第七章土壤

第七章土壤

第一节土壤的基本特征 一、土壤和土壤肥力的概念土壤是自然地理环境的一个重要组成成分，又是由其他组成成分相互作用形成的、具有自己的发生发展过程、独特的形态和组构特征的复杂自然体。

由于土壤具有物理的、化学的和生物学的一系列复杂属性，所以由于土壤具有物理的、化学的和生物学的一系列复杂属性，所以 1.生物学或农学的角度来看，它是陆地上具有一定肥力、能够生长植物的疏松表层，是天然植物和栽培作物的立地条件和生长发育的基地。 2.从地球化学的角度来看，土壤是岩石圈表面在次生环境中发生元素迁移和形成次生矿物的近期堆积体。 3.从工程建筑的土质学来看，土壤是具有特殊的材料理化性质和物理机械性质，并能作为建筑材料和承压基础的物体。总之，从各种观点来研究土壤，常给它下不同的定义。但各种定义都不能认为是概括无遗的。

在自然界，土壤层（或土被）处于岩石圈、生物圈、水圈和大气圈之间的接触、过渡地带，是有机界和无机界相互联系、相互作用的产物，是自然环境中物质循环和能量转化的重要环节和活跃的场所。例如: 1.土壤为陆生植物的生长发育提供必需的营养物质和立地条件； 2.它是地球上水分循环的一个重要环节，为河水乃至海水提供大量的盐分和其他物质； 3.通过地表和地下径流及其他动力方式从土壤中带走的各种物质在一定的条件下形成了沉积物和沉积岩，其中也包括有机成因的各种矿物质的积累； 4.土壤与大气圈也不断进行热量和物质的交换，对现代大气圈特点的形成也有重要的影响；可见，土壤在整个自然环境中起着重要的作用。

在自然环境中，土壤是个相对独立的亚系统，其内部进行着多种复杂的物理、化学和生物的作用过程。 • 同时，土壤也是个开放系统，与周围环境之间不断地进行着物质能量的交换和转化。 • 因此，土壤与整个地理环境常处于一定的相互协调状态，而其内部又具有独特的结构与功能，构成不同的层次以及具有不同的类型和分布规律。

土壤肥力 • 土壤是人类赖于生存和生产的物质基础和条件，它作为一种基本生产资料和劳动对象，为农业和其他部门提供必要的粮食和原料。这种生产资料最大的特点是具有肥力。 • 土壤肥力:就是指土壤能同时并不断地供应和调节植物在生长过程中所需的水分、养分、空气和热量的能力。土壤的肥力特性与土壤的物质组成有密切关系。

肥力的高低取决于土体中水、肥、气、热四个肥力因素之间整体功能的协调程度，以及能否满足植物生长发育过程中行为特征的要求。因此，土壤肥力功能的发挥，主要与土壤系统内部物质流和能量流的状态变量有关，同时也与周围环境条件和人工管理措施等外部变量有关。

土壤的另一个重要特点是，在合理的经营管理之下，土壤的肥力不但不会因利用而耗损，反而会不断得到改良。所以土壤是属于一种永续性的可更新的自然资源。土壤的另一个重要特点是，在合理的经营管理之下，土壤的肥力不但不会因利用而耗损，反而会不断得到改良。所以土壤是属于一种永续性的可更新的自然资源。 • 自从人类利用土壤而开始发展农业之后，就不断采用耕作、排灌和施肥等技术措施来影响、控制和改变土壤的原有特性，使其成为合乎人类需要的农业土壤。因此，农业土壤实际上是自然土壤在人类控制下不断演变而成的，是人类劳动的产物。

