土壤圈系统分析

土壤中的养分光合作用植(动)物有机体 动植物残体土壤有机物微生物分解 腐殖质土壤中的养分
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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
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根据九州土壤的性质，分为“壤”、“黄壤”、 “白壤”“赤植坟”、“白坟”、“黑坟”。“坟 垆”、“涂泥”及“青黎”等九种。
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12、白浆化过程
表层土由于上层滞水而发生的漂洗过程。 多发生在亚热带和温带湿润地区，具有倾斜地形条件和 粘土母质。由于季节性降雨，铁、锰被还原溶解而淋出土 壤，使土壤脱色，后逐步成为白土层。此外，倾斜地形也有 助于粘粒与铁、锰的侧向淋失，加速白浆化过程深入进行。
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改良措施： ✓ 掺粘土 ✓ 增施有机肥 ✓ 施肥“少吃多餐”
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➢ 粘土 主要特征： ✓ 非毛管孔隙少，毛管孔隙多 ✓ 通气、透水性差，保水、保肥能力强 ✓ 有机质分解缓慢，养分含量丰富 ✓ 热容量大，温度变化缓慢，为冷性土 ✓ 土体粘重，不易耕作，适耕期短
改良措施： ✓ 掺砂 ✓ 增施有机肥
A层（腐殖质层） 与O层合称为表土层(surface layer)。 土壤有机质在土壤动物和微生物的作用下经
腐烂、分解和再合成的产物。
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E层（淋溶层）
淋溶作用占优势，K、Ca、Na、Mg、Fe、Al 等 淋失，在此层中只留下抗风化能力强的矿物颗粒。
淋溶层颜色浅淡，呈灰白色，颗粒较粗。 淋溶作用：随着上层水分的下渗，硅酸盐、铁、铝
第三节 土壤的类型和分布
一、土壤的分布规律 二、主要土壤类型及其分布
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一、土壤的分布规律
1、经度地带性分布规律 2、纬度地带性分布规律 3、垂直地带性分布规律
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1、纬度地带性分布规律
土壤呈有规律的与纬线方向一致的带状分 布现象。 主导因素：太阳辐射和热量在地表的纬度地带 性
1、土壤的颜色 土壤颜色反映了土壤的化学性质和矿物成分,是研究
成土过程、肥力特征和演变的依据之一。 土壤三原色： 黑色：腐殖质 红色：Fe2O3，水化后的氧化铁(Fe2O3.3H2O)偏黄色。 白色：SiO2、Al2O3、CaCO3，干旱和半干旱地区土
壤含碳酸钙、石膏等，呈灰白色调。
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在泥土中向上移动，称为毛管水。
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3、气态物质
土壤空气来自大气，但由于生物活动的影响， 土壤空气与大气的组成有差异。土壤空气通常湿度 较高、二氧化碳成份较高、氧气成份较少。
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三、土壤的理化性质
1、土壤的颜色 2、土壤的质地 3、土体质地构型 4、土壤的酸碱性
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土壤质地分类 土壤质地：土壤中固体颗粒的大小及其组合情况 ➢ 砂土：以砂粒为主的土壤
主要特征： ✓ 大孔隙多，毛管孔隙少 ✓ 通气、透水性强，保水能力弱 ✓ 温度变化剧烈，春季升温快，发苗早，为暖性土 ✓ 有机质分解迅速彻底，不易积累，保肥能力弱 ✓ 土体松散，易耕作，适耕期长，供肥快
一、土壤剖面 二、土壤形成的一般规律 三、土壤的形成因素 四、主要成土过程
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一、土壤剖面(soil parofile)
土壤剖面模式
Organic层（有机质 层）
A层（腐殖质层）
E层（淋溶层）
B层（淀积层）
C层（风化层）
Rock层（基岩层）
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O层（有机质层）
覆盖于土壤表面由动植物残体及其分解物组成 的层次。
长石类矿物占地壳总重量的 50-60%，占土壤总重量的 10-15%，包括： 钾长石 KAlSi3O8 钠长石 NaAlSi3O8 钙长石 CaAlSi3O8
✓ 云母类
白云母：KH2Al3(SiO4) 黑云母： KH2(MgFe)Al(SiO4)3 云母类矿物占岩浆岩的3%， 是植物钾元素的最重要来源
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➢ 壤土 砂粒、粉砂粒和粘粒所占比例相当的混合土壤。
主要特征： ✓ 通气、透水性好 ✓ 保水、保肥能力强 ✓ 温度稳定，耕作性能好
