1、第2章 土壤矿物质 Soil Mineralogy,蔡德利 资源与环境系 TsaiD,主要内容,2.1 土壤的组成（Soil Components） 2.2 土壤矿物质（Soil Mineral Substance / 地学基础，Foundation of Soil Geology） 2.3 岩石风化和土壤的形成（Rock Weathering & Soil Formation）,矿物,岩石,风化,土壤母质,土壤,书上的第一章和第七章的主要内容,2.1 土壤的组成（Soil Components）,土壤三相（three phases of soil）：固相、液相和气相 土壤是由固相、液相和气相
2、三种物质组成的疏松多孔体。 固相（soil solid phase）物质即固体土粒，约占土壤总体积的50%，包括矿物质和有机质，矿物质占总体积的45%以上，有机质占5%左右。,http:/cse.cosm.sc.edu/hses/SoilNSed/soil/pages/comp.htm,2.1 土壤的组成（Soil Components）,土壤三相（three phases of soil）： 固相物质所构成的孔隙中分布着液相（soil liquid phase）和气相（soil air phase）物质。 液相物质即土壤水分，其中含可溶性物质。 气相物质即土壤空气。土壤中还有活的生物。,2.
3、1 土壤的组成（Soil Components）,理想土壤的组成：,固相、液相、气相物质之间绝非各自孤立和不变，而是始终处于相互联系、相互制约和不断运动之中的统一体。 三相物质存在的比例关系及其运动发展状况都直接影响着肥力，因此，是土壤肥力的物质基础。,2.1 土壤的组成（Soil Components）,土壤,固体土粒,粒间空隙,土壤生物,矿物质,有机质,土壤水分,土壤空气,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,2.2.1 矿物 2.2.2 岩石 2.2.3 地质作用（略）,矿物,原生矿物,次生矿物,特点； 类型； 结构.,2.2 土壤矿物质（Mineral Substa
4、nce）,矿物质是构成土壤的基本物质，是土体的“骨架”。 矿物质是植物矿质营养的源泉，是全面影响土壤肥力高低的一个决定性因素。 一般，体积占土壤总体积的45%以上； 重量占土粒总重量的95%以上 。 矿物（mineral）是一类具有一定的化学组成、物理性质和内部构造而天然存在于地壳中的化合物或单质化学元素。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,矿物（mineral）: 来源：是地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的自然产物； 作用：是岩石的基本组成单位； 形态： 绝大多数是由两种以上的元素组成的化合物，如石英（SiO2） 也有少数由一种元素组成，如金刚石（C）、石墨、金等
5、。 绝大多数是固态矿物，少数为液态或胶体状态。气态矿物，如天然气；液态矿物，如汞。 还有少数有机态矿物，如石油。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,土壤中矿物的分类: 原生矿物（primary mineral）是由地壳深处的岩浆直接冷凝和结晶而形成的矿物。如石英、云母、长石等。 次生矿物（secondary mineral）是在地壳中或地表面，由原生矿物经风化和变质作用后，改变了原来的形态、性质和成分，形成的新的矿物。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,原生矿物（primary mineral）的主要类型：,2.2 土壤矿物质（Mineral S
6、ubstance）,正长石（orthoclase）：,正长石，又称钾长石，是土壤中钾元素的重要来源。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,斜长石（plagioclase）：,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,白云母（muscovite）：,白云母，又称钾云母，是土壤中钾元素的来源之一。黑云母也是钾元素的来源，更易分解，风化。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,角闪石（hornblende）：,含盐基丰富，化学稳定性低，容易被彻底分解。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,辉石（pyroxene）：,2.
