土壤成土过程

第五节土壤形成过程土壤形成过程是指地壳表面的岩石风化体及其搬运的沉积体，经受其所处环境因素的作用，形成具有一定剖面形态和肥力特征的土壤的历程。

土壤形成过程实质是生物积累过程和地球化学过程的对立和统一（教材P158）是复杂的物质与能量迁移和转化的综合过程，母质与气候之间的辐射能量交换是这一综合过程的基本动力，土壤内部物质与能量迁移和转化则是土壤形成过程的实际内容。

土壤形成过程有以下特点：（1）土壤形成过程是一个循序渐进的自然演化过程。

随着时间进行的。

（2）是在一定的空间条件下进行的。

土壤形成过程是在一定的地理位置地形和地球重力场之下进行的。

地理位置影响着这一过程的方向、速度和强度，地球重力场是引起物质能量在土体中作下垂方向移动的主要条件，地形则引起物质能量的水平移动。

（3）土壤形成过程是个动态系统，由一系列生物的物理化学的基本过程构成。

（4）是个复杂的开放系统。

一、基本成土过程一般把土壤中物质的交换与转化看作为成土过程，把土壤中能量的交换与转化看作是成土过程的动力。

概括起来，各种基本土壤形成过程可以归结为以下几点：1、有机物与无机物以固体、液体或气体的形式加到土壤中。

2、这些物质从土壤中丧失。

3、在土壤内部有机物或无机物的迁移。

4、在土壤内部有机物或无机物的转化。

（一）淋溶(eluviation)与淀积(illuviation)过程是指土壤剖面中物质以溶液的形式从一处迁移到另一处的运动。

各种盐分在土壤中的迁移淀积都是以溶解在水中的形式的淋溶淀积过程。

如脱钙与钙积，脱盐与盐化。

溶解迁移(lixiviation transport)是地表风化壳或土体中物质与水作用形成真溶液，并随水溶液迁移的过程。

溶解迁移与化合物或矿物的溶解度相关，受重力作用元素以向下迁移为主，某些土壤中也有受毛管力作用而向表土聚积迁移的现象。

常见盐类溶解迁移顺序是：CaCl2> MgCl2>NaCl>KCl> MgSO4>Na2CO3 > CaSO4>CaCO3。

（二）淋洗(leaching)过程。

是指土壤中可溶性物质（主要是盐分）随水流从土体层中洗出的作用。

（而淋溶是土壤中的物质从土体的上部被移到下部但并没有被淋洗出土体）。

苏联学者波雷诺夫（1937年）根据火成岩和河流中溶解物的分析结果，列出了一些土壤成分的相对活性序列：他设定Cl-的活性为100，则SO42-=57,Ca2-=3.0，Na=2.4，Mg2-=1.3，K=1.25，SiO2=0.2, Fe2O3=0.04,Al2O3=0.02；土壤矿物中的这些成分一般是以上述次序被淋失出土体的。

（三）富集(enrichment)过程是指整个的土壤由于处在景观中的低洼部位，而从周围获得物质。

（四）表面侵蚀和表面累积过程表面侵蚀erosion是指由于雨滴（风力）的撞击，径流水搬运而引起的表层土壤侵蚀。

表面累积(cumulization)是指由于流水或风等作用，使物质在土壤表面累积。

（五）机械淋洗(lessivage)过程机械淋洗是指细粘粒（<0.001mm)和较少数量的粘粒(<0.002mm)及细粉粒砂以悬浮态向下淋溶到土体中的裂隙和其他空隙中,并在脱水的情况下在这些空隙壁上淀积下来。

机械淋洗产生的土壤特征是：1、A层中或淋溶层中粘粒的输出或减少；2、B层或淀积层中粘粒含量相对于A层或C层富集；3、B层相对于A层来说，细粘粒占总粘粒的比例增高；4、在B层的土壤结构体面上或孔隙壁上可见到粘粒胶膜，或用偏光显微镜观察时可见光性定向排列粘粒。

