第二节 土壤
课前引入
早期的欧洲殖民者在巴西亚马孙河流域发现，当地印第安人在一种与自然土壤迥异的黑色土壤上耕作（图5.13）。据研究，这种黑色土壤是人工土壤，主要成分是利用农作物秸秆等在一定条件下制作而成的生物炭。当地人用生物炭改良贫瘠的土壤，可能已有几千年的历史了。亚马孙河流域的自然土壤用于耕作时为什么贫瘠？你能举出改良土壤的其他案例吗？
观察土壤
土壤是指陆地表层具有一定肥力，能够生长植物的疏松表层，由矿物质、有机质、水分和空气四种物质组成。野外对土壤的观察，一般从土壤颜色、土壤质地、土壤剖面构造等方面进行。
•土壤颜色土壤颜色是土壤最重要的外部特征之一。有些土壤就是用颜色来命名的，如黑土（图5.14）、红壤（图5.15）等。
•土壤质地土壤矿物质颗粒按照粒径大小可分为石砾、砂粒、粉粒、黏粒等。不同粒级的矿物质在土壤中所占的相对比例，称为土壤质地。从土壤质地看，土壤一般分为砂土、壤土和黏土（图5.16），在野外可根据手指研磨土壤的感觉近似地作出判断。
•土壤剖面构造土壤剖面是指从地面垂直向下的土壤纵剖面，由一些形态特征各异的、大致呈水平展布的土层所构成。这些土层是土壤形成过程中物质转化、迁移和积累的结果。在自然土壤中，森林土壤剖面构造最为复杂（图5.17）。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、犁底层和自然土层（图5.18）。
活动：观察家乡的土壤
在校园或校园附近的空地或荒地上，清理地表的植物或杂物，自地表向下挖出边长为20厘米的土壤立方块，将土壤块放在一张白纸上，用秤称出土壤块的重量。
- 观察土壤块。
（1）观察土壤块的颜色自上而下是否有变化，并解释变化的原因。
（2）用干纸巾分别贴在土壤块的表层和底层，稍过一会，观察纸巾的潮湿状况，判断土壤块表层和底层的湿度差异。
（3）观察土壤块表层和底层疏松状况的差异。
2. 将土壤块侧面平放，并轻轻捣碎。注意，尽可能保持捣碎的土壤按表层至底层排列，且不发生遗洒。
（1）分别在土壤块的表层和底层取一小团大小相当的土壤，用手掂掂重量，是否有差异？（2）分别用手指研磨土壤块的表层和底层土壤，感受土壤的湿度和土壤矿物质的颗粒大小。（3）在土壤中有没有发现小动物？
3. 将捣碎的土壤晾晒一天后称重，比较与刚挖出时的土壤块重量的差异。
4. 分别从土壤块的表层和底层取部分土壤，加适量水搅拌，试着用手搓土条，看看哪个部位的土壤更容易搓成土条。
5. 整理上述活动的结果，描述家乡土壤的特点，并与同学交流。
土壤的主要形成因素
土壤是环境各要素综合作用的产物。土壤的主要形成因素包括成土母质、生物、气候、地貌、时间等。
•成土母质：岩石的风化产物，是土壤发育的物质基础，称为成土母质。成土母质决定了土壤矿物质的成分和养分状况，影响土壤的质地。
•生物：生物是影响土壤发育的最基本也是最活跃的因素，没有生物的作用，就不可能形成土壤。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。植物可把分散在成土母质、水和大气中的氮、磷、钾、钙、镁、硫等营养元素选择性地加以吸收，储存在生物体内，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，使营养元素在土壤表层富集（图5.19）。植物、动物、微生物的综合作用，加快岩石风化和土壤形成的过程，改善成土母质的性状，促进土壤矿物质颗粒团聚。
•气候：岩石风化的强度和速度与温度、降水量呈正相关，因此，湿热地区的土壤形成速度比干冷地区快得多。与干冷地区相比，湿热地区土壤化学风化作用和淋溶作用强，土壤黏粒比重高。冷湿环境有利于土壤有机质积累，而干旱、高温地区土壤有机质积累少。亚马孙河流域因高温多雨，自然土壤失去热带雨林保护时，有机质快速分解，营养元素被淋溶。总体而言，气候的分布规律在很大程度上影响和控制了土壤的分布规律。
