第六章：土壤形成和发育(原7章)

气候因素
一、直接参与母质的 风化，水热状况直接 影响矿物质的分解与 合成及物质的积累和 淋失。
二、控制植物的生长 和微生物的活动，影 响有机质的积累和分 解，决定养料物质的 循环速度。
气候因素
一、湿度对土壤形成的影响 1.影响土壤中物质的迁移 2.影响土壤中物质的分解、合成 和转化
雨量由东到西的减少，土壤 表现出水平分布规律：
对土壤形成发育的影响 3. 认识时间与土壤发育之间的相互关系 4. 理解人类活动对土壤发育的影响。
关键词
成土因素(soil-forming factor) 母质(parent material) 土壤发生(soil genesis) 风化壳 (weathering crust)
知识结构
认识土壤发生学说
土壤形成和发育
第1节 土壤形成因素学说
6.1 道库恰耶夫成土因素学说 6.2 土壤形成的气候因素 6.3 土壤形成的生物因素 6.6 土壤形成的母质因素 6.2 土壤形成的岩石圈(地形)因素 6.6 土壤形成的水圈(水文)因素 6.7 土壤形成的时间因素 6.8 土壤形成的人为因素
教学重点
1. 掌握土壤发生学的基本理论 2. 掌握生物气候、母质、地质水文因素
图6-20 水分在成土过程中的作用示意图
图6-21 华北平原地下水位变化及其对土壤形成的影响
地形因素
地形重新 分配形成 土壤的水 分、温度、 母质等因 素，引起 土壤的垂 直分布规 律
地形因素
平原 区， 土层 深厚， 植物 生长 良好
地形因素
沟谷 地貌， 上坡 土层 薄， 下坡 土层 厚
2.母质类型影响成土 过程的速度、性质和 方向，母质对土壤理 化性质有很大影响， 母质层次的不均一性 影响土壤的形成发育
6.2 土壤形成的气候因素
气候是土壤形成的能量源泉。土壤与 大气之间经常进行水分和热量的交换。气 候直接影响着土壤的水热状况、土壤中物 质的迁移转化过程，并决定着母岩风化与 土壤形成过程的方向和强度。气候要素如 气温、降水及风力对土壤形成发育具有重 要的影响，如图6-2~6-11所示。
美国土壤学家H.詹尼(Jenny H) 对土壤 与成土因素进行了深入研究，于1961年发 表《Factors of Soil Formation》，提出
S = f ( Cl, O, R, P, T, … )，简称‘clorpt’函 数式，成为土壤形成的通用公式。詹尼认 为在成土过程中的生物主导并不是千篇一 律的现象，在不同地区、不同类型的土壤 往往有某一因素占优势，如图6-1所示。
图6-11 模拟的全球陆地表面碱性阳离子沉降量分布图 (据Kuylenstierna, 2001)
6.3 土壤形成的生物因素
生物将太阳辐射能转变为化学能引入成 土过程，并合成土壤腐殖质。在土壤中生 活着有数百万种植物、动物和微生物，它 们的生理代谢过程构成了地表营养元素的 生物小循环，使得养分在土壤中保持与富 集，从而促使了土壤的发生与发展，如图 6-12~6-12所示。
6.6 土壤形成的水圈(水文)因素
水分是所有生物活动，特别是高等植 物生长发育不可或缺的生命要素和营养元 素的载体；是土壤发生发育过程必需的物 质及物化与生物反应过程的重要介质。水 分参与了土壤形成中的物质与能量的迁移 转换和交换过程。水分在母岩风化与成土 过程的作用，如图6-20~6-21所示。
黑土 黑钙土 栗钙土 灰钙土 棕钙土 灰漠土 灰棕漠土 棕漠土
二、温度因素对土壤形成的 影响 1.矿物的风化和合成
2.有机质的合成与分解
气候因素
温度和湿 度的共同 作用，在 高山上表 现的最明 显，从而 表现出土 壤的垂直 分布规律
图6-2 土壤温度与大气温度的相关分析图式 (据沃洛布耶夫，1928)
人类活动的影响
人类活动 可以加速 土壤的形 成和发育 或相反， 取决于人 类对土壤 资源认识 的深度和 社会经济 状况
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图6-26 现代农业机器对土壤的影响 (据USAD，2002)
6