（六）泥炭形成过程paludization是指有机质以植物残体形式在土壤上层不断累积的过程。

主要发生在地下水位高，或地表有积水的沼泽地段。

植物残体是因缺氧条件而不能彻底分解或完全腐殖化。

而是以未分解、半分解状态的有机物形式累积于地表，形成一个暗色的泥炭层。

（七）枯枝落叶堆积过程littering是指植物残体在矿质土表面累积的过程。

它往往发生在森林植被条件下，形成一个枯枝落叶层。

是因为通风干燥缺水而难以分解。

（八）分解与合成过程decomposition and synthesis分解与合成是指土壤中矿物质和有机质的分解过程与新矿物和新有机物的合成过程。

（九）黑化melaniztion与淡化过程leucinization黑化和淡化指的是土壤中色彩的变化。

其原因有：1、有机质的增加与减少。

2、粗有机质转化为细腐殖质。

3、暗色矿物和淡色矿物。

（十）棕化、红化与铁化过程由于从极地到赤道，土壤中铁的氧化逐渐增强，氧化铁逐渐增多，产生色散的缘故。

在北半球，棕色土壤（棕壤、褐土）、红棕色土壤（黄棕壤）和红色土壤（红壤、砖红壤）由北向南依次出现，相应的土壤发生过程，也可称棕化(braunification)、红棕化rubification和铁化ferrugination。

（十一）还原过程reduction是指在整个土体下部，土壤因长期处于水分饱和、缺乏空气的还原状态，产生有机与无机的低价态物质的过程，如二价铁锰，从而形成颜色呈蓝灰或青灰色的还原土层，称为潜育层。

此过程也称潜育化过程gleization。

（十二）氧化—还原过程oxidization-reduction主要发生在直接受地下水浸润的土层中，由于地下水位在雨季升高、旱季下降，致使该土层干湿交替，引起该土层中铁、锰化合物的氧化态与还原态的变化，产生局部的移动或淀积，从而形成一个具有锈纹、锈斑或铁、锰结核的土层。

（十三）疏松与紧实过程loosening- hardening土壤中存在空隙增加和减少的过程，分别称之为疏松过程和紧实过程。

（十四）熟化过程土壤熟化过程：是指在人为耕作、施肥、灌溉和改良等措施影响下，在土壤上部形成人为表层(Ap)，并不断改变原有的土壤某些过程和性状，使土壤向土壤肥力上升有利于作物高产方面发育。

熟化过程形成熟化层，耕作层即为最基本的熟化层。

通过耕作、灌溉、施肥和改良等方法，土壤熟化可分为：①改造不利的自然成土阶段；②培肥熟化阶段；③高肥阶段，如图5-15所示。

（十五）土壤退化过程（soil degradation）是指因自然环境不利因素和人为开发利用不当引起的土壤物质流失、土壤性状与土壤质量恶化以及土壤肥力下降，作物生长发育条件恶化和土壤生产力减退的过程。

（十六）土壤混合过程土壤中既有造成发生土层分异的过程，也存在使土壤物质互相混合的过程。

目前认识到的土壤混合过程有：1、动物的混合作用2、植物对土壤的混合作用3、冻融作用引起的土壤物质混合4、泥流引起的土壤物质混合土壤分异作用使土壤剖面发生土层分异，而土壤混合作用却使土壤剖面均一化。

二、土壤的主要形成过程（一）原始成土过程这是岩石风化或成土过程的起始阶段，从岩石露出地表而有微生物着生开始到高等植物定居前的土壤过程，称为原始成土过程。

首先出现自养型微生物的“岩漆阶段”，如绿藻、第二是异养微生物的“地衣阶段”，如第三阶段是苔藓阶段。

在高山寒冻条件下的寒冻土，便是原始成土过程的产物。

在原始土壤成土过程研究中，他（朱显谟院士）以大量科学资料提出了原始成土过程的四个时期，即以岩面微生物着生、生物物理生化层的出现为始发标志的“岩漆”时期；地衣着生并具有生物风化层和细土层出现的突变跃进时期；苔藓植物着生并形成细土层的巩固发展时期；高等植物着生和原始土壤形成定型时期。

