1、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的关系 第三节 土壤的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 。,我国劳动人民在数千年前对土壤就有了朴素的认识。公元121年前我国古书说文解字中就记载着：“土，地之吐生万物者也。”“壤，柔土也，无块曰壤。”。古代土同吐，壤同月襄，月襄肥肉也，即肥沃的土称之为壤。,土壤的本质
2、属性：具有肥力，能够生长植物。,土壤肥力是土壤物理、化学、生物化学和物理化学特性的综合表现，也是土壤不同于母质的本质特性。包括自然肥力、人工肥力和二者相结合形成的经济肥力。,自然肥力是由土壤母质、气候、生物、地形等自然因素的作用下形成的土壤肥力，是土壤的物理、化学和生物特征的综合表现。它的形成和发展，取决于各种自然因素质量、数量及其组合适当与否。自然肥力是自然再生产过程的产物，是土地生产力的基础，它能自发地生长天然植被。,人工肥力是指通过人类生产活动，如耕作、施肥、灌溉、土壤改良等人为因素作用下形成的土壤肥力。土壤的自然肥力与人工肥力结合形成的经济肥力，才能用以为人类生产出充裕的农产品。经济肥
3、力是自然肥力和人工肥力的统一，是在同一土壤上两种肥力相结合而形成的。,仅仅具有自然肥力的土壤，不存在人类过去劳动的任何痕迹。而具有经济肥力的土壤，由于其中包括人工肥力，则凝结有人类的劳动。由于人工肥力是凭借人的生产活动形成的，人们就可以利用一切自然条件和社会条件促使人工肥力的形成，并加快潜在肥力转化，使土地尽快投入生产,人类的生产活动是创造人工肥力，充分发挥自然肥力作用的动力。土壤肥力经常处于动态变化之中，土壤肥力变好变坏既受自然气候等条件影响，也受栽培作物、耕作管理、灌溉施肥等农业技术措施以及社会经济制度和科学技术水平的制约。农业生产上，能为植物或农作物即时利用的自然肥力和人工肥力叫“有效肥
4、力”，不能即时利用的叫“潜在肥力”。潜在肥力在一定条件下可转化为有效肥力。,农业土壤,也叫耕作土壤，是在自然土壤的基础上，通过人类生产活动，如耕作、施肥、灌溉、改良等以及自然因素的综合作用下而形成的土壤，如耕地、果园、茶园里的土壤。 主导因素：人类生产活动。,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。,1 土壤圈与生物圈进行养分元素的循环，土壤支持和调节生物的生长和发育过程，提供植物所需养分 、水分和适宜的理化环境，决定自然
5、植被的分布。2 土壤圈 与水圈 进行水分平衡与循环，影响降水在陆地和水体的重新分配，影响元素的表生地球化学迁移过程及水平分布，也影响水圈的化学组成.,土壤圈与大气圈进行气体的交换，影响大气圈的化学组成，水分与能量的平衡；吸收氧气，释放CO2、CH4、H2S、氮氧化合物和氨气，影响全球大气变化。 4 土壤圈与岩石圈进行着金属元素和微量元素的循环，土被覆盖在岩石圈的表层，对其具有一定的保护作用，减少各种外营力的破坏。,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
6、，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，包括自然与人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，
7、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，孔隙度等。,(一)土壤剖面与土壤发生层次,（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。,土壤剖面类型：1. 自然土壤2. 耕作土壤,O层,E层,B层,C层,自然土壤剖面发生层的划分和命名 1967 国际土壤学会提出把土壤剖面划分为：有机层（O） 腐殖质层（A） 淋溶层 （E) 淀积层（B ) 母质层 （C） 母岩层（R）,A层,R层,耕作土壤剖面,耕作层（表土层） 属人为表层类，包括灌淤表层，堆垫表
8、层和肥熟表层。土性疏松、结构良好、有机质含量高、颜色较暗、肥力水平低。 犁底层（亚表土层） 在耕作层之下，土壤呈层片状结构，紧实，腐殖质含量比上层少。 心土层（生土层） 在犁底层之下，受耕作影响小，淀积作用明显，颜色较浅。 底土层 （死土层） 几乎未受耕作影响，根系少，土壤未发育，仍保留母质特征。,（二）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。,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、
9、块状、核状、柱状、棱柱状、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,（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多种元素土壤中都存在 按成因土壤矿物质可以分为：原生矿物质次生矿物质,原生矿物质 各种岩石受到不同程度的物理
10、风化而未经化学风化的碎屑物，其原有的化学组成和晶体结构均未改变。 次生矿物质 由原生矿物质经风化后重新形成的新矿物。土壤次生矿物分为三类：简单盐类、次生氧化物类和次生 铝硅酸盐类,(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 1.土壤有机质的化学组成 包括碳水化合物、含氮化合物、木质素、含硫含磷化合物。 2.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,3.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
11、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,4.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.
