第二章土壤的形成
土壤学第二章 岩石风化和土壤形成及土壤剖
全文电子教材土壤与土壤资源学（上篇：土壤学）林学专业第二章岩石风化和土壤形成及土壤剖面第一节岩石风化一、风化作用的概念及类型当岩石处在风化它的环境条件下时，它是很稳定的，但一旦条件发生的变化，为了在新的条件下达到平衡，岩石必然发生相应的变化。
位于地壳深部的岩石，由于地质作用的结果露出地表，岩石本身因外压力的减少而产生膨胀，导致岩石产生缝隙和裂纹。
同时岩石与大气接触以后，受到各种自然因素（主要是水、热及空气等）和生物的影响，这种影响是长期的和复杂的。
根据外界因素对岩石作用的性质，可以将风化作用区分为物理风化和化学风化。
当然，在自然界这两类作用是紧密相联系的，有时很难把它们区分开来。
生物的活动，就其对岩石或矿物的作用性质而言，也是以物理或化学的方式作用于岩石矿物的。
也有人将生物活动所引起的岩石或矿物的风化，称为生物风化。
由于地球表面广泛的存在着大量的生物，它们在风化过程中起着积极的影响，以至在自然界中地表物质的风化过程几乎都有生物参加。
从原始幼年土形成来看，风化过程先于土壤形成，风化过程先产生形成原始土壤的母质，因此风化过程可以说是土壤形成的基础。
从现代的土壤形成和发展来看，风化过程则是成土过程本身的一部分。
（一）物理风化过程物理风化又称为机械崩解作用，主要是由温度变化、水分冻结、碎石劈裂以及风力、流水、冰川的磨擦力等物理因素的作用所引起的。
温度变化可以引起物质产生热胀冷缩。
岩石是由各种矿物组成的，而各种矿物的热学性质是不同的，例如石英的热膨胀系数为0.0000075，而正长石为0.000020，当昼夜或季节温度变化时，在矿物之间的接触面上产生张力，使岩石产生裂隙和崩解。
粗粒结晶的花岗岩，由于结晶矿物的膨胀幅度较大，这种作用更为明显。
含有暗色矿物的岩石，由于提高了岩石的热辐射能力，温度变化比较大，因此像玄武岩、辉长岩及辉绿岩等一些深色岩石，常产生剥蚀现象。
而由单一矿物集合的岩石或浅色岩石（如石灰岩、石英岩等），受到温度的影响较小，崩解也比较慢。
第二章 土壤的基本物质组成
母质
土壤的形成
土壤的形成是风化作用和成土作用共同 作用的结果。
只有在生物特别是高等绿色植物出现 后，不仅大大加速了风化作用，而且能累积 养分，促进肥力的发展，生物的出现标志着 成土过程的开始。
土壤的形成是多种因素综合作用的结果。
19世纪俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫，总结
认为成土因素主要有五个： 母质、气候、
物理风化
岩石风化
（2）化学风化
岩石在水、水溶液和空气中氧、CO2等作 用下由于溶解、水化、水解、碳酸化以及氧 化等作用下发生成分和性质变化的风化作用， 称为化学风化。
主要包括：溶解作用、水解作用、水化作用、 氧化作用等。 其中水解作用能使岩石中的矿物发生彻底分解， 引起岩石内部矿物组成和性质的彻底改变，所以水 解作用被认为是化学风化中最主要的作用。
动物：土壤中的动物从微小的原生动物到高 等脊椎动物在土壤中都有独特的生活方式， 它们参与了一些有机残体的分解破碎作用以 及搬运、疏松土壤和母质的作用，某些动物 还参与土壤结构的形成，有的脊椎动物能够 翻动土壤，改变土壤的剖面层次。
微生物：土壤中的微生物种类多、数量大， 在土壤形成中一方面能促进有机体分解；另 一方面又合成腐殖质，其后再进行分解，这 样就形成了土壤物质的循环。 另外，固氮菌能固定空气中的氮素，有的细 菌能促进矿物的分解、增加养分的有效性。
土壤矿物质是地壳中的化学元素在各种地质
作用下形成的自然产物，是岩石的组成单位 ，约 3000多种。