7、2 土壤矿物质（Mineral Substance）,石英（quartz）：,不易风化，是土壤中砂粒的主要来源。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,磷灰石（apatite）：,磷灰石是制造磷肥的主要原料，是植物磷元素的主要来源。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,氧化铁类矿物 赤铁矿（Fe2O3） ，常使土壤染成红色。 磁铁矿（Fe3O4） ，具磁性。 黄铁矿（FeS2） ，分解后形成硫酸盐。 方解石（CaCO3） 方解石是土壤中碳酸钙的主要来源。 褐铁矿（Fe2O3 3H2O） 由赤铁矿水化形成的一种含水氧化铁，是土壤黄色和棕色染色剂。,2.2
8、 土壤矿物质（Mineral Substance）,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,硅酸盐类矿物的结构: 大部分原生矿物是硅酸盐，它们的基本结构是硅氧四面体，部分矿物中还有铝氧八面体。 多个硅氧四面体或铝氧八面体通过共用氧连接可形成链状、片状等不同的结构，可分别形成称为硅氧片和铝氧片的片状结构。 由硅氧片和铝氧片可产生种类繁多的矿物。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,硅氧四面体的结构:,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,硅氧四面体的结构:,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,铝氧八面体的结构:,2
9、.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,铝氧八面体的结构:,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,同晶置换（isomorphous substitution）: 在部分矿物中，一些半径与硅相似的离子可代替硅而进入四面体结构，如Al3+代替Si4+，导致四面体结构的电荷不平衡，使得四面体产生一个剩余负电荷。 这种由一种离子替换另一种离子而晶格结构不变，并产生剩余负电荷的现象称为同晶置换。,同晶置换在次生矿物中较为普遍，是矿物和土壤胶体电荷的主要来源。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,土壤中同晶替代的规律： 1、高价阳离子被低价阳离子取
10、代的多；因此，土壤胶体一般其净电荷为阴性。 2、四面体中的Si4+被Al3+替代，八面体中Al3+被Mg2+替代。 3、同晶替代现象在2:1和2:1:1型的粘土矿物中较普遍，而1:1型的粘土矿物中则相对较少。,同晶替代的结果使土壤产生永久电荷，能吸附土壤溶液中带相反电荷的离子,使土壤具有保肥能力。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,土壤中的原生矿物： 土壤中的石砾、砂粒几乎全是由原生矿物组成的，多以石英为主； 粉粒绝大部分也是石英和原生硅酸盐类矿物； 矿质颗粒愈粗，含石英和原生硅酸盐类矿物愈多；反之，矿质颗粒愈细，含量愈少，而次生矿物的含量则增加。,2.2 土壤矿物质（
11、Mineral Substance）,次生矿物（secondary mineral）的特点 : 抗风化能力强； 颗粒细小，比表面积大； 同晶置换普遍，结晶程度低； 在土壤中呈明显的胶体性质，对土壤肥力的高低起重要的作用。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,次生矿物（secondary mineral）的主要类型 :,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,大多数土壤中的次生矿物主要是层状铝硅酸盐矿物，其基本结构单元是铝氧片和硅氧片。 按照硅氧片和铝氧片的结合比例，铝硅酸盐矿物分为11、21、2：1：1等类型。 高岭石族（The Kaolinite Gr
