2012土壤形成第二章
土壤学第二章 岩石风化和土壤形成及土壤剖
全文电子教材土壤与土壤资源学（上篇：土壤学）林学专业第二章岩石风化和土壤形成及土壤剖面第一节岩石风化一、风化作用的概念及类型当岩石处在风化它的环境条件下时，它是很稳定的，但一旦条件发生的变化，为了在新的条件下达到平衡，岩石必然发生相应的变化。
位于地壳深部的岩石，由于地质作用的结果露出地表，岩石本身因外压力的减少而产生膨胀，导致岩石产生缝隙和裂纹。
同时岩石与大气接触以后，受到各种自然因素（主要是水、热及空气等）和生物的影响，这种影响是长期的和复杂的。
根据外界因素对岩石作用的性质，可以将风化作用区分为物理风化和化学风化。
当然，在自然界这两类作用是紧密相联系的，有时很难把它们区分开来。
生物的活动，就其对岩石或矿物的作用性质而言，也是以物理或化学的方式作用于岩石矿物的。
也有人将生物活动所引起的岩石或矿物的风化，称为生物风化。
由于地球表面广泛的存在着大量的生物，它们在风化过程中起着积极的影响，以至在自然界中地表物质的风化过程几乎都有生物参加。
从原始幼年土形成来看，风化过程先于土壤形成，风化过程先产生形成原始土壤的母质，因此风化过程可以说是土壤形成的基础。
从现代的土壤形成和发展来看，风化过程则是成土过程本身的一部分。
（一）物理风化过程物理风化又称为机械崩解作用，主要是由温度变化、水分冻结、碎石劈裂以及风力、流水、冰川的磨擦力等物理因素的作用所引起的。
温度变化可以引起物质产生热胀冷缩。
岩石是由各种矿物组成的，而各种矿物的热学性质是不同的，例如石英的热膨胀系数为0.0000075，而正长石为0.000020，当昼夜或季节温度变化时，在矿物之间的接触面上产生张力，使岩石产生裂隙和崩解。
粗粒结晶的花岗岩，由于结晶矿物的膨胀幅度较大，这种作用更为明显。
含有暗色矿物的岩石，由于提高了岩石的热辐射能力，温度变化比较大，因此像玄武岩、辉长岩及辉绿岩等一些深色岩石，常产生剥蚀现象。
而由单一矿物集合的岩石或浅色岩石（如石灰岩、石英岩等），受到温度的影响较小，崩解也比较慢。
第二章--土壤的形成全篇
2.动物在成土过程中的作用
非洲象牙海岸的白蚁可筑起直径15米，高2～6米 的坚固竖立土墩 ！
肥沃土壤中蚯蚓的粪便可达30吨/公顷！
3. 微生物在成土过程中的作用 微生物作为地球上最古老的生物体，已存
在达数十亿年，它是最古老的造土者。
微生物对土壤形成的作用可概括为：
（1）分解有机质，释放各种养料，为植物吸收 利用；
1.地形决定土壤水热状况与物质分异
单斜丘陵构造坡（顺倾坡）长而缓，水分条件较好， 坡面土壤淋溶强，土壤多酸性； 坡脚水分汇聚形成 烂泥田 。
侵蚀坡(逆倾坡） 一般短而陡，水土流失强，水分 条件较差，多形成弱风化淋溶的粗骨性上。
图7.4 地形对土壤水分状况的影响
地形与母质变异 正地形：物质分散； 负地形：物质聚集
土壤发生学说
认为土壤是在各种自然和人为因素的影响下由岩 石风化成母质，再由母质演化成土壤的。
五大成土因素:
气候-climate 母质-parent material 生物-biology 地形-topographty 时间-time
2.土壤是多种成土因素综合作用的产物： （1）各成土因素互相不能代替，同等重要，都 参与成土过程。 （2）不同条件下各要素对土壤形成作用可能不 同。 （3）成土因素变化制约着土壤的形成和演化。
物质聚集
物质分散 物质分散和聚集
海拔高度的影响 温度：温度递减。 湿度：海拔的升高，水分蒸发减弱，并在一定高度
范围内降水量逐渐增加，因而湿度逐渐增大。 结果：温度和湿度的变化引起自然植被随之变化，
从而在不同的高度范围内形成不同的土壤类型，出现土壤 的垂直分异现象。
坡向的影响： 阴坡和阳坡：在北半球的南坡即阳坡，接受太阳辐
第二章 土壤的基本物质组成
母质
土壤的形成
土壤的形成是风化作用和成土作用共同 作用的结果。
只有在生物特别是高等绿色植物出现 后，不仅大大加速了风化作用，而且能累积 养分，促进肥力的发展，生物的出现标志着 成土过程的开始。
土壤的形成是多种因素综合作用的结果。
19世纪俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫，总结
认为成土因素主要有五个： 母质、气候、
物理风化
岩石风化
（2）化学风化
岩石在水、水溶液和空气中氧、CO2等作 用下由于溶解、水化、水解、碳酸化以及氧 化等作用下发生成分和性质变化的风化作用， 称为化学风化。
主要包括：溶解作用、水解作用、水化作用、 氧化作用等。 其中水解作用能使岩石中的矿物发生彻底分解， 引起岩石内部矿物组成和性质的彻底改变，所以水 解作用被认为是化学风化中最主要的作用。
动物：土壤中的动物从微小的原生动物到高 等脊椎动物在土壤中都有独特的生活方式， 它们参与了一些有机残体的分解破碎作用以 及搬运、疏松土壤和母质的作用，某些动物 还参与土壤结构的形成，有的脊椎动物能够 翻动土壤，改变土壤的剖面层次。
微生物：土壤中的微生物种类多、数量大， 在土壤形成中一方面能促进有机体分解；另 一方面又合成腐殖质，其后再进行分解，这 样就形成了土壤物质的循环。 另外，固氮菌能固定空气中的氮素，有的细 菌能促进矿物的分解、增加养分的有效性。
土壤矿物质是地壳中的化学元素在各种地质
作用下形成的自然产物，是岩石的组成单位 ，约 3000多种。
