土壤地理学第三章.ppt

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1、第三章 土壤的类型及其分布规律,第一节：土壤分类第二节：主要土壤类型第三节：土壤的分布规律,第二节：主要土壤类型,一、森林土纲系列二、草原与荒漠土纲系列三、水成型土纲系列四、过渡土纲系列五、岩成型土纲系列六、人为土纲,教学重点,了解中国土壤系统分类中土纲的形成条件、主导成土过程、诊断层及诊断特性。掌握14个土纲之间具有明显的发生联系、形态特征以及空间分布联系。熟悉14个土纲与美国土壤系统分类、联合国FAO土壤制图单元的相互参比关系。,关键词,森林土纲系列(forest soil order system)草原与荒漠土纲系列(steppe-desert soil order system)水成型

2、土纲系列(hydromorphic soil order system)过渡土纲系列(transitional soil order system)岩成型土纲系列(lithomorphic soil order system)人为土纲(anthropogenic soil order system),知识结构,(据龚子同，1999年资料改编),中国土壤系统分类将中国境内的所有土壤划归为14个土纲，这些土纲之间的发生联系，如图所示。,按土壤景观特征可将14个土纲归并为：土壤形成发育主系列，即新成土干旱土均腐土灰土 淋溶土富铁土铁铝土；过渡系列：新成土雏形土变性土；副系列：水成型的盐成土有机土潜育

3、土；岩成型的新成土和火山灰土；人为土。,按土壤景观特征可将14个土纲归并为：,第二节：主要土壤类型,一、森林土纲系列二、草原与荒漠土纲系列三、水成型土纲系列四、过渡土纲系列五、岩成型土纲系列六、人为土纲,森林土纲系列是土壤形成发育主系列的重要组成部分，它包括有灰土、淋溶土、富铁土、铁铝土等土纲。,一、森林土纲系列,灰化土是指具有灰化淀积层的土壤。我国没有典型的灰化土，面积也较小，只在大兴安岭北端与青藏高原某些高山亚高山垂直带中有所发现,a 灰化土,1、灰化土的分布,灰化土分布在寒温带湿润气候区，其南界大致与北纬50线相当。气候特点是冬长而寒冷，气温的季节变化很大，降雨集中在夏季。灰化土分布区年

4、均温和年降水量自西向东递减 降水量虽少，但低温冬冻，积雪厚，蒸发少，永冻层广布，地表水分充足，利于淋溶和潜育作用进行,2、灰化土的成土条件,（1）气候,（2）植被,以针叶林为主 由于土壤冻结期长，针叶林下光线不充足，致使林下草本植被稀少，地被植物多数是苔藓、地衣或蕨类等低等植物，林下亦常常引起沼泽化现象,形态特征 表层为暗色凋落物层（O）有机质淀积层（Ah）灰白色淋溶层（E）淀积层（Bsh）呈黄棕色,3、灰化土的主要性状,诊断层和诊断特性 灰化淀积层是灰化土的诊断层,.理化性质 1）表层有机质含量高，可达400克每千克以上，向下锐减 2）土壤呈酸性反应，pH常低于5.5或5.0 3）交换性酸量

5、较高 4）阳离子交换量低 5）整个剖面中各种氧化物均有明显的流失 6）粘粒含量从表层向下明显增高,灰化层形成条件 1）在冷湿针叶林下，微生物对有机质的分解缓慢，凋落物逐年增厚，泥炭层发育，其含水量可高出其本身重量的两倍以上，创造了还原淋溶作用的有利条件,4、主要成土过程,（1）灰化层形成过程,2）针叶林凋落物含单宁、树脂、蜡质等较难分解的物质较多，导致半腐解凋落物在地表积累，而这些物质盐基含量很少，凋落物分解所形成的有机酸不能完全被盐基中和，造成很强的酸性环境，适于真菌生活，在真菌为主的微生物作用下，使有机质矿质化，释放出各种盐基，同时产生了富里酸。,3）富里酸酸性很强，离解度大，溶液渗入土体

6、，由于氢离子的代换，使盐基被代替并淋失。在低温潮湿条件下，有机质分解缓慢，释放的盐基不足以中和富里酸，游离的氢离子随着下渗的水分大量进入残落物层以下的矿质中去，从而引起灰化过程的进行,灰化过程的四个阶段 1）碳酸盐分解淋溶阶段 2）代换性盐基分解淋溶阶段 3）铁、铝、锰分解淋溶阶段 4）铝、硅等富里酸络合盐下淋并析出非晶质粉末状的二氧化硅,从灰化层下淋的富里酸钙、镁、铁、锰等盐类和少部分无机酸的盐类以及铁、铝、硅酸胶体等到了下层，由于酸性溶液受到愈来愈丰富的盐基的中和而使盐类淀积，由于上层真菌分解过程中消耗了大量的氧气及灰化层潮湿状态造成的不透气性，在其下土层中氧气不足，嫌气微生物的活动以及溶

