5.2 土壤的形成 讲义 2026-2027学年高一上学期地理湘教版必修一

第二节　土壤的形成 讲义 本节导航 课程标准：通过野外观察或运用土壤标本，说明土壤的主要形成因素。 学习目标 结合野外观察与土壤标本，说出土壤的概念、组成及其在自然环境中的作用。 说明成土母质、气候、生物、地形、时间五大成土因素对土壤形成的作用，并能分析具体区域的成土过程。 绘制并解释土壤剖面各发生层的特征，区分自然土壤剖面与耕作土壤剖面。 运用土壤类型分布图，分析不同地区土壤类型的差异及其形成原因，树立因地制宜、合理利用与保护土壤资源的观念。 核心素养落点 综合思维：将成土母质、气候、生物、地形、时间视为相互作用的整体，解释土壤的空间差异。 区域认知：在区域背景中分析黑土、红壤、砖红壤等土壤类型的分布与成因。 地理实践力：通过野外观察或土壤标本，辨识剖面层次、质地与颜色。 人地协调观：认识人类活动对土壤的双重影响，理解土壤养护与可持续利用的意义。 一、土壤的概念与组成 1. 土壤的概念 土壤是陆地表面具有一定肥力、能够生长植物的疏松表层。它位于大气圈、水圈、生物圈与岩石圈相互接触的过渡地带，既是自然地理环境的重要组成部分，也是人类赖以生存的重要自然资源。 把握这一概念要抓住三个关键词： 「陆地表面」——土壤主要发育于陆地表面（浅水域底部也可有土壤发育）； 「具有一定肥力」——这是土壤与普通岩石风化物的根本区别，也是土壤的本质属性； 「疏松表层」——土壤质地疏松，含有大量孔隙，可通气、透水、蓄水。 思考：塔克拉玛干沙漠中的砂粒，能称为土壤吗？ 提示：不能。沙漠中的砂粒虽是疏松的岩石风化物，但不具备肥力、不能生长植物，因而只是成土母质，而不是土壤。 2. 土壤的组成 土壤由矿物质、有机质、水分和空气四部分组成。固体部分（矿物质与有机质）占土壤体积的一半，孔隙中则充满水分和空气。 图1　适于植物生长的土壤体积组成（矿物质约占45%，有机质约5%，水分与空气各约20%—30%） 矿物质是土壤的物质基础，构成土壤的「骨骼」；有机质（包括生物残体与腐殖质）含量虽少，却是衡量土壤肥力高低的重要标志；水分和空气都储存在土壤孔隙中，二者互为消长——水分过多会排挤空气，造成土温下降、土壤缺氧；空气过多则水分和养分供应不足，植物易枯萎。性状良好的土壤，既能通气透水，又能蓄水保温。 3. 土壤的功能 为植物光合作用提供并协调养分、水分、温度和空气等营养条件，是植物生长的基础； 具有蓄水、保水功能，大气降水的一部分储存在土壤中，既减少地表径流，又持续供给植物水分； 是四大圈层联系的纽带，与其所在环境之间进行着活跃的物质和能量交换； 是人类可以利用的珍贵自然资源，在合理的经营管理下，土壤肥力不但不会因利用而损耗，反而会不断得到改良和提高。 二、土壤的形成与成土因素 19世纪末，俄国土壤学家道库恰耶夫创立土壤发生学说，首次提出土壤是母质、气候、生物、地形和时间五大成土因素的产物。后来，美国土壤学家珍尼（H. Jenny）将其概括为著名函数式： S = f(cl, o, r, p, t ……) 式中 S 为土壤，cl、o、r、p、t 分别代表气候、生物、地形、母质和时间，「……」表示尚未确定的其他因素（如人类活动）。这一函数式说明：土壤是各成土因素综合作用的产物，任一因素的改变都会影响土壤的形成方向、速度与发育程度。 图2　成土因素之间的关系 1. 成土母质——土壤形成的物质基础 地表或接近地表的岩石，在温度变化、水、大气及生物的影响下原地发生破坏，这一过程称为风化作用。风化作用使岩石破碎，形成结构疏松的风化物，这些风化物逐步发育成土壤，故称为成土母质。 成土母质与土壤既有区别又有联系： 区别：成土母质是风化产物，没有肥力；土壤具有肥力，能够生长植物。 