按照矿物的起源可分为：
原生矿物：在风化过程中没有改变化学组 成而遗留在土壤中的一类矿物。 次生矿物：原生矿物在风化和成土作用下， 新形成的矿物。
成土矿物
土壤地理学 第二章第三章
土壤地理学第二章/第三章第二章：影响土壤形成的环境因素：俄国道库恰耶夫成土学说：主要观点：土壤成土因素主要有五个气候、生物、母质、地形。
时间影响土壤发育的五个主要因素：1、母质因素（不同岩石风化壳）2、生物因素（不同植被类型：草地与森林）3、气候因素（影响风化，控制植被生长）4、地形因素（影响物质与能量的分配）5、时间因素（控制土壤发育进程）地质大循环和生物小循环的关系：1.大循环是小循环的基础，也是土壤形成的基础（矿质养分）；2.小循环是土壤形成的核心（腐殖质）；3.大循环大于小循环，自然界会发生水土流失现象；4.大循环小于或者等于小循环，自然界水土保持。
总之，土壤的形成过程是物质的地质大循环与生物小循环过程矛盾与统一。
形成土壤的两个基本作用：◆风化作用：致密的岩石被破坏，营养元素得以释放，并形成疏松的风化层；◆生物作用：有机质加入，营养元素积聚。
1）土壤胶体及结构①土壤胶体：通常所说的土壤胶体实际上是指直径在1—100 mµm之间的土壤颗粒。
②土壤胶体的种类土壤矿物质胶体（无机胶体）：次生铝硅酸盐、铁铝化合物有机胶体：腐殖质、有机酸、蛋白质等有机-无机复合胶体③土壤胶体结构微粒核：胶核双电层：内外吸附层、扩散层2）土壤胶体的性质①巨大的比表面积和表面能②带电性带电的原因是什么？电性如何？③土壤胶体离子交换作用④分散和凝聚作用第一：粘土矿物胶体带电土壤中粘土矿物胶体一般都带负电荷，其电荷来源有以下几个方面：同晶置换作用粘土矿物晶质中的一种离子被另一种离子取代的过程。
在这个过程中，只改变了矿物质的化学成分，而矿物的结晶构造不变，故叫做同晶置换作用。
晶格破碎边缘带电矿物质风化破碎过程中，晶格边缘离子一部分电荷未被中和而产生剩余电荷，使晶体边缘带电。
第二：腐殖质胶体带电意义？由于腐殖质分子量大、功能团多，解离后带电量大，对土壤保肥供肥性有重要影响。
第三：两性胶体带电，什么是两性胶体？表面既带负电荷，亦带正电荷的土壤胶体称两性胶体。
大学土壤学课件 风化与土壤形成
土壤形成的因素
自然成土因素：
母质、生物、气候、地形和时间
人为作用:
有益(精耕细作、合理施肥、灌溉排水等提高肥力)；破坏
S = f (P, C, B, G, T, H) 1.母质(内因)
岩石风化的产物，是自然土壤形成的物质基础。对土壤 的物理(质地)和化学性质(养分组成、酸碱性)影响明显。
2.生物
养分积累，改善土壤的肥力性状；增加有机质，改善结 构。
化学风化：化学分解作用，由水、二氧化碳 和氧气等参与下进行的各种过程，包括 溶解 水化－矿物与水化合 水解－由于水的H+从硅酸盐矿物中，部分取 代了碱金属和碱土金属的盐基离子， 生成可溶性盐类 氧化－湿润条件下，含铁、硫的矿物，实质 为强酸化过程。
生物风化： 生活在岩石表面和土壤中的各 种生物的生命活动，可直接参与岩石矿物的 分解破坏，且加强了物理和化学风化的作用。
结构--土壤固体颗粒的空间排列方式 ①单粒，②复粒：团聚体(粒间相连，利于根 系发展；体间相连，多孔、沟通，通气、水， 供肥)和微团聚体，③核状、片状、棱角状， ④柱状、棱柱状，⑤块状 质地 机械分析准确测定; 野外指测法，分砂土、砂壤土、轻壤土、 中壤土、重壤土、粘土。
松紧和孔隙状况 影响土壤通气、透水和保水性，也影响土壤 的温度状况。
藏土壤剖面，是山区的主要成土母质。在山麓的坡积 物常形成宽阔的裙状地形，称为坡积裙。
淤积物/冲积物/沉积物：受河流(经常性水流)侵蚀、
搬运和堆积而成。具明显的分层性，淤积沙、石的磨 圆度很好，淤积物的分选性很好。多属近代的河流沉 积物。如我国三大冲积平原。
洪积物 ：干旱与半干旱地区的山地，由于骤融的雪
2)静水沉积母质：如湖积物。质地粘重，有机质含量高，
土壤学课件第二章土壤矿物质2
结晶态氧化物 胶膜态
氧化铁 氧化铝
粘粒矿物 粘土矿物
非结晶态
Clay mineral
凝胶态 amorphous 其它 碳酸盐、硫酸盐、氯化物 others
（一）原生矿物 primary minerals
1.原生矿物概念：在风化合成土过程中未改变化学组成的原始成岩矿物。
2.土壤中主要原生矿物
正长石 斜长石
土壤矿物元素组成主要是：氧、 硅、铝、铁，其它元素的量相对较 比较少。
一.土壤矿物基本组成 composition of soil minerals
原生矿物
Primary minerals 高岭石
土壤矿物
Soil minerals
层状铝硅酸盐
蒙脱石
伊利石
结晶态 Crystalline
次生矿物
Secondary minerals
（二） 次生矿物 secondary minerals
1.次生矿物的概念 在风化和成土过程中新形成的矿物。次生矿物一般比较小，属于 粘粒范围，因此，也有人叫它粘土矿物或者粘粒矿物(clay minerals). 粘土矿物（粘粒矿物）clay mineral ；粒径大小在粘粒范围内的 次生矿物称之。 2.粘土矿物意义:粘土矿物的类型和特征综合地反映土壤的风化和成 土条件。研究和鉴定它的类型、数量和特征具有以下意义： （1）可以帮助人们了解各种土壤在发生学上的地位，在土壤分类 学中，次生矿物成为鉴别土类的主要依据。 （2）有助于了解土壤一系列理化性状（吸湿性、可塑性、胀缩 性、离子吸附性），判断土壤肥力特征。 （必须更加关注粘土矿物）