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3、土体质地构型
影响土壤水、肥、气、热的，不仅是土壤质地， 还包括土地质地构型。 通体均匀一致型 上砂下粘型 上粘下砂型 夹粘夹砂型
微菌落
石英
有机质
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粘粒
1、固态物质
原生矿物
岩石风化后的碎屑物质，矿物的化学组成和结晶构造没 有改变。 ➢ 硅酸盐类矿物：长石类、云母类、辉石、角闪石等，易 风化形成次生矿物。 ➢ 氧化物类矿物：石英、赤铁矿等 ➢ 硫化物类矿物：FeS2 ➢ 磷酸盐类矿物：磷灰石
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✓ 长石、盐碱化过程 10、潜育化过程
12、白浆化过程
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1、原始成土过程
在裸露的岩石或岩石风化物上，地衣、苔藓、细 菌等低等植物进行有机质的合成与分解，使土壤产生肥 力，为高等植物生长创造条件。
2、腐殖化过程
土体表层的腐殖质累积过程。 腐殖化的结果使土体发生分化，在土体上部形 成腐殖质层。
而铁锰物质积聚，土壤呈红色。
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3、生物 生物把岩石风化后释放出来的养分在土壤中集 中； 通过自身的生命活动为土壤创造氮素； 生物残体为土壤提供有机质。
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4、地形
地形是土壤形成的间接因素，本身不能在成土过 程中提供物质和能量，只能通过高度、坡度、坡 向等起物质和能量的再分配作用。
一、土壤与土壤肥力
土壤：陆地表面具有一定肥力的疏松表层。 土壤最本质的特征是具有肥力。
土壤肥力(soil fertility)：土壤具有不断地供应和调 节植物在生活过程中所需要的养分、水分、空气和热量的 能力。
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二、土壤的物质组成
固态物质（原生矿物、次生矿物、有机质） 液态物质 气态物质
较好的质地构型是上砂下粘，有利于耕作、发苗， 又托水托肥。
相反，上粘下砂型较差。
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4、土壤的酸碱性
酸性物质 ➢碳酸：二氧化碳与水结合的产物 ➢腐殖酸：富里酸、胡敏酸 ➢弱有机酸：醋酸、草酸、柠檬酸 碱性物质
土壤中的交换Na+、K+被胶体吸附
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第二节 土壤形成和演化的机理
地势的高低和地形的不同部位，对太阳辐射和大 气降水进行重新分配；
地形不同影响土壤的侵蚀强度。
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5、时间
任何物质运动都包含时间的进程。土壤的形 成 过程随时间在不断加深，肥力也不断积累和提高。
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四、主要成土过程
1、原始成土过程 3、淋溶过程 5、粘化过程 7、钙化过程 9、泥炭化过程 11、潴育化过程
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三、土壤的形成因素 土壤是在成土母质、气候、生物、地形、时间五个因
素的综合作用下形成的（俄国，道库恰耶夫）。
1、成土母质 2、气候 3、生物 4、地形 5、时间
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1、成土母质 成土母质：由岩石碎块、原生矿物和次生矿物组成
的岩石风化物。 土壤中90%以上的矿物来自母质，愈年轻的土壤，
水不畅的低洼地区，在蒸发作用下，使盐分向土体表层聚 集，形成盐化层。 碱化过程
土壤中钠离子浓度较高，交换性钠不断进入土壤胶体， 使土壤呈强碱性。
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9、泥炭化过程
有机质以植物残体形式的累积过程。 在地下水位很高或地表有积水的地区，湿生植物因嫌 气环境不能彻底分解而累积，形成泥炭层。
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分布。
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2、经度地带性分布规律
土壤呈南北展布、东西更替的分布规律。 主导因素：海陆位置、大气环流、巨地形差异。
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3、垂直地带性分布规律
在高山地区，土壤性质和类型随高度从下 到上依次发生垂直分异和有规律的更替。 主导因素：海拔高度
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1、地质大循环(geologic cycle) 地质大循环：矿物质和养分在陆地和海洋之间的循
环变化过程。 过程：
岩石风化-->剥蚀搬运-->沉积-->固结成岩--> 地壳抬升-->岩石风化……..