•地貌：地貌对土壤发育的影响是多方面的。例如，由于水热条件的不同，山顶与山麓、阳坡与阴坡、迎风坡与背风坡的土壤发育不同；从山顶到低平洼地，由于成土母质的颗粒存在由粗到细的变化规律，依次分布着砾质土、砂土、壤土和黏土。
•时间在上述成土因素综合作用下，土壤发育的时间越长，土壤层越厚，土层分化越明显。在自然状态下，形成20厘米厚可供耕作的土壤，一般需要100—1000年。
除自然原因外，人类活动对土壤的影响极为深刻。自然土壤在人类长期的耕作和培育下，形成了有利于农业生产的耕作土壤。
活动：解释常见的土壤现象
下面列出的是一些常见的土壤现象。
四川盆地有些地方的岩石是紫色的，土壤也呈紫色。
对耕作而言，我国东北平原的土壤肥沃，而南方地区的土壤相对贫瘠。
山顶土壤的颗粒较粗，山前平原土壤的颗粒较细。
1.指出形成上述土壤现象的主导因素。
2. 尝试对上述土壤现象作简要解释。
土壤的功能和养护
土壤处于岩石圈、水圈、大气圈和生物圈相互紧密接触的过渡地带（图5.20），是一个开放的系统，与其所在的环境之间有着活跃的物质和能量交换，是联系有机界和无机界的关键环节。
土壤为植物生长提供了扎根立足的条件，从而使地球表面因着生绿色植物而生机盎然，促使地理环境以至地球面貌发生了根本的改变。有了绿色植物，动物才有了食物来源，而土壤本身也是许多动物和微生物生存的场所和营养来源。据研究，1克土壤中的微生物数量达10亿个左右。
土壤具有重要的蓄水、保水功能。土壤水是陆地水体的一部分。大气降水的一部分储存在土壤中，既有效减少地表径流量，又可以持续提供植物所需的水分。正因为如此，农作物可以抵御适度的旱情。
土壤和人类的关系十分密切，因为人类生存必须发展农业，以取得食物。人类种植农作物是以土壤为物质基础的；人类饲养动物，也主要以植物为饲料。
可见，土壤不仅是自然环境的重要组成部分，也是人类可以利用的珍贵的自然资源，土壤功能的可持续性与农业乃至人类社会的可持续发展息息相关。因此，合理利用和保护土壤资源，对人类的生存和发展至关重要。耕作土壤的耕作层厚度一般为15—30厘米，尤其需要人类呵护。
有些土壤，不适于种植农作物，或者种植农作物产量较低，不能满足耕作的需要，人们就会设法对其进行改良或改造。例如，亚马孙河流域人们利用生物炭改良土壤。我国人民在改良土壤方面也积累了丰富的经验。
即使是优良的土壤，人们也会注重种养结合，以保持土壤持续提供高效肥力的能力。这方面常用的方法有休耕、种植绿肥（图5.22）、作物轮作、广施农家肥等。
案例：我国黄淮海平原盐碱地的综合治理
山东禹城北丘洼曾经是土壤盐碱化严重的地区，盐碱化土壤占耕地总面积的91%。这里频繁旱涝。旱季，蒸发强烈，盐分随水沿土壤孔隙上升到地表，水分蒸发后，大量盐分便在土壤表层积累。雨季，土壤表层的盐分被雨水淋洗。因此，这里的土壤具有春秋季节返盐、夏季淋盐、冬季盐分相对稳定的特征。自1986年开始，中国科学院地理科学与资源研究所在此建立综合试验站，对盐碱地进行综合治理（图5.21），实现粮食高产。
自学窗：地方病与土壤
在人体中含量极少的化学元素称为微量元素。研究表明，人体所必需的微量元素有十几种。人体摄入这些微量元素过少或过多，都会引起身体的病变。例如，人体长期缺碘，就会引发甲状腺增生，俗称“大脖子病”。人体的微量元素主要来源于饮食，饮食中的微量元素主要受水、土壤等地理环境要素的影响。由于一地环境中某种微量元素缺乏或含量过高而导致的人体病变，是一类地方病。
经研究，此类地方病发病率山区高于平原，农村高于城镇。山区相对封闭，土壤中的化学元素主要来自当地的成土母质，从而会出现某种微量元素缺乏或含量过高的情况。平原上的沉积物来自较为广大的区域，因而微量元素的含量较为均衡。同样道理，农村居民的食物主要来自当地，而城镇居民的食物来源较广。
