土壤地理学土壤形成因素学说.pptx

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1、会计学1土壤地理学土壤形成因素学说土壤地理学土壤形成因素学说1.掌握生物气候、母质、地质水文因素掌握生物气候、母质、地质水文因素对土壤形成发育的影响对土壤形成发育的影响2.认识时间与土壤发育之间的相互关系认识时间与土壤发育之间的相互关系3.掌握土壤地理发生学的基本理论掌握土壤地理发生学的基本理论4.理解人类活动对土壤发育的影响。理解人类活动对土壤发育的影响。教学重点第1页/共60页成土因素成土因素(soil-forming factor)成土母质成土母质(parent material)风化壳风化壳(weathering crust)关键词第2页/共60页知识结构4.1 道库恰耶夫成土因素道库

2、恰耶夫成土因素学说学说 4.24.6 土土壤壤形形成成的的气气候候、生生物物、母母质质、地地形形与水文因素与水文因素4.7 土壤形成的时间因素4.8 土壤形成的人为因素 认识土壤发生学说认识土壤发生学说掌握土壤与生物气候、土壤水运动特征，土壤水热状况掌握土壤与生物气候、土壤水运动特征，土壤水热状况熟悉土壤时间发育序列及人类对土壤发育的影响熟悉土壤时间发育序列及人类对土壤发育的影响第3页/共60页 4.1.1 成土因素学说基础成土因素学说基础 德德国国科科学学家家亚亚历历山山大大 冯冯 洪洪堡堡在在亚亚洲洲地地质质学学和和气气候候学学片片断断中中，揭揭示示了了欧欧亚亚大大陆陆中中西西部气候与植被

3、的规律性变化；部气候与植被的规律性变化；4.1 道库恰耶夫成土因素学说道库恰耶夫成土因素学说第4页/共60页 现现代代土土壤壤地地理理学学奠奠基基人人道道库库恰恰耶耶夫夫，1919世世纪纪末末在在科科学学调调查查的的基基础础上上，将将广广阔阔地地域域土土壤壤与与其其自自然然条条件件联联系系起起来来，创创立立了了成成土土因因素素学学说说。道道库库恰恰耶耶夫夫创创立立了了土土壤壤调调查查与与制制图图方方法法，即土壤地理比较法。即土壤地理比较法。土土壤壤调调查查以以土土壤壤剖剖面面为为依依据据，编编制制土土壤壤发发生生类类型型图图，发发表表了了著著名名论论著著俄俄国国的的黑黑钙钙土土第5页/共60页

4、 道库恰耶夫道库恰耶夫(1881年年)首次建立了土壤与首次建立了土壤与成土因素的函数关系成土因素的函数关系 f(,)式中：式中：表示土壤；表示土壤；,分别表示分别表示气候、生物、母质和时间气候、生物、母质和时间因素。道库恰耶因素。道库恰耶夫认为地形只对夫认为地形只对“隐域土隐域土”有重要意义，有重要意义，故未将故未将地形地形因子列入。他还提出土壤是一因子列入。他还提出土壤是一个独立自然体，使土壤从岩石风化物中划个独立自然体，使土壤从岩石风化物中划分出来，成为现代土壤科学及土壤地理学分出来，成为现代土壤科学及土壤地理学的独特研究对象。的独特研究对象。第6页/共60页 俄国土壤学家威廉斯俄国土壤学

5、家威廉斯土壤形成的生物土壤形成的生物发生学说发生学说 4.1.2 成土因素学说的发展成土因素学说的发展 美国土壤学家美国土壤学家H.詹尼詹尼(Jenny H)对土壤与对土壤与成土因素进行了深入研究，于成土因素进行了深入研究，于1941年发表年发表Factors of Soil Formation，提出，提出S=f(Cl,O,R,P,T,)，简称，简称clorpt函数函数式，成为土壤形成的通用公式。式，成为土壤形成的通用公式。第7页/共60页 詹尼认为在成土过程中的生物主导并不詹尼认为在成土过程中的生物主导并不詹尼认为在成土过程中的生物主导并不詹尼认为在成土过程中的生物主导并不是千篇一律的现象，

6、在不同地区、不同是千篇一律的现象，在不同地区、不同是千篇一律的现象，在不同地区、不同是千篇一律的现象，在不同地区、不同类型的土壤往往有某一因素占优势。类型的土壤往往有某一因素占优势。类型的土壤往往有某一因素占优势。类型的土壤往往有某一因素占优势。4.1.3 4.1.3 现代土壤发生学（简略）现代土壤发生学（简略）六大成土因素：母质、生物、气候、六大成土因素：母质、生物、气候、地形、时间、人类活动地形、时间、人类活动第8页/共60页 气气候候要要素素如如气气温温、降降水水、风风力力对对土土壤壤形形成发育具有重要的影响。成发育具有重要的影响。4.2 土壤形成的气候因素土壤形成的气候因素第9页/共6

