第七章 土壤圈
《土壤地理学》课程笔记
《土壤地理学》课程笔记第一章土壤与土壤地理学1.1 土壤土壤是地球表面的一层薄薄的、具有生命力的、由矿物质、有机质、生物、空气和水分组成的复杂体系。
土壤是植物生长的基础，为人类提供食物、纤维和能源，同时也是地球生态系统的重要组成部分。
1.2 土壤圈土壤圈是地球的四个主要圈层之一，包括大气圈、水圈、岩石圈和土壤圈。
土壤圈位于岩石圈表面，是地球表面的活性层，与大气圈、水圈和生物圈紧密相连，共同维持地球生态平衡。
1.3 土壤地理学土壤地理学是研究土壤与地理环境之间相互关系的学科，主要研究土壤的分布、形成、演变和利用等方面的内容。
土壤地理学关注土壤与环境因素（如气候、植被、地形、母质等）的相互作用，探讨土壤形成过程和分布规律，为土壤资源的合理利用和土壤环境保护提供科学依据。
第二章土壤固相组成2.1 矿物矿物是构成土壤的主要固相成分之一，包括原生矿物和次生矿物。
原生矿物是指成土过程中未发生化学变化的矿物，如石英、长石、云母等；次生矿物是指成土过程中由原生矿物发生化学变化而形成的矿物，如高岭石、伊利石、蒙脱石等。
2.1.1 矿物及其鉴别方法矿物的鉴别方法主要包括物理方法和化学方法。
物理方法是通过观察矿物的形态、颜色、光泽、硬度等特征来鉴别；化学方法是通过分析矿物的化学成分、X射线衍射、热分析等手段来鉴别。
2.1.2 常见矿物及其鉴别特征石英：无色或白色，透明或半透明，玻璃光泽，硬度7；长石：白色、灰色或粉色，玻璃光泽或珍珠光泽，硬度6-6.5；云母：白色、灰色或黑色，丝绢光泽，硬度2.5-3；高岭石：白色或浅灰色，土状光泽，硬度2-2.5；伊利石：白色、灰色或绿色，土状光泽，硬度2-3；蒙脱石：白色或浅灰色，土状光泽，硬度1-2。
2.2 土壤生物土壤生物是土壤的重要组成部分，包括微生物、动物和植物。
土壤生物对土壤肥力、土壤结构、土壤污染修复等方面具有重要影响。
2.2.1 土壤生物组成微生物：细菌、放线菌、真菌等；动物：原生动物、线虫、昆虫、螨类等；植物：藻类、苔藓、蕨类、种子植物等。
土壤生态学课件 第七章 土壤生态分区概述
土壤生态区划与农业区划工作开始于20世纪70年代与80年代 初 第一节 土壤生态分区的依据 第二节 土壤生态分区的系统与原则及地带分异特点 第三节 土壤区域分异特点——土壤生态区、片与样板列举
第一节 土壤生态分区的依据
根据土壤生态类型在空间上的分异特点可以分几个层次进行阐述，即微域、 中域、地区域与广域四级 一、微域变异 土壤生态微域变异可借用土被结构不同形状单元土区来描述，单元土区是 土被结构的最小单元，也是土壤生态空间分布上的最小单元（或称土壤生 态胞体） 弗氏将单元土区形状划分四种（见图） 常见单元土区类型（见图）
第二节 土壤生态分区的系统与原则及地带分异特点
进行土壤生态区划既要考虑区划依据，也要研究分级原则； 要考虑三层结构即水热条件、植物群落与土壤样块特点 分为宏观、中域与微观三种尺度进行依次续分与命名 现把土壤生态区划分为5级：即土壤生态样块、土壤生态片、土壤生态区、 土壤生态地区与土壤生态带或地域。
四、土壤广域空间分布
1、我国地带分异，以沿海湿润地区的南北变化最为明显，由北而南热量 变化，出现不同土壤带； 2、在我国温带和暖温带，随着沿海到内陆水分的减少，也分别出现了不 同的植被与土壤的变化 3、我国多山国家，垂直带普明显，尤其在青藏高原南坡出现由红壤带开 始，向上一直达到雪线的景观变化。
1、土壤水平地带分布特征 影响因素主要是热量，见图表 2、地域性变化 地域变化决定于降水量多寡。 3、垂直地带变化 我国多山，垂直地带性明显。
第三节 土壤区域分异特点——土壤生态区、 片与样板列举
1、珠江三角洲水稻土赤红壤农林果生态区
2、太湖地区水稻土黄棕壤稻渔生态区
3、黄淮海潮土盐土农果生态区
4、三江平原黑土白浆土林农牧生态区
第七章土壤圈
在一起，形成不同的土壤剖面。土壤剖面又称为发生剖面，其中
的层次称为发生层。
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（1）自然土壤剖面层次的划分和命名： 1967年国际土壤学会提出六个主要发生 层次，即有机质层（O），腐殖质 层 (A) ，淋溶层（E)，淀积层(B)，母质层 (C)，母岩层（R) （图6-3） 。
图6-3国际土壤协会土壤发生层次划分方案
在同一地带内比较阴湿的林下或降水丰富的山地上部，往往出现黄
