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中国土壤分类及分布目录.弓I言
1.中国土壤面临的现状I.中国土壤的分类及分布
21.中国土壤十四大家族
22.土壤的分布6土壤污染治理的难度7土壤有机碳的来源8有机碳的含量及组成
81.有机碳含量
82.有机碳的组成8土壤有机碳的转化
91.有机碳在土壤肥力上的作用
92.有机碳在生态环境上的作用
103.增加土壤有机碳的途径
108.总结
101.有机碳含量决定土壤类型
102.土壤有机碳的存在状态
113.土壤有机碳需要微生物转化
11.引言土壤问题都是大问题,是我们避不开也坚决不能避开的问题长期的过度使用土地使得这片养育了我们的土壤日渐衰老,千疮百孔也许某一天,我们再也找不到一丁点儿适合耕种的土壤;也许有一天真的到了山穷水尽,弹尽粮绝的时候人类才会幡然悔悟,为自己的愚蠢和贪婪付出惨重的代价不过很荣幸我生而为人,更荣幸人类及早的反应了过来,开始医治被我们伤害的土壤.中国土壤面临的现状能增加土壤酶的活性,从而直接影响土壤养分转化的生物化学过程腐植酸被证明是一类生理活性物质,它能加速种子发芽,增强根系活力,促进作物生长对土壤微生物而言,腐植酸也是一种促进其生长发育的生理活性物质
2.有机碳在生态环境上的作用1有机碳与重金属离子的作用土壤腐殖物质含有多种功能基,这些功能基对重金属离子有较强的络合和富集能力2有机物质对农药等有机污染物的固定作用土壤有机碳对农药等有机污染物有强烈的亲和力,对有机污染物在土壤中的生物活性、残留、生物降解、迁移和蒸发等过程有重要的影响可溶性腐殖物质能增加农药从土壤向地下水的迁移,能更有效地迁移农药和其他有机物质腐殖物质还能作为还原剂而改变农药的结构、活性、降低毒性
3.增加土壤有机碳的途径1施用矿源有机高碳肥提高土壤有机碳含量使其中的有益菌大量繁殖,形成优势菌群,抑制了致病菌的繁殖和活动,达到了生物防治作物上传病害的作用,矿源有机高碳肥高效调节土壤营养失衡,土壤酸化,土壤次生盐碱化,减少土壤有害物质积累,土壤微生物种群多样性和功能退化等一系列土壤病使养分更充足、补给更合理,从而避免了作物因土壤酸化盐碱化或缺少元素而造成的各种生理性病害的发生,使作物株型更旺盛叶色更浓绿,增强作物抗逆性能,使作物抗寒抗旱,抗病能力明显增强
8.总结有机碳含量决定土壤类型土壤有机碳的含量在不同土壤中差异很大,含量高的可达20%或30%以上如泥炭土,东北黑土地等,含量低的不足1%或
0.5%如荒漠土和风沙土等在土壤学中,一般把耕作层中含有机碳20%以上的土壤称为有机质土壤,谭老师地理工作室综合整理含有机碳在20%以下的土壤称为矿质土壤一般情况下,耕作层土壤有机碳含量通常在5%以上
2.土壤有机碳的存在状态进入土壤中的有机碳一般以三种类型状态存在新鲜的有机物指那些进入土壤中尚未被微生物分解的动、植物残体它们仍保留着原有的形态等特征分解的有机物经微生物的分解,已使进入土壤中的动、植物残体失去了原有的形态等特征有机碳已部分分解,并且相互缠结,呈褐色包括有机质分解产物和新合成的简单有机化合物腐殖质指有机碳经过微生物分解后并再合成的一种褐色或暗褐色的大分子胶体物质与土壤矿物质土粒紧密结合,是土壤有机碳存在的主要形态类型,占土壤有机质总量的85〜90%