7、0页 1.气温对土壤温度的作用气温对土壤温度的作用 实实验验表表明明：气气温温与与土土壤壤温温度度之之间间存存在在着着明明显显的的正正相相关关（见见图图），但但也也有有一一定定的差异。的差异。4.2.1 4.2.1 气温对土壤形成的作用气温对土壤形成的作用第10页/共60页 2.2.气温对成土过程的作用气温对成土过程的作用 气气温温及及其其变变化化对对土土壤壤矿矿物物体体的的物物理理崩崩解解、土土壤壤有有机机物物与与无无机机物物的的化化学学反反应应速速率率有有明明显显的的作作用用；气气温温及及其其变变化化对对土土壤壤水水分分的的蒸蒸散散、土土壤壤矿矿物物的的溶溶解解和和沉沉淀淀、有有机机质质的

8、的分分解解与与腐腐殖殖质质的的合合成成都都有有重重要要的的影影响响，从从而而制制约约土土壤壤中中元元素素迁迁移移的的方方式。式。第11页/共60页图4-3 不同地带土壤中苜蓿碎屑分解速率热带雨林热带雨林波哥大草原波哥大草原内华达山内华达山地地积雪区积雪区第12页/共60页读图分析结论：读图分析结论：读图分析结论：读图分析结论：热带雨林热带雨林热带雨林热带雨林波哥大草原波哥大草原波哥大草原波哥大草原内华达山地内华达山地内华达山地内华达山地积雪区积雪区积雪区积雪区 温度越高，植物碎屑分解率越高温度越高，植物碎屑分解率越高温度越高，植物碎屑分解率越高温度越高，植物碎屑分解率越高第13页/共60页图4

9、-4 不同温度带风化壳分异图式第14页/共60页读图分析结论：读图分析结论：极地极地苔原苔原寒温带寒温带温带温带亚热带亚热带热带热带 温度越高，土壤矿物风化越强，风化壳越厚，温度越高，土壤矿物风化越强，风化壳越厚，粘粒越多。粘粒越多。第15页/共60页1.1.气温湿润状况与土壤水分状况（略）气温湿润状况与土壤水分状况（略）4.2.2 4.2.2 降水对成土过程的作用降水对成土过程的作用第16页/共60页2.2.大气降水对成土过程的影响大气降水对成土过程的影响 水分是矿物风化与成土过程的媒介与载体水分是矿物风化与成土过程的媒介与载体 年降水量与土壤淋溶年降水量与土壤淋溶淀积的关系。淀积的关系。K

10、+Na+；Ca2+Mg2+；干旱区干旱区 半干旱半湿润区半干旱半湿润区 湿润区湿润区第17页/共60页图图4-6 美国中部土壤碳酸钙层出现深度与年降水量关系图美国中部土壤碳酸钙层出现深度与年降水量关系图(据据Jenny,1983)第18页/共60页图4-7 土壤剖面发育与气候湿润度的关系图第19页/共60页图4-8 印度24等温沿线区表土有机碳含量与年降水量关系图第20页/共60页读图分析结论：读图分析结论：读图分析结论：读图分析结论：一般情况，土壤有机质的积累强度随区域降水的增加而增加，但降一般情况，土壤有机质的积累强度随区域降水的增加而增加，但降一般情况，土壤有机质的积累强度随区域降水的增

11、加而增加，但降一般情况，土壤有机质的积累强度随区域降水的增加而增加，但降水增加到一定程度后，积累过程又收到抑制（水增加到一定程度后，积累过程又收到抑制（水增加到一定程度后，积累过程又收到抑制（水增加到一定程度后，积累过程又收到抑制（P129P129）。）。）。）。第21页/共60页 风风力力导导致致土土壤壤表表层层分分粒粒大大量量流流失失，即土壤风蚀沙化。沙尘暴即土壤风蚀沙化。沙尘暴 4.2.3 4.2.3 风对成土过程的作用（略）风对成土过程的作用（略）第22页/共60页 生生物物将将太太阳阳辐辐射射能能转转变变为为化化学学能能引引入入成成土土过过程程，并并合合成成土土壤壤腐腐殖殖质质。在在

