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1、,第七章土壤资源与利用,第一节 土壤形成与分布,一、土壤形成因素土壤处在岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的交界面上，各种物质和能量交流多通过土壤来实现。19世纪80年代，俄国土壤地理学家道库恰耶夫查结果认为，土壤是在母质、气候、生物、地形和时间等五个成土因素综合作用下形成的。S=f(cl,o,r,p,t),风化壳：岩石风化产物以残积或再积的方式堆积在岩石圈上，形成厚薄不一的疏松层次，即风化壳。成土母质：是风化壳的表层，原生基岩经过风化、搬运、堆积等过程于地表形成的一层疏松、最年轻的地质矿物层，是形成土壤的物质基础，是土壤的前身。土壤就是在风化壳上发育形成的，因而，成土风化壳即通常所说的成土母质，它
2、的类型与土壤形成密切相关。,(一)母质,母质是形成土壤的物质基础母质在土壤形成中的作用不同母质因其矿物组成、理化性状的不同，在其它成土因素的制约下，直接影响着成土过程的速度、性质和方向；母质的机械组成直接影响土壤的机械组成。石英含量较多的花岗岩风化体 富有盐基成分的基性岩（SiO252%）的风化体（玄武岩）,母质的化学组成对土壤的的形成、性状和肥力也有明显的影响。在炎热而湿润的气候条件下，花岗岩风化物上发育的土壤，由于本身的盐基性离子少，在强淋溶条件下极易淋失，使土壤呈酸性反应。在基性岩及石灰岩风化物上发育的土壤，由于富含盐基性离子，淋溶作用慢，延缓了土壤的酸化过程，土壤中矿质养分含量也比较丰
3、富。,母质的层次性可长期保存于土壤剖面构造中,发育在河流冲积物母质上的潮土，土壤坡面中质地的层次性,（二）气候 以水热最为重要；影响土体矿物和有机质的物理、化学和生物化学作用 土壤形成过程的方向和速率。,（三）生物（没有生物的作用，就没有土壤的形成过程）,植物具有选择性吸收养分的作用；植物富集养分的作用；生物的固氮作用；微生物和土壤动物分解转化有机质的作用。,（四）地形(Relief)水、热条件以及母质和土壤矿物颗粒的重新分配如：垂直地带性、山脉走向、海拔高度,地形与母质的关系,冲积物,坡积物,洪积物,残积物,地形与水热条件的关系,（五）时间,（一）土壤年龄,土壤年龄是指土壤发生发育时间的长短
4、，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；相对年龄则是指土壤的发育阶段或土壤的发育程度。,成土时间对土壤发育的影响,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、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。2、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。,沙 漠 与 绿 洲,二、成土过程,土壤形成过程是在以地质大循环与生物小循环为基础进
5、行的土体与环境，以及土体内部物质和能量转化、交流等的一系列物理、化学和生物学综合作用的过程。（一）土壤形成过程中的大小循环1.地质大循环：裸露地表的岩石矿物风化后，其风化产物经淋溶、搬运、沉积，最后又重新形成岩石，这个岩石风化物岩石的循环过程称为地质大循环。它的循环特点是时间长、范围广。,生物在地质大循环的基础上，得到岩石风化产物中的养分，以构成生物有机体，生物死亡后，经微生物的分解又重新释放出养分，再供下一代生物吸收利用，这种循环称为生物小循环。特点是时间短、范围小。,2生物小循环,土壤形成过程图地质大循环与生物小循环,时间长、范围广,大小循环关系图,土壤形成的物理、化学和生物化学综合作用过
