月壤砖

“月壤砖”是未来可能用于月球盖房子的建筑材料，比普通混凝土砖要坚硬得多。为弄清楚“月壤砖”能否胜任月球造房子的任务，再过一段时间，这种“月壤砖”就将搭乘“天舟八号”货运飞船飞向中国空间站，到太空去做暴露实验，验证力学、热学性能，以及能否经受得住宇宙辐射。

“月壤砖”：一块不普通的“砖”

“月壤砖”是我国科学家模拟月壤成分烧制而成的，拿起来密度与普通砖块相当。

“月壤砖”呈榫卯结构，有利于未来拼装建造月球基地。它的抗压强度是普通红砖、混凝土砖的3倍以上，相当于1平方厘米的面积上能承受10多吨的重量。

验证“月壤砖”的关键性能

要在月面盖房子，首先就会遭遇温度剧烈变化的挑战，月昼温度超过180℃，月夜又到-190℃。此外，因为没有大气保护，大量宇宙辐射和许多微陨石会撞击到月球表面，同时还有震动频率高的月震，这些都会对月面建筑材料的力学性能、热学性能和抗辐射性能都提出苛刻要求。

验证“月壤砖”的关键性能包括：

“月壤砖”的力学性能会不会退化。“月壤砖”的保温和隔热的性能怎么样。辐射作用对“月壤砖”的影响。因为月球是真空的环境，所以有大量的宇宙辐射，在宇宙辐射的作用下，“月壤砖”在月球上能不能经受得住。

“月壤砖”如何炼成

采用真空热压烧结的方式形成的“月壤砖”，整个过程大概分为三个步骤，第一个步骤，需要把模拟月壤进行称重，称重之后按照重量放入模具中，但月壤是非常松散的，需要在模具的容器里面进行压制。

工程师操作的就是让它能够均匀地施压，然后形成有效的一个坯体。压力施加完毕后，工程师会把压制成型的、带有模拟月壤的模具放到真空热压炉中，然后加上隔热的一些设施。锁上整个真空实验装置以后，就可以把它升温烧结。

科研人员用实验室模拟出的月壤材料就类似地球土壤一样，是分散的，他们需要通过高温进行烧制，比如采用电磁感应烧结炉可以在十分钟左右将温度加热至1000℃以上，“月壤砖”就烧制完成了。

原位成型工艺

原位成型工艺方法是指将来我们建设月球科研站，可以在月球上就地取材，直接利用月壤、太阳能、矿产等月面原位资源来盖房子，不需要再从地球上运输预制建筑构件。

这样的方式能够极大地降低月面建造的成本。这些模拟“月壤砖”将在太空暴露实验后，为将来真的到月球上盖房子积累科研数据，从而优化实际方案。

为了充分利用上太空实测的珍贵机会，研究团队将带到中国空间站的“月壤砖”设计为柱状和片状两种形态：

柱状“月壤砖”主要用于力学测试；暴露面积较大的片状“月壤砖”则用于热学和辐射效应测试。

除了形态不同，这些“月壤砖”还使用了5种不同的模拟月壤成分、3种不同的烧结工艺，为后续月球基地的建设可以提供更准确的科研数据。

土壤是指地球表面的一层疏松的物质，由各种颗粒状矿物质、有机物质、水分、空气、微生物等组成，能生长植物。

思维导图

一

形成因素

（1）成土母质

成土母质为土壤的发生发育提供最初的物质来源是构成土壤矿物质、提供植物所需养分的物质基础，因此土壤继承了土壤母质很多重要特征。

另外，岩石风化并非成土母质的唯一来源，无处不在的大气降尘也可为土壤发育提供新鲜底物。

（2）气候

气候主要通过温度和降水全面影响成土过程中的物理、化学和生物作用的强度和方向。

其中，热带雨林气候由于全年高温多雨，谭老师地理工作室综合整理植物生长旺盛，微生物分解快，雨水淋溶作用强，导致土壤的有机质被吸收消耗多，积累少。

高纬高寒气候区，植物生长慢，有机质吸收慢，积累多。

干旱气候区，植物少，腐殖质少，有机质来源少 ，积累少。

（3）生物

生物（包括植物、动物和微生物）在自身的生命活动中与土壤之间发生着物质和能量交换，改变土壤结构和孔隙状况。

动物除以排泄物、分泌物和残体的形式为土壤提供有机质，并通过啃食和搬运促进有机残体的转化外，有些动物如蚯蚓、白蚁还可通过对土体的搅动，改变土壤结构、孔隙度和土层排列等。另外，动植物的生长活动也促进成土母质的风化和发育。