12、土土壤壤中中生生活活着着有有数数百百万万种种植植物物、动动物物和和微微生生物物，它它们们的的生生理理代代谢谢过过程程构构成成了了地地表表营营养养元元素素的的生生物物小小循循环环，使使得得养养分分在在土土壤壤中中保保持持与与富富集集，从从而而促促使使了了土土壤壤的的发发生生与与发发展展，如如图图4-124-15所示。所示。4.3 土壤形成的生物因素土壤形成的生物因素第23页/共60页4.3.1 4.3.1 植物群落原生演替与土壤起源植物群落原生演替与土壤起源（略）（略）第24页/共60页1.1.植物在土壤有机质积累中的作用植物在土壤有机质积累中的作用 将将分分散散在在母母质质、水水圈圈和和大大气

13、气圈圈中中的的营营养养元元素素选选择择性性地地吸吸收收起起来来，利利用用太太阳阳辐辐射射能能合合成成有有机机质质，从从而而将将太太阳阳辐辐射射能能转转化为化学潜能并引入成土过程之中。化为化学潜能并引入成土过程之中。4.3.2 4.3.2 植物在土壤形成过程中的作用植物在土壤形成过程中的作用第25页/共60页(1)(1)不不同同植植被被向向土土壤壤提提供供的的有有机机物物量量差差异巨大。（读表异巨大。（读表4-24-2）热热带带雨雨林林亚亚热热带带常常绿绿阔阔叶叶林林温温带带落落叶叶阔阔叶林叶林 泰加林泰加林 草原荒漠草原荒漠 第26页/共60页(2)(2)不不同同植植被被向向土土壤壤归归还还有

14、有机机物物的的方方式式不同不同 木本植物木本植物 枯枝落叶枯枝落叶第27页/共60页草本植物草本植物 死亡根系死亡根系第28页/共60页图4-14 不同植物作用下形成土壤的有机质垂直分布比较第29页/共60页读图分析结论读图分析结论 草本植物土壤腐殖质的剖面分草本植物土壤腐殖质的剖面分布特征：布特征：舌状分布，即随土层深度逐渐舌状分布，即随土层深度逐渐递减递减 木本植物土壤腐殖质的剖面分木本植物土壤腐殖质的剖面分布特征：布特征：锲状分布，即随土层深度逐渐锲状分布，即随土层深度逐渐递减递减 为什么？为什么？第30页/共60页案例分析题：案例分析题：阴那山实习观察发现，海拔阴那山实习观察发现，海拔

15、1000米以上的山地灌丛草甸土有米以上的山地灌丛草甸土有机质层厚且颜色深，而机质层厚且颜色深，而400米左米左右的山地红壤剖面却没有发现明右的山地红壤剖面却没有发现明显的灰黑色有机质层，为什么？显的灰黑色有机质层，为什么？第31页/共60页2.2.植物对土壤矿物质养分及性状的影响植物对土壤矿物质养分及性状的影响 植植物物将将分分散散的的营营养养元元素素选选择择性性吸吸收收，合合成成有有机机质质，死死亡亡后后残残体体又又归归还还土土壤壤 营养元素的富集营养元素的富集 改善土壤性状改善土壤性状 第32页/共60页 参参与与了了土土壤壤中中有有机机质质和和能能量量的的转转化化过过程程，动动物物通通过

16、过吞吞噬噬大大量量粗粗大大的的有有机机质质，通通过过动动物物体体内内消消化化之之后后排排出出的的代代谢谢物物质质，再由微生物进行分解并合成土壤腐殖质。再由微生物进行分解并合成土壤腐殖质。4.3.3 4.3.3 动物在土壤形成过程中的作用动物在土壤形成过程中的作用第33页/共60页 分分解解复复杂杂有有机机质质促促使使其其矿矿质质化化及及营营养元素的释放养元素的释放 合成土壤腐殖质合成土壤腐殖质 加速无机质的转化加速无机质的转化4.3.4 4.3.4 微生物在土壤形成过程中的作用微生物在土壤形成过程中的作用第34页/共60页图4-15 生物群落及其对成土过程的作用图式第35页/共60页 母母质质

17、是是土土壤壤形形成成的的物物质质基基础础，在在生生物物气气候候作作用用下下，母母质质表表面面逐逐渐渐转转变变成成土土壤壤。母母质质对对成成土土过过程程有有一一定定作作用用，这这种种作作用用愈愈是是在在成成土土过过程程的的初初期期愈愈较较显显著著。母母质质对对成成土土过过程程和和土土壤壤特特性性的的影影响响是是在在母母质质风风化化和和成土过程中施加影响的。成土过程中施加影响的。4.4 土壤形成的母质因素土壤形成的母质因素第36页/共60页母母质质：通通常常把把与与土土壤壤有有直直接接联联系系的的母母岩岩风化物或堆积物称为母质。风化物或堆积物称为母质。风风化化壳壳：经经过过风风化化与与剥剥蚀蚀后后