农业土壤的肥力既包括受自然条件支配的自然肥力，也包括受人工控制而形成的人为肥力的总体。总的来说，随着农业技术的发展和水平的提高，人为肥力所占的比例和作用将愈来愈大，土壤的熟化程度也越来越高，整个土壤的肥力水平也愈高。农业土壤的肥力既包括受自然条件支配的自然肥力，也包括受人工控制而形成的人为肥力的总体。总的来说，随着农业技术的发展和水平的提高，人为肥力所占的比例和作用将愈来愈大，土壤的熟化程度也越来越高，整个土壤的肥力水平也愈高。 • 所以，在合理的利用下，土壤可以得到改良，并为人类提供愈来愈多的优质产品。相反，在掠夺式的经营之下，则引起土壤肥力的衰退，单位面积产量下降，以致使整个环境状况的恶化。因此，土壤虽是个永续性的资源，如果没有合理的利用和定向的培育，这个特点也会丧失的。为此必须十分重视土壤资源的合理利用和保护问题。

在农业生产中，土壤肥力的总和并不是都给作物所利用，所能利用的只是其中的一部分，即有效部分。这部分称为有效肥力或经济肥力。它通常可用作物的产量来衡量。而暂时未能被作物利用的肥力称潜在肥力。在农业生产中，土壤肥力的总和并不是都给作物所利用，所能利用的只是其中的一部分，即有效部分。这部分称为有效肥力或经济肥力。它通常可用作物的产量来衡量。而暂时未能被作物利用的肥力称潜在肥力。提高有效肥力的利用水平和发挥潜在肥力的作用（而不是耗损），是进行农业生产的重要目的，同时也是取得高产稳产的一种重要手段。这方面除与农业科学技术的发展水平有关外，同时也与社会制度和整个管理水平有关。随着科学技术的发展和社会的进步，土壤的生产能力将会不断得到提高。

从上述可以看出，无论农业土壤或自然土壤都经常处于变化发展之中。目前存在的各种土壤只是其历史发展过程中的一个阶段，只代表在特定环境条件下的一定产物，并将按一定的规律继续发展。根据土壤发生发展的过程和阶段性以及其本身的综合特征和肥力的差异性，便可区分出各种不同的土壤类型和找出其空间分布的规律性。从上述可以看出，无论农业土壤或自然土壤都经常处于变化发展之中。目前存在的各种土壤只是其历史发展过程中的一个阶段，只代表在特定环境条件下的一定产物，并将按一定的规律继续发展。根据土壤发生发展的过程和阶段性以及其本身的综合特征和肥力的差异性，便可区分出各种不同的土壤类型和找出其空间分布的规律性。

二、土壤圈在地理环境中的地位和作用 • 土壤是地理环境统一体中一个组成要素。土壤形成开始于有有机体生长的陆地表面岩石风化物上，这些有机体在生命活动中，进一步分解了岩石，并从中吸收和集中必需的矿质养料，同时使陆地表层富有植物营养元素和岩石所没有的含氮有机化合物，所以土壤与岩石有本质的区别。在土壤的形成过程中土壤还与水圈、大气圈不断进行物质、能量交换。土壤在地理环境中总是处于大气圈、水圈、岩石圈、生物圈之间的界面上，而且成为它们相互作用的产物。

土壤圈与四大圈层的相互作用（见P238-1）

土壤在地理环境中的地位 • 土壤在地理环境中的地位，可根据图像从以下三方面进行分析。①土壤处于岩石圈、大气圈、水圈、生物圈相互紧密接触的过渡地带，是联系陆地环境各要素的枢纽。土壤的四个组成部分正好与四个圈层一一对应，矿物质来自岩石圈的风化，有机质来自生物圈中生物体的积累和转化，水分可空气分别属于水圈和大气圈的组成部分。可见，土壤是陆地环境各要素综合作用的产物。②土壤是地表物质循环和能量转化非常活跃的场所，是联系有机界和无机界的中心环节。土壤中生长的绿色植物通过光合作用，把太阳能转化为化学能，把矿物质转化为有机质；微生物又通过分解作用，把化学能转化为热能，把有机质转化为矿物质。这种能量和物质的连续转化过程，使有机界和无机界联系起来，形成一个相互依存、相互制约的统一系统。③土壤能够生长植物，并且为植物生长提供了扎根立足的条件，使地表由裸露岩石变为草木生长，从而导致陆地环境及整个地球面貌发生根本的变化。 • 可见，没有土壤，就没有我们周围的地理环境。

