第七章土壤圈

自然地理學(xué)

第6章土壤圈

主講人：彭善枝武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院1土壤是自然環(huán)境中各種因素相互作用的產(chǎn)物，是地理環(huán)境派生的自然體。同時，它也是自然地理環(huán)境的一個組成要素。是結(jié)合無機(jī)界和有機(jī)界的紐帶，是聯(lián)系其他要素的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；或者說土壤在整個自然環(huán)境中起著重要的作用；或者說土壤是有機(jī)界和無機(jī)界相互聯(lián)系、相互作用的產(chǎn)物；或者說土壤是自然環(huán)境中物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換的主要環(huán)節(jié)和活躍的場所（圖6-1）。土壤圈或土被——土壤以不完全連續(xù)的狀態(tài)存在于地球表層，稱為土壤圈或土被。2圖6-1土壤在自然地理環(huán)境中的位置3主要內(nèi)容6.1土壤圈的物質(zhì)組成及特性

6.2土壤形成與地理環(huán)境間的關(guān)系

6.3土壤分類及空間分布規(guī)律

6.4土壤類型特征

6.5土壤資源的合理利用與保護(hù)

46.1土壤圈的物質(zhì)組成及特性6.1.1土壤和土壤肥力的概念

1、土壤：是指陸地表面能夠生長植物的疏松表層。2、土壤肥力：是指天然植物或作物在生長發(fā)育過程中，土壤能同時地和不斷地供應(yīng)和調(diào)節(jié)所需的水分、養(yǎng)分、空氣和熱量的能力。肥力的高低取決于土體中水、肥、氣、熱四個肥力因素之間整體功能的協(xié)調(diào)程度。56.1.2土壤圈在地理環(huán)境中的地位和作用1、地位：(1)土壤圈與生物圈進(jìn)行養(yǎng)分元素的循環(huán)。(2)土壤圈與水圈進(jìn)行水分平衡與循環(huán)。(3)土壤圈與大氣圈進(jìn)行大量及痕量氣體交換。(4)土壤圈與巖石圈進(jìn)行著金屬元素和微量元素的循環(huán)。62、作用：(1)土壤圈對地球生命作用。(2)土壤圈創(chuàng)造了人類生存條件。(3)土壤圈對自然環(huán)境中元素的空間分布、遷移、轉(zhuǎn)化及生存的調(diào)控。(4)土壤圈對全球土壤變化的影響。(5)土壤圈物質(zhì)的組成與性質(zhì)對土壤生態(tài)系統(tǒng)作用。7圖6-2土壤圈的地位、內(nèi)涵、功能及研究趨向86.1.3土壤形態(tài)1、土壤剖面與發(fā)生層土壤剖面是指從地表垂直向下的土壤縱剖面，也就是完整的垂直土層序列，是土壤成土過程中物質(zhì)發(fā)生淋溶、淀積、遷移和轉(zhuǎn)化形成的。每一種成土類型都有其特征性的土層組合在一起，形成不同的土壤剖面。土壤剖面又稱為發(fā)生剖面，其中的層次稱為發(fā)生層。9（1）自然土壤剖面層次的劃分和命名：

1967年國際土壤學(xué)會提出六個主要發(fā)生層次，即有機(jī)質(zhì)層（O），腐殖質(zhì)層(A)，淋溶層（E)，淀積層(B)，母質(zhì)層(C)，母巖層（R)

（圖6-3）

。圖6-3國際土壤協(xié)會土壤發(fā)生層次劃分方案10在具體剖面中，除劃分基本層次外，尚可再分出一些亞層(如A3、B1、B2、B3等)，過渡層(如AB、BC)，以及一些特殊層次如潛育層(G)，鈣積層(Cc)、石膏層(Cs)、鐵盤層(CFe)、犁底層（P）、礦質(zhì)結(jié)殼層（J）等，AB為過渡層，A/B為互相混雜層。a為高分有機(jī)質(zhì)、b為礦質(zhì)土壤中被埋藏的土層、c中心結(jié)核或硬質(zhì)，團(tuán)聚結(jié)核、e為半分解有機(jī)質(zhì)、f為含有冰棱的永冰層、g為形成銹斑紋、h為有質(zhì)在礦質(zhì)中聚積、i為低分解有機(jī)質(zhì)、k碳酸鈣的聚積、m為強(qiáng)膠結(jié)的土層、n為交換性鈉的聚積、p為耕作層、p′為水耕層、p″為旱耕層、q為硅因淀積而聚積、r為風(fēng)化基巖或松散基巖、s為有斑紋、膠膜和結(jié)核等鐵錳新生體聚積、s′為鐵淀積層、s″為錳淀積層、t為粘粒淀積、v為網(wǎng)紋，指紅白相間及富含鐵、w為就地風(fēng)化，有次生粘粒形成，游離氧化物釋放，粒狀、塊狀或棱柱狀結(jié)構(gòu)發(fā)育、x為脆盤特征，容重高，有脆性、y為石膏聚積、z為易溶鹽積累。

11表6—1耕作土壤的剖面構(gòu)造和特點(diǎn)

（2）耕作土壤剖面的劃分和命名12

2、土壤的一般形態(tài)特征土壤的形態(tài)特征是指土壤和土壤剖面所顯示的各個土層的外表性狀。例如，土壤顏色、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、緊實(shí)度、孔隙度和剖面構(gòu)造等。（1）顏色1）這是最明顯最直觀的形態(tài)特征。不同的土壤和土層，其顏色是不一樣的。許多土壤類型常以其顏色粉名，如紅壤、黃壤、棕嚷、黑鈣土…”等。13

2)影響因素顏色與土壤的礦物質(zhì)成分、有機(jī)質(zhì)含量、排水條件和通氣狀況密切相關(guān)。鐵離子和有機(jī)質(zhì)是染色效果特別強(qiáng)的物質(zhì)。許多土壤的顏色都與它們的含量和變化有關(guān)。A、熱帶和亞熱帶土壤含有較多的氧化鐵（赤鐵礦，F(xiàn)e2O3）而明顯地呈現(xiàn)出紅色（照片10.43）。高度水化后的氧化鐵（Fe2O3·3H2O）則偏黃色，所以在同一地帶內(nèi)比較陰濕的林下或降水豐富的山地上部，往往出現(xiàn)黃色的土壤（照片10.44）；較干的地方或山地的下部則出現(xiàn)紅色的土壤（照片10.45）。14

B、溫帶或寒冷地區(qū)的土壤由于含有大量腐解的有機(jī)質(zhì)，所以表層多呈暗黑色（照片10.46、10.47）。雖然熱帶土壤中也含有有機(jī)物質(zhì)，但在含量較低時往往被氧化鐵掩蓋，仍顯紅色（照片10.45）。在含量較高時，則混合為紅褐色。C、干旱和半干旱地區(qū)的土壤內(nèi)部與鹽土的表層出現(xiàn)偏白色調(diào)（10.48、10.49），原因是碳酸鈣、石膏和可溶性鹽的聚集。15

D、排水不良的土壤顏色灰暗，通常呈淺灰色、藍(lán)灰色或藍(lán)綠色。原因是變價離子都處于低價還原狀態(tài)（如FeO、MnO等）。如果排水情況稍好，在大的空隙中有空氣流通，空隙周圍的鐵受到氧化，就會在藍(lán)灰的底色上出現(xiàn)許多黃褐色斑點(diǎn)（照片10.50）。1617圖6—4土壤顏色的組合關(guān)系18（2）土壤質(zhì)地（機(jī)械組成）①土壤粒組土壤的粒組（soilseparates）——根據(jù)顆粒的大小進(jìn)行分組，分別給予特定的名稱，這些不同的組合就稱為土壤的粒組。粒組通常是按照顆粒直徑劃分的。表6-2所列出的是國際土壤學(xué)會所建議的土壤顆粒分組方案。表6-219②質(zhì)地概念、分類及特點(diǎn)