明确了此类地方病的病因，就可以相应地预防和治疗。例如，在食盐中加碘就可以预防大脖子病。在现代社会，商业发达，人们的食物来源较广，此类地方病也就少见了。地理学家告诉我们，广泛食用来自不同地方、不同种类的食物，不仅可以有效减少此类地方病的发生，还有利于人体的健康。
问题研究：如何让城市不再“看海”
改革开放以来，我国城镇化进程迅速。然而，近些年来，每逢雨季，我国自北向南，一些城市内涝问题严重，人们戏称到城市“看海”。如何发挥土壤蓄水功能，是解决城市“看海”问题的重要方面之一。
对这一课题的探究，建议采用以下思路。
资料1 城市洪水与土壤蓄水功能缺失
土壤截留的降水越多，降水通过它流到河流所需要的时间就越长，削减了洪峰，因此降低了洪灾的风险。1米厚的多孔隙土壤能截留300毫米的降水量。
用沥青或者混凝土之类的不透水层覆盖的土地，降水无法向土壤下渗。城市中大面积的土地表面被硬化，一旦发生强降雨，产生的径流量很容易超过排水系统的排水能力，在地面积水成涝。2012年7月21日，北京市平均降水量170毫米，在局部地区造成重大暴雨洪涝灾害。
1. 城市大面积土地表面被硬化，改变了水循环的哪些环节？
2. 以北京为例，说明土壤对蓄积雨水和减轻洪涝灾害的意义。
资料2 雨水花园
20世纪90年代，美国的一个新建住宅区为每栋住宅配建30—40平方米的蓄积雨水的场地，称为“雨水花园”。经过数年的追踪监测，发现雨水花园平均减少了75%—80%地面雨水径流量。此后，世界各地开始建设各种各样的雨水花园（图5.23）。
- 从对雨水下渗、净化、蓄积、利用等方面，说明雨水花园的作用。
2. 雨水花园还有哪些作用？
资料3 海绵城市
2012年，我国提出“海绵城市”的概念，希望城市能够像海绵一样，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用，以此提升城市生态系统功能，并减少城市洪涝灾害的发生（图5.24）。2014年年底，中央政府决定支持海绵城市的试点工作。
1. 推想海绵城市地面材料的特点。
2. 从雨水花园到海绵城市，对城市雨洪控制的思想有哪些发展？
3. 在什么自然条件下的城市宜建海绵城市？
问题探讨
从雨水花园到海绵城市，人们找到了一条解决城市“看海”问题的有效途径，这有可能成为城市建设的一场革命。针对我国的大多数城市，解决“看海”问题存在哪些现实困难？如何应对？请与同学们一起探讨。
探索：观察土壤剖面
思考1.这两个土壤剖面各是什么颜色?每个土壤剖面的颜色有变化吗?
2.这两个地方各是什么气候?这两个土壤剖面的颜色与所在地的气候有关系吗?
学习指南：土壤由哪些物质组成的？影响土壤形成和发育的因素有哪些？
提示：注意分析土壤的形成因素分别影响了土攘的哪些特征。
本节的主要概念是土壤、成土因素。
土壤及其物质组成
土壤是位于地球陆地表面的疏松物质，由有机物质和无机物质组成，具有一定肥力，且能够生长植物。土壤的厚度一般为数十厘米到两米。
土壤由矿物质、有机质、水分、空气和土壤生物等组成。最适于植物生长的土壤的体积组成大致为:土壤孔隙占50%，内含水分和空气，且水分和空气比例约为1:1;土壤固体占50%，其中矿物质占45%，有机质占5%;土壤生物均生活在土壤孔隙之中。
阅读：土壤的形态
土攘的形态包括土攘的颜色、质地、结构、松紧度、孔隙状况和干湿度等。
颜色：土壤颜色变化可作为判断和研究土壤成土条件、成土过程、肥力特征和演化的依据。土壤颜色也是土壤分类和命名的重要依据之一，如黑色表示土壤腐殖质含量高，腐殖质含量减少则呈灰色;红色表示土壤中含较高的氧化铁或氧化铝。
质地：土壤颗粒的组合特征，一般分为砂土、壤土和#土等。
结构：土壤颗粒的胶结情况，有团粒结构、块状结构、核状结构、柱状结构和片状结构等。.松紧度：土壤疏松和紧实的程度。
