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土壤的形成发育过程
土壤的形成发育过程
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(一)湿度因子对土壤形成的影响
1、土壤中物质的迁移
土壤中物质的迁移主要以水为载体而进行的。土 壤湿度不同,物质的运移也有很大的差别。因此,不 同土壤水分类型对物质运移的影响也不一致:
(1)淋溶型水分状况:降水量大于蒸发量,土壤中 有多余的水补给地下水。形成的土壤具有盐基饱和度低、 酸性强等特点。 (2)非淋溶型水分状况:蒸发量略大于降水量,蒸 发作用较强,土壤淋溶作用弱。形成的土壤盐基饱和度 高且具有中性至微碱性反应等特点,剖面中常有钙积层。
土壤发育的阶段性
七、人类活动对土壤发生演化的影响
人类活动在土壤形成过程中具独特的作用,与其他5 个因素有本质的区别:
1、人类活动对土壤的影响是有意识、有目的和 定向的。 2、人类活动是社会性的,它受着社会制度和社 会生产力的影响,在不同的社会制度和生产力水平 下,人类活动对土壤的影响及其效果有很大的差别。 3、人类活动可通过改变各种自然因素而起作用, 这种作用可分为有利和有害两个方面(表5-6)。 4、人类活动对土壤的影响也具有两重性。利用 合理,有助于土壤肥力的提高;利用不当会破坏土 壤。
例如,随着河谷地形的演化,在不同地形部位 上,可构成:水成土(河漫滩)→半水成土(低阶地) → 地带性土 (高阶地)的发生系列。
六、成土时间对土壤发育的影响 土壤是一个历史自然体。时间因素对土 壤形成没有直接影响,但可体现在土壤的不 断发展中。
成土时间越长,受气候、生物等成土因 素的作用时间就越长,形成的土壤性质与母 质、母岩差异就越大。反之,成土时间短, 受气候、生物作用时间短,与母质、母岩差 异小。
通常说的土壤年龄是指土壤的发育程度,而不是 年数,亦即通常所谓的相对年龄。
(二)土壤形成速率和所需的时间
1、土壤形成速率受母质和环境条件差异的影响。
在湿润气候条件下,石灰岩只需100年就风化,而砂岩
则需要200年。 2、土壤发育速率与时间变化有关。一般当土壤处 于幼年阶段时,土壤的特性随时间变化很快,但随着 成土年龄的增加,速率渐渐转慢,且不同的成土过程 在时间上的变化强度也是不同的; 3、不同地区、类型的土壤,形成的时间有很大的 差异。
精 品 课 程 建 设
第五章 土壤的形成发育过程 Soil Formation and Development
第一节
土壤形成因素及其在土壤发生中的作用
一、土壤形成因素(soil forming factor)
又称成土因素,是影响土壤形成和发育的基本因 素,它是一种物质、力、条件或关系或它们的组合, 已经或即将对土壤形成发生影响。 成土因素:
3、土壤是气候变化的记录者。气候的变化往往在 土壤性质中可以得到体现,因此可以通过研究古土壤的 性质,来追朔过去的气候变化。
四、生物因素在土壤发生中的作用
生物因素是促进土壤发生发展最活跃的因 素。土壤形成的生物因素包括:植物、土壤动 物和土壤微生物。
(一)植物在成土过程中的作用
1、能量转化及有机质形成:利用太阳辐射能,合 成有机质。 2、富集作用及有效化:把分散在母质、水体和大 气中的营养元素有选择地吸收起来,同时伴随着矿质 营养元素的有效化。 3、促进土壤形成及结构体的发育:植物根系可以 通过分泌有机酸溶解和根系的挤压作用来破坏矿物晶 格,改变矿物的性质,促进土壤的形成和土壤结构的 发育。 4、自然植被演变引起土壤类型的演变(由东北往 华南的植被和土壤分布)依次为:针叶林(棕色针叶林 土)→针阔混交林(暗棕壤)→落叶阔叶林(棕壤)→ 落叶常绿阔叶林(黄棕壤)→常绿阔叶林(红壤、黄 壤、赤红壤)→雨林、季雨林(砖红壤)。
1、地形支配着地表径流,影响水分的重新分配, 很大程度上决定着地下水的活动情况。 (1)在较高的地形部位,部分降水受径流的影响, 从高处流向低处,部分水分补给地下水源,土壤中的 物质易遭淋失。 (2)在地形低洼处,土壤获得额外的水量,物质 不易淋溶,腐殖质较易积累,土壤剖面的形态也有相 应的变化。 2、坡面形态(是光滑的还是粗糙的,是凹面还是 凸面)对水分状况影响很大。 (1)凸坡和光滑的坡面不易保存水分,而凹坡与 粗糙坡面水分较充足。
