土壤、土壤剖面及采集ppt课件.ppt
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1、西南大学资源环境学院谢德体 ,土壤、土壤剖面及采集,土壤的基本知识,一、土壤的概念(The conception of soil),说文解字:土者,吐也,吐生万物。 管子:有土斯有财。 土壤作为独立的历史自然体,被定义为位于地球陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层。,(一)土壤(Soil),话说土壤,土 地之吐生物者也。说文 百谷草木丽乎土。易彖传 。壤:柔土也,南方的土多称壤,如红壤,砖红壤。,土,I、土壤的基本知识,一、土壤的概念(The conception of soil),不同的角度,人们对土壤的认识不同: 工程技术人员:土建、水利工程建设中,土壤是承受重压的基础,堤坝的材料、水
2、边的围床,因而土壤是一种物质材料,他们对土壤的认识主要依据土壤的组成、性质,特别是土壤的力学及物理学性质; 农业技术人员:土壤是植物生长的基地,是农业生产的基本资料,其原因是土壤具有肥力; 环境科学工作者:土壤具有肥力,又具有同化和代谢外界物质的能力,即净化能力。 土壤具有肥力及净化力,这是土壤的本质特性。,(一)土壤(Soil),I、土壤的基本知识,一、土壤的概念(The conception of soil),(二)土地,土地是由气候、地貌、岩石、土壤、植被和水文等自然要素组成的垂直立体空间,土壤只是其中的一个组成部分。 土地具有强烈的“社会经济”属性,而土壤的“社会经济”属性较弱。,地,
3、地:土也, 与天相对应。地生养万物。管子形势解地产、地主、地势、地位。,I、土壤的基本知识,一、土壤的概念(The conception of soil),(三)土壤肥力与土壤净化力,1、土壤肥力(soil fertility) 土壤具有供应和协调植物生长所需的营养条件(水分、养分)和环境条件(空气、温度)的能力。 高肥力的土壤应该是能为植物提供充足的养分(吃得饱)、水分(喝得足)、适宜的空气和温度(住得好),同时土壤应有良好的结构,以利于植物根系的伸展,让植物“站得稳” 。,I、土壤的基本知识,一、土壤的概念(The conception of soil),(三)土壤肥力与土壤净化力,2、土
4、壤净化力(soil purification) 土壤本身通过吸附、分解、迁移、转化等过程而使土壤污染物的浓度降低而消失的过程。 土壤具有肥力及净化力,既有土壤本身的内在因素,包括土壤的物质组成,也有外界的条件,如土壤是岩石风化的产物,在周围的大气、水体、生物的共同作用下形成,并不断与外界进行物质和能量交换。,I、土壤的基本知识,二、土壤的基本组成,I、土壤的基本知识,二、土壤的基本组成,I、土壤的基本知识,二、土壤的基本组成,矿物就是存在于地壳中的具有一定化学组成、物理性质和内部构造的天然化合物或单质。 原生矿物:地球内部岩浆岩冷凝时形成的、存在于岩浆岩之中的矿物 次生矿物:原生矿物在各种风化
5、因素的作用下,改变了形态、成分和性质而形成的新矿物。,矿物质,石英 (quartz),正长石(orthoclase),斜长石(plagioclase),云母(mica),辉石(pyroxene),闪石(amphibole),橄榄石(olivine),主要的原生矿物,主要的次生矿物,高岭石,蒙脱石,I、土壤的基本知识,二、土壤的基本组成,腐殖质: 胡敏酸 富里酸 胡敏素非腐殖质物质: 碳水化合物:单糖、双糖、多糖 含氮化合物 脂类物质,有机质,土壤有机无机复合体示意图,I、土壤的基本知识,二、土壤的基本组成,土壤生物,土壤动物,I、土壤的基本知识,二、土壤的基本组成,土壤生物,土壤微生物,I、土
