第二节 土壤形成与地理环境间的关系

3、最年轻的土壤—冲积土
4、最古老的土壤—第三纪已经存在，绝对年龄数千 万年
5、西北地区的黑钙土、栗钙土、灰钙土、黑垆土等， 多分布在黄土沉积区，厚度2—3米，成土年龄可 达1.2万年，其下部的古土壤成土年龄可达数十万 年。
（六）人类活动对土壤形成和演变的影响
• 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 。
②有机质转化为土壤肥力：有机质经微生物分解、 合成、转化，产生肥力。
（2）不同植被类型产生的有机残体数量、质量不同
①有机残体数量
• 常绿阔叶林＞夏绿阔叶林＞寒带针叶林 • 草甸植物＞草原植物＞荒漠植物。
• 木本植物枯枝落叶堆积于土壤表面，腐殖质自表层向下急 剧减少。
• 草本植物枯残根系进入土壤上部，腐殖质自表层向下逐渐 减少。
（二）灰化过程
1、概念：在冷湿的针叶林生物气候条件下产生酸性 淋溶的一系列过程。 • 土体亚表层SiO2残留，氧化物及腐殖质淋溶淀积。 2、形成条件：寒温带针叶林植被下
3、灰化过程
（1）较厚的枯枝落叶层在真菌分解下，产生强有机 酸—富里酸。 （2）有机酸溶液在下渗过程中，与土体上部的碱金 属、碱土金属络合淋失。 （3）土壤矿物中的硅、铝、铁发生分离，铁铝胶体 遭到淋溶，并淀积于土体下部。 （4）SiO2残留在土体上部，形成一个灰白色淋溶层。
• 土壤发生发育时间的长短，称为土壤的年龄。 • 通常把土壤年龄分为绝对年龄和相对年龄。 1、土壤绝对年龄：土壤在新风化壳上开始发 育到目前所经历的时间。
2、土壤相对年龄：
• 土壤发育阶段或程度。 • 一般用剖面分异程度加以确定，无具体年份。 • 在一定区域内，土壤的发生土层分异越明显，相 对年龄越大。 • 如从A-C剖面构型到A-B-C剖面构型，相对年龄的 次序越来越大。
第二节 土壤形成与地理环境间的关系
一、成土因素学说
（一）道库恰耶夫的土壤形成因素学说 1、道库恰耶夫：19世纪末俄国土壤学家，首先认定 土壤同成土条件之间的密切关系。 • 函数关系方程
∏=f (К,О,Г,Р)Т ∏为土壤； К为气候； O为生物 ; Г为岩石；
T为时间；
P为地形；
2、学说观点
（1）土壤是气候、生物、母质、地形、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，同等重要，互不可替代的 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的形成和演化， 土壤是一个运动着的、有生有灭、有进有退的自然体。
6、影响土壤形成过程
• 如，热带、亚热带石灰岩母质上，因含大量碳酸 钙，阻滞和延缓了富铝化作用，发育为石灰土； （而非砖红壤、红壤，） • 在第三系紫色页岩上发育紫色土。
（二）气候因素
1、气候影响次生粘土矿物的形成 2、影响岩石矿物风化程度 3、对土壤有机质的积累和分解起重要作用 4、影响土壤微生物的数量和种类 5、影响物质淋溶过程
②质量不同
• 草本植物，灰分含量较高，
– – – – 灰分是指植物体经过灼烧后残留的无机物。 为各种矿物元素的氧化物。 主要元素有Ca、Mg、K、Na、Si、P、S、Fe、Al、I等， 此外，尚有微量元素，总数不少于60余种。
• 在较干旱的气候条件下，残体分解后形成中性或微碱性环 境，钙质丰富，有利于腐殖质形成和积累， • 腐殖质以胡敏酸为主，胶结作用使土壤形成团粒结构。
（2）斜长石风化后形成的土壤，有较多的钙。 （3）辉石、角闪石风化后形成的土壤，有较多的铁、 镁、钙等元素。 （4）含磷较多的石灰岩母质在成土过程中，石灰质淋 失，磷在土壤中含量高。
5、影响土壤质地
（1）残积物上发育的土壤含石块较多。 （2）黄土母质上发育的土壤，质地多为粉壤土。 （3）在石灰岩母质上发育为石灰土。 （4）在第三系红色页岩上发育紫色土。
四、主要成土过程
• 土壤形成过程就是在土壤形成因素综合影响下， 形成土壤肥力特征和剖面形态的持续过程,
