大学土壤地理学复习资料

1 / 34 第1章 绪论

1.1：土壤：是地球陆地表面具有肥力能够生长植物的疏松层。

土壤质量：是土壤生态界面内维持植物生产力、保障环境质量、促进动物与人类健康行为的能力。或在自然或人工生态系统中，土壤具有动植物生产持续性、保持和提高水质、空气质量以及支撑人类健康生活的能力。

影响土壤形成发育的因素有母质、气候、生物、地形及时间，通称为五大成土因素。

土壤剖面是指从地面垂直向下至母质的土壤纵断面；土壤剖面中与地面大致平行的物质及形状相对均匀的的各层土壤，称为土壤发生层，简称土层，是土壤剖面的基本组成单元

土壤剖面之中土层的数目、排列组合形式和厚度，统称为土壤剖面构造或土壤构型。土壤剖面的立体化就构成了单个土体。

在空间上相邻、物质组成和性状上相近的多个单个土体便组成聚合土体

2：土壤系统简析：

土壤发育的两个原因：（1）土壤是一个复杂的物质与能量系统，土壤是由固定物质、液体、气体等多相物质和多土层结构组成的复杂并具有“活性”的物质与结构系统。

在系统范围内多相物质和各土层之间不断地进行物质与能量的迁移、转化与交换，这是推动土壤发育与变化的内因和动力。

（2）土壤系统与大气圈、水圈、岩石圈、生物圈和人类智慧圈之间不断地进行物质迁移转化与能量交换，这是推动土壤形成和演变的外驱动力。

土壤系统具有高度非线性和可变性特征，是自然界最为复杂的系统之一。它包含着复杂多样的物理、化学和生物过程，这使得土壤系统永远不能处于静止的平衡状态。

土壤系统界面具有两个特点：一是土壤系统在地表与大气圈、水圈、地上生物群落之间的界面比较清楚；二是在地表以下，土壤系统与非土壤系统的界面也即土壤与松散母质的界限是逐渐过渡的。

1.2 土壤圈与全球变化

土壤圈：是覆盖于地球陆地表面和浅水域底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层，犹如地球的地膜，其在一定程度上类似于生物体的生物膜，通过它与其他圈层之间进行物质能量交换。

土壤圈是地球表层系统的组成部分，它处于地球表层不同圈层界面及其相互作用的交叉带，是联系有机界与无机界的中心环节，也是结合地理环境各组成要素的纽带。（土壤圈的地位）

土壤圈物质循环：是指土壤圈内部的物质迁移转化过程及其与地球其他圈层之间的物质交换过程，如图1-2所示。（作用）

1.2.2

1.2.3略

1.3 土壤圈演化与人类社会的发展

土壤对人类社会发展的直接影响包括：

一、土壤为植物光合作用提供并协调水分、养分、温度、空气等营养条件，以此向人类和陆生动物提供食物、纤维物质；

二、土壤形成发育过程可以分解、净化各种污染物，是人类生存环境的净化器。

1.3.1 土壤肥力

土壤肥力：是指土壤为植物生长发育供应、协调营养因素（水分和养分）和环境条件（温度和空气）2 / 34 的能力。

自然土和耕种土：一般来说开垦之前的土壤是在自然因素综合作用下形成的，称为自然土壤; 人类通过有意识地改变土壤与地理环境要素之间的物质能量迁移转化过程，直接参与了土壤的发育过程，使自然土壤发育为耕种土壤。

1.3.2 土壤自净能力：

土壤自净能力：是指土壤对进入土壤中的污染物通过复杂多样的物理、化学及生物化学过程，使其浓度降低、毒性减轻或者消失的性能。

土壤的自净能力包括：（1）物理自净 （2）化学自净 （3）物理化学自净

1.4 土壤地理学的研究对象、内容及方法

土壤地理学：是以土壤及其与地理环境系统的关系为研究对象，它是研究土壤的发生发育、土壤分类及时空分异规律，进而为调控、改造和利用土壤资源提供依据的学科。

土壤地理学的研究内容：

1）土壤发生发育、诊断特性与系统分类。

凡用于鉴别土壤类别的，在性质上有一系列定量规定的土层称为诊断层。

凡用于鉴别土壤类别的，具有定量规定的土壤性质（形态的、物理的、化学的）称为诊断特性。

2）土被结构和全球土壤-地形数字化数据库

(SOTER)