3.土壤有机碳需要微生物转化土壤有机碳的微生物转化过程是土壤有机质转化的最重要的,最积极的进程1微生物对含氮的有机物转化土壤中含氮有机物可分为两种类型一是蛋白质类型,如各种类型的蛋白质;二是非蛋白质型,如儿丁质、尿素和叶绿素等土壤中含氮的有机物在土壤微生物作用下,最终分解为无机态氮水解过程蛋白质在微生物所分泌的蛋白质水解酶的作用下,分解成为简单的氨基酸类含氮化合物氨化过程蛋白质水解生成的氨基酸在多种微生物及其分泌酶的作用下,产生氨的过程硝化过程在通气良好的情况下,氨化作用产生的氨在土壤微生物的作用下,可经过亚硝酸的中间阶段,进一步氧化成硝酸,这个由氨经微生物作用氧化成硝酸的作用叫做硝化作用将硝酸盐转化成亚硝酸盐的作用称为亚硝化作用反硝化过程硝态氮在土壤通气不良情况下,还原成气态氮电0和电,这种生化反应称为反硝化作用2微生物对含磷有机物的转化土壤中有机态的磷经微生物作用,分解为无机态可溶性物质后,才能被植物吸收利用土壤中表层有20%〜50%是以有机磷状态存在,主要有核蛋白、核酸、磷脂、核素等、这些物质在多种腐生性微生物作用下,分解的最终产物为正磷酸及其盐类,可供植物吸收利用3微生物对•含硫有机物的转化土壤中含硫的有机化合物如含硫蛋白质、胱氨酸等,经微生物的腐解作用产生硫化氢硫化氢在通气良好的条件下,在硫细菌的作用下氧化成硫酸,并和土壤中的盐基离子生成硫酸盐,不仅消除硫化氢的毒害作用,而且能成为植物易吸收的硫素养分据估计,进入土壤的有机残体经过一年降解后,2/3以上的有机碳的二氧化碳的形式释放而损失,残留在土壤中的有机碳不到1/3其中土壤微生物量占3%〜8%多糖、多糖醛酸甘、有机酸等非腐殖质物质占3%〜8%腐殖质占10%〜30%植物根系在土壤中的年残留量比其他地上部分稍高一些长三角地区至少10%的土壤基本丧失生产力据调查南京郊区有30%的土地遭受到污染,浙江省
17.97%的土壤受到不同程度的污染普遍存在镉、汞、铅、釉等重金属污染华南地区部分城市有50%的耕地遭受镉、碑、汞等有毒重金属和石油类有机物污染有近40%的农田菜地土壤重金属污染超标其中10%属严重超标,华南地区主要存在铜、碑、锌、锲、铅、镉、汞等重金属污染东北地区存在着严重的PbHgCdAsCr污染,主要分布在黑龙江、吉林、辽宁的污水灌区、旧工业区及城市郊区西部地区主要污染物是重金属汞、镉、碑、铜、铅、格、锌、银等,其中云南,四川,甘肃白银市市、内蒙古河套地区污染较严重云南地区单个元素超标率在30%以上的达到37个县
3.中国土壤的分类及分布
1.中国土壤十四大家族
1、有机土也叫有机质土有机质占优势的土壤的称为有机质土,被分类在有机土纲中,在土壤分类学中有机质土不如矿质土壤那样广泛,占世界土地总面积小于1%但便于排水和管理,有机质土是世界最有生产力的土壤,特别是高价值的蔬菜和花卉作物术语中的有机质土是有机质含量至少20%(C的重量占12%)这一最小含量,随粘粒的增加而增加,当矿物粘粒的含量达60%这一最小含量为30%这种高有机质含量的土壤,具有特别的物理和化学性质
2、人为土人为土是指自然土壤经人类活动的影响改变了原来土壤的成土过程而获得新特性的土壤我国农业历史悠久,人类活动对土壤的影响十分深刻,因此,在土壤分类上,应十分重视人为因素的影响例如,水稻土、灌淤土、绿洲土和搂土等都作为独立的土类,其共同特点是经受人类活动的长期影响,获得新的诊断层和诊断特性,称之为人为土
3、灰土灰土是中国北方传统的建筑材料之一,用州土、石灰加水拌和夯实而成,是具有灰化淀积层的矿质土壤为美国农业部土壤分类的一个土纲其特点是,剖面中有活性铁、铝、非晶质粘粒和腐殖质的淀积层;该层之上为漂白层;土体湿润或潮湿;质地为壤质或砂质;具有高的取决于pH的阳离子交换量和较低的盐基含量灰土主要分布于湿润寒温带的粗质酸性母质上,包括灰壤、棕色灰化土及潜水灰壤等
