02 第二章 岩石风化与土壤形成

土壤形成过程是一个复杂的物质与能量迁移和 转化过程的总体.
主导过程: 母质与生物之间的物质与能量交换;
基本动力: 母质与气候之间辐射能和水分之间的交换;
实在内容: 土体内部物质和能量的迁移、转化。
物质迁移与转化
土壤形成过程中能量转换示意图
（一） 基本成土过程
基本成土过程可概括为：
有机物与无机物以固体、液体或气体的形式添加 到土壤中（addition） 这些物质从土壤中丧失(loss) ； 在土壤内部有机物或无机物的迁移(translocation)； 在土壤内部物质或能量的转化(transformation).
2）运积母质
（1）坡积母质：

山坡上部的风化物，在雨水的冲刷下，其中一些较细小的碎屑发生搬 运，并在山坡的中下部发生堆积，形成坡积母质。母质特点：颗粒粗 细不匀，其中石砾含量较高，矿物成分不稳定。
（2）洪积母质：
又叫洪积物或洪积扇，主要是由于洪水搬运沉积。母质特点：粗 细混杂，分选性差，在山口处以砾石、粗砂为主，向外逐渐为细砂和 粘土，土层薄，易透水。
●
各种海岸地貌
浅海沉积
浅海沉积物 浅海沉积物指河流携 带泥沙，在海岸边沉积的物质。
●
3）第四纪沉积物
第四纪距今一百万年左右。在第四纪有多次的冰川 活动。沉积物包括黄土、次生黄土、红土和冰碛物 黄土： 黄色风积沉积物，由风力搬运、堆积形成，以粉砂为 主，质地均一，垂直节理显著，是没有被固结的黄色堆积 物。分布在陕西,山西,甘肃,宁夏,河南,河北等。 次生黄土： 黄土经流水搬运后的沉积物，常带有砾石，称次生黄 土。 红土： 在第四纪间冰期形成。矿物岩石强烈风化，富含铁、 铝的红色粘土。质地粘重，通透性差，常呈酸性反应。 冰碛物：冰川携带的物质沉积形成。
三、 风化产物母质类型
1、母质：
地表岩石经风化作用使岩石破碎形成的松散碎屑物质， 是土壤形成的物质基础和植物矿物养分元素（除氮外）的 最初来源。与土壤的本质区别是不含生物体。
2、类型：
根据搬运方式和沉积特点将 分为定积母质和运积母质。
1）定积母质:
又叫残积母质，就地风化而未经搬运的岩石风化物。 母质特点为：颗粒粗，厚度薄，母质疏松，通透性好。
（3）冲积母质或冲积物

这种母质是由于风化物在河水的侵蚀、搬运和堆积作用下形成 的。母质特点：有明显的层理，而且各层中的颗粒粗细均匀。 此外还有风积母质、海水沉积母质、湖积母质等
洪 积 物（洪积扇）
河积物 （甘孜道孚县）
湖泊沉积
湖积物 湖积物指原湖泊底部的沉 积物质，以后由于湖水位的下降或陆 地上升而出露的一种母质。
黄壤
红壤
风化产物的地球化学类型简表
地球化学 类型
碎屑类型
气候区
淋失成分
残留成分
原岩的碎屑残快
干旱荒漠或北方 可溶性成分及细 山地 粒成分 干旱或半湿润 经化学风化后形 成的可溶性盐
钙化类型
碳酸钙及其次生矿 物
硅铝化类型
温带或暖温带
可溶性盐、碳酸 钙等
可溶性盐、碳酸 钙、硅酸等
伊利石、蛭石、蒙 脱石等次生矿物
这一阶段的母质中 Ca、Mg、K、Na 都受到淋失，同 时硅酸盐和铝硅酸盐中的硅酸也部分淋失，母质呈 酸性反应，颜色以棕或红棕色为主，黄棕壤及部分 棕色成土母质的发育至此阶段。
黄棕壤
4．铝阶段（富铝化类型）
母质中的盐基和硅酸全部淋失，残留的只是硅和 铝的氧化物，形成鲜明的红色，母质呈酸性至强酸 性。我国华南的红壤、砖红壤的成土母质发育至此 阶段。
图9 生物小循环 1）生物小循环
岩石碎屑与 可溶性物质
淋溶 搬运 生物吸收
土壤发生和发展
生 物 吸 收
活有机物
死 亡
腐殖质
腐质化
矿质化
松散堆积物
可溶和难溶的 有机质和矿物质
微生物分解
有 机 残 体
图10 生物群落及其对成土过程的作用图 式
图12 不同植 物作用 下形成 土壤的 有机质 垂直分 布比较
6 人为活动对土壤发展的影响
1)人为活动的特点：
人为活动具有快速性； 人为影响建立在自然因素基础上； 人为活动具有两重性； 人为活动具有目的性 2)影响途径: 一是通过改变成土条件， 二是通过改变土壤组成和性状来影响成土过程

