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第一节土壤的形成
第一节土壤的形成
岩石在一定的水热条件和生物的作用下,经过一系列物理、化学和生物化学的作用而形成土壤母质,土壤母质在各种自然成土因素作用下,变成自然土壤。
一、成土的岩石
根据成因,可把土壤及其他自然环境中的岩石分为三大类,即岩浆岩、沉积岩和变质岩。
1、岩浆岩:
概念,特点,意义
土壤肥料
?
岩浆岩是指在岩浆冷却过程中凝聚而成的一类岩石。
(火成岩、先成岩)
特点是没有层次,不含化石及其他有机物质。
意义:
大部分岩浆岩由于在形成时与地表的环境条件相差较大,当它们裸露在地球表面时比较容易风化,在地表的含量相对较低。
2、沉积岩:
概念,特点,意义
概念:
沉积岩是指由各种原先存在的岩石(岩浆岩、变质岩及原先的沉积岩)经风化、搬运、沉积后重新固结而成的岩石。
水成岩。
特点:
可能含有化石,由于沉积时可能有动植物的遗骸或生物新陈代谢的产物埋藏其内,这些物质在一定的条件下可形成相应的化石。
一般具有成层性。
图片展示。
意义:
沉积岩在地表出露最多,面积最大,由沉积岩发育的土壤面积一般高于其他种类的岩石形成的土壤。
3.变质岩
概念,
变质岩是指地壳中原先存在的各种岩石在地壳运动或岩浆活动的影响下,经高温高压的作用重新结晶形成的岩石。
特点是极易风化。
意义在地表和土壤中含量较低。
重点掌握:
沉积岩
?
?
表2-1 主要成土岩石的性质
类 型
名 称
矿物成分
分解产物
岩浆岩
花岗岩闪长岩玄武岩
主要由长石、石英、云母等组成主要由斜长石、角闪石组成主要由斜长石、辉石组成
风化后易形成砂粒、素含量高风化产物是土壤砂粒的重要来源,风化产物富含黏粒,养分含量高
沉积岩
砂 岩
砾 岩
叶 岩
石灰岩
主要由粒径>2mm的颗粒组成,颗粒多为石英
由粒径0.1~2mm颗粒组成,颗粒多为石英、长石等
由粒径<0.1mm颗粒组成,成分多为黏土矿物
主要成分为CaCO3
风化产物含砂粒多,养分缺乏
易风化,砂岩含黏粒量高,养分丰富,反之风化后砂粒含量高,养分缺乏
其产物质地黏重,有时呈碱性
变质岩
片麻岩
千枚岩
板 岩
由花岗岩经高温高压变化而来,成分也与其相同
由黏土矿物变化而来,云母含量高
由黏土矿物变化而来
风化特点与花岗岩相似,抗风化能力弱于花岗岩
易风化,产物质地黏重,养分含量高,钾素含量高
其产物与页岩相似
二、岩石风化
(一)概念
当岩石矿物由于地质运动露出到地表后,地表的水分、温度、气体等环境条件与它们形成时不一样,岩石矿物必然发生形态、结构、等变化,岩石矿物在地表自然因素作用下发生的这些物理变化和化学变化就是风化作用。
(二)风化作用类型
物理风化、化学风化及生物风化三种类型。
1、物理风化物理风化也称为机械风化,是指岩石矿物在自然因素作用下发生的物理反应,其变化主要是大小、外形的变化。
有多种因素导致物理风化,其主要有温度、结冰、水流和风力的磨蚀作用等。
(1)温度作用:
引起岩石内外胀缩不一致,岩石是热不良导体。
(2)结冰作用(冰劈作用)
(3)风和水的磨蚀作用:
风沙磨蚀岩石,使之表面裸露,加速物理风化。
物理风化结果;坚硬变疏松,大块变小块的碎屑物质。
属于机械破碎,不改变矿物质化学组成。
但为化学风化作用奠定了基础。
2、化学风化是指岩石矿物在自然因素的作用下所发生的化学变化或反应,其主要表现形式有元素组成和结晶结构发生变化两方面。
化学风化的形式有溶解、水化、水解和氧化还原等。
