土壤学1、2章课件整理

《土壤地理学》课程知识体系认识土壤、土壤圈与了解土壤地理学（第一章）土壤物质组成剖析与土壤性状的诊断（第二章和第三章）土壤与地理环境相互作用过程的分析（第四章和第五章）土壤发育、性状及物质组成的系统化（第六章）土壤圈的组成单元及其空间分布规律（第七章和第八章）土壤资源持续利用及其调查管理技术（第九章和第十章）第1章绪论土壤与土壤圈的概念，土壤生态环境功能，土壤地理学第2章土壤固相组成及其诊断特性土壤矿物、有机质的迁移转化及其诊断特性，土壤生态系统与土壤圈物质循环第3章土壤液相组成及其诊断特性土壤空气、水及其诊断特性，土壤肥力及其影响因素第4章土壤形成因素学说气候、生物、岩石圈(母质与地形)、水圈(水文)、时间与人为因素对土壤形成的影响第5章土壤形成过程土壤空气、水及其诊断特性，土壤肥力及其影响因素第6章土壤分类土壤地理发生分类，系统分类以及国际土壤分类参比系统第7章主要土壤类型土纲的地理分布、成土因素、成土过程与土壤诊断特性第8章土壤分布与土壤分区土壤空间分布规律与土壤区划第9章土壤资源可持续利用对策土壤资源、土壤质量评价原理，土壤退化及其防治对策第10章土壤调查技术与土壤信息系统土壤调查技术与土壤遥感解译，全球土壤-地形数字化数据库(SOTER)第一章1.1 土壤的基本概念（认识土壤与土壤圈）1.2 土壤圈与全球变化（了解土壤圈与自然环境、1.3 土壤圈演化与人类社会的发展、人类社会发展的相互关系）1.4 土壤地理学简介1.5 土壤地理学的发展简史（熟悉土壤地理学研究对象、研究方法、发展历史）1.1.1 土壤的定义土壤是地球陆地表面具有肥力能够生长植物的疏松层，是独立的历史自然体。

其特征：有生物活性、孔隙结构；其功能：有肥力及生产性能,缓冲与净化功能。

1.1.2 土壤的形成与演化土壤是成土因素综合作用的产物，在不同时期不同成土环境下有不同的土壤，如图1-1所示。

1.1.3 土壤剖析土壤剖面是指从地面垂直向下至母质的土壤纵断面；土壤剖面的立体化就构成了单个土体(pedon)，如图1-2所示。

图1-2 土壤发生层、土壤剖面与单个土体图解(据Botkin Daniel B,1997)土壤发生层（土层）：土壤剖面中与地面大致平行的物质及性状相对均匀的各层土壤。

是土壤剖面的基本组成单元。

在土壤剖面之中土层的数目、排列组合形式和厚度，统称为土壤剖面构造或土体构型。

是土壤最重要的形态特征。

依据土壤剖面中物质迁移转化和积累的特点，一个完整发育的土壤剖面可以划分为三个最基本的土壤发生层：A.淋溶层、B.淀积层和C.风化层。

B：在热带、亚热带湿润条件下堆积物以氧化铁和氧化铝为主，在温带湿润地区以黏粒为主，在温带半干旱区则以碳酸钙、石膏为主，在地下谁水较浅的区域则以铁锰氧化物为主。

单个土体是土壤的最小体积单位，形状大致为六面状柱体。

根据土壤剖面的变异程度，单个土体的水平面积一般为1—10㎡。

聚合土体：在空间上相邻、物质组成和性状上相近的多个单个土体组成。

（是一个具体的土壤景观单位，是土壤野外调查、观察、制图及其研究的重要对象。

1.2 土壤圈与全球变化土壤圈是地球表层系统的组成部分，它处于地球表层不同圈层界面及其相互作用的交叉带，是联系有机界与无机界的中心环节，也是结合地理环境各组成要素的纽带。

土壤圈物质循环是指土壤圈内部的物质迁移转化过程及其与地球其他圈层之间的物质交换过程，如图1-3所示。

土壤圈：是覆盖于地球陆地表面和浅水域底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层。

土壤圈在地球系统中的地位示意图1.3 土壤圈演化与人类社会的发展对人类社会发展的直接影响包括：土壤为植物光合作用提供并协调水分、养分、温度、空气等营养条件，以此向人类和陆生动物提供食物、纤维物质；土壤形成发育过程可以分解、净化各种污染物，是人类生存环境的净化器。