6、壤的基本知识,三、土壤的形成与发育,I、土壤的基本知识,三、土壤的形成与发育,19世纪末,俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫(Dokuchaev,1846-1903)通过对俄罗斯大草原土壤的调查,提出土壤的五大成土因素,即: 母质-parent material 气候-climate 生物-biology 地形-topographty 时间-time,五大成土因素,I、土壤的基本知识,三、土壤的形成与发育,首先,直接影响着成土过程的速度、性质和方向。其次,母质对土壤理化性质有很大的影响。 一般地说,成土过程进行得愈久,母质与土壤的性质差别就愈大。但母质的某些性质却仍会顽强地保留在土壤中。,1、母质
7、在土壤形成中的作用,I、土壤的基本知识,三、土壤的形成与发育,母质的形成,不同母岩上发育的土壤,I、土壤的基本知识,三、土壤的形成与发育,通过气温、降雨量、生物活动而表现。 气温高低对岩石的机械破坏程度、各种化学反应速度、生物界的面貌以及新成代谢速度有重大影响; 降雨量多少关系到水在风化作用中的活跃程度,直接或间接影响到岩石的风化速度; 生物的繁殖状况直接关系到风化作用的进行及其对其他风化作用的影响。 温暖潮湿区:气温高,降雨量大,植物茂密,微生物活跃,化学、生物风化作用速度快而充分,岩石的分解向纵深发展可形成巨厚的风化层; 极地和沙漠地区,由于气候干冷,化学风化的作用不大,以物理风化为主,岩
8、石易破碎为棱角状的碎屑。,2、气候与土壤发生的关系,I、土壤的基本知识,三、土壤的形成与发育,2、气候与土壤发生的关系,I、土壤的基本知识,三、土壤的形成与发育,2、气候与土壤发生的关系,土壤剖面发育与气候湿润度的关系图,I、土壤的基本知识,三、土壤的形成与发育,3、生物因素在土壤发生中的作用,I、土壤的基本知识,三、土壤的形成与发育,3、生物因素在土壤发生中的作用,I、土壤的基本知识,三、土壤的形成与发育,4、地形与土壤发生的关系,地形与母质的关系,I、土壤的基本知识,三、土壤的形成与发育,4、地形与土壤发生的关系,地形与水热条件的关系,I、土壤的基本知识,三、土壤的形成与发育,4、地形与土
9、壤发生的关系,A typical profile of a poorly drained soil,地形与水热条件的关系,I、土壤的基本知识,三、土壤的形成与发育,5、成土时间对土壤发育的影响,I、土壤的基本知识,三、土壤的形成与发育,5、成土时间对土壤发育的影响,Slightly developed,highly developed,adjacent to Lake,I、土壤的基本知识,三、土壤的形成与发育,5、成土时间对土壤发育的影响,I、土壤的基本知识,三、土壤的形成与发育,6、人类活动对土壤发生演化的影响,1、人类活动对土壤的影响是有意识、有目的的、定向的。在农业生产实践中,在逐渐认识
10、土壤发生发展客观规律的基础上,利用和改造土壤、培肥土壤,它的影响可以是较快的。 2、人类活动是社会性的,它受着社会制度和社会生产力的影响,在不同的社会制度和不同的生产力水平下,人类活动对土壤的影响及其效果有很大的差别。 3、人类活动的影响可通过改变各自然因素而起作用,并可分为有利和有害两个方面(后表)。 4、人类对土壤的影响也具有两重性,利用合理,有助于土壤肥力的提高;利用不当会破坏土壤,如我国不同地区的土壤退化主要是由于人类不合理地利用土壤引起的。,人类影响成土因素的作用(据E.M.Bridges,1982),现代农业机械对土壤的影响,现代农业耕作土壤景观,中国传统农业耕作施用农家肥后的土壤
11、景观,自然条件下的红壤,人为作用的红壤性水稻土,I、土壤的基本知识,四、土壤的结构与功能,(一)土壤的结构,土壤结构是土粒的结合状态,有不同的大小和形状。是形成土壤结构的基础物质,并以其复杂的矿物成分提供多种矿质营养元素。 土粒构成土壤结构,结构构成层次,层次组成土体。,Blocky 块状,prismatic,Columnar 柱状,platy,片状,Soil structure,columnar,Granular 团状,Blocky 块状,Columnar 柱状,Prismatic 棱柱状,laty 片状,Single grained 单粒,Soil with those structure