12、oup），1:1型。 蒙脱石族（The Montmorillonite/Smectite Group），2:1型。 伊利石族（The Illite (or The Clay-mica) Group），2:1型。 绿泥石族（The Chlorite Group），2:1:1型。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,1:1型单位晶层: 由一个硅片和一个铝片构成。 硅片顶端的活性氧与铝片底层的活性氧通过共用的方式形成单位晶层。 1:1型层状铝硅酸盐的单位晶层有两个不同的层面，一个是由具有六角形空穴的氧原子层面，一个是由氢氧构成的层面。,2.2 土壤矿物质（Mineral Sub
13、stance）,高岭石（kaolinite）族：,高岭石（kaolinite） 迪开石（dickite） 珍珠石（nacrite）,四面体片与八面体片通过共用氧原子结合成一个晶片，晶片间以氢键相连，水化时基本不膨胀。同晶置换少，CEC约1-5mmol/g。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,2:1型单位晶层: 由两个硅片夹一个铝片构成。 两个硅片顶端的氧都向着铝片，铝片上下两层氧分别与硅片通过共用顶端氧的方式形成单位晶层。 2:1型层状硅酸盐的单位晶层的两个层面都是氧原子面。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,蒙脱石（montmorillonit
14、e）族：,叶蜡石（pyrophyllite） 滑石（talc） 蛭石（vermiculite） 皂石（saponite） 绿脱石（nontronite） 蒙脱石（montmorillonite）,两个四面体片夹一八面体片组成一个晶片，八面体片中，部分Mg取代Al而使层片带负电，多余电荷由层间阳离子中和。CEC约80-150mmol/g。水化时膨胀严重。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,伊利石（illite）族：,晶片结构类似蒙脱石，四面体中的Si部分被Al取代，层间阳离子为K+，K+嵌入四面体层的六角孔隙，由于强烈的静电作用使相邻晶片紧密结合。水化时不膨胀，CEC0。
15、,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,2:1:1型单位晶层: 在2:1单位晶层的基础上多了一个八面体片水镁片或水铝片 2:1:1型单位晶层由两个硅片、一个铝片和一个镁片（或铝片）构成。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,绿泥石（chlorite）族：,在伊利石的相邻晶片间加入一个八面体片，此八面体片中Mg被Al部分取代而带正电荷，中和了相邻晶片上的负电荷。由于强烈的静电吸引使其成为非膨胀粘土。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,2.2.1 矿物 2.2.2 岩石 2.2.3 地质作用（略）,岩石,岩浆岩,沉积岩,变质岩,定义
16、.,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,岩浆岩（igneous rocks） : 又叫火成岩。是地球内部岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝形成的岩石。 它的特征是没有层次，没有化石，不含有机沉淀物。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,主要的岩浆岩:,酸性岩，SiO2含量65%，如花岗岩,流纹岩,中性岩，SiO2 含量5265%，如闪长岩,安山岩,基性岩，SiO2 含量4552%，如辉长岩,玄武岩,超基性岩 ，SiO2含量45%，如橄榄岩,脉岩，如伟晶岩,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,主要的岩浆岩: 中国岩浆岩分布广泛，侵入岩出露
17、面积为997390km2，占全国陆地面积的10.4%。 其中： 超镁铁岩面积为16360km2,占侵入岩面积的1-6%； 镁铁岩7044km2，占7-1%； 中性岩（含中基性岩）47600km2，占4-8%； 酸性岩（含中酸性岩）861690km2，占86-4%； 碱性岩1300km2，占0-1%。 岩浆活动十分频繁，从太古宙至近期都有发生。岩浆活动的方式多种多样，既有岩浆喷溢和爆发，又有岩浆侵入。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,岩浆岩：玄武岩,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,沉积岩
