地质学基础课件.ppt

1、土壤学土壤学以孙向阳主编以孙向阳主编土壤学土壤学为主要教材为主要教材绪绪 论论l 土壤的重要性土壤的重要性l 土壤、土壤剖面、土壤肥力的概念土壤、土壤剖面、土壤肥力的概念l 土壤学的发展概况土壤学的发展概况l 土壤学的课程内容土壤学的课程内容主要内容提要主要内容提要你会通过什么依据或数据来阐述你会通过什么依据或数据来阐述土壤的重要性土壤的重要性 ？ 思路？思路？依据？依据？土壤形成土壤形成300年年-1 cm 土壤土壤500年年-1inch=2.54 cm 的表层土的表层土 名人名言名人名言l The nation that destroys its soil , destroys itsel

2、f. -FranKlin Delano Roosevelt富兰克林富兰克林 德拉诺德拉诺罗斯福（罗斯福（Franklin Delano Roosevelt Franklin Delano Roosevelt ，18821882年年1 1月月3030日日19451945年年4 4月月1212日）美国日）美国3131位、第位、第3232任总统，美国历史上唯一任总统，美国历史上唯一蝉联四届。蝉联四届。 l To forget how to dig the earth and to tend the soil is to forget ourselves. Mahatma Gandhi莫罕达斯莫罕达斯

3、卡拉姆昌德卡拉姆昌德甘地（甘地（1869年年10月月2日日1948年年1月月30日），尊称日），尊称圣雄甘地，是印度民族主义运动和国大党领袖。他既是印度的国父，圣雄甘地，是印度民族主义运动和国大党领袖。他既是印度的国父，也是印度最伟大的政治领袖。也是印度最伟大的政治领袖。 Cool facts about soil.l Did you know that there are more living individual organisms in a tablespoon of soil than there are people on the earth? l Did you know tha

4、t almost all of the antibiotics we take to help us fight infections were obtained from soil microorganisms? l Did you know that agriculture is the only essential industry on earth? l Did you know that soil is a non-renewable natural resource? l Did you know that the best china dishes are made from s

5、oil? l Did you know that about 70% of the weight of a text book or glossy paged magazine is soil? l Did you know that putting clay on your face in the form of a “mud mask” is done to cleanse the pores in the skin?第一节第一节 土壤在农林业生产和生态系统中的作用土壤在农林业生产和生态系统中的作用 土壤在植物生长中的特殊作用土壤在植物生长中的特殊作用1 1、营养库的作用、营养库的作用2

6、2、养分转化和循环作用、养分转化和循环作用3 3、雨水涵养作用、雨水涵养作用4 4、生物的支撑作用、生物的支撑作用5 5、稳定和缓冲环境变化的作用、稳定和缓冲环境变化的作用一、土壤是人类赖以生存的基础，是农业生产的基地一、土壤是人类赖以生存的基础，是农业生产的基地二、土壤是陆地生态系统的重要组成部分二、土壤是陆地生态系统的重要组成部分土壤圈处于大气土壤圈处于大气圈、生物圈、岩圈、生物圈、岩石圈和水圈的交石圈和水圈的交接点。接点。影响土壤影响土壤形成的因形成的因素复杂素复杂土壤圈与其它四个圈之间的物质交换土壤圈与其它四个圈之间的物质交换不合理利用土壤不合理利用土壤将影响将影响-大气、大气、水、植

7、物生长、水、植物生长、地质循环。地质循环。1、土壤资源的再生性与质量的可变性、土壤资源的再生性与质量的可变性 治之得宜，地力常新。治之得宜，地力常新。2、土壤资源数量的有限性、土壤资源数量的有限性 土壤资源的破坏吃祖宗的饭，断子孙的路。土壤资源的破坏吃祖宗的饭，断子孙的路。3、土壤资源空间分布上的固定性、土壤资源空间分布上的固定性 土壤具有地带性分布规律。土壤具有地带性分布规律。三、土壤是最珍贵的自然资源三、土壤是最珍贵的自然资源土地类型土地类型中国的中国的总面积总面积%人均占有量（人均占有量（hm2）中国人均占中国人均占有量与世界有量与世界人均占有量人均占有量比例比例%世界世界中国中国美国美

8、国巴西巴西印度印度土地总面积土地总面积7.12.770.913.926.280.4332.9耕地与园地耕地与园地6.80.310.100.800.560.2232.3永久草地永久草地9.00.660.271.011.220.0240.9森林和林地森林和林地3.20.840.131.114.150.0915.5表：中国土地资源的总量、人均占有量及其与世界和部分国家比较表：中国土地资源的总量、人均占有量及其与世界和部分国家比较摘自摘自土壤学土壤学黄昌勇主编黄昌勇主编人均耕地面积不足世界平均值的人均耕地面积不足世界平均值的 1 /3！土壤资源面临的危机土壤资源面临的危机短期内不可逆转的趋势短期内不可