色的土壤（照片10.44）；较干的地方或山地的下部则出现红色的 土壤（照片10.45）。
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B、温带或寒冷地区的土壤
由于含有大量腐解的有机质，所以表层多呈暗黑色（照片10.46、 10.47）。虽然热带土壤中也含有有机物质，但在含量较低时往
和活跃的场所（图6-1）。
土壤圈或土被——土壤以不完全连续的状态存在于地球表 层，称为土壤圈或土被。
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图6-1 土壤在自然地理环境中的位置
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主要内容
6.1土壤圈的物质组成及特性 6.2土壤形成与地理环境间的关系 6.3土壤分类及空间分布规律 6.4土壤类型特征 6间分布、迁移、转化及生存的调控。
(4)土壤圈对全球土壤变化的影响。 (5)土壤圈物质的组成与性质对土壤生态系统作用。
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图6-2 土壤圈的地位、内涵、功能及研究趋向
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6.1.3土壤形态
1、土壤剖面与发生层
土壤剖面是指从地表垂直向下的土壤纵剖面，也就是完整的 垂直土层序列，是土壤成土过程中物质发生淋溶、淀积、迁 移和转化形成的。每一种成土类型都有其特征性的土层组合
往被氧化铁掩盖，仍显红色（照片10.45）。在含量较高时，则
(完整版)环境土壤学知识点
第一章绪论1.土壤：2.土壤特征：①拥有生产力；②拥有生命力；③拥有净化力；④拥有互换力。
3.土壤圈：4.土壤圈的功能：①支持和调理生命过程；②影响大气圈的化学构成、水分与热量的均衡；③影响水的溶质构成及其在陆地、水体和大气的分派；④对岩石起到保护作用。
第二章土壤母质与土壤的形成1.土壤母质（ P6）：地壳表层的岩石矿物经过风化作用形成的风化产物。
2.土壤母质是形成土壤物质基础。
3.长石、石英和云母等是构成土壤的骨骼—土粒。
4.矿物是土壤矿物质主要根源。
5.主要的成土岩石：岩浆岩、堆积岩和变质岩。
6.风化过程是形成土壤的基础。
7.参加化学风化的要素主假如水、二氧化碳和氧气，作用方式包含溶解、水化、水解（最基本且最重要）和氧化。
8.五大成土要素：母质、生物、天气、地形和时间。
9.土壤是成土母质在必定的水热条件和生物作用下，经过一系列物理、化学和生物化学的作用而形成的。
10.风化因子 =风化天数×水解离度。
11.土壤湿度影响土壤中物质的迁徙；影响土壤中物质的分解、合成和转变。
12.土壤剖面（ P20）：从地面向下发掘而裸露出来的垂直切面。
（1~2米深）13.淋溶作用：土壤中的下渗水，从土壤剖面上层淋溶带走土壤中某种成分的作用。
14.土壤的分层：①枯落物层（ O 层）；②腐殖质层（ A 层）；③淋溶层（ E 层）；④堆积层（ B 层）；⑤母质层（ C 层）；⑥基岩层（ R 层）。
15.土壤的重要形态特色：颜色、湿度、紧实度、构造、质地、 PH、重生体、入侵体、孔隙和动物孔穴。
第三章土壤固体物质构成1.土粒分类：矿质土粒（占绝对优势）和有机质土粒。
2.土壤质地：依照土壤机械构成邻近与否而区分的土壤组合。
3.土壤质地三大类：砂土、壤土和粘土。
4.土壤质地改进：①溶土法；②深耕，深翻；③施有机肥。
5.壤质土兼具砂质土和黏质土的长处，是较为理想的土壤。
6.土壤有机质的根源（ P39）：①植物残体；②动物和微生物残体；③动物、植物和微生物的排泄物及分泌物；④人为施入土壤中的各样有机物料。
土壤环境化学
土壤环境化学土壤圈是自然环境要素的重要组成之一，它是处于岩石圈最外面的一层疏松的部分,具有支持植物和微生物生长繁殖的能力，称作土壤圈。
1、土壤的组成土壤除固相、液相和气相组成外，土壤中还有数量众多的细菌和微生物。
2、原生矿物3、次生矿物（1）按形态分类①非晶态次生矿物呈胶膜状态，它包裹于土粒表面，如水合氧化铁、铝及硅等；呈粒状凝胶成为极细的土粒，如水铝类石等，是一种无固定组成的硅铝氧化物，并有较高的阳离子和阴离子代换量，特别是无定形氧化物具有巨大的比表面和较高的化学活性。