土壤肥力：是指土壤为植物生长发育供应、协调营养因素（水分和养分）和环境条件（温度和空气）的能力。

土壤自净能力：是指土壤对进入土壤中的污染物通过复杂多样的物理过程、化学过程及生物化学过程，使其浓度降低、毒性减轻或者消失的性能。

1.4 土壤地理学简介土壤地理学是以土壤及其与地理环境系统的关系为研究对象，它是研究土壤的发生发育、土壤分类及时空分异规律，进而为调控、改造和利用土壤资源提供科学依据的学科，是自然地理学与土壤科学之间的交叉学科，也是一门综合性和生产性很强的学科。

土壤地理学的研究内容：土壤发生发育、诊断特性与系统分类土被结构和全球土壤-地形数字化数据库(SOTER)土壤调查、制图和土壤资源评价的研究地理环境、人类活动与土壤圈相互作用土壤资源保护及被污染土壤的修复技术。

土壤地理学研究方法：分析区域文献资料并通过野外观察对成土环境、土壤剖面及其诊断特性、土壤利用进行研究，运用地理比较法和相关分析法，把握区域土壤地理分异规律，绘制区域土壤图，采集土壤标本、分析样品。

1.5 土壤地理学的发展简史土壤地理学是土壤科学中发展历史最悠久的一个重要基础性分支学科，它最早可追溯到人类农耕的起始阶段。

18世纪以后在西欧逐渐形成了近代土壤地理学。

对土壤科学发展产生了巨大推动作用的土壤地理学派有：以化学家李比希(1803－1873)为代表的农业化学土壤学派；以地质学家法鲁(1794－1877)为代表的农业地质土壤学派；以土壤学家库比纳(1897－1970)为代表的土壤形态发生学派。

现代土壤地理学奠基人俄国科学家道库恰耶夫于1883年发发表了《俄国的黑钙土》。

第2章土壤固相组成及其诊断特性2.1 土壤矿物（分析土壤组成、掌握矿物类型与风化序列）2.2 土壤有机质（掌握土壤有机质转化土壤圈物质循环特征）2.3 土壤固相的物理诊断特性（掌握土壤诊断特性及其测量方法）教学重点1.掌握土壤固相物质组成及其诊断特性2.了解土壤矿物类型及其风化特征3.认识土壤矿物空间分异规律4.了解土壤生物群落组成对土壤的影响5.掌握土壤有机质转化与土壤圈物质循环特征。

土壤是由固相、液相、气相和土壤生物体四部分组成。

适于植物生长的典型壤质土壤的体积组成为土壤孔隙占50％，内含水分和空气；土壤固体占50%，其中矿物质占45％，有机质占5%；土壤生物体均生活在土壤孔隙之中，如图2-1所示。