18、（sedimentary rocks） : 是在地球表面或接近地表的条件下，由风化的疏松物质经过搬运、沉积和成岩作用形成的岩石。 即各种先成的岩石（岩浆岩、变质岩、原有沉积岩）经风化、搬运、沉积、重新固结而成的岩石。 生物的遗骸或生物的新陈代谢作用所形成的物质的沉积也会形成沉积岩。 它的主要特征是一般具有成层性，常含有化石。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,变质岩（metamorphic rocks） : 岩浆岩或沉积岩受到地壳运动或岩浆活动造成的高温高压作用，使矿物重新结晶或作定向排列，甚至化学成分发生剧烈的
19、变化而形成新的岩石。 这种促使岩石发生变化的作用称为变质作用，由变质作用形成的新岩石称为变质岩。,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,2.2 土壤矿物质（Mineral Substance）,地壳物质循环:,2.3 岩石风化和土壤形成,2.3.1 风化的类型 物理风化作用（physical weathering） 化学风化作用（chemical weathering） 生物风化作用（biological weathering） 2.3.2 土壤母质(风化产物)的性质和类型 2.3.3 土壤的形成 土壤统一形成学说,http:/cse.cosm.sc.edu/hses/We
20、ather/frames.htm,2.3 岩石风化和土壤形成,2.3.1 风化的类型 无论哪类岩石，当它处在与它形成时的环境条件时，它都是很稳定的；但是一旦条件发生了变化，岩石的形态、性质就会发生相应的改变，这种作用称为风化作用（weathering）。 在多种因素长期而复杂的影响作用下，岩石逐渐失去了稳定性。 类型：物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用 关系：相互影响，相互联系，在不同的外界条件下各有侧重。,2.3 岩石风化和土壤形成,物理风化作用（physical weathering） 在风力、流水、结冰、温度变化的作用下，岩石发生机械崩解作用，由大块破碎成小块、碎屑或颗粒，这种作用
21、称为物理风化作用。,2.3 岩石风化和土壤形成,物理风化作用（physical weathering）,2.3 岩石风化和土壤形成,物理风化作用（physical weathering） 引起物理风化作用的因素很多，主要有 热力作用(thermal expansion)：岩石受热后引起表层和内部热胀冷缩不同引起。 冰劈作用(frost wedging)：进入岩石裂缝中的水反复融化与冻结，对岩面产生劈裂作用而引起。 风和流水的作用：主要风和流水把岩石表层剥落的碎屑吹走、冲走及磨蚀。 冰川作用：冰川底部和两侧的岩石会受到冰川的压力和磨蚀作用而破碎。 卸荷作用(stress release)：指由岩
22、石卸荷释重而引起的剥离作用。在花岗岩分布区最为常见。,2.3 岩石风化和土壤形成,气温变化引起岩石胀缩不均而崩解过程示意图 a、b、c、d 表示风化过程,由于冰的冻结扩大了岩石的裂隙,2.3 岩石风化和土壤形成,EXAMPLE OF FROST WEDGING(冰劈) This rock has been split by frost wedging and crystalization of salts in the arid, hot-cold climate of the Qaidam Basin at about 3000 meters above sea level.,2.3 岩石风
23、化和土壤形成,EXAMPLE OF EXFOLIATION(表皮剥脱),2.3 岩石风化和土壤形成,EXAMPLE OF WIND ABRASION （风蚀）,2.3 岩石风化和土壤形成,物理风化作用（physical weathering）,风蚀残土墩,2.3 岩石风化和土壤形成,物理风化作用（physical weathering）,魔鬼城,2.3 岩石风化和土壤形成,物理风化作用（physical weathering） 结果： 虽然岩石的矿物组成和化学组成没有发生变化，但它使岩石发生机械破碎，成为大小不等的石砾和碎屑，表面积大为增加，成为疏松多孔的堆积物，获得了岩石所不具有的对水分和空
