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第二节 土壤的形成
第五章《地球上植被与土壤》
课程标准
1.通过野外观察或运用土壤标本,说明土壤的主要形成因素。
学习目标
1.运用材料,分析自然因素在土壤形成过程中的作用;
2.结合图文材料,分析不同地区土壤的形成因素及土壤特征;
3.认识土壤的重要性及养护措施,保护和改良土壤,促进土壤生产力的持续利用。
土壤
土壤的厚度一般为数十厘米到两米。
土壤是指陆地表层具有一定肥力,能够生长植物的疏松表层。
土壤的概念
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,是人类生存的物质基础。
理想土壤的成分体积比例
矿物养分的主要来源
肥力高低的重要标志
此消彼长,共同影响土壤的热量状况。
不是有机质和养分等各种成分越多越好,土壤肥力的高低取决于水、肥、气、热的协调程度,以及能否满足植物生长的各种需求。
土壤的物质组成(连线)
用手掌紧握土壤,土壤的体积会变小
用手掌紧握土壤,有时候会感受到手掌淋湿
土壤中由动植物遗体演变而来的
土壤中最初由岩石转化而来的
水
空气
矿物质
有机质
左图土壤缺少水分和养分。
右图土壤缺少氧气,而且土温会下降。
“庄稼一枝花,全靠粪当家”是农村流传较广的老俗话,其内容说的是“要想庄稼长得好,施肥就一定要用到农家肥”。
有机质是决定土壤肥力高低的最重要标志。
黑龙江垦区的黑土景观
云南东川红壤景观
黄土高原的黄土景观
四川盆地的紫色土景观
土颗粒细,土质疏松、多孔隙、垂直节理发育,常形成陡壁,水土流失严重
紫色土母岩(砂岩、页岩)松疏,易于崩解,矿质养分(磷、钾)含量丰富,肥力较高。
土壤腐殖质含量高,黑土是世界最肥沃的土壤,非常适合植物生长。
雨水淋溶作用强,含铁氧化物,呈酸性,肥力低,但利于茶树、柑桔种植
土壤
颜色
成土因素
土壤处于岩石圈、水圈、大气圈、生物圈相互紧密接触的过渡地带;
是在地球表面各种自然因素综合作用下产生的。
成土母质
在温度变化、水、大气及生物的影响下,地表或接近地表的岩石原地发生的破坏作用,称为风化作用。
风化作用使岩石破碎,形成结构疏松的风化物。这些风化物逐步发育成土壤,故称风化物为成土母质。
成土母质是土壤发育的物质基础,决定了土壤矿物质的成分和养分状况
活动思考:成土母质与土壤有何区别和联系
土 壤——具有肥力, 能够生长植物;
成土母质——是风化产物,有空隙,可以储存空气和水;崩解的岩石释放一些矿物养分;没有有机质,没有肥力。
成土母质决定了土壤质地、土壤化学元素和养分。有时候还决定土壤的酸碱度。
成土母质化学成分决定了土壤的化学元素和养分
四川盆地紫色岩石
四川盆地紫色土
风化
继承
成土母质
富含钙、磷、钾等营养元素,其土色的也与氧化铁和锰化合物有关。
成土母质影响土壤质地
①发育在颗粒较细母质上(石灰岩等)的土壤质地一般较细,含粉砂、黏粒较多,含砂粒较少;
②发育在颗粒较粗母质上(花岗岩等)的土壤质地一般较粗,含砂粒较多,含粉砂、黏粒较少。
粒径
沙土
①砂土成分以沙粒占优势,大孔隙多,毛细管空隙少,通气、透水性强,保水、蓄水性能弱;
②空隙大,土质疏松,易于耕作,也利于根系发育;
③有机质易分解,保肥性能弱
④砂土比热小,昼夜温差大,利于作物合成糖分,春季回暖快,有利于初春发芽出苗,秋冬季节低温冻害概率大。