7、胶物质的凝聚而使淀积下来的各种盐类形成红棕色或红褐色的淀积层，甚至形成铁磐或粘磐层。,（2）淀积层形成过程,潜育化过程：在淀积层以下，由于通气不良，有可能有带灰白色或灰绿色的潜育层的形成 腐殖化过程：在灰化淀积层形成的同时，土壤表层还进行着腐殖化过程,（3）其它成土过程,5、灰化土分类,6、灰化土利用与改良,灰化土分布于大多为天然林地，作为森林、牧地、干草地和种植农作物，我国灰化土分布于是重要的林业生产基地之一。由于气候冷湿、土层浅薄、强酸性、结构差、植物养分缺乏，一般不宜大面积农用,景观,剖面,灰土剖面图(据美国农业部资料，1998),1.地理分布和成土环境 淋溶土广泛分布于温带湿润气候区，

8、淋溶土约占全球陆地面积的14.7%，横跨了5个大自然带。中国淋溶土从寒温带、温带、暖温带到亚热带均有分布，约占中国土地面积的13%(约 125104km2)。,b 淋溶土,2.主导成土过程与特性 淋溶土具有淀积黏化和次生黏化作用。淋溶土的土体构型为OABtC。土壤剖面通体无石灰反应，土壤呈微酸性至酸性，pH值多为6.07.0，土壤阳离子代换量较高，淋溶土质地黏重，次生黏土矿物以2：1型水云母、蛭石为主。,淋溶土剖面图(据美国农业部资料，1998),中国淋溶土剖面及其性状图(据龚子同，1999),3.分类与利用 淋溶土纲分为冷凉淋溶土、干润淋溶土、常湿淋溶土和湿润淋溶土4个亚纲。淋溶土是中国重要

9、的森林土壤资源，也是重要的农业土壤资源，因气候湿润易发生水土流失，在利用中应加防治。,淋溶土是指湿润土壤水分状况下，石灰充分淋溶，具有明显粘粒移淀的土壤。包括的土类有暗棕壤、棕壤、黄棕壤和白浆土等，分布于温带、暖温带、北亚热带湿润季风气候区,1、淋溶土的地理分布,中国淋溶土分布,2、淋溶土成土条件,（1）气候 温带、暖温带以至北亚热带湿润季风气候区，由于淋溶土分布区南北跨度大，各土壤类型的气候存在着较大的差异，除黄棕壤外，都有不同深度的冻层。,白浆土、暗棕壤（同一地带）分布区，冬季寒冷干燥，土壤冻层深，表层冻结时间150天左右。棕壤分布区夏暖多雨，冬季寒冷干燥，季节冻层较浅。黄棕壤分布区气候属

10、暖温带向亚热带过渡区,（2）植被 白浆土植被以喜湿性植物种类为主，草甸和草甸沼泽类型的草本植物，木本植物以喜湿性的落叶松、白桦、水曲柳、丛桦为最常见（高地植物）。,暗棕壤-针阔混交林 棕壤-落叶阔叶林 黄棕壤-落叶阔叶与常绿阔叶混交林,夏季温暖多雨，冬季寒冷干燥，季节变化明显。夏季原生矿物分解强，易溶性盐类和碳酸盐均遭到淋失，形成的粘土矿物，一部分就地残积于土体层，成为残积粘化作用，另一部分粘粒向下淋溶，在心土层淀积起来，使心土层的粘粒含量增高。粘化层的厚度自高纬度向低纬度逐渐增厚。粘粒形成同时，铁、锰释放，亚铁化合物因氧化而淀积，并以棕色胶膜形态包被于土粒或结构体表面，使土体呈棕色，这种颜色

11、由高纬向低纬越来越鲜艳、醒目。,3、淋溶土成土过程,（1）粘化移淀过程,淋溶土类之间的差异 由于淋溶土分布南北跨度大，水热条件差异较大，风化、淋溶作用自北向南增强，各土壤类型的粘化作用方式、粘化强度等都有差异，主要表现有下列几点：1）土壤酸碱度和盐基饱和度的差异 2）粘粒在剖面中的差异 3）铁、锰氧化物在剖面中的差异,白浆土的特殊性：以白浆化为特点（隐域性）。白浆土分布区降水较多，土壤质地上轻下粘重，透水不良，表层常处于周期性滞水状态，而表层有机质的累积和转化，也为成土物质的还原淋洗创造了条件。还原条件下，包被于土粒表面的铁、锰胶膜被还原，沿缓坡随侧向水流不断淋失。未被淋失的溶于临时滞水中，氧

12、化过程占优势时又被氧化，与土壤中有机和无机胶体胶结而被固定。还有一部分沿心土柱状结构的裂隙下渗，在淀积层中形成铁锰锈斑、结核和黑色胶膜。由于铁锰淋失，在腐殖质层下颜色变淡，出现白色土层,白浆化的阶段性：由于铁锰的淋失是逐渐的，白浆化过程显出不同的阶段，初期，因铁锰淋失量不大，部分铁水化，白浆化土层呈黄色或黑黄色，铁锰进一步大量淋失，土层变白，形成白浆土,白浆土的植被：白浆土以草甸植被为主，残落物多，上层滞水明显，形成深厚的腐殖质层,淋溶土分布区植被以森林和草甸沼泽为主，生物量大，每年可生产较多的凋落物，腐殖质累积显著,（2）腐殖质的累积过程,（2）形态特征 O层：凋落物层 Ah层：腐殖质层 B

