内容正文:
第2讲 土壤
土壤
知识点
土壤的组成和结构(基础)
(1)土壤的组成
土壤:陆地表面具有一定 、能够生长 的疏松表层,具有肥力是土壤的本质属性。由 、 、水分和空气四种物质组成。
组成
特征
作用
关系
矿
物
质
①土壤的物质基础,成土母质(风化壳或风化堆积物)风化形成的土壤固体颗粒;
②经风化分解,释放一些养分元素(钾、磷、钙、镁等),供植物吸收
主要成分,土壤中矿物养分的主要来源
①彼此间有密切联系,共同形成了土壤的肥力特性;
②肥力高低取决于水、肥、气、热四个因素的协调程度
有机
质(腐
殖质)
①多集中在表层;
②释放氮,直接影响土壤肥力的形成和发育
最重要成分,土壤肥力的物质基础,土壤形成发育的主要标志
空气
空气提供热量;水分供应养分和水分;
贮存在土壤孔隙中,具有很大的流动性,使土壤能通气透水,蓄水保温
不可缺少的成分,影响土壤的热量状况
水分
有机质包括腐殖质和没有分解或没有完全分解的有机物质,如动植物残体。腐殖质是有机物经微生物分解转化形成的胶体物质,一般为黑色或暗棕色,是土壤有机质的主要组成部分(50%~65%)。
腐殖质整体呈黑褐色,这与其主要成分胡敏酸有关。胡敏酸是土壤腐殖质的主要组成成分,呈褐色。腐殖质主要由碳、氢、氧、氮、硫、磷等营养元素组成,其主要种类有胡敏酸和富里酸(也称富丽酸)。腐殖质的主要作用有:①作物养分的主要来源:腐殖质既含有氮、磷、钾、硫、钙等大量元素,还有微量元素,经微生物分解可以释放出来供作物吸收利用;②增强土壤的吸水、保肥能力:腐殖质是一种有机胶体,吸水保肥能力很强;③改良土壤物理性质:腐殖质是形成团粒结构的良好胶结剂,可以提高黏重土壤的疏松度和通气性,改变砂土的松散状态,同时,由于它颜色较深,有利于吸收阳光,提高土壤温度;④促进植物的生长:腐殖质为植物生长提供了丰富的养分和能量,土壤酸碱适宜,因而有利植物生长,促进土壤养分的转化;⑤促进作物生长发育:腐殖质在分解过程中产生的腐殖酸、有机酸、维生素及一些激素,对作物生育有良好的促进作用,可以增强作物呼吸和对养分的吸收,加速根系和地上部分的生长。
(2)土壤的颜色
土壤颜色:是土壤最重要的外部特征之一,有些土壤是用 来命名的。
土壤类型
我国主要
分布地区
成因和特点
黑色土壤
东北地区
夏季温暖湿润,草类生长茂盛。冬季寒冷,微生物活动较弱,土壤中有机质分解慢,积累多,土壤颜色较黑
红色土壤
南方地区
夏季高温多雨,土壤中矿物质的淋溶作用强,氧化铁含量高,土壤呈红色
青色土壤
东部降水多,且排水不畅或长期被淹地区
土壤中铁多,以氧化亚铁形式存在,土壤呈青灰色
白色土壤
西部地区
气候干旱,土壤中盐碱含量较高,有机质含量较低,水分较少,土壤常呈白色
黄色土壤
黄土高原地区
风力搬运的黄色粉土沉积物
(3)土壤质地
指不同 的矿物质在土壤中所占的相对比例。土壤按土壤质地可分为 、 、 三种类型。
土壤
成分
性能
判断方法
砂土
以砂粒占优势
大孔隙多、毛细管孔隙少,通气、透水性强,保水、蓄水性能弱,而且有机质易分解,保肥性能弱,但易耕作
用食指和拇指搓捏时有砂砾的感觉,干时有沙沙声,湿时无可塑性
黏土
以黏粒占优势
通气、透水性差,蓄水、保水性能强,而且有机质分解缓慢,易积累,保肥性能好,但质地黏重,不易耕作
搓捏时有细腻感,可见到光泽面,干时细土可进入指纹,湿时可塑性强
壤土
