第七章-土壤资源与利用课件.ppt
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- 第七 土壤资源 利用 课件
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1、 第七章第七章土壤资源与利用土壤资源与利用第一节 土壤形成与分布 一、土壤形成因素一、土壤形成因素 土壤处在岩石圈、水圈、大气圈和生物土壤处在岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的交界面上,各种物质和能量交流多圈的交界面上,各种物质和能量交流多通过土壤来实现。通过土壤来实现。19世纪世纪80年代,俄国土壤地理学家道库年代,俄国土壤地理学家道库恰耶夫查结果认为,土壤是在母质、气恰耶夫查结果认为,土壤是在母质、气候、生物、地形和时间等五个成土因素候、生物、地形和时间等五个成土因素综合作用下形成的。综合作用下形成的。S=f(cl,o,r,p,t)风化壳风化壳:岩石风化产物以残积或再积的方式堆积在岩石风化产物
2、以残积或再积的方式堆积在岩石圈上,形成厚薄不一的疏松层次,即风化壳。岩石圈上,形成厚薄不一的疏松层次,即风化壳。成土母质成土母质:是风化壳的表层,原生基岩经过风化、:是风化壳的表层,原生基岩经过风化、搬运、堆积等过程于地表形成的一层疏松、最年轻搬运、堆积等过程于地表形成的一层疏松、最年轻的地质矿物层,是形成土壤的物质基础,是土壤的的地质矿物层,是形成土壤的物质基础,是土壤的前身。前身。土壤就是在风化壳上发育形成的,因而,成土壤就是在风化壳上发育形成的,因而,成土风化壳即通常所说的成土母质,它的类型土风化壳即通常所说的成土母质,它的类型与土壤形成密切相关。与土壤形成密切相关。母质是形成土壤的物质
3、基础母质是形成土壤的物质基础不同母质因其矿物组成、理化性状的不同,在其它不同母质因其矿物组成、理化性状的不同,在其它成土因素的制约下,直接影响着成土过程的速度、成土因素的制约下,直接影响着成土过程的速度、性质和方向;性质和方向;母质的机械组成直接影响土壤的机械组成。母质的机械组成直接影响土壤的机械组成。石英含量较多的花岗岩风化体石英含量较多的花岗岩风化体 富有盐基成分的基性岩(富有盐基成分的基性岩(SiO252%)的风化体)的风化体(玄武岩)(玄武岩)在炎热而湿润的气候条件下,花岗岩风化物上在炎热而湿润的气候条件下,花岗岩风化物上发育的土壤,由于本身的盐基性离子少,在强淋溶发育的土壤,由于本身
4、的盐基性离子少,在强淋溶条件下极易淋失,使土壤呈酸性反应。条件下极易淋失,使土壤呈酸性反应。在基性岩及石灰岩风化物上发育的土壤,由于富在基性岩及石灰岩风化物上发育的土壤,由于富含盐基性离子,淋溶作用慢,延缓了土壤的酸化过含盐基性离子,淋溶作用慢,延缓了土壤的酸化过程,土壤中矿质养分含量也比较丰富。程,土壤中矿质养分含量也比较丰富。发育在河流冲积物母质发育在河流冲积物母质上的上的潮土潮土,土壤坡面中,土壤坡面中质地的层次性质地的层次性(二)(二)气候气候 以水热最为重要;影响土体矿物和有机质的以水热最为重要;影响土体矿物和有机质的物理、化学和生物化学作用物理、化学和生物化学作用 土壤形成土壤形成
5、过程的方向和速率。过程的方向和速率。(三)生物(三)生物(没有生物的作用,就没有土壤的形成过程)(没有生物的作用,就没有土壤的形成过程)植物具有选择性吸收养分的作用;植物富集养分的作用;生物的固氮作用;微生物和土壤动物分解转化有机质的作用。(四)地形(四)地形(Relief)水、热条件以及母质和土壤矿物颗水、热条件以及母质和土壤矿物颗粒的重新分配粒的重新分配如:垂直地带性、山脉走向、海拔高度如:垂直地带性、山脉走向、海拔高度地形与母质的关系地形与母质的关系 冲积物坡积物洪积物残积物(五)时间(五)时间(一)土壤年龄(一)土壤年龄土壤年龄土壤年龄是指土壤发生发育时间的长短,通是指土壤发生发育时间