13、t层：粘粒多的棕色淀积层,4、淋溶土主要性状,（1）诊断层和诊断特性 淡色表层或暗色表层，粘化层，中度至高度的盐基饱和度,（3）理化性质 1）有机质含量较高，微酸至酸性 2）盐基饱和度高，交换性阳离子以钙镁为主，铁铝在剖面中有较明显的累积趋势 3）粘粒含量高，有棕色胶膜,分布于中温带湿润气候区 湿润土壤水分状况和冷性土壤温度状况，饱和厚暗色表层和饱和硅铝层，pH7 厚层凋落物层，一般有 4-5厘米厚，腐殖质层颜色较浅，呈棕灰色，厚度约8-15厘米。淀积层呈棕色,4、淋溶土分类,（1）暗棕壤,暗棕壤剖面,暗棕壤：这是摄于黑龙江小兴安岭上的暗棕壤剖面，与棕壤的差别在于因气候较冷凉，土壤有机质积累较

14、丰富，所以土色深暗，呈暗棕色，微酸性，肥力高，是我国重要的林业基地。,暗棕壤剖面,分布于暗棕壤带南侧的暖温带海洋性气候区 湿润土壤水分状况和温性土壤温度状况，淡色表层和饱和硅铝层，pH7。淡色表层，棕色的淀积层，质地粘重，有锈色斑纹,（2）棕壤,保存在山东泰山棕壤上的针阔叶混交林,泰山土壤植被垂直分布,在我国分布于北亚热带及中亚热带，跨越北纬27-33。长江中下游及其它垂直带区 湿润土壤水分状况 凋落物层和腐殖质层较薄，呈暗灰棕色，淀积层呈黄棕色,（3）黄棕壤,暗棕壤是我国最重要的木材产地之一，主要发展林业，适种大豆、玉米等作物，并发展养蚕和果树业，林下水湿条件好的地方适栽。棕壤自然肥力高，平

15、地丘陵适种棉花、花生、高梁、大豆、玉米等，山区宜发展林业、桑蚕和果园 黄棕壤丘陵区可种茶、桑、发展果园；平缓丘陵区适种稻、麦、棉和油料等 白浆土适种大豆、玉米、小麦、水稻。低产田,6、淋溶土利用与改良,按土壤景观特征可将14个土纲归并为：土壤形成发育主系列，即新成土干旱土均腐土灰土 淋溶土富铁土铁铝土；过渡系列：新成土雏形土变性土；副系列：水成型的盐成土有机土潜育土；岩成型的新成土和火山灰土；人为土。,c、富铁土,1、地理分布和成土环境 富铁土广泛分布于世界亚热带地区。在中国富铁土则广泛分布在江苏、江西、浙江、安徽、湖南、湖北、四川、福建大部分地区，以及广东、广西、海南、台湾、贵州、云南、西藏

16、部分地区。2.、主导成土过程与特性 其主导成土过程有：中度风化作用、强烈盐基淋失作用、明显脱硅和铁铝氧化物富集作用。富铁土的土体构型为AhBsC。土壤剖面通体呈酸性或强酸性，土壤质地黏重，黏粒硅铝率在之间，黏土矿物以高岭石为主。,富铁土剖面图(据美国农业部资料，1998),图 中国富铁土剖面及其性状图(据龚子同，1999),3、分类与利用 富铁土分为干润富铁土、常湿富铁土、湿润富铁土3个亚纲。富铁土区降水和热量丰富，可种植各种经济作物或粮油作物，生产潜力很大。但因质地黏重，易于遭受侵蚀，在开发利用应加防范。,d、铁铝土,1、地理分布和成土因素铁铝土广泛分布于世界热带雨林气候区、热带季雨林气候区

17、和热带海洋性气候区。在中国铁铝土分布于海南、广东、广西、福建、台湾及云南等省区。2.主导成土过程与特性其主导成土过程包括：土壤矿物的高度风化分解、盐基元素强烈淋失、硅酸强烈淋失与氧化铁氧化铝的相对富集、强烈的生物富集过程。铁铝土土体构型为：AhBmsBCC。其pH值在之间，潜在酸度较强，质地黏重，黏粒含量大于50，黏粒硅铝率在之间。,铁铝土土剖面图(据美国农业部资料，1998),图 中国铁铝土剖面及其性状图(据龚子同，1999),在热带和亚热带湿润气候条件下，土体中的铝硅酸盐矿物受到强烈分解，盐基不断淋失，而氧化铁、铝在土壤中残留和聚集所形成的土壤，其中氧化铝的稳定性最强，因而称之为富铝土。包

18、括的土类有：砖红壤、砖红壤性红壤、红壤和黄壤等。,富铝土,1、世界富铝土分布,中国富铝土分布,（1）气候 高温多雨，年降水量为1200-2500毫米，年平均气温为15-28。在我国分布于亚热带、热带季风气候区，表现明显干湿季交替的特点,2、富铝土成土条件,（2）自然植被 砖红壤-热带雨林或季雨林 砖红壤性红壤-南亚热带季雨林 红壤-常绿阔叶林 黄壤-亚热带常绿阔叶林，常绿-落叶阔叶混交林,（1）富铝化过程（脱硅）高温多雨使原生矿物中硅酸盐类强烈分解，产生以高岭石为主的次生粘土矿物和游离氧化物。可溶性产物淋溶流失，而铁、铝氧化物相对积累，当盐基淋失到一定程度，土层上部呈酸性反应，铁铝氧化物开始溶