• 也是物质和能量的转化过程。
（一）原始成土过程
• 从岩石露出地表而有微生物着生开始到高等植物 定居之前的过程，称为原始成土过程。
原始成土过程基本可分三个阶段
1. ―岩漆”阶段----自养型微生物出现
木本植物，
• 灰分含量比草本低，
• 针叶林枯枝落叶形成的腐殖质以富里酸为主，呈 酸性或强酸性，土壤产生强烈酸性淋溶；
• 阔叶林灰分含量比针叶林多，枯枝落叶形成的腐 殖质以胡敏酸为主，酸度较低，淋溶较弱，盐基 饱和度高。
（3）不同植物带，发育不同土壤类型
① ② ③ ④ ⑤ 寒温带针叶林—灰化土 阔叶林—淋溶土 高草原—黑钙土 温带干草原—栗钙土 半荒漠—灰色荒漠土
碱金属（alkali metal）
1、地质大循环：
• 指营养元素在陆地与海洋之间循环的过程。使营 养元素从封闭不溶态变成可溶态，实现了营养元 素的释放。 • 结晶岩石矿物在外力作用下发生风化--细碎而可 溶的物质，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。
3、影响土壤次生矿物
（1）斜长石和基性岩母质发育的土壤，含有较多的 三水铝矿；酸性岩的钾长石发育的土壤，以高岭 石为多。 （2）冰碛物和黄土中含水云母和绿泥石较多，
（3）页岩和河流冲积物含水云母，
（4）紫色页岩、湖积物和淤积物，多蒙脱石和水云 母。
4、影响土壤养分
（1）钾长石风化后形成的土壤，有较多的钾。
二、成土因素对土壤形成的作用
• • • • • 母质parent、 气候climate、 生物organisms、 地形relief、 时间time
（一）母质因素
1、概念：岩石风化产物，是土壤形成的物质基础。
2、母质特性影响土壤属性： （1）酸性岩母质：含石英、正长石、白云母等抗风 化强的浅色矿物较多，往往形成酸性粗质土。 （2）基性岩母质：含角闪石、辉石、黑云母等抗风 化弱的深色矿物较多，一般形成土层较厚的粘质土。
人为活动的影响有两重性
• 可以产生正效应（高度熟化）， • 也可能产生破坏性的负效应（剥削地力、加速侵 蚀、沙化、污染）。 *加速演化：自然土壤--耕作土壤 *改变方向：荒漠土壤--绿洲土壤 *改变肥力：褐土---(土娄)土 *消除障碍层：粘盘层、流沙层、铁盘层、白土层
三、土壤形成的基本规律
• 自然土壤形成的基本规律是物质的地质大 循环与生物小循环过程矛盾的统一。
（1）影响微生物数量
①黑钙土中，每克土壤含微生物个数千万个。 ②栗钙土、棕钙土、灰钙土中，每克土壤含微生物 个百万—千万个之间。
（2）影响微生物种类
①细菌：湿润地区有机质含量多的中性、微碱性土 壤中最多。 ②放线菌：干旱地区的中性到偏碱性土壤中含量高。 ③真菌：酸性森林土壤中含量高。
5、气候影响物质淋溶过程
3、影响母质分配：山地、台地上部为残疾母质，山前为洪积 冲积物；从高低到洼地土壤质地由粗变细。 4、影响土壤发育过程：地壳升降引起侵蚀与堆积变化，进而 影响土壤发育。 地形 土壤 山顶 多砾石粗骨土、 石质土 岗地 地带性土壤 冲沟 半水成土 潮土 草甸土 洼地 水成土 沼泽土
（五） 时间因素
土壤的年龄
3、对土壤有机质的积累和分解起重要作用
（1）潮湿积水和长期冰冻地区，有利于有机质积累；
（2）高温、干旱、微生物活跃地区有机质矿化速度快， 积累少。
– 黑土分布区，气候冷湿，有机质积累量高，腐殖质以胡敏 酸为主，胡敏酸/富里酸=2/1
– 栗钙土分布地区，气候半干旱，有机质含量低，胡敏酸含 量降低。
4、影响土壤微生物的数量和种类
营养元素：
土壤中含有的元素很多，元素周期表中的元素几 乎都能在土壤中发现，但主要的只有20几种
生物体中含有90多种元素，但植物必须营养元素 只有17种： C、H、O；N、P、K；（大量元素：占植物体干重的千分 之几） Ca、Mg、S；（中量元素） Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Ni、B、Cl（微量元素）
2、 影响岩石矿物风化程度
• 矿物的物理风化和化学风化速度，与气温有关。