图6-22 现代农业耕作土壤景观 (据USAD，2002)
6 图6-26 中国传统农耕施用农家肥的土壤景观
图6-12 生物群落及其对成土过程的作用图式
6.6 土壤形成的岩石圈(母质)因素
母质是土壤形成的物质基础，在生物 气候作用下，母质表面逐渐转变成土壤。 但母质并不仅是被改造的材料，同时对成 土过程有一定作用，这种作用愈是在成土 过程的初期愈较显著。母质对成土过程和 土壤特性的影响是在母质风化和成土过程 中施加影响的，可见，母质的这种影响属 于钝性的。
图6-17 土壤特性及其相互关系图式 (据Furley，1968年资料改编)
图6-18 祁连山、居延海间含盐风化壳盐分地球化学分异图 (据熊毅，1986)
图6-19 河谷地形发育对土壤形成、演化的影响示意图
总之，地形制约着地表物质和能量的再 分配，地形的发育支配着土壤的演替，在不 同的地形形态上，就形成不同土壤类型。
时间因素
土壤 剖面 层次 分异 的程 度代 表着 土壤 相对 年龄 的大 小
图6-22 不同地带土壤剖面发育与成土年龄相关示意图 (据Gerrard，2000)
图6-23 在稳定条件下土壤发育的时间序列示意图
6.8 土壤形成的人为因素
人为活动对土壤的影响受社会制度和 社会生产力水平的制约，而且这种影响具 有双向性，即可通过合理利用，使土壤朝 向良性循环方向发展，也可因不合理利用 引起土壤退化。人类活动一是通过改变成 土条件，二是通过改变土壤组成和性状来 影响成土过程，如图 6-26～6-28所示。
物 质能量交换过程。 2.为什么说评价母质和土壤类型之间的相互关系是困 难的？
1. 试讨论分析在调查建立土壤气候方程或建立土壤
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时间序列中的主要问题。
2. 通过收集你比较熟悉地区的成土环境条件资料，
结合你所学的地理学专业知识，试分析各成土因
素之间的相互关系。
3. 据有关资料：【2000年中国黄河干流河水中悬浮
热带雨林 波哥大草原
积雪
内华达山地
图6-3 不同地带土壤中苜蓿碎屑分解速率的实验模拟 (据Jenny,1983)
图6-6 不同温度带风化壳分异图式 (据Gerrard J, 2000年资料改编)
图6-2 土壤水量平衡图式 (据Gerrard J, 2000)
图6-6 美国中部土壤碳酸钙层出现深度与年降水量关系图 (据Jenny, 1983)
素向地表富积，形成了肥沃的表土。
生物因素1.—植物的作用
植物合成有机体，以 残枝落叶和根系凋落 物的方式提供土壤有 机质；
植物根系的穿插挤压 破碎并分泌有机酸， 促进土壤的形成和结 构的发展。
（右图为天然林）
生物因素1.—植物的作用
我国东部沿海由北向南 的森林分布规律为：
针叶林 针叶阔叶混 交林 落叶阔叶林 落叶+常绿阔叶林 常 绿阔叶林 雨林季雨 林
物浓度高达1 200～2 200 mg/L】。试结合你的
学习与调查，黄河流域生物气候、母质因素对黄
6 图6-27 人类砍伐林木引起土壤侵蚀的景观
6 图6-28 人类过度放牧引起土壤风蚀的景观
思考题与个案分析
6
1. 试讨论分析土壤形成因素方程的基本原理。 2. 简述土壤发生学理论的基本观点及其发展过程。 3. 请小组讨论六大成土因素在土壤形成过程的作用。 4. 通过实地观察试发现各种成土因素与土壤之间的
地形因素
沟 壑 纵 横 的 黄 土 高 原
地形因素
阴阳 坡土 层厚 度与 水分 条件 差异 很大
地形因素
缓 坡 丘 陵 的 土 壤
地形因素
干旱 区鄂 尔多 斯剥 蚀台 地的 洪积 母质 特征
地形因素
季 节 性 河 流 引 起 的 阶 地
6.7 土壤形成时间因素的作用
时间和空间是一切事物存在的基本形 式。气候、生物、母质、水文和地形都是 土壤形成的空间因素。时间作为成土因素 则是阐明土壤形成发展的历史动态过程。 母质、气候、生物、水文和地形等对成土 过程的作用随着时间延续而加强，如图6-22、 6-23所示。
– 非均一母质造成地表水分运行状况与物质能量迁移 的不均一性。