24、气的通透性，为化学风化创造了有利的条件。 物理风化造成的岩石碎屑，粒径一般都大于0.01mm，形成母质或土壤中的粗粒部分。,2.3 岩石风化和土壤形成,化学风化作用（chemical weathering） 在H2O、CO2、O2的参与下，岩石可发生溶解、水化、水解、氧化等一系列的化学作用，使岩石碎屑的大小、形状和性质发生更深刻、更彻底的改变，这种作用称为化学风化作用。,2.3 岩石风化和土壤形成,化学风化作用（chemical weathering） 引起化学风化作用的主要因素有： 溶解作用（dissolution） 水化作用（hydration）：矿物与水化合称为水化作用。 水解作用（hy
25、drolysis）：指矿物与水发生反应而分解的作用。是化学风化作用中最重要的一种作用。 氧化作用（oxygen） 碳酸化作用（acid）：碳酸与岩石中的金属离子发生反应形成碳酸盐的作用称之为碳酸化作用。,2.3 岩石风化和土壤形成,Water Droplets on Soda Straw Stalactites 苏达钟乳石/管状水腊管上的水滴,2.3 岩石风化和土壤形成,化学风化作用（chemical weathering） 结果：改变了原来岩石矿物的化学成分和性质。 释放出可溶性的盐基物质，如KHCO3、Ca(HCO3)2、Ca(H2PO4)2等，它们是植物养料的来源； 产生胶体物质（col
26、loidal matter），一般均0.001mm，如氧化铁、氧化铝和氧化硅等及其水化物，以及高岭石等粘粒矿物，这些物质构成土壤的粘粒部分； 难溶的残留物质，主要是抗风化的原生矿物，如石英、白云母等，构成土壤的粗粒部分。,2.3 岩石风化和土壤形成,生物风化作用（biological weathering） 生活在岩石表面和岩石碎屑层中的各种生物由于它们的生命活动对岩石和矿物的风化也产生重要影响，如植物根系生长而产生的挤压作用，微生物产生的有机酸的溶解作用，岩石表面的地衣、藻类等低等植物对岩石中某些元素的吸收等都会直接或间接地促进岩石矿物的破碎和分解，这种作用称为生物风化作用。,2.3 岩石风
27、化和土壤形成,生物风化作用（biological weathering） 生物风化作用主要有两个方面：1生物的机械破碎作用：由生物的生命活动引起的岩石机械破碎作用(物理风化)。例如：根劈作用。2生物的化学分解作用：有些生物在生命活动中靠分泌酸类物质分解岩石，从中吸取营养物质。,2.3 岩石风化和土壤形成,TREE GROWING IN CREVICE （裂缝中生长的树）,2.3 岩石风化和土壤形成,2.3.2 土壤母质(风化产物)的性质和类型 岩石风化的结果是形成了新的疏松的风化产物（weathering product）。 覆盖在地球陆地上的这些风化产物构成一层厚度不等的外壳，叫做风化壳（w
28、eathering crust）。 因为风化壳是形成土壤的基础，故称之为土壤母质或成土母质（parent material）。,2.3 岩石风化和土壤形成,2.3.2 土壤母质(风化产物)的性质和类型 成土母质通过成土过程（soil-forming process）可发育为土壤。 岩石风化形成的母质，有的残留在原地堆积；有的则受重力、水、风、冰川等外力的作用搬运到别在地方重新沉积下来，形成各种沉积物。所以母质分为残积母质（residual material）和运积母质。,2.3 岩石风化和土壤形成,2.3.2 土壤母质(风化产物)的性质和类型 成土母质虽然与岩石有了较大区别，但仍不具备土壤最基
29、本的特性土壤肥力，成土母质不是土壤，只是为土壤的形成提供了物质条件。 成土母质的特性1. 表面积的增加 2. 孔隙性的发展3. 植物营养元素的释放,2.3 岩石风化和土壤形成,成土母质的类型： （1）残积物（residual deposits）：也称原积物，岩石经过风化后残留在原地未经搬运的风化物。 多分布在山地及丘陵上部。 特点是层次薄，理化性质与母岩几近一致，表层质地较细，往下渐粗，逐渐过渡到岩石层，母岩对其特性影响很大。,2.3 岩石风化和土壤形成,成土母质的类型： （2）坡积物（colluvial debris）：指风化物在雨水、融雪水、其他流水的作用下，被搬运到山坡中、下部的运积物。
