2019土壤地理学课件第四讲土壤形成因素与形成过程(2).ppt
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1、三、 土壤形成过程,地表物质迁移的主要形式 土壤形成的共同过程 土壤形成的特殊过程 土壤形成过程与土层发育 土壤形成与土壤剖面,土壤形成过程,简称成土过程,是指在土壤形成过程中发生 的物理、化学、生物作用,以及物质循环和由此而形成土壤发生层与剖面特征的过程。,土壤形成过程特点,1. 是复杂的过程,能量迁移是其动力。 2. 随时间而不断进行。 3. 有一系列的物理、化学、生物作用发生。 4. 在一定的地理位置、地形条件下进行。,5. 不同土壤有不同的主导过程。主导过程决定土壤的特征。 成土过程的多样性决定了众多的土壤类型。 6. 土壤生态系统与其所处环境间物质循环与土壤内部的物理、化学作用是土壤
2、形成过程的共同过程。,土壤形成的实质,母质土壤土壤肥力的形成过程养分的积累过程生物小循环与地质大循环,生物小循环,生物循环是生态系统中的物质循环,即生态系统中的生物成分和非生物成分间物质往返流动的过程。是绿色植物通过根系选择性吸收对 N、P 等营养元素的富集与保留的过程。,植物体中的营养元素含量与岩石中营养 元素含量极不相同,原岩石中没有氮,磷也少,而绿色植物却含有较高的氮和磷。这是植物营养元素的富集过程。,研究案例生物小循环,题目:北京地区耕地碳酸盐褐土不同农作物氮及灰分元素生物循环的比较研究 作者:黄德华、陈佐忠、张鸿芳 时间:1982.4 刊物:植物生态学与地植物学丛刊,内 容,一。研究
3、方法 二。研究地区自然条件 三。研究结果 1.生物量 2.氮 3.磷 4.钾 5.钙镁铁硫锰等,四。讨论,1.不同作物存留、归还和吸收数量的特点 2.不同作物归还比例的特点 3.不同作物对不同元素选择性吸收的特点 4.不同作物生物循环和农田土壤元素平衡和施肥,结 论,1.不同作物存留、归还和吸收不同元素差别很大。花生吸收钙镁量大;小麦、大麦等吸收较高数量氮磷钾钙硅等 2.不同作物对不同元素归还特点不同: 1)低归还:氮磷钾,归还比例低于10% 2)中归还:钙镁硫硅钠等,归还比例10%-30% 3)高归还:铁锰等,归还比例高于30%,地质大循环,是指地面岩石的风化、风化产物的淋溶与搬运、堆积,最
4、终流归海洋,经过漫长的地质变化进而再次成岩作用,这是地球表面恒定的周而复始的大循环。 土壤形成过程的实质是植物营养物质的地质大循环(又称植物营养物质地质淋溶过程)与植物营养物质的生物小循环(又称生物积累过程)之间的矛盾统一过程,地表物质迁移的主要形式,土壤形成过程中的物质与能量转化是地球表层系统物质与能量转化总过程的一部分。 影响地表物质转化的主要因素: 外在因素与内在因素: 外在因素:1.太阳辐射和由之决定的气候条件等.2.水文地质条件.3.地形.4.土壤性质等 内在因素;不同化学元素的结构及其化学物的性质,地表物质迁移主要形式,溶解迁移 (lixiviaton transport): 土体
5、中物质与水形成真溶液,并随水溶液迁移的过程.其特点元素迁移 为主. 淋溶过程与毛管上升 表层积聚.,盐类物质迁移顺序: CaCl2MgCl2NaC1kC1MgSo4Na2CO3CaSO4CaCo3 波雷诺夫(1937)提出土壤成份相对活性序列:C1-=100 SO42-=57 Ca2+=3.0 Na+=2.4 K+=1.25 SiO2=0.20 Fe2O3=0.04 Al2O3=0.02,还原迁移(reduction transport): 地表渍水情况下,土壤处于 嫌 气还原条件,某些变价态元素被还原而随水迁移的过程.其特是铁、锰转化与移动.,Eh值氧化还原电位 Eh=-500mv极端还原
6、=-200mv强还原 =100mv通气不良 =300mv中度氧化 =500mv强氧化 还原条件化学元素迁移顺序: CaMnMgNaPKFeSiO2AL,配合迁移(Coordination transport): 金属离子与电子给予体的离子或分子之间通过配位键形成的配合物随水迁移的过程. 生物参予,金属元素与腐殖质结合为其特征. 形成络合物 螯合物 自然 条件下地表中,二者难以区分,合称配合物。,悬浮迁移(suspended transport): 次生铝硅酸盐粘粒分散于水体中形成悬浮液下渗或侧流. 其特点粘粒移动.,生物迁移(biologicai transport): 生物有机体吸收.积聚并