19、解下移。由于土层下部盐基含量较高，酸度较低，下移的铁、铝氧化物达到一定深度时即发生凝聚沉淀作用，而且一部分的铁、铝氧化物在旱季还会随毛管水上升到达地表，在炎热干燥的条件下发生不可逆性的凝聚。这种现象的多次发生，遂使上层土壤的铁铝氧化物愈聚愈多。,3、富铝土成土过程,（2）生物富集过程 富铝土分布区植物生长量大，残体的转化也极迅速，营养元素的生物小循环周期短，生物自肥能力较强。但营养元素不是固定保持在土壤里，而处于不断循环过程中，一旦植被受到破坏，将会引起强烈的水土流失，土壤肥力就会明显下降。在植物分解过程中，鲜叶中含量较多的钙、镁、氮、硫等元素不断淋失，而鲜叶含量较少的铝、铁、硅等则相对累积，

20、这就加深了对土壤富铝化作用的影响。所以，脱硅富铝化作用和强烈的生物富集作用是富铝土形成的统一而不可分割的两个过程。,铁铝层的诊断特性：1）土壤粘粒部分具有较低的阳离子交换量和硅铝分子率。2）氧化铁富集，铁的游离度增大，游离Fe2O320g/kg,4、富铝土主要性状,（1）诊断层和诊断特性 中度以上的富铝化特征的土层，我国称为铁铝层，美国称氧化层,铁铝层的诊断特性：3）有些土壤粘粒部分较低的阳离交换量或硅铝分子率并不是富铝化作用形成的，为区别这些并不是由于真正高度富铝化作用所形成的低阳离交换量和低硅铝分子率的土壤，或把它们排除在富铝土纲之外，用以诊断富铝土纲的铁铝层的指标除了粘粒部分阳离子交换量

21、和硅铝分子率，还需用与脱钾作用相联系的K2O含量作出限定。具体指标：K2O35g/kg,腐殖质层（10-20cm）铁铝层（诊断层，暗红至黄棕色）母质层,（2）形态特征 富铝土土层一般较深厚，2-3米以上，层次分异虽不太明显，但仍能划分出剖面层次,2）化学性质 酸性反应：全剖面呈酸性反应，pH值4.5-6.0,1）物理性质 孔隙度较高，透水性较好，能容忍较大的降水强度，但受到雨水溅击作用，孔隙渗透速度将明显下降。,（3）理化性质,代换性能：pH值在7以下，阴离子的吸附量较多，一般被吸附的阴离子是磷酸根离子或硫酸根离子，因此，磷酸固定就成为这类土壤很突出的问题。富铝土交换性盐基总量较低,矿质养分状

22、况：在良好植被下，富铝土含氮量较高，植被破坏以致土壤遭侵蚀后迅速降低。含磷量低，作物都表现出不同程度的缺磷特征,（1）砖红壤 热带雨林,我国分布区在北纬22以南，是富铝化程度最高的一种土壤，一般都有2-3米的红色风化层，铁铝高度富集，粘土矿物以高岭石、三水铝石和赤铁矿为主，富铝层较发育，呈暗红色或黄橙色，棱块状结构，有清晰铁胶膜，常见铁结核，甚至出现铁磐层，淋溶作用较强,5、富铝土分类,（2）砖红壤性红壤 南亚热带季雨林、亚热带常绿阔叶林地区。我国分布在北纬22-25之间。富铝化作用略低于砖红壤而高于红壤，但仍表现出明显的富铝化特征，粘土矿物以高岭石为主，并含少量三水铝石和水云母，富铝层呈橙色

23、或亮黄橙色，发育程度较砖红壤弱，淋溶作用也较差。本土类多发育于花岗岩和其他酸性母岩上，所以土壤质地较砖红壤轻,（3）红壤 亚热带常绿阔叶林地区，分布区与砖红壤性红壤相吻合。我国东部长江以南至南岭山地，西部包括云贵高原中北部和四川盆地南缘地区，大致在北纬25-31之间。红壤的富铝化作用强度在富铝土纲中是较弱的土类。富铝层呈亮红棕色或浊黄棕色,（4）黄壤 广泛分布于热带、亚热带山地和高原。我国以四川盆地周围的山地和贵州高原为多，湘赣浙闽台等省山地也有分布。具有富铝土的一般形成过程外，还有明显的水化作用，以亮黄棕色为特征，富铝化作用虽较红壤弱，但仍较明显，淋溶作用较强，淀积现象较明显，剖面中可能出现

24、漂白层或假潜育层,6、富铝土利用与改良,我国富铝土处于热带、亚热带湿润气候条件下，水热充沛，生物资源丰富，是我国热带亚热带林木、果树和粮食作物的重要生产基地。区内人口密集，还有1/4的土地未利用，开发潜力大。但由于地形起伏，降水强度大，开垦利用中稍有不慎就会引起严重的水土流失并致使土壤性状恶化,思考题,以森林土纲系列为例,说明在不同的热量条件下,土壤形成过程中,物质与能量迁移转化规律,按土壤景观特征可将14个土纲归并为：,草原与荒漠土纲系列包括：均腐土、干旱土两个土纲。这些土纲主要分布在干旱、半干旱气候区，其土壤的共同特征是土壤剖面通体具有石灰反应，土壤具有干旱土壤水分状况或半干润土壤水分状况

