第七章-土壤形成和发育课件.ppt

第七章第七章 土壤形成和发育土壤形成和发育主要内容(重点)：教学目标与要求：教学方式与手段：课时安排与进度：1.1.土壤形成因素及其作用（重点）土壤形成因素及其作用（重点）2.2.土壤形成过程土壤形成过程 （重点）（重点）3.3.土壤发育土壤发育 掌握五大成土因素在成土过程的重要作用；了解土壤最常见的成土过程及其特点，分析不同土壤的发育程度。幻灯，动画演示；案例分析；野外考察资料课时数：2课时教学目标了解土壤的发生学学说了解土壤形成的五大成土因子 及其在土壤形成过程的作用了解主要的成土过程及其对土壤 性质的影响第七章第七章 土壤形成和发育土壤形成和发育第七章第七章 土壤形成和发育土壤形成和发育 第一节第一节 土壤形成因素及其在土壤发生中的作用土壤形成因素及其在土壤发生中的作用 一、土壤形成因素一、土壤形成因素(soil forming factor)(soil forming factor)土壤形成因素土壤形成因素又称成土因素又称成土因素,是影响土壤形是影响土壤形成和发育的基本因素，它是一种物质、力、条成和发育的基本因素，它是一种物质、力、条件或关系或它们的组合，其已经对土壤形成发件或关系或它们的组合，其已经对土壤形成发生影响或将影响土壤的形成。生影响或将影响土壤的形成。土壤发生学说土壤发生学说(soil genesis theory)(soil genesis theory)认为土壤是在各种自然和人为因素的影响下由认为土壤是在各种自然和人为因素的影响下由岩石风化成母质，再由母质演化成土壤的。岩石风化成母质，再由母质演化成土壤的。二二.母质在土壤形成母质在土壤形成中的作用中的作用 首先，直接影响着成土过程的速度、性质和方向。其次，母质对土壤理化性质有很大的影响。一般地说，成土过程进行得愈久，母质与土壤的性质差别就愈大。但母质的某些性质却仍会顽强地保留在土壤中。（一）湿度因子对土壤形成的影响（一）湿度因子对土壤形成的影响表表 1 1 中国气候分区中国气候分区三、气候与土壤发生的关系三、气候与土壤发生的关系 2、影响土壤中物质的分解、合成和转化表土有机质含量常随大气湿度的增加而增加表土有机质含量常随大气湿度的增加而增加 湿润地区的土壤风化度较高，而在干旱地区则较弱。湿润地区的土壤风化度较高，而在干旱地区则较弱。随着湿度增加，土壤颜色也由红转黄。随着湿度增加，土壤颜色也由红转黄。（二）温度对土壤形成的影响（二）温度对土壤形成的影响 一般来说，每增加10温度，反应速率可成倍增加。花岗岩风化壳在广东可厚达3040米，浙江一般在56米，而青海高原常不足1米。德国土壤学家拉曼（Ramann）曾提出了“风化因子”的概念:风化因子=风化天数水解离度,（三）温度和湿度的共同影响（三）温度和湿度的共同影响詹尼曾对美国大平原的土壤研究，发现全氮含量与土壤温度和湿度密切相关，并可用下式表示：上式中N表示土壤全氮，T为年均温度,m为湿度因素。图 植被类型和土壤类型的关系 (据Bridges:World Soils)（三）微生物在成土过程中的作用（三）微生物在成土过程中的作用微生物作为地球上最古老的生物体，已存在达数十亿年，它是最古老的造土者。微生物对土壤形成的作用可概括为：（1）分解有机质，释放各种养料，为植物吸收利用；（2）合成土壤腐殖质，发展土壤胶体性能；（3）固定大气中的氮素，增加土壤含氮量；（4）促进土壤物质的溶解和迁移，增加矿质养分的有效度（如铁细菌能促进土壤中铁溶解移动）。五、地形与土壤发生的关系（一）地形与母质的关系（一）地形与母质的关系 冲积物坡积物洪积物残积物（二）地形与水热条件的关系（二）地形与水热条件的关系 图7.4 地形对土壤水分状况的影响（三）地形与土壤发育的关系（三）地形与土壤发育的关系例如，随着河谷地形的演化，在不同地形部位上，可构成水成土（河漫滩）半水成土(低级阶地)地带性土(高级阶地)的发生系列。