搜索
第四章：土壤的形成和发育土壤的形成：是成土母质在一定的水热条件和生物的作用下，经过一系列的物理、化学、生物过程并经过一定的发育时间而形成的。土壤的形成是多种因素综合作用的结果。地质大循环与生物小循环影响到了土壤与成土环境之间的物质、能量的交换和转化，进而影响到土壤剖面层次和形态的发育及土壤肥力的发育一、土壤的形成因素及其在土壤发生中的作用（一）土壤的形成因素土壤的形成因素（也称成土因素）：是影响土壤形成和发育的基本因素，它是一种物质、力、条件的关系或组合，它们对土壤的形成已经产生影响或将要产生影响。•土壤的形成和发育，不受“基因”的控制，而受外界条件的影响。•土壤的形成很缓慢或很隐藏，要观察到土壤的形成及土壤在形成过程中特征的变化几乎是不可能的，我们只能通过对成土因素的差异与土壤差异的相关性的研究，来研究成土环境与土壤发生之间的关系19世纪未，俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫(Dokuchaev,1846-1903)通过对俄罗斯大草原土壤的调查,提出土壤的五大成土因素，即气候-climate母质-parentmaterial生物-biology地形-topographty时间-time20世纪40年代美国著名的土壤学家汉斯鲁尼（HansJenny）发展了道库恰耶夫的成土因素学说，提出了“土壤形成因素——函数”的概念s=f(cl,o,r,p,t……)(二）成土因素对土壤形成所起的作用1、母质首先，母质的矿物组成、理化性状、在其它因素的制约下，直接影响着成土过程的速度、性质和方向其次，母质对土壤理化性质有较大影响。再次：不同母质发育的土壤矿物组成也有较大差异总体上讲成土过程进行时间越久，母质与土壤在性质上的差别也就越大，但母质的某些性质仍然会顽强地保留在土壤中。2、气候a：直接参与母质的风化。水热状况直接影响到矿物质的分解与合成以及物质的累积和淋失。b：控制植物的生长和微生物的活动，影响有机质的累积、分解，决定养分物质循环的速度。（1）湿度对土壤形成的影响a、影响土壤中物质的迁移在蒸发量略大于降水量的地区：降水能向下迁移，但只能达到一定的土层深度，所以物质的淋溶作用较弱，土壤的的盐基饱和度高，呈中性至微碱性反应，土壤剖面中常有钙积层。在降水量大于蒸发量的地区：土壤水分的运动方向以下行为主，这时土壤中的物质遭到淋溶，土壤的盐基饱和度底，酸性强。地表长期积水：土壤水分的运动停滞，往往形成沼泽化土壤。蒸发量远远大一降水量的地区：土壤中水分的支出远远大于收入，其水分收支差额需要有地下水补充，如果地下水距地表较近而且地下水矿化度高，往往导致土壤盐渍化现象的发生。（2）湿度影响土壤中物质的分解、合成和转化土壤湿度大不利于有机质的分解，所以在其它成土因素相对稳定的条件下，表层土壤中的有机质的含量随大气相对湿度的增加而增加。而土壤湿度大有利于矿物质的风化和迁移，所以湿润地区土壤的风化程度高，而干旱地区的土壤风化程度低。又比如在热带亚热带丘陵地区，湿度大不利益针铁矿向赤铁矿转化，土壤中针铁矿含量增加而赤铁矿含量减少，土壤往往呈黄色而不是红色，所以土壤湿度的增加，土壤由红色向黄色转化。2、温度对土壤形成的影响温度直接影响到矿物的风化和合成及有机物质分解和合成。温度的增加，化学反应的速率也随之增加，温度从0——50℃，矿物质的溶度积增加7倍，在热带地区岩石的风化速率、土壤的形成速率，风化壳的厚度，土层的厚度都比温带和寒带地区高。湿度和温度并不是单独作用于成土作用的速度和方向，而是两者相互配合，共同作用于土壤的形成过程在热带地区，在高温条件下，如果水分条件充足，则矿物的风化程度深，土壤向着砖红壤的方向发展，如果高温条件下，水分不足，则矿物的风化程度弱，土壤向着燥红壤的方向发展。有机质的矿质化和腐殖化也是受水热条件的共同影响，温度在45—50℃，湿度在60—65%,有机质的矿质化最大，有机质的分解可达总量的90%，温度和湿度都超过上述范围时，矿质化受阻，可促进腐质化作用，有利于腐殖质的形成。