（二）有机质积累过程有机质积累过程：即是有机质在土体中的聚积过程，是生物因素在土壤中发展的结果。

主要形式：1．枯枝落叶堆积过程2．斑毡化过程。

即在森林植被下，枯枝落叶层下部形成腐殖化程度低的粗腐殖质，呈斑毡状。

3．腐殖化过程。

即指土壤中有机物质转化为腐殖质的过程。

4．泥炭化过程。

泥炭化过程：是指植物有机残体以半分解或微分解形态积累的形成泥炭过程。

泥炭层多用H表示。

产生于高寒湿润和地下水位高或地表积水的过湿条件下。

泥炭化 (或腐泥化)作用：在地表常温、常压下，由堆积在停滞水体中的植物残体转变成泥炭或腐泥的过程，这一阶段以生物化学变化为主。

煤化作用：是成煤作用的第二阶段，以物理化学作用为主。

煤化作用包括成岩作用和变质作用两个阶段。

成岩作用以压力为主，使泥炭被压实、脱水、固结而转变成褐煤；变质作用以温度为主，压力为副，使褐煤转变成烟煤、无烟煤。

无烟煤进一步变质而转变成石墨，但这已不属煤化作用的范畴。

在煤化过程中，煤的化学组成、工艺性质、物理性质和煤岩特征等都发生一系列变化。

随着煤化程度的加深，碳含量增加，氧、氢含量减少，颜色由褐色变为深黑、灰黑至钢灰色，光泽由弱变强等。

（三）粘化过程clayization粘化过程：是指土壤中粘粒的形成和聚积过程。

矿物的物理性破碎、化学分解和分解产物再合成而形成次生粘粒矿物两个方面。

在我国温带包括北亚热带以粘化作用为主，而在中亚热带以南以富铁铝化过程为主。

残积粘化residual clayization：残积粘化系指矿物风化生成粘粒，未经移动而在原地积累，又称原生粘化。

淋淀粘化eluvial clayization：淋淀粘化或淀积粘化，即上部土层的粘粒经机械淋溶而在下部土层聚积。

不同粘化作用形成不同土壤类型1.粘粒逐渐向下减少（残积粘化）---始成土2.粘粒在剖面的一定深度中明显增加，然后逐渐减少（淀积粘化）----淋溶土3.粘粒向下逐渐增加，然后逐渐减少---铁铝土4.粘粒在剖面的一定深度中明显增加，然后含量恒定，最后又减少----强淋溶土5.粘粒在剖面的上部紧接表层之下减少，然后明显增加，再逐渐减少---碱土6.土体中粘粒在各层均匀分布---变性土。

（四）富铁铝化过程（ferrallitization)是指在热带、亚热带高温高湿条件下进行的脱硅作用和铁铝相对富集的作用。

在湿热的生物气候条件下，原生铝硅酸盐强烈水解，并形成游离硅酸和铁、铝氧化物；在中性风化液中，盐基和硅酸均可移动而遭到淋溶，而难移动的铁、铝氧化物则相对富集起来，甚至形成铁盘或聚铁网纹层。

这种因脱硅引起的铁、铝相对富集过程，称为脱硅富铝化过程。

特点：①粘粒的硅铝率（Ki＝SiO2／Al2O3）和硅铝铁率（SiO2／R203）的不断降低，②粘粒矿物由2:l型向1:1型和铁、铝氧化物简单化的矿物演变。

③土壤肥力降低(五) 钙化过程calcification：特指土壤剖面中碳酸盐的淋溶与淀积过程脱钙过程decalcification：是指母质或土壤中碳酸钙（镁）的在H2O和CO2的作用下形成重碳酸盐，并随水淋溶出某一土层或整个土体。

在湿润气候下，土壤中的下渗水充足，碳酸钙可淋失殆尽；在较干旱的气候下，则不能发生完全脱钙作用。

钙积或积钙过程calcification：在较干旱的气候下，脱钙作用只在土体上部进行，而淋移到下部的重碳酸钙，由于干燥脱水而重新转变为难溶性的碳酸钙而淀积下来，形成具有粉霜状、菌丝状、膜状、结核状和石灰盘等淀积特征的钙积层。