12、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。,土壤水分的来源及消耗主要来源于大气降水、地下水和灌溉用水，水汽的凝结也会增加极少量的土壤水 。消耗主要有土壤蒸发，植物吸收利用和蒸腾，水分的渗漏和径流 土壤水分平衡 水=水收入-水支出,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
13、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。,土壤水分类型土壤水分主要分为吸湿水、毛管水和重力水,(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
14、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,土壤质地的性质土壤质地影响土壤水分、空气和热量的运动，也影响养分的转化（质地和有效水容量之间有密切关系）。土壤质地影响土壤结构类型，含粘土高的土壤易形成水稳定性团聚体和裂隙；细砂或极细砂比例大的土壤只能形成不稳定结构；粗砂无法团聚。,（二）土壤胶体的性质,土壤胶体是指土壤中高度分散粒径在1100mm之间的物质。,土壤胶体的种类按其成分和性质有三类：土壤矿物质胶体，包括次生硅酸盐，简单的铁、铝氧化物，二氧化硅有机胶体，包括腐殖质有机酸蛋白质及其衍生物等大分子有机化合物。有机无机复合胶体，土中有机胶体和无机胶体通过各种键（桥）
15、力相结合的有机-无机复合体。,土壤胶体的性质1 巨大的表面和表面能2 带电性3 分散和凝聚性土壤的离子交换土壤胶体表面与溶液介质中电荷符号相同的离子相交换。,（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,（三）土壤溶液,第二节 土壤形成与地理环境的关系,一、成土因素学说,基本观点1 土壤是母质、气候、生物、地形和
16、时间五大自然因素综合作用的产物。 2 所有的成土因素始终同时存在并同等重要和相互不可替代地参与了土壤形成过程。3 土壤永远受制于成土因素的发展变化而不断地形成演化；土壤是一个运动着的和有生有灭或有进有退的自然体。4 土壤形成因素存在着地理分布规律，特别是有由极地经温带至赤道的地带性规律。,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。母质是土壤形成的物质基础。 多数土壤的属性均继承了母质的特性 母质层具有不同的质地层可影响土壤的物质迁移转化过程 不同母质对土壤的次生矿物有影响 不同母质所形成的土壤养分状况不相同 成土母质影响土壤的质地,（二）气候因素 气候
17、因素影响土壤水热状况； 气候影响次生矿物的形成 气候影响岩石矿物风化强度 气候对土壤有机质的积累和分解起重要作用 气候影响土壤微生物的数量和种类 气候影响土壤的地带性分布规律,（三）生物因素 绿色植物利用太阳能进行光合作用制造成活体有机质，在以有机生物残体形式聚集于母质表层，推动了土壤的形成和演化。 土壤微生物分解动植物有机残体释放其中潜藏的能量和养分供生物再吸收利用促进土壤肥力不断发展；还参与土壤腐殖质的形成. 土壤中的原生动物，各种昆虫等的残体也是土壤有机质来源之一，它们参与土壤有机残体的分解、破碎及翻动、搅拌疏松土壤和搬运土壤 。,（四）地形因素 不同地形影响地表水热条件的重新分配。主要
18、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。,二、成土因素对土壤形成的作用,1、母质因素（不同岩石风化壳，冲积土） 2、生物因素（植被类型，草地与森林） 3、气候因素（影响风化，控制植被生长） 4、地形因素（影响物质与能量的分配） 5、时间因素（控制土壤发育进程）,气候,水热,母质,生物,地 形,时 间,土壤性质,提供物质与能量,有机质,矿物质,(六) 人类生产活动,人类生产活动对土壤形
19、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,地质大循环，是指结晶岩石矿物在外力作用下发生风化变成细碎而可溶物质，被流水搬运迁移到海洋经过漫长的地质年代变成沉积岩，当地壳上升，沉积岩又露出海面成为陆地，再次受到风化淋溶 。,生物小循环 ，是指植物吸收利用大循环释放出来的可溶性养分，通过生理活动制造成植物的活有机体，当植物有机体死亡之后，在微生物的分解作用下，又重新变为可被植物吸收利用的可溶性有机物。,四 主要成土过程,1. 原始成土过程
20、 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.