土壤圈对地理环境的作用（见P238-4） • 1 • 2 • 3 • 4 • 5 重点：土壤在生态系统中的重要作用（P240-1）

补：土壤不仅受到岩石圈、水圈、生物圈的制约，而且它反过来又对这些圈层产生影响，于是土壤圈表现出以下几个方面的功能。 • 1.对生物圈的影响支持和调节生物过程；提供植物生长的养分、水分与适宜的理化条件；决定自然植被的分布；土壤圈中的各种限制因素对生物起不良的影响。 • 2.对大气圈的影响影响大气圈的化学组成、水分与热量平衡；吸收氧气，释放CO2、CH4、H2S、氮氧化物和氨气，这对全球大气变化有明显的影响。 • 3.对水圈的影响影响降水在陆地和水体的重新分配；影响元素的表生地球化学行为、水平分异及水圈的化学组成。 • 4.对岩石圈的影响作为地球的“保护层”，对岩石圈具有一定的保护作用，以减少其遭受各种外营力的破坏。由于土壤圈所处的特殊地位，它成为地球上生物与非生物发生强烈交互作用的基地。土壤圈内的各种土壤类型、特征与性质，都是过去和现在大气、岩石，水和生物圈相互作用的记录与反映，它们对研究土壤圈在自然与人为作用影响下的变化与发展具有重要意义。

三、土壤形态 • 土壤形态是指土壤外部的特征，如土壤剖面构造、土壤颜色、质地、结构、结持性、孔隙状况等，这些特征是可以通过观察者的感觉来认识的。 • 土壤的形态是土壤形成过程的结果，也是土壤形成过程的外部表现，并且是区别土壤和诸如风化壳等自然体以及鉴别不同土壤类型的一种根据。可见，土壤的形态学对于研究土壤形成过程及土壤分类具有重要意义。此外，野外土壤的研究还是室内土壤理化分析工作的基础。所以说土壤形态学研究是土壤研究工作的起点。

一、土壤剖面与土壤发生层次 • （一）土壤剖面土壤的剖面构造是土壤最典型、最综合的特征之一。从地面向下一直到母质层的垂直断面叫土壤剖面。它是由形态上和性质上各不相同的土层组合而成，并在土体中按一定的上下层次排列，构成一个相互关联的整体。土壤中这些层次的数量、组合特点和显现程度等综合特征，称为剖面构造或土壤构造。不同的土壤具有不同的剖面构造特征。它们是在土壤形成过程中物质发生移动和转化、淋溶与积聚等作用造成的结果。因此，土壤剖面又称为发生剖面，其中的层次称为发生层。

1.自然土壤发生层的划分和命名 • 19世纪末，俄国土壤学家道库恰耶夫最早把土壤剖面分为三个发生层，即：腐殖质聚积表层（A）、过渡层（B）和母质层（C）。 • 后来有研究者又提出许多新的命名建议，土层的划分也越来越细。但基本土层命名仍不脱离道库恰耶夫的ABC传统命名法。 • 自从1967年国际土壤学会提出把土壤剖面划分为：有机层（O）、腐殖质层（A）、淋溶层（E）、淀积层（B）、母质层（C）和母岩（R）等六个主要发生层。经过一个时期应用，我国近年来在土壤调查和研究中也趋向于采用O、A、E、B、C、R土层命名法。主要发生层的含义阐述于下。

