第一节　土壤圈的物质组成及特征 一、土壤圈及土壤肥力的概念 土壤的定义： 在中国，战国时代的《尚书》概括九州土壤的某些特征、地理分布及肥力等级。 许慎的〈说文解字〉指出：“土者，实地之吐生物者也”；〈周礼〉指出：“以人所耕而树艺焉则曰壤”。 16－18世纪，随着自然科学的发展，近代土壤学概念开始在西欧发展，泰伊尔提出“植物腐殖质营养系统”，认为除水分外，腐殖质是土壤中唯一能作为植物营养的物质。 19世纪，欧美土壤科学技术有了较大发展。1840年德国化学家李比希提出“矿质营养说”，认为矿质养料是植物的主要营养物质，由于植物长期吸收的结果，致使土壤的矿质养料储量减少，必须使用化学肥料如数归还土壤。德国地质学家法鲁、李希霍芬、拉曼等从地质学观点，认为土壤是岩石风化过程的产物。   二、土壤圈在地理环境中的地位和作用 1.处于各圈层的界面上，是地球各圈层中最活跃最富生命力的圈层之一。1）土壤圈(pedosphere)与生物圈进行养分元素的循环,土壤支持和调节生物的生长发育过程，提供植物所需要的养分、水分与适宜的理化环境，决定自然植被的分布。 2）土壤圈与水圈进行水分平衡与循环，影响降水在陆地和水体的重新分配，影响元素的表生地球化学迁移过程及水平分布，也影响水圈的化学组成。 3）土壤圈与大气圈进行大量及痕量气体交换，影响大气圈的恒量气体交换，影响大气圈的化学组成，水分与热量平衡；吸收氧气，释放CO2、CH4、H2S、氮氧化合物和氨气，影响全球大气变化。 4）土壤圈与岩石圈进行金属元素和微量元素的循环，土被覆盖在岩石圈的表层，对其具有一定的保护作用，减少各种外应力的破坏。 土壤是地球陆地生态系统的基础 ????在陆地生态系统中，土壤作为最活跃的生命层，事实上，是一个相对独立的子系统，在土壤生态系统组成中，绿色植物是其主要生产者（producers），它通过光合作用，把太阳能转化为有机形态的贮藏潜能。同时又从环境中吸收养分、水分和二氧化碳、合成并转化为有机形态的贮存物质。作为土壤生态系统的分解者(Decomposers)，主要指生活在土壤中的微生物和低等动物，微生物有细菌、真菌、放线菌、藻类等，低等动物有鞭毛虫，纤毛虫等。它们以绿色植物与动物的残留有机体为食料从中吸取养分和能量，并将它们分解为无机化合物或改造成土壤腐殖质。土壤在陆地生态系统中起着极重要作用。主要包括：①保持生物活性，多样性和生产性；②对水体和溶质流动起调节作用；③对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解、固定和解毒作用；④具有贮存并循环生物圈及地表的养分和其它元素的功能。 三、土壤形态 指土壤和土壤剖面外部形态特征。如土壤剖面构造、土壤颜色、质地结构、结持性、孔隙度等。是区别各土壤类型的重要依据。因此土壤的外部形态对于研究土壤的形成和发展，对土壤的分类、土壤特性、土壤资源评价都具有重要意义。 （一）土壤剖面和土壤发生层次  土壤剖面(soil profile) ：从地表垂直向下的土壤纵剖面，也将土壤剖面理解为完整的垂直土层序列。它是由性质和形态各异的土层重叠在一起构成的。这些土层大致呈水平状，使土壤成土过程中物质发生淋溶、淀积、迁移和转化形成的。一般将这些土层称为土层(soil horizon)或土壤发生层（soil genetic horizon)，每一种成土类型都有其特征的发生层组合在一起，形成不同的土壤剖面。   1、土壤的发生层       土壤发生层：土壤在其发育过程中形成的若干大体与地表平行的土层，称为土壤发生层，简称土层。发生层在颜色、质地、结构、紧实度、新生体、孔隙、微形态等方面表现出差别。       