第二章 第二节 土壤的发生过程

第二节土壤系统物质迁移转化第一节土壤发生与地理环境的关系第二节土壤发生的过程第二节土壤形成过程一、土壤形成实质土壤形成是一个综合性的过程，它是物质的地质大循环与生物小循环矛盾统一的结果。地质大循环(macro-geologicalcycle)指地面岩石的风化、风化产物的淋溶与搬运、堆积，进而产生成岩作用，这是地球表面恒定的周而复始的大循环。生物小循环(micro-biologicalcycle)植物营养元素在生物体与土壤之间的循环。地质大循环和生物小循环的特点（1）地质大循环涉及空间大，时间长，植物养分元素不积累；（2）生物小循环涉及空间小，时间短，可促进植物养料元素的积累，使土壤中有限的养分元素发挥作用。地质大循环和生物小循环的关系二、主要的成土过程（soil-formingprocess）1、原始成土过程从岩石露出地表着生微生物和低等植物开始，到高等植物定居之前形成的土壤过程。分为三个阶段：“岩漆”、“地衣”和“苔藓”阶段2、灰化过程指在冷湿、郁闭的针叶林植被下，土体中进行的强烈的酸性淋溶过程。其结果使R2O3及腐殖质向心土淋溶、淀积；SiO2在土体表层（特别是亚表层）残留，形成灰白色的土层。3、粘化过程土壤剖面中粘粒形成、淋溶、积累的过程。在温带暖温带的半湿润半干旱地区，水热条件稳定，土壤原生矿物分解和次生矿物形成，并发生次生粘土颗粒的机械淋溶，在土体中、下层形成质地粘重的粘化层。4、富铝化过程湿热气候下，原生矿物分解强烈，盐基离子和硅酸大量淋失，铁、铝、锰等次生粘土矿物分解成氧化物并淀积，形成脱硅富铁铝化过程。土体因氧化铁而成红色。5、钙积(calcification)与脱钙过程干旱、半干旱地区土壤钙的碳酸盐移动积累的过程。季节性淋溶，使易溶性盐类大量淋失，而次生铝硅酸盐类基本不移动，而钙、镁盐类发生淋溶、淀积，在土壤中下部形成钙积层。而碳酸钙的水合与碳酸氢钙的分解的可逆过程即为钙积与脱钙过程的化学机制。6、盐化(salinization)与脱盐过程盐化过程是指地表水、地下水以及母质中含有的盐分，在强烈的蒸发作用下，通过土壤水的垂直和水平移动，逐渐向地表积聚。脱盐过程是土壤中可溶性盐通过降水或人为灌溉洗盐、开沟排水，降低地下水位，迁移到下层或排出土体。7、碱化(solonization)与脱碱过程碱化过程是交换性钠或交换性镁不断进入土壤吸收复合体的过程，钠离子占阳离子的20%以上，pH值在9以上。脱碱过程是指通过淋洗和化学改良，使土壤碱化层中钠离子及易溶性盐类减少，胶体的钠饱和度降低。8、潜育化过程(gleyization)潜育化过程是土壤长期渍水，受到有机质嫌气分解，而铁锰强烈还原，形成灰兰－灰绿色土体的过程。潜育化形成的还原层称为潜育层，铁锰被还原为低价的状态，流动性强，易发生流失，使粘粒的硅铝率和硅铁率较高。11、腐殖化过程草原、草甸植被下，土层上部积累大量有机质。在冷湿气候条件下，有机质分解不彻底，大量未分解或未彻底分解的有机质及中间产物，在微生物作用下，发生强烈的腐殖质化过程，形成深厚的腐殖质层。12、泥炭化过程排水不良地方的有机物质的厚层聚集。过度湿润的环境，使有机物质不能矿质化或腐殖质化，而以泥炭的形式聚集，形成泥炭层。13、土壤的人工熟化过程通过耕作、培肥与改良，消除土体障碍因子，如犁底层卵石层等。促进水、肥、气、热诸因素不断谐调，使土壤从生土变为熟土，熟土变为肥土，向有利于作物高产方面转化的过程。