孔隙：土粒之间存在的空间。它是土壤水分、空气的通道和仓库，决定着气液两相的共存状态，并影响着土攘的养分和温度状况。
干湿度：土壤的干湿程度，反映土壤中水分含量的多少。
土壤剖面
土壤在发育过程中往往形成不同层次，其垂直方向上的物质组成和颜色各异。土壤剖面指从地表垂直向下的土壤纵切面。观察者可通过视觉和触觉等来认识土壤的特征。
有机质层：一般出现在土壤表层。依据有机质的集聚状态，分为凋落物层、腐殖质层和泥炭层。
淋溶层：因淋溶作用而使土壤物质发生迁移和损失的土层。
淀积层：土壤物质积累的地方，往往和淋溶层相伴存在。
母质层和母岩层：岩石风化后形成的疏松碎屑物质称为成土母质，简称母质。母质层和母岩层是土壤形成的原始物质基础，与其上的淀积层是逐渐过渡的。
名词链接：风化作用指地表岩石等在太阳辐射、大气、水和生物参与下物理性状和化学性质发生变化的过程。
土壤形成的影响因素
土壤是成土母质、生物、气候、地形、时间和人类活动共同作用下形成的产物。每一种成土因素从不同方面影响着土壤的形成和发育。
成土母质：母质是土壤形成的物质基础，在土壤发育过程中发挥着重要作用。母质的特性决定了土壤的性质，包括土壤的养分与酸碱度等。
生物：影响土壤形成的生物因素包括植物、土壤微生物和土壤动物，它们是土壤有机质的制造者和分解者，是土壤形成和发育过程中最活跃的因素。
植物吸收分散在母质、水体和大气中的营养元素，制造活体有机质，经微生物分解、合成和转化，丰富了母质表层的营养物质，提高了土壤的肥力，并通过此过程推动了土壤的形成和演化。土壤微生物可分解动植物的有机残体，参与土壤腐殖质的形成，促进土壤肥力不断提高。土壤中的各种土栖昆虫、蝠，蚓和鼠类等参与土壤有机体残体的分解、破碎和翻动，并搅拌、疏松和搬运土壤。它们死亡后的残体还是土壤有机质的来源。
气候：气候是影响土壤形成的基本因素。气候影响土壤的水热状况。而土壤的水热状况决定了土壤中物理、化学和生物作用的过程，影响土壤形成的方向和速度。
气候影响岩石矿物风化强度。风化强度与温度和降水有关，温度越高，降水量越大，风化作用强度越大。因此热带地区的岩石风化和土壤形成的速度比温带和寒带地区快，土壤的厚度也比温带和寒带地区大。
气候对土壤有机质的积累和分解起重要作用。潮湿积水和长期冰冻的地区有利于有机质的积累，而在干旱、高温的地区，则不利于有机质的积累。
地形：地形可以通过控制成土母质、气候及生物因素，对土壤的发育和特性产生强烈的间接影响。地形对土壤发育的影响，主要表现在高度、坡度和坡向上。例如，随着海拔的增加，土壤的母质风化、侵蚀强度、颗粒组成也有所不同;对局部地形来说，坡度的陡缓控制着土壤物质的淋溶、侵蚀作用的强弱等，是造成土壤差异的主导因素:阳坡土壤会比同地区的阴坡土壤干燥，土壤有机质的含量也存在差异。
时间：时间也是重要的成土因素之一，表明土壤形成发育的历史动态过程。成土母质、生物、气候、地形等因素对土壤形成的作用是随着时间的增长而加强的。
名词链接：土壤年龄：指土壤的发育程度，而不是指年数。
人类活动：人类活动也是重要的成土因素之一。人类活动可以通过改变某一种成土因素或各因素间的关系，来改变和控制土壤发育和演化的方向。例如，用人工栽培作物或人工植物取代原有的自然植被，会直接或间接地影响土壤生物循环的方向和强度;耕作、施肥、施石灰等农业措施，直接影响土壤的组成、性状和发育过程。人类活动对土壤的形成和发育的影响是双向的，既可通过合理利用土壤使之向良性循环的方向发展，也可由于不合理利用引起土壤退化，如土壤侵蚀、沙化、荒漠化、次生盐渍化和土壤污染等。
土壤的形成并非受单一要素影响，而是各要素间相互影响、相互制约、共同作用的结果。
思考：土壤形成的影响因素各是从哪些方面影响土壤的形成和发育的?哪些因素的影响作用和影响程度在加大?