6、程生物富集养分和合成腐殖质，微生物的固氮以及矿物的化学风化释放的矿质养分和形成的粘粒矿物 土壤表层积累腐殖质和矿质胶体，并保蓄氮素和矿质养分；微生物分解以及雨水、各种有机酸作用下，氮素和矿质养分溶解淋洗、迁移到不同深度淀积 土壤表层和母质层之间分化出某些物质含量高的层次；生物在土壤中生活、穿行，使土层内或土层间产生扰动；地表的侵蚀和堆积改变了原来的土层构造和肥力状况。,12个主要成土过程：,1、腐殖化过程土体中腐殖质不断形成和积累的过程。条件：有有机物质的加入，积累大于分解。特征：土色深,A,2、粘化过程,定义：土壤剖面中粘粒形成和淀积的过程。残积粘化：粘粒形成后未经迁移，就地积累。（多发生在
7、半湿润和半干旱地区）淀积粘化：粘粒形成后，向下迁移和淀积。（多发生在湿润地区）,条件：温暖湿润的气候。特征：粘粒含量较相邻土层高、较紧实。,3、钙化过程,定义：由于季节性的淋溶条件，钙以碳酸盐（或硫酸盐）的形式在土体内移动和淀积的过程。（干旱和半干旱地区）特征：钙积层碳酸钙的含量高：10-20%之间，可见白色的粉末状、假菌丝体、结核状、层状。加稀盐酸产生气泡。,4、盐化过程,定义：土体内的盐分不断向地表移动和聚集的过程条件：地下水矿化度高；蒸发量大于降雨量特点：碱分含量高；pH中性类型：盐渍土,5、碱化过程,定义：土壤胶体上交换性钠增多，使土壤呈强碱性反应，土壤物理性质恶化的过程。碱化过程的发
8、生与土壤中存在的NaHCO3或Na2CO3有关。,6、灰化过程：在酸性淋溶条件下，不易溶解的硅酸残留在土体表层，而铁、铝、锰等盐基被淋洗至下层而淀积的过程。表层形成灰白色的淋溶层，称之为灰化层。,7、白浆化过程,定义：土体上层潜水而发生的还原离铁、离锰作用而使土层漂白的过程。条件：侧渗水和直渗水使被还原的铁、锰从表层带走而使表层土壤脱色，形成白色土层，成为白浆层。,8、（脱硅）富铝化过程,定义：在碱性淋溶条件下，硅酸和盐基被淋洗而铁和铝富积的过程。条件：湿热的气候条件、盐基含量低的母质、水分移动通畅的地形。特征：土壤酸性、粘重，大多呈红色。,9、潜育化过程,定义：土体在长期渍水条件下铁锰呈还原
9、态存在，形成灰色、深灰色或蓝灰色土层的过程。条件：嫌气特征：灰色或蓝色的土体。,10、潴育化过程,土体中由于氧化还原交替进行，土体结构表面出现锈纹、锈斑或铁锰结核的过程。（水稻土中多见）特征：不同形态的铁锰胶膜或结核,11、熟化过程,耕种土壤在人为因素和自然因素综合影响下，土壤定向培育的过程,12、退化过程,因自然环境不利因素和人为利用不当而引起土壤肥力下降，植物生长条件恶化和土壤生产力减退的过程。,1定义通过研究土壤剖面，可了解成土因素的影响，以及土壤内的物质运动特点和肥力特征。土壤剖面:是一个具体土壤的垂直断面，其深度一般达到基岩或达到地表沉积体的相当深度为止。常包括发生层和母质层。土壤发
10、生层：土壤形成过程中所形成的具有特定性质和组成的、大致与地面平行的，并具有成土过程特性的层次。2土壤剖面形态特征的鉴别项目主要有：颜色、质地、结构、孔隙与裂隙、松紧度、新生体、侵入体、pH值、石灰反应等。,(三)土壤剖面、发生层和土体构型,3土壤剖面构造指土壤剖面层次排列状况。它从上至下可划分出三个基本的发生层次：淋溶层（A层）：即表土层，处于土体最上部，包括有机质的积聚层和物质淋溶层。此层生物活动最强烈，腐殖质累积较多，颜色较暗，结构较好，又称腐殖质层。,聚,合,土,体,单个土体,A,B,BC,C,R,单个土体,非土壤,土体层,风化层,母岩,聚合土体的界线,单个土体的界线,图 单个土体与聚合
11、土体（土壤个体）示意图,淀积层（B层）：处于A层之下，是物质淀积作用造成的。淀积层是土壤剖面的重要层次，它反映迁移的物质种类和迁移特点，能比较完整地反映成土过程的特征，且比较稳定，是许多土壤类型的诊断层次。一个完整的剖面必须有B层。母质层（C层）：处于土体最下部，没有产生明显的成土作用的土层。基本上不受成土过程影响的层次。它一般是岩石风化物或地质沉积物。,土壤剖面层次,-,母 质 幼年土 成熟土,反映土壤风化发育的指标,1、Sa值：硅铝率或Ki值。Sa=SiO2（摩尔数）/Al2O3（摩尔数）2、Saf值：硅铝铁率土壤粘粒中，SiO2与（Al2O3+Fe2O3）的比率，称为做硅铝铁率。SiO2
