土壤的形成和发育

第九章土壤形成和发育

(Formation and Development of Soil)

第一节土壤形成因素

(soil forming factor)

母质(parent material)

定义

母质是风化壳(weathering crust)的表层，是指原生基岩(original bed rock)经过风化、搬运、堆积等过程于地表形成的一层疏松、最年轻的地质矿物质层，它是形成土壤的物质基础，是土壤的前身。

类型（按成因分）

1、残积母质(residual parent material)：指岩石风化后，基本上未经动力搬运而残留在原地的风化物；

2、运积母质(carried parent material)：指母质经外力，如水、风、冰川和地心引力等作用而迁移到其它地区的物质。

在土壤形成(soil formation)中的作用

母质影响土壤矿物质组成和性质

母质堆积类型的影响：残积物（粗、薄、瘦）

坡积物（细、厚、肥）

母质影响土壤养分

岩浆岩(magmatic rock)：花岗岩形成的土壤富钾而

缺磷；玄武岩形成的土壤缺钾而富磷；

沉积岩(sedimentary rock)：砂岩形成的土壤盐基养分

较贫乏；页岩形成的土壤盐基养分较丰富。

母质影响土壤矿物组成

母质影响土壤发育(soil development)和形态特征(morphological characteristic) 总之，成土过程进行得愈久，母质与土壤的性质差别就愈大。但母质的某些性质却仍会顽强地保留在土壤中。例如分布在我国华南的砖红壤是我国境内风化强度最深、成土时间最长的一类土壤，但母质对砖红壤的性质仍有深刻的影响

气候(水热条件)

水分和热量直接影响成土过程中的物理、化学、生物作用，影响土壤中的物理、化学、生物作用的强度和方向。

气候对土壤形成的影响主要体现在两个方面

直接参与母质的风化，水热状况直接影响矿物质的分解与合成及物质积累和淋失；

控制植物生长和微生物的活动，影响有机质的积累和分解，决定养料物质循环的速度。

湿度（humidity）因子对土壤形成的影响

影响土壤中物质的迁移(emigration)

根据土壤中水分收支情况对物质运移的影响，可分以下几种土壤水分类

型：

淋溶型(eluviation)水分状况

在降水量大于蒸发量的地区，土壤表层每年水分的收入大于支出，有多余的水补给地下水。这种土壤常具有盐基饱和度低、酸性强等特点。

非淋溶型(non-eluviation)水分状况

蒸发量略大于降水量，降水只能到达一定的深度，蒸发较强，土壤淋溶作用弱。这类土壤常具有中性至微碱性反应、盐基饱和度高的特点，剖面中常有钙积层

上升水型水分状况

蒸发、蒸腾总量大大超过降水量，其差额由地下水补充，形成这种水分状况的重要条件是地下水接近地表，并能以毛管上升水的形式补给土壤。

停滞型(stagnation)水分状况

地表经常积水，沼泽化(aludification)土壤即属此类型

影响土壤中物质的分解、合成和转化

温度(temperature)对土壤形成的影响

温度状况(temperature regime)将影响矿物和有机物质的风化与合成。一般来说，每增加10℃温度，反应速率可成倍增加。温度从0℃增长到50℃时，化合物的解离度可增加7倍。

温度和湿度的共同影响

实际上水热两因子是共同作用着的，只有两者互相配合，才能促进土壤的形成发展。

在热带地区(tropic region),只有在充足的水分条件下,高温才能促进原生矿物的深度风化，形成砖红壤，而在缺少水分的条件下，风化强度较弱，土壤向燥红土方向发展气候变化(climatic variation)与土壤形成

随着气候条件和土壤水热条件的变化，土壤中矿物质的迁移状况也有相应的变化自西北向华北逐渐过渡，土壤中盐类的迁移能力也不断加强

许多土壤学家非常重视气候在土壤形成中的作用，并提出了土壤地带性(soil zonality)的概念（1）在温带，自西向东大气湿度递增，依次出现棕漠土、灰棕漠土、灰漠土、棕钙土（灰钙土）、栗钙土、黑钙土和黑土。

