第二章 岩石风化和土壤形成2

（一）湿度因子对土壤形成的影响
表 1
气候大区 湿润 半湿润 半干旱 干旱 极干旱 表 7.2 中国气候分区 年干燥度 <1.0 1.0～1.6 1.6～3.5 3.5～16.0 >16.0
中国气候大区划分 自然景观 森林 森林草原 草原 半荒漠 荒漠
据《中国自然地理》（1981）
湿度对土壤形成的作用主要表现在以下方面： 1、影响土壤中物质的迁移(emigration)
五、地形与土壤发生的关系
（一）地形与母质的关系
坡积物
冲积物 洪积物
残积物
（二）地形与水热条件的关系
地形对土壤水分状况的影响
（三）地形与土壤发育的关系
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ห้องสมุดไป่ตู้(高级阶地)的发生系列。
六、成土时间对土壤发育的影响 （一）土壤年龄 土壤年龄是指土壤发生发育时间的长短，通 常把土壤年龄分为绝对年龄和相对年龄。
（1）土壤粘化层的形成
特别在温带，暖温带生物气候条件下，一般在 土体内部（20～50 cm）发生着强烈的原生矿物（岩 浆冷凝形成的矿物）的分解和次生粘土矿物的形成过 程，或者上层粘粒向下机械淋洗过程。因此，在心土 层粘粒明显聚积，形成相对粘重的层次，叫做粘化层 （下图）。
由土壤粘化过程所形成的模式土层示意图
第二节 土壤形成过程
自然界中土壤的形成过程是非常复杂的（一系列生 物，物理，化学和生物化学过程构成）。由于成土条 件的复杂性，决定了土壤形成过程总体的内容、性质 及其表现形式也是多种多样的。根据土壤形成中物质 能量迁移、转化的各自特点，我们可将土壤形成过程 总体，区分出各个具体的成土过程。
一
、有机质聚积过程
由 由土壤的富铝化过程所形成的模式土层示意图
（2）富铝化过程强度的度量指标
—— 硅铝铁率
土 体 或 粘 粒 部 分 的 SiO2/R2O
（Fe2O3,Al2O3）摩尔比值
分子大 比值大 : 脱硅少、铁铝 相对富积少 脱硅多、铁铝 相对富积多
程度弱
分母小
分子小 比值小 : 分母大
程度强
4.钙化过程
relief，time…）
二.母质在土壤形成中的作用
自然土壤形成的物质基础。
直接影响着成土过程的速度、性质和方向。
母质对土壤理化性质有很大的影响。 岩浆岩：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：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。
一般地说，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。
在各种植被下，在土体中，特别是土体 表层进行的有机质的聚积过程。它是土壤形 成中最为普遍的过程。不难理解，气候条件 不同，植被类型和长势不同，环境条件和分 解情况不同，有机质聚积的特点各不相同。
一般说来，有机质聚积有以下表现形式： （1）腐殖化 主要见于草本植被下，植物残体被转化成腐殖 质，聚积在土体的上部而形成暗色的腐殖层（黑土 层）。腐殖化过程的结果，使土体发生分化，往往 在土体上部形成一个暗色的腐殖质层。
许多土壤中在100年内就可使土壤有机质达到准平衡； 在较有利的条件下，一个弱发育的B层可在数百年内 形成;在400～500年的成土时间内,就可看出粘粒由A 层向B层的迁移。
(三)土壤形成的阶段性
Mohr和Van Baren曾把热带地区的土壤形成分为5个 阶段： 1.初期：为未风化的母质； 2.青少年期：风化已经开始，但许多母质物质仍保留 在土壤中； 3.壮年期：易风化的矿物大部分已分解，粘粒明显增 加； 4.老年期：矿物分解已处于最后阶段，只有少数强抗 风化的原生矿物被保存； 5.最后阶段：土壤发育已完成，原生矿物基本上彻底 风化。
指碳酸盐在土体中的淋溶淀积过程。 碳酸盐的淋溶过程,叫做脱钙过程。在干旱、 半干旱的气候条件下，土壤形成的水分条件是季节 性淋溶，矿物风化过程中释放的易溶性盐类大部分 被淋失，而硅铁铝等氧化物基本不移动，最活跃的 标型元素钙、镁则在土体中发生淋溶。当上部土层 的碳酸盐向下淋溶至一定深度便积淀，形成钙积层 ，叫积钙过程（下图）。
（2）粘化过程的类型
★ 残积粘化
粘粒未经移动，原地发生的粘化（残积母质）.
