土壤地理学

1. 土壤地理学 主讲： 盛建东 学历： 博 士 职 称： 教 授

2. §1.2 土壤的形成 成土母质 母质 生物 气候 地形 时间 人为 成土过程 土壤

3. 土壤形成的基本因素 风化成土 风化 矿物 岩石 母质 搬运 微生物 风化 风化土壤 原始土壤 自然土壤 人为改造 成土 农业土壤 土壤的形成

4. 一、土壤形成过程 • 土壤形成过程是指在一定的时、空条件下，母质与生物、气候因素以及土体内部所进行的物质与能量的迁移和转化的总体。

5. 分 类 • 物质加入土体； • 物质迁出土体； • 物质土体内迁移； • 物质土体内转化。

6. 土壤形成中的大小循环 成 土 母质 风化 养分释放 A 土 壤 生物体 B 岩石 分 解 淋溶搬运 成 岩 江海堆积物 流 失

7. 地质大循环 • 地面岩石的风化作用、风化产物的淋溶、搬运与堆积作用，以及堆积物的再成岩作用，构成了地球表面恒定的、周而复始的大循环。 岩石 养分释放 海洋 岩石 • 地质大循环涉及空间大，时间长，植物养料元素不积累。 搬运 成岩 风化

8. 地质大循环（示意图）

9. 疏松物质 (含养分) 风化作用 淋溶作用 江海 岩石 沉淀作用

10. 地质大循环中的元素运动

11. 地质大循环在土壤形成中的作用 • 地质大循环过程中的岩石风化作用是土壤形成过程的第一步，生物所需的营养元素由矿物晶格态转变为离子态，微生物和低等植物可以利用这些养分，使得以生物作用为中心的成土过程有了起点。

12. 地质大循环在土壤形成中的作用 • 岩石风化过程中形成的次生矿物，使母质开始具有保水、保肥、缓冲等高等植物生长所必不可少的土壤性质，在此基础上土壤逐渐具有了肥力.

13. 生物小循环 • 营养元素在生物体与土壤之间的循环，即植物从土壤中吸收养分，形成植物体，植物体供动物生长，而动、植物残体又回到土壤中，在微生物的作用下转化为植物需要的养分的过程。 • 离子 活植物体 死植物体 分解 离子 • 涉及空间小，时间短，植物养料元素积累，使土壤中有限的养分元素发挥作用。

14. 生物小循环（示意图）

15. 有机体 微生物分解 绿色植物合成 疏松物质(含养分)

16. 生物小循环在土壤形成中的作用 • 生物小循环使从岩石风化作用中释放出来的离子态养分从地质大循环中脱离出来，保存累积在成土母质中，为原始生物长期生存提供了物质条件，在此基础上形成的原始肥力，为绿色植物在成土母质上成功生存的创造了条件。 • 随着生物小循环的不断螺旋式上升，土壤肥力不断发展、提高。

17. 生物小循环在土壤形成中的作用 • 生物小循环使成土母质中出现了有机质和N素并不断积累，最终使母质发生了质的变化而成为土壤。土壤有机质和N素的来源是生物小循环的结果，是土壤区别于母质最重要的标志。

18. 土壤形成与大小循环的关系 • 土壤形成过程不可能发生在岩石风化之前，也不可能发生于其后。 • 没有地质大循环，也就没有生物的小循环。

19. 生物体 成土作用 淋溶 土壤 土壤形成过程中的大小循环 成土母质 风化 搬运 成岩 岩石 江海堆积物

20. 土壤形成的实质是地质大循环和生物小循环的矛盾与统一。土壤形成的实质是地质大循环和生物小循环的矛盾与统一。 有机体 微生物分解 绿色植物合成 养料元素土壤体 风化作用 淋溶作用 岩石 江海 沉淀作用

21. 土壤形成过程的要素 • 母质与生物之间的物质交换是土壤形成过程的主导过程。 • 母质与气候之间的交换是土壤形成的基本动力。 • 土体内部物质、能量的迁移、转化是土壤形成的实质内容

22. 生物在土壤形成中的作用 • 生物小循环是土壤发育的主导力量，是土壤肥力形成的重要动力。 • 生物是母质与气候间进行物质、能量交换的重要媒体。

23. 二、主要成土过程 1．原始成土过程 • 在低等植物如藻类、地衣、苔藓等与微生物共同作用下，缓慢分解岩石中砂质成分，同时释放出矿物质养分和形成次生粘土矿物，并开始积累氮素和有机物质，这是土壤形成的初始阶段，如青藏高原西部雪线以下海拔5200~5600米，在高寒干旱条件下形成的寒漠土。

24. 始成土

25. 始成土发育极低的表层

26. 火山灰上发育的始成土

27. 2．钙积化过程 • 我国干旱、半干旱地区土壤碳酸盐发生移动和积累的过程。在季节性淋溶的水分条件下，土壤表层残积的钙离子与植物残体分解时产生的碳酸结合形成重碳酸钙，在雨季向下移动并淀积在剖面中下部，形成钙积层，其碳酸钙含量一般在10~20% 之间，因土类和地区不同，碳酸钙淀积的形态有粉末状、假菌丝状、结核状等。