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2、生物小循环
又称养分循环，指营养元素在生物体和土壤之间的循 环变化过程。 过程：
50—60%
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2、液态物质
土壤中的水是土壤肥力的重要因素。 （1）束缚水
水分受土粒间的吸力所阻，不轻易在土壤中移动。 吸湿水：被矿物吸收的水分 膜状水：被吸引在土粒间呈薄膜状的水分
（2）自由水 在土壤中自由移动的水分。
重力水:水分是受重力作用影响向下移动 毛管水:如果在气候干旱地区，蒸发率大於下渗率，水分会
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7、钙化过程
碳酸盐在土体中淋溶、淀积的过程。 在干旱、半干旱气候条件下，土壤形成的水分条件是 季节性淋溶，硅铁铝等氧化物在土体中基本上不发生移 动，最活跃的元素钙、镁在土体中发生淋溶、淀积，并在 土体的中、下部形成一个钙积层。
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8、盐碱化过程
盐化过程 土体上部易溶性盐类的聚集过程。 在干旱或半干旱地区，土壤中易溶性盐类随水搬运至排
等向下层淋失。
B层（淀积层） 此层淀积了从E层淋溶下来的物质，质地粘重、
土体结实，一般为红棕色。
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C层（风化层） 岩石已经风化，但还没有受到成土过程的影响，
是上部土体赖以形成的成土母质。
R层（基岩层） 尚未风化的岩石。
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二、土壤形成的一般规律
1、地质大循环 2、生物小循环 3、地质大循环与生物小循环的关系
10、潜育化过程
土体中发生的还原过程。 在高度缺氧的土体下部，有机质在分解过程中产生较 多的还原性物质，高价铁锰转化为亚铁锰，从而形成一 层蓝色或青灰的还原层，称为潜育层。
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11、潴育化过程
土壤形成中的氧化—还原过程。 在直接受地下水浸润的土层中，由于地下水在雨季升高， 旱季下降，使该土层干湿交替，从而引起铁、锰化合物发 生移动和淀积，形成有锈斑、铁锰结核的土层，称为潴育 层。
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次生矿物 由原生矿物经过变质作用所形成的矿物。 次生矿物多数是土壤矿物中最细小的部分（粒径< 0.001 毫 米），具有胶体特性，称为粘土矿物。
高岭土
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土壤有机质 土壤有机质分类：
碳水化合物：包括各种糖类、淀粉、纤维素等 有机酸 木质素：是植物木质部的主要组成成分 含氮、磷、硫的有机化合物： 土壤腐殖质:是土壤有机质的主要成分，占有机质的
3、淋溶过程
可溶性盐类由土体内淋失或从上部土层淋洗至
下部土层。
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4、灰化过程(酸性淋溶过程)
土体表层SiO2残留，R2O3及腐殖质淋溶、淀积的过程。 灰化过程主要发生在寒冷、郁闭的针叶林植被下，有 机酸溶液在下渗过程中，使上部土体中的铝铁胶体淋失并 淀积于下部，而SiO2残留在土体上部，从而在表层形成一 个灰白色的淋溶层次，称为灰化层。