土壤肥料学之土壤学课件：第十一章 土壤形成与发育

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1、第十一章第十一章 土壤形成与发育土壤形成与发育第一节第一节 土壤形成因素土壤形成因素 土壤是成土母质在诸多环境因素的共同作用土壤是成土母质在诸多环境因素的共同作用下，经过一系列物理、化学和生物化学的作用而下，经过一系列物理、化学和生物化学的作用而形成的。形成的。土壤与大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间土壤与大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间存在着经常性的物质与能量交换。存在着经常性的物质与能量交换。严格说来，任何与土壤在时间和空间上有联严格说来，任何与土壤在时间和空间上有联系的因素都对土壤形成有影响。但一般认为，系的因素都对土壤形成有影响。但一般认为，气气候、生物、母质、地形、时间和人为活动候、生

2、物、母质、地形、时间和人为活动等等因素比较重要。因素比较重要。一、母质因素一、母质因素母质是土壤形成的母质是土壤形成的物质基础。物质基础。土壤性质与母质性质密切相关。土壤性质与母质性质密切相关。母质对土壤有如下三个方面的影响：母质对土壤有如下三个方面的影响：1 1、影响土壤、影响土壤质地质地 在岩石风化过程中，易风化的矿物首先风在岩石风化过程中，易风化的矿物首先风化形成粘粒，难风化的矿物则保留下来形成土化形成粘粒，难风化的矿物则保留下来形成土壤的粗粒部分。壤的粗粒部分。不同母岩的矿物组成不同，形成的土壤的不同母岩的矿物组成不同，形成的土壤的质地也不同。质地也不同。例：砂岩含大量石英砂，所形成的

3、土壤质例：砂岩含大量石英砂，所形成的土壤质地较砂。玄武岩几乎不含石英砂，以易风化的地较砂。玄武岩几乎不含石英砂，以易风化的矿物为主，所以形成的土壤质地较粘。矿物为主，所以形成的土壤质地较粘。2 2、影响土壤、影响土壤矿质养分矿质养分的储量的储量 土壤中的矿质养分大部分是从母质中继承下土壤中的矿质养分大部分是从母质中继承下来的。来的。富含矿质养分的母质上发育的土壤中，矿质富含矿质养分的母质上发育的土壤中，矿质地养分一般比较丰富。地养分一般比较丰富。缺乏矿质养分的土壤上发育的土壤中一定缺缺乏矿质养分的土壤上发育的土壤中一定缺乏矿质养分。乏矿质养分。例：基性岩发育的土壤，铁、镁含量一定高；例：基性岩

4、发育的土壤，铁、镁含量一定高；石灰岩发育的土壤钙含量可能较高。石灰岩发育的土壤钙含量可能较高。3 3、影响、影响土体层次构造土体层次构造：有些母质具有明显的层次性，所发育的土壤有些母质具有明显的层次性，所发育的土壤一般也具有类似的层次构造。一般也具有类似的层次构造。例：河流冲积母质一般具有层次性，在河流例：河流冲积母质一般具有层次性，在河流冲积母质上发育的土壤，多具有层次性。冲积母质上发育的土壤，多具有层次性。二、气候因素二、气候因素气候对土壤形成的影响是多方面的，其中以气候对土壤形成的影响是多方面的，其中以热热量和降雨量和降雨最具有普遍意义。最具有普遍意义。热量和降雨直接影响土壤的水热状况和

5、土壤的热量和降雨直接影响土壤的水热状况和土壤的风化风化-淋溶过程，同时对地表植被分布起决定淋溶过程，同时对地表植被分布起决定性影响。性影响。气候是直接或间接地影响土壤形成过程的强度气候是直接或间接地影响土壤形成过程的强度和方向的基本因素，也是影响土壤地理分布的和方向的基本因素，也是影响土壤地理分布的基本因素。基本因素。在在干旱寒冷地区干旱寒冷地区，降雨少，温度低，风化作，降雨少，温度低，风化作用进行缓慢，盐基的淋溶程度低。因此土壤用进行缓慢，盐基的淋溶程度低。因此土壤常呈盐基饱和状态，常呈盐基饱和状态，偏碱性。偏碱性。在在湿润温暖地区湿润温暖地区，风化作用进行的迅速而强，风化作用进行的迅速而强