9、逆转的趋势： 1 1、 耕地减少不可逆转（主要是质量）耕地减少不可逆转（主要是质量）l 土壤退化：总面积约土壤退化：总面积约 4. 6 亿亿hm2， 占全国土地总面积的占全国土地总面积的 40%， 是全球土壤是全球土壤 退化总面积的退化总面积的 1 /4 ；l 土地荒漠化：已经荒漠化的土地面积土地荒漠化：已经荒漠化的土地面积17.6万平方公里，另有潜在荒漠化危险万平方公里，另有潜在荒漠化危险的土地面积的土地面积15.8万平方公里。万平方公里。据中科院兰州沙漠研究所的资料，土地荒漠化速度之快令人震惊据中科院兰州沙漠研究所的资料，土地荒漠化速度之快令人震惊l 我国我国5070年代，为每年增加年代，

10、为每年增加1560平方公里；平方公里；l 从从7080年代，其速度已为每年增加年代，其速度已为每年增加2100平方公里；平方公里；l 现在，扩展至每年增加现在，扩展至每年增加2460平方公里平方公里。2 2、人口增长不可逆转、人口增长不可逆转（中国每年净增人口中国每年净增人口1000万万） 3 3、消费水平的提高不可逆转、消费水平的提高不可逆转红壤砂化面蚀黄土梁、峁景观崩塌SOSSAVE OUR SOILS 应用土壤科学，可持续利用土地、发展农应用土壤科学，可持续利用土地、发展农林业生产。林业生产。 人口的零或负增长人口的零或负增长 资源破坏的零或负增长资源破坏的零或负增长 生态环境恶化的零或

11、负增长生态环境恶化的零或负增长我国要跨进可持续发展的我国要跨进可持续发展的“大门大门”还需要还需要30-5030-50年？年？因为要达到以上条件不是短时期能做到的。因为要达到以上条件不是短时期能做到的。可持续发可持续发展的条件展的条件对策对策第二节第二节土壤、土壤剖面、土壤、土壤剖面、土壤肥力土壤肥力的概念的概念土壤土壤是在是在母质母质、气候气候、生物生物、地形地形和和时时间间五大因子五大因子(五大成土因素五大成土因素)综合作用综合作用下形成的下形成的自然体自然体，能够，能够生产植物收生产植物收获获的陆地疏松表层。其本质特性是的陆地疏松表层。其本质特性是土壤肥力。土壤肥力。概念概念既介绍了土壤

12、形成的实质，又强调既介绍了土壤形成的实质，又强调土壤提供植物收获的本质属性土壤提供植物收获的本质属性 。 一、土壤一、土壤土壤物质组成土壤物质组成 矿物质矿物质（由岩石风化而来，（由岩石风化而来，w95%） 固体固体 有机质有机质（生物及生物残体（生物及生物残体,w5%）土壤土壤 液体液体 （包括水及溶解的离子）（包括水及溶解的离子） 气体气体 （土壤空气）（土壤空气）空气（空气（V25%）水（水（V25%）有机质有机质矿物质矿物质 旱地旱地 农业土壤农业土壤 水田土水田土土壤土壤 原始森林土壤（纯自然、未扰动）原始森林土壤（纯自然、未扰动） 林业土壤林业土壤 人工林及经济林土壤（人为耕作，培

13、肥）人工林及经济林土壤（人为耕作，培肥） 园林土壤（大多为搬运土）园林土壤（大多为搬运土）土壤的利用类型土壤的利用类型从地表向下垂直挖掘后露出的一个切面。从地表向下垂直挖掘后露出的一个切面。 一般挖一般挖到母岩，如果太深则挖到米即可。到母岩，如果太深则挖到米即可。l土壤剖面是观察土壤的一个窗口，土壤剖面上不土壤剖面是观察土壤的一个窗口，土壤剖面上不同颜色的层次是土壤发生层。同颜色的层次是土壤发生层。l从土壤剖面可以了解土壤所处的环境。从土壤剖面可以了解土壤所处的环境。二、土壤剖面二、土壤剖面代号：代号：发生层名发生层名 ：枯落物层枯落物层（未分解和半分解的植物凋落物）未分解和半分解的植物凋落物