按照矿物的起源可分为：
原生矿物：在风化过程中没有改变化学组 成而遗留在土壤中的一类矿物。 次生矿物：原生矿物在风化和成土作用下， 新形成的矿物。
成土矿物
土壤地理学 第二章第三章
土壤地理学第二章/第三章第二章：影响土壤形成的环境因素：俄国道库恰耶夫成土学说：主要观点：土壤成土因素主要有五个气候、生物、母质、地形。
时间影响土壤发育的五个主要因素：1、母质因素（不同岩石风化壳）2、生物因素（不同植被类型：草地与森林）3、气候因素（影响风化，控制植被生长）4、地形因素（影响物质与能量的分配）5、时间因素（控制土壤发育进程）地质大循环和生物小循环的关系：1.大循环是小循环的基础，也是土壤形成的基础（矿质养分）；2.小循环是土壤形成的核心（腐殖质）；3.大循环大于小循环，自然界会发生水土流失现象；4.大循环小于或者等于小循环，自然界水土保持。
总之，土壤的形成过程是物质的地质大循环与生物小循环过程矛盾与统一。
形成土壤的两个基本作用：◆风化作用：致密的岩石被破坏，营养元素得以释放，并形成疏松的风化层；◆生物作用：有机质加入，营养元素积聚。
1）土壤胶体及结构①土壤胶体：通常所说的土壤胶体实际上是指直径在1—100 mµm之间的土壤颗粒。
②土壤胶体的种类土壤矿物质胶体（无机胶体）：次生铝硅酸盐、铁铝化合物有机胶体：腐殖质、有机酸、蛋白质等有机-无机复合胶体③土壤胶体结构微粒核：胶核双电层：内外吸附层、扩散层2）土壤胶体的性质①巨大的比表面积和表面能②带电性带电的原因是什么？电性如何？③土壤胶体离子交换作用④分散和凝聚作用第一：粘土矿物胶体带电土壤中粘土矿物胶体一般都带负电荷，其电荷来源有以下几个方面：同晶置换作用粘土矿物晶质中的一种离子被另一种离子取代的过程。
在这个过程中，只改变了矿物质的化学成分，而矿物的结晶构造不变，故叫做同晶置换作用。
晶格破碎边缘带电矿物质风化破碎过程中，晶格边缘离子一部分电荷未被中和而产生剩余电荷，使晶体边缘带电。
第二：腐殖质胶体带电意义？由于腐殖质分子量大、功能团多，解离后带电量大，对土壤保肥供肥性有重要影响。
第三：两性胶体带电，什么是两性胶体？表面既带负电荷，亦带正电荷的土壤胶体称两性胶体。
第二章 土壤的形成、分类与分布
3．母质透水性对成土作用有显著影响
总而言之，土壤母质与土壤矿物质的矿物组成和化学组成、土壤 机械组成有着先天的关系，同时也影响到土壤成土作用。
土壤的形成过程
(1)岩石风化过程 形成疏松的成土母质 形成原始土壤 形成成熟土壤 高等植物
(2)低等植物着生过程
(3)高等植物生长过程 微生物、低等植物 风化作用 岩石 成土母质
盐化、脱盐过程
盐化过程是指土体中各种易溶性盐类在土壤表层积 聚的过程。发生在滨海区、干旱区、半干旱区，形成具 盐化层的盐渍土。
脱盐化过程是指盐 渍土中可溶性盐在 降水、人为因素等 作用下降低或排出 土体或迁移到下层 的过程。
碱化、脱碱化过程
碱化过程是指土壤胶体上吸持较多交换性钠，使土壤呈碱 性反应，并引起土壤物理性质恶化的过程。结果在土壤底层形 成具碱化层的碱化土，pH值大于9.0。 脱碱化过程是指通过淋洗和化学改良，从土壤吸收性复合 体上除去钠离子的过程。 盐化与碱化相伴随进行。先盐化，发生脱盐化过程，土壤 胶体发生交换性钠吸附，从而产生碱化，即碱化土是盐化、脱 盐化相互交替的结果。
“岩漆”阶段：自养型微生
物
“地衣”阶段：异养型微 生物－原始微生物群落 “苔藓”阶段：生物风化 与成土过程速度升高
有机质聚积过程 是指在各种植物和水、 热等成土因素的综合作用下, 在土体中特别是土层上部大 量积累有机物的过程。
黏化过程