②晶态次生矿物－主要是铝硅酸盐类黏土矿物由硅氧四面体和铝氢氧八面体的层片组成硅氧四面体：一个硅原子与四个氧原子组成，形成一个三角锥形的晶格单元铝氢氧八面体：一个铝原子与六个氧原子或氢氧原子组组成，形成具有八个面的晶格单元（2）按性质分类①简单盐类：方解石(CaCO3)、石膏(CaSO4·H2O)原生矿物化学风化后的最终产物水溶性盐，易淋溶流失土壤中存在较少、主要存在盐渍土壤中、干旱地区②三氧化物类硅酸盐矿物彻底风化后的产物③次生铝硅酸盐类（粘土矿物）由长石等原生硅酸盐矿物风化后形成在土壤中普遍存在、土壤的主要成分，种类多黏土矿物分类：伊利石、蒙脱石、高岭石不足的正电荷被处在两个钾离子起桥梁作用，把上下相邻的两个晶层连结起来。
但以温带干旱地区的土壤中含量其颗粒直径，膨胀性较小， 晶层间没有氢水分子或其他交换性阳离子可以进入层 是基性岩在碱性环境条件其颗粒直径，阳离子代换量极高。
因此富含蒙脱石的土壤，水分缺乏，同时干裂现象严重而不利于植物生长。
型二层晶层之间水分子和其他离子 主要见于湿热的热带地区的土; 其颗粒直径较大，为0.1～，膨胀性小，阳离子植物可获得的有效水4、土壤矿物质的粒级划分（1）石块和石砾：多为岩石碎块，直径大于1mm。
山区土壤和河滩土壤中常见。
土壤中含石块和石砾多时，其孔隙过大，水和养分易流失。
（2）砂粒：主要为原生矿物，大多为石英、长石、云母、角闪石等，其中以石英为主，粒径为1～0.05mm。
自然地理学土壤圈PPT课件
(４) B层（淀积层，illuvial horizon）——土壤剖 面中位于淋溶层之下的矿质土壤，是A层淋洗出 来的物质沉淀和集聚的层次。一般位于土壤剖面 中部又被称为B层。
(５)C层（风化层或母质层，regolith）——指土体 以下疏松的、尚未受到成土过程（特别是生物作 用）影响的层次。它是上部土体赖以形成的母体 物质。
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中国汉字里的“土”，
实际上就反映了土壤 在自然地理环境中的 位置和作用。 “二” 代表了土壤的位置是 在岩石面以上，地面 以下，处在大地的表 层；“｜”则是表示 土壤能够生长植物。
汉字“土”的象形意义
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肥力：长期提供与调节养分、水分、空气、热量（ 4大要素） 土壤层愈深厚，植物生长愈有利——丰收和富裕
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（一）土壤矿物质和有机质
1、土壤矿物质 土壤矿物质——土壤中的无机物质，源于岩石
的风化作用，它在大小和组成上都是多变的。从起 源来说，土壤矿物质包括：岩石碎屑（detritus）、 原生矿物（primary mineral）、次生矿物 （secondary mineral）三个部分。
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２、土壤结构
(1) 概念 土壤结构（soil structure）——指土壤颗
粒的胶结情况。土壤中的颗粒大都通过某种胶 结物质相互联接组合在一起，形成较大型的团 聚体。这种由基本颗粒聚合形成的团聚体就称 为土壤结构。进行土壤的粒组分析时首先要用 物理和化学的方法破坏土壤结构。 (2) 分类:
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土壤圈的作用： １）土壤圈与地球生命作用 ２）土壤圈与人类生存条件 ３）土壤圈与自然环境 ４）土壤圈与全球土壤变化 ５）土壤圈物质的组成与性质
土壤学知识点
一、名词解释1.土壤：指地球陆地表面能够产生植物收货物的疏松表层。
2.土壤肥力：在植物生活的各个阶段，土壤供给和协调植物生长所需要的水、肥、气、热的能力。
3.土壤生产力：是指土壤在外界环境的影响下，土壤表现出来的实际生产植物产量的能力。
4.土壤圈：指地球上大气圈层、水圈、生物圈和岩石圈交界面上的一个圈层，是地球各圈层间物质和能量交换的枢纽。
5.矿物：指天然产出的，具有一定化学成分，内部构造和物理属性的元素和化合物。
6.土壤粒级：单粒直径大小不同，其组成和性质也随之变化，据此将土壤单粒划分为若干粒径等级。
7.土壤质地，依据土壤机械组成相近与否而花费的土壤组合叫做土壤质地。
8.土壤有机质：是泛指以各种形态和状态存在于土壤中的各种含碳有机化合物。
9.土壤腐殖质：指除了未分解和半分解的动、植物组织和土壤生命体等以外的土壤有机化合物的总称。
