自然地理学 第六章 土壤

• 侵入体是指土壤中不是由成土过程所产生，而是由于 外界进入的特殊物质。土体侵入体的分类比较简单， 可分为四大类
四、土壤物质
• 土壤是由固相（矿物质、有机质）、液相（土壤 水分）、气相（土壤空气）等三相物质组成的， 它们之间是相互联系、相互转化、相互作用的有 机整体
（一）土壤矿物质
1. 原生矿物：土壤原生矿物是指各种岩石受到不同程 度的物理风化，而未经化学风化的碎屑物，其原来的 化学组成和结晶构造均未改变。 2. 次生矿物： 次生矿物是由原生矿物经风化后重新形 成的新矿物，其化学组成和构造都经过改变，而不同 于原来的原生矿物。
• 土壤有机质在土壤肥力中的作用
1. 土壤有机质是植物养料的源泉 2. 土壤有机质具有离子代换作用、络合作用和缓冲 作用 3. 土壤有机质能改善土壤物理性质 4. 土壤有机质是植物生长激素
（三）土壤水分
• 土壤水分（Soil moisture）是土壤的重要组成成分之 一。它不仅是植被生活不可缺少的生存因子，而且它 和可溶性盐构成土壤溶液，成为向植物供给养分的介 质。 1. 土壤水分的来源及其耗损 土壤水分主要来自大气 降水、灌溉水、地下水。此外，水汽的凝结也会增加 土壤水分的含量，但这种水分含量很少，不占重要地 位。土壤水分的消耗主要有土壤蒸发、植物吸收和蒸 腾，水分渗漏和径流损失等，其中地面蒸发和水分渗 漏最为重要。
式中П代表土壤；К代表气候；О代表生物；Г代表岩石；Р代表地形；Т 代表时间。
• 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 =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。
(2)有机胶体：包括腐殖质、有机酸、蛋白质及其衍生物 等大分子有机化合物。
(3)有机-无机复合胶体：土壤有机胶体与矿质胶体通过各 种键（桥）力相互结合成有机—无机复合胶体。
（三）土壤溶液 • 土壤水溶解土壤中各种可溶性物质， 便成为土壤溶液。土壤溶液的组成 主要有：自然降水中所带的可溶物， 如CO2、O2、HNO3及微量的NH3等 和土壤中存在的其他可溶性物质， 如钾盐、钠盐、硝酸盐、氯化物、 硫化物以及腐殖质中的胡敏酸、富 里酸等 • 土壤溶液是一种多相分散系的混合 液。土壤溶液是不饱和溶液，其渗 透压往往低于101325Pa，并且具有 酸碱反应，氧化还原作用和缓冲性 能。
• 自然土壤剖面发生层
• 19世纪末，俄国土壤学家道库 恰耶夫 腐殖质聚积表层（A）、过渡层 （B）和母质层（C）。 • 1967年国际土壤学会 有机层（O）、腐殖质层（A）、 淋溶层（E）、淀积层（B）、 母质层（C）和母岩（R） • 凡兼有两种主要发生层特性的 土层，称过渡层，如AE、BE、 EB、BC、CB、AB、BA、AC、 CA等
（四）土壤空气
• 土壤空气的来源和组成 土壤空气（soil air）主要 来自大气，存在于未被水分占据的土壤孔隙中。 土壤空气按其组成在质与量上均不同于大气中的 空气。由于土壤生物生命活动的影响，二氧化碳 比大气中含量高，而氧含量比大气的低。 • 土壤的通气性 土壤空气与大气间的气体交换，以 及土体内部允许气体扩散和流通的性能，称为土 壤通气性。
2. 土壤水量的平衡 土壤水分含量受土壤水分的收入和 消耗制约，当水分收入大于消耗时，土壤水含量增大， 相反则减少，当收入和消耗相等时，土壤水含量保持 不变。土壤水分的收入和消耗使土壤水含量相应变化 的情况，叫做土壤水量的平衡，其表达式为： △水＝水收入-水支出 • 土体水分的收入包括：大气降水输入量；地表径流输 入量；土内侧流流入量；毛管上升水输入量；汽态水 输入量；若有灌溉还应包括灌溉水量。 • 土体水分的支出包括：土壤蒸发量；植物蒸腾量；地 表径流输出量；土内径流流出量；土壤渗漏量等。
按pH值划分的土壤类型
第二节 土壤形成与地理环境间的关系
成土因素与土壤的形成
土壤是独立的历史自然体，但它的形成与发展是与其 周围的地理环境密切联系着的，同时与岩石圈、大气圈、 水圈和生物圈处于经常的相互作用之中
一、土壤形成因素学说
• 19世纪末俄国土壤学家道库恰耶夫首先认定，土壤和 成土条件之间的这些关系不是偶然的，而是有规律的。 土壤和景观的最主要的因素之间可用函数关系方程式 表示出来： П＝f（К,О，Г，Р）Т
（二）土壤有机质
• 土壤有机质是指土壤 中的各种含碳有机化 合物，其中包括动植 物残体、微生物体和 这些生物残体的不同 分解阶段的产物，以 及由分解产物合成的 腐殖质（humus）等。
• 土壤腐殖质是，有机质分解后再缩合或聚合而成的 一系列黑褐色高分子有机化合物，根据腐殖质颜色 的不同，腐殖质可分为黄色腐殖质、棕色腐殖质和 黑色腐殖质。一般情况，胡敏酸和富里酸占腐殖质 总量的60%左右 。
• 土壤结构（soil structure）指土壤颗粒胶结的状况。 土壤结构形状有片状结构、棱柱状和柱状结构、角 块状和半角块状结构、粒状结构等 • 土壤结持性（soil consistency）是指土壤对机械应力 所表现出来的状态。包括粘着性和可塑性。在野外， 应分别记载干、润、湿时结持性。 • 土壤孔隙状况常在较大的结构体表面观察，常分为 微孔隙、很细孔隙、细扎隙、中孔隙、粗孔隙，很 粗孔隙及少孔隙、中孔隙、多孔隙等
• 肥力——同时地、持续地为植物生长提供与调节植物 生长所需的水分、养分、空气和热量(水、肥、气、热) 的能力。 • 土壤肥力的种类：自然肥力和人为肥力；经济肥力/有 效肥力
二、土壤圈在地理环境中的地位和作用
• 土壤在地理环境中总是处于大气圈、水圈、岩石圈、 生物圈之间的界面上，而且成为它们相互作用的产物。 对此，S.Matson（1938）提出了土壤圈（Pedosphere） 的概念。土壤不仅受到岩石圈、水圈、生物圈的制约， 而且它反过来又对这些圈层产生影响
土壤圈的概念与内涵:
土壤圈[Pedosphere]是地球系统的重要组成部分，其位 置处于地球系统，即气圈、水圈、生物圈与岩石圈的交接 界面，它既是这些圈层的支撑者，又是它们长期共同作用 的产物．[1938年，S.Matson曾提出圈层观点]．按当前的 研究成果，土壤圈有五个内涵．
永恒的物质与能量交换． 最活跃与最富生命力的圈层。它对各种物质循环与物质 流起作维持、调节和控制作用，土壤肥力是土壤圈层所固 有的性质.