12、s,自然土壤剖面,I、土壤的基本知识,四、土壤的结构与功能,(二)土粒与土壤质地,土粒:矿物质土粒和有机质土粒两种。土壤固体物质大小和形态各异,称为矿物质土粒或矿质土粒,简称土粒。土粒,常指矿质土粒。分单粒和复粒。,Sand(砂粒),Silt(粉粒),Clay(粘土),I、土壤的基本知识,四、土壤的结构与功能,石砾:1mm砂粒:1-0.05mm粉粒:0.05-0.002mm粘粒:0.002mm,(二)土粒与土壤质地,I、土壤的基本知识,四、土壤的结构与功能,土壤质地: 指各粒级土粒占土壤重量的百分数,也叫土壤的机械组成。,(二)土粒与土壤质地,I、土壤的基本知识,四、土壤的结构与功能,(二)土
13、粒与土壤质地,粘粒20%粉粒40%砂粒40%,国际制:根据砂粒(2-0.02毫米)、粉粒(0.02-0.002毫米)和粘粒(0.002毫米)三粒级含量的比例,划定12个质地名称,可从三角图上查质地名称的质地三角图:先找到该颗粒的定点(100%),按3个粒级含量分别做各顶点对应的三角形的3条底边的平行线,3线相交点,即为所查质地区。,四、土壤的结构与功能,(二)土粒与土壤质地,查三角图的要点为:以粘粒含量为主要标准, 25%者为粘土组。当土壤含粉粒45%时, “粉质” ;当砂粒含量在55%-85%时, “砂质” ,当砂粒含量85%时,则称壤砂土或砂土。,I、土壤的基本知识,I、土壤的基本知识,四
14、、土壤的结构与功能,(三)土壤容重及其作用,土壤密度:不计孔隙所占位置,单位体积的土壤质量, g/cm3。常用土壤密度值:2.65g/cm3 。土壤容重:单位容积原状土壤(包括孔隙)的干质量。土壤容重值多介于1.0-1.5 2.65g/cm3范围内,夯实的土壤容重则可高达1.8-2.0 2.65g/cm3 。,I、土壤的基本知识,四、土壤的结构与功能,(三)土壤容重及其作用,土壤容重的意义: 1、反映土壤的松紧度 。 2、计算土壤重量 及某些组分的含量。,I、土壤的基本知识,四、土壤的结构与功能,土层是土体的一级机构,是土壤性质在垂直方向上的差异,并向水平方向上延伸的层次单元。,(四)土壤层次
15、,I、土壤的基本知识,四、土壤的结构与功能,土体是土壤这个空间连续体在地球表层分布的最小体积,即是一种能代表个体土壤最小体积的土壤,其延伸范围应大到足以研究任何土层的本质,人为假设其平面的形状近似六角形。,(四)土体,II、土壤分类与土壤剖面调查,一、土壤分类,(一)土壤分类的概念,土壤分类是建立一个合符逻辑的多级系统,每一个级别中可包括一定数量的土壤类型,从中容易寻查各种土壤类型,将有共性的土壤划分为同一类,即根据土壤性质和特征对土壤进行分门别类。,II、土壤分类与土壤剖面调查,一、土壤分类,(二)土壤分类单元,土壤分类单元是指在所选用的作为土壤分类标准的土壤性质上相似的一组土壤个体,并且依
16、据这些性质区别其它土壤个体。,II、土壤分类与土壤剖面调查,一、土壤分类,(三)土壤分类的工作内容,1、类别的区分 按土壤类型的特征(指标)区分土壤,这是土壤分类最基本的工作。 2、概括和归类 对相似的土壤根据土壤主要特征(指标)进行比较、归纳,使在不同分类级上作为分类的指标具有一定的概括性,即根据相似性归类。 3、分级编排 根据土壤特性分级编排,构成了多级分类单元,从低级到高级单元土壤性质差别变大。 4、命名 给一个具体土壤类别一个合适的名称。目前各国土壤的命名方法仍有很大的差别。,II、土壤分类与土壤剖面调查,一、土壤分类,(四)土壤分类的理论基础,土壤是多因素综合作用的产物,一切土壤性状
17、的获得,各种不同土壤性状的差别,都与土壤的形成演化有关,因此土壤分类应以土壤发生学理论为基础。但土壤分类必须根据土壤特性进行,不能根据成土条件的差别和推断的成土过程来分类。,II、土壤分类与土壤剖面调查,一、土壤分类,(五)土壤分类的依据,1、分析成土因素对土壤形成的影响和作用;2、研究成土过程的特性特征;3、研究土壤属性的差别,土壤属性是土壤分类的最终依据。,II、土壤分类与土壤剖面调查,一、土壤分类,(六)中国土壤分类系统,中国土壤分类系统从上至下共设土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种和亚种等七级分类单元。其中土纲、亚类、土类、亚类属高级分类单元,土属为中级分类单元,土种为基层分类的基本单
