第9章-土壤圈解析.ppt

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1、土壤在地球表面所构成的覆盖层称为土壤在地球表面所构成的覆盖层称为土壤圈土壤圈。土土壤壤圈圈的的规规模模虽虽然然不不能能和和其其它它圈圈层层相相比比，但但它它对对生生命命乃乃至至人人类类的的重重要要性性却却是不容忽略的。是不容忽略的。空间上空间上：土壤圈处于大气圈、水圈、岩石：土壤圈处于大气圈、水圈、岩石圈和生物圈的交接地带；圈和生物圈的交接地带；性质上性质上：土壤圈是生物有机体和无机环境：土壤圈是生物有机体和无机环境之间强烈的相互作用面；之间强烈的相互作用面；功能上功能上：土壤圈与其它圈层间进行着不断：土壤圈与其它圈层间进行着不断的物质与能量交换；的物质与能量交换；n土壤土壤是由有机和无机物质

2、组成、具有一定是由有机和无机物质组成、具有一定肥力而能够生长植物的肥力而能够生长植物的疏松层疏松层。n土壤土壤是生物、气候、地形、母质和时间是生物、气候、地形、母质和时间等成土因素综合作用的等成土因素综合作用的结果结果。n土壤土壤是地球上最重要的是地球上最重要的资源资源。土壤是一种土壤是一种“类生命体类生命体”：能自动调节水、热、：能自动调节水、热、气、肥的存在状态；有抵抗酸气、肥的存在状态；有抵抗酸-碱化的缓冲作用。碱化的缓冲作用。土壤的本质和生命力所在是土壤的本质和生命力所在是肥力肥力。它是土壤在外。它是土壤在外界环境条件影响下，主动协调植物生理和生态要求界环境条件影响下，主动协调植物生理

3、和生态要求的能力。的能力。土土壤壤肥肥力力与与土土壤壤的的组组成成成成分分，土土体体结结构构和和土土壤壤物理、化学性质物理、化学性质密切相关密切相关 n土壤的固体组成包括无机和有机物质；土壤的固体组成包括无机和有机物质；n流体组成有空气和水；流体组成有空气和水；n不稳定组成是生物群。不稳定组成是生物群。n来源于矿物质，是土壤中最基本的组来源于矿物质，是土壤中最基本的组分；分；n重量占土壤固体物质总重量的重量占土壤固体物质总重量的90%90%以以上；上；n可以分为两类：可以分为两类：原生矿物原生矿物和和次生矿物次生矿物。土壤中的主要矿物土壤中的主要矿物n 经经物物理理风风化化后后未未改改变变化化

4、学学成成分分和和结结晶晶结结构的造岩矿物。构的造岩矿物。n 只只有有通通过过化化学学风风化化分分解解后后，才才能能释释放放并并供供给植物生长所需的养分。给植物生长所需的养分。n是是土土壤壤中中矿矿物物的的粗粗质质部部分分和和各各种种化化学学元元素素的最初来源。的最初来源。岩石经化学风化后新生成的矿物；岩石经化学风化后新生成的矿物；包包括括简简单单盐盐类类，铁铁、铝铝氧氧化化物物和和次次生生铝铝硅硅酸酸盐盐。其其中中铁铁、铝铝氧氧化化物物和和次次生生铝铝硅硅酸酸盐盐是是土土壤壤矿矿物物质质中中最最细细小小的的部部分分，常常称称为为粘粘土土矿矿物物；粘粘土土矿矿物物形形成成的的粘粘粒粒具具有有吸吸

5、附附、保保存存呈呈离离子子态养分的能力，使土壤具有保肥性。态养分的能力，使土壤具有保肥性。n来源于生物体，是土壤中最特殊的组分；来源于生物体，是土壤中最特殊的组分；n按重量计算只占土壤固体的按重量计算只占土壤固体的5%5%左右；左右；n可以分为两类：可以分为两类：原始组织原始组织和和腐殖质腐殖质。n原原始始组组织织包包括括高高等等植植物物未未分分解解的的根根、茎茎、叶叶；动动物物的的排排泄泄物物和和死死亡亡之之后后的的尸尸体体等等。这这类类有有机机质质主主要要累累积于土壤的表层，约占土壤有机部分总量的积于土壤的表层，约占土壤有机部分总量的10-15%10-15%。n腐腐殖殖质质是是由由微微生生

