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大地物语之土


土壤

大地的肌肤

自然界中最为古老而又神秘的力量之一

它孕育着生命的种子

承载着历史的厚重

是万物生长的摇篮

在这片肥沃的土地上

每一粒沙土都蕴含着生命的奇迹

每一丝泥土都散发着自然的芬芳



今天阿重就带大家细细盘一盘咱脚下的土壤~


我们生活的方方面面都离不开土

我们每时每刻都能看到土

却又没法给它一个准确的定义!

“深褐色”、“有水分”、“多孔”……

总有一种说不清道不明的感觉

那么到底什么才能被称为土呢?

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土壤的定义


土壤是指地球陆地表面能生长绿色植物的疏松物质表层,由矿物质、有机质、水分以及空气组成的未固结层。土壤是成土母质在一定水热条件和生物作用下,并经过一系列的物理、化学和生物化学过程形成的。母质层与环境之间发生了频繁的物质能量交换和转化形成土壤腐殖质和粘土矿物,发育了层次分明的土壤剖面,也出现了具有肥力的土壤。


土壤的形成


根据俄国著名土壤学家道库恰耶夫的土壤形成因素学说,土壤是在成土母质、 生物、气候、地形和时间综合形成的,是自然成土因素的函数,即土壤随自然成土因素的变化而变化;各成土因素在土壤形成中的作用都是重要的和不可代替的。


影响土壤形成的因素


母质


岩石风化的产物称成土母质,简称母质。土壤是以母质为基础,在不断地同动植物界和大气(包括光、热、水分、空气)进行物质和能量交流或交换的过程中产生的。


所以,母质在土壤形成过程中具有十分重要的作用。一方面,母质是建造土体的基本材料,是土壤的骨架;另一方面,它也是植物矿质养分元素的最初来源。因此,母质同土壤之间存在血缘关系,母质的一些特性会遗传给土壤。


① 多数土壤的属性均继承了母质的特性。

② 母质层具有不同的质地层,可影响土壤的物质迁移转化过程。

③ 不同母质对土壤的次生矿物有影响。

④ 不同母质所形成的土壤养分状况不相同。

⑤ 成土母质影响土壤的质地。



▲母质层剖面图/百度百科


生物


在五大自然成土因素中起主导作用,严格地说,母质中出现了生物后,才开始具有真实意义的成土过程。一方面,生物可以对母质中的矿物质产生破坏和分解作用;另一方面,又推动矿质养分进行生物小循环,并能合成有机质,因而对土壤的风化和形成均具有重大的影响。土壤生物包括植物、动物与微生物,其中,绿色植物在成土过程中更起着主导作用。


植物——能有选择地吸收分散于母质、水圈和大气中的营养元素,利用太阳能制造有机质。

动物——土壤动物的种类、数量繁多,动物的有机残体也是土壤有机质来源,参与了土壤腐殖质的形成过程。

微生物——能充分分解动植物有机体,合成土壤腐殖质,再次分解,是土壤物质生物循环的重要一环,改造了母质,推动了成土过程


气候


决定着成土过程的水、热条件。水分和热量不仅直接参与母质的风化过程和物质的地质淋溶过程,而更为重要的是它们在很大程度上控制着植物和微生物的生长,影响土壤有机物的积累和分解,决定着养分物质的生物小循环的速度和范围,所以气候是土壤形成和发展的重要因素。


① 气候影响次生矿物的形成

② 气候影响岩石矿物风化强度

③ 气候对土壤有机质的积累和分解起重要作用

④ 气候影响土壤微生物的数量和种类

⑤ 气候影响土壤的地带性分布规律



▲ 源自地理青椒

(热带季风气候,广东雷州半岛砖红壤剖面)


▲ 源自地理青椒

(温带季风气候,东北松嫩平原黑钙土剖面)


地形


不同地形影响地表水热条件的重新分配。主要表现在不同高度坡度和坡向等对太阳辐射的吸收和地面辐射的差异。地形支配着地表径流,地形影响成土母质的分配,地形影响土壤的发育过程。



▲ 土壤与地形关系图/源自百度百科


时间


时间是一切事物运动变化的必要条件。土壤的形成和发展与其他事物运动变化形式一样,是在时间中进行的,亦即:土壤是在上述母质、气候、生物和地形等成土因素综合作用影响下,随着时间进展而不断运动和变化的产物,时间愈长,土壤性质和肥力的变化亦愈大。