所含的砂粒、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
除了砂土和黏土类的可以粗略归为壤土类
(4)土壤性质
土壤性质
影响因素
土壤含水量
①“收”:大气降水、地下水、灌溉用水;
②“支”: 蒸发、植物吸收和蒸腾、水分渗漏和径流(壤中流);
③“储”:最大储水量受土壤孔隙空间大小制约
土壤透气性
受土壤孔隙空间和土壤含水量的共同影响。①土质疏松、土壤含水量小,土壤透气性好(但水分不足时,植物会凋萎);②土质黏重、土壤含水量大,土壤透气性差(水分充足易导致空气受到排挤,土壤温度下降,透气性减弱,土壤肥力下降)
土壤肥力
土壤肥力最终取决于水、肥、气、热的协调程度。
①“收”:外力搬运输入;自身有机质、矿物质产出(岩石风化、生物分解);人类活动补充(施肥)等;
②“支”:植物吸收;雨水淋溶、径流侵蚀;不合理的人类活动等
土壤酸碱度
①母质:基性岩母质形成的土壤偏碱性,酸性岩母质形成的土壤偏酸性;
②气候:湿润地区往往与酸性土壤的分布一致;干旱和少雨地区,淋溶作用弱,往往是中性或碱性土壤的分布区;
③人类活动:增施生石灰可中和土壤酸性;酸雨导致土壤酸性增强等
土壤温度
①“收”:直接来源为太阳辐射;
②“支”:地面辐射、蒸发;
③“调” :土壤含水量增加导致土壤温度变化减小、人类活动(如覆盖黑膜可减少到达地面的太阳辐射,使土壤温度降低;覆盖透明膜可减少地面辐射的散失,提高土壤温度)
(5)土壤肥力高低的影响因素
与土壤矿物质、有机质、厚度、颗粒大小、温度、水分含量、透气性、害虫等密切相关。取决于各要素含量的协调度,协调度越好,肥力越高。
例如:土壤有机质含量高低的分析
(1)有机质的收入
①水热充足,植物生长茂盛,枯枝落叶多,生物残体多。
②地势低平处,有利于有机质积累。
(2)有机质的支出。
①微生物分解:气温高,微生物活跃,分解快,消耗多。
②植被消耗:植被生长旺盛,消耗多。
③土壤侵蚀或淋溶:降水强度大,淋溶与侵蚀强度大,有机质流失多。
(6)土壤剖面构造
森林土壤剖面构造最为复杂,由有机层、腐殖质层、淋溶层、淀积层、母质层和母岩层组成。
类型
剖面层
特点
森林
土壤
①有机层
以分解和半分解的有机质为主
②
层
腐殖质积累,颜色较深,呈灰黑色或黑色
③淋溶层
矿物质淋失,颜色较浅
④淀积层
质地黏重、紧实,呈棕色或红棕色
⑤
层
疏松的风化碎屑物质
⑥母岩层
坚硬的岩石
土壤剖面一方面反映了土壤的发育程度,土层厚、层次多或分层明显,表明土壤发育程度高;土层薄、层次少或分层不明显,表明土壤发育程度低;另一方面,土壤的颜色、有机质含量等,可以在一定程度上反映环境因素对于土壤形成过程的影响。
自然土壤经过人为耕作就变成耕作土壤,耕作土壤剖面一般分为耕作层、犁底层、自然土层。
类型
剖面层
特点
耕作
土壤
耕作层
土质疏松,有机质比例高,颜色较暗
犁底层
土层紧实,颜色较浅,具有保肥保水作用
自然土层
未经耕作熟化,不利于作物生长
土壤形成过程
成土因素对土壤的影响
因素
对土壤形成的作用
成土母质
岩石的风化产物,包括本地风化物和外来风化物(经外力搬运、沉积),是土壤发育的物质基础,是植物矿物养分的最初来源,进而影响土壤质地和肥力
生物
为土壤提供有机质,是影响土壤发育的最基本、也是最活跃的因素。
①植物:枯枝落叶、枯残根系,为土壤提供有机质来源,提高土壤肥力;