土壤質(zhì)地（soiltexture）——土壤中不同大小的分散顆粒的組成比例。土壤絕大部分都是由各個粒組的顆粒混合而成的，所不同的只是土壤中各粒組所占的份額有多有少而已。一種具體的土壤樣品，只要通過粒組分析（圖6-5）確定了它各個粒級的含量比例（礫石不包括在內(nèi)，另作單獨(dú)的計(jì)算），就可以通過“土壤質(zhì)地三角表”（圖6-6），很方便地查出其土壤質(zhì)地類型的名稱。一般來說，土壤的質(zhì)地可以歸納為三大類型：20圖6-5土壤的粒組分析21圖6-6土壤質(zhì)地三角表砂粒百分?jǐn)?shù)22砂質(zhì)土類（sandysoils）概念：砂粒含量在70%以上的土壤。特點(diǎn)：由于顆粒組成粗大，相應(yīng)的空隙也較大，排水和通氣條件良好。但也有保水和蓄肥能力弱的缺點(diǎn)，土體多呈松散狀態(tài)，結(jié)構(gòu)性不強(qiáng)。細(xì)分類：砂質(zhì)土壤中可以區(qū)分出兩種具體的質(zhì)地類型：砂土和壤砂土。23粘質(zhì)土類（clayeysoils）概念：粘粒占優(yōu)勢的土壤屬于粘質(zhì)土類，粘粒的含量一般不低于40%。特點(diǎn)：由于粘質(zhì)土的顆粒細(xì)小，有巨大的表面積，所以對水分和養(yǎng)分有很強(qiáng)的保持力。粘質(zhì)土中雖然空隙較多，但都屬于小空隙。水、氣的運(yùn)動緩慢，排水和通氣狀況不佳。粘質(zhì)土通常有較強(qiáng)的粘結(jié)性和可塑性。濕時粘著，干時硬結(jié)，脹縮幅度較大。細(xì)分類：粘質(zhì)土類中根據(jù)所含砂粒和粉砂的比例，可分出粘土、砂質(zhì)粘土和粉砂粘土三個具體類型。24壤質(zhì)土類（loamysoils）概念：砂粒、粉砂粒和粘粒三者在比例上均不占絕對優(yōu)勢的一類混合土壤。特點(diǎn)：兼有砂質(zhì)和粘質(zhì)土壤的一些特性，并調(diào)和了它們的一些不利因素。因此是一種物理性質(zhì)介于砂土和粘土之間的土壤。大多數(shù)農(nóng)業(yè)價值較高的土壤都屬于壤質(zhì)土。25(3)土壤結(jié)構(gòu)①概念土壤結(jié)構(gòu)（soilstructure）——土壤中的顆粒大都通過某種膠結(jié)物質(zhì)相互聯(lián)接組合在一起，形成較大型的團(tuán)聚體。這種由基本顆粒聚合形成的團(tuán)聚體就稱為土壤結(jié)構(gòu)。進(jìn)行土壤的粒組分析時首先要用物理和化學(xué)的方法破壞土壤結(jié)構(gòu)。②分類：按形態(tài)，土壤團(tuán)聚體或結(jié)構(gòu)體一般分為球狀、板狀（片狀）、塊狀和柱狀四種基本形態(tài)。其中球狀和塊狀、柱狀又各續(xù)分為兩類，土壤共計(jì)有七種結(jié)構(gòu)形態(tài)（見表6-3）。26表6-3土壤基本結(jié)構(gòu)類型27③土壤剖面結(jié)構(gòu)組成一個土壤剖面可以是某種單一的結(jié)構(gòu)類型，但更常見的是隨著土層的發(fā)育，不同的土層產(chǎn)生若干種不同的結(jié)構(gòu)類型。28④土壤膠結(jié)物及其在土壤結(jié)構(gòu)形成中的作用由單個土粒形成大型的團(tuán)聚體必須依靠某種膠結(jié)作用。擔(dān)負(fù)這一任務(wù)的是土壤中大量的膠體物質(zhì)。作為主要膠結(jié)劑的膠體物質(zhì)有三類，他們的重要性順序是腐殖質(zhì)膠體>鐵的氧化物膠體>粘粒膠體。膠體的粘結(jié)或凝聚作用與土壤溶液中的陽離子（電解質(zhì)）成分也有很大關(guān)系。陽離子的電價愈高，膠體的凝聚性就愈強(qiáng)，所以高價Fe3+

、Al3+

和Ca2+

、Mg2+

都是很好的促凝劑。與之相反，如H+、Ｎa+，非但不能促進(jìn)膠體的凝聚，反而會使凝膠變?yōu)槿苣z，使土粒分散，起著破壞土壤結(jié)構(gòu)的作用。29由于風(fēng)化作用的空間差異（舉例南方、北方風(fēng)化作用的差異），不同地帶自然景觀中活躍的陽離子種類不同，從而影響了土壤結(jié)構(gòu)的形成，使土壤的結(jié)構(gòu)性也呈現(xiàn)出了地理空間上的變化（圖6-7）。圖6-7土壤結(jié)構(gòu)性與水熱條件的關(guān)系30⑤土壤結(jié)構(gòu)的意義土壤的一些物理特性，如水分運(yùn)動、通氣狀況、空隙度等都與土壤的結(jié)構(gòu)直接有關(guān)，從而對農(nóng)業(yè)產(chǎn)生直接影響。31(4)松緊度土壤松緊度表示土體的緊實(shí)或疏松的程度。它與土壤結(jié)構(gòu)，孔隙干濕狀況密切相關(guān)。松緊度對植物根系的伸展和土壤的耕作性能有很大影響。松緊度通常分為：很松、疏松（適宜）、偏緊、緊實(shí)和堅(jiān)實(shí)等級。(5)孔隙土壤結(jié)構(gòu)體及其內(nèi)部存在有許多大小不等的孔隙，通常分為毛細(xì)孔隙和非毛細(xì)孔隙兩類。土壤孔隙的大小和數(shù)量對土壤中的水、氣、熱狀況影響很大。32(6)濕度它反映土壤中含水量的多少。這取決于地表水和地下水以及土壤本身的性質(zhì)和外界條件等的影響。在野外直觀判定時，通常分為四級：干：放在手上無涼快感，粒粒成為硬塊；潤：放在手上有涼潤感，用手壓之稍留印痕；潮：放在紙上可留下濕痕，可搓成土球或土條；濕：用手?jǐn)D壓時，水可從土壤中流出。33

(7)新生體在土壤形成過程中產(chǎn)生的某些物質(zhì)的特殊積聚稱為新生體。

(8)侵入體它是與成土過程無關(guān)的外來混入物。

(9)植物根和土壤動物指出現(xiàn)于土層中的植物根及其特點(diǎn)、數(shù)量和分布，以及土壤中的動物種類、數(shù)量和分布。

(10)土壤中碳酸鈣含量

+++——表示有大量碳酸鈣

++——表示有較多碳酸鈣

+——表示有較少碳酸鈣

–——表示沒有碳酸鈣346.2.4土壤物質(zhì)組成

土壤是由固相、液相、氣相物質(zhì)組成的，它們相互聯(lián)系、相互轉(zhuǎn)化和相互作用，構(gòu)成土壤系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。固相包括礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)及一些活的微生物；液相主要是土壤水；氣相則是土壤中的空氣。按重量計(jì)，礦物質(zhì)占固相部分的95%，有機(jī)質(zhì)占5%左右；按容積算，典型土壤中的礦物質(zhì)占38%，有機(jī)質(zhì)占12%，液相與氣相合占50%。但液相與氣相呈相互消長關(guān)系，消長幅度在15%~35%之間。15%~

35%15%~

35%圖6-8土壤的組成351、土壤中的礦物組成土壤礦物質(zhì)——土壤中的無機(jī)物質(zhì)，源于巖石的風(fēng)化作用，它在大小和組成上都是多變的。從起源來說，土壤礦物質(zhì)包括：巖石碎屑（detritus）、原生礦物（primarymineral）、次生礦物（secondarymineral）三個部分。1）巖屑—大塊巖石破壞后的殘屑，但仍然是一種礦物質(zhì)集合體；在土壤中它們是最粗大的成分，通常以礫石和粗砂的形式出現(xiàn)。

36（2）原生礦物—巖屑進(jìn)一步分解破壞、礦物集合體分散后的產(chǎn)物；在形態(tài)上它們是單獨(dú)的礦物晶體，但在成分上和結(jié)構(gòu)上與原始母巖中的礦物一致，沒有產(chǎn)生性質(zhì)的變化。原生礦物多是一些抗風(fēng)化能力較強(qiáng)的礦物，如石英和某些長石類礦物。原生礦物的晶體相對較大，在土壤中多以砂粒和粉砂的形式出現(xiàn)。（3）次生礦物——原生礦物化學(xué)風(fēng)化或蝕變后的新型礦物，是在疏松母質(zhì)發(fā)育和土壤形成作用進(jìn)行時，由不穩(wěn)定的原生礦物風(fēng)化形成的，多屬粘粒一級，如鋁硅酸鹽粘粒（高嶺石、蒙脫石、伊利石等）和鐵、鋁的氧化物等。37圖6-9原生礦物分解示意圖382、土壤有機(jī)質(zhì)(1)含量在礦質(zhì)土壤的表層有機(jī)質(zhì)一般僅占1%~5%，但其作用和對土壤理化性質(zhì)的影響能力卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其重量的比例。(2)分類土壤中的有機(jī)質(zhì)包括兩大類:

A、原始?xì)報w及半分解的有機(jī)質(zhì)；

B、形成的腐殖質(zhì)（humus）。

39(3)原始來源土壤有機(jī)質(zhì)的原始來源是植物的死亡組織和一部分動物的排泄物及尸體，其中以植物組織為主。在自然條件下，林木、灌叢、草地和其他植被的地上部分和根部每年都為土壤提供大量的有機(jī)殘體，這些物質(zhì)被各種各樣的土壤動物和微生物粉碎、轉(zhuǎn)化和分解，再通過滲透和混合而變成土壤的一部分。