– 母质的元素组成直接影响土壤的矿物、元素组成和 物理化学特性，而且对土壤的形成发育的方向和速 率有决定性影响。
母质因素
黄 土 母 质
母质因素
干 旱 地 区 的 风 积 物
母质因素
母质与土壤之间的联 系与区别：
1.母质是土壤形成的 基础，是构成土壤的 骨架
相应的土壤水平地带性 分布规律为：
棕色针叶林土 暗棕壤 棕壤 黄棕壤 红 黄壤赤红壤 砖红壤
（右图为人工林）
北 灰棕 灰漠土 漠土
棕 钙 土
棕漠土
灰钙土
青藏高原高山土壤系列
红黄壤
栗
黑
钙 土
钙 土
棕色针叶林土
黑土
暗棕壤
黑垆土
褐土
棕壤
黄褐土
黄棕壤
黄 壤 红壤
燥 红 土 砖红壤
燥红土 赤红壤
东
生物因素1.—植物的作用
6.1 道库恰耶夫成土因素学 说
掌握土壤与生物气 候、土壤水运动特 征，土壤水热状况
6.2~6.6 土壤形成的气候、 生物、母质、地形与 水文因素
熟悉土壤时间发育序 列及人类对土壤发育 的影响
6.7 土壤形成的时间因素 6.8 土壤形成的人为因素
6.1 道库恰耶夫成土因素学说
德国科学家亚历山大封洪堡在《亚洲 地质学和气候学片断》中，揭示了欧亚大陆 中西部气候与植被的规律性变化；现代土壤 地理学奠基人道库恰耶夫，19世纪末在科学 调查的基础上，将广阔地域土壤与其自然条 件联系起来，创立了成土因素学说。
森林 草原 植被 有极 强的 富积 功能。
生物因素1.—植物的作用
合 理 间 作 套 种， 促 进 土 壤 的 培 育。
土壤生物因素2.—土壤动物
土壤生物因素3.—土壤微生物
图6-12 南极洲基岩表面地衣着生与土壤的发生景观
图6-13 南极大陆寒漠区砂岩表面地衣生长示意图
图6-16 不同植物作用下形成土壤的有机质垂直分布比较 (据熊毅，1990)
6.2 土壤形成的岩石圈(地形)因素
岩石圈表面形态即地形，它是土壤形成 发育的空间条件，对成土过程的作用与母质、 气候、生物等不同，它通过影响地表物质能 量的再分配，从而影响成土过程。新构造运 动及地形演变更是影响土壤发生发育的重要 因素，如图6-16~6-19所示。
图6-16 地形对水分运动的影响 (据John Gerrard，2000)
生物因素
土壤形成的生物因素包括植物、动物 和微生物
生物因素是促进土壤形成发育的最活 跃的因素，由于生物的作用，把太阳 能引进了成土过程，才使分散的营养 元素有了向土壤聚集的可能，才产生 了腐殖质和良好的土壤结构，从而产 生了为土壤所特有的肥力。
ห้องสมุดไป่ตู้生物因素的作用由生物小循环体现，
植物的光合作用引进太阳能，产生了 腐殖质，扩大的氮素营养，地下的三 角形状和地上的倒三角形，使营养元
图6-7 土壤剖面发育与气候湿润度的关系图
图6-8 印度26℃等温沿线区表土有机碳含量与年降水量关系图 (据Jenny, 1983)
mg(m2年)－1
图6-9 模拟的2020年世界陆地硫沉降量分布图 (据Kuylenstierna, 2001)
图6-10 河北坝上简育干润均腐土在风蚀过程中的变化图
土壤形成因素
一、五大成土因素 1.母质 2.气候 3.生物 4.地形 5.时间
道库恰耶夫(1881年) 首次建立了
П＝f(К, О, Г, Б)
表示土壤与成土因素之间的发生关系。式中： П表示土壤；К, О, Г, Б分别表示气候、生物、 母质和时间因素。道库恰耶夫认为地形只对 “隐域土”有重要意义，故未将地形因子列入。 他还提出土壤是一个独立自然体，成为现代土 壤科学及土壤地理学的独特研究对象。
母质因素
1.概念：岩石风化物或堆积物
2.类型
冲积母质
残积母质 坡积母质 水 洪积母质
湖积母质 海积母质
运积母质 风 黄土母质
沙丘 冰川 冰积母质
地心引力 重积母质
成土母质的作用
成土母质对土壤形成和发育的影响是在母质被 风化、侵蚀、搬运和堆积的过程中对成土过程 施加影响。归纳为：
– 母质的机械组成直接影响土壤的机械组成、矿物组 成及其化学成分，从而影响土壤的物理化学性质、 土壤物质与能量的迁移转化过程。