▲ 土壤与时间关系图/源自百度百科


经过如此复杂的作用,我们的土壤才能形成。而不同原始岩母在不同的气候、环境、时间的作用下又形成了丰富多样的土——黏性土、无黏性土、粉土、碎石土。不同区域又形成性质各异的特殊土。青藏地区的冻土、西北地区的黄土、南方地区的膨胀土、软土


不同的土具有截然不同的性质和特征,土壤为动植物提供了重要的生存物质基础,有时也成为导致不同的地质灾害的内在条件。正是这些特殊土的存在使我国西南高山峡谷区、西北黄土高原和东南沿海地区是地质灾害多发区。


地质灾害


地质灾害是指由于地质作用(内、外动力,人类活动或综合因素)使地质环境产生突发或渐进的破坏,并造成人民生命财产损失的现象或事件。


常见灾害一览



▲地质灾害示意图/源自百度百科


南方地区膨胀土


膨胀土具有膨胀性、裂隙性、超固结性的特点。类似于土里面的海绵,吸水之后体积增大,失水之后又收缩,这种现象就被称为“膨胀性”这是由亲水矿物蒙脱石和伊利石所导致的。


蒙脱石和伊利石的吸水性很强,水进入矿物中,造成土体的膨胀。遇水膨胀,失水收缩。随着环境的变化,土体内外部的水分蒸发不均,造成土体表面的应力集中,地裂缝裂隙便在土表面产生,且随着时间不断向土体内部发展,这便是膨胀土的——“裂隙性”


裂隙既削弱了土体的强度,又为水进入土体内部提供了通道。裂隙发育——水进入裂隙进一步发育,随着这样的循环不断发展,裂隙贯通,常常会导致滑坡、泥石流等灾害的发生。



▲ 膨胀土/百度百科


西北地区黄土

黄土是以粉砂为主、富含碳酸盐、具大孔隙、质地均一、无层理而具垂直节理的第四系黄色松散粉质土堆积物。黄土结构疏松,力学性质很差


黄土还具有一种特殊的性质,就是对水的作用十分敏感,在浸水或饱水状态下,体积膨胀,迅速崩解,甚至泥化为流塑体,其强度尤其是抗剪强度急剧降低,容易导致斜坡变形破环。


西北地区地貌上位于中国大地貌区划第二级地势阶梯,以山地和高原为主要地貌类型。降水时空分配不均,集中在7~9月,降雨强度大,多以暴雨形式出现。而黄土广泛分布在西北地区,地下水位上升或短期大量降雨,极易引发黄土滑坡、崩塌、黄土湿陷、地面塌陷等一系列地质灾害。



▲ 黄土滑坡实拍图/百度百科


青藏地区冻土

冻土是指在气温寒冷的地区,含有冰的土层或岩层。在高山和高纬度地区,气候寒冷,但降水少,在地表不能形成冰川,由于土层或岩层的年散热量大于年吸热量,使土(岩)层温度降低,其内部的水结冰,将土层中的碎屑颗粒冻结在一起,或岩层中的水冻结,形成冻土。


冻土在冻结状态强度较高、压缩性较低, 融化后承载力急剧下降, 压缩性提高,地基极容易产生融沉。由于气候季节变化和日温差变化,地面塌陷、融沉、融冻泥流、冰湖溃决泥石流等地质灾害较为发育。



▲ 青藏地区冻土冻融循环

(图片来源网络)


南方地区软土

软土主要由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成。软土具有典型的海绵状或蜂窝状结构,这是造成软土孔隙比大、含水率高、透水性小、压缩性大、强度低的主要原因之一。


我国软土分布广泛,主要位于沿海、平原地带、内陆湖盆、洼地及河流两岸地带。软土在受到外部压力和干扰时,会造成软土结构损坏,从而使得其强度减弱,引发滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害。




阿重说

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专业指导 | 霍宇翔
资料整理 | 地质灾害防治协会 冯伊林
编  辑 | 赵奕翾  孙贤芳 琼  玉
校  审丨刘  琪
责任编辑丨戴可人  林汐璐



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