中山大地球科學(xué)概論課件第8章 生物群落與生態(tài)系統(tǒng)

《地球科學(xué)概論》

(13)第八章生物群落與生態(tài)系統(tǒng)7.1土壤一、土壤的基本概念1、土壤的定義：

土壤是指陸地表面具有一定肥力，能夠生長(zhǎng)植物的疏松表層

2、土壤在地理環(huán)境中的作用見(jiàn)課本P145土壤在地球表面所構(gòu)成的覆蓋層稱為土壤圈。

土壤圈的規(guī)模雖然不能和其它圈層相比，但它對(duì)生命乃至人類的重要性卻是不容忽略的。被風(fēng)化的巖石圈表層稱為風(fēng)化殼。土壤圈三特征

空間上：土壤圈處于大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈的交接地帶；

性質(zhì)上：土壤圈是生物有機(jī)體和無(wú)機(jī)環(huán)境之間強(qiáng)烈的相互作用面；

功能上：土壤圈與其它圈層間進(jìn)行著不斷的物質(zhì)與能量交換；二、土壤的肥力特性及其重要性1、土壤的本質(zhì)屬性——肥力（土壤肥力）指土壤能同時(shí)并不斷地供應(yīng)和調(diào)節(jié)植物在生長(zhǎng)過(guò)程中所需要的水分、養(yǎng)分、空氣、熱量的能力礦物質(zhì)——是土壤的物質(zhì)基礎(chǔ)，成土母質(zhì)風(fēng)化形成的土壤顆粒，釋放鉀、磷鈣鎂等養(yǎng)分有機(jī)質(zhì)——（包含腐殖質(zhì)）釋放氮，是土壤肥力的重要標(biāo)志水分和空氣——使土壤中能通氣透水，又能蓄水保溫，運(yùn)動(dòng)和變化影響肥力2、土壤的物質(zhì)組成理想土壤的成分體積比例

土壤的組成示意圖

3、土壤與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系(1)土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最基本的自然資源

(2)土壤是一種永續(xù)性的可更新資源三、土壤的形成1、土壤形成的過(guò)程裸露巖石成土母質(zhì)原始土壤成熟土壤耕作土壤風(fēng)化作用微生物低等植物草本植物木本植物耕作培育生土熟土肥土

在微生物和低等植物作用下形成原始土壤巖石在風(fēng)化作用下形成成土母質(zhì)

在高等生物、微生物作用下形成成熟土壤

在人類長(zhǎng)期的耕作和培養(yǎng)下形成：耕作土壤土壤形成的過(guò)程土壤是成土母質(zhì)在諸多環(huán)境因素的共同作用下，經(jīng)過(guò)一系列物理、化學(xué)和生物化學(xué)的作用而形成的。土壤與大氣圈、巖石圈、水圈和生物圈之間存在著經(jīng)常性的物質(zhì)與能量交換。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，任何與土壤在時(shí)間和空間上有聯(lián)系的因素都對(duì)土壤形成有影響。但一般認(rèn)為，氣候、生物、母質(zhì)、地形、時(shí)間和人為活動(dòng)等因素比較重要。影響土壤形成的主要因素一、母質(zhì)因素母質(zhì)是土壤形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，土壤性質(zhì)與母質(zhì)性質(zhì)密切相關(guān)。母質(zhì)對(duì)土壤有如下方面的影響：1、影響土壤質(zhì)地在巖石風(fēng)化過(guò)程中，易風(fēng)化的礦物首先風(fēng)化形成粘粒，難風(fēng)化的礦物則保留下來(lái)形成土壤的粗粒部分。不同母巖的礦物組成不同，形成的土壤的質(zhì)地也不同。例：砂巖含大量石英砂，所形成的土壤質(zhì)地較砂。玄武巖幾乎不含石英砂，以易風(fēng)化的礦物為主，所以形成的土壤質(zhì)地較粘。2、影響土壤礦質(zhì)養(yǎng)分的儲(chǔ)量土壤中的礦質(zhì)養(yǎng)分大部分是從母質(zhì)中繼承下來(lái)的。富含礦質(zhì)養(yǎng)分的母質(zhì)上發(fā)育的土壤中，礦質(zhì)地養(yǎng)分一般比較豐富。缺乏礦質(zhì)養(yǎng)分的土壤上發(fā)育的土壤中一定缺乏礦質(zhì)養(yǎng)分。例：基性巖發(fā)育的土壤，鐵、鎂含量一定高；石灰?guī)r發(fā)育的土壤鈣含量可能較高。3、影響土體層次構(gòu)造：有些母質(zhì)具有明顯的層次性，所發(fā)育的土壤一般也具有類似的層次構(gòu)造。例：河流沖積母質(zhì)一般具有層次性，在河流沖積母質(zhì)上發(fā)育的土壤，多具有層次性。氣候因素

通常溫度每增加10℃，化學(xué)反應(yīng)速度平均增加1-2倍；溫度從0℃增加到50℃，化合物的解離度增加7倍。直接影響——

通過(guò)土壤與大氣之間經(jīng)常進(jìn)行的水分和熱量交換，對(duì)土壤水、熱狀況和土壤中物理、化學(xué)過(guò)程的性質(zhì)與強(qiáng)度產(chǎn)生的影響。在寒冷的氣候條件下，微生物分解作用非常緩慢，使有機(jī)質(zhì)積累起來(lái)；而在常年溫暖濕潤(rùn)的氣候條件下，微生物活動(dòng)旺盛，全年都能分解有機(jī)質(zhì)，使有機(jī)質(zhì)趨于快速循環(huán)。間接影響——對(duì)巖石風(fēng)化過(guò)程、外力地貌形態(tài)以及動(dòng)、植物和微生物的活動(dòng)等進(jìn)行控制而間接地影響土壤的形成和發(fā)育。從干燥的荒漠地帶或低溫的苔原地帶到高溫多雨的熱帶雨林地帶，隨著溫度、降水、蒸發(fā)以及不同植被生產(chǎn)力的變化，化學(xué)與生物風(fēng)化逐漸增強(qiáng)，有機(jī)殘?bào)w歸還逐漸增多，風(fēng)化殼逐漸加厚，土壤趨于成熟。氣候因素