12、/R2O3是土壤分类的一个重要依据。,硅铝铁率（silica-sesquioxide ratio）,SiO2（摩尔数）硅铝铁率=Al2O3（摩尔数）+Fe2O3（摩尔数）硅铝铁率的意义：可判断粘粒矿物的组成和类型。说明成土过程特征，土壤发育程度，SiO2/R2O3大，土壤脱铝，SiO2/R2O3小，土壤富铝。说明剖面中物质的淋溶状况。,我国的地形特点我国是一个多山的国家，山地、高原和丘陵约占全国土地总面积的65%。海拔500米以上的占全国土壤面积的74.8%。海拔3000米以上的达25.9%，世界最高峰珠穆朗玛峰就在我国与尼泊尔的国境线上。,三、土壤分布,第一阶梯：青藏高原，平均海拔在4000
13、米以上。第二阶梯：北起大兴安岭、太行山、经巫山到雪峰山一线以西，大致海拔为2000米1000米的高原和盆地，包括了内蒙古高原、黄土高原、云贵高原和塔里木盆地、准噶尔盆地、四川盆地等。第三阶梯：第二线以东至海陆交界处，多为海拔500米以下的平原与丘陵，包括东北平原，华北平原、长江中下游平原。第四阶梯：为海岸线以东的中国近海大陆架，海水深度不到200米。,我国地势总轮廓是西高东低，呈阶梯状分布。,土壤的地理分布，既有与生物气候条件相适应，表现为广域的（地带性）水平分布规律和垂直分布规律，也有与地方性（地域性）的母质、地形、水文、成土年龄相适应，表现为地域性的分布规律。,地带性土壤的概念 地带性土壤
14、（zonal soil）由生物气候条件决定而发育的土壤。这种土壤是广域（广大空间）分布的土壤（黄壤、棕壤、暗棕壤）,地带性土壤分布的函数表达式:S=f(w j g),指土壤带和纬度基本上平行的土壤分布规律。东部湿润区的海洋型带谱（纬度地带性）：南北：砖红壤（热带）、赤红壤（南亚热带）、红壤和黄壤（亚热带）、黄棕壤（北亚热带）、棕壤（暖温带）、暗棕壤（温带）和棕色针叶林土壤（寒温带）。,1.土壤纬度地带性,2土壤经度地带性土壤带因所在地的外形、山脉走向、风向等因素的干扰，与经度基本上平行，为经度地带性。内陆干旱的大陆型带谱（经度地带性）：东西：暗棕壤、黑土（湿润）、黑钙土（半湿润）、栗钙土（半干
15、旱）、棕钙土（干旱）、灰漠土和棕漠土（荒漠）。,我国的土壤水平分布规律，基本上 是由以下两个地带谱构成：,中国土壤水平地带分布模式,土壤的垂直地带性山区的土壤随着 海拔高度的变化而呈现有规律的更替。一是海拔100米/0.6 二是植被分布随之变化 土壤是成土因素作用的产物。,3.土壤垂直地带性,1）热带、亚热带：砖红壤（或赤红壤或红壤）山地黄壤山地灌丛草甸土2）北亚热带：黄棕壤山地棕壤山地草甸土3）暖湿带湿润地区：棕壤山地棕壤山地暗棕壤,土壤由低到高的垂直分布规律，与由南往北的纬度水平地带分布规律是近似的山地土壤类型类似于基带土壤向高纬度地区推移而出现的相应土壤类型。,土壤垂直分布规律(秦岭),
16、4.土壤的区域性,在水平地带性和垂直地带分布规律的基础上，在中小地形上，由于母质，水文地质和人为改造地形等原因而呈现土壤分布的中域和微域性分布的规律。,我国非地带性土壤,潮土盐渍土水稻土菜园土紫色土石灰土,土壤分类学（soil taxonomy)：是研究和描述土壤和它们之间的区别，探讨这种区别的因果关系，并运用所掌握的资料去建立某个土壤分类系统的学科。土壤分类：根据一定的原则和标准，将土壤进行归类和排队。,第二节 土壤分类（soil classification),一、土壤分类的基本概念,世界上主要的土壤分类制度,我国是世界上有文字记载的土壤分类的最早国家。近代的土壤分类是1883年前苏联学者
