土壤形成和发育.ppt
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1、UNITE 2SOIL ENVIRONMENTAL PROCESSES土壤环境过程土壤环境过程7.SoilFormation and Development 土壤形成和发育土壤形成和发育8.Soil Colloidal Chemistry and Surface Reaction土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应9.Soil Acidity/Alkalinity and Re-dox Reaction土壤酸碱性和氧化还原反应土壤酸碱性和氧化还原反应10.Soil Nutrient Cycling 土壤养分元素循环土壤养分元素循环1红壤红壤7.1 Soil-forming factor
2、s and its functions 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7.2 Pedogenic processes 土壤形成过程土壤形成过程7.3 Soil development 土壤发育土壤发育7.Soil Formation and Development土壤形成和发育土壤形成和发育2 In later nineteenth-century Russia,V.V.Dokuchaev Dokuchaev originally originally identified identified the the principal principal so
3、il-forming soil-forming factors factors as as climate,biota,parent material,relief and landscape ageclimate,biota,parent material,relief and landscape age.7.1.1 Soil-forming factors土壤形成因素土壤形成因素7.1 Soil-forming factors and its functions 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 又称成土因素,是影响土壤形成和发育的基本因素,又称成土因素
4、,是影响土壤形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生影响或将影响土壤的形成。对土壤形成发生影响或将影响土壤的形成。l成土因素学说成土因素学说3The The influence influence of of environment environment factors factors on on soil soil formation formation was was considered considered in in a a more more systematic systematic m
5、anner manner following the work of Jenny(1941).following the work of Jenny(1941).Soil=f(cl,o,r,p,t,(h)climate 气候气候 organisms 生物生物 relief 地形地形 parent material 母质母质 time 时间时间 human active 人为活动人为活动Clorpt 函数式函数式4l成土因素学说的基本原理成土因素学说的基本原理土壤是成土因素综合作用的结果土壤是成土因素综合作用的结果成土因素具有同等重要性和不可替代性成土因素具有同等重要性和不可替代性成土因素的时空
6、分异导致土壤演化持续进行成土因素的时空分异导致土壤演化持续进行 The operation of pedogenic processesis controlled by a number of environmental factors operating through the medium of time and that these determine the type of soil produced in any particular location.The soil-forming factors operate in combination.It is no tpossible
7、 to rank them in order of importance they are all equally important,although within any one environment certain factors may have a more dominant influence on soil formation than others.5l地带性土壤地带性土壤(Zonalsoils)At the regional and global scale,climate and biota will have a dominant influence on soil f
8、ormation,and soil types can be related in general terms to bioclimatic zones.The remaining factors will then account for variations in soil formation within a particular bioclimatic zone.Zonal soils:soil varied with latitude according to climatic and vegetation conditions.Intrazonal soils:soils were