10.矿质化作用：是指复杂的有机物质在微生物的作用下，分解为简单的化合物，同时释放出矿质养料和能量的过程。
11.腐殖化过程：动、植物、微生物残体在微生物的作用下，通过生化和化学作用形成腐殖质的过程。
12.容重：在自然条件下，单位容积内，干土壤的重量称为土壤容重。
13.土壤孔度：在一定容积的土体内，土壤空隙容积占整个土壤容积的百分数。
14.土壤结构性：指土壤结构体的形状、大小、排列和相应的孔隙状况等综合性状。
15.土壤结构体：指原生土粒和次生土粒的排列状况和组合状况。
16.毛管空隙：土壤中具有毛管作用的那一部分孔隙。
17.土壤水分常数：在一定条件下土壤特征性的含水量。
18.田间持水量：指田间水饱和后，经24小时渗透，土壤所能保持的最大含水量。
19.萎焉系数：植物因缺水凋萎，且不能复原时的土壤含水量。
20.土水势：单位数量纯水可逆的、等温的、无限量的在标准大气压下，从规定水平的水池移至土壤中某一点所必需做的功。
21.土壤水吸力：指土壤水在承受一定吸力时所处的能态。
22.水分特征曲线：土壤水吸力与土壤含水量间的关系曲线。
土壤地理学
土壤地理学一、名词解释1.土壤的固相：土壤固相由土壤矿物和土壤有机质组成，包括一些微生物。
2.土壤溶质势：由土壤溶液中的溶质离子吸水使土壤水分失去部分自由活动能力，这种由溶质所产生的势能称为溶质势，它的值就等于土壤溶液的渗透压，但符号相反，为负值。
因溶质使水势降低。
3.土壤基质势：在田间持水量范围内，土壤作为吸水基质，水分被土壤这一机制吸附后，其自由活动能力就被大幅度降低了，即基质吸力使水势降低，所以基质势是负值。
它的变化范围很大，随土壤含水量的增加而增大，至土壤水饱和时，基质势为零。
4.矿质化作用:是指有机质在土壤微生物的参与下被氧化为最终的分解产物——二氧化碳、水、氨气、磷酸根离子、硫酸根离子的过程。
5.腐殖化作用：是指进入土壤的生物残体在土壤微生物作用下转变为腐殖质的过程。
6.饱和含水量：饱和含水量也称饱和持水量。
是指土壤孔隙全部充满水分时的最大含水量。
它包括吸湿水、膜状水、毛管水和重力水。
7.田间持水量：土壤中毛管悬着水的最大含量。
8.土壤圈：土壤圈是覆盖于地球陆地表面和浅水域底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层，犹如地球的地膜，通过它与其他圈层之间进行物质能量交换。
9.土壤系统：是与其周围环境紧密联系，与岩石圈、大气圈、水圈和生物圈不断处于相互作用之中的。
10.土层：土层是土壤剖面上表现出的水平层状构造。
11.诊断层：诊断层是指凡用于鉴别土壤类别的，在性质上有一系列定量规定的特定土层。
12.诊断特性：就是用于鉴别土壤类别（taxon）、在性质上游戏系列定量规定的特定土层。
13.土壤矿物：土壤矿物是土壤中各种无机固态矿物的总称。
14.土壤有机质：泛指以各种形态和状态存在于土壤中的各种含碳有机物。
15.土壤活性酸：存在于土壤溶液中的氢离子所引起的酸度。
16.土壤潜在酸：吸附在土壤胶体表面的氢离子和铝离子所引起的酸度。
17.土壤盐基饱和度：土壤吸附的交换性盐基离子占交换性阳离子总量的百分数。
土壤学概念
概念题2.土壤圈：是指岩石圈最外面一层疏松的部分，其表面或里面有生物栖息。
土壤圈是构成自然环境的五大圈（大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈和生物圈）之一，是联系有机界和无机界的中心环节，也是与人类关系最密切的一种环境要素。
土壤圈的平均厚度为5米，面积约为1.3×108平方千米，相当于陆地总面积减去高山、冰川和地面水所占有的面积。
3.土壤生态系统：生态系统包含着一个广泛的概念。
任何生物群体与其所处的环境组成的统一体，都形成不同类型的生态系统。
在陆地生态系统中，土壤作为最活跃的生命层，事实上，是一个相对独立的子系统，即土壤生态系统。
绿色植物是其主要生产者，消费者是动物，分解者是土壤中的各种微生物。
5.自然肥力:土壤肥力有自然肥力和人为肥力的区别。
前者是指土壤在自然因子即五大成土因素（气候，生物，母质，地形和年龄）的综合作用下发育而来的肥力，它是自然成土过程的产物。
后者是耕作熟化过程发育而来的肥力，是在耕作，施肥，灌溉及其他技术措施等人为因素影响作用下所产生的结果。
可见，只有从来不受人类影响的自然土壤才仅具有自然肥力。
8.粘粒矿物:是指在组成粘粒的次生矿物．主要包括层状硅铝酸盐矿物和铁铝氧化物及其水合物。