6、烈，多呈盐基不饱和状态，烈，多呈盐基不饱和状态，呈酸性呈酸性。三、地形因素三、地形因素地形指地表的形态特征。不是具体的物质。地形指地表的形态特征。不是具体的物质。地形不直接对土壤的形成产生影响，而是地形不直接对土壤的形成产生影响，而是间间接地影响接地影响土壤的形成过程。它的影响主要土壤的形成过程。它的影响主要有两个方面：有两个方面：1 1、影响母质类型的形成：影响母质类型的形成：地形条件支配母质的搬运和堆积。不同地地形条件支配母质的搬运和堆积。不同地形部位上分布着不同的母质类型。形部位上分布着不同的母质类型。2 2、改变地带性气候特征：改变地带性气候特征：海拔不同，坡向不同，温度和气候就有差海

7、拔不同，坡向不同，温度和气候就有差异。同一地区，海拔高的山地上，气温低，湿异。同一地区，海拔高的山地上，气温低，湿度大；低丘的顶部易旱，洼地易过湿。同一山度大；低丘的顶部易旱，洼地易过湿。同一山体，南坡较温暖，体，南坡较温暖，“阳坡阳坡”，北坡较阴凉，北坡较阴凉，“阴坡阴坡”。这些条件的差异，轻者影响土壤性状，重这些条件的差异，轻者影响土壤性状，重者影响土壤类型。者影响土壤类型。四、生物因素四、生物因素包括植物、土壤动物、土壤微生物包括植物、土壤动物、土壤微生物生物因素是土壤形成的一个生物因素是土壤形成的一个极其重要的因素极其重要的因素。从。从某种意义上说，某种意义上说，没有生物，就没有土壤的

8、形成。没有生物，就没有土壤的形成。生物因素的作用体现在如下几个方面：生物因素的作用体现在如下几个方面：1 1、有机质的累积有机质的累积 绿色植物利用光能合成有机物。有机残体归绿色植物利用光能合成有机物。有机残体归还土壤后，在微生物的作用下，一方面释放部分还土壤后，在微生物的作用下，一方面释放部分养分，另一方面形成腐殖质。没有生物，土壤就养分，另一方面形成腐殖质。没有生物，土壤就不能累积腐殖质，土壤也就不成为土壤了。不能累积腐殖质，土壤也就不成为土壤了。2 2、植物营养元素的富集植物营养元素的富集 绿色植物在生长过程中，根系能把土壤深层绿色植物在生长过程中，根系能把土壤深层的养分吸收，残体回归土

9、壤后，又释放到表层，的养分吸收，残体回归土壤后，又释放到表层，使土壤表层的营养元素富集，同时比例也越来越使土壤表层的营养元素富集，同时比例也越来越符合植物营养的要求。符合植物营养的要求。3 3、促进团粒结构的形成促进团粒结构的形成五、时间因素五、时间因素时间为其它成土因素提供了发挥作用的舞台。它时间为其它成土因素提供了发挥作用的舞台。它影响其它因素的作用程度。影响其它因素的作用程度。在其它因素相同的条件下，在其它因素相同的条件下，时间越长，土壤的发时间越长，土壤的发育程度就越高。育程度就越高。在一定条件下，土壤发育到一定程度，就会与环在一定条件下，土壤发育到一定程度，就会与环境达成平衡，即达到

10、境达成平衡，即达到稳定状态。稳定状态。六、人为因素六、人为因素人为因素指人为因素指人为活动人为活动对土壤形成的影响。对土壤形成的影响。这里所指的人为活动这里所指的人为活动主要是主要是农业耕作活动农业耕作活动。农业。农业活动的历史越长，生产力水平越高，对土壤的影活动的历史越长，生产力水平越高，对土壤的影响就越深刻。响就越深刻。农业活动农业活动以外以外的人为活动对土壤的影响也越来越的人为活动对土壤的影响也越来越广泛广泛，越来越，越来越深刻深刻（如：工业生产、交通运输、（如：工业生产、交通运输、旅游服务、战争等）。旅游服务、战争等）。第二节第二节 主要成土过程主要成土过程土壤形成过程土壤形成过程就是