9、 more closely associated with parent material or drainage conditions.Azonal soils:soils were poorly developed,duo mainly to lack of time.6全球土壤全球土壤-植被景观图植被景观图7全球气温时空变化对土壤形成的影响8全球降水量时空变化对土壤形成的影响9Surfacerock weathering Weatheringcrust(风化壳)Soil Parent material is main mineral sources of soil formation,a
10、nd its nature is fundamental to many soil characteristics.7.1.2 7.1.2 母质母质母质母质(Parent material)(Parent material)对土壤发生的作用对土壤发生的作用对土壤发生的作用对土壤发生的作用Parentmaterial(母质)Organisms active and organic matter accumulation(pedogenic processes)10lDefinition of parent material 母质是风化壳(weathering crust)的表层,是指原生基岩(o
11、riginal bedrock)经过风化、搬运、堆积等过程于地表形成的一层疏松、最年轻的地质矿物质层,它是形成土壤的物质基础,是土壤的前身。风化壳风化壳是地壳表层的岩石经过风化后形成的疏松堆积物。是地壳表层的岩石经过风化后形成的疏松堆积物。母质母质既不同于岩石:既不同于岩石:有初步肥力,颗粒分散,疏松多孔,有一定吸有初步肥力,颗粒分散,疏松多孔,有一定吸附、透水和蓄水性能。附、透水和蓄水性能。也不同于土壤:也不同于土壤:缺乏养分,几乎不含缺乏养分,几乎不含C、N,通气和蓄水不能同,通气和蓄水不能同时解决。时解决。11残积母质残积母质(residual parent material):岩石风化
12、后,基本上未经岩石风化后,基本上未经动力搬运而残留在原地的风化物;动力搬运而残留在原地的风化物;运积母质运积母质(carried parent material):母质经外力,如水、风、母质经外力,如水、风、冰川和地心引力等作用而迁移到其它地区的物质。冰川和地心引力等作用而迁移到其它地区的物质。lTypes of parent material(类型)(类型)母母质质类类型型水风冰川冰积母质冰积母质地心引力重积母质(崩积物)重积母质(崩积物)流水沉积流水沉积湖积母质湖积母质海积母质海积母质黄土母质黄土母质沙丘沙丘冲积母质冲积母质坡积母质坡积母质洪积母质洪积母质12p 影响成土过程的速度、性质和
13、方向影响成土过程的速度、性质和方向p 影响土壤理化性状(如养分等)影响土壤理化性状(如养分等)岩浆岩:花岗岩形成的土壤岩浆岩:花岗岩形成的土壤富钾而缺磷富钾而缺磷;玄武岩形成的土壤;玄武岩形成的土壤缺钾而富磷缺钾而富磷;沉积岩:砂岩形成的土壤沉积岩:砂岩形成的土壤盐基养分较贫乏盐基养分较贫乏;页岩形成的土壤;页岩形成的土壤盐基养分较丰富盐基养分较丰富。p 影响土壤矿物组成影响土壤矿物组成p 影响土壤发育和形态特征影响土壤发育和形态特征(morphologicalcharacteristic)总之,成土过程进行得愈久,母质与土壤的性质差别就愈总之,成土过程进行得愈久,母质与土壤的性质差别就愈大。
14、但母质的某些性质却仍会顽强地保留在土壤中。大。但母质的某些性质却仍会顽强地保留在土壤中。lFunctions of parent material in soil formation(作用)(作用)137.1.3 7.1.3 气候气候气候气候(Climate)(Climate)与土壤发生的关系与土壤发生的关系与土壤发生的关系与土壤发生的关系 母质风化母质风化母质风化母质风化气候因素气候因素气候因素气候因素 土壤水热状况土壤水热状况土壤水热状况土壤水热状况 植物生长、微生物活动、植物生长、微生物活动、植物生长、微生物活动、植物生长、微生物活动、有机质的合成与分解有机质的合成与分解有机质的合成与分
15、解有机质的合成与分解 Climate Climate is is of of particular particular importance importance in in terms terms of of determining determining the the temperaturetemperature,and and therefore therefore rate,rate,at at which which pedogenic pedogenic processes processes operate,operate,and and also also the the
16、availability availability of of waterwater,which is fundamental to many of these processes.which is fundamental to many of these processes.14 湿度(湿度(humidity)影响土壤中物质的迁移影响土壤中物质的迁移 影响土壤中物质的分解、合成和转化影响土壤中物质的分解、合成和转化 温度温度(temperature)影响矿物和有机物质的风化、分解与合成。影响矿物和有机物质的风化、分解与合成。每增加每增加1010温度,反应速率可成倍增加。温度,反应速率可成倍增
17、加。温度和湿度的共同影响温度和湿度的共同影响 (交互作用)(交互作用)实际上水热两因子是共同作用着的,只有两者互相实际上水热两因子是共同作用着的,只有两者互相 配合,才能促进土壤的形成发展。配合,才能促进土壤的形成发展。气气候候的的影影响响15土壤剖面发育与气候湿润度的关系图16土壤地带性土壤地带性(soil zonality)n n纬纬纬纬度度度度地地地地带带带带性性性性:在在东东部部湿湿润润区区,由由北北而而南南热热量量递递增增,土土壤壤分分布布依依次次为为暗暗棕棕壤、棕壤、黄棕壤、黄壤、红壤和砖红壤壤、棕壤、黄棕壤、黄壤、红壤和砖红壤n n经经经经度度度度地地地地带带带带性性性性:在在温