• 温度增加10℃时，化学反应速度平均增长2—3倍 • 温度从0 ℃增加到5 ℃时，土壤水中化合物的离解 度增加7倍。 • 热带风化强度比寒带高10倍，比温带高3倍，所以 热带地区风化壳和土壤层厚度大。
热带地区风化壳和土壤层厚度大
2、生物小循环
• 指营养元素在生物体和土壤之间循环变化的过程。
• 植物吸收利用大循环释放出的可溶性养分----通 过生理活动制造成植物的活有机体----当植物有 机体死亡之后在微生物的分解作用下，又重新变 为可被植物吸收利用的可溶性矿质养料。
3、地质大循环使岩石风化为成土母质，是植 物养分的释放、淋失的过程。 4、生物小循环是植物养分元素的积累过程， 由于有机质的积累、分解和腐殖质的形成， 发生和发展了土壤肥力，形成土壤。
（4）土壤形成因素存在着地理分布规律，研究土壤时一定要注 意土壤的地理分布规律。
（二）格林卡：认为土壤形成的主导因素是气候。
（三）涅乌斯特鲁耶夫：强调土壤是岩石的淋溶物， 是地质淋溶过程。
（四）威廉斯
1、创立了土壤形成的生物学路线 2、认为
（1）土壤的形成主要是生物学过程。 （2）提出肥力学说,认为土壤肥力，就是土壤满足植物水分 与营养的能力， （3）土壤肥力的进化是以土壤与植物的进化为基础，而肥 力的创造是生命活动的结果。 3、拟定了草田轮作制，来提高土壤肥力。
1、气候影响次生粘土矿物的形成
（1）降水量增加、气温升高，矿物风化作用增强， 土壤粘粒含量增多。
（2）不同ຫໍສະໝຸດ Baidu候带具有不同的次生粘土矿物
①干冷地区的土壤，多含水云母，只有微弱的脱钾作用。
②温湿地区，出现蒙脱石类次生粘土矿物。 ③湿热地区，除脱钾作用外，还有脱硅作用，多形成高 岭土类次生粘土矿物。 ④高温高湿地区，强烈脱硅，含较多铁、铝氧化物。
– 首先是出现自养型微生物的“岩漆”阶段；
2. “地衣阶段”----异养型微生物着生
– 各种异养型微生物，如细菌、粘液菌、真菌、地衣共 同组成的原始植物群落，着生于岩石表面与细小孔隙 中， – 通过生命活动使矿物进一步分解， – 使细土和有机质不断增加，即所谓“地衣阶段”
3. 苔藓阶段----生物风化与成土过程的速度大大加 快，为高等绿色植物的生长准备了肥沃的基质。
（五）柯夫达
• 提出土壤深部的地质现象，对土壤形成过程也产 生影响，
–如，受火山作用的土壤自然肥力高。 –地震带土层往往较混乱。 –地下水位急剧升降易引起土壤沼泽化和盐渍化。 –新构造运动的强烈上升区，土壤侵蚀和淋溶过程增强； 下沉区物质积累可改变原有土壤的形成过程。
（六）詹尼
• 美国土壤学家，提出提出与道库恰耶夫相似的函数关系式。 S=f(cl,p,o,r,t......) 不同地区、不同类型的土壤往往有某一因素占优势 S=f(cl,p,o,r,t......) climate气候、 S=f(p,cl,o,r,t......) parent母质、 S=f(o,cl,p,r,t......) organisms生物、 S=f(r,cl,p,o,t......) relief地形、 S=f(t.cl,p,o,r,.....) time时间
2、微生物对土壤形成的影响：
• 分解有机残体、释放能量和养分；参与腐殖质合成。
3、动物对土壤形成的影响：
（1）原生动物、土栖昆虫、蚯蚓、鼠类。 （2）残体为土壤有机质来源。 （3）破坏、翻动、搅拌、疏松、搬运土壤。
（四）地形因素
1、影响温度：高度不同、植被不同、土壤不同。
2、支配地表径流：平原地形湿度稳定，岗丘地形洼地过湿。
• 在湿润地区（如灰 化土地区），土壤 中游离的盐基遭到 强烈的淋洗；
• 在半干旱气候条件下（如黑钙土地区），土壤中易溶性盐 分受到淋洗，而碳酸盐则在主体中相对聚积；
• 在干旱地区（如棕钙土地区），易溶盐分仅在土壤上层遭 到淋洗。
（三） 生物因素
1、植物对土壤形成的影响
（1）植物推动土壤形成和演化 ①光合作用制造有机质；绿色植物对分散在母质、 水体、大气中的营养元素有选择的吸收，利用 太阳能，合成有机质。