25、。,二、草原与荒漠土纲系列,1、地理分布和成土环境 均腐土分布于世界温带半干旱及半湿润气候区。在中国均腐土分布在温带、暖温带半干旱、半湿润区，包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山西、陕西等省区。,a、均腐土,2、主导成土过程和特性 其主导成土过程有腐殖质积累作用和钙积作用。土体构型为AhABBkC。土壤pH值在7.08.0之间，盐基饱和，代换性盐基以钙、镁离子为主，土壤次生黏土矿物以2：1型伊利石为主，在土体下部常有弱黏化。,均腐土剖面图(据美国农业部资料，1998),中国均腐土剖面及其性状图(据龚子同，1999),4、分类和利用均腐土可分为干润均腐土、湿润均腐土、岩性均腐土3个亚纲。均腐土区植

26、被以羊草、针茅、杂类草为主，是良好的放牧场和割草场，适宜于各种家畜饲养，尤其大家畜发展。应根据土壤特点，因地制宜地安排农牧林业用地，建立林网粮草轮作制度，促进农牧林业全面发展。,钙积土是指碳酸钙在土壤剖面中明显累积的土壤。包括的土类有黑钙土、栗钙土、灰钙土、棕钙土和黑垆土等。相当于美国土壤分类的软土纲和干旱土纲，中国系统分类中称均腐土,钙积土,1、钙积土分布,中国钙积土分布,（1）气候 年降水量比较少，降水年变幅大，区域内分布不均匀，季节性干旱明显，干燥度越向大陆中心越大。年降水量不足是钙积土的普遍现象,2、钙积土成土条件,（2）植被 钙积土分布区跨越多个水分地带，随着降水量从半湿润区向干旱区

27、减少，植被逐渐稀少 黑钙土：草原和草甸草原，半旱生植物 栗钙土：草原，由旱生多年生草类组成 棕钙土：温带草原向荒漠过渡类型的植被，包括荒漠化草原和草原化荒漠 灰钙土：荒漠草原 黑垆土：人工土壤，天然植被为草原,3、钙积土主要性状,b.形态特征有明显的腐殖质层（Ah）和钙积层（Bk），剖面层次十分明显，土体构型为 Ah-Bk-C型,a.诊断层和诊断特性 饱和暗色表层，剖面中具有钙积层或强石灰性特征，有的还有盐化层、碱化层以至石膏层,（3）理化性质 一般具有石灰反应，易溶盐含量较少，pH8.0以上,盐基饱和度高（Ca2+），有机质含量自表层向下逐渐减少，颜色也相应地变淡,草原土壤与森林土壤腐殖质含

28、量区别：森林土壤腐殖质主要来源于地表的凋落物，凋落物的腐解物通过雨水渗透或土壤动物机械混合，有机残体渗入剖面。草原植物根部以上的部分，凋落物分解累积的结果也产生有机质层，草本植物根系以密集的须根群大量渗入并均匀分布在整个剖面上（50cm），腐殖质层深厚,4、钙积土成土过程,（1）腐殖质积累过程 钙积土中腐殖质积累主要靠草类地下发达的根系和残体的分解。随着水分的减少，栗钙土、棕钙土、和灰钙土的生物累积量虽然比黑钙土低，但地下部分相当发育，一般可超过地上部分的3-8倍，根系主要集中在50cm以上的土层。草本植物含氮量高，形成的腐殖质以胡敏酸占优势,年复一年腐殖质积累，土壤表层的颜色越来越变黑，形成

29、明显的暗色表层。草类有机质含有丰富的盐基，养分在矿化过程中不断归还土壤，使土壤保持较高的盐基饱和度,钙积土腐殖质层厚度和有机质含量，表层的颜色（暗淡）都与水分和植被分布的规律基本是一致,（2）钙积过程 半湿润和半干旱条件下，降水只能淋洗易溶性的氯、硫、钠、钾等盐类，而钙、镁等盐类只部分淋失，部分残留于土中，而硅、铁、铝等基本上未移动。因此，土壤胶体表面和土壤溶液为钙、镁所饱和，钙积过程十分明显。,2.钙积过程 雨季，表土层水分溶解有CO2气体及大量生物活动产生的CO2和水分子作用，形成碳酸（H2CO3），碳酸解离成H+离子和重碳酸根（HCO3-）与土体中CaCO3和植物残体分解释放出的钙作用，

30、形成重碳酸钙Ca(HCO3)2，另一方面，CaCO3在水中溶解，解离成Ca2+和碳酸根CO32-，而CO32-与水分子作用形成HCO3-和OH-,OH-产生碱性反应，空气中的CO2以及土壤生物作用形成的CO2不断补充使碱性降低，促使CaCO3不断溶解形成重碳酸根。当重碳酸钙随水分下渗时，由于下层生物活性的降低和因蒸腾作用造成水分减少而使盐类淀积，下渗水分因蒸发作用和蒸腾作用再上升时，很少含有CaCO3，干湿交替作用结果，钙盐逐渐积累在心土层，其深度与水分到达的深度相一致,石膏与盐分的累积程度，由黑钙土、栗钙土、灰钙土到棕钙土依次增强，黑钙土中除了部分草甸黑钙土有明显的盐渍化现象外，一般黑钙土无