6、物物从从有有机机组组织织合合成成的的新新化化合合物物，或或者者由由原原始始植植物物组组织织变变化化而而成成的的比比较较稳稳定定的的分分解解产产物物，约约占占土土壤壤有有机机部部分分总总量量的的85-90%85-90%。腐腐殖殖质质是是一一种种复复杂杂化化合合物物的的混混合合物物，通通常常呈呈黑黑色色或或棕棕色色，性性质质为为胶胶体体状状。它它具具有有比比土土壤壤无无机机组组成成中中粘粘粒粒更更强强的的吸吸持持水水分分和和养养分分离离子子的的能能力力，因因此此，少少量量的的腐腐殖质就能显著提高土壤的肥力。殖质就能显著提高土壤的肥力。n可以分为可以分为土壤植物区系土壤植物区系和和土壤动物区系土壤动

7、物区系：n土壤植物区系土壤植物区系包括细菌、放线菌、真菌、包括细菌、放线菌、真菌、藻类，以及生活于土壤中的高等植物器官藻类，以及生活于土壤中的高等植物器官（根系）等；（根系）等；n土土壤壤动动物物区区系系包包括括至至少少有有部部分分生生活活史史是是在在土土壤壤中中度度过过的的所所有有动动物物，种种类类极极其繁多。其繁多。土壤中的生物群土壤中的生物群（非土壤组成）：（非土壤组成）：大气降水渗入土壤内部，充填土壤中的大气降水渗入土壤内部，充填土壤中的孔隙，形成土壤中的水分。根据水分在孔隙，形成土壤中的水分。根据水分在土壤中的存在方式，通常可分为土壤中的存在方式，通常可分为吸湿水吸湿水、毛管水毛管水

8、和和重力水重力水。n存存在在于于土土壤壤颗颗粒粒表表面面的的水水膜膜称称为为吸吸湿湿水水。这这种种水水靠靠水水分分子子氢氢键键的的作作用用紧紧紧紧地地附附着着在在土土粒粒表表面面，植植物物一一般般无无法法利利用用，所所以以又又称称为为植植物物无效水无效水。n当膜膜状状的的吸吸湿湿水水充充满满土土壤壤毛毛细细孔孔隙隙后后，靠靠毛毛细细管管力力而而保保持持的的土土壤壤水水分分称称为为毛毛管管水水。这这种种水水具有活动性，是植物可以吸收的具有活动性，是植物可以吸收的有效水分有效水分。n植物出现缺水的征兆，甚至萎蔫时，土壤所含的植物出现缺水的征兆，甚至萎蔫时，土壤所含的残留水量叫做残留水量叫做萎蔫点萎

9、蔫点，它是土壤有效水与无效水，它是土壤有效水与无效水的分界点。的分界点。n存在于大孔隙中的水因重力作用而下移，进存在于大孔隙中的水因重力作用而下移，进入地下水潜水层，称为入地下水潜水层，称为重力水重力水。由于重力水。由于重力水停留在土壤中的时间相对较短，使植物的利停留在土壤中的时间相对较短，使植物的利用受到限制，属于土壤中的过剩水量。用受到限制，属于土壤中的过剩水量。n重力水排除后留下的可供植物利用的含重力水排除后留下的可供植物利用的含水量叫做水量叫做田间持水量田间持水量。土壤持水量土壤持水量=植物有效水量植物有效水量+植物萎蔫点植物萎蔫点 一一般般来来说说，土土壤壤粒粒径径愈愈小小，土土壤壤

10、颗颗粒粒总总量量和和孔孔隙隙总总量量就就愈愈大大，土土壤壤田田间间持持水水量量也也随随之之增增加加。但但由由于于吸吸湿湿水水量量增增加加，植植物物萎萎蔫蔫点点也也随随之之增增加加，所所以以，在在较较粘粘的的土土壤壤中中，植植物物的的有有效效水水量量反反而而会会降降低低。土土壤壤有有效效水水量量最最高高的的是是介介于于砂土和粘土之间的壤土砂土和粘土之间的壤土。土壤持水特征与土壤质地有关土壤持水特征与土壤质地有关（单位：位：%）n土壤空气土壤空气来源于大气，它存在于未被水来源于大气，它存在于未被水分占据的空隙中，但其性质与大气圈中的分占据的空隙中，但其性质与大气圈中的空气明显不同。空气明显不同。n

