1、 一土壤是地球陆地表面具有肥力能够生长植物的疏松层,是独立的历史自然体。其特征:有生物活性、孔隙结构。其功能:有肥力及生产性能,缓冲与净化功能。 土壤剖面是指从地面垂直向下至母质的土壤纵断面。土壤圈是地球表层系统的组成部分,它处于地球表层不同圈层界面及其相互作用的交叉带,是联系有机界与无机界的中心环节,也是结合地理环境各组成要素的纽带。土壤圈在陆地生态系统中的作用:保持生物活性,多样性和生产性对水体和溶质流动起调节作用对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解、固定和解毒作用具有贮存并循环生物圈及地表的养分和其它元素的功能土壤的本质属性:土壤肥力、土壤自净能力二 风化作用:地表矿物、岩石由于温度变
2、化、水、大气以及生物等种种外力的作用下,逐渐发生崩裂、粉碎、分解和产生新矿物的现象。矿物风化因素:矿物、岩石本身的化学成分和结构,外界环境条件。可分为物理风化,化学风化和生物风化三大类型。物理风化的主要方式:1. 热胀冷缩 冻融交替 层裂 盐类的潮解与结晶化学风化:岩石和矿物在大气,水及生物的相互作用下,发生化学成分和矿物组成的变化,并释放盐基、磷、铁、硫等养分,同时生成新的次生矿物的过程包括:A:溶解作用 B:水化作用 C.水解作用 (包括脱盐基、脱硅、富铝化过程,它是化学分解的主要过程,可使矿物彻底被分解破坏。 )生物风化包括: A.根系的挤压;B. 地衣、苔藓保蓄水分,加强化学风化;C.
3、呼吸产生的二氧化碳和有机酸,分解矿物等。 生物参与风化作用,也就意味着成土作用的开始。 石英是土壤中砂粒的主要来源,是最难被风化的原生矿物。次生矿物:原生矿物在各种化学风化因素(水化,水解,溶解及氧化)的作用下,改变了形态、成分和性质而形成的新矿物。次生矿物包括:1、层状铝硅酸盐类矿物:土壤中粘粒的主体, (其晶体的基本结构单元是若干硅氧四面体形成的硅氧片和若干铝氧八面体连接形成的水铝片构成)主要有 1 :1 型的高岭石组和 2 :1 型的蒙脱石、伊利石组 2、氧化物类矿物 3、简单盐类矿物:土壤中最常见盐类有碳酸盐、硫酸盐类、氯化物盐类等粗细不同的各粒级土粒在土壤中的相对比例(质量百分数)
4、,称为土壤质地(土壤机械组成) 。国际土粒分级标准:石砾( 2mm) 、砂粒(粗、细) (2mm-0.2mm-0.02mm) 、粉砂粒(0.02mm-0.002mm) 、粘粒(0.002mm)国际(美国)土壤质地分类标准:砂土类 壤土类 粘壤土类 粘土类 中国土壤质地分类: 砂土 壤土 粘土土壤有机质是土壤固相的组成成分之一。是土壤中形成的和外部加入的所有动、植物残体不同分解阶段的各种产物和合成产物的总称土壤有机质来源:1、植物残体(枯枝、落叶、落果、根系等)及分泌物;2、动物、微生物残体及分泌物和排泄物;3、人为施用的有机肥料。4、工农业副产品及生活污水废物等 土壤腐殖质包括:胡敏酸 富里酸
5、 胡敏素 棕腐酸土壤有机质的转化(矿质化,腐殖化)1 矿化作用:土壤有机质在土壤微生物及其酶的作用下,分解成二氧化碳和水,并释放出其中的矿质养分的过程。a 水的淋溶过程; b 动物转化过程;c 微生物的转化过程:碳水化合物的分解(氧化作用、发酵作用)含氮有机质的分解(水解作用,氨化作用,硝化作用, 反硝化作用 p49)2 腐殖化过程:土壤有机物在微生物作用下进行分解转化的同时,各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组织中的聚合转变为组成和结构比原来有机化合物更为复杂的新的有机化合物的过程。土壤固相组成的物理诊断特性主要包括土壤结构、密度、孔隙度、土壤颜色和土壤质地,它们是土壤发生的重要标志,
