第二章成土过程

©有机质的积累过程
释放出营养元素，如 氮素；促使土壤颗粒 发生团聚 。 ©养分元素的富集过程
N
K P Ca Mg
有机质积累过程（生物小循环）
三、主 要 成 土 过 程
1、有机质聚积过程:在各种植被下，在土体中，特别是土体 表层进行的有机质的聚积过程。 2、粘化过程:土体中粘土矿物（粘粒）的形成和聚积过程。 (残积粘化、淋淀粘化 粘化层 ) 3、脱硅富铝化过程：脱硅富铝化过程是在湿热条件下的主要 成土过程，形成具有富铝化特征的土壤 4、钙化过程：指碳酸盐在土体中的淋溶淀积过程。（脱钙、 积钙） 5、灰化过程 6、潜育化、潴育化和白浆化过程
土壤剖面示意图
A00 A0 A B C
土壤的形成过程（小结）
I 成土母质形成 II Байду номын сангаас始土壤形成 低等植物着生过程 III 成熟土壤形成
岩石风化过程
一些能适应恶劣环 完整坚硬的岩 境的微生物和低等植 石在外力作用下， 物，如藻类、地衣、 苔藓在成土母质上着 开始风化破碎， 形成疏松的母质， 生，它们的出现促进 了岩石风化、有机质 将矿物岩石中所 的积累和细土的增加， 含的养分释放出 形成土层浅薄、腐殖 来。 质累积不多的原始土 壤。为其他高等植物 的繁衍创造有利条件。
2．水化作用
定义：指水分子与矿物化合生成含水矿物的化学 作用。 例如赤铁矿遇水变成褐铁矿： 2Fe2O3＋3H2O--→2Fe2O3·3H2O 矿物发生水化后，体积增大，内部结构松弛， 呈松散状态，易于崩解。
3．水解作用
定义：矿物与水发生反应而分解的作用，是化 学风化中最重要的过程。 例：正长石的水解作用，形成次生粘土矿物高 岭石，胶体物质氧化硅，可溶性盐分碳酸钾。 其反应过程如下：
二、成土因素作用与关系
母质-----物质基础，养分来源等 生物---有机质来源，富积养分等 气候---风化过程、生物活动、降水等等 地形---母质运动与分布、生物及水热再分配等 时间----成土过程的进程与深刻等
关系：++++++++++++++++++
地球化学过程（地质大循环）
生物对母质的改造作用
物 理 化 学 风 化
差异风化
+
第二节 成土母质与类型
一、定义： 成土母质指矿物岩石风化后形成 的疏松碎屑物，这些疏松碎屑物是形 成土壤的物质基础，因此称为成土母 质通过成土过程可发育为土壤。
二、母质类型
1．原积物 （残积物） 2．坡积物 3．洪积物 4．冲积物 5．湖积物 6．浅海沉积物 7．风积物 8．黄土及黄土状物质 9．第四纪红色粘土 10．冰川沉积物和冰水沉积物 不同地貌单元分布着不同的母质类型， 不同的母质类型有其各自的特点。
第二章 土壤的形成
土壤组成组成.jpg
Soil Formation
第一节 风化作用
风化作用是地球表面或近地球表面的岩石在大气圈 各种营力作用下所产生的物理化学变化。岩石发生 物理和化学的变化称为风化。 岩石发生风化的原因： 地壳中的岩石，处于它所形成的环境条件下，即 高温、高压和缺氧的环境条件。在各种地质作用下， 岩石露出地表后，就处于常温、常压和有水、有氧、 有生物活动的环境条件下。岩石在新的环境条件下 经受干湿、冷热的变化，受到水、热和生物条件的 影响，使岩石处于不稳定状态，所以会使岩石的性 质、成分相应地发生变化，以达到新的平衡。