（具体见教材Ｐ３０）9.硅氧四面体:简称四面体。
基本结构是由1个硅离子和4个氧离子所构成。
其排列方式是以3个氧离子构成三角形为底，硅离子位于底部3个氧离子之上的中心低凹处，第四个氧位于硅离子的顶部，恰恰把硅离子盖在氧离子的下面。
像这样的构造单位，如果连接相邻的3个氧离子的中心，可构成假象德个三角形的面，硅离子位于这4个面的中心，所以我们称这种结构单位为硅氧四面体。
{P23}10.铝氧八面体（24页）：简称八面替，其基本结构是由一个铝离子和六个氧离子所构成。
六个氧离子（或氢氧离子）排列成两层，每层都由三个氧离子（或氢氧离子）排成三角形。
但上层氧的位置与下层氧交错批列，铝离子位于两层氧的中心孔穴内。
像这样的构造单位，如果连接相邻的三个氧离子的中心，可以构成假想的八个三角形的面，铝离子位于八个面的中心，所以我们称这种单位为铝氧八面体。
土壤圈在表层系统中的地位和作用
土壤圈在地球表层系统中扮演着至关重要的角色，它对地球的生态系统和人类社会都具有重大的影响。
土壤圈的地位和作用不仅体现在生态学、环境保护和农业生产等方面，还与气候变化、水资源管理和可持续发展密切相关。
本文将从多个角度深入探讨土壤圈在表层系统中的地位和作用，并对其影响进行全面评估。
1. 土壤圈的定义和结构土壤圈是地球表层系统中的一个重要组成部分，由各种矿物、有机物质、水和空气组成。
土壤圈通常被分为不同的层次，包括有机质层、表土层、次表土层和岩石层等。
这些层次之间相互作用，共同构成了复杂而多样化的土壤系统。
2. 土壤圈在生态系统中的作用土壤圈在生态系统中起着至关重要的作用，它是植物生长和发育的基础。
土壤中的养分和水分为植物提供了生存所需的条件，土壤还承载着大量微生物和无脊椎动物，参与了有机物的分解和循环过程。
土壤还是生物多样性的重要栖息地，为无数生物提供了食物、栖息地和保护。
3. 土壤圈对环境保护和资源管理的影响土壤圈对环境保护和资源管理具有重要的影响。
土壤通过过滤和净化作用，减轻了水体和大气的污染程度；另土壤中的有机质和矿物质为植物提供了养分，维持了生态系统的平衡。
土壤还是水资源的重要贮藏库，对于水资源的管理和保护至关重要。
4. 土壤圈在农业生产中的作用土壤圈在农业生产中发挥着不可替代的作用。
农田土壤为作物的生长提供了良好的生长环境，同时还为农作物提供了生长所需的养分。
科学的土壤管理不仅可以提高农作物的产量和品质，还可以减少化肥和农药的使用，降低对环境的负面影响。
5. 个人观点和总结在总结回顾性的内容中，从我个人的观点出发，我认为土壤圈在地球表层系统中的地位和作用是不可忽视的。
它与环境保护、农业生产、水资源管理等诸多方面息息相关，对于人类社会和自然生态系统都具有重要的意义。
我认为更加深入地了解土壤圈的特点和作用，对于促进可持续发展、提高农业生产效率和改善生态环境具有重要的意义。
通过对土壤圈在表层系统中地位和作用的深入探讨，我对这一主题有了更深刻的理解。
土壤圈系统分析
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3、地质大循环与生物小循环的关系
生物小循环是叠加在地质大循环的较小时间尺度 的次级物质循环；
地质大循环的总趋势是陆地物质的流失，造成土 壤养分的分散，而生物小循环的总趋势是使流失 中的物质集中在地表。
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2、土壤的质地(soil texture)
矿物的粒级划分 粒级：将矿物粒径大小相近的土粒归为一类。 ➢砾石：> 2 mm，由原生矿物组成，主要为抗风化能力较强 的石英 ➢砂粒：2－0.02 mm，与砾石相似 ➢粉砂粒：0.02－0.002 mm，绝大部分为原生矿物 ➢粘粒：< 0.002 mm，主要为次生粘土矿物
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5、粘化过程
土体中粘土矿物的生成和积累过程。 土体内部发生原生矿物的分解和次生矿物的形 成，形成一个相对粘重的层次。
形成条件：温暖湿润、干湿交替
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6、富铝化过程
土体重脱硅、富铝铁的过程。 在热带、亚热带高温多雨并有一定干湿季的条件下， 由于硅酸盐发生强烈的水解，释放出盐基物质，盐基离子 大量淋失，而铝、铁、锰等元素发生沉淀，使土体富积铝、 铁、锰氧化物，土体鲜红。