3、生物a、母质的这种吸附能力还很微弱，被吸附的养分随时有再次淋失的可能。b、这种吸附发生在整个母质层中，不能使分散的养分向表层累积和集中。c、这种吸附是一种广泛性吸附而不是选择性吸附，不易累积养分。母质吸附能力的缺陷植物在土壤形成中的作用a、植物能有选择性的吸收养分，能逐步调整母质中养分的比例使其更加适应植物的生长。b、植物具有集中养分的能力。c、植物具有累积养分的能力微生物在土壤形成重的作用a、微生物能固定空气中的氮素，把空气中的氮素还原为氨，从而丰富母质中的氮素b、微生物能使有机质的合成与分解循环进行，使养分能循环利用c、在土壤中腐殖质的形成也是一个微生物所主导的生物化学过程动物对土壤形成所起的作用：土壤中的动物从微小的原生动物到高等脊椎动物在土壤中都有独特的生活方式，它们参与了一些有机残体的分解破碎作用以及搬运、疏松土壤和母质的作用，某些动物还参与土壤结构的形成，有的脊椎动物能够翻动土壤，改变土壤的剖面层次。4、地形（1）、地形影响到地球表面物质的重新分配冲积物坡积物洪积物残积物（2）、地形影响到了地球表面热量和水分的重新分配例如，随着河谷地形的演化，在不同地形部位上，可构成水成土（河漫滩）→半水成土(低级阶地)→地带性土(高级阶地)的发生系列。地形对热量的影响：不同的海拔高度、坡度、坡向对太阳辐射的吸收和散射不同，从而影响到热量分配的不同。大的地形分布和排列能影响到气候带和生物带的分布，例如山脉的走向、海拔高度造成了不同的生物气候带，而使土壤相应地呈现水平地带性分布规律和垂直分布规律。中小地形主要影响土壤水热条件、养分、质地、土壤厚薄的差异，使土壤呈现局部地域性分布规律。5、时间时间是一切事物运动变化的必要条件。土壤的形成和发展也不例外，土壤是在上述母质、气候、生物、地形等成土因素的作用下，随时间的进展而不断运动变化的产物，时间越长土壤的性质及肥力的变化越大。土壤的年龄：指土壤的发生发育时间的长短，有绝对年龄和相对年龄之分。绝对年龄：该土壤在当地新鲜风化层或新母质上开始发育的时间算起迄今所经历的时间。相对年龄：土壤的发育阶段或发育程度综上所述，每一个成土因素在土壤的形成过程中都有自己的特点。母质是形成土壤的物质基础；气候中的热量是能量的最基本来源；生物通过自己的生命活动将无机物→有机物，将太阳能→生物化学能，并以无限循环的方式将它们保存下来；地形影响着地表物质和能量的再分配，间接地对土壤形成过程起着不同的作用；时间是土壤形成过程中的一个必要条件。任何一个空间因素或它们综合作用的效果都随时间的增加而加强。（三）地质大循环和生物小循环对土壤形成所起的作用地质大循环：岩石矿物经过风化形成的可溶性养分和粘粒等风化产物，随雨水流至地处，进入河流，汇入海洋，再经过漫长的地质年代，重新形成岩石的过程。地质大循环是一个从岩石——风化产物——岩石的过程，它的特点是时间长、涉及的范围广，营养元素有向下淋失的趋势。生物小循环：土壤中的生物，特别是绿色植物选择吸收各种矿质养分，通过光合作用合成有机物，当生物体死去之后，生物残体通过微生物的分解作用，各种养分又重新释放出来，供给土壤生物循环利用，这一周而复始的过程称之为生物小循环。生物小循环是一个从无机养分——有机养分——无机养分的过程，去特点是：时间短、范围小、养分有向上富集的趋势。大小循环的关系二、土壤发生中的基本成土过程（一）原始的成土过程岩石或岩石的风化产物在微生物、藻类、地衣、苔藓等作用下，缓慢变化，形成粘土矿物、释放矿质养分并开始累积氮素和有机质的过程。岩漆阶段：自养型微生物（绿藻、硅藻）及共生固氮微生物，将营养元素吸收到生物体内的过程。地衣阶段：出现自养型微生物（细菌、粘液菌、真菌、地衣），着生在岩石的细小孔隙中，通过生命活动促进矿物的进一步分解，并不断增加粘粒和有机质。苔藓阶段：生物风化和成土过程大大加快，为高等绿色植物的出现和生长奠定基础。（二）有机质的累积和消耗过程有机质的累积过程是在木本和草本植被下有机质在土体上部积累的过程，该过程在各种土壤中都存在。