4、火山灰土火山灰土是火山喷发碎屑、粉尘或玄武岩等火山岩土发育的A-C型暗色土壤是近代火山喷发物上发育的土壤,土壤色泽灰暗,剖面分化较差,质地轻重不等,但通常较疏松,土壤阳离子代换量和盐基饱和度较高海南岛北部有多座火山口和大面积玄武岩台地,是中国火山灰土的重要分布区之一火山灰土土类划分3个亚类,本区分布的基性岩火山灰土亚类为玄武岩上发育的土壤,质地较为粘重,土壤交换量与盐基饱和度均高本区因地处热带湿润区,生物作用与淋溶作用均强,因而分布的基性岩火山灰土不仅有机质含量高,达6%左右,而且部分剖面为酸性或微酸性,盐基饱和度60%左右火山灰土是第四纪以来有火山活动的地区所发育的土壤主要分布在黑龙江省五大连池和宁安县镜泊湖地区以及云南省腾冲地区火山灰土与早期火山喷发的火山岩上发育的地带性土壤不同,它土层浅薄,发育微弱,植被稀疏
5、铁铝土《中国土壤系统分类》1995中的土纲名约占中国国土面积的
1.08%分布于热带和南亚热带地区,如海南、广东、福建和台湾,以及云南的部分地区具有铁铝层诊断层在高温高湿和雨林、季雨林植被条件下,物质分解和循环过程强烈,土壤进行着高度富铁铝化过程,土体具有腐殖质铁铝氧化层结构
6、变性土变性土是美国土壤系统分类中的一个土纲发育于有明显干湿季节交替的气候条件下,富含由蒙脱石、伊利石或混生矿物为主要成分的黏粘构成的矿质土壤黏粒的来源可能是黏土状沉积物或基性岩浆岩经受化学作用发迹的结果因黏粒含量多,土壤膨胀收缩性大,湿时黏韧,干时开裂,裂隙深50cm而宽
2.5cm地表呈草丘微地形,心上有交错滑动的擦痕与水平斜交的楔状体结构
7、干旱土干旱土是指发育在干旱水分条件下具有干旱表层和任一表下层的土壤相当于土壤发生学分类中的棕钙土、灰钙土、高山及亚高山草原土、灰棕漠土、棕漠土广泛分布于世界干旱半干旱地区我国在年降水量小于350mm地区广为发育植被为旱生丛生禾草,旱生和超旱生小半灌木及灌木,覆盖度1%〜5%干旱程度愈高的地区植被愈稀疏,总生物量随降水量减少而降低土壤淋溶弱,形成具有低腐殖质含量的特征表层,碳酸钙,石膏易溶盐在剖而不同部位积聚
8、盐成土也叫盐碱土盐碱土是民间对盐土和碱土的统称盐土solonchak和碱土solonetz是指土壤含可溶性盐类,而且盐分浓度较高,对植物生长直接造成抑制作用或危害的土壤盐碱土分布在地势低平,地下水位较高,半湿润、半干旱和干旱的内陆地区地下水中的可溶性盐分沿土壤毛细管上升到地表后,水分蒸发了,而盐分则聚积形成了盐碱土滨海盐碱土是海水浸渍形成的我国盐碱土主要分布在西北、华北和东北平原的低地、湖边或山前冲积扇的下部边缘,以及沿海地带盐碱土可分为盐土、碱土两大类盐土中以含氯化钠和硫酸钠为主,这两种盐类聚集在土壤表层,形成白色盐结皮碱土中含可溶性盐少,B层有坚实的柱状结构,富含碳酸钠故B层为强碱性我国的盐土分布较广碱土仅是零星分布,在春旱时,弱盐土地表常呈现一片白色盐霜,影响作物出苗或出全苗改良盐土是通过排水、洗盐等水利措施,并用种植绿肥、施有机肥或种水稻等农业措施对盐进行改良改良碱土可施用石膏或硫磺,也可采取播种牧草或种水稻与施石膏等综合措施
9、潜育土潜育土是指矿质土表至50cm范围内出现厚度至少10cm有潜育特征的土壤相当于土壤发生学分类中的草甸土、潮土、林灌草甸土、沼泽土其形成的主要条件一是低洼的地形;二是土壤水分饱和;三是有机物质的存在由化学还原过程和有机质的厌氧分解过程共同作用形成了潜育土潜育特性是潜育土的主要诊断依据按体积计,50%以上的土壤基质色调比
7.5Y更绿或更蓝,或无彩色,或有少量锈斑纹、铁锦凝团、结核或铁铺管状物