六、成土时间对土壤发育的影响六、成土时间对土壤发育的影响（一）土壤年龄（一）土壤年龄土壤年龄是指土壤发生发育时间的长短，通常把土壤年龄分为绝对年龄和相对年龄。绝对年龄是指该土壤在当地新鲜风化层或新母质上开始发育时算起迄今所经历的时间，通常用年表示；相对年龄则是指土壤的发育阶段或土壤的发育程度。（二）土壤形成速率和所需的时间（二）土壤形成速率和所需的时间许多土壤中在100年内就可使土壤有机质达到准平衡；在较有利的条件下，一个弱发育的B层可在数百年内形成;在400500年的成土时间内,就可看出粘粒由A层向B层的迁移。(三三)土壤形成的阶段性土壤形成的阶段性Mohr和Van Baren曾把热带地区的土壤形成分为5个阶段：1.初期：为未风化的母质；2.青少年期：风化已经开始，但许多母质物质仍保留在土壤中；3.壮年期：易风化的矿物大部分已分解，粘粒明显增加；4.老年期：矿物分解已处于最后阶段，只有少数强抗风化的原生矿物被保存；5.最后阶段：土壤发育已完成，原生矿物基本上彻底风化。表7.6 人类影响成土因素的作用（据E.M.Bridges,1982）有利效果有害效果1.母质a.增加矿质肥料，b.增积贝壳和骨骼，c.局部增积灰分，d.迁移过量物质如盐分，e.施用泥灰，f.施用淤积物a.动植物养分通过收获取走多于回收，b.施用对动植物有毒的物质，c.改变土壤组成足以抑制植物生长2.地形a.通过增加表层粗糙度，建造土地和创造结构以控制侵蚀，b.增积物质以提高土地高度，c.平整土地a.湿地开沟和开矿促其下降，b.加速侵蚀，c.采掘3.气候a.因灌溉而增加水分，b.人工降雨，c.工业上经营者释放CO2到大气中并可能使气候转暖,d.近地面空气加热,e.用电气或用热气管使亚表层土壤增温,f.改变表层土壤的颜色,以改变反射率,g.排水迁移水分,h.风的转向a.土壤受到过分曝晒,扩大冰冻,迎风和紧实化等危害,b.土地形成中改变外观,c.制作烟雾,d.清除和烧毁有机覆被4.有机体a.引进和控制动植物的数量，b.运用有机体直接或间接增加土壤中的有机质，包括人粪尿，c.通过翻犁疏松土壤以取得更多氧气，d.休闲，e.控制熏烧消灭致病有机体a.移走动植物，b.通过燃烧、耕犁，过度放牧、收获、加速氧化作用、淋溶作用减少有机质含量，c.增加或繁生致病有机体，d.增加放射性物质5.时间a.因增添新母质或因土壤侵蚀而局部母质裸露，从而使土壤更新，b.排水开垦土地a.养分从土壤和植被中加速迁移，以致土壤退化，b.土壤居于固体填充物和水下第二节第二节 土壤形成过程土壤形成过程 一、土壤形成过程中的大小循环*地质大循环地质大循环是指地面岩石的风化、风化产物的淋溶与搬是指地面岩石的风化、风化产物的淋溶与搬运、堆积，进而产生成岩作用运、堆积，进而产生成岩作用.生物小循环生物小循环是植物营养元素在生物体与土壤之间的循环：是植物营养元素在生物体与土壤之间的循环：植物从土壤中吸收养分，形成植物体，后者供动物生长，植物从土壤中吸收养分，形成植物体，后者供动物生长，而动植物残体回到土壤中，在微生物的作用下转化为植而动植物残体回到土壤中，在微生物的作用下转化为植物需要的养分，促进土壤肥力的形成和发展。物需要的养分，促进土壤肥力的形成和发展。二者关系：二者关系：地质大循环和生物小循环的共同作用是土壤地质大循环和生物小循环的共同作用是土壤发生的基础发生的基础,无地质大循环无地质大循环,生物小循环就不能进行生物小循环就不能进行;无生无生物小循环物小循环,仅地质大循环仅地质大循环,土壤就难以形成。在土壤形成土壤就难以形成。在土壤形成过程中，两种循环过程相互渗透和不可分割地同时同地过程中，两种循环过程相互渗透和不可分割地同时同地进行着。它们之间通过土壤相互连结在一起。进行着。