3）土壤调查、制图和土壤资源评价的研究

4）地理环境、人类活动与土壤圈相互作用

5）土壤资源保护及被污染土壤的修复技术。

土壤资源保护研究的内容包括土壤侵蚀、土壤沙化、土壤肥力退化、土壤盐碱化、土壤酸化、土壤性状恶化等的防治。

土壤修复技术是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施。

土壤地理学的研究方法

1）土壤野外调查与定位研究法；

成土环境、土壤剖面及其诊断特性进行观察；定位检测土壤动态变化。

2）实验室化验分析与实验模拟研究方法；

如模拟水分、污染物等迁移。

3）遥感技术在土壤调查中的应用；

4）数理统计与SGIS在土壤研究中的应用；

SGIS：区域土壤地理信息系统

5）土壤历史发生研究法。

利用地层分析法、同位素测年法、孢子分析、古土壤以及特性分析来研究土壤发育历史的变化。

第2章 土壤固相组成及其诊断特性

2.1土壤的组成：土壤是由固相、液相、气相和土壤生物体四部分组成。

土壤矿物:土壤矿物主要来自成土母质或母岩，是土壤的主要组成物质。土壤矿物构成了土壤的“骨骼”，它对土壤组成、性状和功能具有巨大的影响。按照发生类型可将土壤矿物划分为原生矿物、次生矿物、可溶性矿物三大类。

2.1.1 原生矿物: 直接来源于母岩特别是岩浆岩，它只是受不同程度的物理风化作用，而其化学成分和结晶构造并未改变。硅酸盐以及铝硅酸盐类矿物是土壤中最主要的原始矿物。

1：长石类矿物：其占地壳重量的50%~60%，占土壤圈重量的10%~15%。是广泛存在于土壤中的较稳定的原生矿物，多集中于土壤的粗粒之中。

2、云母类矿物：云母类矿物占地壳重量的3.8 %，按其颜色可以分为白云母、金云母和黑云母。在土壤中白云母不易风化，而黑云母极易风化分解，故在土壤中细砂或粉粒中常有云母碎片，云母风化是植物钾素3 / 34 的最重要来源。

3、橄榄石类矿物：是基性和超基性岩浆岩的重要造岩矿物，在土壤中极易被风化为蛇纹石。因含铁多少颜色可由浅黄绿至深绿。

5、氧化物类

石英在地壳的含量仅次于长石，占地壳重量的12 %。是许多岩浆岩、沉积物和土壤中最常见的矿物。在土壤中石英颗粒表面常被黄棕色的氧化铁、氧化锰胶膜所包裹，而呈现黄棕色。

6、硫化物类

土壤中常见的原生硫化物主要是黄铁矿和白铁矿，两者为同质异构物，分子式为FeS2。黄铁矿是地壳中常见的硫化物，在各类岩石中都可出现。在土壤中黄铁矿易于被风化为褐铁矿，并释放大量硫素供给植物生长发育之需要。