Michigan Soil
Maryland Soilຫໍສະໝຸດ Florida soils
Florida soils
• 耕作土壤剖面 耕作层 犁底层 心土层 底土层
（二）土壤的一般形态特征
1、土壤的颜色 2、土壤质地 3、土壤结构 4、土壤结持性 （松紧度） 5、土壤孔隙状况 6、土壤干湿度 7、新生体 8、侵入体
• 土壤颜色（soil colour）是土壤最重要的形态特征之 一。根据土壤颜色的变化可作为判断和研究成土条 件、成土过程、肥力特征和演变的依据。土壤颜色 也是土壤分类和命名的依据之一。世界上许多土类 用颜色来命名，如红壤、黄壤、黑钙土、栗钙土等 • 土壤质地（soil texture）是指土壤颗粒粗细的情况。 在野外常根据手指研磨土壤的感觉近似地作出判断， 准确地测定要在室内用机械分析方法来进行。一般 土壤质地分为砂土、壤土和粘土等
五、土壤组成物质之间的相互作用
（一）土壤机械组成（质地） 土壤是由许多大小不同的土粒、按不同的比例组合而 成的，这些不同的粒级混合在一起表现出来的土壤粗 细状况，称为土壤质地（soil texture），亦称土壤机械 组成。
土壤质地影响土壤水分、空气和热量的状况，同时影响 着养分的转化。
• 土壤质地影响着土壤结构类型。粘粒含量高的土 壤易形成水稳性团聚体和裂隙，细砂或极细砂比 例大的土壤只能形成不稳定的结构，粗砂土则无 法团聚。 • 土壤结构（soil structure）是指土粒相互排列、胶 结在一起而成的团聚体，也称结构体。 • 土壤的许多特性，例如水分运动、热传导、通气 性、容重以及孔隙度等都深受结构的影响，而许 多农业措施，如耕作、种植、灌排和施肥等，所 感受的土壤物理性质的重大变化也多来自土壤结 构。
第六章 土 壤 圈
第一节 土壤圈的物质组成及特征
一、土壤及土壤肥力的概念
• 一般概念：土壤＝土地。英语soil的词源：拉丁文solum，意 为土地 • 科学概念：土地：自然综合体，景观。地球表面的区域。其 特征包含上下与该区域垂直的生物圈的所有相当稳定或周期 性循环的属性，包括大气、土壤、下面的地质水文和动植物 群的属性以及过去和现在人类活动的后果，这些属性对人类 现在和将来的土地利用有明显影响。 • 国家自然科学基金委员会（1996）：土壤是地球表面具有生 命活动、处于生物与环境间进行物质和能量交换的疏松表层。 它既是独立的历史自然体，也是最易受人类活动影响，为人 类提供粮食的自然资源
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不同的人对土壤的理解不同
农 学 家：土壤是植物生长的介质，万物土中生，土 能生万物 工 程 师：土壤是地基和建筑材料 地质学家：土壤是岩石的风化层，regolith，石灰土、冲 积土、砂质土等词来自地质学 环境科学：土壤是环境要素之一 土壤学家：土壤是一种独立的自然体，是能生产植物收获 的地球陆地的疏松表层
成土因素—— 成土母质
• 定义：土壤据以形成的物质，与土壤直接发生联系的母岩 风化物 – 均质性的残积物/沉积物 – 非均质性的物质 • 作用：土壤的物质基础,继承与演化 • 母质类型：按其搬运状况分为残积母质和运积母质 按其地球化学类型可分为: 碎屑型、硅铝型、硅铝碳酸盐型、硅铝铁型、 富铝型
• 土壤干湿的程度反映土壤中水分含量多少。在野外， 靠人手对土壤感觉凉湿的程度及用手指压挤土壤是否 出水的情况来判断。分干、润、潮、湿等级别 • 新生体（new formations或pedological features）是指 土壤发育过程中土壤物质重新淋溶淀积和集聚的生成 物。根据新生体可以判断土壤类型、起源及其发育过 程。新生体可分为化学起源与生物起源二种。