沙土地里种出来的花生果颜色比较比较漂亮。
沙土地里种出来的土豆比较光滑。沙土地里种出来的西瓜个头外形要好看些,吃起来比较甜、切开沙瓤多。
对农业的影响
①土质疏松,适宜根茎类植物生长。
②渗水快,土壤相对干燥,病虫害较少。
③合成糖分多,有利于瓜果品质提升。
缺点:保水保肥能力差,要补充水肥。
黏土
①黏土成分以黏粒占优势,孔隙小,通气、透水性差,蓄水、保水效果好
②有机质分解缓慢,易积累,保肥性能好
③质地黏重,不易耕作
④易板结
适宜水生植物种植,种植非水生植物需要注意排水
高岭土以高岭石族粘土矿物,呈洁白细腻、松软土状,具有良好的可塑性和耐火性等理化性质;因江西省景德镇高岭村而得名
壤土
①壤土中所含的砂砾、粉粒、黏粒的比例适中,兼有砂土和黏土的优点,不仅通气、透水性能良好,而且蓄水、保肥性能强,是农业生产理想的土壤质地。
①土质疏松,利于种植。
②保水保肥保温强,利于农作物生长。
农业影响
砂土以砂粒为主,空隙大透气渗水能力强,也因此肥料随水进入土层快,但是又因为渗水快,肥料容易流失,土壤肥力会很快降低,所以后劲不足。
黏土以黏粒为主,空隙小透气渗水能力弱,也因此肥料随水进入土层慢,但是又因为渗水慢,肥料容易不易流失,所以后劲稳长。
活动思考:为什么说砂土肥效快、后劲不足,而粘土肥效慢、但后劲稳长
气候
气候直接影响土壤的水热状况和土壤中物理、化学过程的性质与强度。
水分:充足有助于土壤内的微生物对有机物进行分解,水分对土壤也有淋溶作用。降水多,淋溶作用、侵蚀作用强,土壤肥力较低
温度:影响有机物的积累与分解,如温度高,微生物分解速率快,土壤积累的有机质少,土壤肥力较低;
风:其他条件一定时,风力增强,可加速岩石的物理风化
温度高+降水多=风化强度大,土壤形成快;微生物活动旺盛,有机质分解速度快,土壤贫瘠。
气候类型不一样,降水和温度时空分布不一样,气候的分布规律在很大程度上影响和控制了土壤的分布规律。
热带雨林地区,全年高温多雨,微生物活动旺盛,有机质分解速度快,加上淋溶作用强,有机质含量趋于减少,土壤贫瘠,被称为“长着森林的绿色沙漠”
东北纬度较高,夏秋多雨,植物茂盛,大量有机残体进入土壤,冬季寒冷而漫长,寒冷条件下,微生物分解作用缓慢,并转化成大量腐殖质,形成肥沃的黑土。。
知识梳理:温度与土壤有机质
活动
1. 有人认为,热带地区的土壤比温带和寒带地区的要深厚,土壤有机质含量也要丰富。这种说法有道理吗?说明你的判断理由。
没有道理。
土壤中物理、化学过程的性质与强度,既与温度有关,又与降水有关。
高温多雨的热带雨林地带,化学与生物风化作用强,风化壳厚,因而土壤层厚度较大;
但少雨干旱的热带地区,风化壳薄,发育的土壤层也较薄。
另外在常年温暖湿润的气候条件下,微生物活动旺盛,全年都能分解有机质,这将降低土壤中的有机质含量。
生物
生物是土壤有机质的来源,也是最活跃的因素。
疏松的成土母质有空隙,可以储存空气和水,崩解的岩石,释放了矿物质,有矿物质。但是没有有机质,没有肥力
低等生物(苔藓)的着生,使得土壤有了有机质能,标志着真正土壤形成的开始
高等植物的生长,进一步促进土壤的形成,使土壤成层、成熟。
生物残体为土壤提供有机质
微生物分解有机质,转化为腐殖质
使营养元素在土壤表层富集
加快岩石风化和土壤形成
思考活动:森林土壤和草原土壤有机质含量对比?