联系：成土母质是土壤的初始状态；它在气候、生物等因素的长期作用下，由低级到高级逐步发育为土壤。 成土母质对土壤的影响主要体现在两方面： 决定土壤的矿物质成分和养分状况。母质的化学成分很大程度上决定了土壤中的化学元素和养分，例如基性岩（SiO₂含量45%—52%）母质发育的土壤，铁、锰、镁、钙含量高而硅、钠、钾含量低；酸性岩（SiO₂含量65%以上）母质发育的土壤则相反。 影响土壤的质地（砂土、壤土、黏土）。发育在颗粒较粗的母质（如花岗岩）上的土壤质地较粗，含砂粒较多、粉砂与黏粒较少；发育在颗粒较细的母质（如石灰岩）上的土壤质地较细，含粉砂、黏粒较多而砂粒较少。 常见的沉积物类型及其影响： 残积物——岩石风化后残留在原地的碎屑物质；坡积物——较高处岩石风化后沿斜坡向下运移、堆积于坡脚和坡麓。发育在这两类母质上的土壤含石块较多。 洪积物——由山洪挟带的砂砾、石块在山前谷口一带堆积；冲积物——由河流沉积形成（如冲积平原、三角洲）。发育在洪积物和冲积物上的土壤具有明显的质地分层特征。 教材「探究」示例：江西寻乌的富硒土壤 当地富含硒元素的岩石经风化、流水侵蚀，硒元素被溪流源源不断地运送到山间盆地并富集，形成了富硒土壤。这说明成土母质的化学成分决定了土壤中矿物质的种类和数量——「岩石中的硒」经风化、搬运、沉积，最终进入土壤。 2. 气候——土壤形成过程的动力条件 气候中的热量和水分，直接影响岩石风化的强度和速度，影响土壤中有机质的积累与分解，是土壤形成过程中比较活跃的影响因素。 （1）温度与有机质 气温影响微生物的活动强度，进而影响有机质的分解速度：气温越高，微生物活动越旺盛，有机质分解越快，土壤中积累的有机质就越少，肥力偏低；气温越低，微生物活动受到抑制，有机质分解缓慢，并转化为大量腐殖质累积于土壤上部，肥力较高。 图3　温度与降水影响土壤中有机质的积累（据教材《温度与土壤有机质》） （2）降水与淋溶、侵蚀 降水多、淋溶作用强的地区，土壤中可溶性盐基离子被大量淋失，土壤多呈酸性、肥力偏低；降水适中地区，淋溶与侵蚀作用适中，土壤肥力较高。同时，降水也影响风化壳的厚度。 （3）气候与土壤厚度 温度越高、降水越多，化学风化和生物风化作用越强，风化壳越厚，土壤层也就越厚。从干燥的荒漠地带、寒冷的苔原地带，到高温多雨的热带雨林地带，风化壳和土壤层逐渐加厚。 不同水热组合下土壤的特点： 水热环境 土壤特点 湿热环境 风化与淋溶作用强，有机质分解快、易淋失，土壤贫瘠、偏酸性 冷湿环境 有机质分解慢、大量累积于表土层，土层深厚肥沃（如黑土） 干热环境 土壤水分少，有机质积累少，发育程度低、肥力低 干冷环境 风化与成土速度慢，土层薄、土壤贫瘠 拓展探究：热带雨林地区土壤为何贫瘠？ 热带雨林地区终年高温多雨：气温高，微生物活跃，有机质分解快，土壤中积累的有机质少；降水多，可溶性矿物养分淋失快。因此，尽管植被极其茂密，土壤本身却往往贫瘠。这正是「植被茂密≠土壤肥沃」的典型例证。 3. 生物——土壤有机质的来源，最活跃的因素 生物是土壤有机质的来源，是土壤形成过程中最活跃的因素，土壤肥力与生物作用密切关联。没有生物的作用，就不可能形成土壤。 绿色植物通过光合作用制造有机质，以枯枝落叶和残体的形式将有机养分归还土壤。不同植被归还方式不同，对土壤有机质的影响也不同： 森林（木本植物）：每年只有少部分有机物以枯枝落叶方式归还土壤表层，根系分布较深，直接提供给表层的有机质不多，因此腐殖质层随深度锐减——属「表聚分布型」。 草原（草本植物）：每年植株的主体部分死亡并归还土壤，以死亡根系为主，根系多集中在0—30 cm或50 cm的土体上部，腐殖质层随深度逐渐递减——属「舌状分布型」。 