三、地形因素地形指地表的形態(tài)特征。地形不直接對(duì)土壤的形成產(chǎn)生影響，而是間接地影響土壤的形成過(guò)程。它的影響主要有兩個(gè)方面：1、影響母質(zhì)類型的形成：地形條件支配母質(zhì)的搬運(yùn)和堆積。不同地形部位上分布著不同的母質(zhì)類型。2、改變地帶性氣候特征：海拔不同，坡向不同，溫度和氣候就有差異。同一地區(qū)，海拔高的山地上，氣溫低，濕度大；低丘的頂部易旱，洼地易過(guò)濕。同一山體，南坡較溫暖，“陽(yáng)坡”，北坡較陰涼，“陰坡”。這些條件的差異，輕者影響土壤性狀，重者影響土壤類型。四、生物因素包括植物、土壤動(dòng)物、土壤微生物生物因素是土壤形成的一個(gè)極其重要的因素。從某種意義上說(shuō)，沒(méi)有生物，就沒(méi)有土壤的形成。生物因素的作用體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：1、有機(jī)質(zhì)的累積綠色植物利用光能合成有機(jī)物。有機(jī)殘?bào)w歸還土壤后，在微生物的作用下，一方面釋放部分養(yǎng)分，另一方面形成腐殖質(zhì)。沒(méi)有生物，土壤就不能累積腐殖質(zhì)，土壤也就不成為土壤了。2、植物營(yíng)養(yǎng)元素的富集綠色植物在生長(zhǎng)過(guò)程中，根系能把土壤深層的養(yǎng)分吸收，殘?bào)w回歸土壤后，又釋放到表層，使土壤表層的營(yíng)養(yǎng)元素富集，同時(shí)比例也越來(lái)越符合植物營(yíng)養(yǎng)的要求。3、促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成生物對(duì)土壤形成的作用土壤是一個(gè)經(jīng)歷著不斷變化的自然實(shí)體，形成過(guò)程是相當(dāng)緩慢的。時(shí)間因素在酷熱、嚴(yán)寒、干旱和洪澇等極端環(huán)境中，以及堅(jiān)硬巖石上形成的殘積母質(zhì)上，可能需要數(shù)千年的時(shí)間才能形成土壤發(fā)生層。但在變化緩和的環(huán)境條件中、在利于成土過(guò)程進(jìn)行的疏松成土母質(zhì)上，土壤剖面的發(fā)育要快得多。時(shí)間為其它成土因素提供了發(fā)揮作用的舞臺(tái)。它影響其它因素的作用程度。在其它因素相同的條件下，時(shí)間越長(zhǎng)，土壤的發(fā)育程度就越高。在一定條件下，土壤發(fā)育到一定程度，就會(huì)與環(huán)境達(dá)成平衡，即達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。六、人為因素人為因素指人為活動(dòng)對(duì)土壤形成的影響。這里所指的人為活動(dòng)主要是農(nóng)業(yè)耕作活動(dòng)。農(nóng)業(yè)活動(dòng)的歷史越長(zhǎng)，生產(chǎn)力水平越高，對(duì)土壤的影響就越深刻。農(nóng)業(yè)活動(dòng)以外的人為活動(dòng)對(duì)土壤的影響也越來(lái)越廣泛，越來(lái)越深刻（如：工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、旅游服務(wù)、戰(zhàn)爭(zhēng)等）。人類活動(dòng)通過(guò)改變其它成土因素而作用于土壤的形成與演化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)是一個(gè)重要途徑。人類因素通過(guò)耕耘改變土壤的結(jié)構(gòu)、保水性、通氣性；通過(guò)灌溉改變土壤的水分、溫度狀況；

人類因素農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)最終將自然土壤改造成為各種耕作土壤。

通過(guò)施用化肥和有機(jī)肥補(bǔ)充養(yǎng)分的損失，改變土壤的營(yíng)養(yǎng)元素組成、數(shù)量和微生物活動(dòng)等；通過(guò)農(nóng)作物的收獲將本應(yīng)歸還土壤的部分有機(jī)質(zhì)剝奪，改變土壤的養(yǎng)分循環(huán)狀況；人類活動(dòng)的影響:形成高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的耕作土壤(1)改造方式：灌溉、施肥、翻耕等(2)合理耕作經(jīng)營(yíng)：土壤不斷改良，保持和提高土壤肥力(3)不合理耕作經(jīng)營(yíng)：土壤沙化、鹽堿化和水土流失等土壤小結(jié)土壤肥力——水分、養(yǎng)分、空氣、熱量土壤在地理環(huán)境中的作用土壤組成：礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、空氣、水分土壤形成的過(guò)程

巖石在風(fēng)化作用下形成成土母質(zhì)

在微生物和低等植物作用下形成原始土壤

在高等生物、微生物作用下形成成熟土壤在人類長(zhǎng)期的耕作和培養(yǎng)下形成：耕作土壤氣候、生物、母質(zhì)、地形、時(shí)間和人為活動(dòng)等因素對(duì)土壤形成的作用。土壤剖面分層性是土壤的特征之一，能夠代表土壤分層特征的最小的柱狀體稱為土壤單體。土壤單體的垂直切面稱為土壤剖面。土壤單體和土壤剖面O

枯枝落葉層A腐殖質(zhì)