Transcript 第二章土壤的形成
复习 土壤的粒级、质地和结构有什么不同？ 什么是土壤的有效水分？ 土壤的形成 第一节 岩石的风化成土 第二节 土壤的形成 岩石的风化 风化是指十分接近地表的或直接暴露于 地面的岩石，发生的各种物理和化学变 化。 物理风化 物理风化：岩石与矿物的体积增大、机 械破裂与疏松崩解。 因素：温度变化、水分冻结、碎石劈裂、 风力、流水等。 结果：岩石由大块变成碎块至细粒。 化学风化 化学风化：空气、水及生物中的某些化 学成分与岩石的一些化学成分发生化学 作用，使岩石不仅结构发生变化，而且 其成分也发生变化。 类型：溶解作用、水化作用、水解作用、 碳酸化作用和氧化作用等。 生物风化 生物风化：由生物的生长和分解的产物， 对岩石与矿物所起的物理的和化学的作 用。 因素：根系生长、动物的活动、微生物 的分解、光合作用、呼吸作用等。 气候条件对风化作用的影响 水是化学风化的重要物质。 水－热量系统影响风化的速度和风化方 向。 风化产物的地理化学类型 碎屑类型 钙化类型 硅铝化类型 富铝化类型 土壤的形成 一、土壤形成的影响因素 二、主要成土过程 母质因素 残积母质与运积母质 例：以浅色矿物为主的岩浆岩抗风化力强，形 成的土壤原生矿物残留较多，养分缺乏； 以暗色矿物为主的岩浆岩易风化，形成较多次 生粘土矿物； 石灰岩和白云岩形成的土壤中钙镁元素丰富； 砂岩形成的土壤质地粗，养分少； 页岩形成的土壤粘重，养分多而通透性差。 生物因素 作用：向土壤提供有机质。改造土壤的 物理性质，形成各种土壤结构。 综合：土壤重金属污染会带来严重后果， 可是这种污染主要是人类活动带来的， 自然界的土壤一般不会有重金属污染， 这与植物对营养元素的选择吸收有重要 的关系。由于许多这样的原因，自然的 常常是无害的。 气候因素 水－热系统是土壤中物质迁移、转化和 生命过程的基础。 水－热系统决定生物的分布，通过生物 对土壤的形成产生影响。 气候是土壤形成的主导因素。 地形、时间 地形影响热量和水分的重新分配。 地形影响土壤水、养分和机械组成的分 配状况。 土壤形成过程随着时间的进展不断加深。 主要的成土过程 灰化过程 粘化过程 富铝化过程 钙化过程 潜育化过程 腐殖化过程 泥炭化过程 1、腐殖化过程 (1) 概念 腐殖化过程——是一种生物成土过程。指进入土壤的 有机残体转化为腐殖物质并在土壤表层积累的过程。 (2) 特点 A、在土壤的表层形成一个色调偏暗的腐殖质层 （Ah）。 B、腐殖化过程是矿质土壤形成中的一个普遍过程。 C、由于不同自然地理环境中的植被与气候条件的差异， 腐殖化的程度有强有弱，影响的深度有大有小。因此 各地土壤的腐殖质层的厚薄、颜色的深浅各有不同。 一般来说，冷湿的草原及草甸植被下土壤腐殖质层发 育最厚，腐殖质含量最高，颜色最暗。 2、泥炭化过程 1) 概念 泥炭化过程（paludization）——是一种生物成 土过程。是指有机质主要以植物残体形式在土 体上部积聚的过程。 (2) 特点 A、泥炭化过程主要发生在地下水水位很高或 地表有积水的沼泽地带。 B、在积水环境下，大量湿生植物的残体因缺 乏氧气而不能彻底分解或完全腐殖化，逐渐堆 积形成泥炭层（H）。有时泥炭层中尚能保留 植物体的组织原状。 3、灰化过程 灰化过程:一般发生在冷湿的气候条件下，尤其是在寒带针 叶林地区最为典型。 