动物除通过排泄物、分泌物和残体为土壤提供有机质外，有些动物（如蚯蚓）还能通过对土体的搅动改善土壤结构和孔隙度。 微生物主要通过对有机残体的分解、转化以及腐殖质的合成来促进成土过程，并把大气中的氮素固定到土壤中，提高土壤含氮量。 三者共同推动土壤形成与发育：生物残体为土壤提供有机质，有机质在微生物作用下转化为腐殖质；植物又把分散在母质、水和大气中的营养元素选择性地吸收、储存于体内，并随生物残体的分解释放到土壤表层。这种「生物循环」不断进行，使营养物质在土壤表层富集。 图4　生物循环使营养元素在土壤表层富集 森林土壤与草原土壤的有机质含量比较： 一般而言，草原土壤的有机质含量高于森林土壤。这是因为草类根系发达且集中在土壤表层，为表层土壤提供了大量有机质；而木本植物以枯枝落叶形式将有机质归还地表，归还量相对较少。因此，「草类茂盛≠有机质归还多」这一看似矛盾的现象，根源在于归还方式的差异。 4. 地形——物质与能量的再分配者 地形影响地表物质的迁移速率和水分、热量的再分配，从而影响土壤的发育： 坡度：在陡峭的山坡上，地表疏松物质的迁移速率较快，侵蚀强烈，很难发育成深厚的土壤；在平坦的地方，侵蚀速率较慢，成土母质可在较稳定的条件下逐渐发育成深厚的土壤。 坡向：阳坡接受太阳辐射多、温度高、蒸发强，土壤偏干旱；阴坡则水分条件较好。 海拔：在山区，随着地势升高，热量减少、降水发生变化，土壤的组成成分和理化性质均发生显著的垂直分化。从山顶到低洼地，成土母质的颗粒由粗到细，依次分布砂质土、砂土、壤土和黏土。 因此，同一座山体的山顶与山麓、阳坡与阴坡、迎风坡与背风坡，土壤的发育状况往往明显不同。 5. 时间——土壤发育的必要过程 土壤的形成与发育十分缓慢。在坚硬岩石形成的成土母质上，可能需要数千年才能形成土壤；在自然状态下，形成20厘米厚的可耕作土壤，一般需要100年至1000年。 在适宜的气候条件下，发育时间越长，土壤越成熟——土壤层越厚，土层分化越明显，剖面层次越多、分层越清晰。土层厚、层次多或分层明显，是土壤发育程度高的标志；土层薄、层次少或分层不明显，则表明发育程度低。 图5　发育成熟的森林土壤剖面（土层厚、分层明显，是土壤发育程度高的表现） 6. 人类活动——叠加于自然因素之上 人类活动主要通过改变成土因素而作用于土壤的形成与演化，其中又以改变地表生物状况的影响最为突出。其影响具有两面性： 积极影响： 通过耕耘、灌溉、施肥、收获等生产活动，培育出一些肥沃、高产的耕作土壤。例如南方长期种稻、灌溉、浸淹条件下形成的水稻土，是我国重要的耕作土壤；北方暖温带半干旱草原地区久经耕种形成的黑垆土，也属于人为熟化的耕作土壤。 消极影响： 不合理的人类活动可导致土壤退化，如肥力下降、水土流失、土壤盐渍化、荒漠化、土壤污染等。若在坡地毁林开荒，会加剧水土流失，使土层变薄、肥力下降。 教材「活动」示例：比较三类土壤的发育程度 黄河三角洲冲积土发育程度最好。黄河挟带的大量泥沙在入海口处堆积，地形平坦，土层深厚、肥沃；江南丘陵地区地形坡度较大，流水作用强烈，地表物质迁移速度快，很难发育成深厚土壤；青藏高原形成时间短、地势高、气温低，形成发育程度较差的寒漠土。 三、土壤剖面 1. 概念与判读 土壤剖面是指从地面垂直向下的土壤纵断面，由一些形态特征各异、大致与地面平行展布的土层所构成。观察土壤剖面，是野外辨识土壤类型、判断成土强弱的重要手段。 判读要点：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。在自然土壤中，森林土壤剖面构造最为复杂。 2. 