黄铁矿氧化的结果使矿物体积增大，组织疏松，同 时产生的硫酸可以与岩石矿物中的盐基物质化合， 形成各种硫酸盐对其他矿物产生更加深刻的影响。
5. 碳酸化作用
定义：碳酸与岩石中的金属离子发生反应形成 碳酸盐的作用 。 水从大气中溶解了相当多的CO2，所以 导致带有有一定酸性。当水分渗入地下，从 植物的腐殖酸中获取更多的CO2。从而加速 了矿物的溶解，这在石灰岩地区最为明显。
物理风化的结果
物理风化使岩石失去原来的坚实性，由大变小， 颗粒由粗变细，形成疏松多孔的岩石碎屑。 岩石的矿物组成和化学成分没有改变，但物理 性质却发生了极大的改变，改变了岩石与水和 空气的关系，产生对水和空气的通透性。 岩石破碎后表面积增大了，增加了与空气、水 的接触面积，为化学风化创造了有利条件。
人类活动状况：D_____________E__________
合理耕作经营 不合理耕作经营
高等植物着生过程 高等植物出现加快了土 壤的形成，高等植物对分散 在母质中的营养元素进行选 择性吸收，合成有机质，并 累积于土壤表层，有机质经 微生物作用形成腐殖质，有 机质的大量出现和腐殖质的 形成改善了土壤的保水保肥 性能，对土壤的气热状况有 了协调能力，从而形成了成 熟土壤 。
四、 人类对土壤的改造作用
三、母质形成的阶段性
1．碎屑阶段 这是岩石风化的最初阶段，物理风化占优势，化学风 化不明显，只有氯和硫元素发生移动，母质中主要是碎屑物质，其 成分基本上与母岩一致。 2．钙积阶段 这一阶段大部分氯和硫已淋失，Ca、Mg、K、Na等元 素大部分保留下来，有些钙游离出来，形成碳酸钙，往往沉积在碎 屑孔隙内，母质呈中至碱性反应。黑钙土、栗钙土等土类的发育就 停留在这一阶段。 3．酸性铝硅阶段（硅铝化类型）这一阶段的母质中Ca、Mg、K、Na 都受到淋失，同时硅酸盐和铝硅酸盐中的硅酸也部分淋失，母质呈 酸性反应，颜色以棕或红棕色为主，黄棕壤及部分棕色成土母质的 发育至此阶段。 4．铝阶段（富铝化类型）这一阶段母质中的盐基和硅酸全部淋失， 残留的只是硅和铝的氧化物，形成鲜明的红色，母质呈酸性至强酸 性。我国华南的红壤、砖红壤的成土母质发育至此阶段。
石钟乳图片
化学风化作用的结果
一方面使原来的矿物分解消失，产生新的矿物;
另一方面使风化物颗粒更加细微，形成了次生 粘土矿物和胶体状态的物质，从而增加了风化 物蓄水保肥的性能，岩石、矿物中的养分也开 始释放出来。
（三）生物风化作用
岩石和矿物在生物影响下发生的物理和化学变化称生物 风化作用。 1．生物的机械破碎作用由生物的生命活动引起的岩石机 械破碎作用(物理风化)。例如：根劈作用，即植物的根 系伸入岩石裂缝中，由于根的不断加粗，使岩石裂缝不 断扩大，再加上根系为了吸收养分和水分，会不断地向 岩石深入扩展，时间久了，岩石就会被根“劈”开。 2．生物的化学分解作用有些生物在生命活动中靠分泌酸 类物质分解岩石，从中吸取营养物质。例如地衣能分泌 地衣酸来溶解岩石，许多微生物在分解有机质时会产生 各种有机酸和无机酸，促进岩石、矿物的化学分解作用。
K2O·Al2O3·6SiO2＋3H2O--→Al2O3·2SiO2·2H2O＋4SiO2＋2KOH
正长石
高岭土
硅胶
4．氧化作用
定义：自然界的氧是最普遍的氧化剂，特别是在潮 湿且富氧的条件下，氧化作用就更加强烈。岩石 中的很多矿物都能被氧化生成新矿物 。 例：黄铁矿在潮湿条件下发生氧化作用：