17、道库恰耶夫和他的学生们开始的。自那以后各国学者相继开展这方面的工作，形成了以下几种主要的土壤分类制度。,前苏联的土壤分类制（发生分类）进行土壤分类的着眼点是气候和植被，提出土壤地带性概念。具体内容是：以土类作为土壤分类的基本单位，从上往下逐渐演译，按土壤发生上的质量变化，逐级细分（亚类、土属、土种、变种）。发生分类学观点，在土壤科学的发展中，是有一定影响的，甚至至今还占统治地位。,美国的土壤分类制（土壤性状分类）以诊断层作为分类的依据，各级分类的基础是野外可以定量和查核的土壤性状，以土系作为分类的基础，从下往上归纳而成。目前该分类在世界上流传较广。,西欧土壤形态发生分类 由古比亚纳（WLKub
18、iena）创立。其特点是：重视水成（半水成）土壤的分类、土壤发育程度和人为土壤的研究.,联合国FAO-UNESCO世界土壤图的土壤单元 从1961年起，FAO和UNESCO开展了一项协作计划，进行世界土壤普查，编制世界土壤图，采用美国新土壤分类制和其他分类制中的诊断指标划分土壤单元。,二、美国土壤系统分类,1975年正式出版了土壤系统分类（Soil Taxonomy)（一）诊断层和诊断特性 建立了一系列的有数量指标的诊断层和诊断特征。诊断层：指用于识别土壤分类单元，在性质上有一系列定量说明的土层。诊断特性：指有定量说明的土壤性质。共有7个诊断表层和19个诊断表下层，21个诊断特性（1994年）
19、。,（二）系统分类的结构,依据诊断层及诊断特性。土纲（soil order):11个土纲 亚纲(suborder)大土类（great group)亚类(subgroup)土族(families)土系(series),新成土Entisol,-rich in primary mineral relics,始成土（Inceptisols）（原始成土）,土壤发育程度弱，有雏形层，弱度发育的B层,从岩石露出地面有微生物着生开始到植物定居之前形成的土壤,软土Mollisol,-rich in 2:1 phyllosilicate clay minerals and OM,变性土Vertisol,-2:1
20、minerals with high shrink-swell,50 cm干时开裂,淋溶土Alfisol,-increased weathering but 2:1 minerals still dominate;1:1 minerals are creeping in,however.,Alfisol(California State Soil),老成土Ultisol,-1:1 minerals and oxides now are becoming a dominant feature,氧化土Oxisol,-Oxides of Al and Fe dominate the soil pro
21、file,火山灰土Andisol,-火山灰发育而成，矿物结晶差,灰土Spodosol2 m内可见灰化层,有机土Histosol,0-40cm土层有机质含量300 g kg-1,三、中国土壤系统分类,（一）形成和发展中国近代土壤分类工作开始于20世纪30年代，采用的是美国马伯特土壤分类，建立了2000多个土系。现行的中国土壤分类系统是中国土壤分类系统中的高级分类。,解放后至20世纪80年代，全面学习苏联的土壤分类。20世纪末叶，借鉴美国和其他国家的经验，拟定了中国土壤系统分类。1992年全国第二次土壤普查将我国土壤分为12个土纲61个土类。1995提出了中国土壤系统分类修订方案，14个土纲141