灰化作用发生的具体条件可以概括为四点： A、水分——降水量大于蒸发量，保证它有充足的水分形 成常年向下的淋洗水流。 B、气温——比较低的温度条件，微生物的活性受到限制， 有机质分解缓慢，有机酸（organic acid）大量积累。特别 是具有寒冷漫长的冬季与短暂凉爽夏季的地区，对灰化作 用最有利。 C、生物——地表植物残体积聚，形成较厚的覆盖层。残 落物中缺乏盐基元素，腐解产生的有机酸酸性很强。 D、母质——母质排水条件良好，质地不很粘重，有利于 水分下行。 灰化过程的特点 淋溶层（A）又分为两部分： a上部暗色淋溶层（A1）——是一个薄的酸性的， 腐殖质含量较丰富的A层，颜色偏暗。 b下部浅色淋溶层（E）——由于氧化铁和腐殖质等 染色剂已大量淋失，仅残留下石英等浅色矿物，因 而出现一个质地松脆、颜色灰白的酸性E层。 淀积层（B）——由于腐殖质和氧化铁等胶体 物质的淀积，因而呈现出红棕色 4、富铁铝化过程 1) 水分——全年降雨量大于蒸发量，或者有一定的蒸 发大于降水的旱季。但总起来看土壤水分以下行淋洗 为主。 2) 气温——持续高温，土壤细菌和真菌活动强烈，死 亡植物迅速彻底的分解，产生的有机酸很少。 3) 生物——植被繁茂，生物量较大，有机质主要分布 于活体之内，地面及土壤中有机质不多，生物循环作 用旺盛。 4) 母质——母质排水条件良好，有利于淋溶过程的进 行 富铁铝化过程的特点 1) 环境——铁铝化作用与灰化作用的最大差别：在于 腐殖质积累不多，产生的有机酸很少，表面土壤只呈 微酸性反应。 2) 土壤中的化学风化进行得十分彻底。 3) 淋溶——在酸性和弱酸性条件下，盐基离子和硅酸 根离子随水淋溶，但氧化铁和氧化铝却不受淋洗（只 有当PH<4.5的强酸条件时才会移动），而是作为残余 物质留在土层之中。 4) 淀积——下渗的水流带走了硅酸根和大部分的盐基 离子，铁铝氧化产物由于其他成分被淋洗而变得相对 富集。 5) 结果——在土壤剖面上并没有产生像灰化土那样鲜 明的层次分异。而是由铁的染色作用使整个土壤剖面 呈现红色（或黄色）的基调： 5、钙化过程 钙化作用发生的条件是： 1) 水分——降水量与蒸发量接近相等或低于蒸 发量。淋溶作用微弱。 2) 气温——温度和降水有比较明显的变化，降 水集中时或有一定的淋溶作用，但干旱时期以 毛管水上升为主。 3) 生物——由于下层土壤水分不足，难以支持 深根性的森林植被生长，植物以浅根性的草类 为主。 4) 母质——母质排水良好，土壤不受地下水 位的影响。 钙化过程的特点 1) 淋溶——虽然由于水分不足使土壤的淋溶作用比较 微弱，但在降水过程中仍然存在水分的向下运动。土 壤中由于矿物风化和有机质分解而释放的盐基离子也 必然随水迁移。 但不同种类盐基离子的活性有差异： 一价离子如Na+、K+的溶解性最强，极易随水迁移， 大多随水淋失，最终脱离土体。 二价离子如Ca2+、Mg2+等，溶解性较弱，活动性也 差。 2) 淀积——随着下行水分的不断减少，溶液浓度逐 渐升高，二价离子便会在一定范围内形成固体盐类沉 积下来，其中尤以（CaCO3）的沉积最为突出。 有时 也有石膏（CaSO4）的淀积。 4) 结果——使土体出现明显的层次分异： 6、粘化过程 (1) 水分、气温条件——温带和暖温带的湿润、 半湿润气候条件下特别突出。 (2) 化学风化作用——土体中稳定和适宜的水 热条件，有利于原生矿物化学风化作用的进行； 但风化的强度逊于铁铝化过程，风化作用的产 物主要是次生的粘土矿物，如伊利石、蒙脱石、 高岭石等。 (3) 粘化过程的结果——通常是在土体心部形 成一个次生矿物聚集的粘化层（Bt）。 小结 (1) 地带性成土作用——上述的灰化、铁铝化、钙化和粘 化四种成土过程都是与大范围的气候条件相联系的，它们 的发生具有地带性的分布规律，因此也称为地带性成土作 用。 (2) 地带性土壤的发育都必须满足一个条件——即分布于 排水良好的地形部位上，以保证在降水后把土壤中过剩的 水分全部排走。 (3) 隐地带性成土作用——局部地区排水条件不良而引起 的成土过程。包括潜育化和盐化过程。 地球陆地表面各处都有排水不良的地方，这些地方包括湿 润气候下的沼泽地、集水地和低平湿地，以及干燥气候下 的碟形洼地。这些地区的共同特点是地下水位接近地表， 整个土体或下层土壤处于水分饱和状态中。 7、潜育化过程 (1) 潜育化过程——在湿润环境下，排水不良的土壤中所行的 成土过程称为潜育化过程。 (2) 缺氧——由于受地形的限制，降水后形成的过量重力水不 能迅速排出，整个土体或下层土壤全年处于饱和状态，水分 占据了几乎所有的空隙，空气难以流通，因此土体处于缺氧 的条件下，还原作用占优势。高价状态的铁离子还原为低价 的亚铁离子。其他一些变价元素（如锰离子），也呈低价还 原状态，还原土层以灰色为基调，有时出现蓝绿色。 (3) 局部的氧化现象——在地下水位有季节性变动的部位，大 空隙部分时间会有空气的流通：因此出现一些局部的氧化现 象，亚铁离子转化为氧化铁（高价），在蓝灰的基质上出现 褐红色的斑块或花纹。 (4) 生物——潜育化土壤由于水分丰富，常常是沼泽植物繁生 的地方。 (5) 在气候比较寒冷的中高纬地区，有机残体因为微生物活动 较弱而得不到及时分解，所以在土壤的表层容易出现一个有 机质大量积累的黑色泥炭层（H） 8、盐化过程 （1）盐化过程——在地下水位较高而又气候干燥、蒸发力强的 地方所进行的成土过程称为盐化过程。 (2) 缺乏有效的淋溶作用——因为干燥少雨，干旱地区的土壤普 遍缺乏有效的淋溶作用，在干旱区中地势相对低洼的碟形盆地， 由于地下水的汇聚，饱和含水层距地面很近。 3) 含盐分较多的高矿化度地下水——干旱环境下的地下水一般是 含盐分较多的高矿化度溶液，强烈的地面蒸发过程将地下溶液抽 至土壤表面，水分最终蒸发汽化，所含的可溶性盐类则结晶析出。 (4) 返盐现象——在一些并非干旱而地下水位和矿化度都较高的 地区，如果一年中有某个时期的蒸发力特别强大，土壤表面也可 能出现暂时的盐分积累，但在随后雨季中则会重新将盐分淋洗下 去。这称为季节性的返盐现象。地势低平的黄河三角洲一带就属 于这类地区，土壤表层的盐化现象在干燥大风的春季特别突出。 (5) 盐化作用——自然界中天然发生的积盐过程称为盐化作用。 (6) 次生盐化作用——由人为活动产生的地面盐分积聚。次生盐 化主要是由人类水利措施不当导致地下水位上升而引起的，包括 不适当的灌溉、修建水库和引水渠等。 思考－－ 灰化过程与铁铝化过程有何主要区别？ 泥炭化过程与潜育化过程有何异同？ 地带性成土过程与非地带性成土过程的 区别是什么？ 一般来说，土壤形成的主导因素是什么？ 生物在土壤形成过程中的作用是什么？