30、 特点中层次稍厚。 坡积物的性状决定于山坡上部的岩性，与下部母岩无过渡关系。,2.3 岩石风化和土壤形成,坡积母质,2.3 岩石风化和土壤形成,成土母质的类型： （3）洪积物：是山洪夹杂泥沙和碎石沉积在山前谷口一带的一种运积母质。 洪积母质往往形成扇形，称为洪积扇。 洪积物的母质层较深厚，养分丰富，形成的土壤肥力较高。,2.3 岩石风化和土壤形成,洪积母质,2.3 岩石风化和土壤形成,成土母质的类型： （4）冲积物（alluvial stream deposits）：冲积物指被河水或山溪水搬运而沉积的物质。 冲积物因流域广，成分复杂，养分也比较丰富。 河水中挟带的泥沙，在中下游两岸与入海口沉积
31、而成。它的分布面积广，面积大，所有的江河在其中下游都在这种母质分布。,2.3 岩石风化和土壤形成,冲积母质,2.3 岩石风化和土壤形成,成土母质的类型： （5）湖积物：湖积物指原湖泊底部的沉积物质，以后由于湖水位的下降或陆地上升而出露的一种母质。,2.3 岩石风化和土壤形成,成土母质的类型： （6）海积物（marine sediments）：浅海沉积物指河流携带泥沙，在海岸边沉积的物质。,2.3 岩石风化和土壤形成,成土母质的类型： （7）风积物（parent materials transported by wind）：风积物是经风搬运而堆积的物质，如风成砂和黄土。 形成的土壤肥力低。 一般
32、风积物多为砂丘、砂岗等。,2.3 岩石风化和土壤形成,成土母质的类型： (8) 黄土：黄土是由风搬运沉积的第四纪陆相粉砂质富含碳酸钙的土状沉积物。 黄土形成的土壤肥力一般较高。,2.3 岩石风化和土壤形成,成土母质的类型： (9) 第四纪红色粘土：指第四纪温暖潮湿气候下形成的红色粘质残积物或运积物。 质地粘重，呈红色、棕红色，养分含量少，酸至强酸反应。,2.3 岩石风化和土壤形成,成土母质的类型： (10) 冰川沉积物和冰水沉积物：冰川沉积物由冰川搬运的粉砂、沙砾石和漂砾等混合的非层状沉积的物质。 冰水沉积物指由冰川搬运，以后为冰川融水的水流所分选、沉积的物质。 在我国分布较广，但多不连续，呈
33、小片分布。,2.3 岩石风化和土壤形成,成土母质的类型： 残积物：风化物后未经搬运 坡积物：风化物在重力或径流作用在坡体上沉积 洪积物：经洪水的搬运在山前沉积 冲积物（河床、河漫滩，牛轭湖，三角洲等） 湖积物：积水沉积 风积物：风力搬运和沉积 黄土母质：风成母质 滨海沉积物：海相沉积物,2.3 岩石风化和土壤形成,河流沉积二元结构，延庆盆地,2.3 岩石风化和土壤形成,风积体：流动沙地沙波纹（毛乌素）,2.3 岩石风化和土壤形成,黄土母质：峁边线,2.3 岩石风化和土壤形成,2.3.3 土壤的形成 土壤统一形成学说的内容（3句话）： (1) 土壤的本质是土壤肥力，土壤的形成发育过程也就是土壤肥
34、力的形成变化过程，土壤的形成和发展变化是地质大循环和生物小循环的统一。,2.3 岩石风化和土壤形成,土壤统一形成学说 (2) 土壤肥力的变化决定于大小循环的强弱对比，这种对比关系决定于以生物为主导，包括母质、气候、地形、时间五大自然成土因素。,2.3 岩石风化和土壤形成,土壤统一形成学说 (3) 随着土壤肥力的发展，土壤类型也不断更替，土壤类型更迭是土壤肥力从量变到质变的飞跃，是和土壤生物的演化更迭相统一的。我们目前所区分的各种土壤仅仅是时间极长、范围极广的土壤统一形成过程中静止的瞬间。,2.3 岩石风化和土壤形成,2.3.3 土壤的形成 土壤形成的实质是地质大循环（营养元素的释放和淋溶过程）
35、和生物小循环（营养元素被生物吸收、积累和释放过程）的矛盾统一。 地质大循环：植物营养物质由大陆流到海洋，海洋又变为大陆后，这些物质又由新的大陆流向新的海洋。营养物质的这种循环过程称为植物营养物质的地质大循环。,2.3 岩石风化和土壤形成,2.3.3 土壤的形成 生物小循环：通过植物（包括所有参与这一过程的生物）的反复吸收利用和积累营养物质的过程，称为营养物质的生物小循环。,2.3 岩石风化和土壤形成,2.3.3 土壤的形成 地质大循环与生物小循环的矛盾统一： 生物小循环是构成地质大循环中地表物质运动的一部分。地质大循环使营养元素不断向下淋失，而生物小循环却从地质大循环中不断地积累生物所必需的营