(1)溶解作用
水是一种极性溶剂,岩石中的矿物都是无机盐,虽然占绝大部分的硅酸盐和铝硅酸盐矿物溶解度很小,但很大的地质年代中,水溶解的规模是相当大的,况且地表的水常常溶有CO2、NO2以及有机酸等,这样大大提高了水的溶解能力。
滴水穿石。
(2)水化作用 指无水矿物与水结合成为含水矿物的作用。
CaSO4+2H2O CaSO4.2H2O
硬石膏 结晶石膏
2Fe2O3+3H2O 2Fe2O3.nH2O
赤铁矿 褐铁矿
(3)水解作用
水解
2KAlSi3O8+3H2O Al2Si2O5(OH)+4SiO2+2KOH
钾长石 高岭石
碳酸化水解作用
2KAlSi3O8+CO2+2H2O AlSi2O5(OH)+4SiO2+K2CO3
CO2溶于水时,对碳酸盐的溶解力,较纯水增强几十倍。
KAlSi3O8+H2CO3 KHAl2Si6O16+KHCO3
酸性铝硅酸盐
KHAl2Si6O16+H2CO3 H2Al2Si6O16+KHCO3
游离铝硅酸
H2Al2Si6O16+H2CO3 H2Al2Si2O3+Si2O3+CO2
高岭石
在化学风化过程中水分起着关键作用。
上述反应水分均是在水中进行的,同时水分还及时把化学风化产物,即可溶性物质和小的颗粒迁移出去,使得化学风华偿断进行下去。
化学风化结果:
把固定在矿物质中的养分释放出来,为植物生长和吸收养分创造条件。
生成新的矿物,黏土矿物。
改变了母质的理化性质
第二章土壤的形成与组成
?
(3)生物风化是指岩石矿物在生物作用下发生的物理变化和化学变化。
动物、植物、微生物均能够导致岩石矿物的生物风化。
生物风化的方式有多种。
例如,岩石块在生物作用下发生的崩解破碎作用,搬迁作用,生物生命活动释放的酸性物质对矿物的溶解作用,生命活动释放的螯合剂将阳离子从矿物中移出,生物物质经转化后形成的腐殖酸和植物根系的存在能够改善土壤剖面中水分的有效性,生物的呼吸作用及根系的活动可改变土壤的pH及影响阳离子交换作用等。
岩石矿物的风化是土壤形成的基础。
风化产物无论是残留在原地,还是在重力、风、水、冰川等作用下通过搬运和沉积作用,均可成为各种类型的土壤母质。
三、土壤母质
1、概念
指原生基岩经过一系列风化作用形成的颗粒大小不一,堆积于地表的一层疏松碎屑物质。
这就是土壤母质
土壤母质是土壤形成的基础,不仅土壤的矿物质起源于母质,土壤有机物质中的矿质养分也主要来源于母质。
母质是土壤发生演化的起点。
第二章土壤的形成与组成
母质是地壳表面风化壳的表层,是最年轻的地质矿物质层,它是形成土壤的物质基础,是土壤的前身。
母质不同于岩石,它已有肥力因素的初步发展,具有物质颗粒的分散性,有一定的吸附作用、透水性和蓄水性,可释放出少量矿物养分,但难以满足植物生长的需要。
母质又不同于土壤,它缺乏养分,几乎不含氮、碳,通气性和蓄水性也不能同时解决。
2、母质类型
(1)残积物
残积物是由岩石风化后,未经搬运而残留于原地的土壤母质,而另一部分则被风和降水所带走。
它处于岩石风化壳的上部,是风化壳中的剧烈风化带,向下则逐渐变为半风化的岩石。
它的分布主要受地形的控制,在宽广的分水岭上,由雨水产生地表径流速度小,风化产物易于保留的地方,残积物就比较厚。
在平缓的山坡上也常有残积物覆盖。
由于风化剥蚀产物是未经搬运的,颗粒不可能被磨圆或分选,没有层理性质。
残积物与基岩之间没有明显的界限,均质性很差、颗粒粗、养分来源差,形成的土壤,肥力差。
如石骨土。
(2)坡积物;坡积物是残积物经水流搬运,顺坡移动堆积而成的土。
