自然地理学之成土过程.ppt

,2.2.1 土壤形成过程的基本规律 2.2.2 基本土壤形成过程 思考题与个案分析,第2节 土壤发生过程,掌握土壤物质迁移转化规律 掌握土壤形成中的物质能量迁移、转化过程的规律 熟悉主要成土过程的特点及其发生条件，了解主要成土过程的空间分异规律 理解土壤形态与成土过程的相互关系。,教学重点,土壤形成过程(Soil-forming process) 物质的地质大循环过程 物质的生物小循环过程 灰化过程（podzolization） ，粘化过程（Argilication） 富铝化过程（allitication） ，钙化过程（calcification） 腐殖质化过程(Humus accumulation) 淋溶作用(Eluviation)，盐渍化过程（Salinization） 淀积作用 (Illuviation) ，.碱化过程 ,潜育化过程 .白浆化过程 ，.泥炭化过程,关键词,2.2.1 土壤形成过程的基本规律,（一）物质的地质大循环过程,坚硬块状结晶岩出露地表，受太阳辐射能及大气降水 作用进行风化，形成疏松多孔体的母质，岩石不仅在 形态上和性质上受到了改造，同时也把大量矿质养分 释放出来，它们经受大气降水的淋洗，或渗入地下水 或受地表径流的搬运作用，直至成为各种海洋沉积物 ，这些沉积物在地壳内营力作用下形成沉积岩，露出 海面再次进行风化，以致成为新的风化壳母质。 这个需要时间极长、范围极广的过程，称为地质大循 环过程。,过程：基岩出露地表风化淋溶风化壳搬运 沉积物沉积岩；,意义：形成疏松多孔的成土母质，为植物生长提供了 基础。,2.2.1 土壤形成过程的基本规律,（二）物质的生物小循环过程,物质的生物小循环是，有机质的合成与分解对立的统一过程。它从地球上出现生物有机体时起，就存在于自然界。岩石矿物风化结果形成了疏松多孔的成土母质，为植物生长提供了基础。最初生长在母质上的是，对肥力要求不高的低等生物，随后出现的是地农、苔藓，直到高等绿色植物出现，大大促进了土壤的形成。它们能利用太阳能把二氧化碳和水合成大量有机质，使土壤有机 质空前丰富起来，它们具有强大的根系（特别是木本植物），能把深层分散的养分吸进植物体，植物死亡后以有机残体状态积累在土壤表层，在微生物作用下，一部分进行分解，将保留于有机物中的化学能和养分转化为热能和矿质养分，供植物生长繁衍再利用，另部分有机质转化为特殊的腐殖质。,过程：低等生物使母质积累有机质和养分地衣、苔藓 高等绿色植物：,土壤形成过程的实质,物质的地质大循环过程与生物小循环过程是矛盾的统一,1)物质的地质大循环过程,地质大循环是指矿物质养分在陆地和海洋之间循环变化的过程。 以岩石的风化过程和风化产物的淋溶过程与土壤形成的关系最为密切 风化过程对土壤来说，是一种物质输入过程 淋溶过程使有效养分向土壤下层和土体以外移动，而不是集中在表层，具有促进土壤物质更新和土壤剖面发育的作用。对于土壤来说，它是一种物质转移和输出过程。,2)物质的生物小循环过程,生物小循环又称为养分循环，指营养元素在生物体和土壤之间循环变化的过程。,植物从母质和土壤中选择吸收所需的可溶性养分，通过光合作用合成有机体； 植物被动物食用后变成动物有机体； 植物、动物有机体死亡后归还土壤，经微生物分解与合成转化为植物可以吸收的可溶性养分和腐殖质，腐殖质经过缓慢的矿质化，也为植物提供养分。 这种物质循环的周期较短，一般为1102年。 其中有机质的累积、分解和腐殖质的合成促进了植物营养元素在土壤表层的集中和积累，成为土壤肥力形成与发展的关键。,物质生物循环示意图,3)地质大循环和生物小循环的关系,生物小循环是在地质大循环基础上发展起来的，是叠加在地质大循环上的较小时间尺度的次级物质循环。,从对于土壤形成的作用上看，地质大循环的总趋势是陆地物质的流失，造成土壤系统养分的淋溶分散 生物小循环的总趋势是使流失中的物质保存和集中在地表，并不断在土壤与生物之间循环利用,2.2.2土壤主要发生过程,第2节 土壤发生过程,土壤发生学认为，土壤形成过程实质上是生物积累过程 和地球化学过程的对立和统一。