10、均腐土均腐土相当于土壤发生学分类中的黑坤土,黑钙土,栗钙土,灰褐土均腐土主要分布于半湿润和半干旱辽阔的杂类草草甸,草甸草原以及草原地区,我国东北和西北地区分布面积广,南方亚热带溶盐地区,热带南海诸岛也有分布半湿润、半干旱草甸草原或草原植被下形成的土壤具有较深厚、含量丰富的腐殖质,其组成以胡敏酸为主,团粒结构良好,土色呈暗灰至黑色美国土壤系统分类中称软土广泛分布于欧亚大陆、美洲大平原的温带和暖温带地区中国主要分布在松辽平原至内蒙古高原东部,是欧亚大陆均腐殖土的东延部分形成过程大多均腐殖土的形成可明显分为生物积累和钙化过程有机质主要以根系的形式进入土壤,腐殖质含量自表层向下逐渐减少,颜色相应变浅,地上和地下植物总贮量为34吨/公顷草本植物中氮和灰分元素的平均含量为5〜7%因此,均腐殖土的生物循环过程中积累了大量矿物质,以钙、钾为主,硫、磷其次不同草原植被下的各类均腐殖土随气候干旱程度的增加,腐殖化过程减弱除黑土外的均腐殖土,碳酸盐普遍发生淋溶,并淀积在一定深度,形成钙积层不同类型的均腐殖土随气候干旱程度的增加,钙化过程加强土壤多呈中性至碱性反应阳离子交换量和盐基饱和度均较高,呈钙离子饱和状态土壤矿物组成中,易溶性盐类大部淋失二氧化硅和三氧化物在土体中均匀分布粘土矿物组成以拜来石、蒙脱石等为主
11、富铁土富铁土是指具有中度富铁化作用,矿质土表至125cm范围内有低活性富铁层,但无铁铝层的土壤相当于土壤发生学分类中的燥红土、黄壤、黏淀红壤、红色石灰土分布于热带、亚热带地区,我国多见于长江以南温热气候条件下,植被为常绿阔叶或常绿针叶林土壤形成过程中因矿物中度风化、盐基淋失和脱硅,导致氧化铁相对富集,呈现铁质特性和低活化黏粒特征因而低活性富铁层是富铁土纲特有的诊断层
①厚度230cm;
②质地为极细砂土、壤质细砂或更细的土质,有5YR或更红的色调;
③该层中的部分亚层厚度210cm阳离子交换量CECv24cmol/kg+黏粒;
④无铁铝层所有的全部特征
12、淋溶土淋溶土是指湿润土壤水分状况下,石灰充分淋溶,具有明显粘粒移淀的土壤本土纲相当于美国分类的软土纲Mollisol、始成土纲Inceptisol>淋溶土纲Alfisol相当于联合国分类的始成土Cambisols、高活性淋溶土Luvisols、灰化淋溶土Podzoluvisols、粘磐土Planosols它包括的土类有暗棕壤、棕壤、黄棕壤和白浆土等暗棕壤相当于美国土壤分类中始成土纲的冷冻暗色始成土Cryumbreps软土纲中部分冷凉软上Borolls相当于联合国土壤分类中的腐殖质始成土Humiccambisols淋溶土的有机质含量较高,表层有机质含量为40-80克每千克,高的可达150克每千克土以上,腐殖质的组成差异较大,无石灰反应,呈微酸性至酸性反应,盐基饱和度高,在我国一般高于60%以上,交换性盐基总量较高,交换性阳离子以钙、镁为主,但也有少量的氢、铝铁、铝在剖面中部有较明显的累积趋势淋溶土的粘粒含量高,并以未彻底风化的硅酸盐粘土矿物组成,质地较粘,多呈棱块状结构,有棕色胶膜剖面中部细土粒显著增高,淀积层粘粒含量比表土层和母质层可高出
1.5—2倍,粘土矿物以水云母、蛭石为主,表层硅铝铁率高于
2.2剖面中部比较均匀,向下稍有降低的趋势
13、雏形土雏形土是发育程度低而具有雏形层的土壤相当于土壤发生学分类中的石质初育土、部分潮土、部分高山草甸土、部分棕壤、部分褐土世界土壤图图例系统、美国和西欧土壤分类系统都有雏形土的位置和定量指标我国除了具有明显诊断特性的土纲和无诊断特性的新成土之外,其余的发育弱而未成熟的土壤尽归其中从极地到赤道都有分布褐土是在暖温带半湿润季风气候条件,干旱森林与灌木草原植被下,经过粘化过程和钙积过程发育而成的土壤,具有粘化B层的土壤剖面中某部位有CaC03积聚,中性或微酸性,属半淋溶土.总面积
2515.