与母质的差异越小； 不同的母质可以发育成同一种土壤，同一种母质
也可以形成不同的土壤。
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2、气候
气温高低影响土壤中矿物质的氧化成度； 降水量多少影响土壤淋溶作用强弱。 具体表现为： 蒸发强而降水少的地区容易出现盐渍化； 气候湿润排水不畅的地区容易出现潜育化； 高温多雨地区，盐基物质易淋失，土壤呈酸性
二、我国土壤主要类型及分布
1、森林土壤—纬度地带性 2、草原土壤—经度地带性 3、其他土类
土壤圈·岩石圈·生物圈（认识我们的家园地球四）
土壤圈·岩石圈·生物圈（认识我们的家园地球四）土壤圈·岩石圈·生物圈（认识我们的家园地球四）土壤圈“土，地之吐生物者也。
'二’像地之下，'|’地之中物出，形也。
”东汉文字学家许慎在《说文解字》中形象地说出了土壤的本质含义。
土壤是地表生物生存的物质基础，是位于陆地表层，由有机物、无机物、水分和空气组成的，具有一定肥力并能生长植物的疏松层。
土壤圈是陆地表层土体的总称，土壤厚度一般1—2米（一说平均厚度5米），面积约为1.3亿平方千米，相当于陆地（包括岛屿）总面积减去高山、冰川和地面水所占有的面积。
具有不连续性。
因处于其他圈层的交接地带，土壤圈在生态系统中占有特殊空间位置，在自然环境发展和变化中起重要作用。
土壤中的无机物主要是矿物质，是由各种岩石分化而成；有机物来源于生物体，包括细菌、放线菌、真菌、藻类，植物未分解的根、茎、叶，动物的排泄物和尸体，以及复杂化合物的混合物腐殖质。
土壤水分主要来自大气降水，根据存在形式分为吸湿水、毛管水和重力水，由于人类的活动等因素，也来自江河湖沼等。
土壤空气来源于大气，但没有连续性，不易于交换。
土壤圈是大气圈中温室气体的重要来源，对温室气体的吸收和释放起一定的平衡作用。
其温度变化对环境起缓冲和稳定作用。
土壤圈是全方位的开放系统，与其他任何圈层都能产生相互影响，能很好地体现地表自然环境相互联系、制约、作用的整体性。
岩石圈岩石圈是地球表层岩石体的总称，是由地壳和地幔最上部分构成的连续圈层。
地壳是岩石圈的主体，由花岗岩、玄武岩等各种岩石组成。
陆壳平均厚度35千米，最薄的15千米，喜马拉雅山脉和安底斯山脉所在处地壳分别为80和70千米。
洋壳较薄，平均厚度7千米。
经过漫长的地质年代，在一定条件下，岩石圈可聚集形成有开采价值的各种金属矿床和非金属矿床。
石油、天然气、煤炭、油页岩等是生成于岩石间的有机物组成物质。
统称能源矿产。
在岩石圈表面，由于辐射的时间和空间不均匀、大气和水运动形式不同，而使岩石失去稳定性，产生风化、剥蚀、搬运、堆积和沉积，从而改变了地表形态。
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土壤圈与四大圈层的相互作用
在自然界，土壤层（或土被）处于岩石圈、生物圈、水 圈和大气圈之间的接触、过渡地带，是有机界和无机界 相互联系、相互作用的产物，是自然环境中物质循环和 能量转化的重要环节和活跃的场所。
一、土壤圈的物质组成
土壤是由固相、液相、气相物质共同组成的，它们相互
联系、相互转化和相互作用，构成土壤圈系统的物质基础。
冰
紧束缚水（吸附水），属无效水 束缚水 松束缚水（薄膜水），大部分属无效水 悬着毛管水（降水或灌溉） 毛管水 （部分自由水） 按水的来源 支持（上升）毛管水 自由水 重力水：借助重力作用在土壤的非 毛管孔隙中移动或沿坡向侧渗的水分 水汽 渗透重力水 停滞重力水
土 壤 水
液态 水
地下水（地下水位较高处于地面之上或接近地面）
土壤矿物质是由岩石（母岩或母质）经过物理风化和化 学风化形成的，它对土壤的性质、结构和功能影响很大。 是土壤的主要组成物质，构成土壤的骨骼。按其成因可 分为原生矿物和次生矿物。 直接来源于岩石受不同程度的物理风化作用后的碎屑， 其化学成分和结晶构造未有改变。
1．原生矿物(primary mineral)
伊利石(Illite )是一种风化程度 较低的矿物，一般土壤中均有分 布，但以温带干旱地区的土壤中 含量最多。其膨胀性较少，具有
较高的阳离子代换量，并富含钾。
用途：添加剂、钻井泥浆。
蒙脱石(Montmorillonite)为伊利
石进一步风化的产物，是基性岩
在碱性环境条件下形成的，在温 带干旱地区的土壤中含量较高。 其阳离子代换量极高。它所吸收 的水分植物难以利用，因此富含 蒙脱石的土壤，植物易感水分缺
力和土壤自净能力的要素之一。