（二） 次生矿物 secondary minerals
3.次生矿物主要类型
（三） 土壤矿物质主要元素组成和硅铝铁律
土壤地理学教案——第二章：土壤发生
第二章土壤发生第一节土壤发生与地理环境的关系一土壤形成因素学说土壤是独立自然体，与地球四大圈层相互作用。
19世纪末道库恰耶夫提出五大成土因素：气候、生物、母质、地形、时间。
Π＝∫（КОГР）ТΠ：土壤、К：气候、О：生物、Г：岩石、Р：地形、Т：时间。
本世纪40年代美国土壤学者詹尼(H.Jenny)提出与道库恰耶夫相似的函数关系式：s = ∫(cl,o,r,p,t…) s 土壤，cl气候,o,生物,r地形，p母质,t时间s = ∫(o, cl,r,p,t…) …代表尚未确定的其他因素。
s = ∫(r,cl,o, p,t…)s = ∫(p,cl,o,r, t…)s = ∫(t cl,o,r,p,…)s = ∫(…cl,o,r,p,t)格林认为气候最重要。
涅斯特鲁耶夫强调地形的作用。
威廉斯提出生物是主导因素，土壤的本质是肥力，肥力的发生、发展是生物的发生、发展、活动与演替的结果。
柯夫达提出土壤形成还受其它因素影响：例如：火山土肥力高；地震使土层混乱；地下水位升高造成沼泽化、盐碱化；新构造运动使地形上升，土壤侵蚀加剧；地形下降，土壤上沉积物积累。
二土壤与成土因素的关系(一) 土壤发育与母质关系：土壤母质是岩石风化的产物，它是土壤形成的物质基础。
母质中的一些性质如机械组成、坚实度、渗透性、矿物组成和化学特性等都直接影响成土过程的速度和方向。
母质中的磷、钾、钙、硫等元素也影响着土壤的肥力。
1 影响土壤质地：酸性岩母质含石英、正长石、白云母等抗风化力强的浅色矿物较多，多形成酸性的粗质土；基性岩母质含角闪石、辉石、黑云母等抗风化力弱的深色矿物较多，多形成土层较厚的粘质土壤。
发育在残积物母质上的土壤质地也较粗，石块多；坡积物上的土壤质地较细，夹有带棱角的石块；洪积物与淤积物上的土壤砂粘成层，黄土母质质地均一；南方在石灰岩、玄武岩上的土壤质地粘重。
2影响土壤化学元素成分: 从酸性岩到基性岩母质随含硅量减少,Fe、Mn、Mg、Ca含量增加。
5.2土壤的形成第二课时优秀教学案例高中地理湘教版必修一
在教学过程中，我将注重引导学生主动参与，发挥他们的主体作用。通过设置富有挑战性的问题，激发学生的思维，引导他们积极探究。同时，我还会关注学生的个体差异，给予每个学生充分的关注和指导，帮助他们实现自己的潜能。
此外，我还会创设多种教学活动，如小组讨论、实验操作、实地考察等，让学生在实践中学习，增强学生的实践能力。同时，我会鼓励学生运用多种方法进行学习，如比较法、分析法、文献资料法等，培养学生的学习策略。
2.引导学生运用已学的地理知识，分析实际问题，如土壤侵蚀、土壤污染等，并提出解决措施。
3.鼓励学生提出自己的疑问和观点，组织讨论，培养学生的批判性思维和创新思维。
（三）小组合作
1.组织学生进行小组讨论，共同探讨土壤的形成过程、土壤的分类和土壤的功能。
2.设计小组合作活动，如共同完成土壤调查报告，培养学生的团队合作精神和沟通能力。
在教学过程中，我将采用问题驱动的教学方法，以学生为中心，引导学生通过观察、实验、讨论等方式主动探索土壤的奥秘。例如，我可以设计一个问题：“为什么这片农田会有不同的土壤类型？”引导学生思考土壤形成的原因。同时，我还会运用多媒体教学手段，展示各种土壤类型的图片和视频，帮助学生形象地理解土壤的形成过程和分类。
4.教学内容与学生实际情况相结合：在教学过程中，我充分考虑了学生的实际情况，设计了符合他们认知水平的学习任务。同时，我还关注学生的个体差异，给予每个学生充分的关注和指导，帮助他们实现自己的潜能。这种教学内容与学生实际情况相结合的方式能够提高教学的针对性和实效性。
5.情感态度与价值观的培养：在教学过程中，我注重培养学生的情感态度与价值观。通过引导学生关注身边的土壤，让他们认识到土壤的重要性，从而培养他们关爱环境、保护资源的意识。同时，我还关注学生的情感需求，营造一个和谐、宽松的课堂氛围，让学生在愉悦的情感状态下学习。这种情感态度与价值观的培养不仅能够提高学生的学习动力，还能够帮助他们形成正确的世界观和人生观。
第二章土壤形成与发育
第八章土壤发生、分类与分布第一节土壤形成的过程一、土壤形成的实质：是地质大循环与生物小循环的矛盾统一。
二、植物营养物质的地质大循环（地质大循环）物质的地质大循环是指地面岩石的风化产物通过各种不同的物质运动形式，最终流归海洋，经过长期的地质变化，成为各种海洋沉积物，以后由于地壳运动或海陆变迁，露出海面又成为岩石，并再次进行风化，成为新的风化壳—母质的过程。
这个需要时间极长而涉及范围极广的过程，称为物质的地质大循环。
实质：（1）、主导因素是气候。
（2）、作用时间长，作用范围广。
（3）、岩石遭到破坏，营养淋失。
（4）提供了土壤形成的物质基础即母质，初具养分，还具有一定的保水，保肥能力，但性状不良。
三、植物营养物质的生物小循环（生物小循环）物质的生物小循环是指有机质在土体中不断分解和合成的作用。
初具养分＞生长低等植物→吸收养分物质合成自身的有机体分解———＞有机残体分解为无机（保存了可溶性养分）————＞经微生物mi物和简单的有机物一部分重新进入地质大循环的过程中。