8511014、新成土新成土是具有弱度或没有土层分化的土壤相当于土壤发生分类中的风砂土、冲积土、粗骨土、部分紫色土、部分黄绵土一般只有一个淡薄表层或者人为扰动层和不同的岩性特征,可出现于任何气候、地形、植被、风化物和沉积物条件下,广泛分布于大江大河两岸、河口三角洲、冲积平原以及风沙物质积聚区它不具有供鉴别土壤的诊断层和诊断特性它的存在与成土时间短、气候极端干旱、寒冷、抗风化作用强的石英含量高、土壤不断的侵蚀和堆积、人工扰动有密切关系新成土是一种年轻的土壤,土壤性状基本保持土壤母质的特性,仅有淡薄表层,呈A-C型剖面构造
2.土壤的分布东边■青色东临大海,又是很多江河的入海口,因此土壤长期处于淹水状态之下,其中的氧化铁Fe23被还原成氧化亚铁FeO而呈灰绿色,是为青土南边-红色南方闷热潮湿而多雨,大量易溶于水的土壤矿物质,受雨水冲刷而流失,最终剩下氧化铁和氧化铝AI2O3,因而呈现红色西边-白色西部气候干旱,土壤以盐土和碱土为主,这类土壤中富含碳酸钙、石膏等白色物质,加上可溶性盐在土壤表层聚集,所以变成了白色北边-黑色东北地区气候湿润而寒冷,黑色腐殖质在土壤表层大量积累而降解缓慢,长年累月黑色不断加深,因此称作黑土中间■黄色黄土则主要分布于我国的黄土高原,黄土的有机质含量不高但其颗粒细腻适宜耕作,其所在的黄河流域是中华文明的发祥地当然这五种颜色只是我们国家土壤颜色的一个缩影土壤污染治理的难度一是土壤污染具有隐蔽性和滞后性大气污染和水污染一般都比较直,通过感官就能察觉,而土壤污染往往要通过土壤样品分析、农作物检测甚至人畜健康的影响研究才能确定,土壤污染从产生到发现危害通常时间较长二是土壤污染具有累积性与大气和水体相比,污染物更难在土壤中迁移、扩散和稀释,因此,污染物容易在土壤中不断累积三是土壤污染具有不均匀性由于土壤性质差异较大,而且污染物在土壤中迁移慢,导致土壤中污染物分布不均匀,空间变异性较大四是土壤污染具有难可逆性由于重金属难以降解,导致重金属对土壤的污染基本上是一个,不可完全逆转的过程另外,土壤中的许多有机污染物也需要较长的时间才能降解因此,土壤污染一旦发生,仅仅依靠切断污染源的方法则很难恢复总体来说,治理土壤污染的成本高、周期长、难度大但是,这个长期而艰难的过程是所有人都应该努力去做的,因为没了土壤,人类也将无处容身保护土壤,保护我们耐以生存的基石是每个人的责任和义务土壤有机碳是指各种形态存在于土壤中的所有含碳的有机物质包括土壤中各种动、植物残体,微生物体及其分解和合成的各种有机物质土壤有机碳一般主要是指有机残体经微生物作用形成的一类特殊的、复杂的、性质比较稳定的高分子有机化合物(腐殖质)有机碳本身就是养分的储臧库,同时深刻地影响土壤的物理、化学和生物学性质假设某一土壤表土有机质含量4%有机质氮含量5%一季作物中有机质分解率2%则土壤有机质供应之氮可达80kg/公顷,此供应量几乎可满足大部分作物之需求量,据估算,1%的土壤有机碳相当于含有18公斤养分/亩同时有研究表明,土壤中的有机碳从2%降低到
1.5%土壤的保肥能力将下降14%此外,土壤有机碳深刻影响水分的存储一英亩大、一英寸厚、含2%有机碳的土壤储水量可达
