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同学们大家好，我是来自北京市第八中学的地理教师孙雪萍。课前给大家布置了一个小任务，采集居住地附近的土壤样本。都准备好了吗？今天就让我们带着采集的土壤样本，一起来学习第五章第二节土壤相关的知识。有人私有土，万物土中生。土壤或许是我们日常生活中最不起眼的东西，但却也是人类世间万物赖以生存和发展的物质基础。以同学们上节课学过的植被为例，在自然界中，土壤是如何影响植被景观的？下面我们先通过一个小活动来了解一下，解密自然奇景。菲律宾宝和岛的巧克力山宝和岛位于东南亚菲律宾群岛的中南部，左侧是宝和岛的景观图，右侧为宝和岛的气温曲线和降水量柱状图，宝和岛的景色奇怪在哪里？线索就在左侧的景观图中，你发现了吗？是习在这些石灰岩小山丘上。据统计，这样的小山丘在岛上有 1000 多座。尽管山下森林茂密，但奇怪的是山丘上却只长草不长树，就像一个个草垛。而且每年旱季，草堆干枯变成褐色，就像一排排巧克力摆放在大地上，巧克力山的称谓由此而来。

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了解了巧克力山奇特的景色，请同学们思考两个问题，1，宝和岛的植被类型是什么？问题二，巧克力山为什么只长草不长树呢？你有答案了吗？我们一起来看一下。第一个问题，职位类型是什么呢？首先，通过观察左侧的景观照片，我们可以得到一些线索，图中植被茂盛，以高大的乔木为主，并且植被的垂直分层很明显。再来看右侧的气温曲线和降水量柱状图，首先气温全年高温，冬半年的平均温度也在 2050 度以上，将降水量大集中在 6- 10 月，全年分为明显的汉语两季。再根据宝和岛的地理位置，可以确定当地气候为热带季风气候，所以宝和岛的植被类型为热带雨林。第二个问题，为何宝和岛的山丘上不长树？其实这与山丘的岩性有关。宝和岛的山丘主要由石灰岩组成。前面学习喀斯特地貌石，我们了解到石灰岩容易被流水溶时，山区地表土层薄，极易发生水土流失。由于宝和岛位于热带季风气候区，雨季降水量较大，石慧岩非常容易被雨水冲刷溶蚀，土壤贫瘠，进而难以维持高大的乔木的生长。由此可见，正是石灰研制的土壤孕育了宝和岛巧克力山的神奇景色。

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想要了解神奇的土壤，首先我们需要知道在地球上什么样的地表覆盖才可以叫做土壤。在这三幅地球陆地景观中，只有一个是有土壤覆盖的，你能推断出是哪个吗？是啊，最后一个你答对了吗？相比 3 幅图，你认为什么样的陆地表层才可以称作土壤？是能够生长植物生长需要养分，所以土壤最本质的属性是要求具有肥力。我们把陆地表层具有一定肥力，能够生长植物的疏松表层称为土壤。

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那具有肥力的土壤是如何形成的？要想知道这个问题的答案，首先我们需要知道土壤是由什么组成的，下面请同学们观察自己采集的土样，通过观察判断土壤的组成。这是老师在北京八中校园内采集的土壤样本，通过观察我们可以看到土壤的主体是一些大小不等的固体颗粒。除了固体颗粒，你还有其他发现吗？在这份校园土壤样本中，我们还可以找到一些根系。

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另外，老师在校园内采集土壤的时候，还有一个意外的发现，大家知道这是什么吗？是蚯蚓的粪便。你在采集土壤的时候，有没有遇到一些生活在土壤中的小动物？其实土壤中除了这些肉眼可见的动植物及残体，还有很多肉眼看不见的微生物，为了让它们献身，我请学校的生物老师做了一项实验，将土壤溶液放进培养皿中进行培养。几天后，培养米中出现了一大片菌群。现在请同学们利用干纸巾擦拭手部，以保证手部干燥。然后将采集的土壤样本放在手中轻轻捻一下，你感觉到湿润了吗？这表明土壤中有什么呢？对，是水分。除了这些，土壤中还有什么呢？下面请大家观察一个小实验。

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当土壤浸泡在水中，有气泡产生，这说明土壤中有什么呢？对，是空气。通过观察土壤样本，总结一下，土壤中都有什么呢？有固体颗粒、植物根系、动物、微生物、水和空气。按照物质成分来讲，土壤中的固体颗粒大部分都是矿物质，它也是土壤的主要组成部分，植物根系、动物残体、微生物及其分解合成的有机化合物统称为有机制。肥力是土壤重要的属性，而有机制的含量是土壤肥力高低的重要标志。对于健康的土壤来说，矿物质、有机制、空气、水分这四个组成部分缺一不可。而且对理想的土壤来讲，这四部分还有一定的体积比例，矿物质为45%，有机质为5%，空气和水分比例相当，这种体积比保证了土壤中固体和孔隙的合理比例，使植物根系在土壤中既能吸收到充足的养分和水，还能够进行呼吸作用。