②动物:动物排泄物、分泌物和遗体可为土壤提供有机质来源,提高土壤肥力;动物搅动、搬运土壤等,可加速有机质分解,提高土壤透气性;
③微生物:分解动植物有机残体,促进腐殖质形成,增加土壤肥力
气候
直接影响土壤含水量、温度、微生物数量和种类。
①湿热、通风良好的环境,微生物活跃,有机质分解速度快,积累少;
②寒冷、干旱、冷湿、冰冻环境,有机质分解速度慢,利于积累;
③温度升高、降水增多,岩石风化作用增强,矿物养分增多,改变土壤质地,提高土壤肥力
地貌
①海拔:随海拔升高,气温降低、风力增大,影响土壤含水量和温度;
②坡向:阴/阳坡或迎风/背风坡,影响土壤温度、含水量,产生植被差异,进而影响土壤肥力;
③坡度:通过水流速度,影响物质迁移速度,进而影响土壤厚度和肥力。陡坡土层较薄,土壤较贫瘠;平地土壤较为深厚肥沃
时间
土壤发育的时间越长,土壤层越厚,土层分化越明显
人类活动
①合理的耕作经营,可形成耕作土壤。如“耕耘”可改变土壤的结构、保水性、通气性;“灌溉”可改变土壤的水分、温度状况;“收获”可改变土壤的养分循环状况;“施肥”可改变土壤的营养元素组成、数量和微生物活动;
②不合理利用,可使土壤退化(沙化、盐碱化、水土流失等)
土壤的性质及影响因素
土壤性质
影响因素
土壤含水量
①“收”:大气降水、地下水、灌溉用水。
②“支”:蒸发、植物吸收和蒸腾、水分渗漏和径流(壤中流)。
③“储”:最大储水量受土壤孔隙空间大小制约
土壤透气性
受土壤孔隙空间和土壤含水量的共同影响。
①土质疏松、土壤含水量小,土壤透气性好(但水分不足时,植物会凋萎);②土质黏重、土壤含水量大,土壤透气性差(水分充足易导致空气受到排挤,土壤温度下降,透气性减弱,土壤肥力下降)
土壤肥力
土壤肥力最终取决于水、肥、气、热的协调程度。
①“收”:外力搬运输入;自身有机质、矿物质产出(岩石风化、生物分解);人类活动补充(施肥)等。
②“支”:植物吸收;雨水淋溶、径流侵蚀;不合理的人类活动等
土壤酸碱度
①母质:基性岩母质形成的土壤偏碱性;酸性岩母质形成的土壤偏酸性。
②气候:湿润地区往往与酸性土壤的分布是一致的;干旱和少雨地区,淋溶弱,往往是中性或碱性土壤的分布区。
③人类活动:增施生石灰可中和土壤酸性;酸雨导致土壤酸性增强等
土壤温度
①“收”:直接来源为太阳辐射。
②“支”:地面辐射、蒸发。
③“调”:土壤含水量增加导致土壤温度变化减小、人类活动(如覆盖黑膜可减少到达地面的太阳辐射,使土壤温度降低;覆盖透明膜可减少地面辐射的散失,提高土壤温度)
考向1
通过“土壤的性质”考查“综合思维”
白浆土是我国东北地区主要土壤类型之一,下图示意典型白浆土的土壤剖面。白浆层是土壤长期经受机械淋洗与化学淋溶作用所形成的,是影响作物生长的关键障碍土层。某科研人员对该地区白浆土进行采样研究,发现白浆层的埋深与厚度受自然因素与耕作方式共同影响。当地常见的耕作方式主要有翻耕(人力或农机翻动,深度约25~35厘米)和旋耕(刀盘旋转松土,深度15厘米内)。据此完成1~3题。
1.最有利于白浆层发育的气候条件是 ( )
A.高温多雨 B.温和湿润
C.炎热少雨 D.寒冷干燥
2.科研人员在野外初步判别白浆层时,应观察土壤的 ( )
A.颜色、质地 B.颜色、肥力
C.盐度、肥力 D.盐度、质地
3.与旋耕相比,翻耕能 ( )
A.增加耕作层厚度,利于作物根系生长
B.增加白浆层埋深,提高其通气透水性