11、指地表的岩石风化就是指地表的岩石风化体及其搬运的沉积体，受其所处环境因体及其搬运的沉积体，受其所处环境因素的作用，形成具有一定剖面形态和肥素的作用，形成具有一定剖面形态和肥力特征的土壤的历程。力特征的土壤的历程。土壤形成过程的土壤形成过程的实质实质是一个极其复杂是一个极其复杂的物质与能量迁移和转化的过程，是地的物质与能量迁移和转化的过程，是地质大循环和生物小循环的共同作用的结质大循环和生物小循环的共同作用的结果。果。土壤形成的物质基础是土壤形成的物质基础是母质母质能量的基本来源是太阳能量的基本来源是太阳生物生物进行了物质循环和能量交换，促进有进行了物质循环和能量交换，促进有机质积累和机质积累和

12、 土壤肥力的产生土壤肥力的产生地形、时间和人为活动地形、时间和人为活动影响了土壤形成的影响了土壤形成的速度、发育程度和方向。速度、发育程度和方向。第二节 土壤形成过程一、原始成土过程一、原始成土过程从岩石露出地表着生微生物和低等植物开从岩石露出地表着生微生物和低等植物开始到高等植物定居之前的土壤形成过程，始到高等植物定居之前的土壤形成过程，称为称为原始成土过程原始成土过程。可以分为三个阶段：可以分为三个阶段：1、“岩漆岩漆”阶段阶段：出现自养微生物，如：绿藻、：出现自养微生物，如：绿藻、硅藻等，及其共生的固氮微生物。吸收许多营硅藻等，及其共生的固氮微生物。吸收许多营养元素，并使之进入生物地球化

13、学循环。养元素，并使之进入生物地球化学循环。2、“地衣地衣”阶段阶段：出现各种异养型微生物，如：出现各种异养型微生物，如细菌、真菌、地衣组成的原始植物群落，进一细菌、真菌、地衣组成的原始植物群落，进一步促进矿物分解，增加土壤有机质和细土。步促进矿物分解，增加土壤有机质和细土。3、“苔藓苔藓”阶段阶段：生物风化和成土过程速度大：生物风化和成土过程速度大大提高，为高等绿色植物的生长准备了物质基大提高，为高等绿色植物的生长准备了物质基础。础。二、有机质累积过程二、有机质累积过程在草本或木本植被下，有机质在土体上部的累积在草本或木本植被下，有机质在土体上部的累积过程，称为过程，称为有机质累积过程有机质

14、累积过程。不同植被条件下，土壤表层的有机质累积特征大不同植被条件下，土壤表层的有机质累积特征大不相同。不相同。在草甸植被下，有机质累积量大，腐殖质层深厚。在草甸植被下，有机质累积量大，腐殖质层深厚。森林植被下，土壤有机质的累积又取决于森林的森林植被下，土壤有机质的累积又取决于森林的种类。种类。三、黏化过程三、黏化过程土壤剖面中粘粒形成和累积的过程称为土壤剖面中粘粒形成和累积的过程称为黏黏化过程化过程。黏化过程使土壤某一层次的粘粒含量明显黏化过程使土壤某一层次的粘粒含量明显高于其它层次。高于其它层次。粘粒明显累积的层次称为粘粒明显累积的层次称为黏化淀积层黏化淀积层。四、淋溶四、淋溶-淀积过程淀积

15、过程淋溶作用：土壤物质以悬浮态或溶解态淋溶作用：土壤物质以悬浮态或溶解态由土壤的一层迁移到另一层。由土壤的一层迁移到另一层。下行水滞留或停止移动，溶液中的物质下行水滞留或停止移动，溶液中的物质淀积下来，为淀积下来，为淀积过程淀积过程五、钙积与脱钙过程五、钙积与脱钙过程干旱、半干旱地区，土壤钙的碳酸盐发生干旱、半干旱地区，土壤钙的碳酸盐发生移动累积的过程，称为移动累积的过程，称为钙积过程钙积过程。岩石风化产生的易溶性盐类，部分被淋失，岩石风化产生的易溶性盐类，部分被淋失，部分淀积在土体的中下部。部分淀积在土体的中下部。在降水量大于蒸发量的条件下，土壤中的在降水量大于蒸发量的条件下，土壤中的碳酸钙