21、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,（一）国外土壤分类,1. 前苏联强调土壤的与成土因素和地理景观之间的相互关系，以成土因素及其对土壤的影响作为土壤分类的理论基础，以成土过程和土壤属性（土壤形态、土壤物理、土壤化学、矿物及生物等）作为土壤
22、分类的依据。 土壤分类系统中分土类、亚类、土属、土种、亚种、变种、土系、土相等级。,美国 分类的具体指标是可以直接感知和定量测量的土壤属性，土壤类型划分只要一句土壤的诊断层和诊断特性。 诊断层：凡是用于鉴别土壤类型，在性质上有一系列定量说明的土层。 诊断特性：用于鉴别土壤类型的依据是具有定量说明的土壤性质。 土壤分类系统按土纲、亚纲、土类、亚类、土族、土系级，共分出个土纲。,（二）中国的土壤分类,1.中国土壤发生学分类以成土因素、成土过程和土壤属性作为基础。 分类系统采用土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种、变种7级，以土类和土种为基本分类单元，共分12土纲，27亚纲，60土类，234亚类。,2
23、. 中国土壤系统分类 以诊断层和诊断特性作为分类的基础，以定量化、标准化为特点,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
24、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分布。,世界土壤分布的纬度地带性和干湿地带性,沿海到内陆： 湿润森林土类 半湿润的森林草原土类 半干旱的草原土类 干旱的荒漠土类,（三） 土壤的垂直地带分布规律,土壤的垂直地带性是指随山体海拔升高，热量递减，降水在一定高度内递增，超出一定高度后降低，引起植被等成土因素按海拔高度发生有规律的变化，土壤类型也相应呈垂直分带现象。 垂直带谱 山地土壤各类型的垂直排列顺序结构型式,垂直带谱特点 山地基带与当地的地带性相一致，由基
25、带随山体高度增高，依次 出现一系列与较高纬度带相应的土壤类型 相似的经度上，从低纬到高纬土壤带谱由繁到简 相似的纬度上，由 湿润到半湿润，半干旱及干旱地区，山地土壤垂直带谱由复杂趋向简单 在相同或相似的地理位置，山体越高，相对高差越大，土壤垂直带谱越完整,三、 土壤的地域分布规律,（一）土壤的中域分布规律在中地形条件下地带性土类与非地带性土类按不同地形部位呈现有规律性的组合现象 一般有枝形、扇形和盆形三种组合形式,（二）土壤的微域分布规律 在小地形影响下在短距离内土种变种甚至土类和亚类既重复出现又依次更替的现象,四、耕作土壤分布规律,同心圆式分布 阶梯式分布 棋盘式分布 框式分布,五、 世界土
26、壤分布,第四节 土壤类型特征,中国土壤分类系统把中国土壤划分出14个土纲：有机土、人为土、灰土、火山灰土、铁铝土、变性土、干旱土、盐成土、潜育土、均腐土、富铝土、淋溶土、雏形土和新成土。,第五节土壤资源的合理利用和保护,一、土壤资源 1.定义 指具有农林牧业生产性能土壤类型的总称， 是人类赖以生存的最基本和最重要的自然资源， 是地球陆地生态系统的重要组成部分。,2、土壤资源的特点 具有一定的生产力和重复使用性（春华秋实）； 可培育性； 可更新性（从土壤的自然属性和地质时间尺度来看，土壤是一种可更新的自然资源；但从人类生产利用的角度和人类生命的时间尺度来看，土壤则可被视为一种不可再生的自然资源，
27、所以要认真地保护土壤资源）； 具有地域分异规律； 具有位置的固定性和面积的有限性，同时具有不可替代性。,二、世界及我国土壤资源概况,（一）世界土壤资源概况面积有限；很不平衡。,（二）我国土地资源概况,极为丰富 人均耕地少 分布不均衡,三、土地资源开发利用中存在的问题,（一）耕地逐年减少，人地矛盾突出 （二）土壤侵蚀的危害 （三）土壤退化 生产力下降 （四）土壤盐碱化 （五）土地沙化 （六）土壤污染,四、土壤资源和合理利用和保护,（一）扩大耕地面积、盘活土地存量 （二）综合整治，合理布局 （三）改造土壤资源的障碍因素防治土壤侵蚀改良盐碱土改良沙土地防治土壤污染培肥土壤提高单位面积产量,南迦巴瓦峰
28、是喜马拉雅山东端最高峰，海拔7756米。高度排在世界最高峰行列的第15位,喜 马 拉 雅 山 土壤垂直分布图,红壤、黄壤,500 m,1500 m,2500 m,3500 m,4500 m,5500 m,6500 m,7500 m,8500 m,山地黄棕壤,山地灰棕壤,山地漂灰土（寒棕壤）,亚高山草甸土,高山草甸土,寒漠土,冰雪,梯田,珠江三角洲平原,珠江三角洲平原,耕地土壤侵蚀（水土流失）,黄土高原的水土流失,浑浊的黄河水,温带草原的水土流失,丘陵的水土流失,乱垦草原（引发风蚀）,饥饿的非洲,非 洲 饥 民,饥饿的苏丹1,饥饿的苏丹,饥饿的苏丹2,饥饿的苏丹,非洲猎人,非洲饥民2,非洲的人口,逃荒,我国土地沙漠化扩展速度,过度放牧导致沙漠化,青海湖畔,沙丘包围乡村,沙尘暴袭击北京,培育良种（大豆）,农林业技改,转基因作物,GM Food,