2FeS2＋2H2O＋7O2－→2FeSO4＋2H2SO4
C
耕作土壤 E D 土 壤 肥 沃
根据以上简式，写出字母代表的内容，以表示出生 物（包括人类活动）在土壤形成过程中的作用：
土 壤 退 化
人类耕作、培育
生物类别（包括人类活动）： A______________B_____________C___________
微生物、低等生物着生 高等生物着生、生长
一、岩石风化作用的类型
由于作用因子的不同，岩石风 化作用过程的特点各异，风化 可分为： 物理风化，化学风化和生物 风化三大类型。
（一）物理风化
岩石发生疏松、崩解等机械破坏过程，只造成 岩石结构、构造的改变，一般不引起化学成分 的变化的过程称为物理风化。如岩石、矿物在 物理风化中受冰冻作用、膨胀收缩作用、温度 因素等影响的破碎。 原因： 1．热力作用 2．冰劈作用 3.风和流水的作用 4．冰川作用 5.卸荷作用
（二）化学风化
定义：岩石和矿物在大气，水及生物的相互 作用下发生的化学成分和矿物组成的变化。 发生原因： 1．溶解作用 2．水化作用 3．水解作用 4．氧化作用 5.碳酸化作用
1．溶解作用
定义：指岩石矿物溶解于水的作用 常温下云母的溶解度是0．00029％。1份石英 可以溶解于1万份水中，石灰岩遇到含二氧 化碳的水而溶解： CO2＋H2O--→H·HCO3 CaCO3＋H· HCO3--→Ca（HCO3）2
第三节 土壤的形成过程
一、 成土因素：
自然成土因素 ：母质、生物、气候、地形和成 土时间等。 人为作用：人类活动的意义就是加强生物累积 过程减少养分淋溶损失，不断提高土壤肥力。 土壤形成过程是异常复杂的，经历的时间 也是相当漫长的。但综合起来，从总体上看， 土壤形成不外乎是由土壤的有机质积累和地球 化学两个基本过程组成的。
改造方式：灌溉、施肥、翻耕等。 合理改造：形成高产稳产的耕作土壤， 如北方的黑垆土，南方的水稻土等。 不合理的耕作经营，通常会导致土壤 沙化、盐碱化和水土流失等。 利用时必须：重视土壤的保护和培育， 做到用养结合，促进土壤不断改良。
学习思考提示：
土壤形成过程简介： 岩石
风化
成土母质
A
原始土壤
B
成熟土壤
生物风化
生物风化作用结果
生物风化作用使岩石风化物更加细微， 并能与化学风化一样产生次生矿物、 胶体物质，释放累积养分，与化学风 化作用所不同的是产生了土壤生命动 力源泉----有机质。
四、影响风化作用的因素
岩石的风化速度和强度差异是很大的。其主要原因有两个方面： 1.内因：岩石矿物本身的性质。岩石的矿物成分单一，胀缩性小，较 难风化。矿物成分复杂，由于不同矿物抗风化能力强弱不一，部分矿 物先行风化，有利于岩石崩解。矿物颜色不同，吸热情况不同，风化 也不同，一般深色矿物容易风化。矿物颗粒细小并且大小一致的岩石 比颗粒粗大及斑状结构的岩石抗风化能力强。有层理、片理结构及垂 直节理的岩石因易进入水分和空气而较容易风化。 2.外因：岩石所处的环境条件。气候干旱的沙漠地区，岩石以物理风 化为主，温度变化的作用占优势，常形成颗粒粗的砂质和粉砂质土壤。 温带湿润气候区，化学风化占优势。热带湿润气候区化学风化和生物 风化强烈，形成颗粒较细的红色风化物。另外，地形中坡地和陡崖地 段风化较山麓强烈。有植被覆盖时物理风化作用较弱，但因水分丰富， 再加上生物的机械破碎和化学分解作用，使岩石的化学风化作用强烈。