16、被淋出土体，称为碳酸钙被淋出土体，称为脱钙过程脱钙过程。六、盐化与脱盐过程六、盐化与脱盐过程地表水、地下水以及母质中含有的盐分，地表水、地下水以及母质中含有的盐分，在强烈的蒸发作用下，逐渐向地表积聚的在强烈的蒸发作用下，逐渐向地表积聚的过程，称为过程，称为盐化过程盐化过程。土壤中的可溶性盐分，通过降水或人为灌土壤中的可溶性盐分，通过降水或人为灌溉洗盐，迁移到下层，或排出土体。这一溉洗盐，迁移到下层，或排出土体。这一过程称为脱盐过程。过程称为脱盐过程。七、碱化与脱碱过程七、碱化与脱碱过程碱化过程碱化过程是交换性钠或交换性镁不断不断是交换性钠或交换性镁不断不断进入土壤吸收复合体的过程。有时也称钠进

17、入土壤吸收复合体的过程。有时也称钠质化过程。质化过程。碱化过程使土壤呈碱性或强碱性。碱化过程使土壤呈碱性或强碱性。脱碱化过程脱碱化过程指通过淋洗和化学改良，使土指通过淋洗和化学改良，使土壤碱化层中钠离子和易溶盐类减少，胶体壤碱化层中钠离子和易溶盐类减少，胶体钠饱和度降低的过程。钠饱和度降低的过程。八、脱硅富铝化过程八、脱硅富铝化过程 热带、亚热带地区土壤物质由于矿物风化，热带、亚热带地区土壤物质由于矿物风化，随着可溶性盐、碱金属和碱土金属盐基和硅随着可溶性盐、碱金属和碱土金属盐基和硅酸盐的大量淋失，而造成铁铝在土体内相对酸盐的大量淋失，而造成铁铝在土体内相对富集的过程。富集的过程。九、熟化过程

18、九、熟化过程在耕作条件下，通过耕作施肥、培肥与改在耕作条件下，通过耕作施肥、培肥与改良，促进水肥气热诸因素不断协调，使土良，促进水肥气热诸因素不断协调，使土壤向着有利于作物高产方向转化的过程，壤向着有利于作物高产方向转化的过程，称为称为熟化过程熟化过程。旱作条件下的土壤熟化过程称为旱耕熟化旱作条件下的土壤熟化过程称为旱耕熟化过程。水田条件下的土壤熟化过程称为水过程。水田条件下的土壤熟化过程称为水耕熟化过程。耕熟化过程。十、退化过程十、退化过程由于不利的自然因素和人为利用不当而由于不利的自然因素和人为利用不当而引起的土壤肥力下降、植物生长条件恶引起的土壤肥力下降、植物生长条件恶化和土壤生产力减退

19、的过程，称为化和土壤生产力减退的过程，称为退化退化过程过程。退化过程包括物理退化（坚实硬化、铁退化过程包括物理退化（坚实硬化、铁质硬化和土壤生产力减退）、化学退化质硬化和土壤生产力减退）、化学退化（酸化、碱化、肥力减退、化学污染）（酸化、碱化、肥力减退、化学污染）和生物退化（有机质降低、动植物区系和生物退化（有机质降低、动植物区系减少）三大类。减少）三大类。第三节第三节 土壤剖面土壤剖面土壤在成土因素的作用下，产生了一系土壤在成土因素的作用下，产生了一系列的土壤属性。这些属性的内在综合表列的土壤属性。这些属性的内在综合表现为肥力，其外在特征则反映于土壤剖现为肥力，其外在特征则反映于土壤剖面剖面