土体中粘土矿物的生成和聚集过 程。可分为残积黏化过程和淀积 黏化过程。 残积黏化：原生矿物进行土内风 化形成黏粒，未经迁移。 淀积黏化：风化作用形成的黏粒 受水份的机械淋洗，迁移到一定 深度的土层聚集，是该层黏粒含 量增加，质地变黏。
处于A层的下面，是物质淀积作用造成的。淀积的 物质可以来自土体的上部，也可来自下部地下水 的上升，可以是粘粒也可以是钙铁锰铝等，淀积 的部位可以是土体的中部也可以是土体的下部。 一个发育完全的土壤剖面必须具备这一个重要的 土层。
(完整版)环境土壤学知识点
第一章绪论1.土壤：2.土壤特征：①拥有生产力；②拥有生命力；③拥有净化力；④拥有互换力。
3.土壤圈：4.土壤圈的功能：①支持和调理生命过程；②影响大气圈的化学构成、水分与热量的均衡；③影响水的溶质构成及其在陆地、水体和大气的分派；④对岩石起到保护作用。
第二章土壤母质与土壤的形成1.土壤母质（ P6）：地壳表层的岩石矿物经过风化作用形成的风化产物。
2.土壤母质是形成土壤物质基础。
3.长石、石英和云母等是构成土壤的骨骼—土粒。
4.矿物是土壤矿物质主要根源。
5.主要的成土岩石：岩浆岩、堆积岩和变质岩。
6.风化过程是形成土壤的基础。
7.参加化学风化的要素主假如水、二氧化碳和氧气，作用方式包含溶解、水化、水解（最基本且最重要）和氧化。
8.五大成土要素：母质、生物、天气、地形和时间。
9.土壤是成土母质在必定的水热条件和生物作用下，经过一系列物理、化学和生物化学的作用而形成的。
10.风化因子 =风化天数×水解离度。
11.土壤湿度影响土壤中物质的迁徙；影响土壤中物质的分解、合成和转变。
12.土壤剖面（ P20）：从地面向下发掘而裸露出来的垂直切面。
（1~2米深）13.淋溶作用：土壤中的下渗水，从土壤剖面上层淋溶带走土壤中某种成分的作用。
14.土壤的分层：①枯落物层（ O 层）；②腐殖质层（ A 层）；③淋溶层（ E 层）；④堆积层（ B 层）；⑤母质层（ C 层）；⑥基岩层（ R 层）。
15.土壤的重要形态特色：颜色、湿度、紧实度、构造、质地、 PH、重生体、入侵体、孔隙和动物孔穴。
第三章土壤固体物质构成1.土粒分类：矿质土粒（占绝对优势）和有机质土粒。
2.土壤质地：依照土壤机械构成邻近与否而区分的土壤组合。
3.土壤质地三大类：砂土、壤土和粘土。
4.土壤质地改进：①溶土法；②深耕，深翻；③施有机肥。
5.壤质土兼具砂质土和黏质土的长处，是较为理想的土壤。
6.土壤有机质的根源（ P39）：①植物残体；②动物和微生物残体；③动物、植物和微生物的排泄物及分泌物；④人为施入土壤中的各样有机物料。
土壤地理学教案——第二章：土壤发生
第二章土壤发生第一节土壤发生与地理环境的关系一土壤形成因素学说土壤是独立自然体，与地球四大圈层相互作用。
19世纪末道库恰耶夫提出五大成土因素：气候、生物、母质、地形、时间。
Π＝∫（КОГР）ТΠ：土壤、К：气候、О：生物、Г：岩石、Р：地形、Т：时间。
本世纪40年代美国土壤学者詹尼(H.Jenny)提出与道库恰耶夫相似的函数关系式：s = ∫(cl,o,r,p,t…) s 土壤，cl气候,o,生物,r地形，p母质,t时间s = ∫(o, cl,r,p,t…) …代表尚未确定的其他因素。
s = ∫(r,cl,o, p,t…)s = ∫(p,cl,o,r, t…)s = ∫(t cl,o,r,p,…)s = ∫(…cl,o,r,p,t)格林认为气候最重要。
涅斯特鲁耶夫强调地形的作用。
威廉斯提出生物是主导因素，土壤的本质是肥力，肥力的发生、发展是生物的发生、发展、活动与演替的结果。