草原土壤有机质含量 > 森林有机质含量
原因: 这是因为草类根系茂密且集中在近地表的土壤中,向下则根系的集中程度递减,从而为土壤表层提供了大量的有机质;树木的根系分布很深,直接提供给土壤表层的有机质不多,主要以枯枝落叶的形式将有机质归还地表。
草类生命周期短,每年死亡的大量地上茎叶和底下根系,提供了相当数量腐殖化的有机质。而树木生命周期长,大量的有机质储存在活的植物组织内,每年的残落物归还量并不很大。
地形
①在山区,随着地势的升高,土壤的组成成分和理化性质均发生显著的垂直分化;
②在陡峭的山坡上,地表疏松物质的迁移速率较快,很难发育成深厚的土壤;在平坦的地方,地表疏松物质的侵蚀速率较慢,成土母质能在较稳定的气候、生物条件下逐渐发育成深厚的土壤。
高度、坡度、坡向影响光照、热量和水分、物质的转换;山顶与山麓,阳坡与阴坡、迎风坡与背风坡的土壤发育不同;
从山顶到低平洼地,依次分布着砾质土、砂土、壤土、黏土。
阳坡不长树,阴坡长满树
时间
土壤发育的时间越长,土壤层越厚,土层分化越明显。
在自然状态下,形成20厘米厚可耕作的土壤,一般需要100至1000年。例如:东北平原黑土(厚度达到1m),每形成一厘米厚黑土需时200年以上,
母岩层——成土母质——原始土壤——成熟土壤
人类活动
自然土壤在人类长期的耕作和培育下,形成了有利于农业生产的耕作土壤。
水稻土(水稻土是在长期栽培水稻,灌溉浸淹条件下发育而成的肥沃、高产的耕作土壤。
耕作层呈深灰色,锈色条纹多;其下为犁底层,紧密结实,有绣色斑点
人为作用的红壤性水稻土
自然条件下的红壤剖面
人类活动
自然土壤在人类长期的耕作和培育下,形成了有利于农业生产的耕作土壤。
合理的改造——改善土壤的结构与性状,提高土壤生产能力,
不合理的改造——破坏土壤的结构与性状,导致土地退化
合理的改造——改善土壤的结构与性状,提高土壤生产能力,
不合理的改造——破坏土壤的结构与性状,导致土地退化,如肥力下降,土地荒漠化,土壤污染
修建梯田
种植绿肥
休耕轮作
荒漠化
过度使用化肥农药
工业废水污染土壤
耕耘
灌溉
施肥
收获
改变土壤结构
保水性、通气性
改变土壤水分
温度状况
改变土壤的
营养元素组成
剥夺归还土壤
的部分有机质
2. 比较黄河三角洲冲积土、青藏高原寒漠土和江南丘陵红壤,说明哪一类土壤的发育程度较好。
黄河三角洲冲积土好于江南丘陵红壤和青藏高原寒漠土。
黄河三角洲冲积土是黄河携带来的大量泥沙在入海口处堆积,黄河三角洲地形平坦,土层深厚、肥沃,发育程度较好。
江南丘陵地区地形坡度较大,流水作用强烈,地表物质迁移速度较快,很难发育成深厚的土壤。
青藏高原形成时间短,地势高,气温低,形成发育程度较差的寒漠土。
土壤剖面
母岩层
坚硬的岩石
母质层
疏松的风化碎屑物质
淀积层
上层土壤淋失的物质在此层沉积、积累,质地粘重、紧实,呈棕色或红棕色
淋溶层
溶于水的矿物质随水下渗淋失,颜色较浅
腐殖质层
腐殖质积累颜色较深,呈黑色或灰黑色
有机层
以分解和半分解的有机质为主
森林植被下发育的土壤
棕壤发育在温带落叶阔叶林下,剖面具有鲜棕色的淀积层,土层较厚,质地黏重,表层有机质含量高,自然肥力较高。
红壤发育在亚热带常绿阔叶林下,剖面呈均匀的土红色,有机质分解快、流水多,腐殖质少,质地较黏重,肥力较低。