40(4)有機(jī)殘體在土壤中的轉(zhuǎn)化A、礦質(zhì)化過程（mineralization）即分解過程——有機(jī)殘體在細(xì)菌（bacteria）和真菌（fungi）的作用下徹底氧化分解為無機(jī)礦質(zhì)養(yǎng)分與CO2和H2O的過程。B、腐殖化過程（humification），其產(chǎn)物是腐殖質(zhì)——有機(jī)殘體在微生物不完全分解時的中間產(chǎn)物，能重新合成一類性質(zhì)較穩(wěn)定的有機(jī)高分子化合物，稱為腐殖質(zhì)。腐殖質(zhì)是棕色或暗棕色的無定形膠體物質(zhì)。雖然腐殖質(zhì)抗分解能力強(qiáng)，比一般的生物殘體穩(wěn)定，但它最終還是要被礦質(zhì)化作用分解轉(zhuǎn)化為無機(jī)的礦質(zhì)養(yǎng)分，所以說腐殖質(zhì)只是養(yǎng)分生物循環(huán)中的一類附加產(chǎn)品或暫時的貯存庫而已（圖6-10）。41圖6-10有機(jī)質(zhì)在土壤中的類型及其轉(zhuǎn)化關(guān)系42(5)腐殖質(zhì)作用腐殖質(zhì)的產(chǎn)生強(qiáng)烈地改變了土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)：A、腐殖質(zhì)膠體具有很強(qiáng)的活性，吸附能力特別大，同等重量的腐殖質(zhì)吸收水分和保持養(yǎng)分的能力是礦質(zhì)粘粒膠體的好幾倍。B、腐殖質(zhì)還是很好的“團(tuán)粒促進(jìn)劑”，發(fā)育良好的表土層的結(jié)構(gòu)體大部分都是由腐殖質(zhì)膠體粘結(jié)而成的。C、腐殖質(zhì)作為膠膜涂在礦質(zhì)顆粒的表面，能有效地掩蔽無機(jī)物的本色使土體顏色加深變暗。433、土壤水分土壤水是土壤重要的組成成分和重要的肥力因素。它不僅是植物生活的必需物質(zhì)，而且還是土壤系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的流動介質(zhì)。（1）土壤水分的來源及損耗

土壤水主要來源于大氣降水、地下水、灌溉水和大氣凝結(jié)水，而主要損耗于土壤蒸發(fā)、植物吸收、植物蒸騰和水的滲漏與徑流。（2）土壤水分平衡

△水=水收入-水支出44（3）土壤含水量1)土壤含水量公式：

2)飽和含水量（最大持水量）——如果土壤表面來水（降水或灌溉）充足的話，水分會不斷地向下運(yùn)動，滲入土壤并排除空氣，直到所有的空隙全部被水所充填，這時的土壤含水量稱為飽和含水量，或者最大持水量（maximumretentivecapacity）（圖6-11）。453)田間持水量、毛管持水量假如停止供水，即天不下雨或灌溉中斷，土壤中的一些水分會繼續(xù)向下運(yùn)動。經(jīng)過一段時間后，就會發(fā)現(xiàn)水分不再下滲，大空隙（macropores）中的水分已經(jīng)流走，位置被空氣占據(jù)。但這時的土壤仍是比較潮濕的，原因就是微空隙（micropores）或毛管空隙（capillarypores）中仍充滿了水。田間持水量——土壤微空隙中的水分能夠抵抗地球重力作用而保持在土壤中，這時的土壤含水量就稱為田間持水量（fieldcapacity）。當(dāng)所有毛管空隙都充滿水分時，稱為毛管持水量或最大毛管持水量。464)凋萎系數(shù)（或凋萎點(diǎn)）隨著植物的吸收蒸騰和土壤表面的蒸發(fā)，土壤中的水分含量會持續(xù)地下降，直到植物根系從土壤中難以再吸收到水分。這時在土壤中的一些極小空隙中和顆粒的周圍仍保持著少量的水分，但土壤對它們的吸力超過植物根系對它們的吸力。凋萎系數(shù)（或凋萎點(diǎn)）——土壤中一些極小空隙中和顆粒的周圍水分不能被植物利用，這樣植物會出現(xiàn)凋萎現(xiàn)象，此時的土壤含水量稱為凋萎系數(shù)或凋萎點(diǎn)（wiltingpoint）。475)吸濕系數(shù)存在于極小空隙中的水分雖不能被植物吸收，卻可以繼續(xù)被空氣蒸發(fā)。吸濕系數(shù)——土壤顆粒的表面有一些被緊緊吸附的水分子，它既不能被植物吸收，也難以自然蒸發(fā)，這部分水的含量稱為吸濕系數(shù)（hydroscopiccoefficient）。48圖6-11土壤水分含量示意圖49（4）土壤水分類型1）吸濕水土壤依靠土粒與水分子間很強(qiáng)的分子引力，把土壤空氣和大氣中的汽態(tài)水吸附和固定在土粒表面，形成很薄的一層水膜．這叫吸濕水（吸著水）。2）膜狀水當(dāng)吸濕水充滿以后，土粒繼續(xù)靠分子引力吸收水分，加厚土粒外表的水膜，這種水稱膜狀水。其分子引力減弱，稍有活動性；有極少數(shù)水分可供植物利用。3）凋萎系數(shù)植物出現(xiàn)永久性凋萎時的土壤含水率，稱凋萎系數(shù)。504）毛管水當(dāng)膜狀水充滿后，毛細(xì)孔隙靠毛管力（彎液面張力)而保持的水分，稱毛管水。毛管水有兩種：一是靠降水或灌溉供給并與地下水無聯(lián)系的毛管懸著水；另一是由地下水層上升的毛管土升水，其上升高度因質(zhì)地和毛細(xì)孔隙的大小而不同。5）田間持水量土壤平常所能保持的毛管懸著水的最大量，稱田間持水量。516）重力水當(dāng)毛管水達(dá)到最大毛管持水量后，若再有水分補(bǔ)充時，則存在于大孔隙中的水因重力作用而下移，成為重力水。若受到不透水層而潴積的水叫重力支持水或上層滯水。此外，土壤水分中還有化學(xué)結(jié)合水，汽態(tài)水及冰等形態(tài)。圖6-12土壤水分間的聯(lián)系52（5）土壤水分的有效性如果我們從植物生長的需要析：1)土壤吸水力在15atm時是一個重要的臨界點(diǎn)，因?yàn)橹参锔奈s為15atm左右，受土壤吸力大于15atm的那部分水分，包括全部的吸濕水和內(nèi)層毛管水，植物難以吸收，屬于無效水的范圍。2)重力水的存在時間短，而且占據(jù)空氣通道，限制根的呼吸作用，也是植物難以利用的。3)處在田間持水量與凋萎點(diǎn)之間的部分毛管水，才是真正對植物有用的有效水（圖6-13）。53圖6—13土壤的水分類型，吸水力和含水量及其有效性的相關(guān)圖解54

4、土壤空氣與溫度

（1）土壤空氣土壤空氣是指土壤空隙中存在的各種氣體混合物。土壤空氣主要來自大氣，其組成成分與大氣組成有一定的相似之處。但由于土壤生命活動的影響，在幾個方面有其自己的特點(diǎn)：

1)土壤空氣不連續(xù)，而是存在于固體隔開的土壤空隙中。這使得它們的成分在土壤中的各處可能很不一致。2)土壤空氣具有比較高的含水量，在土壤含水量適宜時，土壤空氣的相對濕度接近100%。553)土壤空氣與大氣成分有差異。土壤空氣中的CO2含量比大氣中的高，氧含量較低（為什么？）。正常大氣中的CO2濃度約為0.03%左右，而土壤中的濃度可高出數(shù)百倍之多。造成這種現(xiàn)象的原因是土壤中進(jìn)行著眾多的生命活動。植物根系、土壤動物和微生物的呼吸活動都在消耗氧氣和產(chǎn)生二氧化碳。土壤空氣與大氣成分的差異，導(dǎo)致兩者之間的氣體交換，CO2由土壤排出進(jìn)入大氣，O2由大氣擴(kuò)散進(jìn)入土壤。從而形成一種動態(tài)的平衡關(guān)系。56土壤空氣大氣CO2O2H2ON20.15%~0.65%10.36%~20.73%>70%78%~86%0.033%20.96%<4%78.1%表6-4土壤空氣與大氣組成的比較574)土壤空氣的含量與土壤水分互為消長。土壤空氣的含量很大程度上取決于水分的增減，空氣只能流入那些未被水分占據(jù)的空隙。雨后，土壤大空隙中的水分首先流失，接著由于蒸發(fā)和植物吸收，中空隙變空，因此，土壤空氣通常是先占據(jù)大空隙，再占中空隙。小空隙中由于經(jīng)常充水，空氣常常難以進(jìn)入。所以細(xì)小空隙比例大的土壤，通氣條件往往不良。58（2）土壤溫度土壤溫度取決于能量的收支。收——太陽輻射是土壤最主要的能量來源。支——能量的散失則有水分蒸發(fā)、長波輻射、對流、傳導(dǎo)等多種途徑。長期看，土壤的熱量得失是平衡的。短期看，白天或夏季熱量的獲得顯著地超過損失，因此土溫上升；夜晚和冬季輸入少于輸出，土溫出現(xiàn)下降。由于晝夜的交替和季節(jié)的變換，土壤的溫度也因此發(fā)生波動，出現(xiàn)明顯的日變化的年變化。這兩種變化在土壤的表面最大，隨著深度的增加逐漸縮小。與地上氣溫的變化相對稱（圖6-14），土溫的日變化一般只影響到土層低淺的部位，大約在15cm以下，土壤溫度就幾乎沒有日變化了。年變化的影響相對深一些，可達(dá)3m左右。59土壤固體的熱容量比較小，一克土壤顆粒提高溫度1°C所需要的熱量僅相當(dāng)于同量水提高1°C所需熱量的1/5。也就是說，干燥土壤的比熱大約為0.2（Cal/g.°C）。因此，土壤水分含量是影響土溫的一個重要因素。潮濕土壤的溫度變化比干土要平穩(wěn)和緩慢得多。圖6-14土溫的波動性及其隨深度的變化模式606.1.5土壤組成物質(zhì)之間的相互作用1、土壤機(jī)械組成（見前面）2、土壤膠體的性質(zhì)（1）概念：土壤中呈膠體狀態(tài)存在的物質(zhì)稱為土壤膠體。它是成土過程中形成的、由粒徑1—100毫微米之間的微粒所組成。（2）分類：有機(jī)膠體(如腐殖質(zhì))，無機(jī)膠體(相當(dāng)于土壤中的礦質(zhì)粘粒部分)，有機(jī)無機(jī)復(fù)合膠體(由前兩種膠體互相緊密結(jié)合而成)。（3）性質(zhì)：首先，土壤膠體具有很大的表面能。其次，土壤膠粒帶有電荷。其中多數(shù)膠體是帶負(fù)電荷的，亦有一些帶正電荷的和兩性的膠體。第三，土壤膠體具有可逆和不可逆的凝聚作用和分散作用。61（4）土壤離子交換與吸收功能概念：土壤中的微團(tuán)聚體、土層的細(xì)微孔隙和單個的高度分散膠粒等的表面，具有吸收和保持氣體和液體的分子、離子或其他膠粒等的功能，稱為土壤的吸收性能。通常，土壤中存在著五種吸收功能：