微生物在土壤中的主要作用如下：分解有机质，作物的残根败叶和施入土壤中的有机肥料，只有经过土壤微生物的作用，才能腐烂分解，释放出营养元素，供作物利用；并且形成腐殖质，改善土壤的理化性质，分解矿物质。

例如磷细菌能分解出磷矿石中的磷，钾细菌能分解出钾矿石中的钾，以利作物吸收利用。固定氮素。氮气在空气的组成中占4/5，数量很大，但植物不能直接利用。土壤中有一类叫做固氮菌的微生物，能利用空气中的氮素作食物，在它们死亡和分解后，这些氮素就能被作物吸收利用。

（4）地形

地形主要通过影响其他成土因素而发生作用以及在重力作用下对地表的物质和能量进行再分配。

平原、低地等地势低平的地区有利于外力堆积，土层深厚。

高原山地地区地势高，生长条件较差，植物生长量小，有机质少，肥力低。

陡坡落差大，土壤易受重力作用和外力侵蚀的影响，土层薄。

（5）人类活动

云南元阳梯田

人类活动通过调节和改变其他成土因素来控制土壤的发育程度及方向，对土壤发生演化起着不可忽视的作用。

因此，合理的人类活动将会促进土壤发育，不合理的人类活动将加速土壤退化。

土壤的形成过程

二

土壤结构

土壤由矿物质和腐殖质组成的，固体土粒是土壤的主体，约占土壤体积的50%，固体颗粒间的孔隙由气体和水分占据。

（1）矿物质：

土壤矿物质是岩石经过风化作用形成的不同大小的矿物颗粒（砂粒、土粒和胶粒）。

土壤矿物质种类很多，化学组成复杂，它直接影响土壤的物理、化学性质，是作物养分的重要来源之一。

（2）有机质：

有机质含量的多少是衡量土壤肥力高低的一个重要标志，它和矿物质紧密地结合在一起。在一般耕地耕层中有机质含量只占土壤干重的0.5%～2.5%，肥沃的黑土大约可达5%，但它的作用却很大。

有机质的组成中绝大部分为腐殖质，腐殖质的作用主要有：作物养分的主要来源、增强土壤吸肥保水能力、改良土壤物理性质和促进土壤植物的生长。

（3）水分：

土壤是一个疏松多孔体，其中布满着大大小小蜂窝状的孔隙。存在于土壤毛管孔隙中的水分能被作物直接吸收利用，同时，还能溶解和输送土壤养分。

（4）空气：

土壤空气既可以促进土壤形成，又促进作物生长，调节土壤温度和促进根系呼吸作用。

三

土壤类型

（1）按形态划分：

可分为三种：

砂质土——渗水速度快，保水性能差，通气性能好 。

黏质土——渗水速度慢，保水性能好，通气性能差。

壤土——渗水速度⼀般，保水性能⼀般，通气性能⼀般。

（2）按颜⾊划分：

红壤：分布于我国南方季风气 候区，土层深厚，质地粘重，肥力差，呈酸性；

云南东川红土地

黄棕壤：分布于长江流域与秦岭淮河之间，呈弱酸性，自然肥力比较高；

黄棕壤

棕壤：分布于山东半岛和辽东半岛。土层较厚，质地比较粘重，表层有机质含量较⾼，呈微酸性；

棕壤

褐土：分布于暖温带半湿润、半干旱季风气候区。呈中性、微碱性，腐殖质层较厚，肥力较高；

褐土

黑钙土：分布于东北平原，腐殖质含量最为丰富，土壤呈中性⾄微碱性，土壤肥力高。

黑钙土

我国土壤类型空间分布

四

土壤问题

（1）土壤污染：

当土壤中含有害物质过多，超过土壤的自净能力，就会引起土壤的组成、结构和功能发生变化，微生物活动受到抑制，有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累，达到危害人体健康的程度，就是土壤污染。

土壤危害大，会导致农作物的污染、减产，导致生物品质不断下降，危害人体健康。

土壤污染具有隐蔽性和滞后性它往往要通过对土壤样品进行分析化验和农作物的残留检测，甚至通过研究对人畜健康状况的影响才能确定。

土壤污染的累积性和不可逆转性。重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程，许多有机化学物质的污染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往往很难恢复，有时要靠换土、淋洗土壤等方法才能解决问题，其他治理技术可能见效较慢。