主要分布于东部广大地区,西部山地一定高度也有分布。
草原植被下发育的土壤
在草甸草原植被下发育,具有深厚而肥沃黑土层的土壤。黑土层较厚,有机质含量丰富,土壤肥力高。表层疏松,通气透水;底土黏重,保水保肥。
是温带大陆性气候和草原植被下发育的暗黑色土壤。剖面上部具有深厚的腐殖质层,自然肥力较高,结构良好。
主要分布在温带和热带的大陆内部,我国主要分布在小兴安岭和长白山以西、长城以北、贺兰山以东广大地区。
耕作层
犁底层
自然土层
长未经耕作熟化,不利于作物生长
又称表土层或熟土层,土质疏松,有机质比例高,颜色较暗
又称亚表土层,土层紧实,颜色较浅,具有保肥保水作用
耕作土壤
活动
(1)据图归纳海南岛土壤类型的空间分布特点。
砖红壤主要分布在北部和东部;
赤红壤主要分布在低山丘陵区;
黄壤主要分布在中部山地;
燥红土主要分布在西南部沿海地区;水稻土主要分布在降水较多、河流流量较大的东部和北部的河流下游的农业耕作区。
砖红壤发育在热带雨林或季雨林环境下;燥红土是在热带干热地区稀树草原环境下形成的;赤红壤又称为砖红壤性红壤,发育在南亚热带常绿阔叶林环境下,具有红壤与砖红壤的过渡性质;黄壤发育于亚热带常绿阔叶林环境下,与红壤属同一纬度带,但黄壤分布在多云雾、水分条件较好的地区
(2)燥红土分布在海南岛西南部的主要原因是什么?
海南岛的西南部属于中部山地,地处夏季风的背风坡,盛行下沉气流,使该地区具有热量高、酷热期长、降水少、蒸发量大,气候较为干热。
砖红壤发育在热带雨林或季雨林环境下;燥红土是在热带干热地区稀树草原环境下形成的;赤红壤又称为砖红壤性红壤,发育在南亚热带常绿阔叶林环境下,具有红壤与砖红壤的过渡性质;黄壤发育于亚热带常绿阔叶林环境下,与红壤属同一纬度带,但黄壤分布在多云雾、水分条件较好的地区
(3)议一议,海南岛地处热带,属热带季风气候,为什么发育有亚热带的土壤?
海南岛中部山地,海拔较高,热量、水分条件接近亚热带。
山地对夏季风有抬升作用,使这里多云雾天气,降水较多,发育有亚热带常绿阔叶林土壤。
活动
泥岩地区的土壤遇水易形成泥浆,干燥时则迅速硬实结块,对植物根系造成极大伤害,在这种土壤中植物难以存活。在泰国泥岩地区,人们利用一种名叫培地茅的植物来改良土壤。具体做法是:第一阶段,在雨季来临之前,密集种植培地茅;第二阶段,待培地茅长成后,在种植果树之处挖除培地茅,再植入果树树苗。
1.说出泰国的气候类型及其特征。
热带季风气候。终年高温,旱雨季明显,降水集中在雨季,且降水量大。
2.在泰国泥岩地区,为什么要种植培地茅。
泥岩土质较差,因颗粒微小,遇水易形成泥浆,干燥时则迅速硬实结块。泰国为热带季风气候,旱雨季明显,降水季节变化大。培地茅根系密集发达,能够有效增加土壤的有机质含量。培地茅在雨季时能增加雨水下渗,减小地面径流,防止土壤受到冲刷侵蚀;旱季时能增加土壤水分,起到了改良土壤的作用。
泥岩地区的土壤遇水易形成泥浆,干燥时则迅速硬实结块,对植物根系造成极大伤害,在这种土壤中植物难以存活。在泰国泥岩地区,人们利用一种名叫培地茅的植物来改良土壤。具体做法是:第一阶段,在雨季来临之前,密集种植培地茅;第二阶段,待培地茅长成后,在种植果树之处挖除培地茅,再植入果树树苗。