18、依依然然残残留留原原地地覆覆盖盖于于母母岩岩表表面面的的风风化化产产物物，是是形形成成土壤的物质基础土壤的物质基础 4.4.1 4.4.1 成土母质的概念成土母质的概念第37页/共60页成土母质的作用：成土母质的作用：母母质质的的机机械械组组成成直直接接影影响响到到土土壤壤的的机机械械组组成成、矿矿物物组组成成及及其其化化学学成成分分，从从而而影影响响土土壤壤的的物物理理化化学学性性质质、土土壤壤物物质质与与能量的迁移转化过程。能量的迁移转化过程。第38页/共60页非非均均质质的的母母质质对对土土壤壤形形成成的的影影响响较较均均质母质更为复杂。质母质更为复杂。坡积物（坡积物（非均质非均质）母岩

19、风化壳母岩风化壳（均质）（均质）第39页/共60页母质：花岗岩风化壳，母质：花岗岩风化壳，质地较均匀质地较均匀第40页/共60页坡积物（非均质）坡积物（非均质）形成的土壤特点：砾石多，大小混杂形成的土壤特点：砾石多，大小混杂第41页/共60页母母岩岩种种类类、母母质质的的矿矿物物和和化化学学元元素素组组成成，不不仅仅直直接接影影响响到到土土壤壤的的矿矿物物、元元素素组组成成和和物物理理化化学学特特性性，而而且且对对土土壤壤形形成成发育的方向和速率也有决定性的影响。发育的方向和速率也有决定性的影响。第42页/共60页如花岗岩与玄武岩母岩上发育的土壤具如花岗岩与玄武岩母岩上发育的土壤具有明显的差异

20、有明显的差异花岗岩母岩发育土壤花岗岩母岩发育土壤沙粒含量高沙粒含量高第43页/共60页玄武岩母岩上发育的土壤玄武岩母岩上发育的土壤 黏粒含量高黏粒含量高第44页/共60页4.5 土壤形成的地形因素土壤形成的地形因素 地形制约着地表物质和能量的再分地形制约着地表物质和能量的再分配，地形的发育支配着土壤的演替，在配，地形的发育支配着土壤的演替，在不同的地形形态上，就形成不同土壤类不同的地形形态上，就形成不同土壤类型。型。第45页/共60页图4-18 祁连山、居延海间含盐风化壳盐分地球化学分异图地形与土壤组合系列地形与土壤组合系列第46页/共60页4.6 土壤形成的水圈土壤形成的水圈(水文水文)因素

21、因素第47页/共60页图图4-20 水分在成土过程中的作用示意图水分在成土过程中的作用示意图第48页/共60页图图4-21 4-21 华北平原地下水位变化及其对土华北平原地下水位变化及其对土壤形成的影响壤形成的影响第49页/共60页4.7 土壤形成时间因素的作用土壤形成时间因素的作用第50页/共60页4.4.7 7.1.1 土壤的绝对年龄和相对年龄土壤的绝对年龄和相对年龄 绝对年龄绝对年龄（1414C C 同位素测年同位素测年）相对年龄：相对年龄：土壤的发育程度或发育阶段。土壤的发育程度或发育阶段。幼年（幼年（A-CA-C型）型）成熟（成熟（A-(B)-CA-(B)-C）老年（老年（A-B-C

22、A-B-C）第51页/共60页图4-23 在稳定条件下土壤发育的时间序列示意图 第52页/共60页古土壤：古土壤：埋藏土埋藏土 裸露埋藏土裸露埋藏土 残遗土残遗土 化石土壤化石土壤（煤矿）（煤矿）第53页/共60页 人人为为活活动动对对土土壤壤的的影影响响受受社社会会制制度度和和社社会会生生产产力力水水平平的的制制约约，而而且且这这种种影影响响具具有有双双向向性性，即即可可通通过过合合理理利利用用，使使土土壤壤朝朝向向良良性性循循环环方方向向发发展展，也也可可因因不不合合理理利利用用引引起起土土壤壤退退化化。人人类类活活动动一一是是通通过过改改变变成成土土条条件件，二二是是通通过过改改变变土土壤壤组组成成和和性性状状来来影响成土过程，如图影响成土过程，如图 4-244-28所示。所示。4.8 土壤形成的人为因素土壤形成的人为因素第54页/共60页图4-24 现代农业机器对土壤的影响(据USAD，2002)第55页/共60页图4-25 现代农业耕作土壤景观(据USAD，2002)第56页/共60页图4-26 中国传统农耕施用农家肥的土壤景观第57页/共60页图4-27 人类砍伐林木引起土壤侵蚀的景观第58页/共60页图4-28 人类过度放牧引起土壤风蚀的景观第59页/共60页