（2）土壤酸化：

土壤酸化与雨水淋溶及过度使用化肥等有关。

产生的危害：土壤中铝、锰、铅等重金属元素在酸性条件下会容易释放出来，致使作物根系中毒死亡；

另外，多铝、锰、铅等重金属元素与肥料钾、钙镁、钼等元素拮抗，影响根系吸收而发生缺素症；

土壤酸化还产生二氧化氮等有害气体，使作物中毒。

解决土壤酸化的措施：施用石灰调节土壤pH值，调整酸性。施肥应增施有机肥生物肥搭配少量化肥。

施用熟石灰

增施有机肥

（3）土壤侵蚀：

土壤侵蚀是指土壤及其母质在水力、风力、冻融或重力等外营力作用下，被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。

按侵蚀营力分类，通常分为水力侵蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀和风力侵蚀等。

其中水力侵蚀是最主要的一种形式，习惯上称为水土流失。

水力侵蚀分为面蚀和沟蚀

重力侵蚀表现为滑坡、崩塌和山剥皮

风力侵蚀分悬移风蚀和推移风蚀。

其危害有：

损失土壤资源

降低土壤肥力

破坏生态环境

淤塞河道

加剧洪涝等

治理措施以以水利工程、生物工程和农业技术相结合的水土保持综合治理为主。

工程措施包括：坡面治理⼯程、沟道治理⼯程、小型水利⼯程 。

坡面整治

生物措施包括：

造林种草、绿化荒山和农林牧综合经营等。

农林牧综合经营

农业措施包括：

改变地面微地形，如垄沟种植；增加地面覆盖，如覆膜；增加土壤入渗，如深耕改土等。

地膜覆盖

（4） ⼟壤盐渍化：

土壤盐渍化分为原生盐渍化和次生盐碱化两类。

其中不受人为影响，自然发生的土壤盐渍化为原生盐渍化；而由于人类活动引发的土壤盐渍化为次生盐渍化。

其发生的原因有自然原因和人为原因。

自然原因：

气候——蒸发量大于降水量；

地形——地形高低影响水盐运动的方向；

土壤颗粒——土壤颗粒粗细影响水盐运动的速度和高度；

水文——沿海、沿江河，促积盐。

人为原因：

主要通过改变自然条件来影响土壤盐碱化程度。

如有些地方浇水时大水漫灌，或低洼地区只灌不排，以致地下水位很快上升而积盐。

其危害有：肥力下降、土壤板结和抑制微生物活动等。推荐关注地理图文

改良措施：

水利改良——井排井灌和鱼塘台田模式等；

鱼塘—台田模式

化学改良——使用酸性盐类物质；

生物改良——种植耐盐作物；

农业改良——秸秆还田、施用有机肥和种植绿肥等。

秸秆还田

五

试题链接

1. （2018 · 浙江）土壤是各种自然地理要素共同作用的产物，土壤有机质含量高低反映了当日自然环境特征。完成下列各题。

（1）下列地区土壤有机质含量最高的（ ）

A. 山东半岛温带森林

B. 大兴安岭西侧草原

C. 西双版纳热带森林

D. 内蒙古高原西部荒漠

（2）从我国内蒙古东部到西部的天然植被变化体现了地理环境的（ ）

A. 纬度地带分异规律

B. 干湿度地带分异规律

C. 垂直分异规律

D. 地方性分异规律

【答案】 1. B 2. B

【解析】

（1）土壤有机质多少与枯枝落叶多少及热量条件有关。温度较低的地方，微生物作用慢。有机质积累多，高温湿润的地区虽然生物的生长量大，但由于微生物活动旺盛，故土壤积累的有机质少。大兴安岭西侧草原，草类茂盛，草类植被的根系主要集中表层，枯枝落叶多，而且该地纬度较高，微生物作用慢有机质积累多，故选B。

（2）从我国内蒙古东部到西部，由于距海远近不同，导致降水多少不同，从导致自然带呈现出由森林-草原-荒漠的递变规律，属于干湿度地带分异规律，故选B。

2. （2016 · 全国）磷是土壤有机质的重要组成元素，也是植物生长的营养元素。土壤水分增加有利于磷累积，气温升高和流水侵蚀会减少土壤中磷累积。图中示意我国四川西部某山地东坡土壤中磷累积量的垂直变化量。