6、的长短,通常把土壤年龄分为绝对年龄和相对年龄。常把土壤年龄分为绝对年龄和相对年龄。绝对年龄绝对年龄是指该土壤在当地新鲜风化层或新是指该土壤在当地新鲜风化层或新母质上开始发育时算起迄今所经历的时间,母质上开始发育时算起迄今所经历的时间,通常用年表示;通常用年表示;相对年龄相对年龄则是指土壤的发育阶段或土壤的发则是指土壤的发育阶段或土壤的发育程度。育程度。成土时间对土壤发育的影响成土时间对土壤发育的影响人类活动对土壤发生演化的影响人类活动对土壤发生演化的影响 1 1、人类活动对土壤的影响是、人类活动对土壤的影响是有意识、有目的、定向的有意识、有目的、定向的。在农业生产实践中,在逐渐认识土壤发生发展
7、客观规律在农业生产实践中,在逐渐认识土壤发生发展客观规律的基础上,利用和改造土壤、培肥土壤。的基础上,利用和改造土壤、培肥土壤。2 2、人类对土壤的影响也具有两重性,利用合理,有助于、人类对土壤的影响也具有两重性,利用合理,有助于土壤肥力的提高;利用不当会破坏土壤,如我国不同地土壤肥力的提高;利用不当会破坏土壤,如我国不同地区的土壤退化主要是由于人类不合理地利用土壤引起的。区的土壤退化主要是由于人类不合理地利用土壤引起的。沙沙 漠漠 与与 绿绿 洲洲二、成土过程土壤形成过程是在以地质大循环与生物小循环为基土壤形成过程是在以地质大循环与生物小循环为基础进行的土体与环境,以及土体内部物质和能量础进
8、行的土体与环境,以及土体内部物质和能量转化、交流等的一系列物理、化学和生物学综合转化、交流等的一系列物理、化学和生物学综合作用的过程。作用的过程。(一)土壤形成过程中的大小循环(一)土壤形成过程中的大小循环1.地质大循环:地质大循环:裸露地表的岩石矿物风化后,其风化产物经淋溶、裸露地表的岩石矿物风化后,其风化产物经淋溶、搬运、沉积,最后又重新形成岩石,这个岩石搬运、沉积,最后又重新形成岩石,这个岩石风化物风化物岩石的循环过程称为地质大循环。岩石的循环过程称为地质大循环。它的循环特点是时间长、范围广。它的循环特点是时间长、范围广。生物在地质大循环的基础上,得到岩石风化产物中的养分,以构成生物有机
9、体,生物死亡后,经微生物的分解又重新释放出养分,再供下一代生物吸收利用,这种循环称为生物小循环。特点是时间短、范围小。2生物小循环生物小循环土壤形成过程图地质大循环与生物小循环岩石岩石风化物风化物岩石岩石无机养分无机养分生物有生物有机质机质无机养分无机养分时间长、范围广时间长、范围广母质母质岩石岩石土土 壤壤江海堆积物江海堆积物生物体生物体分解分解淋溶搬运淋溶搬运流流 失失成岩成岩养分养分释放释放风风化化成成 土土大小循环关系图土壤形成的物理、化学和生物化学综合作用过程土壤形成的物理、化学和生物化学综合作用过程 生物富集养分和合成腐殖质,微生物的固氮以及矿物的化生物富集养分和合成腐殖质,微生物
10、的固氮以及矿物的化学风化释放的矿质养分和形成的粘粒矿物学风化释放的矿质养分和形成的粘粒矿物 土壤表层土壤表层积累腐殖质和矿质胶体,并保蓄氮素和矿质养分;积累腐殖质和矿质胶体,并保蓄氮素和矿质养分;微生物分解以及雨水、各种有机酸作用下,微生物分解以及雨水、各种有机酸作用下,氮素和矿质养氮素和矿质养分溶解淋洗、迁移到不同深度淀积分溶解淋洗、迁移到不同深度淀积 土壤表层和母质层土壤表层和母质层之间分化出某些物质含量高的层次;之间分化出某些物质含量高的层次;生物在土壤中生活、穿行,使土层内或土层间产生扰动;生物在土壤中生活、穿行,使土层内或土层间产生扰动;地表的侵蚀和堆积改变了原来的土层构造和肥力状况