土壤人工熟化过程包括旱耕熟化过程和水耕熟化过程。旱地土壤发生层ABCD其他土壤过程机械淋洗：粘粒淋洗和粘粒淀积过程。单粒/复粒存在的细粘粒和少量粗粘粒及细粉砂沿土体非毛管孔隙下移，从A层运移到B层淀积。B层的细粘粒比例，高于A层和C层粘粒的这种移动又称粘土透过作用，移动的颗粒以单/复粒为主。粘化层（Bt）的定向粘粒膜是土粒透过的标志。土壤扰动土壤受到扰动混合的过程：动物扰动植物扰动冻融扰动次生粘土矿物胀缩的扰动土壤气体扰动水流扰动盐分结晶扰动地质活动扰动人为扰动络合淋溶作用金属离子以络合物的形态在土壤剖面中自上而下淋溶的过程为络合淋溶作用。包括金属离子的溶解、淋洗、及在剖面中淀积的过程。络合作用通过将金属离子或难溶性矿物的离子与配位体结合，形成可溶性的络合体，增加了金属离子的移动性。Fe和Al在强酸性条件下易发生络合，发生淋溶移动，在中性或碱性环境中络合物会转化为氢氧化物沉淀。这种络合淋溶作用与土壤溶液的氧化-还原电位也有密切关系，电位低的还原环境利于络合物形成和淋溶。铁质网纹化作用湿热气候条件下，母质的盐基、氧化硅淋失，铁铝相对富集，形成铁质网纹物质或砖红色物质。铁质网纹和砖红色物质在持久的潮湿条件下呈软性，而水分减少，暴露在空气中时，发生脱水硬化，且过程不可逆，形成坚硬的砖红物质或铁石。这些结核状的砖红物质、网纹状的硬磐在地表沉积，形成红色或砖红色的沉积物。第三纪湿热环境下的软铁质网纹，经过第四纪干冷气候，变为坚硬的红色沉积物，在全球许多地区广布。铁解作用周期性氧化铁还原为低价铁的影响下，土壤粘粒分解和转化的作用。还原阶段，游离态的铁被还原为低价铁（亚铁离子），与粘粒中阳离子发生代换，被置换的阳离子淋失。好气阶段，亚铁离子被氧化，产生氧化铁沉淀和氢离子，氢离子取代亚铁离子，腐蚀粘土矿物的边缘。同时，铝离子、镁离子从粘土的铝氧八面体中释放出来，导致粘粒结构破坏，交换量降低，土壤变酸。腐殖质与粘粒的结合黑钙土中以伊利石和蒙脱石为主的次生粘粒，与钙、镁及腐殖质结合，形成稳定复合体的过程。此过程中游离态的铁起到重要作用，它一方面与多聚状腐殖质结合形成吸收性复合体，另一方面有是新生的粘粒—富铁的蒙脱石。退化(degeneration)过程因自然环境不利因素和人为利用不当引起土壤肥力下降，植物生长条件恶化和土壤生产力减退的过程。土壤物理退化（坚实硬化、铁质硬化、侵蚀、沙化）土壤化学退化（酸化、碱化、肥力减退、化学污染）土壤生物退化（有机质减少、动植物区系减少）一般，土壤的形成并非一个过程，只是以其中的一个过程为主导，还存在次要的附加过程。如：红壤、黄壤的富铝化过程中，还伴随腐殖质化过程、粘化过程；水稻土的人为熟化中，伴随腐殖质化、潜育化与潴育化过程。此外，当土壤形成的附加过程发展到一定程度时，土壤的成土方向就发生了改变。如灰化土区，森林衰退后，土壤腐殖化过程逐渐替代了灰化过程，森林灰化土也逐渐演变为草甸土。中国土壤主要种类剖面图谱AlpinemeadowsoilCinnamonsoilPhaeozem(blacksoil)chernozemRedsoilfluvo-aquicsoilYellowsoilYellow-brownsoilPodzolicsoilLimestonesoillatosolPurplesoilBrownsoil(brownforestsoil)