土壤空气主要来源于近地面的大气层，它存在于土壤未
被水分占据的空隙中。
因此土壤空气的组成与大气组成有着明显的差异。土壤
空气的主要成分除N2、O2、CO2及水汽等大气成分外，还
含有CH4、H2S、H2、PH3、CS2、C2H6、C3H8、C2H4和各种
氮氧化物等二十多种气体。
土壤动物如蚂蚁、蚯蚓、蜈蚣、鼠类等（消费者）和土 壤微生物（分解者）是土壤有机质的第二个来源，它们 分解各种原始植物组织，为土壤提供排泄物和死亡后的 尸体。
2．土壤腐殖质（soil humus）
土壤腐殖质是土壤特异有机质，也是土壤有机质的主要 成分。 腐殖质是一种分子结构复杂、抗分解性强的棕色或暗棕 色无定形的胶体物，是土壤微生物利用植物残体及其分 解产物重新合成的一类有机高分子化合物。主要由胡敏 酸(humic acids)和富里酸(fulvic acid)组成。
气态 水
2．土壤水的有效性
土壤水类型不同，被植物利用的难易程度也不同。
土壤中不能被植物吸收利用的水称为无效水，反之称有 效水。 当植物发生永久凋萎时的土壤含水量称为凋萎系数，这 是土壤有效水的下限。
一般把田间持水量视为土壤有效水分的上限。所以田间 持水量与凋萎系数之差即为土壤有效水的最大含量。 土壤有效含水量=田间持水量-永久凋萎系数。
全球水分循环示意图(据Botkin D B, 1998)
1．土壤水的类型
在土壤科学研究和农业生产过程中，通常按水在土壤 中的赋存状态，将土壤中的水分划分为土壤固态水、 土壤液态水和土壤气态水三大类，如下表所示。
固态 水 化学 结合水 组构水，H3O或OH，风化或高温可释放 结晶水如，CuSO4·5H2O，高温可释放
（三）土壤水分 土壤水是土壤重要的组成成分和肥力因素。 它不仅是植物生长发育的必需物质，而且是土壤系统中 物质与能量的流动介质。 土壤水分含量的多少及其存在形式对土壤形成发育过程 及其肥力水平高低与自净能力都有重要的影响。 土壤水主要来源于大气降水、地下水、灌溉水和大气凝 结水，而主要损耗于土壤蒸发、植物吸收、植物蒸腾和 水的渗漏与径流。 土壤水平衡是指土壤水收入与消耗之间的数量关系，即 指土壤含水量发生变化的情况。其表达式为： 土壤含水量 = 土壤水收入 - 土壤水消耗。
按照土壤颗粒的大小，可划分出不同的土壤粒级，根据 土壤质地三角表，可方便地查出某地土壤质地的类型和 名称。
土壤的质地三角表
一般来说，土壤的质地可以归纳为三大类型：
（1）砂质土类
砂质土类是指以砂粒为主的土壤，通常砂粒含量在70% 以上。 颗粒组成粗大，砂土的通气、透水性强，热容量小，温 度变化剧烈，易受干旱威胁。
养分不足。
高岭土(高岭石风化、沉积产物) 源自江西景德镇东北的高岭村 出产可以制瓷的白色粘土而得名。 触感光滑或油狀，具有可塑性。 高岭土
含水的铝硅酸盐矿物，多由长
石、云母或其它的硅酸盐类矿物， 经过热水的变化风化而来。 用途：陶瓷、油漆、橡胶、塑料、造纸工业的添加剂。
在中国次生矿物分布的地带性表现为： 新疆、甘肃西部和内蒙古西部为水云母地带； 内蒙中部、黄土高原北部和东北西部为水云 母-蒙脱石地带； 华北大部和东北平原为水云母—蛭石地带； 北亚热带湿润区为水云母-蛭石-高岭石地带； 江南丘陵、四川盆地及云贵高原为高岭石-水 云母地带； 华南及云南南部为高岭石-二三氧化物地带。
因此，调节水、气关系是提高土壤肥力的重要措施。
二、土壤圈的特性
（一）土壤圈的物理特性
1．土壤质地（soil texture）
土壤质地是指土壤颗粒的粗细程度和组成比例，也叫土 壤的机械组成。 土壤质地影响土壤水分、空气和热量的交换，也影响土 壤养分的转化，这是因为土壤质地决定着土壤中许多物 理、化学反应的进行，与区域地表水分循环、农业生产 有密切的关系。
土壤空气的成分对生物活动具有明显的影响。
首先,土壤通气状况不良对土壤微生物活动影响强烈，
会使得好气性土壤微生物不能正常活动，大大降低
有机质的分解速度，使分解产物多呈还原态，这对
高等植物常常有毒害作用；
其次，土壤通气状况不良会对高等植物活动带来许
多危害。如制约植物根系生长，阻碍植物根系对水 分和养分的的矿物称为次生矿 物，它包括简单盐类、三氧化物和次生硅酸盐类。
次生矿物是土壤矿物中最细小的部分（粒径<0.02mm）， 具有活动的晶格、呈现高度分散性，并具有强烈的吸附 代换性能、能吸收水分而膨胀，因而具有明显的胶体特 性，又称为粘土矿物。 （1）简单盐类：是原生矿物经化学风化后的最终产物， 结晶构造也较简单，常见于干旱和半干旱地区的土壤中.