11、。地表的侵蚀和堆积改变了原来的土层构造和肥力状况。12个主要成土过程:1、腐殖化过程土体中腐殖质不断形成和积累的过程。条件:有有机物质的加入,积累大于分解。特征:土色深A2、粘化过程、粘化过程 定义:土壤剖面中粘粒形成和淀积定义:土壤剖面中粘粒形成和淀积的过程。的过程。残积粘化残积粘化:粘粒形成后未经迁移,就地:粘粒形成后未经迁移,就地积累。(多发生在半湿润和半干旱地区)积累。(多发生在半湿润和半干旱地区)淀积粘化淀积粘化:粘粒形成后,向下迁移和淀:粘粒形成后,向下迁移和淀积。(多发生在湿润地区)积。(多发生在湿润地区)条件:温暖湿润的气候。条件:温暖湿润的气候。特征:粘粒含量较相邻特征:粘粒
12、含量较相邻土层高、较紧实。土层高、较紧实。3、钙化过程、钙化过程 定义:由于季节性的淋溶条件,钙以碳酸定义:由于季节性的淋溶条件,钙以碳酸盐(或硫酸盐)的形式在土体内移动和淀盐(或硫酸盐)的形式在土体内移动和淀积的过程。(干旱和半干旱地区)积的过程。(干旱和半干旱地区)特征:钙积层碳酸钙的含量高:特征:钙积层碳酸钙的含量高:10-20%之之间,可见白色的粉末状、假菌丝体、结核间,可见白色的粉末状、假菌丝体、结核状、层状。加稀盐酸产生气泡。状、层状。加稀盐酸产生气泡。4、盐化过程 定义:土体内的盐分不断向地表移动和聚集的过程 条件:地下水矿化度高;蒸发量大于降雨量 特点:碱分含量高;pH中性 类
13、型:盐渍土5、碱化过程、碱化过程 定义:土壤胶体上交换性钠增多,使土壤呈定义:土壤胶体上交换性钠增多,使土壤呈强碱性反应,土壤物理性质恶化的过程。强碱性反应,土壤物理性质恶化的过程。碱化过程的发生与土壤中存在的碱化过程的发生与土壤中存在的NaHCO3或或Na2CO3有关。有关。6、灰化过程:、灰化过程:在酸性淋溶条件下,不易溶解的硅酸残留在土体表层,而铁、铝、锰等盐基被淋洗至下层而淀积的过程。表层形成灰白色的淋溶层,称之为灰化层。7、白浆化过程、白浆化过程定义:土体上层潜水而发生的还原离铁、定义:土体上层潜水而发生的还原离铁、离锰作用而使土层漂白的过程。离锰作用而使土层漂白的过程。条件:侧渗水
14、和直渗水使被还原的铁、锰条件:侧渗水和直渗水使被还原的铁、锰从表层带走而使表层土壤脱色,形成白色从表层带走而使表层土壤脱色,形成白色土层,成为白浆层。土层,成为白浆层。8、(脱硅)富铝化过程、(脱硅)富铝化过程定义:在碱性淋溶条件下,定义:在碱性淋溶条件下,硅酸和盐基被淋洗而铁和硅酸和盐基被淋洗而铁和铝富积的过程。铝富积的过程。条件:湿热的气候条件、条件:湿热的气候条件、盐基含量低的母质、水分盐基含量低的母质、水分移动通畅的地形。移动通畅的地形。特征:土壤酸性、粘重,特征:土壤酸性、粘重,大多呈红色。大多呈红色。9、潜育化过程、潜育化过程定义:土体在长期渍定义:土体在长期渍水条件下铁锰呈还原水
15、条件下铁锰呈还原态存在,形成灰色、态存在,形成灰色、深灰色或蓝灰色土层深灰色或蓝灰色土层的过程。的过程。条件:嫌气条件:嫌气特征:灰色或蓝色的特征:灰色或蓝色的土体。土体。10、潴育化过程、潴育化过程 土体中由于氧化还原交替进行,土体结构表面出现锈纹、锈斑或铁锰结核的过程。(水稻土中多见)特征:不同形态的铁锰胶膜或结核11、熟化过程、熟化过程耕种土壤在人为因素和自然因素综合影响耕种土壤在人为因素和自然因素综合影响下,土壤定向培育的过程下,土壤定向培育的过程12、退化过程、退化过程因自然环境不利因素和人为利用不当而引因自然环境不利因素和人为利用不当而引起土壤肥力下降,植物生长条件恶化和土起土壤肥
