1、第三节 土壤形成过程 一、土壤形成的基本规律 地质大循环和生物小循环过程的矛盾统一土壤形成过程指的是在一定的时空条件下，母岩或母质与生物、气候因素以及土体内部所进行的物质与能量的迁移和转化过程的总体。1.物质的地质大循环过程 坚硬结晶岩出露（太阳辐射能、降水等作用）风化（岩石形态、性质受改造）疏松多孔母质同时大量矿质养分释放出来（淋洗下渗、搬运）海洋沉积物（再风化）新风化壳 这个过程特点是：所需时间极长、涉及范围极广，植物营养元素有被向下淋失的趋势l地质大循环地质大循环Macro-geologicalcycle指地面岩石的风化、风化产物的淋溶指地面岩石的风化、风化产物的淋溶与搬运、堆积，进而产
2、生成岩作用，是与搬运、堆积，进而产生成岩作用，是地球表面恒定的周而复始的大循环。地球表面恒定的周而复始的大循环。特点：特点：涉及空间大，时间长，涉及空间大，时间长，植物养分元素不积累。植物养分元素不积累。地地 壳壳 物物 质质 循循 环环2.生物小循环过程 植物利用太阳能把二氧化碳、水、土壤中营养元素合成大量有机质植物死亡后，以有机残体状态累积在土表（在微生物作用）一方面可形成热能和矿质养分供植物再利用；另一方面形成腐殖质作为土壤保留植物营养元素。这个过程特点是：所需时间短、涉及范围小，植物营养元素有被向上富积的趋势特点特点：涉及空间小，时间短，可促进植物养料元素的积累，涉及空间小，时间短，可
3、促进植物养料元素的积累，使土壤中有限的养分元素发挥作用。使土壤中有限的养分元素发挥作用。l地质大循环和生物小循环的关系地质大循环和生物小循环的关系Relationshipsoftwocyclesmacro-geologicalcyclemicro-biologicalcyclesoill生物小循环生物小循环Micro-biologicalcycle植物营养元素在生物体与土壤之间的循环。植物营养元素在生物体与土壤之间的循环。3.地质大循环和生物小循环的关系（1）生物小循环是在地质大循环的基础上发展起来的，没有地质大循环就不可能有生物小循环，没有生物小循环就没有土壤；（2）土壤形成过程中，两个循环
4、过程是同时并存，互相联系、相互作用着，推动土壤不停运动和发展；（3）从物质养料动态关系看：地质大循环过程总趋势是植物养分元素的释放淋失过程；而生物小循环则是植物养分元素的累积过程，它使有限营养元素纳入无穷利用的途径。二、土壤发生中的基本成土作用二、土壤发生中的基本成土作用成成土土作作用用物理作用物理作用化学作用化学作用生物作用生物作用团聚作用团聚作用迁移与富集迁移与富集侵蚀与堆积侵蚀与堆积冻融作用冻融作用干湿交替干湿交替膨胀收缩与剥落作用膨胀收缩与剥落作用水化、水解、溶解水化、水解、溶解粘粒矿物形成粘粒矿物形成氧化还原作用氧化还原作用合成分解作用合成分解作用物质转化物质转化有机质的形成分解有机
5、质的形成分解原生矿物分解原生矿物分解和粘粒矿物合和粘粒矿物合成成有机质的形有机质的形成和分解成和分解物质的迁物质的迁移作用移作用土壤发生中的物质迁移土壤发生中的物质迁移迁移方向迁移方向向下淋溶及其淀积以及被彻底淋出土体的物质移动向下淋溶及其淀积以及被彻底淋出土体的物质移动向上迁移的养分元素的生物富集作用向上迁移的养分元素的生物富集作用迁移机理迁移机理溶迁作用溶迁作用：土体内物质形成真溶液后随水的迁移土体内物质形成真溶液后随水的迁移还原迁移还原迁移：还原过程是不易移动元素变得易移动：还原过程是不易移动元素变得易移动螯迁作用螯迁作用：土体内金属离子以螯（络）合物的形态移：土体内金属离子以螯（络）合
6、物的形态移动动悬迁作用悬迁作用：粘粒的悬浮迁移：粘粒的悬浮迁移生物迁移生物迁移：植物根系吸收深层养料元素，死亡后回归：植物根系吸收深层养料元素，死亡后回归地表地表Surface rock weathering Weathering crust organisms active and organic matter accumulation Soil Soil-forming(Pedogenic)processes三、土壤发生中的主要成土过程三、土壤发生中的主要成土过程Material added to a soilOrganic matterMineral materialAbove-grou
7、nd inputsMaterial of local originVegetation growing in the soilAnimals living at surfaceTransported MaterialSubsurface additionsWind-blown leavesStems carried by running waterDead tree falling down a steep slopeManure added to soil to assist cultivationLocally derivedTransportedAdded in a similar wa
8、yAdded by human activityPlant rootsSoil faunaMicroorganisms AdditionsAdditions+Soil organic material transformations Once organic material has been added to a soil,it will undergo decomposition.Most decomposition relates to enzymic oxidation by organisms living in the soil or at its surface.(C,4H)+2