20、的形态、发生层或土体构型上。面剖面的形态、发生层或土体构型上。土壤剖面土壤剖面、发生层发生层和和土体构型土体构型是土壤发是土壤发育的具体表现。育的具体表现。土壤剖面土壤剖面是一个是一个具体的垂直断面具体的垂直断面。一个完整的土壤剖面应包括土壤形成过一个完整的土壤剖面应包括土壤形成过程中产生的程中产生的发生学层次发生学层次和和母质层母质层。土壤发生层土壤发生层是指土壤形成过程中所产生是指土壤形成过程中所产生的、具有特定组成和性质的、大致与地的、具有特定组成和性质的、大致与地面平行的、并具有成土过程特征的层次。面平行的、并具有成土过程特征的层次。土壤发生层分化越明显，表示土体的非土壤发生层分化越明

21、显，表示土体的非均一性越显著，土壤的发育程度越高。均一性越显著，土壤的发育程度越高。土体构型土体构型是各土壤发生层在垂直方向上是各土壤发生层在垂直方向上有规律的组合和有序的排列状况。有规律的组合和有序的排列状况。不同的土壤有不同的土体构型。因此土不同的土壤有不同的土体构型。因此土体构型是识别土壤的最重要特征。体构型是识别土壤的最重要特征。作为一个发育完全的土壤剖面，从上到作为一个发育完全的土壤剖面，从上到下一般有三个最基本的发生层：下一般有三个最基本的发生层：1 1、淋溶层（淋溶层（A A）：）：处于土处于土体最上部，又称为表土体最上部，又称为表土层。它包括有机质的累层。它包括有机质的累积层和

22、物质的淋溶层。积层和物质的淋溶层。在比较湿润的地区，该在比较湿润的地区，该层内发生着物质的淋溶，层内发生着物质的淋溶，故称为淋溶层。故称为淋溶层。2 2、淀积层（淀积层（B B）：它处于：它处于A A层层的下面，是物质淀积作用造的下面，是物质淀积作用造成的。一个完全发育的土壤成的。一个完全发育的土壤剖面必须具备这一个土层。剖面必须具备这一个土层。3 3、母质层（母质层（C C）：）：处于土体最处于土体最下部，没有发生明显的成土下部，没有发生明显的成土作用，其组成物就是母质。作用，其组成物就是母质。-除了这三个基本层次，土除了这三个基本层次，土壤剖面中还可能出现其他层壤剖面中还可能出现其他层次，

23、如：次，如：O O、E E、R R层等。层等。第四节第四节 土壤分类土壤分类土壤分类土壤分类就是根据土壤自身发生发展的规就是根据土壤自身发生发展的规律，在系统地律，在系统地认识认识土壤的基础上，对土壤土壤的基础上，对土壤进行科学的进行科学的区分和归并区分和归并。土壤分类的目的就在于阐明土壤的自然因土壤分类的目的就在于阐明土壤的自然因素和人为因素影响下的发生发展规律，为素和人为因素影响下的发生发展规律，为合理开发利用土壤、发展和配置农林牧业合理开发利用土壤、发展和配置农林牧业生产提供科学依据。生产提供科学依据。一、中国土壤分类发展趋势一、中国土壤分类发展趋势中国近代土壤分类研究始于己于人中国近代

24、土壤分类研究始于己于人20世纪世纪30年代，当时采用的是美国的马伯特土壤年代，当时采用的是美国的马伯特土壤分类，建立了分类，建立了2000多个土系。多个土系。1954年开始学习前苏联土壤地理发生分类，年开始学习前苏联土壤地理发生分类，以成土条件为依据，以土类为基本单元，以成土条件为依据，以土类为基本单元，包括包括土类、亚类、土属、土种和变种的五土类、亚类、土属、土种和变种的五级分类制。级分类制。19781978年，中国土壤学会提出了中国土年，中国土壤学会提出了中国土壤分类暂行草案。壤分类暂行草案。第二次土壤普查开始时，将中国土壤第二次土壤普查开始时，将中国土壤分类暂行草案作为工作分类。分类暂行