土壤形成过程的基本模 式，如图2-2-1、2-2-2所示。,在自然界中，土壤形成过程的基本规律是统一的，但是，由于成土条件的复杂性和多变性，决定了土壤形成过程总体的内容、性质及表现形式也是多种多样的。因此，根据土壤形成中的物质能量迁移、转化过程的特点，划分出以下基本成土过程，。,图2-2-1 土壤形成过程中物质迁移和转化示意图,图2-2-2 土壤能量转换示意图,钙化过程（calcification）,与土壤矿物迁移转换相关的成土过程有： 黏化过程(clayification) 富铝化过程(alitization) 灰化过程（podzolization）,受土壤水分状况影响的成土过程有： 碱化过程(solonization) 潜育化过程(gleyization) 白浆化过程(albicbleaching) 潴育化过程(redoxing),与土壤有机质迁移转换相关的成土过程有： 泥炭化过程(paludization) 矿质化过程(mineralization),腐殖化过程（humification）,土壤的人工熟化过程,第2节 土壤发生过程,原始成土过程（formation of primordial soil）在裸 露的岩石表面或薄层的岩石风化物上着生低等植物，如 地衣、苔藓及真菌、细菌等微生物，在低等植物和微生 物的作用下，开始累积有机质，并为高等植物的生长发 育创造了条件。这是土壤发育的最初阶段，即原始土壤 的形成。,灰化过程（podzolization） 土体表层三、二氧化物及 腐殖质淋溶、淀积而SiO2残留的过程。主要发生在寒 温带针叶林植被下，其残落物中富含脂、蜡、单宁等 的酸性有机分解产物，其灰分贫乏盐基性元素，又因 其残落物疏松多孔，有利于渗漏水分，导致强烈酸性 淋溶。其结果是土体上部的碱金属和碱土金属淋失， 土壤矿物中的硅铝铁发生分离，铁铝胶体络合淋溶淀 积于下部，而二氧化硅则残留在土体上部，从而在表 层形成一个灰白色淋溶层次，称灰化层。,图2-2- 11 灰化过程图解,P代表年均降水量；PE代表年均陆面蒸发量,第2节 土壤发生过程,粘化过程（Argilication） 土体中粘粒的生成或淋溶、 淀积而导致粘粒含量增加的过程。尤其在温带和暖温 带半湿润半干旱地区，土体中水热条件比较稳定，发 生较强烈的原生矿物分解和次生粘土矿物的形成，或 表层粘粒向下机械淋洗（lessivage）。一般在土体中、 下层有明显的粘粒聚积，形成一个相对较粘重的层次， 称粘化层。,富铝化过程（allitication） 在湿热气候条件下，土 壤形成过程中原生矿物强烈分解，盐基离子和硅酸大量 淋失，铁、铝、锰在次生粘土矿物中不断形成氧化物而 相对积累，这种铁、铝的富集称富铝化过程。由于伴随 着硅以硅酸形式的淋失，亦称为脱硅富铝化过程。由于 铁的氧化染色作用，土体呈红色，甚至出现大量铁结核 或铁磐层。,第2节 土壤发生过程,钙化过程（calcification） 碳酸盐在土体中淋溶、 淀积的过程。在干旱、半干旱气候条件下，由于季节 性淋溶，使矿物风化过程中释放出的易溶性盐类大部 分被淋失，而硅铁铝等氧化物在土体中基本上不发生 移动，而最活跃的元素钙镁，则在土体中发生淋溶、 淀积，并在土体的中、下部形成一个钙积层。碳酸盐 移动的一般化学反应为： CaCO3+H20+CO2 Ca（HCO3）2,这种反应向右侧进行而生成可溶性重碳酸钙。当CO2 或水散失，化学反应便向左侧进行。,图2-2-12 钙化过程图解,第2节 土壤发生过程,盐渍化过程（Salinization） 易溶性盐类在土体上部 的聚积过程。这是干旱少雨气候带及高山寒漠带常见 的现象，特别是在暖温带漠境，土壤盐类积聚最为严 重。成土母质中的易溶性盐类，富集在排水不畅的低 平地区或凹地，在蒸发作用下，使盐分向土体表层聚 集，形成盐化层。其中硫酸盐和氯化物是突出的盐类， 硝酸盐和硼盐出现很少。,白浆化过程（Albic Process） 指土壤表层由于上层 滞水而发生的潴育漂洗过程。