7、磷灰石类

磷灰石常以微小晶粒散布于岩浆岩之中，在风化与成土过程中磷灰石的分解会逐渐释放磷化物，这事土壤中植物生长发育所需磷素的重要来源。

2.1.2 土壤矿物的形成与转化

1 土壤矿物的风化过程：

物理风化：是指矿物发生机械破碎，而没有化学成分及结晶构造变化的作用。矿物发生机械破碎主要是由温度变化及由此产生的水分冻结与融化等作用所引起的。

化学风化：是指矿物在水分、氧气、二氧化碳等作用下发生的化学分解作用。化学风化不仅使矿物的成分、结晶构造、性质等发生改变，而且会产生新的矿物。

矿物化学风化表现最突出的是溶解、水化和水解。

1：溶解：衡量矿物溶解程度的指标有溶解度和溶度积。

溶解度：是指在一定温度下，矿物在100g溶剂中达到饱和状态时所能溶解的克数。

溶度积;是指在一定条件下饱和溶液中各离子摩尔浓度或活度的乘积，

水化作用:是指矿物晶体表面离子与水化合形成结构不同、易碎散的矿物，这作用有利于矿物的进一步分解。

水解作用:是指水电解离出的H+对矿物的分解作用，它是化学分解的主要过程，可使矿物彻底分解。

2 影响土壤矿物风化的因素

土壤矿物的组成、结晶构造及其理化性质是影响其风化过程和程度的内在因素。

在地理环境中水分和温度，以及环境介质的pH值和Eh值是影响矿物风化过程的主要外在因素。

一般随着温度、湿度和酸度的增加，矿物的化学风化程度亦随之增强。

环境介质的Eh值主要影响含有变价元素的矿物的风化过程，如Fe，Mn氧化物在Eh值较高的氧化条件下呈惰性，而在Eh值较低的还原条件下则是可溶化合物。

生物对矿物风化的影响可归结为：

 植物根系的穿插可加速矿物的机械破碎；

 生物体所分泌的有机酸，可极大地促进矿物的溶解水解过程。

3 土壤矿物风化强度指数

土壤学中采用土体中某些化学元素被淋溶的程度来定量刻画土壤矿物的风化程度，常用的有硅铁铝率、迁移系数和风化指数等。

硅铁铝率:是土体或土壤黏粒部分中的SiO2/R2O3的摩尔数比率。

2.1.3 土壤次生矿物 4 / 34 原生矿物在风化和成土过程中新形成的矿物称为次生矿物，它包括简单盐类、次生氧化物和铝硅酸盐类。

与原生矿物不同，许多次生矿物具有活动的晶格、呈现高度分散性，并具有强烈的吸附代换性能、能吸收水分和膨胀，因而具有明显的胶体特性，又称为黏土矿物。

1 次生矿物的形成过程

(1)许多次生矿物是在原生矿物分解过程中，因晶体结构尚未完全解体而降解形成的新矿物。

(2)不同的原生矿物在不同环境中，具体分解过程及其产物是不相同的。

(3)还有一些次生矿物是原生矿物晶体彻底分解后，再由其分解产物重新合成、再结晶形成的新的次生矿物。如硅、铁、铝的氧化物凝胶共同沉淀可形成水铝英石，或单独结晶为各种次生氧化物。

(4)在沉积岩、冰碛物，黄土母质上发育的土壤可以直接从母岩或母质中集成一部分次生矿物。

2 次生矿物的类型:

(1)易溶盐类:由原生矿物脱盐基过程或土壤溶液中易溶盐离子析出而形成

(2)次生氧化物类: 二氧化硅、氧化铝、氧化铁及氧化锰等

二氧化硅:主要由土壤溶液中溶解的SiO2在酸性介质中发生聚合凝胶而成，以氧化硅凝胶和蛋白石

氧化铝:是铝硅酸盐在高湿高温条件下高度风化的产物，是土壤中极为稳定的矿物，其中主要包括三水铝石(Al2O3·3H2O)和一水铝石(Al2O3·H2O)。

氧化铁:是原生矿物在高湿、高温条件下高度风化或者在潴水条件下氧化还原的产物。

氧化锰:是原生矿物在高湿、高温条件下高度风化或者在潴水条件下氧化还原的产物。

(3)次生铝硅酸盐

次生铝硅酸盐是原生矿物化学风化过程中的重要产物，也是土壤中化学元素组成和结晶构造极为复杂的次生黏土矿物。次生铝硅酸盐类矿物晶体的基本结构单元是若干硅氧四面体连接形成的硅氧片和若干铝氧八面体连接形成的水铝片构成。

(4) 蒙脱石类矿物

蒙脱石、绿泥石、拜来石等。

（5）水云母类矿物：水云母、伊利石等。

特点：

① 晶体构造属于2:1型矿物；

② 硅铁铝率为4；

③ 晶架普遍存在同晶替代，主要产生在硅氧片一般以Al3+代Si4+，也有在水铝片以Mg2+、Fe3+代Al3+，保肥能力在蒙脱石与高岭石之间，伊利石主要吸附的阳离子主要为钾；

④ 不易涨缩，吸湿能性介于蒙脱石与高岭石之间。

3. 次生矿物分布的地带性

土壤黏土矿物或来源于成土母质，或产生于成土过程。因此，土壤黏土矿物的类型组合随土壤类型的不同而异，在同一生物气候条件下，即使成土母质不同，土壤中的主要黏土矿物类型仍然大体相同，而伴生矿物会有所不同。但是在一个土壤剖面内各个发生土层的主要黏土矿物会有明显差异。