O层：指以分解的或未分解的有机质为主的土层。它可以位于矿质土壤的表面，也可被埋藏于一定深度。O层：指以分解的或未分解的有机质为主的土层。它可以位于矿质土壤的表面，也可被埋藏于一定深度。 • A层：形成于表层或位于O层之下的矿质发生层。土层中混有有机物质，或具有因耕作、放牧或类似的扰动作用而形成的土壤性质。它不具有B、E层的特征。 • E层：硅酸盐粘粒、铁、铝等单独或一起淋失，石英或其他抗风化矿物的砂粒或粉粒相对富集的矿质发生层。E层一般接近表层，位于O层或A层之下，B层之上。有时字母E不考虑它在剖面中的位置，而表示剖面中符合上述条件的任一发生层。 • B层：在上述各层的下面，并具有下列性质： ① 硅酸盐粘粒、铁、铝、腐殖质、碳酸盐、石膏或硅的淀积；② 碳酸盐的淋失；③残余二、三氧化物的富集；④有大量二、三氧化物胶膜，使土壤亮度较上、下土层为低，彩度较高，色调发红；⑤具粒状、块状或棱柱状结构。 • C层：母质层。多数是矿质层，但有机的湖积层也划为C层。 • R层：即坚硬基岩，如花岗岩、玄武岩、石英岩或硬结的石灰岩，砂岩等都属坚硬基岩。 • 凡兼有两种主要发生层特性的土层，称过渡层。如AE、BE、EB、BC、CB、AB、BA、AC、CA等，第一个字母标志占优势的主要土层。若来自两种土层的物质互相混杂，且可明显区分出来，则以斜竖“/”表示，如E/B、B/C。

2.耕作土壤剖面 • 耕作土壤的剖面构造特点与自然土壤有些不同，其层次的分化和各层的性质主要受长期耕作活动的影响。通常可分为耕作层、犁底层和半熟化层、心土层（生土层）、底土层。其主要特征见表6-1。

二、土壤的一般形态特征 • 土壤的形态特征是指土壤和土壤剖面所显示的各个土层的外表性状。例如，土壤颜色、质地、结构、紧实度、孔隙度和剖面构造等。这些形态特征是土壤内在属性的反映，并与土壤形成过程密切相关。由于各种土壤具有不同的稳定而典型的外表特征，故可为土壤的野外鉴定、土壤诊断和分类提供依据。

1.土壤的颜色 • 土壤颜色（soil colour）是土壤最重要的形态特征之一。根据土壤颜色的变化可作为判断和研究成土条件、成土过程、肥力特征和演变的依据。土壤颜色也是土壤分类和命名的依据之一。世界上许多土类用颜色来命名，如红壤、黄壤、黑钙土、栗钙土等。土壤颜色主要决定于土壤的化学组成与矿物组成，它既反映土壤物质的组成和变化，又是成土过程的结果和外在表现。影响土壤颜色的主要因素有：有机质、矿物质、水分、质地和生物活动等。红壤黑钙土黄壤栗钙土

土壤黑色的深浅一般与腐殖质含量呈正相关。 • 土壤的白色主要同石英、高岭土、石灰和水溶性盐类这四个最广泛的组分有关。 • 红色，主要是赤铁矿或水化赤铁矿在土壤中聚积有关。 • 黄色，是水化氧化铁首先是褐铁矿在土壤中聚积的结果。 • 含有大量伊利石、云母类矿物和不同水化程度的氧化铁混合物的粘质土壤，其特点是呈棕色。 • 紫色是游离态的锰氧化物含量高的证据。这是相当少见的现象，它同一定成土母质的特点有关。 • 纯蓝色在土壤中很少见到。这是北方某些沼泽土类潜育层的普通颜色，它同干燥状态下的蓝铁矿有关。 • 绿色、橄榄色出现在过度潮湿条件下形成的土壤中，这种土壤含有独特的带绿色的含铁高的粘土矿物. • 上述各种颜色在土壤中很少以单纯颜色出现，较常见的是过渡颜色和混合颜色，这是土壤物质的过渡组成或混合组成的反映。

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