11、土壤空气是不连续的。由于不易于交换，土壤空气是不连续的。由于不易于交换，局部孔隙之间的空气组成往往不同。局部孔隙之间的空气组成往往不同。n土壤空气一般含水量高于大气。在土壤含水土壤空气一般含水量高于大气。在土壤含水量适宜时，土壤空气的相对湿度接近量适宜时，土壤空气的相对湿度接近100%100%。n土土壤壤空空气气中中COCO2 2，O O2 2和和 N N2 2含含量量不不同同于于大大气气。这这是是由由于于植植物物根根系系的的呼呼吸吸和和土土壤壤微微生生物物对对有有机机残残体体的的好好气气性性分分解解，消消耗耗了了土土壤壤孔孔隙隙中中的的O O2 2，同同时时产生大量产生大量COCO2 2的缘

12、故。的缘故。n土土壤壤通通气气性性在在很很大大程程度度上上取取决决于于土土壤壤的的孔孔隙隙度度、孔孔隙隙分分布布以以及及充充水水孔孔隙隙的的比比例例。孔孔隙隙度度高高的的土土壤壤在在水水分分长长期期过过多多时时通通气气性性也也会会很很差差，而而中中等等以以下下孔孔隙隙度度的的土土壤壤在在水水分分适宜和孔隙大小适中时，其通气性也可很好。适宜和孔隙大小适中时，其通气性也可很好。n壤壤土土既既能能维维持持土土壤壤和和大大气气间间经经常常的的气气体体交交换换，又又具具有有较较高高的的有有效效水水分分含含量量和和土土壤壤溶溶液液含含量量，最最适适宜宜于于植植物物的的生长生长。土壤的组成示意图土壤的组成示

13、意图n土壤剖面土壤剖面沿沿垂垂直直方方向向的的分分层层性性是是土土壤壤最最明明显显的的特特征征，不不同同的的层层次次具具有有独独特特的的物物理理性性质质、颜颜色色和和外外形形等等，构构成成土土壤壤独独特特的的形形态态。为为了了认认识识土土壤壤的的这这一一特特征征，通通常常需需要要一一个个较较小小的的土土壤壤单单元元，这这就就是是土土壤壤单单体体。土土壤壤单单体体的的垂垂直直切切面面称称为为土壤剖面土壤剖面n自自然然土土壤壤剖剖面面可可以以划划分分为几几个个基基本本土土层，从从地表向下地表向下为：n枯枝落叶枯枝落叶层（O）n腐殖腐殖质层（A）n淋溶淋溶层（E）n淀淀积层（B）n母母质层（C）nA

14、、E、B层合合称称为土土体体，是是成成土土作作用用最最为活活跃的的层次次和真正意和真正意义上的土壤上的土壤层。土壤的物理性质在很大程度上决定着土壤的其它土壤的物理性质在很大程度上决定着土壤的其它性质，例如土壤养分的保持、土壤生物的数量等。性质，例如土壤养分的保持、土壤生物的数量等。因此，物理性质是土壤最基本的性质。它包括土因此，物理性质是土壤最基本的性质。它包括土壤的壤的质地、结构、比重、容重、孔隙度、颜色、质地、结构、比重、容重、孔隙度、颜色、温度温度等等。土土壤壤质质地地 质质地地表表示示土土壤壤颗颗粒粒的的粗粗细细程程度，也即砂、粉砂和粘粒的相对比例。度，也即砂、粉砂和粘粒的相对比例。根

15、据砂、粉砂和粘粒在土壤中的组合，根据砂、粉砂和粘粒在土壤中的组合，可以进行土壤质地的分类。可以进行土壤质地的分类。n土土壤壤结结构构指指土土壤壤颗颗粒粒（砂砂、粉粉砂砂和和粘粘粒粒）相相互互胶胶结结在在一一起起而而形形成成的的团团聚聚体体，也也称称土土壤壤自自然然结结构构体体。n团团聚聚体体内内部部胶胶结结较较强强，而而团团聚聚体体之之间间则则沿沿胶胶结结的的弱面相互分开。弱面相互分开。n土土壤壤结结构构是是土土壤壤形形成成过过程程中中产产生生的的新新性性质质，不不同同的的土土壤壤和和同同一一土土壤壤的的不不同同土土层层中中，土土壤壤结结构构往往往各不相同。往各不相同。多多数数土土壤壤团团聚聚