田间持水量和永久凋萎系数受土壤质地、腐殖质含量、 盐分含量和土壤结构等因素制约。
田间持水量：指在地下水较深和排水良好的土地上充分灌水或降水后，允许水分充分下渗，并防止其水分蒸 发，经过一定时间，土壤剖面所能维持的较稳定的土壤水含量（土水势或土壤水吸力达到一定数值）。
土壤水分有效性综合示意图
（2）三氧化物类：常见于湿热的热带和亚热带地区，特 别是基性岩（玄武岩、石灰岩、安山岩）上发育的土壤 中含量最多。
（3）次生硅酸盐类:
这类矿物在土壤 中普遍存在，种 类很多，是由长 石等原生硅酸盐 矿物风化后形成。 它们是构成土壤 的主要成分。土 壤中次生硅酸盐 可分为三大类： 伊利石、蒙脱石、 和高岭土。 次生硅酸盐类矿物的基本结构单元示意图
固相物质包括矿物质、有机质及一些活的生物有机体；
液相物质主要是土壤水和溶液；气相物质则是指土壤中的 空气。
在较理想的土壤中，按容积计，矿物颗粒约占38～45%,
有机质约占5～12%，土壤孔隙约占50%。
土壤水分和空气共同存在于土壤孔隙内，经常处于彼此
消长状态。
理想土壤成分的体积分数
（一）土壤矿物质(soil mineral)
胡敏酸对土壤结构体及土壤保水、保肥性能的形成起重 要作用； 富里酸具有较弱的吸附性和阳离子交换性能，对促进土 壤矿物风化和矿质养分的释放起重要作用。 胡敏酸和富里酸在土壤中可呈游离的腐殖酸或腐殖酸盐 状物，亦可与铁、铝结合成凝胶状态，它们多次与次生 粘土矿物紧密结合，形成有机—无机复合体，构成良好 的土壤结构，对土壤肥力的形成起着极为重要的作用。 此外，土壤腐殖质还具有与重金属元素、有毒有机物结 合形成非水溶性络合物的特性，降低土壤中有毒物的危 害性，使土壤具备一定的自净能力。
第七章 土壤圈系统
第一节
第二节
土壤圈的物质组成和特性
土壤的形成与演化
第三节
第四节
土壤的类型与分布
土壤圈对全球变化的响应及预测
第一节
土壤圈的物质组成和特性
一、土壤圈的物质组成 （一）土壤矿物质 （二）土壤有机质 （三）土壤水分 （四）土壤空气 二、土壤圈的特性 （一）土壤圈的物理特性 （二）土壤圈的化学特性 （三）土壤圈的生物特性
不同地理环境中次生矿物形成的一般模式
(二)土壤有机质
土壤有机质是土壤中最重要的组成成分之一，是土壤肥
力的物质基础，也是土壤形成和发育的主要标志。
土壤有机质可分为两大类：非特异性土壤有机质和土壤
腐殖质。
1．非特异性土壤有机质
土壤非特异性有机质的原始来源是植物组织。植物组织 中所含有的化合物主要是碳水化合物、蛋白质、木质素 及脂肪等。其中，碳水化合物是土壤非特异性有机质的 主要组成部分。
土壤中CO2含量比大气中的含量(0.03%左右)高十倍甚至数百倍。 氧在大气中含量一般约占20%，而在土壤空气中，氧的含量只有 10%～12%，在通气极端不良的条件下，土壤中氧的含量可低于 10%(如下表所示)。 土壤空气中水汽含量远较大气高。
造成这种现象的原因是土壤中进行着众多的生命活动。 植物根系、土壤动物和微生物的呼吸活动都在消耗氧 气和产生二氧化碳，土壤空气与大气成分的差异，导 致两者之间的气体交换，CO2由土壤排出进入大气，O2 由大气扩散进入土壤，从而形成一种动态的平衡关系。 这个交换过程与生物的呼吸作用相似，因此被称为 “土壤的呼吸作用”，也称为“土壤通透性”(soil permeability)。 土壤的通气性与土壤孔隙、质地、结构、土壤含水量 等密切相关。一般是有团粒结构的土壤，通气性良好， 砂土的通气性较好，粘土的通气性较差。