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通过观察土样，我们学习了土壤的基本组成，现在老师要给大家布置一项小任务了，请为你的土壤样本制作土壤标签卡，标签卡上的信息不做限定，但需要尽可能展现土壤样本的属性特征。相信大家有很多描述的角度，这是老师为北京巴中的校园土所制作的土壤标签，包括采集地点和时间、颜色、土壤颗粒大小、易碎度、湿度、生物情况以及制作人和制作时间等。观察土壤是为了更好的认识、了解土壤，好的观察角度非常重要。在野外，我们应该注意观察土壤哪些方面的特性，才能尽可能准确、全面、快速地进行土壤的辨识。接下来我们一起来看一下在野外应该如何观察土壤。首先，请同学们观察这 4 幅图中的土壤，你认为它们之间最典型的、差异最大的特征是什么呢？很明显是土壤颜色，是土壤最重要的外部特征之一。这 4 种土壤就是用颜色来命名的，分别是黄土，高原的黄土、东北平原的黑土、南方低山丘岭的洪壤和四川盆地的紫色土。在自然界中，土壤的颜色有很多，是土壤中的什么成分赋予了它这些颜色。先来看黄土、褐土和黑土三种土壤，从下至上，土壤的颜色依次加深。土壤颜色的深度与什么因素有关？其实这与土壤中有机制的含量有关。在黑色系中，土壤中有机质的含量越高，颜色越深。相比三种土壤，黑土中的有机质含量则是最高的。除了有机制，矿物质在土壤颜色中又起到了什么样的作用？它有着更神奇的效果，让土壤有了除黑以外的其他颜色。

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氧化铁是调色高手，当它在土壤中的含量较高时，土壤发红或棕红色。例如红壤铁又是一种善变的物质，当它与水作用且氧气缺乏时，氧化铁又变成了氧化亚铁，使土壤呈现灰蓝色，例如青土、黄土的颜色，黄色则是由于土壤中含有较多的氧化钙的缘故。在北京中山公园的设计坛，你可以同时看到 5 种不同颜色的土，这些土是 500 多年前从全国各地纳供而来的。设计谭中土壤的分布也大体上符合中国土壤分布概况，东方多水稻土呈青色，南方多红壤，西北干旱土、盐碱土呈白色。中部的黄土高原是黄土，东北是黑土。认识土壤只是远远的观察颜色还不够，我们还需要靠近了去仔细观察。

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这里有 3 个土壤样本，请问同学们这 3 种土壤除了颜色以外，在哪些方面还存在差异？细心的同学肯定已经发现了，是土壤的颗粒大小不一样，下面请同学们取一定量的干燥的土壤样本放在手掌中进行研磨。你有什么感觉？或许你会有明显的砂粒感，或许你会觉得稍微有点黏。这 3 种土壤在进行研磨的时候，第一种沙粒感最为明显，第三种则会比较黏。第二种土壤介于两者之间，研磨感觉的不同其实与土壤粒径的大小有关。我们将三种土壤经过机械研磨和物理筛选，发现三种土壤都可以大致分为三个级别的例径，按例境由大到小依次为沙粒、粉粒、粘粒。也就是说这三种土壤都是由这三种粒径的矿物质组成的，只是比例搭配不同，我们把不同粒级的矿物质在土壤中所占的相对比例叫做土壤质地，其中沙粒较多的为沙土，黏力较多的为黏土，各种组份均匀的为壤土。土壤质地也是土壤观察的重要方面。

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这里可能有的同学会有疑问了，为什么直观看上去粘土的颗粒远比另外两种颗粒还要大一些，年龄不是毕竟最小的吗？想要知道这个问题的答案吗？先请同学们仔细观察下面的小实验，这是土壤的渗水实验，下面请大家先看实验，下面我们来做一组土壤的渗水实验，取沙土、壤土和黏土三种土质的土，倒入等量的水，同学们可以观察一下 3 种土的渗水的现象，请同学们结合土壤粒径组合情况，推测一下哪一个土壤样本的渗水是最多的，并说明原因。这是最终的实验结果。

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最左侧的土壤渗水最多，而最右侧的土壤样本渗水最少，你答对了吗？结合粒径组合示意图，我们可以确定从左向右土壤依次为沙土、壤土和黏土。沙土孔隙较大，水分可以比较容易地通过。而最右侧的粘土土壤空隙较小，水分不容易通过，因此它的渗水也最少。由此我们可以得出结论，沙土的透水性是最好的，黏土最差，壤土位于二者之间。在实验中，倒入等量的水，最后 3 个杯子流到杯底的水量是不一样的。沙土最后流到杯底的水与倒入的水量几乎相等，而其他两个杯子中的水明显少了。