16、体体的的体体积积较较单单个个土土粒粒为为大大，它它们们之之间间的的孔孔隙隙往往往往也也比比砂砂、粉粉砂砂和和粘粘粒粒之之间间的的孔孔隙隙大大得得多多，从从而而可可以以促促进进空空气气和和水水分分的的运运动动，并并为为植植物物根根系系的的伸伸展展提提供供空空间间，为为土土壤壤动动物物的的活活动动提提供供通通道道。由由此此可可见见，土土壤壤结结构构的的重重要要性性在在于于它它能能够够改改变变土土壤壤的的质质地地，并并进而改善土壤的生产力。进而改善土壤的生产力。土土壤壤化化学学性性质质主主要要表表现现在在土土壤壤胶胶体体性性质质、土土壤酸碱度壤酸碱度和和氧化还原反应氧化还原反应三个方面。三个方面。n

17、土土壤壤酸酸碱碱度度又又称称土土壤壤反反应应，它它是是土土壤壤盐盐基基状状况况的的一一种种综综合合反反映映。土土壤壤酸酸碱碱度度与与H H+和和OHOH-的的比比例例数数量量有有关关。H H+大大大大超超过过OHOH-的的土土壤壤呈呈酸酸性性；而而OHOH-大大大大超超过过H H+的的土土壤壤溶溶液液呈呈碱碱性性；如如果果两两者者浓浓度度相相等等，土壤呈中性。土壤呈中性。土壤酸碱度土壤酸碱度中性中性影影响响土土壤壤形形成成的的主主要要因因素素有有气气候候、生生物物、地地形形、母母质质和和时时间间等等成成土因素土因素 n通通常常温温度度每每增增加加1010，化化学学反反应应速速度度平平均均增增加

18、加1-21-2倍倍；温度从温度从00增加到增加到5050，化合物的解离度增加，化合物的解离度增加7 7倍。倍。n直直接接影影响响 通通过过土土壤壤与与大大气气之之间间经经常常进进行行的的水水分分和和热热量量交交换换，对对土土壤壤水水、热热状状况况和和土土壤壤中中物物理理、化化学学过过程程的的性质与强度产生的影响。性质与强度产生的影响。n在在寒寒冷冷的的气气候候条条件件下下，微微生生物物分分解解作作用用非非常常缓缓慢慢，使使有有机机质质积积累累起起来来；而而在在常常年年温温暖暖湿湿润润的的气气候候条条件件下下，微微生生物物活动旺盛，全年都能分解有机质，使有机质趋于快速循环。活动旺盛，全年都能分解

19、有机质，使有机质趋于快速循环。间间接接影影响响对对岩岩石石风风化化过过程程、外外力力地地貌貌形形态态以以及及动动、植植物物和和微微生生物物的的活活动动等等进进行行控控制制而而间间接接地地影影响响土土壤壤的的形形成成和和发发育。育。从从干干燥燥的的荒荒漠漠地地带带或或低低温温的的苔苔原原地地带带到到高高温温多多雨雨的的热热带带雨雨林林地地带带，随随着着温温度度、降降水水、蒸蒸发发以以及及不不同同植植被被生生产产力力的的变变化化，化化学学与与生生物物风风化化逐逐渐渐增增强强，有有机机残残体体归归还还逐逐渐渐增增多多，风风化化壳壳逐逐渐渐加加厚厚，土土壤趋于成熟。壤趋于成熟。n生物是土壤有机物质的来