多发生在质地粘重或冻 层顶托水分较多的地区，土壤表层经常处于周期性滞 水状态，在有机质参与的还原条件下，加上侧渗水和 直渗水活动，而带走被还原的铁、锰，与此同时，土 壤粘粒也发生机械淋洗。因此，腐殖质层之下出现白 色土层，称为白浆层。这是白浆化过程的主要特征。,图2-2-14 盐化过程图解,第2节 土壤发生过程,潜育化过程（gleization） 这个过程指终年积水的土壤 发生的还原过程，又称灰粘化作用或潜水离铁作用。由 于土层长期被水浸润，空气缺乏，处于缺氧状态，由嫌 气微生物进行分解有机质的同时，高价铁、锰被还原为 低价铁、锰。一方面，由于铁、锰还原的脱色作用，使 上层颜色变为蓝灰色或青灰色，这个过程称为潜育化作 用，这个还原层次称为潜育层或青泥层。另一方面，低 价铁、锰流动性强，极易流失，即发生所谓“潜水离铁 作用”，使潜育层粘粒部分的硅铝率和硅铁率都较高。,泥炭化过程（paludization） 排水不良地方的有机物质 的厚层聚集。这些有机物在过湿条件下，不被矿化或 腐殖质化，而大部分形成了泥炭，有时可保留有机体 的组织原状。,第2节 土壤发生过程,腐殖化过程（humification） 在草原及草甸植被条件 下，土层上部积累大量有机质，由于气候、母质等因 素作用，大量累积的有机质不能彻底分解，进行着以 嫌气过程为主的转化作用。未彻底分解的有机质及中 间产物，在微生物的作用下，进行着强烈的腐殖质化 过程，形成了大量的腐殖质，在土壤表层累积为腐殖 质层。这种土壤的腐殖质化过程广泛分布于自然界。,图2-2-10 土壤腐殖质化过程示意图 (据于天仁等，1990年资料改编),第2节 土壤发生过程,潴育化过程（hydromorphic process） 土壤形成中的氧 化-还原过程。潴育化过程和 潜育化过程共同之点是： 它们都是渍水影响下发生的。但潴育化的渍水经常处 于移动状况下，即水分直渗及上下升降和侧向流动， 同时有一定的干湿交替过程，从而使土壤的铁、锰物 处于还原和氧化的交替过程，因此，在渍水中铁、锰 被还原迁移；土体内水位下降时，铁、锰又被氧化而 产生淀积，在这种干湿交替下，土体中形成锈纹、锈 点、黑色铁锰斑或结核、红色胶膜或“鳝血斑”等新生 体层次，称为潴育层。,土壤熟化过程是人为培养土壤的过程。通过耕作、灌溉、施肥和改良等方法，在土壤上部形成人为表层(Ap)，并不断改变原有的土壤某些过程和性状，使土壤向有利于作物高产方面发育。土壤熟化可分为：改造不利的自然成土阶段；培肥熟化阶段；高肥阶段，如图2-2-15和2-2-16所示。,图2-2-15 土壤旱耕熟化过程图解,图2-2-16 中国黄土高原南部人为旱耕的土垫过程示意图,土壤退化过程(soil degradation)是指因自然环境不利因素和人为开发利用不当而引起的土壤物质流失、土壤性状与土壤质量恶化以及土壤肥力下降，作物生长发育条件恶化和土壤生产力减退的过程。联合国粮农组织(FAO)将土壤退化分为侵蚀、盐碱、污染等10种类型。,总之，从土壤发生学观点看，成土因素是土壤形成的外部环境条件，土壤形成过程是土壤发育内部变化的依据。外因通过内因起作用。土壤形态特征则是土壤形成过程的结果。土壤发生类型必然要和它们所处的环境相统一，与成土因素处于动态平衡。,思考题与个案分析,请列举四个最为广泛的成土过程，并分别给每个 成土过程一个实例。 试通过实地调查与观察，分析搅动作用在土壤发 育中的重要性。 为什么说土壤形成过程是生物累积过程和地球化 学过程的对立和统一。 4. 试分析重要成土过程特点及其发生的环境条件。,5 通过观察学习，试分析地球表层系统中物质的地 质大循环和物质的生物小循环的实质，并阐述它 们的资源与环境意义。 6 据有关资料：【中国大兴安岭北部灰土(相当于 漂灰土)剖面表层活性Fe2O3和Al2O3含量均低于2； 而在心土层活性Fe2O3和Al2O3含量均超过4；底 土层活性Fe2O3和Al2O3含量均在3以下】。试结合 你所学的知识分析在寒温带针叶林条件下，土壤中 Fe2O3和Al2O3迁移转化特征。,