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那问题就来了，没有下肾的水去哪了？相信大家已经注意到了，壤土表面几乎没有积水，没有下山的水是被保留在了土壤当中，而黏土中大量的水积在了表层。粘土透水性差，土壤粘性大，在缺水状态下非常容易发生板结，这也是为什么粘土颗粒看上去比较大的主要原因。这些没有下渗的水会对植物生长产生哪些影响？我们知道，土壤中的水分对于生物而言，不仅仅是影响土壤中的空气含量和根系吸收水分这么简单，根系对矿物质的吸收也需要依靠水分，土壤质地不同导致土壤中的含水量不同，从而影响土壤中对水分、矿物质的吸收以及呼吸作用。

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沙土中含水量较少，土壤极易出现缺水的状况，不利于植物的生长。在黏土中，由于表层积水，土壤中空气较少，会导致根系缺氧。其次，由于能量供应不足，还会影响植物对水分和养分的吸收，而瓤土则比较适合植物的生长。再来问大家一个问题，学习了土壤的透水性，请尝试解释一下，为什么沙地的西瓜比较甜？你有答案了吗？我们知道影响含糖量的因素有很多，其中与昼夜温差的关系最为密切。沙土含水量较少，白天升温较快，土壤温度高，热量充足，晚上降温也较快，温度低。因此，相较其他类型的土壤，沙土的昼夜温差更大，让西瓜的味道更甜。

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肥力是土壤的最重要也是最本质的属性。土壤质地可以影响土壤水分、矿物质、空气及热量等状况，进而间接作用于土壤中的植物、动物和微生物等的生长，影响土壤有机质的形成与分解，从而影响土壤的肥力。在实际的农业生产中，评估一个土壤是否优质，除了肥力，还有水、气、热三个方面。

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小结一下土壤质地对土壤肥力的影响。首先，沙土的透水性、通气性最好。由于含水量低，土壤的温度、升温、降温都比较快，保肥性较差。而粘土透水性、通气性较差，因为含水量高，所以土壤保温效果较好。而壤土则介于沙土和黏土之间，最适于作物的生长。讲到这里，请同学们思考一个问题。以沙土为例，保水保肥能力较差，也就是漏水漏肥。那漏掉的水和肥去哪了？当然是在地表以下，那地表以下土壤又呈现出什么样子？这也是野外观察土壤的第三个维度，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、大致呈水平展布的土层构成。这些土层是土壤形成过程中物质转化、迁移积累的结果。在自然界中，森林土壤剖面构造最为复杂，如图所示，共包括 6 层。下面请大家结合矿物质有机制随水分在土壤中自上而下的运移规律，尝试将这 6 层进行排序构建森林土壤剖面。

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你排出来了吗？一起来看一下。这是自然界中森林土壤剖面的结构，自上而下依次为有基层、辅治制层、林容层、奠基层、母质层、母研层。同学们，你做对了吗？这些形态各异的土层分别有哪些特点？下面我们来逐一看一下。有机层以分解和半分解的有机制为主，辅之，质层颜色较深，多呈灰黑色或黑色。在玲绒层，由于溶解于水的矿物质随水的下肾向下运移，导致本层矿物质淋湿颜色较浅。这些临时的矿物质在临融层下方发生沉淀，形成了质地粘重、坚实的电极层，颜色呈棕色或红棕色。母质层是由疏松的风化碎屑物质组成，最后一层是由坚硬的岩石组成的。

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母岩层。以上是自然界中森林土壤剖面的构造，自然土壤经过人为耕作就变成了耕作土壤。耕作土壤的剖面构造呈现出什么样的分层特点？如图所示，耕作土壤剖面大致分为三层，自上而下依次为耕作层、理层、自然土层。最上层为耕作层，又称表土层或成熟土层，土质疏松，有机质比例高，颜色较深。中间为离底层，又称为亚表土层，土层紧实，颜色较浅，具有薄水保肥的作用。最下层为自然土层，味精，耕作熟化，不利于作物的生长。对比森林土壤剖面与耕作土壤剖面，可以看出，森林土壤剖面的结构更复杂，分层较多，而耕作土壤剖面则简单很多。

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火星目前已经成为科幻题材当中外太空移民的热点地区。 2020 年7月 23 日在海南文昌，中国首个火星探测器天问一号发射成功，标志着我国也开始了火星探测的征程。但是想要去火星上生存，首先得知道火星上是否存在能够生长植物的土壤，对吗？左侧第一张，这是人类第一个登录火星的探测器机遇号火星车拍回的火星陆地表层照片。

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第二张是一张真实的彩色照片。请大家结合所学知识，观察火星陆地表层土的状况，判断火星土是否为土壤。如何观察火星陆地表层土的状况，我们可以观察它的颜色、土壤颗粒等。火星土是否为土壤。判断是否为土壤可以从概念和组成两个方面来看，从概念上，火星陆地表层较为疏松，但没有植物，推测是没有肥力的。从组成上看，右侧的数据显示火星土的成分主要为矿物元素，不含有机制，所以火星的陆地表层土并不是土壤。小结一下，本节课我们学习了土壤三个方面的知识，首先是土壤的概念，第二通过观察采集的土壤样本，了解了土壤的 4 个组成部分。第三我们学习了如何在野外去观察土壤。这堂课就到这里，谢谢大家。