31、石膏与盐分的累积，栗钙土中的累积亦较弱，只局部地区出现深位石膏与盐分累积。灰钙土在局部地区的剖面底部出现石膏晶族与盐渍化，棕钙土中石膏与盐渍化特征较为明显，碱化作用则甚为普遍。,（1）黑钙土 黑钙土在欧亚大陆呈连续的东西带状分布。北美主要分布在大陆的中部，加拿大-墨西哥湾，略呈经向带状分布。南美也呈南北方向排列。澳大利亚大陆东部南纬20-30度之间。非洲北纬10-15度之间以及大陆的东南部。我国黑钙土为欧亚大陆黑钙土带向东延伸部分，主要分布于黑龙江和吉林省的西部，并延伸到燕山北麓和阴山山地垂直带上。此外，西部山地也有零星分布,5、钙积土分类,黑钙土有有机质含量40g/kg的饱和暗色表层、有腐殖

32、质向下淋溶的舌状物、从地表至100厘米范围内有钙积特征,黑钙土具有黑色深厚的腐殖质层（Ah）和舌状腐殖质淋溶层（AhB）,黑钙土剖面,这是黑钙土分布地区的自然断面，远处缓丘深色草地为优质的羊草草原。断面上黑色腐殖质层和下面的白色钙积层舌状过渡非常清楚，而且还有许多不速之客来此定居（老鼠）,分布：栗钙土带与黑钙土带毗连，但更接近内陆干旱地区，全世界各地均有分布：在亚欧大陆分布于黑钙土带的南方，呈东西带状。在北美分布于黑钙土带的两侧呈南北狭长带状分布。我国主要分布在内蒙古高原的东部和南部，鄂尔多斯高原东部，呼伦贝尔高原西部以及大兴安岭东南麓的丘陵平原地区，向西延伸到新疆北部，内陆垂直带中也有分布。

33、,（2）栗钙土,栗钙土有饱和暗色表层、无腐殖质舌状物。钙积层一般出现在30-50cm处，厚度约30-40厘米，底部碱化层（Btn）性状显著。，碱化层交换性钠6-22%，,栗钙土剖面,（3）棕钙土 分布：各大陆的温带荒漠边缘地带，以欧亚大陆荒漠草原地带面积最大。我国广泛分布于内蒙古高原和鄂尔多斯高原的中西部、新疆准噶尔盆地及天山北坡，内陆山地垂直带中也有分布,棕钙土剖面,棕钙土是温带荒漠草原生物气候条件下形成的地带性土壤。生物累积过程较弱，淡棕色的腐殖质层，有机质含量6-15g/kg，厚20-30cm，钙积层层位较高(15-30厘米),全剖面呈石灰反应，pH8-9，盐分积累与碱化现象较栗钙土普遍

34、。土体构型与灰钙土类似，但更偏干旱钙积层部位较高。,棕钙土剖面,灰钙土剖面,（4）灰钙土 分布：荒漠草原区地带性土类，世界各大陆上都有分布 特征：1）具有石灰性反应、有厚淡色表层和变质粘化层；2）薄层腐殖质层，浅棕色，B层灰棕色，有CaCO3积累，底层有石膏与盐分累积,3）灰钙土地带常覆盖有厚薄不一的风积砂或小砂包，在没有覆砂地段有较多低等植物，如地衣与苔藓类。表层腐殖质含量在15克以下，因土壤质地较偏砂性，腐殖质下渗较深，剖面分布曲线较缓和，这同栗钙土和棕钙土有明显差异,（5）黑垆土 分布：黑垆土只分布在我国塿土和褐土以北，尤以陕北、晋西北、陇东和陇中分布较广。此外，内蒙古、宁夏南部亦有分布

35、,黑垆土剖面,黑垆土剖面,黑垆土特征：1）黑垆土是发育于黄土母质上的一种强石灰性的暗色土壤，多分布于侵蚀轻微的黄土塬面和高阶地。,2）土层深厚，表层为50cm的暗色腐殖质层，有机质含量1%左右，石灰淀积于黑土层的下部。当土壤表层为黄土沉积覆盖，黑土成为埋藏状。因有一深厚的黑色垆土层而得名,3）黑垆土熟化层有机质含量10-15，淀积层和母质层渐少，无机磷多为难溶性的磷酸钙，所以土壤含磷虽多，而作物仍感缺磷，钾素丰富，熟化层和腐殖质层因经受淋溶，石灰含量较少。黑垆土具有深厚的腐殖质层，土壤粘化作用微弱，钙化作用较强，从表土便有石灰反应，易溶盐大部分已淋失，无盐化现象，它既不同于褐土，也不同于栗钙土

36、和灰钙土。,黑垆土土体构型为Ap-P-ApbAhBkC型,钙积土各土类剖面构型,钙积土地区普遍降水不足，干旱和风沙侵蚀比较严重，农业区应注意培肥土壤，营造防护林，防止风沙侵蚀，牧业区应防止过渡放牧，防止土壤和草场退化，注意合理放牧，建立放牧良好制度，改良和恢复草场。充分利用地表水，积极开发地下水源，发展灌溉是解决水分不足的重要途径。在灌溉时应注意技术和方法，防止土壤次生盐渍化。,6、钙积土利用与改良,黑钙土区较湿润，应以农为主 栗钙土区较干旱，生长优良牧草，是我国主要马、羊畜牧业基础 灰钙土区较栗钙土干旱，半农半牧区（灌溉）棕钙土更干旱，主要适于畜牧业，有灌溉的地区可发展小面积农耕 黑垆土农耕