28. 钙积层

29. 3．富铝化过程 • 我国热带、亚热带地区，由于矿物的水解作用，可溶盐、碱金属和碱土金属盐基及硅酸的大量流失，而造成铁、铝在土体内相对富集的过程。 • 因母质性质的不同，砖红壤与红壤中的SiO2、CaO、MgO、K2O和Na2O等的运移强度差异很大，在富铝化土壤上生长的植物，通常灰分含量很低，锰的含量略高一些，而铝的含量特别高，植物对铝的富集反过来又影响富铝化过程。

30. 富铁铝层 • 在热带、亚热带地区，土壤中原生矿物强烈分解，盐基淋失，二氧化硅部分淋溶，铁、铝氧化物富集的土层。

31. 4．白浆化过程 • 在季节性还原条件下，土壤表层的铁、锰与粘粒随水流失或向下移动，在腐殖质（或耕层）下，形成粉砂量高，铁、锰贫乏的白色淋溶层。在剖面中下部则形成铁、锰和粘粒富集的淀积层。在溢出的土壤地下水中含有一定量类似白浆的乳白色悬浮物而得名。

32. 白浆层 • 土体中出现的还原性脱铁、脱铝作用而使土壤基色变白。 • 形成：在有机质参与的还原条件下，由于土壤水的移动而带走还原性的铁、锰离子，使土壤变白。

33. 白浆土景观 主要分布在我国东北松辽平原、江苏淮北岗地等。

34. 5．黏化过程 • 粘化过程系指土壤剖面中粘粒形成和积累过程。一般分为残积粘化和淀积粘化两种形式。 • 残积粘化是指土内风化作用所形成的粘土矿物，因缺乏稳定的降水流未向较深土层移动而就地累积，形成一个明显粘土化或铁质化的土层。多发生在漠境和半漠境土壤中

35. 5．黏化过程 • 淀积粘化是风化和成土作用所形成的粘土矿物。其特点是自上向下淋溶和淀积，形成淀积粘化土层。该层铁、铝氧化物显著增加，但胶体组成无明显变化，仍处于开始脱钾阶段，多发生在暖温带和北亚热带湿润地区的土壤中。

36. 三、土壤形成因素 • 19世纪末，俄罗斯的土壤学家道库恰耶夫创立了土壤形成因素学说，奠定了土壤发生学理论基础。 • 20世纪40年代，美国土壤学家詹尼（H. Jenny）根据成土因素学说提出成土因素的数学公式，即： • S = f (Cl, O, R, P, T, ……) • 式中S为土壤；Cl为气候；O为生物；R为地形；P为母质；T为时间；……代表未确定因素。

37. 母质对土壤形成过程的影响 • 母质是指固结状态的岩体（母岩）或岩石矿物的风化产物。它是构成土体的基本材料，是土壤的“骨架”部分，也是植物矿质营养元素的最初来源。

38. 差异风化

39. 母质对土壤形成过程的影响 1．土壤的物理性状和化学组成 石英含量丰富的花岗岩：由于抗风化强的石英砂、砾多，使土体疏松、透水性强，但盐基成分少，在强烈淋溶条件下，盐基易淋失使土壤呈酸性反应。 富含盐基成分多的玄武岩、辉绿石等基性岩：不含石英砂砾，粘粒含量高，盐基成分亦较丰富，抗淋溶作用强，一般土质粘重且通透性不良，土壤盐基代换量高、矿质养料多，土壤呈中性或碱性反应。

40. 花岗岩球状风化

41. 安山玢岩及土壤

42. 安山质火山岩及土壤

43. 母质对土壤形成过程的影响 2．土壤的化学性状 • 铁、锰：不同的氧还产物表现颜色不同； • 钾、钠：使土壤粘粒分散，易使土壤粘闭，影 响其通透性，钠盐富集可使土壤盐碱化； • 钙、镁：促进粘粒凝聚，形成良好的团粒结构体， • 硫：以FeS、FeS2形态存在，可被氧化成硫酸而使土壤酸化。硫酸钠盐在还原条件下生成硫化钠，与碳酸钙进行置换反应生成碳酸钠又可使土壤碱化。

44. 母质对土壤形成过程的影响 3．土壤的成土过程 • 粗质地：如山坡堆积物。水分自上而下迅速穿过，难以引起母质中的化学风化作用，故成土作用进行缓慢，土壤剖面发育不明显； • 细质地：如湖积体等。由于土体渗透性极差，水分常滞留于土壤中，容易引起土壤潜育化的发展； • 壤性：通透性适中，有利于各成土因素的共同作用，使土壤在一定的地带呈有规律的定向发育。

45. 母质对土壤形成过程的影响 4．母质的层次性影响土壤的剖面构造 • 河流冲积形成的母质（冲积体），由于江河冲积物具有明显的质地层次性，所发育的土壤剖面，都带有原沉积层土体构型的特征。

46. 母质对土壤形成过程的影响 5．母质的化学组成影响土壤腐殖质特性 • 石灰母质土壤：腐殖质组成中富含CaO， • 火山灰母质土壤：腐殖质中含有较多的P2O5和K2O。

47. 生物 organism • 微生物 1）分解有机质，释放各种养料，为植物吸收利用 2）合成土壤腐殖质，发展土壤胶体性能 3）固定大气中的N素，增加土壤含N量 4）促进土壤物质的溶解和迁移，增加矿质养分的有效性

48. Soil Bacteria土壤细菌

49. Soil Fungi土壤真菌

50. 生物 (2) • 植物 • 1）土壤有机质的积累 • 2）对矿物质吸收的影响 • 3）有机质性质 • 4）根系 • 5）土壤类型的演变