柯夫达提出土壤形成还受其它因素影响：例如：火山土肥力高；地震使土层混乱；地下水位升高造成沼泽化、盐碱化；新构造运动使地形上升，土壤侵蚀加剧；地形下降，土壤上沉积物积累。
二土壤与成土因素的关系(一) 土壤发育与母质关系：土壤母质是岩石风化的产物，它是土壤形成的物质基础。
母质中的一些性质如机械组成、坚实度、渗透性、矿物组成和化学特性等都直接影响成土过程的速度和方向。
母质中的磷、钾、钙、硫等元素也影响着土壤的肥力。
1 影响土壤质地：酸性岩母质含石英、正长石、白云母等抗风化力强的浅色矿物较多，多形成酸性的粗质土；基性岩母质含角闪石、辉石、黑云母等抗风化力弱的深色矿物较多，多形成土层较厚的粘质土壤。
发育在残积物母质上的土壤质地也较粗，石块多；坡积物上的土壤质地较细，夹有带棱角的石块；洪积物与淤积物上的土壤砂粘成层，黄土母质质地均一；南方在石灰岩、玄武岩上的土壤质地粘重。
2影响土壤化学元素成分: 从酸性岩到基性岩母质随含硅量减少,Fe、Mn、Mg、Ca含量增加。
第二章土壤形成与发育
第八章土壤发生、分类与分布第一节土壤形成的过程一、土壤形成的实质：是地质大循环与生物小循环的矛盾统一。
二、植物营养物质的地质大循环（地质大循环）物质的地质大循环是指地面岩石的风化产物通过各种不同的物质运动形式，最终流归海洋，经过长期的地质变化，成为各种海洋沉积物，以后由于地壳运动或海陆变迁，露出海面又成为岩石，并再次进行风化，成为新的风化壳—母质的过程。
这个需要时间极长而涉及范围极广的过程，称为物质的地质大循环。
实质：（1）、主导因素是气候。
（2）、作用时间长，作用范围广。
（3）、岩石遭到破坏，营养淋失。
（4）提供了土壤形成的物质基础即母质，初具养分，还具有一定的保水，保肥能力，但性状不良。
三、植物营养物质的生物小循环（生物小循环）物质的生物小循环是指有机质在土体中不断分解和合成的作用。
初具养分＞生长低等植物→吸收养分物质合成自身的有机体分解———＞有机残体分解为无机（保存了可溶性养分）————＞经微生物mi物和简单的有机物一部分重新进入地质大循环的过程中。
一部分保存在母质中→为植物重新吸收利用，反复作用疏松散碎体可溶有有机、无机物质，可生长高等的植物，从而跃升为土壤。
实质：（1）主导因素是生物（2）作用时间短，作用范围小，（3）养分得到保存，避免了地质大循环的养分的淋溶、散失。
（4）成土作用：完善土壤养分，增加有机质，尤其形成了腐殖质，改善了土壤的理化性状，使土体发生分化。
四、两者关系：两者既相互联系又相互对立。
生物小循环是地质大循环的一部分，大循环为小循环提供了基础条件，没有大循环，也就没有小循环，没有小循环也就没有养分的集中、累积，促进母质的分化，性状得不到改良。
生物小循环与地质大循环的过程相反，但又建立在地质大循环的基础上。
土壤形成过程就是建立在此两者的基础上，这一对矛盾相互作用，不断发展的过程中，土壤肥力也就得到不断地发展。
五、主要成土过程1.富铝化过程：富铝化过程是指土体中脱硅、富铁铝的过程。
第二章 岩石风化与土壤形成
影响因素
总
结
岩石的形成环境与所处环境差别越大越容易风化。
岩浆岩、变质岩主要是在高温高压下形成的，在
地表极易风化； 沉积岩抗风化能力比岩浆岩等强； 花岗岩、片麻岩露头多呈疏松分解状态； 砂岩露头则常常保持良好。
影响因素
2. 外因（岩石所处的环境条件）
（1）气候 ：控制风化作用的类型和速度 a.极地气候区 b.沙漠干旱气候区 c.温带湿润气候区 d.热带炎热气候区 （2）地形和植被：地形可影响风化作用的速度、 深度及风 化产物的堆积厚度和分布状况。
生态类型