37、历史悠久，是主要油粮基地,思考题,以草原土纲系列为例,说明在不同的水分条件下，土壤形成过程中，物质与能量迁移转化规律。,1.地理分布和成土因素干旱土广泛分布于热带、亚热带和温带干旱区。在中国干旱土广泛分布于西部，包括新疆、甘肃、宁夏、内蒙古、青海和西藏省区。,b、干旱土,2.主导成土过程和土壤特性,其主导成土过程有干旱表层的形成、钙积过程、石膏化过程和盐积过程。干旱土的表土层由特征表土、孔泡结皮层和片状层组成。,干旱土剖面图(据美国农业部资料，1998),中国干旱土剖面及其性状图(据龚子同，1999),4、分类和利用 根据土壤温度状况可以将干旱土细分为寒性干旱土、正常干旱土2个亚纲。干旱土是受

38、干旱因素控制最强的土纲，这里没有灌溉，就没有农业。,荒漠土是指在荒漠地区所发育的地带性土壤，有机质含量少，土壤水分缺乏，石灰表聚明显，土体中普遍有石膏和易溶盐的聚积。相当美国分类中的部分干旱土，我国荒漠土包括三个土类：灰漠土、灰棕漠土和棕漠土,荒漠土,1、荒漠土世界分布,荒漠土中国分布,荒漠土分布区深居内陆和干旱地带，干旱的大陆性气候。降水量少，大部分地区在250mm以下且变率很大。日照强，温差大，蒸发量比降水量高出十倍至近百倍。多大风与尘暴。荒漠土在热带至温带都有分布。,2、荒漠土成土条件,（1）气候,以稀疏的超旱生半乔木、半灌木、小半灌木和灌木占优势，成分简单，多为肉质、深根、耐旱种属，覆

39、盖稀疏，呈单丛状分布。地上部分产量低，根系死亡后为土壤提供的有机质数量也很有限。在荒漠土的形成中，高等植物的作用较微弱，但地衣、藻类等低等植物对荒漠土形成的影响仍是不可忽视的,（2）.植被,灰漠土植被：旱生、超旱生小半灌木和灌木荒漠类型，覆盖度10%左右，植丛中常生长着数量不多的灰黑色地衣和藻类。灰漠土区的水热条件和植被均反映出向荒漠草原过渡的特点,灰漠土剖面,灰棕漠土植被：耐旱、深根、肉质的灌木和半灌木类型，盖度5-10%,棕漠土植被：半灌木-灌木荒漠，覆盖度极低，一般小于5%,棕漠土剖面,荒漠土形成中，藻类、地衣等低等植物影响比较显著，低等植物在砾质戈壁上形成少量黑色腐殖质，它与可溶盐一起

40、涂洒在砾石表面，形成荒漠岩漆，当地人们称它为黑戈壁。,灰棕漠土剖面,荒漠植被地上部分产量低，每年只有不足1%的干物质成为凋落物（休眠），死亡的细根数量也有限，且因干热而迅速矿化，不能形成明显的腐殖质层(3-5g/kg以下,最高不过20)。干热的气候和有机质的强烈分解作用，使荒漠土的腐殖质化处于初级阶段,3、荒漠土成土过程,（1）腐殖质累积作用微弱,1）干旱的气候条件下淋溶作用微弱，在风化与成土过程中形成的石灰质就地聚积未受淋失，随着时间的推移，就在土壤的表层聚积了大量的石灰质 2）土壤深层的石灰质，也随着水分的向上强烈蒸发，以重碳酸钙形式移运到土壤表层，当土表增温干燥之后，重碳酸钙便迅速转化成

41、碳酸钙，在表层产生聚积现象。,（2）石灰的表聚作用明显,3）植物残体在土壤表层强烈矿化而引起表层生物性钙的累积。气候越干旱，石灰表聚作用愈明显。棕漠土的石灰表聚作用最强，其次是灰棕漠土，灰漠土分布地区，降水相对较多，冬季积雪较厚，从而促使碳酸钙向下淋洗,灰漠土剖面,荒漠土剖面有不同程度的石膏和易溶盐的聚积，累积程度通常随干旱程度增加而增加，聚积量从“灰漠土灰棕漠土棕漠土”逐渐增加，聚积层位逐渐变浅。,（3）石膏和易溶盐的聚积,灰棕漠土剖面,荒漠土表层一般都有厚薄不一的砂砾层覆盖（黄土状母质除外）。这些砂砾有的是岩石风化的残积层，有的是地质历史过程沉积的砂砾层。在干旱气候条件下，昼夜温差很大，物