图2-1 最适宜植物生长的壤质土壤表土的体积组成2.1 土壤矿物土壤矿物主要来自成土母质或母岩，是土壤的主要组成物质。

土壤矿物构成了土壤的“骨骼”，它对土壤组成、性状和功能具有巨大的影响。

按照发生类型可将土壤矿物划分为原生矿物、次生矿物、可溶性矿物三大类。

硅酸盐及铝硅酸盐类矿物是土壤中最主要的原生矿物；云母风化是植物钾素的最重要来源；黄铁矿是地壳最为常见硫化物。

原生矿物 (primary mineral)直接来源于母岩特别是岩浆岩。

其中包括铝硅酸盐类、长石类矿物、云母类矿物、橄榄石类矿物、辉石与角闪石类矿物、氧化物类、硫化物类和磷灰石类，如图2-2所示（土壤矿物的风化及稳定性序列图）。

原生矿物的风化过程不仅在时间上有阶段性，在空间上也有地带性，如图2-3所示（中国地表风化壳及风化类型分异断面图）。

(T为年均气温/℃，R为年均降水量/mm)原生矿物在风化和成土过程中新形成的矿物称为次生矿物，它包括简单盐类、次生氧化物和铝硅酸盐类。

它们是土壤矿物中最细小的部分，具有活动的晶格、呈现高度分散性，并具有强烈的吸附代换性能、能吸收水分和膨胀，因而具有明显的胶体特性，又称为黏土矿物。

化学风化：矿物化学风化作用表现最突出的是溶解、水化和水解。

矿物溶解作用是指在极性水分子作用下，矿物颗粒表面阴阳离子进入水体形成水离子的过程。

土壤矿物溶解程度的大小主要与矿物本身的组成、结晶构造和水溶液的温度有关。

衡量矿物溶解程度的定量指标主要有溶解度和溶解积。

溶解度是指在一定温度下，矿物在100g溶剂中达到饱和状态时所溶解的克数，通常是在室温20℃下矿物溶解度在0.1g/g以上：易溶矿物0.10—0.01g/g：可溶矿物0.01—0.0001g/g：微溶矿物小于0.0001g/g：难溶矿物水化作用：矿物晶体表面离子在与水化合形成结构不同、易碎散的矿物。

水解作用：是指水电解离出的H﹢对矿物的分解作用，它是化学分解的主要过程，可使矿物彻底分解。

根据矿物在水解过程中的分解顺序可划分为：脱盐基阶段，即H﹢交换出矿物中的盐基离子形成可溶盐而被淋溶的过程；脱硅阶段，即矿物中硅以游离硅的形式被析出，并开始淋溶的过程；富铝化阶段，即矿物被彻底分解、硅酸继续淋溶而氢氧化铝相对富集的过程。

土壤矿物的风化过程不仅在时间上具有明显的阶段性，在空间上也表现出一定的地带性：极端寒冷、干旱南极大陆寒漠地区土壤矿物风化以物理风化、溶解过程为主，地表以硅铝型风化物为主；在热带、亚热带干旱荒漠地区土壤矿物风化、溶解过程为主，地表以碳酸盐、石膏等风化物为主；在温暖湿润的温带的温带地区土壤矿物风化以水化、脱盐基过程为主，地表以碎屑状硅铝风化壳为主；在湿热的热带、亚热带地区土壤矿物风化以脱硅、富铝化过程为主，地表则以硅铁质硅铝质风化壳为主。

影响土壤矿物风化的因素：土壤矿物的组成、结晶构造及其理化性质是影响其风化过程和程度的内在因素。

一般来说，矿物化学成分愈复杂（如含盐基离子较多）的矿物，较易于物理风化，化学分解也比较复杂；原生矿物自熔岩依稳定的冷却而逐渐结晶析出，其愈先结晶的矿物愈易被风化。

在地理环境中水分和温度，以及环境介质的PH值和EH值是影响风化过程的外在因素。

土壤矿物风化强度指数硅铁铝率：即土体或土壤黏粒部分中的SIO2/R2O3摩尔数比率。

土壤次生矿物原生矿物在风化和成土过程中新形成的矿物称为土壤次生矿物，它包括各种简单盐类、次生氧化物和硅铝酸盐类矿物。

次生矿物是土壤矿物中最细小的部分。

具有明显的胶体特性所以被称为粘土矿物。

次生矿物的类型：易溶盐类；次生氧化物类；次生铝硅酸盐类。

根据次生硅铝酸盐矿物晶体内所含硅氧四面体层（硅氧片）和氧铝八面体层（水铝片）的数目和排列方式，可以将其划分为1:1型和2:1型两大类。

其中1:1型矿物主要有高岭石类矿物，2:1型矿物主要有蒙脱石类、水云母和蛭石类矿物。

次生矿物分布的地带性：我国新疆、甘肃西部和内蒙古西部的荒原与半荒漠地区（以水云母为主的的带）在内蒙古中部、黄土高原北部和东北西部等半干旱草原地区（以水云母—蒙脱石为主的地带）在黄土高原东南部、华北平原大部分等半湿润地区（以水云母—蛭石为主的地带）在我国北亚热带湿润地区（以水云母—蛭石—高岭石为主的地带）在中国江南丘陵、四川盆地及云贵高原北部的中亚热带湿润区（以高岭-水云母为主的地带）在我国华南及云南南部广大地区南亚热带、热带湿润区（以高岭石为主）土壤质地土壤矿物质是由风化与成土过程中形成的不同大小的矿物颗粒组成。