（4）钙质岩石风化物 含CaCO3的岩石：石灰岩、大理岩、泥灰岩、白云质灰岩、 钙质砂岩和页岩 特 点：抗物理风化强，抗化学风化弱，形成薄层土壤。
土壤肥力特性：风化过程主要是碳酸钙淋溶，残留下来的主 要是粘土矿物（<10％），所以土层薄质地较粘，富钙少磷 钾，pH呈中性至碱性，肥力水平一般较低。
第二章
岩石风化与土壤形成
内容提要
三种风化作用类型 影响风化作用因素
风化产物三种类型
土壤形成的五大因素
土壤形成实质
第一节
风化作用（风化过程）
一、风化作用的概念
地表的岩石在大气和水的联合作用以及温度变化和生物 活动影响下，所发生的一系列崩解和分解作用。 岩石发生风化作用的原因 岩石处在它生成的环境条件下是稳定的（处于一种平衡状 态），但条件发生变化，为了适应新的环境，必然发生变 化，以达到适应新环境的新平衡。这种变化是慢长的，如
地球化学类型
（2）钙化类型 ： 因为岩石矿物经化学风化生成的易溶性钾、钠、钙、镁的氯 化物和硫酸盐，受流水作用逐渐淋溶流失，而碳酸钙相对积 累。
分布：主要在干旱和半湿润地区
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（一）母质质地影响土壤的性状
1、影响土壤质地
土壤质地指土壤中颗粒粗细的情况。 一般分为砂土、壤土、粘土等。
细质地母质上发育来的土壤比那些从 粗质地母质上形成的土壤，一般有机 质含量高
2、影响土壤的渗透性、淋溶速度和胶体 的迁移
（二）母质层理影响土壤发育
母质质地有明显变化，即层理明 显的情况下，不仅直接造成土壤 剖面的质地分布变化，而且影响 水分垂直运动，从而影响土壤中 物质迁移的不均一性。
（三）气候影响土壤化学性质
1、温度影响化学过程 2、降水量影响土壤中离子的含量
（四）气候变化影响土壤形成
不仅目前大陆上由于气候带的不同发生 不同的土壤类型，而且在整个地质历史 时期，随着气候的变化，土壤的形成方 向和速度以及形成的土壤类型也不断发 生着变化。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、生物因素的成土作用分析
二、气候因素的成土作用分析
（一）气候影响土壤的水热状况
水热状况影响土壤形成过程中的 方向和强度
（二）气候影响土壤有机质的含量
1、降水量和其他条件保持不变时， 温带地区土壤的有机质含量随着 温度的增加而减少
2、 当温度保持不变，其他条件类 似的情况下，随着降水量的减少， 土壤有机质含量降低。
三、成土因素学说的现状
n 提出了土壤形成的深部因素和人 为作用对土壤发生发展的影响
第2节 土壤形成因素分析
一、 母质因素的成土作用分析
母质的定义 是地壳表面的岩石经风化作用
所产生的矿物细碎颗粒。
残积母质是指残存于原地未经迁移 的成土母质；
运积母质是指经过外力搬运后，沉 积于其他地区的成土母质；
2、在地形下降区，侵蚀停止，堆积作用开始， 原来的土壤可能由于被埋藏到深处不再与外界 条件作用，停止了原先进行的成土过程，而成 为埋藏土壤；新覆盖层则开始了它与外在成土 条件相吻合的成土过程
（二）火山喷发作用对土壤发生的 影响
火山喷发物的覆盖层足够厚，则原 来土壤中进行着的土壤过程中断， 该土壤成为埋藏土壤，而在新鲜的 火山喷发物上开始新的成土过程
森林土壤每年归还到土壤表面的碱金 属与碱土金属盐基离子较少。
森林的水分消耗主要是蒸腾，降水进 入土壤中的比例较大，水的淋溶效率 较高。
（二）动物的影响 1、动物残体是土壤有机质的一种来
源
2、参与有机残体的分解、破碎
3、疏松土壤和搬运土壤
（三）微生物的影响
1、分解有机质，使其中蕴藏的 能量和养分释放出来，供生物再 吸收利用