一部分保存在母质中→为植物重新吸收利用，反复作用疏松散碎体可溶有有机、无机物质，可生长高等的植物，从而跃升为土壤。
实质：（1）主导因素是生物（2）作用时间短，作用范围小，（3）养分得到保存，避免了地质大循环的养分的淋溶、散失。
（4）成土作用：完善土壤养分，增加有机质，尤其形成了腐殖质，改善了土壤的理化性状，使土体发生分化。
四、两者关系：两者既相互联系又相互对立。
生物小循环是地质大循环的一部分，大循环为小循环提供了基础条件，没有大循环，也就没有小循环，没有小循环也就没有养分的集中、累积，促进母质的分化，性状得不到改良。
生物小循环与地质大循环的过程相反，但又建立在地质大循环的基础上。
土壤形成过程就是建立在此两者的基础上，这一对矛盾相互作用，不断发展的过程中，土壤肥力也就得到不断地发展。
五、主要成土过程1.富铝化过程：富铝化过程是指土体中脱硅、富铁铝的过程。
土壤剖面图
龟裂性土剖面
红壤剖面图
褐土剖面图
灰化土剖面图
黑土剖面图
黄壤剖面图
灌淤土剖面图
栗钙土剖面图
石灰土剖面图
磷质石灰土剖面
灰钙土剖面图
石膏盐盘棕漠土剖面图
海滨盐土剖面图
二、耕作土壤剖面的形成
人类生产活动和自然因素的综合作用， 使耕作土壤产生层次分化。典型的耕作 土壤剖面层次，从上到下大体可以分为 三层：表土层，心土层和底土层。
（三）、物质的转移作用
1、物质的转移作用 淋溶作用和淀积作用密切联系，是物质 转移过程所导致的两种结果。土壤水携 带着溶解或悬浮的物质产生的移动，称 为物质的转移作用。这种转移作用分为 物理性转移和化学性转移。
2、物理性转移
矿物质与有机物质胶粒以及其他微粒， 从A层到B层而沉淀下来，使B层质地相 对变粘，干燥时亦可发生裂隙。
石灰岩土的时间序列示例
（六）、五个因素的关系
五个成土因素中的每一个因素，不仅 可以直接影响土壤的形成过程，而且可 以间接影响其他因素而起作用。如气候 因素，一方面它对土壤形成过程有直接 影响，另一方面又影响着植被的组成、 有机质的数量以及微生物的分解等方面。 植被也能影响近地表的大气层，造成特 殊的小气候，并通过这种气候影响土壤 的水热状况。
风化作用下大块岩石不断崩解，由大变小，由粗变细， 最后成为疏松多孔的散碎体。在此过程中，还产生了一些溶 解于水的矿物质（如硅酸盐内含有的一些钾、钠、钙、镁、 磷、硫等营养元素）。这些物质被降水不断地淋洗，并随着 地表径流从高处流向低处，经过河流最后流到海洋中去。流 入海洋后的这些物质，与流入海洋的岩石和泥沙等在浓缩、 沉淀、堆积的过程中，经胶结和硬化的成岩作用，形成沉积 岩。在地壳上升的运动中，沉积岩由海洋的底部上升形成大 陆；沉积岩暴露于地表之后，又重新进行风化和淋溶，重复 的进行着这种作用。
《土壤形成》PPT课件
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1.2母质的特点
（1）母质是疏松的，具有一定通 透性
（2）母质有一定的细颗粒，能产 生毛管孔隙，从而具有一定的蓄 水性
（3）母质具有粘粒和胶粒，具有 一定的保肥供肥性能
（4）母质中含有可溶盐类，具有 一定的矿质养分。
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1.3 土壤母质的类型
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1.4.5 母质影响成土过程的进度和 方向
抗风化力强的母质发育程度慢， 富含碳酸盐的母质由于其丰富 的盐基不断地补充于土体中， 可使土壤长久地处在盐基淋溶 阶段，从而延缓土壤发育。
由玄武岩发育的红壤，其富铝化 程度、铁铝富积作用均比由花 岗岩发育的红壤强。
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1.4.6 母质的化学组成影响土壤腐 殖质
而土壤矿物质均来自母质。 1.4.2 是土壤矿质元素的最初来源。 腐殖质是出现于地球上有了生物之
后，因此植物的原始养分来源于 土壤矿质养分而不是腐殖质。
植物生长中的大部分矿质养分由土 壤提供，而土壤矿质养分均来源 于母质。
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1.4.3 母质影响土壤的化学和矿物 组成
如紫色岩发育土壤钾较丰富，石 灰岩发育的土壤富含钙、镁，湖 积母质发育土壤的富含有机质。
将土体和母岩或母质加以对比， 可以说明成土过程的特征。值 增大，有脱铁铝，减小则有富 铝化或脱硅作用。
如果Kaf值增大，说明土壤矿物风 化有脱铝铁过程；反之说明有 脱硅富铝化过程。
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பைடு நூலகம்
对 照 剖 面 上 下 层 的 Kaf 值 ， 可 说 明剖面中矿物质的分解和淋溶 状况。
粘 粒 部 分 的 Kaf 值 ， 可 用 来 推 论 粘土矿物类型，说明土壤保肥 能力。
第2章第1节土壤理化性质及生态效应环境土壤学讲义
第一节 土壤物质组成及其生态功能
气 相：土壤空气
土壤
液 相：土壤水分 矿物质（95%）
固 相 有机质（5%） 生物体
一、土壤矿物质