22、个土类。,（二）分类原则,系统分土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种和亚种（变种）七级。前四级为高级分类，后三级为基层分类。土纲：是对某些有共性的土类的概括和归纳。反映了土壤不同发育阶段中，土壤物质移动累积所引起的重大属性的差异。如：铁铝土是在湿热条件下，在脱硅富铁铝化过程中产生的粘土矿物以1：1高岭石和三二氧化物为主的一类土壤。亚纲：在土纲范围内，根据反映控制现代成土过程的水热条件来划分。如：初育土纲可按岩性划分为土质初育土和石质初育土亚纲。,土类：是高级分类中的基本分类单元。土类之间，无论在成土条件，成土过程或土壤属性方面都有质的差别。如：砖红壤土类代表热带雨林下高度化学风化、富含游离铁铝的
23、酸性土壤。黑土类代表温带湿润草原下发育的有大量腐殖质积累的土壤。亚类：是在同一土类范围内的划分。它主要根据主导成土过程以外的附加成土过程来划分。如：红壤土类中，红壤亚类是代表了典型红壤的一个亚类，而黄红壤则是由红壤向黄红壤过渡的一个亚类。土属：主要根据成土母质的成因类型和岩性，区域水文控制的盐分类型等地方性因素来划分。如：盐土可以根据盐分类型划分为硫酸盐盐土、硫酸盐氯化物盐土、氯化物盐土等。,土种：是基层分类的基本分类单元。根据土壤剖面构型和发育程度来划分。如：山地土壤可根据土层厚度、粘粒含量或砾石含量划分土种，盐土可以根据盐分含量来划分土种。变种：是土种范围内的变化，一般以表土层的某些差异，
24、如表土层耕性、质地、有机质、砾石含量和耕层厚度等来划分。此系统的高级分类单元反映土壤发生分布规律，因而土类之间主要是在发生学上的差异；而基层分类单元则主要考虑到土壤在其生产利用方面的不同。,中国土壤系统分类的特点,（1）以诊断层和诊断特性为基础（2）面向世界，与国际接轨（3）充分体现中国特色,中国土壤系统分类的依据 以诊断层、诊断特性和诊断现象作为划分土壤类别的依据。共分出33个诊断层和25个诊断特性。,诊断表层,诊断表下层,诊断特性,有机土 人为土 灰土 火山灰土 铁铝土 变性土 干旱土 盐成土 潜育土 均腐土 富铝土 淋溶土 雏形土 新成土,高级单元分类方案14 个土纲39 个亚纲141
25、个土类,14个土纲,中国土壤系统分类高级单元(一),中国土壤系统分类高级单元(二),中国土壤系统分类高级单元(三),1、有机土,富含有机质的土壤低洼低地通气条件差,2、人为土,耕作灌溉和施肥培育下的土壤相当于水稻土、菜园土含侵入体分为水耕人为土（100天有水）和 旱耕人为土,3、灰土,螯合淋溶作用有灰化层相当于漂灰土、灰化土我国小面积见于大兴安岭北端、长白山北坡和青藏高原东南缘,4、火山灰土,火山喷出物发育的土壤发育、风化程度较低主要分布在长白山、五大莲池和云南腾冲,5、铁铝土,土表至150cm具有高度富铁铝化作用的土壤相当于赤红壤、赤黄壤主要分布在台湾、福建、广东、广西和云南风化程度较高,6
26、、变性土,具高膨胀的粘质开裂的土壤蒙脱石含量高相当于砂姜土及由玄武岩、泥页岩发育的赤红壤,7、干旱土,在干旱条件下具有干旱表层的土壤相当于棕钙土、灰钙土、高山及亚高山草原土，灰棕漠土、棕漠土,8、盐成土,矿质表土及以下有盐积层或碱积层，无干旱表层土壤相当于盐土或碱土分布干旱、半干旱区低平洼地及滨海区低地,9、潜育土,地下50cm内出现厚度至少10cm 的潜育的土壤相当于草甸土、潮土、林灌草甸土及沼泽土形成条件：地形低洼；土壤水分饱和；有机物质存在,10、均腐土,具有暗沃表层和均腐殖质特性相当于黑垆土、黑钙土、栗钙土、灰褐土及磷质石灰土主要分布在半湿润和半干旱辽阔的草原地区,11、富铁土,中度富铁化作用相当于黄壤、粘淀红壤、红色石灰土多分布长江以南,12、淋溶土,土表至125 cm范围内有粘化层的土壤粘化过程：粘粒由表层迁移淀积到一定深度的过程相当于黄棕壤、棕壤、褐土,13、雏形土,发育程度低而具雏形的土壤风化处于低级阶段土壤结构发育B层,14、新成土,具有弱度或没有土层分化的土壤相当于粗骨土、风砂土、冲积土、部分紫色土、部分黄绵土成土时间短，侵蚀强,