42、理风化强烈，石块不断由大变小，经风蚀地面细土被吹走，遗留下粗砂、砾石。荒漠土的砾质化很普遍，砾石的含量由“灰漠土灰棕漠土棕漠土”递增,（4）砾质化,干热的气候条件下，含铁矿物在短暂降水浸润下缓慢发生分解，Fe2+Fe3+Fe(OH)3。铁质化作用随气温增高而加强,由灰漠土、灰棕漠土的褐棕色或红棕色到棕漠土的棕红色。我国荒漠土铁质化作用比较弱，远不及非洲的撒哈拉那样广泛.,（5）弱铁质化作用,荒漠土的砾石层受到荒漠岩溱、碳酸钙、可溶盐等的混合胶结，形成黑色荒漠砾幂，对下层土壤可起保护作用，免遭风蚀，因而砾幂之下一般细土物质显著增多，多呈貌似“粘粒层”的土层。富含粘粒的亚表层较为紧实且呈鲜棕色或红

43、棕色，是Fe(OH)3和Fe2O3浸染或铁质化现象的结果。,弱铁质化作用,1）干旱土壤水分状况：是鉴定荒漠土的重要诊断特性 2）弱腐殖质表层：表层腐殖质含量10g/kg,4、荒漠土主要性状,（1）诊断层和诊断特性,棕漠土剖面,3）次生粘化层：剖面一定深度内原生矿物发生土内风化，并就地形成聚积次生粘粒的内粘化层 4）石膏聚积层：富含次生硫酸钙未胶结层 5）易溶盐聚积层：含有比石膏更易溶解的大量次生盐类的土层,荒漠土在形态上一般有以下三个发生层,（2）形态特征,1）土壤矿物分解程度低 2）质地较粗，砂粒和砾石含量高，粘粒含量一般不超过20%，戈壁广布区不到5%3）有机质含量低，阳离子交换量也低 4

44、）盐渍化和碱性反应 5）土壤水分含量低，农耕、造林种草都须灌溉,（3）理化性质,灰漠土发育于温带荒漠边缘地区，冬季寒冷，夏季较热，干旱而大陆性显著 灰棕漠土发育于温带荒漠地区，夏热而少雨，冬季冷干，温度的年变化和日变化大 棕漠土发育于暖温带荒漠地区，夏季极端干旱炎热，冬季则较暖和，无雪被,5、荒漠土分类,我国荒漠土形成的气候条件,分布：温带荒漠边缘（半干旱），准噶尔盆地南北两侧山前倾斜平原和古老冲积平原及阶地上，宁夏腾格里沙漠北面和内蒙古、宁夏交接的高原地区也有分布,a.灰漠土,灰漠土剖面,特征：表层有机质含量低（10g/kg以下)，中位和深位盐化，交换性钠占阳离子交换总量的10-30%或更高

45、，土壤溶液呈碱性至强碱性反应，pH值高于8 水热条件和植被类型均反映出向荒漠草原过渡的特点,灰漠土剖面,灰漠土地带的自然景观，由于与荒漠草原的灰钙土和棕钙土邻接，所以在旱生小灌丛荒漠植被中，夹有少量针茅草原植物成份在内,新疆有名的长绒棉，它就是由灰漠土生产出来的,香甜的哈密瓜，也是灰漠土上的一大特产,分布：我国灰棕漠土发育于温带荒漠区，分布在新疆天山山脉、甘肃河西走廊一线以北和宁夏贺兰山以西广大戈壁平原地区，青海柴达木盆地的西北部戈壁，以及上述地区的部分干旱山地也有分布,b.灰棕漠土,灰棕漠土剖面,特征：地表常形成砾幂，土壤表层为发育良好的干面包状结皮，呈灰色或浅灰色，厚2-3厘米，其下为褐棕

46、或红棕色紧实层，厚5-10厘米，有较明显铁质化。石膏和易溶盐聚积层出现的部位较高,灰棕漠土剖面,灰棕漠土质地较粗，腐殖质积累极不明显，石灰表聚作用十分明显，表层石膏、易溶性盐类含量少而向下增加，呈碱性至强碱性反应，表明有些灰棕漠土出现碱化特征,灰棕漠土剖面,灰棕漠土景观及剖面特点,分布：我国棕漠土发育于暖温带荒漠区，主要分布在新疆吐鲁番以东及甘肃河西走廊玉门以西的广大戈壁地区，在塔里木盆地沙漠的外缘，青海柴达木盆地的西部戈壁及丘陵山地也有分布,c.棕漠土,棕漠土剖面,由“灰漠土灰棕漠土棕漠土”：1）形态特征：多孔结皮层发育程度逐渐减弱，厚度逐渐变薄，表层与亚表层的色彩逐渐加深，即灰漠土呈浅棕色

47、，灰棕漠土呈红棕色，而棕漠土则呈玫瑰红色 2）机械组成：砾石化程度增强，粗骨物质增多，粘粒含量减少,荒漠土特征比较,3）有机质含量和腐殖质组成：逐渐减少 4）阳离子交换量：逐渐降低 5）碳酸钙表聚与石膏、易溶盐累积程度：逐渐增强，但碱化作用则逐渐减弱 6）矿物风化程度：依次减弱,荒漠土多适于放牧，在水源条件较好、地势平坦的地方发展灌溉农业，属于无灌溉即无农业的地区。荒漠土利用中需要解决的问题是防治干旱、治理风沙和盐碱以及提高土壤肥力。对荒漠土的利用应贯彻农牧林三结合利用原则，兴修水利、发展灌溉（积雪融水）是发展农牧业的重要措施,6、利用与改良,思考题,干旱土(灰漠土、灰棕漠土、棕漠土)形成过程及其性状特点各是什么？请列表比较之。,THANKS！,