自然土壤剖面（六层） 土层 特征 有机层（O） 一般土壤表层的植物残体堆积层，以分解和半分解的有机质为主，主要为枯枝落叶层和部分分解的有机碎屑层 腐殖质层（A） 腐殖质积累而形成的暗色土层，呈灰黑色或黑色；疏松、透水性能好，矿物质颗粒团聚成团粒状结构，含植物所需营养元素（尤其是氮） 淋溶层（E） 因淋溶作用使物质迁移和损失的土层；矿物质被淋失，颜色变浅、质地变粗、酸度加大、肥力较低 淀积层（B） 与淋溶层相伴存在，上层淋失的物质在此沉淀、积累，质地黏重、紧实，呈棕色或红棕色；森林土多呈红色至棕红色，草原土常有钙盐淀积形成钙积层 母质层（C） 疏松的风化碎屑物质，是土壤形成的物质基础和植物矿物养分（氮除外）的最初来源 母岩层（R） 坚硬的岩石，是土壤发育的原始岩石基础 记忆口诀：从上到下可记为「有机—腐殖—淋溶—淀积—母质—母岩」，对应 O—A—E—B—C—R 六个发生层。其中腐殖质层是肥力核心，淋溶层与淀积层是「上失下积」的成对层次。 3. 耕作土壤剖面（三层） 自然土壤经人为长期耕作，便发育为耕作土壤，其剖面自上而下一般分为： 耕作层：又称表土层或熟土层，土质疏松，有机质比例高，颜色较暗，一般厚15—30厘米，是作物根系主要分布层； 犁底层：又称亚表土层，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。 图6　耕作土壤剖面（水稻土）——长期耕作、施肥形成的特殊土层 4. 森林土壤与草原土壤剖面 （1）森林土壤 森林土壤是指森林植被下发育的土壤，一般分布于湿润和半湿润地区，从亚寒带到热带均有广泛分布。 棕壤：发育在温带落叶阔叶林下，剖面具有鲜棕色的淀积层，土层较厚，质地黏重，表层有机质含量高，自然肥力较高； 红壤：发育在亚热带常绿阔叶林下，剖面呈均匀的土红色，有机质分解快、流失多，腐殖质少，质地较黏重，肥力较低。 （2）草原土壤 草原土壤主要分布在温带和热带的大陆内部。我国草原土壤主要分布在小兴安岭和长白山以西、长城以北、贺兰山以东的广大地区。由于气候较干旱，除黑土外，草原土壤下部多有明显的钙积层，有机质主要以根系形式进入土壤，腐殖质含量自表层向下逐渐减少。 黑土：在草甸草原植被下发育，具有深厚而肥沃黑土层的土壤。黑土层较厚，有机质含量丰富，土壤肥力高；表层疏松，通气透水，底土黏重，保水保肥。 黑钙土：在温带大陆性气候和草原植被下发育的暗黑色土壤，剖面上部具有深厚的腐殖质层，自然肥力较高，结构良好。 图7　黑土剖面——草甸草原植被下发育的深厚黑土层 四、我国主要土壤类型的分布与成因 我国地域辽阔，自然环境差异显著，在不同成土因素的组合下形成了多种多样的土壤。土壤颜色是土壤物质及其性质的反映，由各地不同的自然条件（即成土因素）决定。 1. 「中华五色土」——五方土壤的颜色密码 北京中山公园内保留着明代所建的社稷坛，是帝王祭祀土神、谷神的场所。坛上层铺垫着五种颜色的土壤：东方为青色，南方为红色，西方为白色，北方为黑色，中央为黄色。五色土按东、南、中、西、北五个方位选取，象征着祖国辽阔的大地和疆土。 图8　北京中山公园内的明代社稷坛 图9　中华五色土（东青、南红、中黄、西白、北黑） 五色土的成因与成土因素： 东方青土：东部临海、多江河入海口，土壤长期淹水，氧化铁被还原为浅绿色的氧化亚铁，呈灰绿色； 南方红土：南方高温多雨，矿物质风化作用强烈，易溶矿物质几乎全部淋失，只剩氧化铁、铝残留于土壤上层，呈红色； 西方白土：西北气候干旱，土壤富含碳酸钙、石膏等白色物质，可溶性盐在表层聚集，呈白色； 北方黑土：东北湿润寒冷，微生物活动弱，有机质分解慢、积累多，土色较黑； 中央黄土：黄土高原地区有机质含量较低，颗粒细腻、疏松易耕，黄河流域是中华文明的发祥地。 2. 