案例研究保护黑土地
黑土地一般是指拥有黑色或暗黑色腐殖质表土层的土壤，是一种性状好、肥力高、非常适宜农耕的土壤。
我国东北黑土区是世界上三大黑土区之一，分布在黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古呼伦贝尔等地区，其耕地面积约2.78亿亩。东北黑土区是我国重要的粮食生产优势区和最大的商品粮基地，在保障国家粮食安全中具有举足轻重的作用。
2017-2018年，黑龙江农垦建三江管理局共实施表土剥离项目21个，剥离土方量45万立方米，改造中低产田近千亩，预计每亩可增产水稻150千克。
据黑龙江省土壤普查资料显示，东北黑土区的黑土层厚度已由20世纪50年代的60-70厘米减少到现在的30-40厘米。同时，土壤有机质含量下降，土壤结构变差。
为了保护东北地区黑土地，建立优质农产品生产基地，我国先后实施了多项黑土地保护工程，主要采取了以下措施。
增施有机肥、秸杆还田。人畜粪和农业生产中废弃的有机物经过无害化处理，形成有机肥;秸杆经粉碎等方式还田，这样可以增加土壤有机质含量，提升耕地质量。
控制土壤侵蚀，减少水土和养分流失。加强坡耕地与风蚀沙化土地综合防护与治理，可遏制黑土地退化和肥力下降。对低山丘陵、山麓冲积洪积平原的耕地，顺坡种植改为机械起垄等高横向种植;长坡种植改为短坡种植等高修筑地埂，并种植生物篱。在低洼易涝区耕地上修建条田化排水、截水排涝设施。
作物轮作，种养结合。东北黑土区主要作物包括玉米、大豆和水稻。受气候条件制约，该地区以旱地作物轮作为主。轮作可以提高黑土层有机质含量，有利于黑土地保护。种植青贮玉米、饲料油菜、首清等优质饲草料，养殖奶牛、肉牛、肉羊等优良畜种，推进种养结合，发展种养配套的混合农场，实行秸秆”过腹还田”。
剥离利用建设占用耕地的耕作层表土。将所占用耕地耕作层的土壤用于新开垦耕地、劣质地或其他耕地的土壤改良。
思考：1.黑土形成主要受哪些成土因素的影响?
2.保护黑土地的措施考虑了哪些成土因素的影响?
作业题
1.同一座山的山麓和山顶的土壤在厚度和肥力方面有哪些不同?为什么?
2人为耕作改变了水稻土水分状况和物质循环的过程，形成特殊的土壤层次。观察”水稻土剖面”图(图中红白相间的土壤剖面尺主要用于拍照定位深度，每格长度为10厘米)，说出影响其形成的主要因素。
3红壤是发育于热带和亚热带植被下的土壤，呈红色，其主要特征是富含铁、铝氧化物，呈酸性。观察”红壤剖面”图，分析红壤形成地区的气候条件。
探究
寻乌位于赣东南边陲，地处武夷山与九连山余脉相交处，这里群山拱卫，古代交通闭塞，人烟稀少。然而，在寻乌的群山中，却隐藏着许多造型奇特的古民居。
一些规模较大的古民居，还建有密布箭孔的碉楼。那么，人们为什么选择在这里定居，并修建了这些有如城堡的建筑呢？原来，在寻乌的山脉中，分布着富含硒元素的岩石，山中溪流将硒元素源源不断地运送到山间盆地，最终形成了富硒土壤。这种独特的土壤，再加上良好的气候资源，使得当地出产的农产品不仅产量较高，而且品质优良。适宜耕种的自然条件，在农耕时代吸引了一批批山外的百姓，他们纷纷迁移至此。他们耕田种地，过着丰衣足食的生活。为了家族的集聚，也为了防备旧时的匪患，这些迁入的居民，才修建了一座座防卫森严的巨型围屋。
1.想一想，吸引人们选择在寻乌的群山之中定居的原因有哪些？
2.寻乌富硒土壤是怎样形成的？议一议，影响土壤形成的因素有哪些？
土壤是指陆地表面具有一定肥力，能够生长植物的疏松表层。土壤为植物光合作用提供并协调水分、养分、温度、空气等营养条件，是人类生存的物质基础。
一、成土因素
土壤是在地球表面各种自然因素综合作用下产生的，土壤形成的自然因素主要包括成土母质、气候、生物、地形和时间等，人类活动在土壤形成过程中也起着重要作用。
（一）成土母质在温度变化、水、大气及生物的影响下，地表或接近地表的岩石原地发生的破坏作用，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，故称风化物为成土母质。成土母质是土壤的初始状态，在气候与生物的长期作用下，成土母质逐渐转变成可生长植物的土壤。成土母质在很大程度上决定着土壤的物理和化学性质。