18、温带带,自自西西向向东东大大气气湿湿度度递递增增,依依次次出出现现棕棕漠漠土土、灰灰棕棕漠土、灰漠土、棕钙土(灰钙土)、栗钙土、黑钙土和黑土。漠土、灰漠土、棕钙土(灰钙土)、栗钙土、黑钙土和黑土。n n垂直地带性垂直地带性垂直地带性垂直地带性:山区土壤呈与海拔高度相对应的带状分布规律山区土壤呈与海拔高度相对应的带状分布规律山区土壤呈与海拔高度相对应的带状分布规律山区土壤呈与海拔高度相对应的带状分布规律土壤是气候变化的记录者土壤是气候变化的记录者 气候的变化往往在土壤性质中可以得到体现,所以我们可以通过研气候的变化往往在土壤性质中可以得到体现,所以我们可以通过研究古土壤的性质,来追朔过去的气候。
19、究古土壤的性质,来追朔过去的气候。l 气候变化气候变化(climatic change)与土壤形成与土壤形成17 Biota Biota are are influenced influenced to to a a large large extent extent by by climate,climate,but but they they also also have have a a direct direct effect effect on on soil soil formation formation via via rates rates of of organic org
20、anic matter matter addition addition and and decomposition,decomposition,and and the the type type of of material material involved.involved.They They can can also also influence influence weathering weathering and and the the transfer transfer of of soil soil components components in in solution an
21、d by mechanical mixing.solution and by mechanical mixing.生物因素生物因素生物因素生物因素生物因素生物因素(Biota)(Biota)(Biota)(Biota)(Biota)(Biota)在土壤发生中的作用在土壤发生中的作用在土壤发生中的作用在土壤发生中的作用在土壤发生中的作用在土壤发生中的作用 生物因素是促进土壤发生发展最活跃的因素。生物(植物、土壤动物和土壤微生物)在土壤形成过程中生物(植物、土壤动物和土壤微生物)在土壤形成过程中起主导作用:起主导作用:把太阳能引入成土过程把太阳能引入成土过程把太阳能引入成土过程把太阳能引入成土过程
22、,使营养元素在土壤积聚使营养元素在土壤积聚使营养元素在土壤积聚使营养元素在土壤积聚,产生腐殖质产生腐殖质产生腐殖质产生腐殖质,形成土壤团粒结构形成土壤团粒结构形成土壤团粒结构形成土壤团粒结构,改善母质理化性质改善母质理化性质改善母质理化性质改善母质理化性质,形成具有形成具有形成具有形成具有肥力的土壤。肥力的土壤。肥力的土壤。肥力的土壤。一定意义上,没有生物因素的作用,就没有土壤的形成。18生物群落及其对成土过程的作用图式19 nnn植物植物植物植物植物植物(vegetation)(vegetation)(vegetation)的作用的作用的作用的作用的作用的作用pp能量转换能量转换能量转换能量
23、转换(conversion of energy)(conversion of energy)及有机质形成及有机质形成及有机质形成及有机质形成 太阳能太阳能太阳能太阳能化学能化学能化学能化学能(潜能潜能潜能潜能)pp矿物质富集作用矿物质富集作用矿物质富集作用矿物质富集作用(enrichment(enrichment)及有效化及有效化及有效化及有效化 把把把把分分分分散散散散在在在在母母母母质质质质、水水水水体体体体和和和和大大大大气气气气中中中中的的的的营营营营养养养养元元元元素素素素有有有有选选选选择择择择地地地地吸吸吸吸收收收收起起起起来,同时伴随着矿质营养元素的有效化。来,同时伴随着矿质营
24、养元素的有效化。来,同时伴随着矿质营养元素的有效化。来,同时伴随着矿质营养元素的有效化。pp促进土壤形成及结构体的发展促进土壤形成及结构体的发展促进土壤形成及结构体的发展促进土壤形成及结构体的发展 植物根系分泌有机酸,通过溶解和根系挤压作用破坏矿物植物根系分泌有机酸,通过溶解和根系挤压作用破坏矿物植物根系分泌有机酸,通过溶解和根系挤压作用破坏矿物植物根系分泌有机酸,通过溶解和根系挤压作用破坏矿物晶格,改变矿物的性质,促进土壤形成;并通过根系活动,促晶格,改变矿物的性质,促进土壤形成;并通过根系活动,促晶格,改变矿物的性质,促进土壤形成;并通过根系活动,促晶格,改变矿物的性质,促进土壤形成;并通
25、过根系活动,促进土壤结构发展。进土壤结构发展。进土壤结构发展。进土壤结构发展。20Litter input rates for different ecosystems Ecosystem Litter input(t ha-1 a-1)Tundra (冰沼植被)1.5Boreal forest (北方森林)7.5Temperate deciduous forest (温带落叶阔叶林)11.1Temperate grassland (温带草原)7.5Savanna (热带稀树干草原)9.5Tropical forest (热带森林)30.0 Source:Swift et al.197921不
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