简答:影响土壤形成的因素及其机理(<150字)
二 土壤形成过程分析 (soil forming process) （本部分为了解内容）
图1 土壤温度与大气温度的相关分析图式 (据沃洛布耶夫，1958)
图2 北京大兴通量观测站点
土壤温度(10cm)
土壤温度与大气温度的相关分析 2006年06月
32 30 28 26 24 22 20 10 15 20 25 30 35 40
y = 0.3477x + 16.525 R2 = 0.9813
1 淋溶与淀积过程： 淋溶(eluvation): 下渗水将土壤剖面上部的可溶性盐溶解， 向下运移的过程的过程； 淀积（illuvation）： 溶解的物质在土壤剖面下层沉淀积累的 过程。
2 淋洗过程（Leaching）
淋洗:土壤中的盐分被淋洗出土体的过程。
前苏联学者波洛诺夫列举部分土壤成分的相对 活性表：

1)物理风化：
由物理作用引起的矿物岩石发生物理变化的过程。又叫机 械崩解作用。
2)化学风化 ：
主要化学风化作用的类型有4个： 溶解作用： 矿物在水中溶解的过程。 水化作用： 矿物与水相结合。如赤铁矿变成褐铁矿。 水解作用： 矿物与水相遇，引起矿物分解并形成新矿物。如正长 石水解后释放出钾离子，变成了高岭石。 氧化作用： 二价铁氧化成三价铁。使许多矿物和岩石表面染成红 褐色。
1）母质的质地与土壤性状的关系
母质质地直接决定土壤的颗粒组成，从而影响度。
2）母质层理对土壤发育的影响
上砂下粘——蒙金土；上粘下砂——漏风土
3）母质组成和土壤性质的关系
母质组成决定土壤
4 地形因素的成土作用分析
地形是影响土壤与环境之间进行物质和能量交换的重要场 所，它对物质和气候条件的再分配影响土壤的形成。 1）地形通过影响降水和辐射的再分配而影响土壤发生 一般地，阳坡热量条件好，阴坡水分条件好。 2）地形影响土壤形成过程中的物质再分配 重力导致土壤物质运移； 水分淋洗导致土壤养分含量差异及土壤盐化。
美国土壤学家H.詹尼(Jenny H) 对土 壤与成土因素进行了深入研究，于1941年 发表《Factors of Soil Formation》，提 出
S = f ( Cl, O, R, P, T, … )
简称‘clorpt’函数式，成为土壤形 成的通用公式。
1、气候
气候是土壤形成的能量源泉。土壤与大气之 间经常进行水分和热量的交换，气候直接影响着 土壤的水热状况、土壤中物质的迁移转化过程， 并决定着母岩风化与土壤形成过程的方向和强度。
Cl-
100
SO42- 57
Mg2+ Fe2O3 1.30 0.04
Ca2+ 3.00
K+ Al2O3 1.25 0.02
Na+ 2.40 SiO2 0.20
3 枯枝落叶堆积过程(littering)：
植物残体在矿质土表面累积的过程； 4分解（decomposition）与合成(synthesis)：土壤中 矿物质和有机物质分解过程与新矿物和新有机 物的形成过程。
１）“岩漆”阶段； ２）地衣阶段 ３）苔藓阶段
南极洲基岩表面地衣着生与土壤的发生景观
２、腐质化过程（humification）
土壤中的粗有机物质，如根、茎、叶等分解转 化为腐殖质的过程。
土壤腐殖质化过程示意图
(据于天仁等，1990年资料改编)
动，以机械破碎为主，其成分基本上与母岩一致 。
风化后 的碎屑 物质
2．钙积阶段
大部分氯和硫已淋失，Ca、Mg、K、Na等元素大 部分保留下来，有些钙游离出来，形成碳酸钙，往 往沉积在碎屑孔隙内，母质呈中至碱性反应。黑钙 土、栗钙土等土类的发育就停留在这一阶段.
中国北方的 黑钙土
3．酸性铝硅阶段（硅铝化类型）
石英、铁和铝的氧 化物、高岭石等
富铝化类型
热带或亚热带
第二节 土壤的形成
一、土壤形成因素分析
二、土壤形成过程分析
一 土壤形成因素分析
道库恰耶夫(1881年) 首次建立了
П＝f(К, О, Г, Б) 表示土壤与成土因素之间的发生关系。式中：П 表示土壤；К, О, Г, Б分别表示气候、生物、母 质和时间因素。他还提出土壤是一个独立自然体， 成为现代土壤科学及土壤地理学的独特研究对象。
5 棕化（braunification）、红棕化(rubification)与 铁化(ferrugination) 从极地到赤道，土壤存在逐渐红化的趋势
6 还原过程:
土体下部，因土壤处于还原状态而产生低价态物质如 二价的铁、锰，形成蓝灰或青灰的还原土层，称为潜育 层，此过程也成为潜育化过程（gleization） 7 熟化过程（ripening） 还原性土壤中有机物质在排水条件下发生的分解反应过 程。
3）第四纪沉积物
3）第四纪沉积物
海螺沟冰川沉积物
四、成土母质形成的阶段性 （地球化学类型）
风化壳
由风化残余物质组成的地表岩石的表层部分，或者说已 风化了的地表岩石的表层部分，就称为风化壳或风化带。
根据元素的迁移情况，成土母质的形成大致经过4个阶段：
1．碎屑阶段 是岩石风化的最初阶段，物理风化 占优势，化学风化不明显，只有氯和硫元素发生移
3)生物风化：
生物作用使岩石就地引起的破坏。 主要因素： 根系的压力和根系分泌物 10-15磅/cm2 微生物分解有机质产生酸等。