6、也是影响土壤与环境间热量、水分、养分和气体交换,以及土壤中物质迁移转化的重要因素,因此成为土壤分类和土壤资源开发利用的重要依据。三土壤空气与大气的差别:1)二氧化碳含量高:2)氧气含量低:3)相对湿度高;4)含还原性气体;5)组成和数量处于变化中。土壤热量来源:太阳辐射 地热 有机物分解 化学反应放热土壤水受到的三种吸引力:土粒的吸附力;毛管引力;重力土壤水的类型和性质:1 吸湿水:(固相土粒依其表面的分子引力和静电引力从大气和土壤空气中吸附气态水,附着在土粒表面成单分子或多分子层,称土壤吸湿水。 )特点:受土粒的吸力大,排列紧密,不能自由移动,无效水(当空气相对湿度 9498%时,达最大值称
7、最大吸湿量)2 膜状水:(吸湿水达到最大后,土粒还有剩余的引力吸附液态水,在吸湿水的外围形成一层水膜,称为膜状水,植物有效水。 ) 最大分子持水量:当膜状水达到最大厚度时的土壤含水量。3 毛管水:(土壤含水量超过最大分子持水量后,水分可以自由移动,靠毛管力保持在土壤孔隙中的水分称为毛管水。 ) 特点:()可以自由移动;()溶解养分能力;()植物有效。毛管支持水:地下水经毛管力上升进入并保持在土壤中的水分。毛管持水量:毛管支持水达到最大,包括吸湿水,膜状水,毛管上升水。毛管悬着水:当地下水位较深,不受地下水影响,靠毛管力将降雨或流水保持在土壤土层。田间持水量:毛管悬着水达到最大时的土壤含水量。是
8、农田土壤保持的最大水量,是旱地土壤灌溉的上限(质地,腐殖质) 。4 土壤重力水:土壤水分含量超过田间持水量,过量水分不能被毛管吸持,而在重力作用下沿大孔隙向下渗漏成为多余的水。壤胶体的特性:1、具有巨大的比表面积和表面能 2、具有电性 3、具有凝聚-分散性。四道库恰耶夫提出气候、生物、母质、地形和时间是土壤形成的主要因素,从而创立了土壤形成因素学说,奠定了土壤发生学理论基础。自然成土因素的有:气候、生物、母质(或岩石) 、地形和时间。五大成土因素对成土过程的影响: 气候是土壤形成的能量源泉,决定土壤发生发育的方向和强度(p124) ; 生物将太阳辐射能转变为化学能引入成土过程,并合成土壤腐殖质
9、,它们还是土壤有机质的分解者(p133); 母质是岩石风化物,是土壤形成的基础 (p139);地形是土壤形成发育的空间条件,通过影响地表物质能量的再分配,从而影响成土过程(p141); 时间是阐明土壤形成发展的历史动态过程(p146)。五大自然成土因素的关系(既独立又相互制约)母质形成土壤的物质基础;气候推动自然界物质转化与能量的迁移;生物参与养分限循环,将无机养分以有机质的形式积累于母质中,达到改造母质,形成土壤;地形重新分配水热条件,间接影响物质循环和能量交换;时间空间因素作用效果的不积累和加强。 制约: 四川盆地(中亚热带湿润气候)应广泛形成黄壤 但紫色岩广露 形成大量紫色土,即紫色岩阻
10、碍了气候条件的作用五土壤形成的实质是由土壤的地球化学和有机质积累两个基本过程组成的(地质大循环和生物小循环的矛盾统一 ) 。地质大循环过程:地壳表层的岩石矿物经过风化,形成细小的颗粒,同时有一部分元素溶于水,这些岩石矿物的风化物随流水进入海洋,在海洋中经过长期的地质作用重新形成各种沉积岩。在地壳上升的运动中,沉积岩由海洋的底部上升形成大陆;沉积岩暴露于地表之后,又重新进行风化和淋溶,重复的进行着这种作用。过程:基岩出露地表风化淋溶风化壳搬运沉积物沉积岩;生物小循环:土壤中的生物,特别是绿色植物选择吸收各种矿质养分,通过光合作用合成有机物,当生物体死去之后,生物残体通过微生物的分解作用,各种养分
11、又重新释放出来的周而复始的有机质的合成与分解对立的统一过程。过程:低等生物使母质积累有机质和养分地衣、苔藓高等绿色植物;地质大循环和生物小循环的关系 :1、地质大循环是生物小循环的基础;2、两个循环过程同时并存,互相联系,相互作用,推动土壤不停地运动和发展。 3、地质大循环:植物养分元素的释放淋失过程。4、生物小循环:植物养分元素的积累过程。基本土壤形成过程(一)原始成土过程:岩石风化或成土过程的起始阶段,一般在低等植物参与下进行。(二)有机质累积过程:(1)腐殖化(2)泥炭化(过湿条件下) (3)矿质化(好气环境下的土壤中)(三)灰化过程 寒湿、郁闭的针叶林植被下,真菌分解凋落物,产生酸性很