14、） ：腐殖质腐殖质 又叫又叫表土层表土层（含大量腐殖质）（含大量腐殖质） E E： 淋溶层淋溶层 ：淀积层淀积层 又叫又叫心土层心土层 （表层物质淋至此层淀积）（表层物质淋至此层淀积） ：母质层母质层 （以风化岩石为主）（以风化岩石为主） R R： 母岩层母岩层 （未风化的坚硬岩石）（未风化的坚硬岩石） 但大部分园林土壤或果园、人工林土壤及农但大部分园林土壤或果园、人工林土壤及农业土壤都不具备上述标准模式。业土壤都不具备上述标准模式。 一个发育完整的土壤常有如下的剖面模式：一个发育完整的土壤常有如下的剖面模式：在发育过程中由于在发育过程中由于物质和能量物质和能量在上下部位之间的转化与在上下部位

15、之间的转化与转移，从而可能形成上下不同的层次，称为转移，从而可能形成上下不同的层次，称为发生层，发生层，如如A、B、C等。等。土壤发生层土壤发生层由于地质作用或人为活动而造成的堆积层（幼年土）。由于地质作用或人为活动而造成的堆积层（幼年土）。土壤堆积层土壤堆积层指土壤剖面的分层状况及各层排列顺序。指土壤剖面的分层状况及各层排列顺序。成熟土壤一般为成熟土壤一般为OABCOABC构型，幼年土一般为（构型，幼年土一般为（A A）C C型型 或或ACAC型型 。土壤剖面构型土壤剖面构型几种常见的土壤剖面类型示意图几种常见的土壤剖面类型示意图A、B、C代表代表土壤发生层。土壤发生层。1、2、3代表堆代表

16、堆积层。积层。 不明显不明显土壤剖面层次过渡土壤剖面层次过渡明显明显土壤剖面实图土壤剖面实图 黑土（东北）黑土（东北） 砖红壤（海南）砖红壤（海南） 包括地表至母质层以上的垂直深度。包括地表至母质层以上的垂直深度。 树木根系的分布和生长树木根系的分布和生长土壤的土壤的总厚度总厚度 土壤水分和养分贮量和供应能力土壤水分和养分贮量和供应能力注：土壤厚度是衡量土壤肥力的重要因子注：土壤厚度是衡量土壤肥力的重要因子 土壤厚度决定土壤不间断地、相互协调地提供植物生长全过程土壤不间断地、相互协调地提供植物生长全过程水分、养分、空气、热量水分、养分、空气、热量的能力。的能力。肥力四因子：肥力四因子：水、肥、

17、气、热。水、肥、气、热。在生产上灌水、施肥、在生产上灌水、施肥、 中耕以及园林土换中耕以及园林土换盆等都是为了进一步提高土壤肥力，使植盆等都是为了进一步提高土壤肥力，使植物生长更加好。物生长更加好。三、土壤肥力三、土壤肥力1、自然肥力和人为肥力、自然肥力和人为肥力 前者前者指土壤在自然形成过程中产生或指土壤在自然形成过程中产生或 发展起来的肥力发展起来的肥力 。 后者后者指在自然肥力的基础上，通过人为指在自然肥力的基础上，通过人为 的影响，如耕作、施的影响，如耕作、施肥、灌溉和排水、土壤改良等形成的肥力。肥、灌溉和排水、土壤改良等形成的肥力。 2、潜在肥力与有效肥力、潜在肥力与有效肥力 容易被

18、植物吸收利用的容易被植物吸收利用的有效肥力有效肥力，不能被植物直接利用的，不能被植物直接利用的潜潜在肥力在肥力。 l 土壤肥沃或者不肥沃是土壤肥沃或者不肥沃是针对植物而言针对植物而言的，应从植物的，应从植物的生态要求出发来认识土壤肥力的生态相对性。的生态要求出发来认识土壤肥力的生态相对性。l 如果植物的生态要求和土壤所能提供的生态性质不如果植物的生态要求和土壤所能提供的生态性质不一致，即使土壤具有丰富的物质和能量，植物也不一致，即使土壤具有丰富的物质和能量，植物也不能利用或利用很少。能利用或利用很少。l 通俗意义上讲的土壤肥力高低，如果不指明植物，通俗意义上讲的土壤肥力高低，如果不指明植物，一

19、般只能说明其有机质和养分的高低及适宜的物理一般只能说明其有机质和养分的高低及适宜的物理性质。性质。 3 3、土壤肥力的生态性相对性、土壤肥力的生态性相对性 4 4、土壤肥力的量化指标、土壤肥力的量化指标l 以地上部分生物量来评价以地上部分生物量来评价 如：如：森林植被干物质重的年平均值来表示森林植被干物质重的年平均值来表示。 经济林的经济林的单位面积产量来表示。单位面积产量来表示。l 以土壤的某些性质和养分数值来评价以土壤的某些性质和养分数值来评价 如：土层厚度、土壤质地、如：土层厚度、土壤质地、 pH值。值。 有机质含量、养分含量等。有机质含量、养分含量等。l Topsoil is the