且不可替代的参加了土壤的形成过程，土
壤具有地带性规律
二、发展
n 威廉斯：土壤统一形成过程学说，强调 了土壤形成中生物因素的主导作用和人 类活动对土壤的影响。
n 美国土壤学家H.詹尼(Jenny H) 对土壤 与成土因素进行了深入研究，詹尼认为 在成土过程中的生物主导并不是千篇一 律的现象，在不同地区、不同类型的土 壤往往有某一因素占优势
表示土壤与成土因素之间的发生关系。式 中：П表示土壤；К, О, Г, Б分别表示气 候、生物、母质和时间因素。道库恰耶 夫认为地形只对“隐域土”有重要意义， 故未将地形因子列入。他还提出土壤是 一个独立自然体，成为现代土壤科学及 土壤地理学的独特研究对象。
所有成土因素始终是同时和不可分割的影
响着土壤的发生和发展，他们同等重要并
（一）植物的影响
1、植被类型影响土壤中有机质的数量和 分布
（1）草原土壤的有机质含量约为 森林土壤的两倍。
（2）有机质在土壤中的分布状况 是：森林土壤的有机质集中于地表， 并且随深度锐减；而草原土壤的有 机质含量则随深度增加逐渐减少
2、植被类型影响土壤营养元素和 土壤酸度
草本植物进入土壤的有机残体的 灰分和氮素含量则大大超过木本 植物
2、在河谷地貌中，不同地貌部位上可构成
水成土壤（河漫滩，潜水位较高） 半水成土壤（低阶地，土壤仍受潜水的一定影响） 地带性土壤（高阶地，不受潜水影响）发生系列
五、时间因素在成土过程中的作用
绝对年龄应当从该土壤由新鲜风化层或 新母质上开始发育的时候算起；
相对年龄则由个体土壤的发育程度来判 断。
对于两个相对年龄相同或发育程度相同 的土壤来说，绝对年龄大的土壤较绝对 年龄小的土壤发育速度慢；
对于两个绝对年龄相同的土壤来说，相 对年龄小的土壤发育速度较相对年龄大 的土壤发育速度慢。
六、内动力地质作用对土壤发
生的影响
（一）新构造运动对土壤发生的影响
1、地形上升地区，由于侵蚀基准面的下切， 土壤的不稳定性增加。土壤受到剥蚀而改变了 原来的状态，或者是剥掉了腐殖质层，或者是 剥掉了整个土体，在新的条件下开始新的成土 过程
草原植被的残体与森林植被的残 体比较，前者含碱金属和碱土金 属比后者高；因此，前者的pH值 也较后者高
3、植被类型影响土壤淋溶速度
淋溶指土壤中较细的土粒，化学元 素随土壤水分由土壤表层向下层 （或底层）移动的作用
相同的气候条件下，如果相邻生长 的森林和草原具有类似的地面坡度 和母质，森林土壤的淋溶强度大
（三）母质组成影响土壤性质
1、如果它含有大量的易风化的矿物，这 些矿物在合适的水热条件下迅速风化， 产生大量粘粒，使土壤质地粘重。
如果母质几乎完全由抗风化的矿物（如 石英）组成，形成的粘粒极少，产生粗 质地的土壤
2、由各种矿物成分组成的母质与由单一 矿物组成的母质相比，前者的土壤发育 较后者迅速。
2、某些特定微生物可增加土壤 养分
四、地形因素的成土作用分析
（一）地形通过影响降水和辐射的 再分配而影响土壤发生
（二）地形影响土壤形成过程中的 物质再分配
1、在山区，坡上部的表土不断被剥蚀，土体薄、 有机质含量低。坡麓地带或山谷低洼部位， 常接受由上部侵蚀搬运来的沉积物，产生了 土体深厚、整个土体有机质含量较高
第二章 土壤形成
第1节 成土因素学说
一、建立 n 德国科学家亚历山大·冯·洪堡在《亚洲
地质学和气候学片断》中，揭示了欧亚 大陆中西部气候与植被的规律性变化； 现代土壤地理学奠基人道库恰耶夫，19 世纪末在科学调查的基础上，将广阔地 域土壤与其自然条件联系起来，创立了 成土因素学说。
道库恰耶夫(1881年) 首次建立了 П＝f(К, О, Г, Б)