（二）气候气候直接影响土壤的水热状况和土壤中物理、化学过程的性质与强度。通常情况下，温度每增加10℃，化学反应速率平均增加1~2倍。温度从0℃增加到50℃，化合物的分解速率约增加7倍。在常年温暖湿润的气候条件下，微生物活动旺盛，全年都能分解有机质，使有机质含量趋于减少。降水和风对土壤形成也有重要影响。
（三）生物生物是土壤有机质的来源，也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。在适宜的日照和湿度条件下，岩石表面滋生出苔藓类生物，它们依靠雨水中溶解的微量矿物质得以生长，同时产生大量分泌物，对岩石进行化学、生物风化。随着苔藓的大量繁殖，生物与岩石之间的相互作用日益加强，岩石表面慢慢地形成了土壤。此后，一些高等植物在“年幼”的土壤上逐渐生长起来，进一步促进土壤的形成。
在土壤形成过程中，植被具有重要作用，植被类型能直接影响土壤形成方向。例如，分布在大兴安岭、小兴安岭一带的暗棕壤，是在针阔叶混交林下形成的。
（四）其他因素除上述因素外，地形和时间也是土壤形成的重要因素。地形对土壤的影响主要表现在以下方面：在山区，随着地势的升高，土壤的组成成分和理化性质均发生显著的垂直分化；在陡峭的山坡上，地表疏松物质的迁移速率较快，很难发育成深厚的土壤；在平坦的地方，地表疏松物质的侵蚀速率较慢，成土母质能在较稳定的气候、生物条件下逐渐发育成深厚的土壤。
成土母质、气候、生物和地形都是土壤形成发育的空间因素。时间作为一个重要的成土因素，反映的是土壤形成发育的历史动态过程。在适宜的气候条件下，发育的时间越长，土壤就越成熟。
阅读
成土母质的粒度与化学成分
成土母质的粒度与土壤质地关系密切。在不同的成土母质中，风化物颗粒大小不一。发育在颗粒较细母质上的土壤，质地一般较细，含粉砂和黏粒较多，含砂粒较少；
发育在颗粒较粗母质上的土壤，质地一般较粗，含砂粒较多，含粉砂和黏粒较少。
成土母质的化学成分，在很大程度上决定着土壤中的化学元素和养分。例如，基性岩（二氧化硅含量在45%~52%的岩浆岩）母质上的土壤，其铁、锰、镁、钙的含量，要显著地高于酸性岩（二氧化硅含量在65%以上的岩浆岩）母质上的土壤，其中钙的含量最高，而硅、钠、钾的含量则低于酸性岩母质上的土壤。
温度与土壤有机质
土壤有机质多集中在土壤表层，它是土壤的重要组成部分，直接影响土壤肥力的形成和发展。土壤有机质包括遗留在土壤中的生物残体，以及经过土壤微生物的生物化学作用所形成的腐殖质。腐殖质是土壤有机质的主要组成部分。
低温有利于土壤中有机质的保存。我国东北地区四季分明，夏秋多雨，植物繁茂，地上和地下均有大量有机残体进入土壤。冬季漫长寒冷，土壤冻结时间长，微生物活动受到抑制，有机质分解缓慢，并转化成大量腐殖质累积于土体上部，形成土质肥沃的黑土。黑土有机质含量为3%~10%，有利于农作物的生长。
生物与土壤有机质
绿色植物有选择地吸收母质、水体和大气中的养分，并通过光合作用制造有机质，然后以枯枝落叶和残体的形式，将有机养分再归还地表。不同的植被类型，有不同的养分归还方式，所形成土壤的有机质含量也是不同的。森林土壤的有机质含量一般低于草地，这是因为草类根系茂密且集中在近地表的土壤中，向下则根系的集中程度递减，从而为土壤表层提供了大量的有机质；树木的根系分布很深，直接提供给土壤表层的有机质不多，主要以枯枝落叶的形式将有机质归还地表。动物除以排泄物、分泌物和残体的形式为土壤提供有机质外，有些动物如蚯蚓、白蚁等，还可通过对土体的搅动，改变土壤结构和孔隙度等。
微生物则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。
人类活动与土壤
人类活动对土壤的影响，分为积极的和消极的两大方面。积极的影响如培育出一些肥沃、高产的耕作土壤，以水稻土为代表。水稻土是在长期栽培水稻，灌溉浸淹条件下发育而成的土壤。人们年复一年地在土壤上进行泡水耕耘，排水晒田，精整田面，轮作施肥，使土壤耕作层具有一种特殊的软糊度，有利于水稻须根的发展。
典型水稻土的耕作层呈深灰色，锈色条纹多；其下为犁底层，紧密坚实，有锈色斑点。水稻土广泛分布于亚洲南部及欧洲、美洲、非洲、大洋洲等洲的部分地区，我国的水稻土主要分布于长江流域和华南一带，华北、东北分布则相对分散。水稻土的肥力，因其所分布的环境条件和管理水平而各异。不合理的人类活动可对土壤造成消极的影响，导致土壤退化，如肥力下降、水土流失、盐渍化、荒漠化、土壤污染等。
活动