36、养元素。 按照生物界的发展过程，原始生物要求的营养元素种类少、数量低，所以积累在土壤中的营养物质也少。 随生物种类的进化，通过生物的选择性吸收，土壤中的养分积累也越来越多。生物对土壤的影响是逐渐扩大和加深的。 在地质大循环和生物小循环这一对矛盾相互作用、不断发展的过程中，土壤肥力也得到不断发展。,2.3 岩石风化和土壤形成,影响土壤形成的因素（soil-forming factor） 自然成土因素：影响土壤形成过程的因素，在没有受人类经济活动影响的成土过程中，称之为自然成土因素。 属于自然成土因素的有：生物、气候、母质（或岩石）、地形和时间。 人为因素,2.3 岩石风化和土壤形成,S = f
37、(cl, o, r, p, t, . . .) S = soil or soil property cl= climate o = organisms (plants, animals) r = relief p = parent material t = time,2.3 岩石风化和土壤形成,Soil State Factors,2.3 岩石风化和土壤形成,影响土壤形成的因素（soil-forming factor） 母质（Parent material）：母质是岩石风化的产物，是自然土壤形成的物质基础。它对土壤的物理性质和化学性质的影响极为明显。 如花岗岩中的长石、云母易风化，并富含钾素；
38、 石英不易风化，经常呈砂粒残留在土壤中。 花岗岩母质上发育的土壤，往往砂粒比例适中。 页岩是由富含粘土的物质经过硬化后形成的，所以在其风化产物上形成的土壤，质地较粘重。,2.3 岩石风化和土壤形成,影响土壤形成的因素（soil-forming factor） 生物（Biota）：植物着生于母质后，就开始了土壤的形成作用。植物和其死体所产生的物理作用和化学作用，不断地改善着土壤的肥力状况。 主要是高等绿色植物通过选择吸收养分，合成有机质并在死亡后积累在土壤中。 土壤微生物及小动物分解有机质，释放出养分，同时还合成稳定的腐殖物质。 一方面增加了有机质，另一方面也改造了土壤的物理性质，形成各种土壤结
39、构。,2.3 岩石风化和土壤形成,影响土壤形成的因素（soil-forming factor） 气候（Climate）：气候对土壤形成的作用十分复杂。它直接影响在土壤形成过程中起重要作用的水分和热量条件，同时在很大程度上决定着各种植被类型的分布，从而影响土壤矿物和土壤有机质的分解和合成。 温度直接影响着土壤形成过程的强度和方向。 降水量对土壤形成的影响也极为显著，在干旱气候条件下，盐类不断积累，使土壤发生盐渍化现象。,2.3 岩石风化和土壤形成,影响土壤形成的因素（soil-forming factor） 地形（Topography）：地形在土壤形成过程中所起的作用是多方面的。 地形能影响热量
40、的重新分配，不同坡度和方位的斜坡，接受太阳的热量不同，植物的分布也不同。 地形还能影响土壤水分、养分和机械组成的分配状况。如分水岭、斜地。 地形的影响还能通过海拔绝对高度的变化表现出来。随海拔的增加，气候变得冷湿。,2.3 岩石风化和土壤形成,地形,2.3 岩石风化和土壤形成,Topography & Parent material,2.3 岩石风化和土壤形成,影响土壤形成的因素（soil-forming factor） 时间（Time）：任何一个成土因素对土壤的影响，都随时间而加深。 五个成土因素中的每一个因素，不仅可以直接影响土壤的形成过程，而且可以通过间接影响其他因素而起作用。,2.3
41、岩石风化和土壤形成,时间（Time）,2.3 岩石风化和土壤形成,影响土壤形成的因素（soil-forming factor） 人为因素：人类的生产活动直接影响土壤的肥力状况，而且也会对自然成土因素有所影响。 长期以来，不少自然土壤早为人类开垦利用，为提高土壤生产力，人类积极地控制自然因素，使之向对生产有利的方向发展。 如通过精耕细作、合理施肥、灌溉排水等各种土壤改良措施，来改善土壤的肥力性状。,2.3 岩石风化和土壤形成,土壤形成阶段 http:/library.thinkquest.org/J003195F/soil.htm,习题,1 术语： 矿物、原生矿物、次生矿物、同晶置换 岩浆岩、沉积岩、变质岩 风化作用、物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用 土壤母质、残积物、坡积物 土壤统一形成学说、地质大循环、生物小循环,习题,2 问答： 土壤的基本物质组成都有什么？ 土壤中主要原生矿物的类型有哪些？ 土壤中主要次生矿物的类型？ 什么是矿物的物理风化作用，说明其主要作用因素和结果。 什么是矿物的化学风化作用，说明其主要作用因素和结果。 说明土壤母质的主要类型及其特征。 简述五大成土因素对土壤形成的影响。,