1)生物吸收植物根和土壤微生物能選擇吸收土壤中可溶性的養(yǎng)分，使它們不易被流失。植物根還能把底層的養(yǎng)分集中于表層。

2)機(jī)械吸收土壤象個過濾器，它能機(jī)械地阻滯較粗的物質(zhì)(如懸浮物)不致流失。

3)物理吸收土粒的表面能對界面上的分子態(tài)氣體和水汽等進(jìn)行吸附。如土壤反潮現(xiàn)象便是吸附水汽的結(jié)果。624)化學(xué)吸收溶于土壤水中的物質(zhì)與土壤膠體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使可溶性物質(zhì)變?yōu)殡y溶性的物質(zhì)而固定在土體中。如磷的固定。

5)物理化學(xué)吸收指土壤膠體吸收離子態(tài)的物質(zhì)并與溶液中的離子進(jìn)行交換，故又稱為代換性吸收。這種作用與上述膠體的帶電性有關(guān)。例如，帶負(fù)電的土壤膠體擴(kuò)散層所吸著的代換性陽離子，可與溶液中的其他陽離子進(jìn)行當(dāng)量交換。這種過程稱為陽離子代換吸收。陽離子代換能力的大小，與其離子價、離子半徑和離子濃度等因素有關(guān)。陽離子的代換量與膠體的數(shù)量、性質(zhì)和分散程度以及土壤的pH值等有關(guān)。633、土壤溶液大氣降水中通常含有少量二氧化碳，氧氣和其他物質(zhì)，進(jìn)入土體后對固體物質(zhì)有較大的溶解性，從而成為土壤溶液。圖6-15土壤溶液圖64（1）土壤的酸堿反應(yīng)土壤酸反應(yīng)：土壤溶液中的酸性物質(zhì)和堿性物質(zhì)解離出H+和OH-數(shù)量中和的結(jié)果，使土壤呈現(xiàn)不同的酸堿反應(yīng)。土壤酸度（soilacidity）——是指土壤溶液中氫離子（H+）的濃度，通常用pH值表示?；钚运岫葷撛谒岫劝碢H值劃分的土壤類型（見表6-5）。表6-565(2)影響因素自然土壤的酸度主要受母巖和氣候兩種因素控制。A、母巖和母質(zhì)主要是通過其化學(xué)組成對酸度產(chǎn)生影響。如：花崗巖母質(zhì)多含淺色礦物，風(fēng)化釋放的鹽基離子較少，故多顯酸性反應(yīng)。石灰?guī)r的主要化學(xué)成分是CaCO3，因此發(fā)育的土壤基本都呈堿性反應(yīng)。B、氣候?qū)ν寥浪岫鹊挠绊懼饕墙邓?，降水量多的地區(qū)淋溶強(qiáng)度大，而鹽基離子是最容易受到淋洗的成分，所以：濕潤地區(qū)：酸性土壤；干旱和少雨地區(qū)：淋溶弱，鹽基離子富集于土壤中，往往是中性或堿性土壤的分布區(qū)。近年來，全球性的酸雨（acidrain）危害日益嚴(yán)重，雨水中含有大量的酸性物質(zhì)，對土壤具有潛在的酸化危害。66（2）土壤氧化還原反應(yīng)在土壤和土壤溶液中經(jīng)常而普遍地進(jìn)行著氧化還原作用。在氧化條件下，有機(jī)質(zhì)分解快而徹底，養(yǎng)分多呈氧化態(tài)，有效性較高。在還原條件下，情況則剛好相反。土壤中的氧化作用，主要是由游離氧NO3-、Fe3+等引起的，它們是土壤溶液中的氧化劑。還原作用是由有機(jī)質(zhì)的分解，嫌氣微生物的生命活動，低價鐵及其他低價化合物所引起的。這一過程與溫度、濕度、氧的豐缺、微生物的種類與活動性、pH值、溶液中的鹽分組成和膠體的性質(zhì)等許多條件有關(guān)。67土壤氧化還原過程可用電位法測定，用Eh表示[單位：毫伏(m﹒v)]。從Eh值的大小可以知道氧化還原的狀況。Eh值越大，氧化作用越強(qiáng)，反之，越弱。一般土壤的Eh值在200—700毫伏間，若Eh值＜200毫伏，則表示土壤中進(jìn)行強(qiáng)烈的還原作用，這時有機(jī)質(zhì)分解緩慢，氮素散失，還原性物質(zhì)在土中積累可達(dá)到對植物有害的濃度。若Eh值>700毫伏時，土壤的氧化還原狀態(tài)接近于完全的好氣性。這時植物有效養(yǎng)分無法積累，鐵錳離子也成為難溶的化合物，養(yǎng)分貧乏。68（3）土壤的緩沖性土壤具有維持酸堿反應(yīng)相對穩(wěn)定的能力，即它能調(diào)節(jié)因酸堿物質(zhì)的加入而引起土壤酸堿變化的性能。這種調(diào)節(jié)作用稱為土壤的緩沖性。因?yàn)橥寥滥z粒上有代換性陽離子的存在，土壤溶液中含有各種弱酸和各種強(qiáng)堿弱酸所形成的鹽類，它們可以起中和作用。土壤的物理吸收作用以及兩性物質(zhì)的存在也能起緩沖作用。但土壤的緩沖能力有一定的限度，而且各種土壤也有所不同。緩沖能力的大小主要取決于土壤膠體，特別是有機(jī)膠體的含量多少。694、、土壤養(yǎng)分（1）宏量與微量營養(yǎng)元素植物在生長的過程中需要不斷地吸收營養(yǎng)元素或養(yǎng)分（nutrients），比較重要的或必需的元素有17種（表6-6）。宏量（常量）營養(yǎng)元素——植物需要量大的營養(yǎng)元素稱為宏量營養(yǎng)元素。微量營養(yǎng)元素——植物需要量較少的營養(yǎng)元素稱為微量元素。表6-6重要的營養(yǎng)元素及其來源70（2）土壤養(yǎng)分類型需要特別指出的是：植物并不是直接吸收原子態(tài)的單質(zhì)，而只能利用有效態(tài)養(yǎng)分（availablenutrient）。比如植物不能直接吸收鐵，只能吸收亞鐵離子（Fe2+）；不能直接利用磷，只能利用磷酸根（PO43-）。因此，土壤養(yǎng)分研究的重點(diǎn)是營養(yǎng)元素在土壤中的動態(tài)轉(zhuǎn)化關(guān)系。71從植物利用的角度來看，土壤中的養(yǎng)分可以分為無效態(tài)和有效態(tài)兩種基本形態(tài)：無效態(tài)（儲備態(tài)）養(yǎng)分——封閉于固體礦物之中或存在于有機(jī)質(zhì)內(nèi)部的營養(yǎng)元素，不能被植物直接利用，屬于無效狀態(tài)。有效態(tài)養(yǎng)分（availablenutrient）——固體礦物和有機(jī)質(zhì)是土壤中營養(yǎng)元素的最大儲備庫，無效態(tài)的養(yǎng)分可以通過化學(xué)風(fēng)化和有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化作用被釋放出來，從而轉(zhuǎn)化為可被植物利用的營養(yǎng)元素，稱為有效態(tài)養(yǎng)分。72（3）土壤養(yǎng)分的動態(tài)轉(zhuǎn)化A、有效態(tài)養(yǎng)分有兩種可能的去向：自由態(tài)的離子——直接進(jìn)入土壤溶液的有效態(tài)養(yǎng)分，成為自由態(tài)的離子。吸附態(tài)的離子——被土壤膠體吸附在表面的有效態(tài)養(yǎng)分，成為吸附態(tài)的離子。溶液中的自由態(tài)和膠體上的吸附態(tài)之間存在著相互調(diào)節(jié)的動態(tài)平衡關(guān)系。B、單純從數(shù)量上來說，含量最大的是儲備態(tài)（無效態(tài)），吸附態(tài)相對很少，而真正成為自由態(tài)的就更少。但三種形態(tài)之間構(gòu)成一個動態(tài)的養(yǎng)分平衡系統(tǒng)，可以持續(xù)不斷地為植物供應(yīng)和輸送養(yǎng)分，滿足其生長過程中的需求（圖6-16）。73圖6-16土壤養(yǎng)分的類型及其動態(tài)轉(zhuǎn)化關(guān)系74小結(jié)1