1.有人认为，热带地区的土壤比温带和寒带地区的要深厚，土壤有机质含量也要丰富。这种说法有道理吗？说明你的判断理由。
2.比较黄河三角洲冲积土、青藏高原寒漠土和江南丘陵红壤，说明哪一类土壤的发育程度较好。
3.19世纪末，俄国科学家道库恰耶夫在进行大量调查研究的基础上，对土壤成因进行了科学解释，建立了土壤形成因素学说。该学说认为，土壤的形成取决于母质、气候、生物、地形、时间五大成土因素的综合作用。据此，完成相关任务。
（1）该学说认为，各成土因素之间相互影响、相互制约，对成土过程产生综合作用。结合所学知识，试举例说明。
（2）在教材所论述的成土因素中，道库恰耶夫没有考虑哪一个因素？结合自己所学，简述该因素对土壤形成的深刻影响。
二、土壤剖面
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的、大致与地面平行展布的土层所构成。土层通常可分为有机层、腐殖质层、淋溶层、淀积层、母质层和母岩层。有机层是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。腐殖质层是土壤腐殖质积累而形成的暗色土层，呈灰黑色或黑色。淋溶层是由于淋溶作用使得物质迁移和损失的土层，有机质含量低，色泽较淡。淀积层常与淋溶层相伴存在，是土壤物质沉淀、积累的层次。
母质层和母岩层是土壤形成发育的原始物质基础，母质层为疏松的风化碎屑物质，母岩层为坚硬的岩石。
阅读：森林土壤和草原土壤剖面
森林土壤是指森林植被下发育的土壤。森林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。在我国，森林土壤主要分布于东半部广大地区，西部山地的一定高度上也有分布。在森林植被下，有机质主要以地表枯枝落叶的形式进入土壤，因而腐殖质明显地集中在土壤表层，向下突然减少。
草原土壤是指草原植被下发育的土壤。草原土壤主要分布在温带和热带的大陆内部，我国的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，土壤下部均有明显的钙积层，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。
活动
1.砖红壤发育在热带雨林或季雨林环境下；燥红土是在热带干热地区稀树草原环境下形成的；赤红壤又称为砖红壤性红壤，发育在南亚热带常绿阔叶林环境下，具有红壤与砖红壤的过渡性质；黄壤发育于亚热带常绿阔叶林环境下，与红壤属同一纬度带，但黄壤分布在多云雾、水分条件较好的地区。读图5-23、图5-24，完成相关任务。
（1）据图归纳海南岛土壤类型的空间分布特点。
（2）燥红土分布在海南岛西南部的主要原因是什么？
（3）议一议，海南岛地处热带，属热带季风气候，为什么发育有亚热带的土壤？
2.阅读下列材料，完成相关任务。泥岩地区的土壤遇水易形成泥浆，干燥时则迅速硬实结块，对植物根系造成极大伤害，在这种土壤中植物难以存活。在泰国泥岩地区，人们利用一种名叫培地茅的植物来改良土壤。具体做法是：第一阶段，在雨季来临之前，密集种植培地茅；第二阶段，待培地茅长成后，在种植果树之处挖除培地茅，再植入果树树苗。
（1）说出泰国的气候类型及其特征。
（2）在泰国泥岩地区，为什么要种植培地茅？
3.土壤既是自然地理环境的一个要素，也是反映自然地理环境的一面镜子。不同的土壤，可以反映出不同的气候、地表物质、地形、水文条件、生物乃至人类活动。从多种因素对土壤形成的作用，可以看出各自然地理要素之间是相互联系和相互影响的，共同构成一个有机整体。读图5-27，完成相关任务。
（1）据图描述土壤形成与自然地理环境各要素之间的相互关系。
（2）希施金是俄国绘画题材较为单一的艺术家，其作品以反映森林为主。希施金以一种学者的态度来研究和描绘大自然，他的绘画原则是“临摹画不应当加上想象”。有人对希施金作品的评价是：土壤学家看到他的风景画，不但可以判断土壤本身的性质，而且能够判断土壤下面岩石的性质。这种评价有道理吗？试从地理学科的角度，谈一谈你的看法，以及你会如何欣赏希施金的作品。
课前引入
北京中山公园内保留着明代所建的社稷坛，是古代帝王祭土神、谷神的场所。坛上层铺垫着五种颜色的土：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。实际上，这五种不同颜色的土来自我国不同地方的五种土壤。