我国几种典型土壤 土壤类型 主要分布区 形成因素与特点 黑土 东北地区（松嫩平原） 夏季温暖湿润，草类生长茂盛；冬季寒冷，微生物活动弱，有机质分解慢、积累多，土色黑、肥力高 红壤 南方低山丘陵 夏季高温多雨，淋溶作用强烈，氧化铁含量高，呈红色；有机质分解快，腐殖质少，质地黏重，肥力较低 砖红壤 海南岛北部和东部 热带雨林或季雨林环境，高温多雨，富铁铝化作用强，呈砖红色，强酸性，质地黏重，磷、钾缺乏 水稻土 南方水田区 长期种稻、灌溉浸淹条件下水耕熟化形成的人为土，肥沃、高产，犁底层明显 3. 案例探究：海南岛的土壤类型 海南岛地处热带季风气候区，一年分旱、雨两季，土壤类型多样，是分析成土因素的经典区域。教材活动读图归纳如下： 土壤类型 分布特点 形成原因 砖红壤 面积最大，主要分布在北部和东部 热带雨林或季雨林环境，高温多雨，富铁铝化作用强 赤红壤 面积仅次于砖红壤，主要分布在低山丘陵区 具有红壤与砖红壤的过渡性质，发育于南亚热带常绿阔叶林下 黄壤 主要分布在中部山地 虽处热带，但中部山地海拔较高、气温较低，对夏季风抬升降水多、多云雾，发育亚热带常绿阔叶林，形成黄壤 燥红土 主要分布在西南部沿海 中部山地背风坡，下沉气流导致热量高、降水少、蒸发量大、旱季长，形成稀树草原下的燥红土 水稻土 主要分布在降水较多、河流流量较大的东部和北部平原 河流冲积平原，经长期耕作、灌溉熟化形成 探究1：海南岛土壤类型的空间分布特点 砖红壤面积最大，主要分布在北部和东部；赤红壤面积仅次于砖红壤，主要分布在低山丘陵区；黄壤主要分布在中部山地；燥红土主要分布在西南部沿海地区；水稻土主要分布在降水较多、河流流量较大的东部和北部平原地区。 探究2：海南岛地处热带，为什么还发育有亚热带的黄壤？ 海南岛中部山地海拔较高，气温较低；山地对夏季风有抬升作用，多云雾天气、降水较多，发育亚热带常绿阔叶林，在这一植被作用下逐渐发育形成黄壤。这正是地形（海拔、坡向）改变水热组合、进而影响土壤类型的典型例证。 图10　海南砖红壤剖面——热带富铁铝化作用下的典型土壤 五、土壤的功能与养护 土壤是人类生存的物质基础，也是珍贵的、不可再生的自然资源。合理的管理与养护，是实现土壤资源可持续利用的关键。 1. 土壤利用与保护的主要措施 改良或改造不能满足耕作需要的土壤，如治理盐碱土、酸化土壤等； 注重种养结合，保持土壤肥力，如休耕、种植绿肥、作物轮作、广施农家肥等； 防治结合，减少土壤污染，控制化肥、农药的过量使用； 综合治理、合理布局，因地制宜安排农业生产，如在坡地退耕还林还草、修建梯田以保持水土； 珍惜耕地，限制乱占农业用地，防止土壤荒漠化、水土流失。 2. 结合本节内容的活动任务 任务一（教材探究）：说明江西寻乌富硒土壤中硒元素的来源。 任务二（教材活动）：比较黄河三角洲冲积土、江南丘陵红壤与青藏高原寒漠土，判断哪一类土壤发育程度较好，并说明理由。 任务三（教材活动）：读海南岛土壤类型分布图与地形、年降水量分布图，归纳各类土壤的分布特点，并分析燥红土和黄壤的形成原因。 任务四（课外实践）：采集当地土壤标本，观察其颜色、质地、结构与剖面层次，并尝试用五大成土因素解释其形成过程。 六、本节知识结构图 知识模块 核心要点 土壤的概念 陆地表面具有一定肥力、能生长植物的疏松表层（矿物质+有机质+水分+空气） 五大成土因素 成土母质（物质基础）→ 气候（动力）→ 生物（最活跃、有机质来源）→ 地形（再分配）→ 时间（成熟度） 土壤剖面 有机层—腐殖质层—淋溶层—淀积层—母质层—母岩层（O—A—E—B—C—R） 耕作土壤 耕作层—犁底层—自然土层（水稻土、黑垆土为典型人为熟化土壤） 典型土壤 黑土（东北）、红壤/砖红壤（南方）、水稻土（南方水田）、五色土 人类活动 积极：培育水稻土等耕作土壤；消极：水土流失、盐渍化、荒漠化、污染 土壤养护 改良盐碱土、种养结合、休耕轮作、增施有机肥、防治污染、保持水土 第 页 学科网（北京）股份有限公司 $