土壤矿物质是土壤的主要物质组成成 分，占到土壤固相部分总重量的95%左右， 矿物质的大小、组成比例、矿物质的结构 特征和土壤的矿物组成等对土壤一系列性 质起着决定性作用。
Silicon (Si) and oxygen (O) are the two most abundant elements in the earth’s crust -29 percent and 47 percent, respectively. These two elements, along with lesser amounts of others, combine in different ways to form a huge array of minerals. 土壤矿物元素组成主要是：氧 、硅、铝、铁，其它元素的量相对 比较少。
面体片（硅片）和八面体片（铝片）
硅片用 n (Si4O10)4-表示
铝片用 n (Al4O12)12-表示
Share 1 oxygen
Share 2 oxygens
单位晶层
由于硅片和铝片都带有负电荷，不稳定，必须
通过重叠化合才能形成稳定的化合物；
硅片、铝片以不同方式进行堆叠，形成层状铝
硅酸盐的单位晶层；
第二章 土壤理化性质及 其生态环境效应
• O层：半分解或未分解的有机残体组成，主要是植物
残体（枯落物层)； • A层：受生物气候或人类活动影响形成的有机质积累 和物质淋溶表层。有机质含量高，颜色较暗黑；（腐 殖质层） • E层：是硅酸盐粘粒、铁铝等物质明显淋失的漂白淋 溶层 ；（淋溶层 ） • B层：硅酸盐粘粒、氧化铁、氧化铝、碳酸盐、其他 盐类和腐殖质等物质聚积的层 ；（沉淀层） • C层：与土壤发育有密切关系的岩石风化物层；（母
第二章-土壤理化性质
容积热容量=质量热容量×容重
土壤导热性和导热率
土壤具有对所吸热量传导到邻近土层性质，称为导热性。导热 性大小用导热率表示。衡量土壤物质传导热量快慢的物理量。
导热率:在单位截面、单位距离的土层，土壤温度相差为1℃ 时，单位时间传导的热量，其单位是J/（m.s.℃）。
生物作用
干湿交替
土壤结构形成动力机制：
胶结 作用
水膜的粘 结作用
胶体的凝聚作用
（三）土壤结构以对土壤物理性质的影响
不同类型土壤结构，给土壤带来不同的孔隙状况和分 散状态，进而影响----土壤通气、透水、持水、保肥 以及物质迁移。
片状：土粒排列紧密、妨碍透水和根系下扎生长 块状、柱状：内部紧实，构体间断ato TomTato
“嫁接思想”， 也是一种 “创新”
第二节 土壤吸收性能
一、土壤吸收性能的概述
土壤吸收性能：土壤具有保持固相、液相和气相物质的能力
（一）土壤机械吸收: 土壤固相部分是一个疏松多孔体，当土壤溶液经过时，对 物质进行过滤、阻滞、截流和保持。如土壤中 的粘粒淀积层的发育 与其密切相 关；
Ca2+
土 粒
腐
殖
土粒
质
土粒
包括粘土矿物、铁铝氢氧化物、硅酸凝胶和 石灰质。通常带负电荷，与土壤中的二、三 价正电荷的阳离子（Ca，Mg，Fe，Al）形 成凝胶，形成初步微团粒，然后和腐殖质等 胶体化合物进一步凝聚，逐步形成
团聚结构。
Fe2+ 土粒 腐
殖
土 粒
质 土粒 Fe3+
Al3+
2 土壤结构形成的动力机制
第一节 土壤物理性质
土壤学第二章 岩石风化物与土壤形成
第二章矿物岩石的风化和土壤形成主要内容：●第一节风化作用●第二节风化产物的类型●第三节土壤的形成第一节风化作用一、风化作用任何事物只是处于它生存的环境时才能稳定。
当地表的矿物和岩石处于和它形成时的不相同的外界条件时，这种稳定性被破坏，从而发生变化，这就是风化作用。
二、风化作用的类型1、物理风化：又叫机械崩解作用。
由物理作用引起的矿物岩石发生物理变化的过程。
风化的结果使大岩石变成碎块，增大接触面，更利于化学风化进行。
2、化学风化：岩石的矿物成分发生化学成分和性质的变化。
主要因素：水、二氧化碳、氧气等化学风化作用的类型有4个：溶解作用：水化作用：水解作用：矿物与含二氧化碳的水相遇，引起矿物分解并形成新矿物。
氧化作用三、岩石风化的产物包括三部分：1、可溶性盐:硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氯化物等.2、合成次生矿物:如伊利石,蒙脱石,高岭石等粘土矿物，以及铁铝的氧化物和氢氧化物。
3、残余的碎屑:各种难风化的矿物和岩石的碎屑。
四、矿物风化的难易1、影响因素：外界环境条件和矿物本身的成分和结构。
2、外界条件相同时，矿物风化的相对稳定性。
由易到难顺序为:石膏，方解石<辉石<角闪石<黑云母<斜长石<正长石<白云母<石英<粘土矿物第二节风化产物的类型一、风化产物的生态类型有五种：1、硅质风化物:2、长石质风化物:3、铁镁质风化物:4、钙镁质风化物:5、轻软岩风化物:二、风化产物的母质类型●矿物岩石经过风化作用产生的风化层，是土壤形成的母质。
●根据搬运方式和沉积特点将母质分为定积母质和运积母质。
●1、定积母质；●2、运积母质；●3、第四纪沉积物。
1、定积母质:●又叫残积母质，岩石就地风化而形成的产物。
2、运积母质●根据搬运的方式又细分为:（1）坡积母质：（2）洪积母质：（3）冲积母质或冲积物（3）冲积母质或冲积物●是由经常性的水流将风化物侵蚀、搬运和堆积作用下形成的。
●特点：砾石磨圆度好，分选性好。
第二章岩石风化与土壤形成
影响因素