12、强的有机酸(富里酸) ,有机酸溶液在下渗过程中,使上部土体中的碱金属和碱土金属淋失。由于酸性很强, 便破坏矿物晶格,土壤矿物中的硅、铝、铁发生分离。Fe、Al 随溶液淋溶淀积于土层下部,而 SiO2 则残留在土体亚表层,从而在亚表层形成灰白色淋溶层次,称灰化层。土壤剖面三个最基本的发生层:1、淋溶层(A):处于土体最上部,又称为表土层。它包括有机质的累积层和物质的淋溶层。在比较湿润的地区,该层内发生着物质的淋溶,故称为淋溶层。2、淀积层(B):它处于 A 层的下面,是物质淀积作用造成的。一个完全发育的土壤剖面必须具备这一个土层。3、母质层(C):处于土体最下部,没有发生明显的成土作用,其组成物
13、就是母质。泥炭层:代号 H淋溶层(E):国际通用代码;E 层的颜色通常比 B 层或 A 层为淡。白浆土中的白浆层就是典型的 E 层。土壤质地分为:砂土、砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土和粘土六级六中国土壤分类仍属美国马伯特土壤分类。以土类为基本单元,以土系为基层单元,分为显域、隐域和泛域土 3 个土纲、7 个亚纲、18 个土类。土壤发生学是土壤分类的理论基础。中国土壤分类系统(1992 年 P224)设立土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种和亚种等7 级分类单元,将中国土壤划分为铁铝土、淋溶土、半淋溶土、钙层土、干旱土、漠土、初育土、半水成土、水成土、人为土和高山土等共 12 个土纲。1.诊断层:
14、用以识别土壤类别、在性质上有一系列定量说明的土层。定量化的诊断层是现代土壤分类的核心。2.诊断特性:用于分类的不是土层,而是具有定量规定的土壤性质(形态的、物理的、化学的) ,称为诊断特性。中国土壤系统分类为六级制:土纲(14 个) 、亚纲、土类、亚类、土族和土系。一、土纲:最高分类级别,根据主要成土过程产生的性质或影响主要成土过程的性质划分。二、亚纲:土纲的辅助级别,主要根据影响现代成土过程的控制因素所反映的性质(水分、温度、岩性)划分。三、土类:根据反映主要成土过程强度或次要成土过程或次要控制因素的表现性质划分。四、亚类:根据是否偏离中心概念,是否具有附加过程的特性和是否有母质残留的特性划
15、分。五、土族:主要反映与土壤利用管理有关的土壤理化性质发生明显分异的续分单元。六、土系:由单个土体的聚合体特征反映。美国土壤系统分类分土纲、亚纲、大土类、亚类、土族和土系等六级。森林土纲系列是土壤形成发育主系列的重要组成部分,它包括有灰土、淋溶土、富铁土、铁铝土。主要分布在湿润气候区,其土壤的共同特征是酸性或强酸性,土壤水分状况多为湿润或长湿润土壤水分状况。七灰土 :灰化过程:寒湿、郁闭的针叶林植被下,真菌分解凋落物,产生酸性很强的有机酸(富里酸) ,有机酸溶液在下渗过程中,土壤矿物中的硅、铝、铁发生分离。Fe、Al 随溶液淋溶淀积于土层下部,而 SiO2 则残留在土体亚表层,形成灰白色淋溶层
16、次即灰化层,其下形成较紧实的、棕褐色的腐殖质铁铝淀积层。地理分布:灰土广泛分布于北半球高纬度地区,即寒温带针叶林气候区。在欧亚大陆北部和北美大陆北部呈现纬向地带性分布。在中国,灰土分布区相对较小,灰土主要集中分布于大兴安岭北端地势较高,土层浅薄的残积物母质上。土壤性状特征:在寒温带湿润的气候条件下,针叶林对土壤有机物累积过程具有重要的作用,强酸性化合物将矿物分解成为各种氧化物,并使土体发生分异。富铁土:富铁铝化过程:因脱硅引起的铁、铝相对富集过程。在热带、亚热高温高湿条件下,铝硅酸盐矿物强烈分解,释放出大量的盐基,并形成游离硅酸和铁、铝氧化物;盐基和硅酸均可移动而遭到淋溶,而难移动的铁、铝氧化