75小結(jié)2

766.2土壤的形成與地理環(huán)境之間的關(guān)系成土因素學(xué)說成土因素的作用土壤形成的基本規(guī)律成土過程776.2.1成土因素學(xué)說俄國土壤學(xué)奠基人B．B．道庫恰耶夫從土壤發(fā)生學(xué)觀點(diǎn)提出了土壤形成因素學(xué)說。他認(rèn)為，土壤的發(fā)生、發(fā)展與自然界的各成土因素都有聯(lián)系，即它是母質(zhì)，氣候、生物、地貌和時間等成土因素共同作用的產(chǎn)物。在本世紀(jì)四十年代，美國土壤學(xué)家詹尼(H．Jenny)在其《成土因素》一書中，也詳細(xì)地闡述了成土因素學(xué)說，提出了土壤形成因素的基本公式，表示土壤與成土因素之間的函數(shù)關(guān)系；

S=f(Cl，O，R，P，T…)。式中S表示土壤性狀，而Cl（climate）、O（organic）、R（roll）、P（parent）、T（time）分別為氣候、生物，地形、母質(zhì)和時間，最后的點(diǎn)號代表尚未確定的其他因素。（詳細(xì)見書249下面）786.2.2成土因素對土壤形成的作用圖6-17成土因素對土壤形成的作用影響土壤的五種自然因素——母質(zhì)、生物、氣候、地形和時間，從各自不同的側(cè)面共同控制著土壤的發(fā)育和特性的形成（圖6-17）。791、母質(zhì)在土壤形成中的作用母質(zhì)是建造土體的基本物質(zhì)，而且也是植物礦質(zhì)養(yǎng)分元素(氮除外)的最初來源。1）來源于母質(zhì)的礦物是土壤的主要組成成分。2）母質(zhì)影響土壤的物理性狀和化學(xué)組成。3）母質(zhì)的差異對成土過程的影響甚大，愈是年輕的土壤它與母質(zhì)的相似性也愈大。4）母質(zhì)中原生礦物顆粒的大小及其抗風(fēng)化的能力，對土壤的機(jī)械組成和其他特性皆有明顯的影響。總之，母質(zhì)的類型和特點(diǎn)多種多樣，對土壤性質(zhì)的影響也各不相同。同一母質(zhì)類型在不同的生物氣候條件下可發(fā)育成不同的土壤類別，所以母質(zhì)不等于土壤，只是形成土壤的一種基本因素和主要的物質(zhì)基礎(chǔ)。802、氣候?qū)ν寥佬纬傻挠绊憵夂驅(qū)ν寥佬纬傻挠绊懼饕峭ㄟ^溫度、降水、濕度和蒸發(fā)等因素而起作用，即水熱條件及其動態(tài)的綜合。1）氣候控制著土壤形成的方向及其地理分布?xì)夂蛞蛩貨Q定著成土過程的水熱條件，直接影響到土壤中的水、氣、熱的狀況和變化。2）氣候制約著土壤的形成過程氣候?qū)Τ赏吝^程的影響主要表現(xiàn)在：母質(zhì)和土壤中礦物的風(fēng)化和淀積，有機(jī)質(zhì)的合成與分解，水分的蒸發(fā)和淋溶等過程。813、生物在土壤形成中的作用生物是促進(jìn)土壤發(fā)生發(fā)展的最活躍的因素。通過生物的循環(huán)，才能把大量的太陽能納入成土過程，才能使分散于巖石圈、水圈和大氣圈的多種養(yǎng)分物質(zhì)聚集于土壤之中，才能使土壤具有肥力并使之不斷更新。（1）生物對母質(zhì)的改造

單純風(fēng)化過程形成的疏松風(fēng)化層（regolith）不等于土壤。疏松的風(fēng)化層只有經(jīng)過生物的進(jìn)一步改造作用，才能出現(xiàn)土層的發(fā)育，形成真正的土體。82生物的改造作用包括兩個方面：A、有機(jī)質(zhì)的輸入在巖石剛剛進(jìn)行風(fēng)化和崩解的最初階段，一些低等的先鋒植物就已經(jīng)依靠釋放出來的少量養(yǎng)分而生活了。一代代的生物殘體不斷積累和分解，有些轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)加入到風(fēng)化層中，逐漸使原有的風(fēng)化層得到改造：a、腐殖質(zhì)是一種暗色無定形的膠體物質(zhì)，具有比粘粒還強(qiáng)的吸持養(yǎng)分和水分的能力；腐殖質(zhì)膠體使礦物質(zhì)顆粒組合成為團(tuán)聚體，改善了土壤的結(jié)構(gòu)性，協(xié)調(diào)了空氣流通與水分保蓄之間的矛盾。83b、不同植被類型向土壤輸入的有機(jī)殘體的數(shù)量和性質(zhì)是有差異的表6-7植被類型與土壤有機(jī)質(zhì)84圖6-18不同植被下土壤剖面有機(jī)質(zhì)含量分布規(guī)律85B、養(yǎng)分元素的富積生物改造作用的另一顯著影響是植物對養(yǎng)分元素的富積過程?；瘜W(xué)風(fēng)化所釋放出來的可溶性鹽和陽離子極易隨水流失，而植物根系卻能有選擇地吸收那些對植物生長有用的養(yǎng)分元素，暫時儲存在生物體內(nèi)，并通過殘落物的分解作用釋放至土壤的表層。在這個過程中，植物好象起著“循環(huán)泵”的作用，經(jīng)過長期不斷的植物篩選和循環(huán)，其他元素逐漸淋失，養(yǎng)分元素在土壤中相對富積起來（圖6-19）。86圖6-19生物對土壤形成的作用87C、地帶性土壤往往與特定的植被類型相對應(yīng)。例如，在溫帶，從針葉林、闊葉林到高草草原、矮草草原、半荒漠，對應(yīng)于灰化土、淋溶土、黑鈣土、栗鈣土和灰色荒漠土。圖6-20植被類型和土壤類型的關(guān)系

（BridgeworldSoil)884、地貌對土壤形成的影響地貌在成土中的作用主要表現(xiàn)在兩方面：—是地貌的組成物質(zhì)即成土母質(zhì)和巖石的性質(zhì)對成土的直接影響。另一是地貌的形態(tài)特征對其他成土因素和土壤本身的物質(zhì)和能量再分配的影響。圖6-21不同地形部位和地下水特點(diǎn)對水稻土剖面發(fā)育的影響895、時間因素對成土過程的影響時間因素是有別于其他成土因素的一類特殊因素，實(shí)際上它就是成土過程的歷史背景。1）從土壤開始形成時起直至當(dāng)前這段時間，稱為其絕對年齡。2）相對年齡則指土壤發(fā)育的某個階段或發(fā)育程度，可作為成土過程的強(qiáng)度及發(fā)育階段更替速度的指標(biāo)。906、人為因素對土壤形成和演變的影響人類對土壤的影響是多方面的，其中對耕作土壤的形成和發(fā)育的影響最為突出。但人類活動對土壤的影響與其他自然因素有根本的差別。主要表現(xiàn)在于：人類的活動是社會性的，它受社會制度和社會生產(chǎn)力的制約。在不同的社會制度和不同的生產(chǎn)力水平中，人類對土壤的影響及其效果就不一樣；另外，人類的活動往往是有意識、有目的給土壤以影響。1）積極影響2）消極影響916.2.3土壤形成的基本規(guī)律

土壤是自然界各成土因素綜合作用的結(jié)果。土壤學(xué)家B．P．威廉斯把自然土壤形成的基本規(guī)律概括為地表物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)過程和生物小循環(huán)過程矛盾的統(tǒng)一。這個規(guī)律具體表現(xiàn)在土壤肥力的發(fā)生和發(fā)展的過程中，其中植物有效養(yǎng)分的積累又是這一過程的最大特點(diǎn)。921、物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)地質(zhì)大循環(huán)是指巖石經(jīng)過風(fēng)化，其產(chǎn)物通過各種形式的剝蝕和搬運(yùn)過程堆積在低洼的地方成為沉積物，并在一定的地質(zhì)條件下經(jīng)過固結(jié)成巖作用成為沉積巖再經(jīng)地殼運(yùn)動抬升出露于陸地表面。這個以地質(zhì)歷史時間為周期的過程稱為地質(zhì)大循環(huán)。在成土過程中的作用：其以巖石的風(fēng)化過程和風(fēng)化產(chǎn)物的淋溶剝蝕過程對土壤形成的關(guān)系最為密切。932、生物小循環(huán)在成土過程中的作用生物小循環(huán)是指主要通過植物從土壤中選擇吸收所需的養(yǎng)分并存儲于活質(zhì)中，再以殘落物的形式歸還給地表，并通過微生物等的分解進(jìn)入土壤中的過程。即通過生物生長吸收、歸還、分解三個過程完成一個生態(tài)周期的循環(huán)。在成土過程中的作用：這個循環(huán)還具有更新快。范圍小，效率高等特點(diǎn)，對土壤肥力的發(fā)生和發(fā)展以及腐殖質(zhì)的形成和積累具有重大的意義。若這個循環(huán)中的某個環(huán)節(jié)發(fā)生故障或缺損必將造成生態(tài)失調(diào)，土壤肥力下降，土壤發(fā)育的進(jìn)程也將發(fā)生逆轉(zhuǎn)。943、大循環(huán)與小循環(huán)的關(guān)系