（２）岩石的结构 隐晶或等粒细粒的稳定性大于等粒粗粒或斑状（物理风化）。 但是一当岩石破碎崩解，细粒由于表面积大，容易受到水、 空气、CO2等化学物质作用而发生化学风化。
形成不同类型的风化壳。
生态类型 （根据风化产物对土壤肥力性状的影响作为分类） 地球化学类型 （根据风化物化学成分特点分类 ） 母质类型 （根据风化产物的成因分类）
生态类型
1. 生态类型
（1）硅质岩石风化物 SiO2含量很高的岩石 ：如石英岩、石英砂岩、由硅质胶结的 岩石（硅质砾岩或页岩）。
特 点：硅质岩类抗物理风化和化学能力强 土壤肥力性状：硅质岩类风化物的厚度极薄，砂质，多石砾， 各种营养元素也十分贫乏，分散的石英颗粒及岩石碎屑保水 能力很低。
风化产物
风化产物
原生矿物
粘土矿物
可溶性盐
土壤砂粒
土壤细粒
土壤溶液离子
1. 内因（岩石的性质）
岩石本身的性质以及组成岩石的矿物纯度影响着风 化的速度和强度。
组成岩石的矿物成分和性质
岩
石 特
岩石的结构
征
岩石的构造
（1）组成岩石的矿物成分和性质 组成岩石的矿物颜色、颗粒大小。 组成岩石的矿物的化学结构 即稳定性
2Fe2（SO4）3＋2H2SO4
湿润的条件下含铁、硫的矿物（含变价元素）普遍地进行着氧 化过程。深色矿物（因含二价铁）容易风化。
小结:
各种岩石在化学风化作用下，逐渐遭破坏， 一 部分形成不溶物质（如各种粘土矿物、氧化铁等） 残留在原地， 另一部分形成可溶性物质（如碳 酸盐类、硫酸盐类等）随水淋失或搬运到其他地 方。
第二章 土壤的形成过程土壤学课件
第二章 土壤的形成过程
组成特点：
地壳的组成，主要是以O、 Si为主，其中，O就几乎占 了一半；而植物生长所需 的大量元素N、P、K，除 K有较高含量外，N只有 0.04%, P只有 0.12% 。
元素的存在方式： 地壳中的元素，多以含氧酸的盐类存在，
如硅酸盐、铝硅酸盐、碳酸盐等 。
普通角闪石 Ca（Mg，Fe）3Si4O12
水形成碳酸，碳酸可解离出H＋
各种生物呼吸作用产生CO2 微生物分解动植物残体时，要产生很多有机 酸，有机酸亦可解离出H＋
4、土壤母质的特性发育： 岩石经过风化作用后转变成了土壤母质，而土壤母质就有了
下列一系列特性： a.外观和结构疏松多孔，有了一定的通气性和透水性。 b.内部产生了微细的粘粒和胶粒，粘粒之间可形成毛管孔隙， 使之有了蓄水的能力；
方 解 石： 化学组成：CaCO3, 白色可染成其他颜色，不透明， 玻璃光泽，解理性良好，比重2.8，硬度3。
方解石
成土特点：易风化，形成的土壤粘性重，富含碳 酸盐，土壤pH值高。
（3）成土岩石： 含义：
由一种或多种矿物按 一定的 规律所形成的天然集合体。 类型：
按形成原因的不同，岩石主要 有：
第一阶段，矿物脱盐基：
2KAlSi3O8+2H+
H2Al2Si6O16+2K+
第二阶段， 矿物脱硅：
H2Al2Si6O16＋H+ H2Al2Si2O8.H2O ＋4SiO2 第三阶段， 矿物富铝化：
《土壤的主要形成因素》名师课件
土壤形成的影响因素
随海拔增加，土壤
高 的母质风化、侵蚀
度 强度、颗粒组成有
所不同
地 坡 坡度的陡缓控制着 土壤物质的淋溶、
形 度 侵蚀作用的强弱
阳坡土壤比同地区
坡 的阴坡土壤干燥，
向 土壤有机质含量也
存在差异
结合上图交流：地形与土壤形成的关系。
①东北地区植被茂密，有机质来源丰富。 ②东北地区气候冷湿，微生物活动较弱， 其分解作用缓慢，有利于有机质积累。
土壤形成的影响因素
（2）我国南方的湿热地区植被茂密，但发育的土壤反而有机质含量较低，比较 贫瘠，其主要原因是什么？
①我国南方地区气候湿热，微生物分解作用较快，有机质积累较少。 ②南方地区降水较多，土壤的淋溶作用强烈。 ③气候湿热，植物生长迅速，把大量矿物质、有机质通过光合作用储存在植物体中。土壤 中的有机质含量低，比较贫瘠。
一般出现在土壤表层。依据有机质的集聚状态， 分为凋落物层、腐殖质层和泥炭层。
因淋溶作用而使土壤物质发生迁移和损失的土层。
土壤物质积累的地方，往往和淋溶层相伴存在。
岩石风化后形成的疏松碎屑物质称为成土母质简 称母质。母质层和母岩层是土壤形成的原始物质 基础，与其上的淀积层是逐渐过渡的。
土壤剖面
土壤形成的影响因素
（3）我国东北黑土分布区目前都存在着黑土肥力降低的现象，我们对其应该如 何进行养护？
①增施有机肥、秸秆还田。 ②加强坡耕地与风蚀沙化土地综合防护与治理。 ③作物轮作，种养结合。 ④剥离利用建设占用耕地的耕作层表土。 (可以采取休耕、轮作、秸秆还田、增施有机肥等措施进行养护。)
当堂检测
1、导致我国东北地区黑土腐殖质层
土壤形成与土壤剖面
（四）、土壤发生层次
1 、O层：枯落物层。
据分解程度不同，可分为三个亚层。 L层：分解较少的枯枝落叶层。 F层：分解较多的半分解的枯枝落叶层。 H层：分解强烈的枯枝落叶层，已失去其原
有植物组织形态。
2、A1层：腐殖质层。
可分为两个亚层。 A11层：聚积过程占优势（当然也有淋溶作
用）、颜色较深的腐殖质层。 A12层：颜色较浅的腐殖质层。
（一）、母质
母质是岩石风化的产物，是自然土壤形成的物质基础。 它对土壤的物理性质和化学性质的影响极为明显。如 花岗岩中的长石、云母易风化，并富含钾素；而石英 则不易风化，经常呈砂粒残留在土壤中。因此在花岗 岩母质上发育的土壤，往往砂粒比例适中。由于页岩 是由富含粘土的物质经过硬化后形成的，所以在其风 化产物上形成的土壤，质地较粘重。石英砂岩主要是 由石英颗粒组成。因此在其风化产物上形成的土壤， 往往砂性较强，养分较少，并含有较多的石砾。