17、物则相对富集起来,形成铁盘或聚铁网纹层。地理分布:富铁土广泛分布于世界亚热带地区。在中国富铁土则广泛分布在江苏、江西、浙江、安徽、湖南、湖北、四川、福建大部分地区,以及广东、广西、海南、台湾、贵州、云南、西藏部分地区。 土壤性状特性:主导成土过程:中度风化作用、强烈盐基淋失作用、明显脱硅和铁铝氧化物富集作用。 富铁土的土体构型为 AhBsC。土壤剖面通体呈酸性或强酸性,土壤质地黏重,黏粒硅铝率在 2.02.4 之间,黏土矿物以高岭石为主。盐成土:地理分布和成土因素:盐成土主要分布在干旱、半干旱和半湿润区的低平洼地、滨海平原以及红树林区。盐成土是在气候、水文、地形地貌、母质等自然因素和人为因素综
18、合作用下,盐类直接参与成土过程而形成的。主导成土过程和土壤特性盐化过程:土体中各种易溶性盐类在土壤表层积聚的过程。碱化过程:土壤胶体上吸持较多交换性钠,使土壤呈碱性反应,并引起土壤物理性质恶化的过程。 盐化与碱化伴随进行。先发生盐化过程,产生交换性钠,从而产生碱化,即碱化和盐化是相互交替进行的。特征:盐成土表层常有白色或灰白色盐分富集,盐成土中的碱土则具有特殊的土体构型,即 E(淋溶层)Btn(碱化层) Bz(盐化层)C(母质层)型。盐成土有机质含量低,pH 值高,土壤结构差,盐分或代换性钠离子含量高。 九 土壤资源是指具有农业、林业、牧业生产力的各种土壤类型的总称,是人类生存与发展过程中最基
19、本、最广泛、最重要的自然资源之一。土壤资源具有质(土壤肥力) 和量(面积)两方面内容。世界土壤资源的现状1、低质量的土壤资源比例大 2、类型繁多,利用差异大3、耕地面积小,开发有一定潜力(但开发难度大,难以利用;分布不平衡,与人口分布不相适应,非洲、南美洲,大洋洲人口少,但可开发耕地多)我国土壤资源的特点1、土壤资源丰富、类型多样 2、山地面积多,平原面积少 3、耕地面积小,分布不平衡土壤资源存在的问题1、耕地面积减少,人地矛盾突出 2、土壤侵蚀严重,危害巨大 3、土壤资源退化,肥力下降 4、土壤盐碱化,沙化加剧 5、土壤污染日益严重,农田生态环境恶化土壤资源的利用与保护一、利用和保护相结合,
20、防治土壤的侵蚀 二、采用多种措施,改良盐碱土及沙土 三、培肥土壤,提高单位面积产量 四、防治结合,减少土壤污染五、扩大耕地面积,限制乱占农业用地 六、综合整治,合理布局土壤退化的类型水蚀即面蚀或片蚀,最常见,遍布世界所有国家。水蚀致使肥沃表土丧失。风蚀广泛发生于干旱、半干旱地区的风力侵蚀现象,导致沙漠化加剧。化学性损蚀指土壤肥力的损失和性质的变化、主要因酸化、盐碱化,及其它污染。物理性损蚀指土壤结构性状的变化,如结构密实,土壤板结。土壤质量是指土壤具有维持生态系统生产力和动植物健康而不发生土壤退化和其他生态环境问题的能力。土壤污染:土壤是人类最基本的生产资料和劳动的对象;土壤又是人类生产和生活
21、的场所。这样人类活动可使来自外界的大量物质快速、集中地投入到土壤圈的局部,在土壤中累积,从而造成了土壤污染。土壤污染物归并为无机污染物和有机污染物两大类 简答:1 简述地质大循环和生物小循环的关系。2、什么是阳离子交换作用,影响阳离子交换作用的因素有哪些?3、什么是阳离子交换量?影响土壤阳离子交换量的因素有哪些?4、什么是土壤盐基饱和度?土壤盐基饱和度和土壤 pH 值有什么关系?5、以硅酸(H2SiO4)为例画图说明土壤胶体的构造?6、土壤具有缓冲性能的原因是什么?7、土壤胶体有哪些特性? 8、简述成土因素学说的主要内容。9、简述灰化淀积层的形成过程。10、以蛋白质为例,简述土壤有机质的转化过程。11、简述土壤腐殖质的分离过程。12、简述土壤有机质在土壤肥力中的作用。13、简述土壤水分在土壤肥力中的作用。14、简述影响土壤氧化还原过程的因素。15 简述土壤团粒结构的形成过程。16、简述影响阳离子交换能力大小的因素。17、简述土壤胶体电荷的起因。18、简述土壤质地与土壤肥力的关系。 、论述:1 土壤是母质、气候、生物、地形以及时间等因素综合作用之下的产物,请任选前四种成土因素中的两个,举例论述其在土壤形成过程中的作用。2、举例说明世界土壤的纬度地带性分布的表现形式。3、分析土壤在地理环境中的作用。4、以中国的东部沿海地区为例分析说明气候、植被以及土壤三者之间的相互关系。