1）在土壤形成發(fā)育過程中主要涉及地質(zhì)大循環(huán)中的風(fēng)化和淋溶剝蝕二個環(huán)節(jié)的物質(zhì)流通，以及生物小循環(huán)的吸收，歸還和分解三個環(huán)節(jié)的物質(zhì)流通。這兩種物質(zhì)流通的方式，方向，速率和周轉(zhuǎn)期等都各不相同。但它們之間的關(guān)系又非常密切。2）風(fēng)化產(chǎn)物的淋溶剝蝕過程之主要方向是造成養(yǎng)分從土壤系統(tǒng)中的流失與分散；而整個生物活動過程則主要造成養(yǎng)分的保存與集中。3）從地球發(fā)展的地質(zhì)歷史時間來看，生物小循環(huán)是在地質(zhì)大循環(huán)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，沒有地質(zhì)大循環(huán)便沒有生物小循環(huán)，也沒有正常的土壤發(fā)生與發(fā)展。其次，生物小循環(huán)只是按個地質(zhì)大循環(huán)中一部分物質(zhì)的小規(guī)模循環(huán)。從地質(zhì)歷史時期來看，它最終也將納入大循環(huán)的行列之中。如煤的形成。956.2.4主要的成土過程成土過程的系統(tǒng)分析土壤是自然環(huán)境中一個相對獨(dú)立的系統(tǒng)，屬于開放系統(tǒng)。對土壤系統(tǒng)的研究側(cè)重于分析物質(zhì)的運(yùn)動和轉(zhuǎn)化，可以概括為四個基本過程：(1)

輸入（input）：疏松碎屑物；水分（降水、徑流等）；溶解物質(zhì)和懸浮物質(zhì)（隨水加入）；有機(jī)質(zhì)（源自植物與動物）；O2（來自大氣）等。

96(2)

輸出（output）：表層土壤（被侵蝕）；水分（向大氣的蒸發(fā)和向地下的滲透）；溶解物質(zhì)和懸浮物質(zhì)（隨水流帶走）；CO2和N2（隨土壤礦質(zhì)化和反硝化作用而釋放）等。97(3)

轉(zhuǎn)移（translocation）——是指物質(zhì)在土壤內(nèi)部的位置移動，在大部分情況下移動是向下進(jìn)行的。轉(zhuǎn)移包括：A、淋洗（eluviation）——粘粒、有機(jī)質(zhì)、鐵鋁氧化物等膠體物質(zhì)及較大的礦物顆粒以水中懸浮狀態(tài)進(jìn)行的向下淋洗（eluviation），B、淋溶（leaching）——簡單鹽類與其他離子以溶解狀態(tài)發(fā)生的向下淋溶（leaching），C、有時也發(fā)生向上的轉(zhuǎn)移（蒸發(fā)較強(qiáng)時）和側(cè)向的移動（坡度較陡時）。98上述轉(zhuǎn)移可以歸納為：A、物理的或機(jī)械的轉(zhuǎn)移——物質(zhì)轉(zhuǎn)移主要是由土壤內(nèi)部的水流帶動和控制的。B、生物轉(zhuǎn)移——包括一部分土壤動物的搬運(yùn)活動和植物根系對養(yǎng)分元素的選擇性吸收引起的物質(zhì)轉(zhuǎn)移。99(4)

轉(zhuǎn)化（transformation）——主要是指在土體內(nèi)物質(zhì)存在形式或性質(zhì)的改變。如：A、殘落物（litter）轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)（humus）；B、原生礦物（primarymineral）轉(zhuǎn)化為次生礦物（secondarymineral）；C、養(yǎng)分元素從封閉狀態(tài)轉(zhuǎn)化為自由狀態(tài)；D、鐵錳結(jié)核的形成；E、結(jié)構(gòu)體的組織等等。100

(5)總結(jié)A、輸入和輸出過程代表的是土壤系統(tǒng)與外界的物質(zhì)交換；B、轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化則主要反映的是土體內(nèi)部的物質(zhì)位移、變動與重新組合。C、四種過程是土壤系統(tǒng)分析的理論基礎(chǔ)和高度概括。1011、原始土壤形成過程1）條件：在裸露的巖石表面或薄層的巖石風(fēng)化物上。2）過程：著生細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物，繼生長藻類，再后生長地衣、苔蘚，它們開始積累有機(jī)質(zhì)，并為高等植物生長創(chuàng)造條件。3）結(jié)果：形成土層較薄的原始土壤。1022、土壤的灰化過程

1)條件：在寒帶或寒溫帶濕潤氣候和生長針葉林條件下，堆積了較厚的枯枝落葉層，滲水性強(qiáng)并富含單寧和樹脂類物質(zhì)，在真菌的分解產(chǎn)生一種強(qiáng)有機(jī)酸——富里酸。2)過程：殘落物中鹽基含量少，富里酸得不到中和，這強(qiáng)有機(jī)酸對土壤礦物起強(qiáng)烈的破壞作用。在這強(qiáng)酸性淋溶作用下，表層除石英外，其他礦物元素皆被淋失或流走。3)結(jié)果：在殘落物層下部形成強(qiáng)酸性灰白色土層，稱灰化層。這是灰化土的典型特征。1033、土壤粘化過程

1）條件：主要是在暖濕氣候條件下2）過程：化學(xué)風(fēng)化作用強(qiáng)烈，原生礦物分解而次生粘土礦物大量形成（殘積和淋溶兩種粘化），以致在土體中尤其在心土層質(zhì)地粘重，主要以高嶺土為主。如紅壤和黃壤。當(dāng)然，其他土壤都發(fā)生粘化作用，但并不一定是以高嶺土占優(yōu)勢。3）結(jié)果：粘粒在土壤剖面中聚集。1044、富鋁脫硅化過程1）條件：在濕熱帶的森林條件下2）過程：原生礦物徹底分解，不但鹽基強(qiáng)烈淋失，硅酸也大量淋失，高嶺土中的鐵和鋁也發(fā)生分離，結(jié)果鋁和鐵的氧化物及氫氧化物在土層中大量積聚，常形成鋁土礦和鐵盤。土壤礦質(zhì)養(yǎng)分不豐富，呈酸性，代換量低，土色深紅。如磚紅壤。3）土壤表層形成高價的R物，并使地表呈現(xiàn)紅色。1055、腐殖質(zhì)化(生草化)過程1）條件：在草原及草甸的生物氣候條件下。2）過程：土壤上部積累大量的有機(jī)質(zhì)，在微生物的作用下進(jìn)行強(qiáng)烈的腐殖化作用，積累了大量的腐殖質(zhì)。其中草甸與草原又稍有差異，但腐殖質(zhì)含量都比其他土壤豐富得多。如草甸土和黑鈣土。3）結(jié)果：土壤表層形成深厚的腐殖質(zhì)層。1066、泥炭化過程1）條件：在潮濕的沼澤地中。2）過程：土壤表層積累的大量有機(jī)質(zhì)在嫌氣的還原條件下得不到充分的分解和轉(zhuǎn)化，其中許多難以分解的物質(zhì)如纖維、木素、樹脂等不斷積累下來，并和各種生物殘體及腐殖質(zhì)等堆積在一起。3）結(jié)果：土地表層形成一個泥炭層。1077、碳酸鈣的淋積過程1）條件：在半干旱的草原氣候條件下。2）過程：淋溶作用較弱，大部分易溶性鹽類如氯，硫、鈉、鉀等雖從土體中淋失，而鈣、鎂等鹽類只部分淋失，硅、鐵、鋁則基本上未遷移。土壤溶液和地下水均為鈣離子所飽和，從土壤表層向下遷移的鈣便在一定深度上又積聚起來。3）結(jié)果：在土壤剖面中形成鈣積層，如黑鈣土、栗鈣土、棕鈣土等。1088、鹽化和脫鹽過程

鹽化過程

1）條件：在自然或人為因素影響下。2）過程：鹽化過程就是各種易溶性鹽類在土壤表層逐漸積累的過程。當(dāng)其含鹽量達(dá)0.2％以上而危害作物正常生長時，就稱為鹽土。鹽化過程是鹽分遷移和重新積聚并參與土壤形成的過程。3）結(jié)果：土壤表層形成鹽聚集層。脫鹽過程