3、A2层：灰化层，主要通过淋溶作用形 成
4、AB层：腐殖质层和淀积层的过渡层。 5、B层：淀积层，里面含有由上层淋洗下来
的物质，所以一般较坚实。据发育程度的 不同可分为B1、B2、B3等亚层。 6、BC层：淀积层和母质层的过渡层。 7、G层：潜育层。 8、C层：母质层。据盐的不同有： CC层：母质层中有碳酸盐的聚积层； CS层：母质层中有硫酸盐的聚积层。
三、土壤形成的人为作用
人类的生产活动直接影响土壤的肥力 状况，而且也会对自然成土因素有所影响。 长期以来，不少自然土壤早为人类开垦利 用，为提高土壤生产力，人类积极地控制 自然因素，使之向对生产有利的方向发展。 如通过精耕细作、合理施肥、灌溉排水等 各种土壤改良措施，来改善土壤的肥力性 状。
第二节、土壤剖面
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3、母质部分性质直接影响成土 过程的速度和方向
• • 石灰岩和紫色砂岩、页岩含大量碳酸钙， 阻滞和延缓富铝化作用，——石灰土和紫 色土。
4、母质影响土壤自然肥力
• 钾长石风化后形成的土壤有较多的钾； • 斜长石风化后形成的土壤有较多的钙； • 辉石和角闪石风化后形成的土壤有较多铁、 镁、钙； • 含磷量多的石灰岩母质风化后形成的土壤 有较多磷。
主要的人为土
• • • • 水稻土 灌淤土（绿洲土） 塿土（朱显谟 院士、八百里秦川） 菜园土
三、土壤形成的基本规律
• 自然土壤形成的基本规律是地质大循 环与生物小循环过程矛盾的统一
• 地质大循环，是指结晶岩石矿物在外力 作用下发生风化变成细碎而可溶物质， 被流水搬运迁移到海洋经过漫长的地质 年代变成沉积岩，当地壳上升，沉积岩 又露出海面成为陆地，再次受到风化淋 溶。 •
土壤剖面
O层 A层
B层
◆指土壤由上而下，显示土层序 列及组合状况的垂直切面。 ◆根据土壤层的性质及其在土壤 剖面中的位置划分土层类型。发 育成熟的土壤可分为如下四层： 1、O层：有机质层； 2、A层：腐殖质层； 3、B层：淀积层； 4、C层：母质层。
C层
“
土
” 的含义
一、成土因素学说
• 土壤是成土母质在一定水热条件和生物作 用下，并经过一系列的物理、化学和生物 化学过程形成的。母质层与环境之间发生 了频繁的物质能量交换和转化形成土壤腐 殖质和粘土矿物，发育了层次分明的土壤 剖面，也出现了具有肥力的土壤。
相对年龄则是指土壤的发育阶段或土壤的发 育程度。
蓬莱剖面光释光年代
土壤形成因素的关系及作用
母质——物质基础
土壤形成
气候 ——水热状况
物质和能量
重新分配
生物——主导因素 地形
时间——强度因子——发育程度
土壤发育的影响因素
1、母质因素（不同岩石风化壳，冲积土） 2、生物因素（植被类型，草地与森林） 3、气候因素（影响风化，控制植被生长） 4、地形因素（影响物质与能量的分配） 5、时间因素（控制土壤发育进程） 母质 气候 水热 生物
不同温度带风化壳分异图式 (据Gerrard J, 2000年资料改编)
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)
气候变化与土壤形成
由于气候带、植被和土壤之间存在明显的关 系，许多土壤学家非常重视气候在土壤形成中 的作用，并提出了土壤地带性的概念 。 在中国温带，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。 在中国温带东部湿润区，由北而南热量递增，土壤分 布依次为：
(六) 人类生产活动
• 人类生产活动对土壤形成和性质的影响是 有意识有目的的，是在认识土壤客观性质 的基础上对土壤进行利用改造定向施肥， 创造不同熟化程度的耕作土壤 。
土壤发育与人类活动的关系
• 人类对土壤的影响广泛而深刻 • 人类活动改变自然环境条件，如修筑梯田、灌排 工程等； • 人类活动改变土壤内在组成，加速土壤形成过程， 改变发展方向，如施肥、灌溉排水等； • • 人类对土壤影响具两面性； • 人类的活动具社会性。
2、不同植被类型有机质积累方式不同
• 木本植物：枝叶以凋落物形式堆积于表层 • ——剖面中腐殖质自表层向下急剧 减少； • 草本植物：根系比例大 • ——剖面中腐殖质自表层向下逐渐 减少。
3、植被类型不同，形成的有机质性 质不同
• 提供灰分含量：草本植物>木本植物； • 草本植物： • 干旱的荒漠向湿润的草甸，灰分含量有规律地减少 • 草本植物——中性或微碱性——利于腐殖质形成和 积累，+发达须根+胡敏酸钙为主的胶结作用——利 于形成团粒结构。 • 木本植物： • 针叶林——富里酸为主——强烈的酸性淋溶； • 阔叶林——胡敏酸为主——淋溶弱，盐基饱和度高。
有机质 矿物质
提 供 物 质 与 能 量 土 壤 性 质
地 形
时 间
（六）人类活动对土壤发生演化的影响