7、形成有机化合物的迁移过程.,土壤形成的共同过程,这是指不同土壤类型在形成过程中所具备的共同的作用,包括物质循环及土壤内部的物理、化学、生物作用,物质循环,这是指发生于土壤生态系统与其所处环境间的物质吸收、存留即循环过程,亦即输入与输出过程。,输入过程,1)干沉降:物质以气相和固相输送的过程总称为干沉降。包括:1.由于风力的搬运,物质在土壤表面积累的过程。如许多地方黄土的形成、风沙的形成都是风力搬运的结果。2.不下雨时,大气中物质被植被吸附或重力沉降到地面的过程也是干沉降;这对土壤形成影响很大,尤其在某些特殊的地质环境或气候环境下。,2)湿沉降:.物质以液相沉降通常称为湿沉降。 包括水和溶于它的
8、气体和溶质以及水中含有的不溶性的颗粒物质。 包括:1.由于流水的搬运,物质在土壤表面积累的过程。如许多地方洪积物、冲积物、冰积物等都是流水搬运的结果。2.下雨时,高空雨滴吸收某些物质继而降下时降到地面。,3)生物归还:指以植物地上部分和地下部分残体或枯落物的形式向土壤归还的过程。在自然森林与草原,常形成明显的枯枝落叶层。凋落物生产一个动态过程。,每年向土壤归还的N素,在草原地上部分每年每 hm2 为 2030kg 左右。 4)生物固氮:生态系统中 N 素绝大部分来源于生物对大气 N2 的固定。 全球每年固N总量在100175106t.,输出过程,1)淋失:这是指土壤中的物质在土壤水的作用下,淋
9、出土体的过程。在降水丰富的地区,这一过程很强烈。 不同元素被淋失的速度与其移动的活性很有关系。地下水的富营养化与NO3的淋失很有关。,2)生物吸收,不同植物不同元素吸收表现很大差别。,3) 反硝化: 土壤中硝酸盐还原为氧化二氮进而逸失的过程。如果土壤含水量高,氮素的损失每hm2可达300100kg。,4)风蚀与水蚀:这是指由风力或水力而导致的物质输出土壤生态系统的过程。在一些地区。这一过程常很剧烈。对土壤形成影响也很大。,土壤内部的物理、化学与生物作用,淋溶与淀积(淋溶作用) 淋溶与淀积是一个问题的两个方面,是指沿土壤剖面或在土体中物质以溶液的形式从一处向另一处的运动。 这一运动过程被称之为淋
10、溶,而淋溶终结之处,就是淀积,如各种元素以及粘粒的淋溶与淀积。,分解与合成:是指发生在土壤中的有机物质的转化、降解过程以及有机物质分解的中间产物合成复杂的、胶体状态的高分子聚合物,腐殖物质的过程。,风化与形成 是指原生矿物经物理作用、化学作用、生物作用形成次生矿物的过程。原生矿物是岩浆中结晶出来的矿物长石、石英、云母、角闪石、辉石等,次生矿物如高岭石、蛇纹石、绿泥石等。其形成包括矿物风化过程中产生SiO2和Al2O3,与K、Na、Ca等离子重新合成新粘土矿物的过程,如红壤的三水铝石经复硅作用可形成高岭石。而高岭石也可形成蒙脱石。,氧化与还原 在土壤中氧化与还原反应几乎普遍存在,如Fe3+Fe2
11、+、Mn4+ Mn3+ Mn2+,Cr4+ Cr3+等。,硝化与反硝化 硝化作用是指土壤中的氨在亚硝化细菌作用下氧化成亚硝酸,再经另一种硝化细菌氧化成硝酸的过程。而反硝化作用相反,是指在淹水或通气不良条件下,硝酸盐经还原作用生成NO2损失N的过程。,土壤形成特殊过程,这是指不同土壤在其形成过程中所具备的特殊过程,它决定不同土壤类型间的差异。主要表现在4个方面: 1.有机物质合成、分解与转化过程. 2.土壤矿物质迁移与转化过程. 3. 熟化过程 4.退化过程,腐殖化作用(humification)是指土壤中的一切生物残体,其中主要是植物残体,在物理、化学、生物作用下分解并进而形成一类特殊的高分子
12、聚合物,即腐殖质的过程。这类腐殖质比原来的物质要稳定。 从有机物质转化为腐殖质的过程如下:,泥炭化作用(peat formation) 在高地下水位或地表积水的情况下,不同分解程度的植物残体的积累作用,这主要发生于沼泽或河湖岸边的低湿地段。,矿质化过程(Mineralization) 微生物作用 有机物质中矿质元素分解、氧化转变为无机态物质的过程,土壤矿物质迁移与转化,淋洗作用(leaching) 土壤中可溶物质随土壤溶液向下移动的作用。,淀积作用(illuviation) 土壤物质在剖面中由一层迁移到另一层的沉积作用。,淋淀作用(eluviation-illuviation) 淋洗作用和淀积