它们之间通过土壤相互连结在一起。图7.7 土壤形成过程中大小循环的关系简图二、土壤发生中的基本成土作用 1、原生矿物的风化 （1）物理风化和化学风化（2）生物风化2、粘粒矿物的形成 3.物质迁移物质迁移*两大方向：（1）向下淋溶及其淀积以及被彻底淋出土体的物质移动；（2）向上迁移的养分元素的生物富集作用，易溶性盐类、还原性铁锰等随毛管上升而在表土积聚的作用。物质移动的机理分：有溶迁作用，还原迁移作用、螯迁作用、悬迁作用和生物迁移作用。溶迁作用还原迁移作用螯迁作用悬迁作用生物迁移作用三、主要的成土过程三、主要的成土过程播放成土过程的动画播放成土过程的动画（一）原始成土过程（一）原始成土过程（二）有机质积聚过程（二）有机质积聚过程（三）粘化过程（三）粘化过程（四）钙积与脱钙过程（四）钙积与脱钙过程（五）盐化脱盐过程（五）盐化脱盐过程（六）碱化与脱碱过程（六）碱化与脱碱过程（七）富铝化过程（七）富铝化过程 （八）灰化、隐灰化和漂灰化过程（八）灰化、隐灰化和漂灰化过程 （九）潜育化和潴育化过程（九）潜育化和潴育化过程（十）白浆化过程（十）白浆化过程（十一）熟化过程（十一）熟化过程 （十二）退化过程十二）退化过程 土壤主要成土过程土壤主要成土过程(一一)物理过程物理过程1.1.粘粒淋溶淀积过程粘粒淋溶淀积过程 粘粒从土壤上部移至下部。该过程有粘粒的机械移动，粘粒从土壤上部移至下部。该过程有粘粒的机械移动，也有凝胶和溶胶转化。在土壤中往往形成粘粒淀积层（粘化层也有凝胶和溶胶转化。在土壤中往往形成粘粒淀积层（粘化层Bt).Bt).2.2.盐化盐化脱盐化过程脱盐化过程 易溶性盐淋洗出土壤表层和在团伙表层聚集的两种易溶性盐淋洗出土壤表层和在团伙表层聚集的两种相反过程。土壤盐分向上运动，在土壤表层聚集为盐化过程；相反过程。土壤盐分向上运动，在土壤表层聚集为盐化过程；土壤盐分向下移动移出土体，为脱盐过程。土壤盐分向下移动移出土体，为脱盐过程。3.3.物理风化物理风化 大块岩石及粗大风化物经机械崩解变为细小颗粒的过程。大块岩石及粗大风化物经机械崩解变为细小颗粒的过程。（二）生物过程（二）生物过程 包括氮的固定，有机质转化等过程。(2)腐殖化过程（水、热适宜）（三三）化化学学过过程程 该该过过程程有有两两个个特特征征：一一是是土土壤壤形形成成中中某某些些元元素素的的化化合合价价发发生生变变化化；二二是是有有新新的的化化学学组组分分形形成成。属属于于化化学学变变化的具体过程有四类九种：化的具体过程有四类九种：1.1.化学风化化学风化 土壤矿物的持变过程土壤矿物的持变过程（1 1）脱脱硅硅富富铝铝化化 原原生生矿矿物物分分解解，合合成成高高岭岭石石及及FeFe2 2OO3 3、AlAl2 2OO3 3等次生物质等次生物质 红黄色红黄色FeFe、AlAl层层（2 2）粘化）粘化 部分原生矿物分解，合成不同粘土矿物部分原生矿物分解，合成不同粘土矿物BtBt层层2.2.化学淋溶化学淋溶 由于新化学组分的产生导致淋溶发生。由于新化学组分的产生导致淋溶发生。（1 1）灰化）灰化FeFe、MnMn有机络合、螯合物形成，有机络合、螯合物形成，导致导致FeFe、MnMn淋溶，伴有原生、淋溶，伴有原生、灰白色层灰白色层 次生矿物的分解、合成；次生矿物的分解、合成；主要的成土过程脱硅富铝化脱硅富铝化过程过程黄棕壤粘膜黄棕壤粘膜粘化过程粘化过程灰化层灰化层（2 2）脱钙积钙）脱钙积钙 脱钙积钙脱钙积钙 CaCOCaCO3 3(淀积淀积)CO CO2 2+H+H2 2O O Ca(HCO Ca(HCO3 3)2 2 Ca(HCO Ca(HCO3 3)2 2形成引起脱钙，形成引起脱钙，CaCOCaCO3 3形成导致积钙。形成导致积钙。黑钙土钙积层黑钙土钙积层3.3.化合价变化化合价变化(氧化还原氧化还原)由于化合物变化引起物质形态、性质变化。