C.降低土壤紧实度,阻断土壤养分输送
D.减小白浆层厚度,增加土壤的有机质
考向2
通过“土壤的形成因素”考查“区域认知”
4.(2026·四川内江·一模)阅读图文资料,完成下列要求。
青藏高原的高寒草甸牧区,土壤表层由土壤物质与植物根系交织缠结而成的草毡层,植物根系深度一般小于10 cm。青藏地区某县年均温低,雨热同期,生态脆弱。随着人类活动影响,该县高寒草甸土的草毡层不断退化,形成众多斑块区,目前计划修复被破坏的草毡层。图1示意高寒草甸土草毡层退化后土壤变化,图2为高寒草甸土不同深度有机质含量分布图。
(1)概括高寒草甸土0~10 cm层有机质含量特征,并解释成因。
(2)分析草毡层破坏后对土壤的不利影响。
(3)修复退化草毡层常采用“人工补种植物”方式,相比于“自然恢复”方式,恢复速度更快,但也会对原有土壤生态环境造成干扰。请为青藏地区某县选择一种修复方式,并完成下列所对应要求(从下列中二选一作答)。
Ⅰ若选择“人工补种植物”,提出避免对原有土壤生态环境造成干扰的措施。
Ⅱ若选择“自然恢复”,提出采取的具体措施。
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第2讲 土壤
考点 土壤
知识梳理
1.(1)肥力 植物 矿物质 有机质 (2)颜色
(3)粒级 砂土 黏土 壤土 (6)②腐殖质 ⑤母质
考向预测
1.B 2.A 3.A 第1题,由材料“白浆层是土壤经过长时间机械淋洗和化学淋溶作用所形成的”可知,降水越丰富,机械淋洗和化学淋溶作用越强;温度越低,土壤的水分蒸发越少,进一步增强土体内的淋溶作用,因此温和湿润的气候条件最有利于白浆层的发育,B正确;高温条件下,土壤的水分蒸发旺盛,A、C错误;寒冷环境下水分冻结,干燥条件下水分匮乏,均无法支持有效的淋溶过程,D错误。故选B。第2题,土壤剖面中不同土层的颜色、质地等存在差异,因此在野外进行土壤调查时可据此进行初步分层,A正确;不同土层肥力、盐度也存在差异,但需要在实验室进行分析,在野外无法直接通过观察或触摸得出,B、C、D错误。故选A。第3题,结合图可知,典型白浆土的黑土层范围约为0~23厘米,翻耕的耕作深度约为25~35厘米,翻耕可能会超过黑土层并翻动至白浆层,导致白浆层上部与黑土混合或被翻至表层,使耕作层厚度变大,利于根系的生长,A正确;白浆层是障碍土层,翻耕可能扰动白浆层,但不会“增加其埋深”;白浆层本身紧实,翻耕可能暂时疏松表层,但无法从根本上提高其通气透水性(其紧实特性是长期淋溶形成的),B错误;翻耕可降低土壤紧实度,促进土壤养分输送,C错误;白浆层厚度由自然淋溶和耕作共同影响,翻耕深度未超过白浆层,不会显著减小其厚度;翻耕可能将表层有机质翻入下层,但不会直接增加土壤有机质,有机质主要依赖生物循环积累,D错误。故选A。
4.【答案】(1)特征:0~10 cm层有机质含量高,7月相对较低。成因:草毡层植物根系浅(小于10 cm),主要为表层土壤提供有机质;7月气温升高,降水增多,土壤表层有机质分解加快,淋溶作用强,导致含量下降。
(2)草毡层作为土壤有机质来源,破坏后导致土壤有机质含量降低,土壤肥力下降;草毡层具有对下层土壤隔热调温作用,退化后地表裸露,暖季土壤温度升高,下层冻土融化;草毡层能够涵养水源,调节土壤湿度,退化后地表水下渗减少,土壤变干燥;草毡层具有水土保持功能,退化后裸露的土壤易被侵蚀,导致水土流失。