淋溶型
非淋溶型
上升水型
蒸发量
降雨量
(3)上升水型水分状况:蒸发和蒸腾总量大大超 过降水量,且地下水位接近地表,其差额由地下水补 充,并以毛管上升水的形式补给土壤。形成的土壤性 质与下水性质密切相关,如矿化度高,则会导致盐渍 化。 (4)停滞型水分状况:地表经常积水,易形成沼 泽化土壤。
2、土壤中物质的分解、合成和转化
1、母质对成土过程的速度、性质和方向有影响:与母质的 矿物组成和性质有关。 2、母质对土壤理化性质的影响 花岗岩形成的土壤,富钾而缺磷;玄武岩形成的土壤,缺 钾而富磷;砂岩形成的土壤,盐基养分较贫乏;页岩形成的土 壤,盐基养分较丰富。 3、母质对土壤矿物组成的影响:土壤母质深刻地影响着土 壤矿物的组成。 4、母质对土壤发育和形态特征的影响:与母质层次的不均 一性质有关。 总之,成土过程愈久,母质与土壤性质的差别就愈大。但 母质的某些性质却仍会顽强地保留在土壤中。如华南地区的砖 红壤是风化强度最深、成土时间最长的一类土壤,母质对其性 质仍有深刻的影响。
3、固定大气中的氮素,增加土壤含氮量;
4、促进土壤物质的溶解和迁移,增加矿质养分的 有效度(如铁细菌能促进土壤中铁溶解、移动)。
五、地形与土壤发生的关系
地形影响土壤和环境之间的物质循环和能量交换, 但它不提供任何新的物质。地形通过影响其它成土因 素,特别是影响水热条件及母质的再分配,进而影响 土壤的形成(间接影响)。
积累,土壤中的养分元素流失;
生物小循环涉及空间小,时间短,可促进土壤中的
植物营养元素积累,使土壤中有限的养分元素发挥更大 的作用。
4、地质大循环和生物小循环的关系 无地质大循环,生物小循环就不能进行。 无生物小循环,仅地质大循环,土壤就难以形成。 在土壤形成过程中,两种循环过程相互渗透和不可 分割地同时同地进行着。它们之间通过土壤相互连结 在一起。 地质大循环和生物小循环的共同作用是土壤发生的 基础。
(2)平原地区因地下水位较高,因此微地形的
差异会引起土壤水分状况的差别。
3、地形还可导致地形雨。在热带、亚热带低山
区,随着海拔升高,降水量也随之增加。此外,背 风面的降水量与迎风面也有很大的差异。 4、地形对不同地区水分状况的影响是不一致的。 在湿润地区尤为重要,而在干旱地区则相对较小。
5、地形也影响着地表温度。不同的海拨高度、
2、生物小循环(micro-biological cycle):是植物营
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,然后又通过动植物残体回到土壤中,在微生物 的作用下又转化为植物所需养分,并促进土壤肥力形成 和发展的过程。是从土壤到土壤的一个过程。 3、地质大循环和生物小循环的特点
地质大循环涉及空间大,时间长,植物养分元素不
形成速率、风化壳和土壤厚度等比温带和寒带地区都
要大得多。
(三)温度和湿度的共同影响
在自然界,温度和湿度对土壤形成的影响
往往是难以区分的。只有当共同作用且互相配
合,才能促进土壤的形成发展。 例如在热带地区,只有在充足的水分条件 下,高温才能促进原生矿物的深度风化,形成 砖红壤,而在缺少水分的条件下,风化强度较
第二节土壤形成过程
一、土壤形成过程的大小循环
土壤形成是一个综合性过程,它是物质的地质
大循环与生物小循环矛盾统一的结果。 1、地质大循环(macro-geological cycle):是指地 面岩石风化后,其风化产物经过淋溶、搬运与堆积并 产生成岩作用的过程。它是地球表面一个恒定的、周 而复始的大循环过程,是从岩石到岩石的一个过程。
母质、生物、气候、地形、时间、人为活动
二、母质对土壤发生的作用
(一)母质的概念 母质(parent material)指原生基岩经过风化、搬运、 堆积等过程于地表形成的一层疏松、最年轻的地质矿 物质层,它是形成土壤的物质基础,是土壤的前身。
母质的基本特性(与岩石 的本质差异): 初步具有肥力; 疏松多孔; 有一定的吸附性、透水性和 蓄水性; 可释放出少量矿质养分。
(二)母质的类型