25、草案作为工作分类。19921992年，年，在第二次土壤普查即将结束时，经过反在第二次土壤普查即将结束时，经过反复讨论，确立了一个包括了复讨论，确立了一个包括了1212个土纲、个土纲、2828个亚纲、个亚纲、6161个土类、个土类、233233个亚类的个亚类的中国土壤分类系统。中国土壤分类系统。二中国土壤分类系统介绍二中国土壤分类系统介绍从上到下共设土纲、亚纲、土类、亚类、从上到下共设土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种和亚种等七级分类单元。土属、土种和亚种等七级分类单元。土纲、亚纲、土类为高级分类单元土纲、亚纲、土类为高级分类单元土属为中级分类单元土属为中级分类单元土种为基层分类单元。土种为基层

26、分类单元。以土壤发生演变为基础以土壤发生演变为基础辨证地看待和运用土壤地带分布规律辨证地看待和运用土壤地带分布规律重视成土母质的内动力作用重视成土母质的内动力作用耕作土壤在统一的分类系统中，依量变与耕作土壤在统一的分类系统中，依量变与质变的差异程度，合理安排质变的差异程度，合理安排划分土壤类型的主要依据是土壤属性差异划分土壤类型的主要依据是土壤属性差异（一）分类原则（一）分类原则1 1、土壤、土壤重大属性差异重大属性差异的归纳和概括，反映了的归纳和概括，反映了土壤不同发育阶段中，土壤物质移动累积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差异决定所引起的重大属性差异决定土纲土纲（121

27、2个）个）2 2、土纲内，根据土壤形成的、土纲内，根据土壤形成的水热条件、岩性水热条件、岩性及盐碱及盐碱重大差异划分重大差异划分亚纲亚纲。3、成土条件、主导成土过程和主要土壤属性、成土条件、主导成土过程和主要土壤属性相同的，称为相同的，称为土类土类（基本单位，四个一定）（基本单位，四个一定）4 4、在主导成土过程以外，附加成土过程的影、在主导成土过程以外，附加成土过程的影响产生响产生亚类亚类。5 5、根据成土母质的成因、岩性及区域水分条、根据成土母质的成因、岩性及区域水分条件等地方性因素的差异划分件等地方性因素的差异划分土属土属6 6、具有相似土体构型的土壤为土种、具有相似土体构型的土壤为土种

28、 （三同一似）（三同一似）7 7、由于耕层或表层性状的差异形成由于耕层或表层性状的差异形成亚种亚种（二）命名方法（二）命名方法采用连续命名和分段命名相结合的命名方采用连续命名和分段命名相结合的命名方法。法。土纲和亚纲为一段，以土纲名称为基本词土纲和亚纲为一段，以土纲名称为基本词根，加形容词或副词前缀构成亚纲名称，根，加形容词或副词前缀构成亚纲名称，即亚纲为连续命名。即亚纲为连续命名。如：铁铝土纲中的湿热铁铝土亚纲。如：铁铝土纲中的湿热铁铝土亚纲。土类与亚类又成一段，以土类名称为基土类与亚类又成一段，以土类名称为基本词根，加形容词或副词前缀构成亚类本词根，加形容词或副词前缀构成亚类名称。名称。如

29、草甸黑土、白浆化黑土等。如草甸黑土、白浆化黑土等。土属名称多与土类、亚类连用。土属名称多与土类、亚类连用。如：氯化物滨海盐土。如：氯化物滨海盐土。土种变种也常与土类、亚类、土属名称土种变种也常与土类、亚类、土属名称连用。连用。如：粘壤质如：粘壤质-厚层厚层-黄土性黄土性-草甸草甸-黑土黑土 变种变种 种种 属属 亚类亚类 类类但各地命名方法有所不同。但各地命名方法有所不同。第五节第五节 土壤分布的规律性土壤分布的规律性土壤类型在土壤类型在空间的组合空间的组合，呈现有规律的变，呈现有规律的变化，称之为土壤分布的地理规律，亦称土化，称之为土壤分布的地理规律，亦称土壤分布的地带性。包括：壤分布的地带性。包括：土壤纬度地带性土壤纬度地带性土壤经度地带性土壤经度地带性土壤垂直地带性土壤垂直地带性土壤区域地带性土壤区域地带性