9、O2 CO2+2H2O+energy This process is known as mineralization,and is an important source of plant nutrients such as nitrogen,sulphur,phosphorus and some mineral elements(Ca2+,Mg2+,K+).enzymic oxidation During organic material decomposition,an additional set of processes,known as humification,occurs.The
10、 complex reaction of various decomposition products to produce large,complex molecular chains or polymers result in the formation of a stable end-product known as humus.+Mineral transformations Mechanical(physical)weathering Chemical weathering Biological weatheringVermiculite MontmorilloniteBiotite
11、MuscoviteIllite Pedogenic 2:1 to 2:1:1swelling 18 intergradeChlorite Secondary Pedogenic 2:1 to 2:1:1 Al-Chlorite(Mg,Fe,Al)Chlorite 14 intergradeKaoliniteHalloysiteGibbsiteFig.Pathways of clay mineral transformation Pedogenic transfers can operate in two main ways by water or mechanically.material i
12、n solution or suspension,while can occur by many processes,including bioturbation,alternating expansion and contraction,freezing,density loading,crystal growth,gravity movement,upwelling water and earthquakes.Redeposition of material carried in solution will occur when a change in soil conditions re
13、nders it insoluble.The most obvious cause is removal of water supply as soil dries out,but other changes can also be important,such as pH,temperature,exchange sites or oxygen availability.Losses from the soil,like additions to it,can occur via ether the surface or subsurface.Surface losses may be by
14、 natural erosion processes or human activity,while subsurface losses involve solute leaching or material removed in suspension through large pores or pipes.Material can be lost from soils in four main forms:gases,solutes,particulate material and via vegetation removal.Gases are produced during organ
15、ic matter decomposition and lost to the atmosphere.Solutes are taken up as nutrients by vegetation and then lost when the vegetation is removed,for example by harvesting of crops or removal of trees.Particulate material is lost by water and wind erosion.三、主要的成土过程1、原始成土过程 2、腐殖质化过程3、灰化过程 4、粘化过程5、富铝化过程