1、人类活动对土壤的影响是有意识、有目的的、定 向的。在农业生产实践中，在逐渐认识土壤发生发展客 观规律的基础上，利用和改造土壤、培肥土壤，它的影 响可以是较快的。 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不同的生产力水平下， 人类活动对土壤的影响及其效果有很大的差别。 3、人类活动的影响可通过改变各自然因素而起作用， 并可分为有利和有害两个方面。人类对土壤的影响也具 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，如我国不同地区的土壤退化主要是由于 人类不合理地利用土壤引起的。
母质类型
• • • • 残积物 坡积物 冲积物 洪积物 湖积物 浅海沉积物 风积物 冰碛物
母质在土壤形成中的 作用
首先，直接影响着成 土过程的速度、性质和方 向。
其次，母质对土壤理 化性质有很大的影响。
一般地说，成土过程进 行得愈久，母质与土壤的 性质差别就愈大。但母质 的某些性质却仍会顽强地 保留在土壤中。
• “酶”Βιβλιοθήκη （四）地形因素对土壤形成的影响
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。
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)
土壤地形序列(soil toposequence)
土壤年代序列(soil chronosequence)
知识结构
认识土壤发生学说
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
土壤形成的母质、 气候、生物、 地形与水文因素
土壤形成的时间因素 土壤形成的人为因素
熟悉土壤时间发育序 列及人类对土壤发育 的影响
棕壤
(Brown earths )
• 沂山棕壤景观
褐土
（Cinnamon soils）
• 费县褐土景观
（二）气候在土壤形成中的作用
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。
五大自然成土因素:
19世纪未，俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫 (Dokuchaev,1846-1903)通过对俄罗斯大草原土壤的 调查,提出土壤的五大成土因素，即
母质-parent material
气候-climate
生物-biology
地形-topography
时间-time
• 道库恰耶夫的土壤因素学说
2.、气候影响土壤的形成过程
• （1）通过水热条件，制约土壤中有机质的 转化、矿物质的风化、迁移以及土壤水分 动态，从而直接影响土壤形成、发育。 • （2）通过光、热、水分条件的影响生物， 特别是植物生长、繁殖和种群组成等，从 而间接通过植物群落制约成土过程。 • （ 3）气候控制土壤形成方向及其地理分布， 尤其地带性分布规律
• 威廉斯成土思想 • 1）土壤形成中，生物起重要作用，这样才 会具有肥力； • 2）土壤既是劳动对象，又是劳动产物。
• 詹尼成土函数关系式 • s =f(cl,o,r,p,t…) • 式中s代表土壤；cl代表气候；o代表生物； r代表地形；P代表母质；t代表时间；点号 代表尚未确定的其他因素。 • ——生物并非唯一主导因素。
（三）土壤发育与生物的关系
• 土壤形成的生物因素包括植物、土 壤微生物和土壤动物，它们是土壤 有机质的制造者和分解者，是土壤 发生发展过程中最活跃的因素。
•
1、不同植被类型形成的有机质数量 不同
• 提供有机残体绝对数量：木本植物>草本植 物； • 热带常绿阔叶林>温带夏绿阔叶林>寒带 针叶林； • 草甸植物>草甸草原植物>干草原植物>半 荒漠和荒漠植物。
暗棕壤、棕壤（褐土）、黄棕壤、黄壤、红壤和砖红壤。
气候因素对土壤形成主要是通过温度、 湿度、降水和蒸发等因素起作用，即水热 条件及其动态的组合。
1.气候直接影响土壤的水热状况
• 温度：制约土壤元素迁移转化的能力和方 式。 • 水分：媒介与载体等。 • 风：土壤侵蚀、风力堆积造成土壤物质成 分的变化。
• 函数关系方程
∏=f(K,O,E,P )T
∏为土壤； K为气候； E为岩石； P为地形； T为时间； O为生物
• 基本观点 • 1 土壤是母质、气候、生物、地形和时间 五大自然因素综合作用的产物。 • 2 所有的成土因素始终同时存在并同等 重要和相互不可替代地参与了土壤形成过程。 • 3 土壤永远受制于成土因素的发展变化 而不断地形成演化；土壤是一个运动着的和有 生有灭或有进有退的自然体。 • 4 土壤形成因素存在着地理分布规律， 特别是有由极地经温带至赤道的地带性规律。
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(低级阶地) → 地带性土(高级阶地)的发生系列。
（五）成土时间对土壤发育的影响 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。
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；
二、成土因素对土壤形成的作用
土壤形成因素的关系及作用
母质——物质基础
土壤形成
气候 ——水热状况
物质和能量
重新分配
生物——主导因素 地形
时间——强度因子——发育程度
（一） 母质在成土工程中的作用
• 岩石风化的产物称成土母质，简称母 质。 • 母质是土壤形成的物质基础。与土壤 之间存在“血缘”关系。