18、元,以土类、土种最为重要。该分类系统已初步拟出了土纲、亚纲、土类和亚类检索表,共把全国分为14个土纲、39个亚纲、141土类和595亚类。,II、土壤分类与土壤剖面调查,一、土壤分类,(七)中国的土壤分布,II、土壤分类与土壤剖面调查,一、土壤分类,(八)重庆市的土壤分布,重庆市耕地的土壤类型,全市8大土壤类型(紫色土、黄壤、水稻土、冲积土等)水稻土1712.9万亩,占耕地土壤44.8%。紫色土(碱性、中性、酸性)1181.7万亩,占耕地30.9%。黄壤547.9万亩,占耕地14.3%。其它土壤类型377.8万亩,占耕地10%。,不同耕地土壤类型比例图,II、土壤分类与土壤剖面调查,二、土壤剖
19、面,(一)土壤剖面的概念,土壤剖面是指从地面向下挖掘而裸露出来的垂直切面,它是土壤外界条件影响内部性质变化的外在表现。不同的土壤形成条件,影响到土体内部物质运动的特点不同,也就带来了剖面形态的不同。,II、土壤分类与土壤剖面调查,二、土壤剖面,(二)土壤剖面的形态,土壤剖面形态的鉴别,主要是根据土壤颜色、质地、结构、松紧度、新生体、pH值、石灰性反应等。,砖红壤景观,砖红壤剖面,红壤景观与土壤剖面,黄壤景观及剖面,黄棕壤景观与剖面,棕壤景观及剖面,暗棕壤景观及土壤剖面,漂灰土景观及土壤剖面,褐土景观及剖面,黄绵土景观及剖面,黑垆土景观及剖面,黑土景观及剖面,黑钙土景观及剖面,栗钙土景观及土壤剖
20、面,灰钙土景观及土壤剖面,棕漠土景观与剖面,石灰岩景观及土壤,紫色土,潮土景观与土壤剖面,灌淤土景观与土壤剖面,水稻土,II、土壤分类与土壤剖面调查,二、土壤剖面,(三)土壤剖面调查,II、土壤分类与土壤剖面调查,二、土壤剖面,(三)土壤剖面调查,土壤的颜色调查蒙氏比色卡,、土壤剖面样品采集,土壤剖面,土壤剖面观测意义目的相关基本概念土壤剖面设置与挖掘土壤剖面观察与记述土壤剖面样品采集,剖面观察意义目的,土壤剖面观察是认识、了解土壤的入门,也是研究土壤的基本手段。土壤剖面记录着土壤在成土因素的影响下,可能发生过的和正在进行着的各种成土作用,以及其所造成的综合结果:土壤的过去和现在。通过一些土壤
21、特征可以间接地初步推测所观察的土壤具有的肥力状况和生产性能。,与土壤剖面有关的基本概念,土壤剖面单个土体聚合土体土壤发生层诊断层,与土壤剖面有关的基本概念,土壤剖面是一些平行于地表的土层horizon(包括母质层)的垂直序列。俄国道库恰耶夫(B.B.DOKUCHAEV)于1883年提出。土壤是三维实体,有其一定的面积和深度,但在土壤调查中只能挖一土坑作一垂直切面作为研究三维土壤景观的“样品”。在所显露的切面上可以看到一些大体上平行于地表的土层。这些土层(包括母质层)的垂直序列就是土壤剖面。,与土壤剖面有关的基本概念,单个土体pedon土壤作为一个三维实体,其最小体积的“一个土壤”就叫做“单个土
22、体”,与土壤剖面有关的基本概念,聚合土体两个或更多个相似的“单个土体”可构成一个“聚合土体”。单个土体与聚合土体的关系就象一棵松树对一片松林。它是一个具体的景观单位,在土壤制图上为一最小制图单位,在土壤分类则为一基本分类单位。在我国土壤系统分类中相当于一个土系。,与土壤剖面有关的基本概念,土壤发生层,由成土作用产生的,平行于地面的,具有不同特征的一些层次。由于成土母质在成土作用影响下产生土层分异作用,致使土壤剖面中可见到,与地面大致平行的,具有不同的颜色、结构、质地、结持性、新生体等特征的一些层次。其主要形成因素是物质与能量(水、热、气)的垂直流(下行和上行垂直流及其循环变化)和生物有机体(植
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