16、 6、钙化过程7、盐碱化过程 8、泥炭化过程9、潜育化过程 10、潴育化过程11、白浆化过程 12、熟化过程我国土壤的形成过程1.原始土壤形成过程土层薄，母质特征明显，有机质积累量少，土壤特征分异较差特点：2.盐碱化过程使土体上部可溶盐类的累积过程指土壤胶体上有较多的交换性钠，通常指交换性钠达15cmol kg-1以上时，使土壤呈强碱性反应，并形成土壤物理性质恶化的碱化层。碱化过程：3.钙化过程指石灰在土壤剖面中的淋溶和沉积过程指土体中粘土矿物的生成和聚积过程，尤其在温带和暧温带的生物气候条件下，一般在土体内部（20-50cm左右）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
17、械淋洗过程4.粘化过程指表层由于上层滞水而发生的潴育漂洗过程。5.白浆化过程6.富铝化过程指土体中脱硅富铁铝的过程7.灰化过程指在土体表层，特别是亚表层SiO2残留，R2O3及腐殖质淋溶沉积的过程8.有机质积累过程指在各种植物与微生物的作用下，在土体中特别是土体最表层进行的腐殖质的积累过程最普遍的一个成土过程9.泥炭化过程指有机质以植物残体形式累积的过程主要发生在地下水位很高或地表有积水的沼泽地段10.潜育化过程在土体中发生的还原过程(潜育层)(土体染成灰蓝色或青灰色。11.潴育化过程土壤形成过程中的氧化-还原过程12.熟化过程：在人为的干预下，土壤兼受自然因素和人为因素 的综合影响下进行的土
18、壤发育过程原始成土过程 是土壤形成作用的起始点。在裸露岩石表面或薄层的岩石风化上着生低等植物：地衣、苔藓及真菌、细菌等微生物，开始累积有机质。基本特点：土层浅薄；腐殖质累积量少，无明显腐殖质层。腐殖质化过程 腐殖质化过程是指在各种植物作用下，在土体中，特别是土体表层进行的腐殖质累积过程。腐殖质化过程的结果，是使土体发生分化，往往在土体上部形成一暗色腐殖质层。灰化过程 灰化过程是指在土体表层（特别使亚表层）SiO2残留、R2O3及腐殖质淋溶、淀积的过程。主要发生在寒湿郁闭的针叶林植被下，由于有机酸（主要是富里酸）溶液在下渗过程中，使上部土体中的碱金属和碱土金属淋失，土壤矿物质中的硅铁铝发生分离，
19、铁铝胶体遭到淋失，并淀积于下部，而SiO2则残留在土体上部，从而在表层形成一个灰白色淋溶层次，称为灰化层。粘化过程 粘化过程是指土体中粘土矿物的生成和聚集过程，常在温带和暖温带的生物气候条件下，一般在土体内部（2030厘米）发生强烈的 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地淋洗。因此，一般在土体心部粘粒有明显的聚积，形成一个相对较粘重的层次粘化层。富铝化过程 富铝化过程即是土体中硅以硅酸形式的淋失（脱硅），铁铝的富积（富铁铝）的过程，也称脱硅富铝化过程。在热带、亚热带高温多雨并有一定干湿季的条件下，由于硅酸盐发生了强烈水解，释放出盐基物质，使风化液呈中性或碱性环境，盐基离子和硅
20、酸大量淋失，而铝、铁锰等元素却在碱性风化液中发生沉淀，滞留于原来的土层中，造成铝、铁、锰氧化物在土体中残留或富集，而使土体呈鲜红色，甚至形成铁盘层。钙化过程 钙化过程是指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，土壤形成的水分条件使季节性淋溶，这样，矿物风化过程中释放出的易溶性盐类大部分被淋失，而硅铁铝氧化物在土体中基本上不发生移动，而活跃元素（钙、镁等）则在土体中发生淋溶、淀积，并在土体的中下部位形成一个钙积层。盐碱化过程 盐碱化过程是指土体上部易溶性盐类的聚积过程。除了滨海地区外，盐化过程多发生在干旱、半干旱地区，成土母质中易溶性盐类随水搬运至排水不畅的低平地区，在蒸发作用
21、下，使盐分向土体表层聚积，形成盐化层。盐土的排除即可溶性盐分降低含盐量的过程，称脱盐作用。碱化过程是指土壤胶体有较多的交换性纳，使土壤呈强碱性反应，并形成一土壤物理性质恶化的碱化层，碱化过程常与脱盐化过程相伴产生，从土壤吸收复合体上除去Na+，称为脱碱化。泥炭化过程 泥炭化过程是指有机质以植物残体形式的累积过程。主要发生于地下水位很高或地表有积水的沼泽地段，湿生植物因嫌气环境不能彻底分解，而以不同分解程度的有机残体累积于地表，形成一个泥炭层或粗腐殖质层。潜育化过程 潜育化过程是指土体中发生的还原过程。在整个土体或土体下部，因长期被水浸润，空气缺乏，几乎完全处于闭气状态，有机质在分解过程中产生较
22、多的还原性物质，高价铁锰转化位亚铁锰，从而形成一颜色呈蓝灰或青灰的还原层次，称为潜育层。潴育化过程 潴育化过程是指土体中发生的氧化还原过程。主要发生在直接受到地下水浸润的土层中，由于地下水在雨季升高，旱季下降，使得该土层干湿交替，从而引起铁、锰化合物发生移动或局部淀积，形成一具有锈纹锈斑以及铁锰结核的土层，称为潴育层。白浆化过程 白浆化过程是指表层滞水而发生的潴育漂洗过程。白浆化过程多发生在较冷辆的湿润地区，由于某些原因（如质粘、冻层），大气降融冻水常滞于土壤表层，从而引起铁、锰还原，当水分过多时，一部分低价铁锰以侧渗的方式流出土层之外，另一部分则在干季就地形成铁锰结核，使得土壤表层逐渐脱色，形成一白色土层，即是白浆层。土壤的熟化过程 土壤的熟化过程是指在人类的合理利用和定向培育下，土壤向着肥力提高的方向发展的过程。通常分为旱耕熟化过程和水耕熟化过程，通过人工熟化作用，肥力不断发展，由生土变成熟土，由熟土变成肥土。所以随着熟化时间的延长，土壤理化性状和熟化度是不断得到提高的。复习思考题复习思考题1、试解释地质学大循环和生物学小循环，它们各有何意义？两者的关系如何？2、简述各主要成土过程。