(3)若选“人工补种植物”:选择本地草种,避免引入外来物种;采用免耕补种技术,避免翻耕导致土层退化;适当补充有机肥,保持土壤肥力;加强宣传与监督管理,减少人类活动破坏;
若选“自然恢复”:对中轻度退化的“秃斑块区”实施围封,使其自然恢复;设置禁牧区,减少放牧干扰;加强宣传与监督管理,减少人类活动破坏。
【解析】(1)根据图示信息可知,高寒草甸土0~10 cm层有机质含量显著高于更深层次的土壤;从时间变化来看,7月该层土壤有机质含量相对其他月份较低。成因:草毡层植物根系浅(小于10 cm),植物的地上部分和地下根系产生的有机残体都集中在0~10 cm层,为该层土壤提供了充足的有机质。7月气温升高,降水增多,一方面促进了土壤微生物的活动,加快了有机质的分解速度;另一方面,降水增多使得淋溶作用增强,导致部分有机质被淋溶带走,所以7月该层土壤有机质含量相对较低。
(2)草毡层由交织缠结的植物活、死根系与细颗粒物混杂而成,是土壤有机质的重要来源。草毡层破坏后,植物根系补充有机质的途径受阻,导致土壤有机质含量降低,影响土壤肥力,对植被生长产生不利影响;草毡层可以起到隔热作用,减少大气与地下的热量交换,当草毡层退化后,地表裸露,在暖季,太阳辐射直接作用于土壤表面,使得土壤温度升高,温度升高会导致下层冻土融化,这可能引发一系列问题,如土壤结构改变、地基稳定性下降等。草毡层具有涵养水源的功能,能够调节土壤湿度,它可以增加地表水下渗量,为土壤保持适宜的水分含量,然而,草毡层退化后,地表水下渗减少,土壤无法得到充足的水分补给,从而变得干燥。草毡层中植物根系与细颗粒物混杂,可以增加地表的粗糙度,起到水土保持的作用,但草毡层退化后,裸露的土壤失去了植被根系的固着和保护,抗侵蚀能力减弱,在风力、流水等外力作用下,土壤易被侵蚀,导致水土流失。水土流失不仅会造成土壤肥力下降,还可能引发河流泥沙含量增加、洪涝灾害等问题。
(3)选“人工补种植物”:青藏地区生态系统独特且脆弱,本地草种长期适应了当地的气候、土壤等条件。引入外来物种可能会挤压本地物种生存空间,破坏原有生态平衡,进而干扰土壤生态环境,选择本地草种可避免此类风险。传统翻耕会破坏土壤的团粒结构,使土壤变得松散,易引发水土流失等问题,还可能改变土壤中微生物群落的生存环境。免耕补种技术能维持土壤结构稳定,减少对土壤物理和生物性质的干扰。人工补种植物会增加土壤养分消耗。有机肥能缓慢释放养分,改善土壤结构和微生物活性,维持土壤肥力平衡,避免过度消耗土壤原有养分而对生态环境造成干扰。人类活动如过度放牧、采药等会对修复区域造成破坏。通过宣传可提高居民保护意识,监督管理能规范人类行为,为人工补种植物创造良好的外部环境,减少对土壤生态环境的人为干扰。选“自然恢复”:中轻度退化区域生态系统仍有一定自我修复能力。围封可阻止牲畜进入等外界干扰,为植被自然恢复提供相对稳定的空间,使植被能自然生长、繁衍,逐步恢复草毡层。放牧是导致草毡层退化的常见因素。设置禁牧区可减少草地压力,让植被有休养生息的时间,促进草地生态系统自然恢复,逐步恢复草毡层的生态功能。人类活动可能对自然恢复过程产生干扰。宣传可提高公众对自然恢复重要性的认识,监督管理能规范人类行为,保障自然恢复措施顺利实施,避免对恢复中的土壤生态环境造成破坏。
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