13、作用的统称。,灰化作用(podzoliation) 这是指在冷湿气候,针叶林植被环境的强酸性条件下,亚表土的矿物被破坏,铁、铝氧化物向下淋溶、而相对富集二氧化硅的作用。 这一作用的结果,在土壤剖面的上部常形成二氧化硅富集的灰白色的淋溶层,称之为漂白层(E, Albic horizon),而在下部可形成二、三氧化物和腐殖质富集的红棕色淀积层,称之为灰化淀积层(Bns, spodic horizon),粘化作用(clayification) 土壤中粘粒的生成或淋淀,导致粘粒含量增加的作用。 三种类型: 残积粘化作用 次生黏化作用 淀积黏化作用,残积粘化作用 (residual clayficati
14、on) 母岩在风化成土过程中,其原生矿物就地生成粘粒并聚积于土体层的作用。,次生黏化作用(secondary clayification) 在特定的水热条件下,土壤中原生矿物发生土内风化,就地生成和聚积次生黏粒,形成土内黏化层的作用。,淀积黏化作用(illuvial clayofication ,argillification) 土壤表层 或淋溶层的黏粒分散后随悬液向下迁移,淀积于一定深度,形成淀积黏化层的作用。,钙积作用(calcification) 干旱、半干旱地区碳酸盐在土体中移动与淀积的作用。这是土壤溶液中的碳酸氢钙由于孔隙中的二氧化碳分压或水分含量降低,碳酸氢钙放出二氧化碳变成碳酸钙
15、而淀积。 淀积的结果形成深实的紧实的B层。 而淀积的形状与高低与生物气候条件有关。,复钙作用(recalcification) 在气候变干,或石灰岩地区由径流水带入,或过量使用石灰,少钙或已经脱钙的土壤重新聚积碳酸钙的作用。,脱钙作用(decalcification) 在一定生物气候条件下,碳酸盐与水和二氧化碳作用,形成可溶的重碳酸盐,并随土壤水移动而从某一土层或土体淋失的作用。,硅化作用(silicification) 土壤中二氧化硅相对富集的作用。 脱硅作用(desilicification) 土壤中铝硅酸盐水解,氧化硅淋失的作用。,石膏聚积作用(gypsum accumulation)
16、次生石膏在土壤中聚积的作用。,棕化作用(brownification,braunification) 温带湿润气候条件下原生矿物中的铁被风化释放,进而氧化和水化,氧化铁、氢氧化铁充分分散于土壤基质内,使土壤呈棕色的作用。,红化作用(rubification) 土壤中非晶质氢氧化铁的消散和针 铁矿、赤铁矿微晶的形成,充分分 散于土壤基质内使土壤呈鲜艳红色 的作用。,黄化作用 黄壤所具有的特殊的成土过程。其原因是成土环境湿度大,土壤经常保持湿润,土壤中的氧化铁高度水化形成一定量的针铁矿,并常与有机质结合,导致剖面呈黄色或者蜡黄色。,硅铝化作用(siallitization) 温带地区土壤中2:1型
17、黏粒矿物转化形成的作用。,铁铝化作用(ferrallitization) 热带、亚热带地区原生矿物强烈分解,盐基 淋失,二氧化硅部分淋溶,铁、铝氧化物富 集的作用。,盐化作用(salinization) 可溶性盐类在土壤中,特别是土壤表层 的累积作用。这主要发生于干旱、半干 旱地区以及滨海地区。在这些地区土壤中 的可溶性盐被淋洗到地下水中,并随地下 水流动迁移到排水不畅的低洼地区,在蒸 发量大于降水量的情况下,盐分又被上行 水携带到土体表层集聚的过程 盐化过程形成盐化层。而由人为活动影响 产生的盐化作用,称为次生盐化作用。,潜育作用(gleyization) 长期积水条件下,有机质分解产生还原
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- 2019 土壤地理学 课件 第四 土壤 形成 因素 过程
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