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4.5 气候、土壤与植被
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我们已经追溯了当空气从高压带流向低压区时导致天气变化的几个原因——锋面过境、气浪增强、达到露点，以及海风形成。地球上有些地区经受的这些变化比另一些地区迅速而频繁。
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每日的天气状况可以根据本章所述的原则来解释。然而，除非人们明白地球表面的特征，否则就不可能了解天气要素——温度、降水、气压和风。地球上每一个地方的天气预报员必须从当地的自然和人为的环境方面熟悉天气要素。
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日常天气状况的复杂性可以用当地气候的表述来概括。一个地区的气候是以每日和每个季节的天气状况为基础所做的概括。一般地说，夏季温暖吗？冬季可能有大雪吗？风通常是来自东南方的吗？气候平均值是典型的每日天气状况吗？或者每日、每周的变化如此巨大，所以应该谈论平均变化而不只是平均值？为了对各地气候差异做出合理的描述，我们必须提出这些问题。
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在开始讨论地球上的气候区之前，先描述地球表面的两项主要特征——土壤和植被——是必要的。我们星球的自然地理中，这两大要素与气候变化是密切相关的。当我们观察气候差异时，会立即看到土壤类型和各种植被与温度高低和降水的季节分布相一致。
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土壤与气候
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土壤是自然环境中最重要的组成部分。众所周知，没有土壤就不可能有生命。土壤在水的储存和净化中起着重要的作用，所以对于植物以及动物和人类的生命至关重要。
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土壤的形成
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土壤可以定义为一层包含有机质（死亡的植物和动物）、无机质（风化的岩石物质）、空气和水的细粒物质，它位于下伏的基岩之上。岩石的物理和化学碎裂分解作用称为“风化作用”（见第3章），这是成土作用的开始。风化作用使固体的岩石崩解，最终形成细粒的矿物颗粒。它们同位于其顶部的分解了的有机质，经由水、热量和使有机物发生分解的各种生物营力（例如细菌和真菌）的作用而转变成土壤。成土作用是一种动力过程。发生这种过程的物理、化学和生物活动在不断地起作用。
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虽然主要土类在地球表面分布面积很广，但是给定地点土壤所具有的个别特性，在短距离内会有显著的不同。这种变化主要是由成土作用所涉及的五个主要因素造成的。
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（1）地质因素是母岩（下伏岩石），影响着土壤的深度、质地、排水和营养物质含量。
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（2）气候因素指温度和降水对土壤的影响。温度影响生长季的长度、植被腐烂速度和蒸发速率。降水总量和强度影响生长在一个地区的植被类型，因而也影响腐殖质（即已腐烂分解的有机质）的供应。
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（3）地形因素指陆地的高度、坡向（坡地的朝向）和坡度。所有这些都影响降水量、云量、风、温度、地面径流，以及排水和土壤侵蚀速率。
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（4）生物因素指活的和死亡的动植物，它们给土壤添加有机质，并在营养循环中相互作用。植物从土壤中吸收矿物营养物，然后在死亡时返回土壤。微生物，例如细菌和真菌，协助死亡的有机质分解。而较大的生物，例如蚂蚁和蠕虫，则使土壤混合和通气。
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（5）年代因素指上述四个因素相互作用形成某种土壤的时间长度。试回想，成土作用是一种正在进行的，而且是渐变的过程。形成时间较短的土壤保持着母质的许多特征，而形成时间很长的土壤则受到气候和生物之类的成土因素的影响较多。
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土壤剖面与土壤层
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随着时间的推移，土壤往往发育形成不同厚度的层次。这些层次称为土壤层（soil horizon），简称为土层。它们在结构、质地、颜色和其他特征上各不相同。土壤剖面（soil profile）是显示从地面往下到母质的不同层次的土壤垂直横断面（图4.28）。
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图 4.28 5个主要生态系统中的简化土壤剖面。土壤层次的数目、组成和厚度因土壤类型而异。这些剖面中对最下部的土层（未变化的岩石），即R层均未予表示。
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资料来源：Biosphere 2000: Protecting Our Global Environment, 3d ed. by Donald G. Kaufman and Cecillia M. Franz. (New York: Harper Colins Publishers, 2000), Fig. 16.3, p.313.
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地表层④ ，即O层（O代表有机质organic），主要由新鲜和腐烂的枝、叶、动物粪便、死亡的昆虫等有机质组成。
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A层——表层土，是位于O层之下，以矿物质为基础的肥沃土层。植物营养物丰富，生物活动最强、腐殖质含量最高。腐殖质使该层呈现深色。
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E层——淋洗层，水渗透过土壤，在称为“淋溶作用”（eluviation）的过程中，从A层底部移走了一些有机质和矿物质, 使E层呈浅色。
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