20、most productive soil layer.l Five tons of topsoil spread over an acres is only 1/32 inch thick-the thickness of a dime.l Natural processes can take more than 500 years to form one inch of topsoil. l Fungi and bacteria help break down organic matter in the soil.l Plant roots and lichens break up rock

21、s which become part of new soil.l Five to 10 tons of animal life can live in an acre of soil. l Earthworms digest organic matter, recycle nutrients, and make the surface soil richer. l Mice take seeds and other plant materials into underground burrows, where this material eventually decays and becom

22、es part of the soil.What on earth is soil? 第三节第三节现代土壤学科发展概况现代土壤学科发展概况1919世纪土壤学科的诞生世纪土壤学科的诞生F农业化学土壤学派农业化学土壤学派: (: (德德) ) 李比希李比希(1803-1873)(1803-1873)F农业地质土壤学派农业地质土壤学派: (: (德德) ) 法鲁等法鲁等 (19(19世纪后半叶世纪后半叶) )F土壤发生学派土壤发生学派:( :(俄俄) ) 道库恰耶夫道库恰耶夫(1846-1902)(1846-1902)一门独立的学科一门独立的学科-土壤学科的诞生土壤学科的诞生F土壤学科发展的驱动力土

23、壤学科发展的驱动力 F前前6060年年: : 作物生产作物生产-独轮驱动独轮驱动 6060年代后年代后: :作物生产和环境质量保护作物生产和环境质量保护 - - 双轮驱动双轮驱动2020世纪土壤学科的迅速发展世纪土壤学科的迅速发展2020世纪土壤学科的新观点世纪土壤学科的新观点F土壤圈土壤圈: (: (英英) Matson(1938),() Matson(1938),(美美) Arnold(1990) Arnold(1990)F土壤水能量理论与运动方程的建立土壤水能量理论与运动方程的建立: : ( (美美) Buckingham(1907), Richards(1930s) Buckingha

24、m(1907), Richards(1930s)F土壤生态系统土壤生态系统: (: (美美) Jenny(1940-1960) Jenny(1940-1960)F土壤质量综合调控理论：土壤质量综合调控理论：( (美美) SSSA(1990s) SSSA(1990s)1919世纪土壤学世纪土壤学化学化学地学地学生物学生物学欧洲2020世纪土壤学世纪土壤学化学化学地学地学生物学生物学物理学物理学数学数学生态学生态学系统科学系统科学美国2020世纪土壤学科分支学科的发展世纪土壤学科分支学科的发展尚书尚书、周礼周礼、管子管子地贡篇、地贡篇、吕氏春秋吕氏春秋任任地篇、地篇、齐民要术齐民要术、农桑辑要农桑

25、辑要、农政全书农政全书等有等有关土壤记载。关土壤记载。我国土壤学的发展概况我国土壤学的发展概况20世纪世纪70年代后期，由于国际间学术交流增多，国外一些先进的土壤研究年代后期，由于国际间学术交流增多，国外一些先进的土壤研究成果与技术传入我国，土壤学科的基础学科水平得以全面迅速提高，我国成果与技术传入我国，土壤学科的基础学科水平得以全面迅速提高，我国土壤学科在我国科学研究中的地位得到了巩固和确认，到目前为止，土壤土壤学科在我国科学研究中的地位得到了巩固和确认，到目前为止，土壤学科在中国科学院和中国工程院的院士累计达学科在中国科学院和中国工程院的院士累计达17人。人。20世纪世纪20年代开始，年代

26、开始，1930-1939，中国土壤概要中国土壤概要， 1958、1978两次全国土壤普查，基本摸清了我国的土两次全国土壤普查，基本摸清了我国的土壤资源特性和数量。壤资源特性和数量。古代古代近代近代现代现代第四节第四节 本课程的内容本课程的内容第一部分：地质学基础知识第一部分：地质学基础知识第二部分：有关土壤的物质组成、理化第二部分：有关土壤的物质组成、理化 性质与土壤肥力的关系性质与土壤肥力的关系第三部分：土壤养分及其调节（施肥）第三部分：土壤养分及其调节（施肥）第四部分：土壤退化与土壤质量管理第四部分：土壤退化与土壤质量管理注：注：本课程的中心是本课程的中心是土壤肥力，土壤肥力，以土壤肥力（水、肥、气、热）以土壤肥力（水、肥、气、热）为主线，惯穿所有内容；目的是保持土壤资源的充分并持续地为主线，惯穿所有内容；目的是保持土壤资源的充分并持续地利用。利用。