16、力下降,植物生长条件恶化和土壤生产力减退的过程。壤生产力减退的过程。1定义定义 通过研究土壤剖面,可了解成土因素的影响,以通过研究土壤剖面,可了解成土因素的影响,以及土壤内的物质运动特点和肥力特征。及土壤内的物质运动特点和肥力特征。土壤剖面土壤剖面:是一个具体土壤的垂直断面,其深度一般达到基是一个具体土壤的垂直断面,其深度一般达到基岩或达到地表沉积体的相当深度为止。常包括发生层和母岩或达到地表沉积体的相当深度为止。常包括发生层和母质层。质层。土壤发生层:土壤发生层:土壤形成过程中所形成的具有特定性质和组土壤形成过程中所形成的具有特定性质和组成的、大致与地面平行的,并具有成土过程特性的层次。成的
17、、大致与地面平行的,并具有成土过程特性的层次。2土壤剖面形态特征的鉴别项目主要有:土壤剖面形态特征的鉴别项目主要有:颜色、质地、结构、孔隙与裂隙、松紧度、新生颜色、质地、结构、孔隙与裂隙、松紧度、新生体、侵入体、体、侵入体、pH值、石灰反应等。值、石灰反应等。(三三)土壤剖面、发生层和土体构型土壤剖面、发生层和土体构型3土壤剖面构造土壤剖面构造 指土壤剖面层次排列状指土壤剖面层次排列状况。况。它从上至下可划分出三它从上至下可划分出三个基本的发生层次:个基本的发生层次:淋溶层(淋溶层(A层):层):即表土层,处于土体最即表土层,处于土体最上部,包括有机质的积上部,包括有机质的积聚层和物质淋溶层。
18、聚层和物质淋溶层。此层生物活动最强烈,此层生物活动最强烈,腐殖质累积较多,颜色腐殖质累积较多,颜色较暗,结构较好,又称较暗,结构较好,又称腐殖质层。腐殖质层。聚聚合合土土体体单个土体ABBCCR单个土体单个土体非土壤非土壤土体层土体层风化层风化层母岩母岩 聚合土体的界线单个土体的界线图图 单个土体与聚合土体单个土体与聚合土体(土壤个体)示意图(土壤个体)示意图淀积层(淀积层(B层):层):处于处于A层之下,是物质淀积作用造成的。层之下,是物质淀积作用造成的。淀积层是土壤剖面的重要层次,它反映迁移的物淀积层是土壤剖面的重要层次,它反映迁移的物质种类和迁移特点,能比较完整地反映成土过程质种类和迁移
19、特点,能比较完整地反映成土过程的特征,且比较稳定,是许多土壤类型的诊断层的特征,且比较稳定,是许多土壤类型的诊断层次。次。一个完整的剖面必须有一个完整的剖面必须有B层。层。母质层(母质层(C层):层):处于土体最下部,没有产生明显的成土作用的土处于土体最下部,没有产生明显的成土作用的土层。基本上不受成土过程影响的层次。层。基本上不受成土过程影响的层次。它一般是岩石风化物或地质沉积物。它一般是岩石风化物或地质沉积物。土壤剖面层次 -母母 质质 幼年土幼年土 成熟土成熟土反映土壤风化发育的指标反映土壤风化发育的指标1、Sa值:硅铝率或值:硅铝率或Ki值。值。Sa=SiO2(摩尔数)摩尔数)/Al2
20、O3(摩尔数)摩尔数)2、Saf值:硅铝铁率值:硅铝铁率 土壤粘粒中,土壤粘粒中,SiO2与(与(Al2O3+Fe2O3)的的比率,称为做硅铝铁率。比率,称为做硅铝铁率。SiO2/R2O3是土壤分类的一个重要依据。是土壤分类的一个重要依据。硅铝铁率(硅铝铁率(silica-sesquioxide ratio)SiO2(摩尔数)摩尔数)硅铝铁率硅铝铁率=Al2O3(摩尔数)摩尔数)+Fe2O3(摩尔数)摩尔数)硅铝铁率的意义:硅铝铁率的意义:可判断粘粒矿物的组成和类型。可判断粘粒矿物的组成和类型。说明成土过程特征,土壤发育程度,说明成土过程特征,土壤发育程度,SiO2/R2O3大,土壤脱铝,大,