（2）在东部湿润区，由北而南热量递增，土壤分布依次为暗棕壤、棕壤(褐土)、黄棕壤、黄壤、红壤和砖红壤

土壤是气候变化(climatic variation)的记录者

气候的变化往往在土壤性质中可以得到体现，所以我们可以通过研究古土壤的性质，来追朔过去的气候。

生物因素(biotic factor)

生物在土壤形成过程中起主导作用(the leading effects)

生物因素：植物、土壤动物和土壤微生物。

植物在成土过程(soilforming process)中的作用

能量转化(conversion of energy)及有机质形成:利用太阳辐射能，合成有机质

富集作用(enrichment)及有效化(effectuation):把分散在母质、水体和大气中的营养元素有选择地吸收起来，同时伴随着矿质营养元素的有效化。

促进土壤形成及结构体的发展:植物根系可分泌有机酸，通过溶解和根系的挤压作用破坏矿物晶格，改变矿物的性质，促进土壤的形成；并通过根系活动，促进土壤结构的发展。

自然植被和水热条件(natural vegetation and hydrothermal condition)的演变，引起土壤类型的演变

由东北往华南的森林植被和土壤的分布依次为：针叶林(棕色针叶林土)→针阔混交林(暗棕壤)→落叶阔叶林(棕壤)→落叶常绿阔叶林(黄棕壤)→常绿阔叶林(红壤、黄壤、赤红壤)→雨林、季雨林(砖红壤)。

土壤动物(soil animal)在成土过程中的作用

1、参与了土壤腐殖质的形成和养分的转化。

2、动物的活动可疏松土壤，促进团聚结构的形成。

3、土壤动物种类的组成和数量在一定程度上是土壤类型和土壤性质的标志，可作为土壤肥力的指标。

微生物(microorganism)在成土过程中的作用

（1）分解有机质，释放各种养分，为植物吸收利用；

（2）合成土壤腐殖质，发展土壤胶体性能；

（3）固定大气中的氮素，增加土壤含氮量；

（4）促进土壤物质的溶解和迁移，增加矿质养分的有效度（如硅酸盐细菌能促进土壤中磷钾溶解移动）。

地形（landform ）

地形主要是影响水热条件及母质的再分配，进而影响土壤的形成地形与水热条件的关系

地形支配着地表径流，影响水分的重新分配，很大程度上决定着地下水的活动情况

（1）在较高的地形部位，部分降水受径流的影响，从高处流向低处，部分水分补给地下水源，土壤中的物质易遭淋失；

（2）在地形低洼处,土壤获得额外的水量，物质不易淋溶，腐殖质较易积累,土壤剖面的形态也有相应的变化。

坡面的形态（是光滑的还是粗糙的,是凹面还是凸面）对水分状况影响很大

（1）凸坡和光滑的坡面不易保存水分，而凹坡与粗糙坡面水分较充足。

（2）平原地区(flat country)因地下水位较高，因此微地形的差异会引起土壤水分状况很大的差别。

地形的差别还可导致地形雨(orgoraphical rain)

在热带、亚热带低山区，随着海拔升高，降水量也随之增加。此外，背风面的降水量与迎风面也有很大的差异。

地形对水分状况的影响，在湿润地区尤为重要；而在干旱地区则相对较小

地形也影响着地表温度

不同的海拨高度、坡度和方位对太阳辐射能吸收和地面散射不同，例如南坡常较北坡温度高。

地形与母质的关系

地形对母质起着重新分配的作用，不同的地形部位常分布有不同的母质：

1、山地上部或台地上，主要是残积母质(residual material)；

2、坡地和山麓地带的母质多为坡积物(slope wash)；

3、在山前平原的冲积扇地区，成土母质多为洪积物；