1、漠土有机质的聚集过程：2、草原土有机质的聚集过程：3、草甸土有机质的聚集过程：4、林下有机质的聚集过程：5、高寒草甸土有机质的聚集过程：6、泥炭聚集过程：有机质的消耗过程是当自然土壤被开垦后，有机质被微生物分解，使土壤有机质含量下降的过程。积钙过程：在干旱半干旱地区土壤中含钙碳酸盐发生运动积累的过程。脱钙过程：在降水量大于蒸发量的条件下,碳酸钙转化为重碳酸钙而溶解淋失的过程。（三）脱钙和积钙过程矿物颗粒由粗变细，形成粘粒的过程，包括两个方面：a、粘化过程：原生矿物风化形成粘土矿物，由粗变细的过程。b、淋移粘化过程：表层土壤粘粒发生淋移，在下层土壤淀积下来的过程。（四）粘化过程（五）盐化与脱盐化过程、碱化和脱碱化过程盐化过程：在干旱少雨地区岩石风化释放出的可溶性盐类物质，不能被淋洗出土体，而在表层土壤累积起来，或地下水含盐量高，随水分的蒸发，盐分随水分上升并在表层土壤累积，形成盐渍化土壤的过程。脱盐化过程：通过灌溉、开沟排水、降低地下水位等措施淋洗掉土壤中可溶性盐类物质的过程。碱化过程：实际上就是土壤胶体上钠离子饱和度增加的过程。土壤胶体上吸持较多交换性钠，使土壤呈碱性反应，并引起土壤物理性质恶化的过程。结果在土壤底层形成具碱化层的碱化土，pH值大于9.0。脱碱化过程土壤胶体上钠离子饱和度减少的过程，通过淋洗和化学改良，从土壤吸收性复合体上除去钠离子的过程。（六）富铝化过程在热带、亚热带地区的高温、高湿条件下，岩石强烈风化，盐基、硅质流失，铝、铁、锰等相对富积的过程。正长石的水解2KAlSi3O8+H2CO3KHAl2Si6O16+KHCO3正岩石酸性铝硅酸盐KHAl2Si6O16+H2CO3H2Al2Si6O16+KHCO3游离的铝硅酸H2Al2Si6O16+H2CO3H2Al2Si2O8·H2O+4SiO2+CO2高岭石脱盐基脱硅质H2Al2Si2O8·H2OAl2O3·H2O+Si2O·H2O（七）潜育化和潴育化过程潜育化过程：土壤长期积水，并存在易分解的有机物，土壤长期处于还原状态，铁、锰呈低价态，使土体形成一层青色或青黑色的潜育层的过程。主要存在排水不良的水稻土中潴育化过程：淹水土壤落干时，铁、锰氧化为高价态，形成有锈斑、锈纹、结核、红色胶膜的潴育层的过程。主要存在排水良好的水稻土中。（八）、灰化过程：是在寒温带、寒带针叶林植被和湿润条件下，土壤中的SiO2残留、R2O3与腐殖质（有机酸）螯合后淋溶淀积的过程（九）：白浆化过程是指在还原条件下，土壤亚表层中铁、锰的还原淋失和粘粒的机械淋溶相结合，使土体中出现一个粉沙量高，Fe、Mn缺乏的白色淋溶层的过程。白浆化过程的实质是潴育淋溶过程。（十）熟化过程自然土壤经过人类的开垦、耕作土壤肥力不断提高的过程。第二节土壤的分布规律由于太阳辐射和热量在地表随纬度由南到北有规律的变化，从而导致气候、生物等成土因素以及土壤的性质、土壤类型也按纬度方向由南到北有规律的更替，称为土壤纬度地带性分布规律。一、水平地带性分布规律土壤在水平方向上随生物气候带而演替的规律性称为水平地带性。我国土壤水平地带性分布规律主要受水热条件的控制。在我国东部，形成湿润海洋土壤地带谱，由南而北依次分布着：砖红壤—赤红壤—红壤、黄壤—黄棕壤—棕壤—暗棕壤—漂灰土（一）、纬度地带性分布规律由于海陆位置的差异，以及山脉，地势的影响，造成温度和降雨量在空间分布上的差异，使水热条件在同一纬度带内从东往西，从沿海到内陆随经度方向发生有规律的变化，土壤性质和土壤类型从东往西，从沿海到内陆地也随经度方向有规律地更替，称为土壤的经度地带性分布规律。（二）、经度地带性分布规律在我国西部形成干旱内陆性土壤地带谱，由东向西分布着：黑土—灰褐土—栗钙土—棕钙土—灰钙土—灰漠土二、土壤的垂直地带性分布规律土壤随地势的增高而呈现演替分布的规律性称为垂直地带性。三、土壤的区域性分布是指土壤在水平地带性和垂直地带性分布规律的基础上，在中小地形上，土壤因为受到局部地形