由于化合物变化引起物质形态、性质变化。（1 1）潜育化）潜育化 静水浸泡静水浸泡 强还原强还原 Fe Fe+3+3(红、棕色红、棕色)Fe)Fe+2+2（兰灰色）（兰灰色）（2 2）潴育化）潴育化 水位上升：还原水位，下降：氧化水位上升：还原水位，下降：氧化 Fe Fe+3+3、MnMn+4+4 FeFe+2+2、MnMn+2+2 水位下降后出现水位下降后出现 “红棕色锈层红棕色锈层”水位上升后形成水位上升后形成“兰灰色层兰灰色层”（3 3）白浆化）白浆化 滞水还原滞水还原 Fe Fe+3+3、MnMn+4+4 FeFe+2+2、MnMn+2+2(淋失淋失)白色脱白色脱FeFe、MnMn层层(高价不溶高价不溶)()(低价可溶低价可溶)（4）漂灰化 有机酸、酚等 苔藓吸水饱和 还原 Fe+3、Mn+4 Fe+2、Mn+2(高价不溶)(低价可溶)Fe+3、Mn+4 Fe+2、Mn+2 (氧化物,不溶)(络、螯化合物，可溶)灰白色脱FeMn层 Fe、Mn元素在土壤形成中表现十分活跃，对土壤剖面形态影响很大，其行为可概括为三种类型 1.酸性淋溶脱Fe、Mn 灰白层 (灰化)Fe、Mn淋失 2.滞水还原脱Fe、Mn 灰白层 (白浆化)3.1+2 灰白层 (漂灰化)潴育化水稻土潴育化水稻土潜育化潜育化4.物理化学过程物理化学过程第三节第三节 土壤发育土壤发育 地壳表面的岩石风化体及其再积体，接受其所处地壳表面的岩石风化体及其再积体，接受其所处的环境因素的作用，而形成具有一定剖面形态和肥力的环境因素的作用，而形成具有一定剖面形态和肥力特性的土壤，称为特性的土壤，称为土壤发育（土壤发育（soil development)。图图7.11 土壤个体发育的图式（据土壤个体发育的图式（据H.D.Foth,1984)土壤剖面、发生层和土体构型 土壤剖面土壤剖面(soil profile)(soil profile)是一个具体土壤的垂直断面，其深度一般达到基岩或达到是一个具体土壤的垂直断面，其深度一般达到基岩或达到地表沉积体的相当深度为止。地表沉积体的相当深度为止。土壤发生层土壤发生层(soil genetic horizon)(soil genetic horizon)是指土壤形成过程中所形成的具有特定性质和组成的、大是指土壤形成过程中所形成的具有特定性质和组成的、大致与地面相平行的，并具有成土过程特性的层次。致与地面相平行的，并具有成土过程特性的层次。土体构型土体构型(soil pro)(soil pro)是各土壤发生层在垂直方向有规律的组合和有序的排列状是各土壤发生层在垂直方向有规律的组合和有序的排列状况。况。最基本的三个发生层组成最基本的三个发生层组成 1 1、淋溶层（、淋溶层（A A层）层）eluvial horizoneluvial horizon：处于土体最上部，：处于土体最上部，故又称为表土层，它包括有机质的积聚层和物质的淋溶层。故又称为表土层，它包括有机质的积聚层和物质的淋溶层。2 2、淀积层（、淀积层（B B层）层）illuvial horizonilluvial horizon：它处于：它处于A A层的下层的下面，是物质淀积作用造成的。面，是物质淀积作用造成的。3 3、母质层（、母质层（C C层）层）parent material horizonparent material horizon:处处于土体最下部于土体最下部,没有产生明显的成土作用的土层没有产生明显的成土作用的土层,其组成物就是其组成物就是前面所述的母质。前面所述的母质。