例如腐殖质积累过程形成腐殖质层，粘化过程形成粘化层，富铝化过程形成铁铝聚积层，钙积过程形成钙积层，盐化过程形成盐分聚积层等。   2、土体构型             土体构型又称土壤剖面构型：是指土壤剖面层次组合特点，包括发生层的数目、类、型、层位关系、厚度、过渡情况和明显程度等。       土体构型是土壤野外调查的主要内容之一。       观察研究土壤剖面，鉴别土体构型的意义在于：①鉴别土壤的类型，进行土壤分类。②研究土壤的生产问题，确定土壤的利用和改良途径。 （二）土壤的一般形态特征 １.土壤颜色，据土壤颜色变化可作为判断和研究土壤成土条件、成土过程、肥力特征和演变的依据。据颜色进行土壤分类和命名，如红壤，黑土，黑钙土，栗钙土，灰钙土等。 黑色－腐殖质含量高 灰色－腐殖质含量少 白色－石英、高岭石、碳酸岩、长石、石膏和可溶性盐类 红色－赤铁矿或水化赤铁矿 黄色－水化氧化铁 棕色－大量伊利石、云母类矿物和不同水化程度的氧化铁混合物 紫色－游离氧化锰 绿色或蓝色－土壤积水，还原状态，含大量亚铁氧化物。 耕作土壤剖面分层 耕作层（表土层）：属人为表层类，厚度大于15cm，包括灌淤表层，堆垫表层和熟肥表层，土质疏松，结构良好，有机质含量较高，颜色较暗，肥力水平较高。 犁底层（亚表土层）：厚10－20cm，经长期耕作压实，土壤呈片状结构，紧实，腐殖质含量比上层减少。 心土层（生土层）：受耕作影响较小，淀积作用明显，颜色较浅 底土层（死土层）：几乎为受耕作影响，根系少，土壤未发育，应保留母质特征。 （二）土壤的一般形态特征 ２.土壤质地：土壤颗粒的组合特征，分为砂土、壤土和粘土。 ３.土壤结构：颗粒粘结情况，有团粒结构、块状结构、核状结构、柱状结构、棱柱状结构，片状结构。 ４.松紧度：疏松和紧实程度。分为很松、疏松、稍紧实、紧实、坚实等级别 ５.孔隙：土粒之间存在的空间 ６.土壤干湿度：分干、润、潮、湿等级别。 ７.新生体：指土壤发育过程中物质重新淋溶淀积和聚集的生成物。 ８侵入体：外界进入土壤中的特殊物质，碎石，瓦片  四、土壤的物质组成 土壤是由固相、液相、气相三相物质组成的，它们之间是相互联系、相互转化和相互作用的有机整体。固相包括矿物质、有机质及一些微生物。[适于植物生长的典型壤质土壤的体积组成]为土壤孔隙占50％，内含水分和空气；土壤固体占50%，其中矿物质占45％，有机质占5%；土壤生物体均生活在土壤孔隙之中 （一）土壤矿物质 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。  １.原生矿物 (primary mineral)直接来源于母岩特别是岩浆岩。其中包括铝硅酸盐类、长石类矿物、云母类矿物、橄榄石类矿物、辉石与角闪石类矿物、氧化物类、硫化物类和磷灰石类。原生矿物的风化过程不仅在时间上有阶段性，在空间上也有地带性。  （一）土壤矿物质 ２.次生矿物：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。它们是土壤矿物中最细小的部分，粒径小于0.001mm，如高岭石类、蒙脱石类和伊利石类，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。  在中国次生矿物分布的地带性表现为： 新疆、甘肃西部和内蒙古西部为水云母地带； 内蒙中部、黄土高原北部和东北西部为水云母-蒙脱石地带； 华北大部和东北平原为水云母—蛭石地带；    北亚热带湿润区为水云母-蛭石-高岭石地带； 江南丘陵、四川盆地及云贵高原为高岭石-水云

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