即是雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地洗刷剥蚀,顺着斜坡向下逐渐移动、沉积在较平缓的山坡上而形成的沉积物。
其成份与坡上的残积土基本一致。
由于地形的不同,其厚度变化大,新近堆积的坡积土,土质疏松,压缩性较高。
它一般分布在坡腰上或坡脚下,其上部与残积物相接。
坡积物底部的倾斜度决定于基岩的倾斜程度,而表面倾斜度则与生成的时间有关,时间越长,搬运、沉积在山坡下部的物质就越厚,表面倾斜度就越小。
坡积物质随斜坡自上而下呈现由粗而细的分选现象。
其成份与坡上的残积土基本一致。
与下卧基岩没有直接关系,这是它与残积物明显的区别。
发育形成的土壤:
沙土-夹沙土-大泥土
(3)河流冲积物:
新冲积:
冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的坡积、洪积物质剥蚀后搬运、沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物。
即是由于河流的流水作用,将碎屑物质搬运堆积在它流经的区域内,随着从上游到下游水动力的不断减弱,搬运物质从粗到细逐渐沉积下来,(成都平原、徐家坝)土层深厚,养分丰富,肥力高。
四川又叫天府之国。
老冲积:
第四纪沉积物第四纪沉积物是指第四纪时期因地质作用所沉积的物质,一般呈松散状态。
在第四纪连续下沉地区,其最大厚度可达1000米。
(卵石黄泥)夷平面30-40米(有网友说四川的土壤里为什么这么多鹅卵石?
)
四、土壤的形成
土壤母质在自然成土五因素作用下形成自然土壤。
土壤是在气候、母质、植被(生物)、地形、时间综合作用下产物。
1.母质:
土壤形成的物质基础,构成土壤的原始材料,其组成和理化性质对土壤的形成,肥力高底有深刻影响。
如:
岩石风化物:
残积物,堆积物;山地风积物:
风力作用形成的“大沙堆”,颗粒均一;河流冲积物:
水作用形成,具有成层性,沙粘相间;黄土壮母质。
。
2.气候:
主要是温度和降水,影响岩石风化,土壤中矿物质和有机物的分解及其产物的迁移,影响土壤的水热状况。
南方:
高温多雨、风化强烈,有机质分解快土壤中一、二价盐淋失。
3.生物:
土壤形成的主导因素。
特别是绿色枯物将分散的,的营养元素进行选择性的吸收,集中地表并积累,促进肥力发生和发展。
4.地形:
主要起再分配作用,使水热条件重行分配,从而使地表物质再分配。
不同地形形成的吐壤类型不同,其性质和肥力不同。
5.时间:
决定土壤形成发展的程度和阶段。
时间长短不同,土壤中物质的淋溶和聚集长短不同。
各因素相互影响,相互制约,共同作用形成不同类型。
(举例说明土壤多样性)
自然土壤在人为作用下,耕作土壤。
1.人类生产活动:
耕作、灌溉、施肥等。
2.人类生产活动对土壤肥力的影响:
发展林业:
发展农业:
城市园林:
土壤形成过程的主要12个成土过程。
是为研究土壤类型的重要方法。
五、土壤剖面
1、概念
2、土壤的发生层
3、土体构型:
概念及各发生层的代号
1)19世纪、道库恰耶夫:
腐殖质聚集表层(A)、过渡层(B)、母质层(C)。
2)1967,国际土壤学会:
有机层(O)、腐殖质层(A)、淋溶层(E)、淀积层(B)、母质层(C)、母岩(R)。
P9
3)我国:
O层:
有机层
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