20、源和土壤形成过程中最生物是土壤有机物质的来源和土壤形成过程中最活跃的因素，土壤的本质特征活跃的因素，土壤的本质特征肥力的产生与肥力的产生与生物的作用是密切相关的。生物的作用是密切相关的。n生生物物作作用用通通过过生生物物的的生生命命活活动动而而实实现现，其其中中，食食物物链链的的形形成成与与维维持持是是至至关关重重要要的。的。n土土壤壤是是一一个个经经历历着着不不断断变变化化的的自自然然实实体体，形形成成过过程程是是相当缓慢的。相当缓慢的。n在在酷酷热热、严严寒寒、干干旱旱和和洪洪涝涝等等极极端端环环境境中中，以以及及坚坚硬硬岩岩石石上上形形成成的的残残积积母母质质上上，可可能能需需要要数数千

21、千年年的的时时间间才才能能形形成成土壤发生层。土壤发生层。n但但在在变变化化缓缓和和的的环环境境条条件件中中、在在利利于于成成土土过过程程进进行行的的疏疏松成土母质上，土壤剖面的发育要快得多。松成土母质上，土壤剖面的发育要快得多。n人人类类活活动动通通过过改改变变其其它它成成土土因因素素而而作作用用于于土土壤壤的的形形成成与与演演化化，农农业业生生产产活活动动是是一一个重要途径。个重要途径。n通过耕耘改变土壤的结构、保水性、通通过耕耘改变土壤的结构、保水性、通气性；气性；n通过灌溉改变土壤的水分、温度状况；通过灌溉改变土壤的水分、温度状况；n农业生产活动最终将自然土壤改造成为各农业生产活动最终

22、将自然土壤改造成为各种耕作土壤。种耕作土壤。n通过施用化肥和有机肥补充养分的损失，通过施用化肥和有机肥补充养分的损失，改变土壤的营养元素组成、数量和微生改变土壤的营养元素组成、数量和微生物活动等；物活动等；n通过农作物的收获将本应归还土壤的部分通过农作物的收获将本应归还土壤的部分有机质剥夺，改变土壤的养分循环状况；有机质剥夺，改变土壤的养分循环状况；n土壤是一种独立的自然体，它是在一定时土壤是一种独立的自然体，它是在一定时期内，在一定的气候和地形条件下，由活有期内，在一定的气候和地形条件下，由活有机体作用于成土母质而形成的。机体作用于成土母质而形成的。n对对于于土土壤壤的的形形成成来来说说，各

23、各种种成成土土因因素素具具有有相互不可替代性，但生物起着决定的作用。相互不可替代性，但生物起着决定的作用。n从地球系统物质循环的观点来看，土壤从地球系统物质循环的观点来看，土壤肥力的发生与发展是自然界物质的肥力的发生与发展是自然界物质的地质地质大循环大循环与与生物小循环生物小循环相互作用的结果。相互作用的结果。陆陆地地上上的的岩岩石石风风化化作作用用风风化化产产物物淋淋溶溶 剥蚀剥蚀 搬运搬运沉积沉积固结成岩固结成岩n指矿物质养分在陆地和海洋之间循环变指矿物质养分在陆地和海洋之间循环变化的过程，包括：化的过程，包括：n随随着着地地壳壳运运动动，已已成成岩岩石石重重新新出出现现在在地地表表，再再

24、次次经经受受同同样样的的循循环环过过程程。这这种种循循环环的的周周期期大大约约在在10106 6-10-108 8年年。n又又称称养养分分循循环环，指指营营养养元元素素在在生生物物体体和和土壤之间循环变化的过程。土壤之间循环变化的过程。n生生物物小小循循环环的的周周期期较较短短，一一般般为为10100 0-10-102 2年年。但但其其中中有有机机质质的的累累积积、分分解解和和腐腐殖殖质质的的合合成成促促进进了了植植物物营营养养元元素素的的集集中中和和积积累累，成为土壤肥力形成与发展的关键。成为土壤肥力形成与发展的关键。水分水分土壤土壤基岩基岩微生物微生物人类活动人类活动光合作用光合作用大气大气植植物物动动物物养分循环养分循环的体系与的体系与过程过程n将各种土壤按照其基本性质、形成条件、将各种土壤按照其基本性质、形成条件、形成过程等的异同，加以区分和归纳，以形成过程等的异同，加以区分和归纳，以组织成一定的分类系统。组织成一定的分类系统。n主要目的是满足人类对土地利用的需要。主要目的是满足人类对土地利用的需要。n我国分类系统包括我国分类系统包括纲纲与与类类两个级别。两个级别。中中国国的的土土壤壤分分类类方方案案