母质按成因可分为残积母质和运积母质。
残积母质(residual parent material)是指岩石风化后, 基本上未经动力搬运而残留在原地的风化物; 运积母质(carried parent material)是指母质经外力,
如水、风、冰川和地心引力等作用而迁移到其它地区
的物质。
三、气候与土壤发生的关系
气候对土壤形成的影响主要有以下两方面: 直接参与母质的风化。水、热状况直接影响矿物质 的分解与合成,以及物质积累和淋失。 控制植物生长和微生物的活动,影响有机质的积累 和分解,决定养分物质循环的速度。
气候对土壤形成的影响主要是水分和热量两个因素, 其直接影响成土过程中的物理、化学和生物作用的强 度和方向。
弱,土壤向燥红土方向发展。
(四)气候变化与土壤形成
1、气候影响土壤中矿物质的迁移变化。从西北到 华北,土壤中盐分的迁移能力不断加强。 2、土壤地带性分布决定于气候地带性变化。
(1)经度地带性。在我国温带地区,自西向东大气湿度递 增,依次出现棕漠土、灰棕漠土、灰漠土、棕钙土(灰钙土)、 栗钙土、黑钙土和黑土。 (2)纬度地带性。在我国东部湿润区,由北而南热量递增, 土壤分布依次为暗棕壤、棕壤(褐土)、黄棕壤、黄壤、红壤和 砖红壤。
不同土壤达到稳定状态需要的时间
(三)土壤形成的阶段性
热带土壤形可成分为5个阶段:
1、初期:为未风化的母质; 2、青少年期:风化已经开始,但许多母质物质仍 保留在土壤中; 3、壮年期:易风化的矿物大部分已分解,粘粒明 显增加; 4、老年期:矿物分解已处于最后阶段,只有少数 强抗风化的原生矿物被保存; 5、最后阶段:土壤发育已完成,原生矿物基本上 彻底风化。
坡度和坡向等对太阳辐射能吸收和地面散射是不同 的,例如南坡较北坡温度高。
地形对土壤水分状况的影响
(三)地形与土壤发育的关系
1、地形对土壤发育的影响。在山地表现尤为明 显。山地地势高、坡度大、切割强烈、水热状况和 植被变化大,因此山地土壤有垂直分布特点。如二 郎山的土壤垂直分布。
2、地形发育(受地质营力作用发生的变化)也 对土壤发育带来深刻的影响。由于地壳的上升或下 降,影响土壤的侵蚀与堆积过程及气候和植被状况, 使土壤形成过程、土壤和土被发生演变。
土壤中许多化学过程都必需有水的参与。因此, 从西北到东南,我国土壤的物质组成具有明显的差异。
(二)温度对土壤形成的影响
温度变化将影响矿物的风化与合成,也会对有机 物的合成与分解产生影响。 据测定,温度每增加10℃,反应速率可成倍增加。 化合物的温度从0℃增长到50℃时,其的解离度可增 加7倍。因此,在热带地区矿物岩石风化速率和土壤
(一)土壤年龄
土壤年龄是指土壤发生发育时间的长短,通常把 土壤年龄分为绝对年龄和相对年龄。 1、绝对年龄是指该土壤在当地新鲜风化层或新母 质上开始发育时算起迄今所经历的时间,通常用年表 示; 2、相对年龄则是指土壤的发育阶段或土壤的发育 程度。通常用土壤剖面发育程度来表示,土壤剖面发 育明显,土壤厚度大,发育度高,相对年龄大;反之 相对年龄小。
(二)土壤动物在成土过程中的作用
1、参与土壤腐殖质的形成和养分的转化。
2、动物的活动可疏松土壤,促进团聚结构的形成。 3、土壤动物种类的组成和数量在一定程度上是土 壤类型和土壤性质的标志,可作为土壤肥力的指标。
(三)土壤微生物在成土过程中的作用
1、分解有机质,释放各种养分,为植物吸收利用; 2、合成土壤腐殖质,增强土壤胶体性能;
(一)地形与母质的关系
地形对母质起着重新分配的作用,不同地形部位 常分布着不同的母质: 1、山体上部或台地上,主要是残积母质; 2、山体中下部和山麓多为坡积物; 3、山前平原地区多为洪积物; 4、河流阶地、泛滥地和冲积平原、湖泊周围、滨 海附近地区,相应的母质为冲积物、湖积物和海积物。
(二)地形与水热ຫໍສະໝຸດ Baidu件的关系
残积母质 成土母质类型 运积母质
冲积母质 流水沉积坡积母质 洪积母质 水 湖积母质 海积母质 黄土母质 风 砂丘 冰碛母质 冰川 地心引力 重积母质(崩积物)
(三)母质在土壤形成中的作用
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