21、土壤脱铝,SiO2/R2O3小,土壤富铝。小,土壤富铝。说明剖面中物质的淋溶状况。说明剖面中物质的淋溶状况。我国的地形特点我国的地形特点 我国是一个多山的国家,山地、高原和丘陵约占全国土地总面积的65%。海拔500米以上的占全国土壤面积的74.8%。海拔3000米以上的达25.9%,世界最高峰珠穆朗玛峰就在我国与尼泊尔的国境线上。三、土壤分布三、土壤分布第一阶梯:第一阶梯:青藏高原,平均海拔在青藏高原,平均海拔在4000米以上。米以上。第二阶梯:第二阶梯:北起大兴安岭、太行山、北起大兴安岭、太行山、经巫山到雪峰山一线以西,大经巫山到雪峰山一线以西,大致海拔为致海拔为2000米米1000米的高原
22、米的高原和盆地,包括了内蒙古高原、和盆地,包括了内蒙古高原、黄土高原、云贵高原和塔里木黄土高原、云贵高原和塔里木盆地、准噶尔盆地、四川盆地盆地、准噶尔盆地、四川盆地等。等。第三阶梯:第三阶梯:第二线以东至海陆交界第二线以东至海陆交界处,多为海拔处,多为海拔500米以下的平原米以下的平原与丘陵,包括东北平原,华北与丘陵,包括东北平原,华北平原、长江中下游平原。平原、长江中下游平原。第四阶梯:第四阶梯:为海岸线以东的中国近为海岸线以东的中国近海大陆架,海水深度不到海大陆架,海水深度不到200米。米。n我国地势总轮廓我国地势总轮廓是西高东低,呈阶是西高东低,呈阶梯状分布。梯状分布。土壤的地理分布,既
23、有与生物气候条土壤的地理分布,既有与生物气候条件相适应,表现为件相适应,表现为广域的(地带性)水平广域的(地带性)水平分布规律和垂直分布规律分布规律和垂直分布规律,也有与地方性,也有与地方性(地域性)的母质、地形、水文、成土年(地域性)的母质、地形、水文、成土年龄相适应,表现为龄相适应,表现为地域性的分布规律地域性的分布规律。地带性土壤的概念地带性土壤的概念 地带性土壤地带性土壤(zonal soilzonal soil)由生物气候条件决定而发育的土壤。由生物气候条件决定而发育的土壤。这种土壤是广域(广大空间)分布的这种土壤是广域(广大空间)分布的土壤(黄壤、棕壤、暗棕壤土壤(黄壤、棕壤、暗棕
24、壤)纬度地带性纬度地带性经度地带性经度地带性垂直地带性垂直地带性 地带性土壤分布的函数表达式地带性土壤分布的函数表达式:S=f(w j g)指土壤带和纬度基本上平行的土壤分布规律。指土壤带和纬度基本上平行的土壤分布规律。东部湿润区的海洋型带谱(纬度地带性):东部湿润区的海洋型带谱(纬度地带性):南南北:砖红壤(热带)、赤红壤(南亚热带)、北:砖红壤(热带)、赤红壤(南亚热带)、红壤和黄壤(亚热带)、黄棕壤(北亚热带)、红壤和黄壤(亚热带)、黄棕壤(北亚热带)、棕壤(暖温带)、暗棕壤(温带)和棕色针叶林棕壤(暖温带)、暗棕壤(温带)和棕色针叶林土壤(寒温带)。土壤(寒温带)。1.土壤纬度地带性土
25、壤纬度地带性2土壤经度地带性土壤经度地带性n土壤带因所在地的外形、山脉走向、风向土壤带因所在地的外形、山脉走向、风向等因素的干扰,与经度基本上平行,为经度等因素的干扰,与经度基本上平行,为经度地带性。地带性。内陆干旱的大陆型带谱(经度地带性):内陆干旱的大陆型带谱(经度地带性):东东西:西:暗棕壤、黑土(湿润)、黑钙土暗棕壤、黑土(湿润)、黑钙土(半湿润)、栗钙土(半干旱)、棕钙土(半湿润)、栗钙土(半干旱)、棕钙土(干旱)、灰漠土和棕漠土(荒漠)。(干旱)、灰漠土和棕漠土(荒漠)。我国的土壤水平分布规律,基本上我国的土壤水平分布规律,基本上 是由是由以下两个以下两个地带谱构成:地带谱构成:中
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