12.1万升,含量5%和8%的土壤分别可储水
30.3万和
48.5万升研究表明,土壤有机碳从1%升到3%土壤的保水能力增加6倍当然,土壤有机碳也深刻影响着土壤的质地和结构丰富的有机碳下,±壤可以形成稳定的大量的有机无机复合体,具有良好的土壤结构,不仅抗土壤侵蚀,也为根系提供理想的水分和空气条件最主要的是,土壤有机碳是土壤中各种大大小小生物的碳源和能源丰富的有机碳下,土壤中自然形成庞大的食物网,构建健康的生态系统,这个庞大的生态系统是土壤活力的来源,从养分转化直到病虫害控制,都起着极为重要的作用土壤有机碳的来源土壤有机碳的来源微生物、动物来源、植物来源、人为施入的有机碳自然土壤地面植被残落物和根系是土壤有机碳的主要来源,如树木、灌木、草类及其残落物,每年都向土壤提供大量有机残体不同自然植被下进入土壤的植物残体量变异很大热带雨林下仅凋落物干物质量即达16700Kg/公顷*年;荒漠植物群落的凋落物干物质量仅为530Kg/公顷*年土壤的有机碳来源作物的根茎、还田的秸秆和翻压绿肥、人畜粪尿、城市生活垃圾、污水、土壤微生物、动物的遗体及分泌物(如蚯蚓、昆虫等]有机碳的含量及组成
1.有机碳含量一般含量在0~5%之间,泥炭土可高达20%或30%以上,壤土和沙壤土不足
0.5%有机土壤有机碳含量>20%;矿质土壤有机碳含量<20%
2.有机碳的组成
1、存在形态动植物残体(新鲜)、半分解的动植物残体、腐殖质
2、化学元素组成土壤有机碳的基本组成是C、H、
0、NoC52%〜58%;H
3.3%〜
4.8%;034%〜39%;N
3.7%〜
4.1%
3、化合物组成腐殖物质60%〜80%;非腐殖物质20%〜40%常见的化合物糖类、有机酸、醛、醇、酮、纤维素、半纤维素、木质素、脂类、蛋白质土壤有机碳的转化有机碳在土壤肥力上的作用1提供植物需要的养分直接提供土壤有机碳是植物所需的氮、磷、硫、微量元素等各种养分的主要来源间接作用多种有机酸和腐植酸对土壤矿质部分有一定的溶解能力,可以促进矿物风化,有利于某些养料的有效化一些与有机酸和富里酸络合的金属离子可以保留于土壤溶液中不致沉淀而增加有效性2改善土壤性质物理性质土壤团聚体的形成过程和稳定性方面起着重要作用改善土壤结构,使土壤的透水性、蓄水性、通气性以及根系的生长环境有所改变腐殖物质具有巨大的比表面积和亲水基团,吸水量是黏土物质的5倍,能改善土壤有效持水量,使得更多的水能为作物所利用颜色与热性质由于腐殖质是一种深色的物质,深色土壤吸热快,同样日照条件下,其土温相对较高化学性质土壤中养料含量与保肥能力;在酸性土壤中,有机碳通过与单体铝的复合,降低土壤交换性铝的含量,总而减轻铝的毒害养分的有效性如增加土壤中磷的有效性和提高磷肥的利用率、增加土壤微量元素的有效性提高土壤腐殖物质含量,就增强土壤对酸碱度变化的缓冲性能生物性质土壤微生物生命活动所需养分和能量的主要来源,没有土壤有机碳则不会有土壤中所有生物化学过程蚯蚓通过掘洞、消化有机碳、排泄粪便等直接改变土壤微生物和植物的生存环境通过刺激微生物和动物的活动还。