问题：不同类型的土壤颜色为何有差异？影响土壤形成的因素主要有哪些？
一、认识土壤
土壤是指陆地表面具有一定肥力、能够生长植物的疏松表层。
土壤有一定的分层结构。发育成熟的土壤，从地面向下有明显的垂直差异，一般可以分为腐殖质层、淋溶层、淀积层和成土母质层。
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土壤形成过程的影响。
土壤由矿物质、有机质、水分和空气等物质组成。从其组成不难看出，土壤的形成至少受到成土母质、生物、水分与空气等因素的影响，是岩石圈、生物圈、水圈与大气圈相互作用的结果。
活动:感受土壤的孔隙和水分
1.在学校附近随机挖取小块土壤，用手捏紧，观察体积变化，说明体积变化的原因。
2.取小块土样用手捏紧，感受其中的水分。通常，土壤中的水分可分为五级：
● 干土样捏紧过程中，无湿感，用嘴吹气，有尘土飞扬。
● 稍润土样捏紧过程中，有凉的感觉，不成团，用嘴吹气，无尘土飞起。
● 润土样捏紧后，放在纸上，纸会变湿。
● 潮土样捏紧过程中，手会感到湿润，土样会粘在手上。
● 湿土样捏紧过程中出水。
二、影响土壤形成的主要因素
土壤的发育起始于岩石的风化，坚硬的岩石在风化作用下形成疏松的成土母质。成土母质是土壤形成的物质基础，为土壤形成提供最基本的矿物质和无机养分。在其他条件相同的情况下，不同的成土母质会造成土壤性状的差异。基于花岗岩风化物发育的土壤含砂较多，基于石灰岩风化物发育的土壤黏土较多。
气候为土壤的形成提供水分和热量，直接或间接地影响着矿物质风化、物质迁移，以及植物、动物、微生物的活动，是土壤形成的动力因素。常年温暖湿润的地区，岩石的风化速度快，微生物活动旺盛，土壤形成比较快；干燥、寒冷地区，岩石风化速度慢，生物活动不活跃，土壤形成比较慢。
生物是土壤形成的决定性因素，它为土壤提供有机物，从而改变了土壤的结构，形成肥力。在生物因素中，植物起着最重要的作用。绿色植物有选择地吸收成土母质、水体和大气中的养分，通过光合作用制造有机质，然后以枯枝落叶和残体的形式将有机养分归还给土壤。不同的植被类型，归还土壤的养分数量及形式不同，造成土壤有机质含量的不同。
高度、坡度、坡向等地形因素影响着光照、热量和水分等条件，同时还影响物质的转换，进而影响土壤的发育。山区气温、降水随高度而变化，形成不同的气候和植被，导致土壤的组成成分和理化性质发生分异。陡峭的山坡，重力作用和地表径流会加速地表疏松物质的迁移，很难发育成深厚的土壤；地势低洼的山麓低地或者谷地，常常因沉积物的堆积形成较厚的土层。不同坡向的温度、水分、光照不同，植被也不同，导致土壤的发育程度与性状不同。
时间决定着土壤的发育进程。随着时间推移，土壤从无到有，从薄到厚，层次由少到多，逐步发育成熟。土壤的形成与发育比较缓慢，在坚硬岩石形成的母质上，可能需要数千年才能形成土壤。
除自然因素外，人类活动对土壤的形成也产生了不可忽视的影响。人类的耕作活动，将自然土壤改造成为各种耕作土壤如水稻土等，可以改善土壤的结构与性状，提高土壤的生产能力。当然，一些违反自然成土过程的人类活动，则会破坏土壤结构，造成土壤退化、肥力下降。例如，不合理灌溉导致土地盐碱化，大量施用化肥导致土壤板结。
总之，土壤是在成土母质、气候、生物、地形和时间等因素的综合作用下形成的，人类活动对土壤的形成也有重要作用。
脚注：风化作用：地表或接近地表的岩石与大气、水及生物接触过程中产生物理、化学变化并在原地形成松散堆积物的过程。
知识窗：不同颜色的土壤
我国地域辽阔，不同地区自然条件和社会经济条件差异巨大，各地的土壤也五彩纷呈。黑色土壤主要分布在我国东北到内蒙古东部，这里夏季温暖湿润，草类生长茂盛，冬季寒冷，微生物活动较弱，土壤中有机物分解慢，积累较多，所以土色较黑。红色土壤分布在南方，这里高温多雨，土壤中矿物质的淋溶作用强烈，氧化铁等含量较高，所以土壤呈红色。青色土壤主要在东部雨水较多且排水不良或长期被淹的环境中形成，土壤中的铁多以氧化亚铁形式存在，土壤呈青灰色，如水稻土。白色土壤主要分布在西部，由于气候干旱，土壤中盐碱含量比较高，有机质含量较低，水分较少，所以常常呈白色。黄色土壤主要分布在中部黄土高原地区，是在黄土基础上发育的土壤，多呈黄色。
读图3-4-6，运用所学知识分析我国不同颜色土壤形成的主要因素。
