，则形成的土壤也相同；同，则形成的土壤也相同；只要土壤相只要土壤相同，则土壤性质也相同；同，则土壤性质也相同；按土壤性质分按土壤性质分类土壤，将发生理论作为选择土壤分异特类土壤，将发生理论作为选择土壤分异特性的参考。提出了性的参考。提出了诊断层与诊断特性诊断层与诊断特性的概的概念，并建立了标准化、定量化的美国土念，并建立了标准化、定量化的美国土壤系统分类体系壤系统分类体系(Soil Taxonomy)。第34页，本讲稿共36页中国：中国：中国古代土壤科学不仅起源早，而中国古代土壤科学不仅起源早，而且土壤观察记载详尽。中国近代土壤地且土壤观察记载详尽。中国近代土壤地理学的发展缓慢，理学的发展缓慢，1930年之后受欧美土年之后受欧美土壤学理论的影响，开展了中国境内的土壤学理论的影响，开展了中国境内的土壤调查研究；壤调查研究；20世纪世纪50年代受道库恰耶年代受道库恰耶夫土壤发生学派影响，开展土壤地理发夫土壤发生学派影响，开展土壤地理发生学研究；近年来中国土壤地理学研究生学研究；近年来中国土壤地理学研究正向标准化、定量化和国际化的方向发正向标准化、定量化和国际化的方向发展。展。第35页，本讲稿共36页当今土壤地理学的发展趋势为当今土壤地理学的发展趋势为：1.重视土壤圈物质循环及全球土壤变化；2.土壤资源持续利用研究得到重视；3.世界土壤资源参比基础和土壤信息系统的研究不断加强；4.土壤退化的形成机制和监测对策；5.土壤地理学研究内容日益扩展；6.加强与发展土壤地理学基础性理论研究。第36页，本讲稿共36页