1）鹽土在自然或人為因素影響下2）過程：過量的可溶性鹽逐漸從土體中排除出去，使其含量達(dá)到正常范圍的過程，稱脫鹽作用。3）結(jié)果：土壤表層鹽分減少，如海灘圍墾而成的耕地。1099、堿化和脫堿過程

堿化：土壤吸收性復(fù)合體上交換性鈉離子占陽離子交換量的30%以上，Ph值大于9，呈強(qiáng)堿性反應(yīng)，并引起土壤物理性質(zhì)惡化的過程。

脫堿過程1）條件：受自然或人為影響。2）過程：土壤堿化后，由于雨水的淋溶作用及堿土柱狀層不透水性的滯水作用，膠體上吸收性鈉逐漸被H+代換。這種過程的發(fā)展引起了土壤吸收性復(fù)合體的局部破壞，既使吸收性復(fù)合體有機(jī)質(zhì)部分被迅速排除，也使Na+在溶液中呈NaOH狀態(tài)，使鋁硅酸鹽不斷受破壞。3）結(jié)果：堿化層柱狀結(jié)構(gòu)上附有紅色的R2O3和白色的硅粉，成為脫堿土。其形成過程稱脫堿作用。11010、潛育化過程

1）條件：在長期滯水條件下。2）過程：由于嫌氧和還原作用，鐵、錳等處于還原態(tài)并易流失，使粘粒中的硅鋁率和硅鋁鐵率高。

SiO2/Al2O3

、SiO2/R2O33）結(jié)果：土體呈青灰色。如沼澤土。某些水稻土更為典型。11111、潴育化過程1）條件：地下水位季節(jié)變化。2）過程：氧化和還原作用交替進(jìn)行。

3）結(jié)果：形成一個銹紋銹斑、黑色鐵錳結(jié)核的土層。12、白漿化過程

1）條件：上層滯水。2）過程：潴育漂洗。3）結(jié)果：白漿層11211、土壤熟化過程指耕作土在自然和人為因素綜合影響下進(jìn)行的土壤發(fā)育過程。其中人為因素居主導(dǎo)地位。主要表現(xiàn)在三個方面的改變或改造：1)土體構(gòu)造(或剖面構(gòu)造)的改造；2)消除土體中對作物生長有障害的因素；3)改善土壤的水、氣、熱狀況及調(diào)節(jié)和補(bǔ)充土壤養(yǎng)分，使肥力達(dá)到耕種的最良的要求。熟化過程是隨農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而日益深化。在各自然帶或自然區(qū)，土壤熟化過程各有自己的特點(diǎn)。1136.3土壤的類型與分布6.3.1土壤分類問題

1、國外土壤分類土壤分類是土壤地理學(xué)的一個重要內(nèi)容。目前在國際上還沒有統(tǒng)一的土壤分類方案?，F(xiàn)有的一些分類方案也還處于發(fā)展之中?，F(xiàn)有的分類歸納起來可分如下幾種體制：1)以美國為代表的分類，主要運(yùn)用診斷土層為分類依據(jù)。所謂診斷土層是指經(jīng)過一定的成土過程，在剖面上發(fā)育而成的具有特征標(biāo)志的層次，它能反映出一些具體的土壤屬性，可以直接感知和定量地測定。2)以蘇聯(lián)為代表的土壤發(fā)生分類。我國解放后的土壤分類也受其影響。1143)西歐的土壤形態(tài)發(fā)生學(xué)分類，即既考慮土壤的形態(tài)特征，也注意土壤的發(fā)育程度與成因?？梢詭毂榷骷{W.L.Kubiena)和米肯豪森(E.M?ckenhausen)為代表。主要觀點(diǎn)是重視土壤水分移動特征；重視母質(zhì)及風(fēng)化類型；重視有機(jī)質(zhì)的分解狀態(tài)(如分出生的，熟的和粗的各種腐殖質(zhì)類)。1152、中國土壤分類（1）發(fā)展過程

中國近代土壤始于30年代。30年代——50年代初，美式分類54年，蘇聯(lián)式的土壤發(fā)生學(xué)分類60——70年代，世界土壤分類出現(xiàn)定量化趨勢，土壤系統(tǒng)分類成為主流80年代中期，中國建立和發(fā)展了自己的土壤系統(tǒng)分類目前，發(fā)生學(xué)分類系統(tǒng)與土壤系統(tǒng)分類并存116（2）中國土壤的發(fā)生學(xué)分類把成土因素、成土過程和土壤屬性(較穩(wěn)定的性態(tài)特征)三者結(jié)合起來考慮；同時，把耕作土與自然土作為統(tǒng)一的整體來考慮，注意了生產(chǎn)上的實(shí)用性。分類系統(tǒng)采用六級的等級分類制?，F(xiàn)將分類級別及劃分依據(jù)簡述如下：1171．土綱；根據(jù)成土過程的共同特點(diǎn)加予概括。2．土類：為分類的基本單元。它是在一定的自然條件或人為因素作用下形成的，具有獨(dú)特的成土過程和土體構(gòu)造。各土類之間有質(zhì)的差別。如磚紅壤土類是代表熱帶雨林下高度化學(xué)風(fēng)化，富含游離鐵，鋁的酸性土壤；水稻土類是在水型熟化條件下形成的，具有特定土體構(gòu)造的土壤，等等。3．亞類：是土類中的不同發(fā)育階段，或土類間的過渡類型。如黑鈣土類分為典型黑鈣土、碳酸鹽黑鈣土，淋溶黑鈣土，草甸黑鈣土等亞類。1184．土屬：是承上啟下的單元。主要依據(jù)母質(zhì)。侵蝕程度、耕種熟化情況等地方性因素劃分。如紅壤按母質(zhì)影響分為鐵質(zhì)的、鐵鋁質(zhì)的，硅鐵質(zhì)的等土屬；鹽土按鹽分組成來劃分。5．土種：是分類的基層單元。據(jù)發(fā)育程度或熟化程度劃分。同一土種不僅母質(zhì)相同而且剖面構(gòu)造特征也應(yīng)相似。如山區(qū)土壤按土層厚度、有機(jī)質(zhì)含量等的差異來劃分。鹽土按鹽化程度劃分，等等。6．變種：是土種內(nèi)的變化，一般以表層或耕作層的某些變化來劃分。119現(xiàn)將土綱和土類開列如下：

1.富鋁土綱：包括磚紅壤、磚紅壤性紅壤(赤紅壤）、紅壤、黃壤、燥紅壤等土類；2.淋溶土綱：包括黃棕壤、棕壤、暗棕壤(灰棕壤)、棕色針葉林土、漂灰土(棕色泰加林土)、灰色森林土等土類；3.半淋溶土綱：包括褐土、黃綿土、樓上、灰褐土；4.鈣層土：黑壚土、黑鈣土、栗鈣土、棕鈣土、灰鈣土等；5.石膏鹽層土綱：包括灰漠土、灰棕鈣土、棕漠土、龜裂土等土類；1205．鹽成土綱：包括鹽土、堿土等土類；6．巖成土綱：包括紫色土、黑色石灰(巖)土、紅色石灰土，磷質(zhì)石灰土、風(fēng)砂土等上類；7．半水成土綱：包括黑土、白漿土、草甸土、潮土、灌淤土、砂姜黑土等十類；8．水成土綱：包括沼澤土、泥炭土；9．水稻土綱：只水稻土一類；10．高山土綱：包括高山草甸土、亞高山草甸土、高山草原土、亞高山草原土、高山寒漠土、高山漠土等土類。121（3）中國土壤系統(tǒng)分類把中國土壤劃分出14個土綱；有機(jī)土、人為土、灰土、火山灰土、鐵鋁土、變性土、干早土、鹽成上、潛育土，均腐土、富鋁土、淋溶土、雛形土和新成土。122表6-8中國土壤系統(tǒng)分類土綱和亞綱1236.3.2土壤空間分布規(guī)律

土壤的地域分布具有一定的規(guī)律性，最基本的有緯度地帶性和干濕度地帶性分布規(guī)律(圖6—22)，其次是垂直分異規(guī)律。圖6—22世界土壤分布略圖1241．土壤的緯度地帶性由于太陽輻射和熱量在地表隨緯度方向發(fā)生遞變，從而導(dǎo)致氣候、生物等成土因素以及土壤的性質(zhì)和類型也按緯度方向呈有規(guī)律的更替。這種現(xiàn)象稱為土壤的緯度地帶性分異。這個規(guī)律首先由B．B．道庫恰耶夫闡述得最清楚，并提出了地帶性學(xué)說。

125圖6—23歐亞大陸土壤水平分布示意圖(據(jù)馬溶之)1262．干濕度地帶性分布海陸的差異使水分條件和生物等成土因素從沿海至內(nèi)陸發(fā)生有規(guī)律的變化，土壤帶譜也從沿海至內(nèi)陸大致平行于海岸線呈帶狀分布規(guī)律。在我國溫帶、暖溫帶表現(xiàn)明顯。3．土壤的垂直分布在山地土壤中當(dāng)山體達(dá)足夠高度時，熱量由下而上迅速遞減，降水則在一定高度內(nèi)遞增并超過一定高程后即行降低，因而引起植被等成土因素以及土壤的性質(zhì)和類型亦隨高度而發(fā)生垂直分帶和有規(guī)律的更替，這種現(xiàn)象稱為垂直分布。山地土壤各類型的垂直排列順序等結(jié)構(gòu)型式，稱為土壤垂直帶譜。127圖6—24喜馬拉雅山的南北坡和秦嶺的南北坡128圖6-25中國土壤水平地帶分布模式1296.4土壤類型特征（自學(xué)）1、有機(jī)土