表表7.8 土壤剖面发生层与层次字母注记土壤剖面发生层与层次字母注记用以表示发生层的层位和性状ABCOHEGPWDR淋溶层淀积层母质层堆积于表层的有机质层,水分不饱和,有机质含量35%堆积于表层的有机质层,水分长期饱和,有机质含量35%硅酸盐粘粒遭破坏,粘粒、铁、铝三者皆有损失，而砂粒与粉粒聚集潜育层人工熟化层（水稻土中的渗育层）潴育层沉积的砾质的异元母质层连续的坚硬岩层四、反映土壤风化发育的指标四、反映土壤风化发育的指标 1 1、SaSa值值（硅铝率）（硅铝率）SaSa值愈小，土壤的淋溶程度越高。值愈小，土壤的淋溶程度越高。2 2、SafSaf值值（硅铝铁率）（硅铝铁率）Saf=SiO Saf=SiO2 2/(Al/(Al2 2O O3 3+Fe+Fe2 2O O3 3)。3 3、baba值值 (1)ba=(Na (1)ba=(Na2 2O+KO+K2 2O+CaO)/AlO+CaO)/Al2 2O O3 3(据据Harrasswitz);Harrasswitz);(2)ba=(Na (2)ba=(Na2 2O+KO+K2 2O+CaO+MgO)/AlO+CaO+MgO)/Al2 2O O3 3（据（据H.JennyH.Jenny）baba值愈小值愈小,表示脱盐基多，淋溶作用强。表示脱盐基多，淋溶作用强。4 4、值值 土壤风化淋溶指数土壤风化淋溶指数 值愈小值愈小,说明它的淋溶强度说明它的淋溶强度愈强愈强 5 5、值值 土壤风化指数土壤风化指数 6 6、CECCEC、ECECECEC和和BSBS 7 7、铁的游离度、铁的游离度 铁的游离度越大，风化程度越强。铁的游离度越大，风化程度越强。8 8、粘化率、粘化率 粘化率是指粘化层中粘粒含量与淋溶层或下部母质粘化率是指粘化层中粘粒含量与淋溶层或下部母质层粘粒含量的比值。该比值愈大，说明粘化程度愈高。层粘粒含量的比值。该比值愈大，说明粘化程度愈高。粘化层的粘化率要求大于粘化层的粘化率要求大于1.21.2，粘化极强的土壤，粘化，粘化极强的土壤，粘化率可高达率可高达3 37 7。快速测验快速测验1.1.没有地质大循环的基础，也就没有生物小循环的发展没有地质大循环的基础，也就没有生物小循环的发展()()2.2.相同母质上所形成的土壤，其性质相同相同母质上所形成的土壤，其性质相同()()3.3.淋淋溶溶作作用用由由大大到到小小的的排排到到顺顺序序为为湿湿润润区区半半湿湿润润区区半半干干旱旱区干旱区区干旱区()()4.4.粘化过程是粘土矿物合成与粘粒富集综合作用的过程粘化过程是粘土矿物合成与粘粒富集综合作用的过程()()5.5.土壤的富铝化是土壤的富铝化是FeFe、AlAl的淋溶淀积过程的结果的淋溶淀积过程的结果()()6.6.土壤中营养元素的富集是生物选择性吸收的结果土壤中营养元素的富集是生物选择性吸收的结果()()7.7.土壤的形成过程也就是土壤肥力的发生发展的过程土壤的形成过程也就是土壤肥力的发生发展的过程()()8.8.自自然然界界土土壤壤类类型型的的多多样样化化，其其根根源源是是由由于于成成土土因因素素条条件件的的差差异造成的异造成的()()9.9.湿润气候区的化学风化强度大于干旱气候区湿润气候区的化学风化强度大于干旱气候区()()10.10.灰灰化化层层是是铁铁锰锰淋淋失失而而二二氧氧化化硅硅相相对对富富集集的的灰灰白白色色层层次次（）本章小结本章小结一、名词解释地质大循环地质大循环 生物小循环生物小循环 土层土层 成土因素成土因素粘化层粘化层 钙积层钙积层 潜育层潜育层 富铝化富铝化 脱钙作用脱钙作用 潴育化潴育化 灰化灰化 白浆化白浆化 发生层发生层 淋溶淋溶 淀积淀积 二、问答题二、问答题1.1.为为什什么么说说土土壤壤形形成成过过程程的的实实质质是是地地质质大大循循环环和和生生物物小小循循环环矛盾斗争的统一矛盾斗争的统一?2.2.试分析五大成土因素之间相互关系试分析五大成土因素之间相互关系?3.3.母质因素会影响土壤的哪些性质母质因素会影响土壤的哪些性质?4.4.为什么说没有生物的发展，就没有土壤的形成为什么说没有生物的发展，就没有土壤的形成?