（1）磷高累积区是（ ）

A. 高山草甸带

B. 高山冰雪带

C. 山地针阔叶混交林带

D. 常绿阔叶林带

（2）与磷高积累区相比，该山坡2000~3000米处（ ）

A. 大气温度较低

B. 生物生产量较低

C. 土壤含水量较低

D. 地表径流量较小

【答案】 1. A 2. C

【解析】

（1）读图可知磷高累计区位于海拔4000m左右，四川地处亚热带季风气候区，西部某山地基带应为亚热带常绿阔叶林，随着海拔升高，依次出现落叶阔叶林、针叶林、高山草甸带、高山冰雪带等。海拔4000米应为高山草甸，故A正确，B、C、D错误。故选A。

【图解】

写在最后：磷元素是由岩石风化而来的，通过化学风化过程，磷元素从岩石中释放出来，并在土壤中为陆地植物所利用。温度升高，植物光合作用增强，植物吸收磷元素增加，土壤中的磷元素减少；磷能溶于水，降水时磷能从土壤中淋失，同时降水形成的坡面径流也会将土壤颗粒带走，从而引起土壤有机质的下降。

本题通过了解磷元素在不同自然地理系统中的变化来反演自然地理环境特点。

3. 农用大棚长期处于封闭或半封闭状态。随着使用年限增长，我国北方不少大棚内土壤次生盐渍化逐渐显现，对大棚农作物以及周边环境造成一定影响。究其原因主要有：灌溉水含盐量高；过量施用化肥等。

简述北方农业大棚内土壤次生盐渍化的形成过程，并分析其危害。

【答案】

形成过程：北方农业大棚长期处于封闭或半封闭状态，缺少雨水淋洗；灌溉用水含盐量较高，过量施用化肥为土壤带来了大量的盐分；盐分随毛管水上升到地表，水分蒸发后盐分富积，引起盐渍化。危害：使土壤肥力下降，降低农作物品质和产量；使地下水盐分含量超标、增加周围水体富营养化等环境风险；间接威胁居民饮用水安全；次生盐渍化严重的大棚土壤易被荒置，造成我国土壤资源的浪费。

【解析】

本题取材于劳动中存在的现实问题，以我国北方不少大棚内土壤次生盐渍化逐渐显现为背景，主要考查对土壤盐渍化以及次生盐渍化的理解；根据产生的原因及过程，推断次生盐渍化对农作物及其周边环境的危害。

土壤盐渍化是指土壤底层或地下水的盐分随毛管水上升到地表，水分蒸发后，使盐分积累在表层土壤中的过程。据材料可知，农业大棚长期封闭的栽培环境，温度、蒸发量等较高，利于盐分向地表集聚，又因没有雨水淋溶作用等降低盐度的过程，因此盐分易积累在表层土壤中，危害大棚农作物的生长。此外过量施用化肥、不合理的灌溉，易导致高矿化度地下水位上升，一方面危及周边居民用水安全，另一方面也加剧大棚土壤次生盐渍化程度，危及耕地的可持续利用。

4. “土，地之吐生万物者也；壤，柔土也，无块曰壤。”自古以来，土壤便承载着百姓五个丰登的希冀，知识面对日益恶化的土壤污染形势，大地厚土载污，毒害不断加重，治理迫在眉睫。

下表为我国2016年土壤污染状况统计表，读表完成问题。

针对我国日益严重的土壤污染形势，请你从源头上减少土壤污染提出合理可行的措施。

【答案】

对污染企业加强监管，实行达标排放；加大科技投入，改进固体废弃物处理方式；发展绿色农业，合理施用农药化肥；实行矿区复垦，妥善处理矿区尾矿、矿渣；制定和完善相关法律、法规，加强执法；加强宣传和教育，提高公众环保意识等。

【解析】

本题考查土壤污染的防治。

由材料图标可得，土壤污染主要是工业排污，农业农药化肥污染好生活垃圾污染等，采取的措施应主要从健全法律法规、污染源治理、开展污染土壤修复技术研究、宣传教育等角度分析回答，答题时注意从工业、农业和生活角度从源头防治土壤污染，企业加强监管，实行达标排放，实行矿区复垦，妥善处理矿区尾矿、矿渣；农业合理使用农药化肥。

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