1)土綱的定義有機(jī)土是富含有機(jī)質(zhì)的土壤。相當(dāng)于土壤發(fā)生學(xué)分類中的泥炭土。分布于全球地勢低洼低地。生長以莎草科為主的植被，土體通氣條件差，有機(jī)質(zhì)不能充分分解，形成厚達(dá)1—2m或更厚的有機(jī)土壤物質(zhì)。土體中物質(zhì)還原作用強(qiáng)，剖面一定部位顯現(xiàn)灰藍(lán)色或灰色潛育層。1302）有機(jī)土壤物質(zhì)為主要診斷層：土表在至石質(zhì)或準(zhǔn)石質(zhì)接觸面范圍內(nèi)有機(jī)土壤物質(zhì)占總土層厚度的2／3或更厚，若有礦質(zhì)土層，其總厚度小于等于10cm則大多數(shù)年份每年有6個月或更多時間被水飽和(人為排水除外)，而且其上界位于土表至40cm范圍內(nèi)，總厚度如下：①若苔蘚纖維占體積的3／4或更多，或容重小于0.1mg／m3

，為大于等于60cm；②若有機(jī)土壤物質(zhì)由高腐或半腐物質(zhì)組成，或由纖維物質(zhì)組成，其中苔蘚物質(zhì)(按體積計(jì))小于3／4或容重為0.1-0.4mg／m3

，則為大于等于40cm。1312、人為土

土綱定義和主要診斷層：人為土是人為耕作灌溉和施肥培育下的土壤。相當(dāng)于土壤發(fā)生學(xué)分類的水稻土、土婁土、灌淤土、菜園土。具有不同種類的人為表層，厚度一般大于等于50cm，土壤肥力比起源土壤高，且多蚯蚓和土壤動物及磚塊、瓦片土壤侵入體。人為土在我國分為：①水耕人為土，凡生長期超過100天有水源灌溉的地區(qū)均可種水稻。具人為滯水水分狀況，診斷層為水耕表層和水耕氧化還原層。②旱耕人為土，全國各地均有分布，其診斷層：有肥熟表層和磷質(zhì)耕作淀積層的稱肥熟旱耕人為土，主要分布于城市郊區(qū)；有灌淤表層的稱灌溉旱耕人為土，分布于年降雨量小于350mm的干旱和半干旱地區(qū)；有土墊性堆墊表層的稱土墊旱耕人為土，分布于黃土高原及汾渭盆地；有泥墊性堆墊表層的稱泥墊旱耕人為土，分布于亞熱帶濱河洼涂地和湖沼地區(qū)。

1323、灰土

土綱定義：灰土是具有螯合淋溶作用，土表至60cm范圍內(nèi)有灰化層的土壤。相當(dāng)于土壤發(fā)生學(xué)分類的漂灰土、灰化土。主要分布在俄羅斯、北歐和加拿大等地，我國面積小，見于大興安嶺北端、長白山北坡和青藏高原東南緣，氣候寒冷濕潤，主要植被為苔草—杜鵑—冷杉林(藏東南緣)，杜香—落葉松林(長白山北坡)、杜香、杜鵑—落葉松林(大興安嶺北端)。成土過程中淋溶層中礦物分解成各種氧化物，部分被淋溶，Si02趨于積累?；一矸e層為主要診斷層，具備兩個條件：①厚度大于等于2.5cm，一般位于漂白層之下；②由大于85％的灰化淀積物質(zhì)組成，pH小于5.5，有機(jī)碳≥12g／kg。1334、火山灰土

土綱定義：火山灰土是指發(fā)育在火山噴發(fā)物和火山碎屑物上的土壤。相當(dāng)于土壤發(fā)生學(xué)分類初育土綱中的火山灰土。它包括弱風(fēng)化含有大量火山玻璃質(zhì)的土壤和較強(qiáng)風(fēng)化富含短序粘土礦物的土壤。我國分布面積很小，多見于東北地區(qū)五大連池、長白山及云南騰沖等地。由于火山灰土發(fā)育和風(fēng)化程度較低，土體構(gòu)型多為A—BW—C或A—C剖面。A層厚一般大于30cm，呈黑色高度腐殖質(zhì)化，有機(jī)質(zhì)含量高，形成有機(jī)表層、暗沃表層或暗瘠表層；BW層黃棕色，質(zhì)地略緊實(shí)。成土過程迅速，水解作用將火山灰風(fēng)化成無定形的鋁硅酸鹽，腐殖質(zhì)化作用形成穩(wěn)定的有機(jī)—無機(jī)絡(luò)合物。134火山灰土的診斷特性：土壤中火山灰物質(zhì)占全土重量的60％以上或更高，礦物組成中以水鋁英石、伊毛鎬石、水鋁鐵石等短序礦物占優(yōu)勢，伴有腐殖質(zhì)絡(luò)合物。除有機(jī)碳含量必須小于250g／kg外，還應(yīng)符合下列三條件：①草酸銨提取的鋁和二分之一的鐵的總量至少為2％；②容重不大于0.9mg／m3；③磷酸鹽吸持量至少為25％。1355、鐵鋁土

土綱定義和主要診斷層，是指土左至150cm范圍內(nèi)具有高度富鐵鋁化作用的鐵鋁層的土。相當(dāng)于土壤發(fā)生學(xué)分類中的赤紅壤、赤黃壤。我國主要分布十臺、閩、粵、桂、滇等省區(qū)，氣候高溫多雨，植被為熱帶季雨林和南亞熱帶季雨林。土壤物質(zhì)高度風(fēng)化，細(xì)土部分富含粘粒，大部分在400—600g／kg之間，剖面上廠分布均勻：土壤風(fēng)化達(dá)比較高的階段，K2O含量小于10g／kg，幾乎不含可風(fēng)化礦物，鹽基元素強(qiáng)烈淋溶，鐵鋁氧化物相對富集，pH在4.2—5.3之間；鐵鋁層是鐵鋁土的主要診斷層；①厚度大干等于30cm；②粘粒含量大于等于80g／kg；③陽離子交換量(CEC7)小于16cmol(+)／kg，實(shí)際陽離／交換量(ECEC)小于12cmol(+)／kg，①50-200?m，粒級中可風(fēng)化礦物小于10％．細(xì)土中全鉀含量小于8g／kg。1366、變性土

土綱定義和主要鑒別特性：變性土是—種富含蒙皂石等膨脹性粘土礦物，具高脹縮什的粘質(zhì)開裂土壤，相當(dāng)于土壤發(fā)生學(xué)分支中的砂姜黑土，玄武巖及頁巖、泥巖上發(fā)育的赤紅壤。在我國分布比較分散，豐要害見于淮北平原，多發(fā)育于粘質(zhì)河湖相沉積物、基性火成巖和粘質(zhì)沉積巖等母質(zhì)上，在干混交替條件下，土體干時開裂，濕時閉合，開裂與閉合交替出現(xiàn)產(chǎn)生不同形式的土壤擾動作用：高吸附力和大的活性表面使土壤具有較高的陽離子交換羞：上壤顏色較深，但有機(jī)質(zhì)含量小高。其診斷依據(jù)：①礦質(zhì)土表至100cm范圍內(nèi)有變性特征；②礦質(zhì)土表至50cm深度范圍內(nèi)無石質(zhì)或準(zhǔn)石質(zhì)接觸面。1377、干旱土

土綱定義和主要診斷層：干早上是指發(fā)育在干旱水分條件下具有干旱表層和任一表下層的土壤。相當(dāng)于土壤發(fā)生學(xué)分類中的棕鈣上、灰鈣土、高山及亞高山草原土、灰棕漠土、棕漠土。廣泛分布于世界干早半干旱地區(qū)。我國在年降水量小于350mm地區(qū)廣為發(fā)育。植被為旱生叢生禾草、早牛和超旱塵小半灌木及灌木，覆蓋度1％～15％，干旱程度愈高的地區(qū)植被愈稀疏，總生物量隨降水量減少而降低。土壤淋溶弱，形成具有低腐殖質(zhì)含量的特征表層，碳酸鈣、石膏、易溶鹽在剖面不同部位聚積。干旱土主要診斷層有：①干旱表層；②土表至100cm范圍內(nèi)有一層或更多的如下土層：粘化層、雛形層、鈣積層、超鈣積層、超石膏層、鹽積層、超鹽積。1388、鹽成土

土綱定義和主要診斷層：鹽成土是指在礦質(zhì)土表至30cm范圍內(nèi)有鹽積層，或在礦質(zhì)土表至75cm范圍內(nèi)有堿積層，而無干早表層的土壤。相當(dāng)于土壤發(fā)生學(xué)分類中的鹽土和堿土。主要發(fā)育于內(nèi)陸干旱半干旱地區(qū)的低平洼地及濱海地區(qū)低地，氣候干旱，降水量少，地