★ 淋淀粘化
上部形成的粘粒经机械淋洗聚积在下部土层。
请注意：由粘化过程形成的粘化层，是一些土
类（棕壤，褐土，黄棕壤）的重要诊断层，在土壤
发生分类中具有重要的意义。
3. 脱硅富铝化过程
脱硅富铝化过程是在湿热条件下的主要
成土过程，形成具有富铝化特征的土壤（红、 黄壤，砖红壤等）。
上升水型水分状况：其特点是蒸发、
蒸腾总量大大超过降水量，其差额由地下水 补充，如果地下水矿化度高，则会导致盐渍 化；如果地下水达不到地表，而只能达到剖 面中部，则称为“半上升水型”水分状况。
停滞型水分状况：其特点是地表经常
积水，沼泽化土壤即属此类型。
2、影响土壤中物质的分解、合成和转化
表土有机质含量常随大气湿度的增加 而增加。 湿润地区的土壤风化度较高，而在干 旱地区则较弱。
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。
（四）气候变化与土壤形成
由于气候带、植被和土壤之间存在明显的关系， 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 。 在中国温带，自西向东大气湿度递增，依次出现：
由土壤的钙化过程所形成的模式土层示意图
5、灰化过程
（1）灰化过程 在土体亚表层（A2）SiO2残留，R2O3淋溶、淀积的 过程。 这种过程主要发生在寒湿、郁闭的针叶林植被下 ，真菌分解凋落物，产生酸性很强的有机酸（富里酸 ），有机酸溶液在下渗过程中，使上部土体中的碱金 属和碱土金属淋失。由于酸性很强， 便破坏矿物晶 格，土壤矿物中的硅、铝、铁发生分离。Fe、Al随溶 液淋溶淀积于土层下部（B层），而SiO2则残留在土体 亚表层（SiO2 溶解度小），从而在亚表层形成灰白色 淋溶层次，称灰化层。其下是红棕色的铁铝淀积层. （如下图）
（二）温度对土壤形成的影响
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。
花岗岩风化壳在广东可厚达 30～40米，浙江一般在5～6米， 而青海高原常不足1米。
（三）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
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。
三、气候与土壤发生的关系
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。
环境条件:
区别
泥炭化
低温或过湿 森林植被凉湿 分解不彻底，可见叶脉 半分解状态，仅有颜色改变， 分解程度: 仍保持原状。
2. 粘化过程
土体中粘土矿物（粘粒）的形成和聚积过程。 粘土矿物 在土壤学中，把岩石在风化过程中 新生成的土壤矿物，叫作次生矿物。它包括各种次 生铝硅酸盐，各种简单盐类和铁、铝氧化物。次生 矿物是土壤中最细小的部分，所以一般又称作粘土 矿物。
肥沃土壤中蚯蚓的粪便可达30吨/公顷！
（三）微生物在成土过程中的作用
微生物作为地球上最古老的生物体，已存 在达数十亿年，它是最古老的造土者。 微生物对土壤形成的作用可概括为：
分解有机质，释放各种养料，为植物吸收利用；
合成土壤腐殖质，发展土壤胶体性能；
固定大气中的氮素，增加土壤含氮量；
促进土壤物质的溶解和迁移，增加矿质养分的有效度 （如铁细菌能促进土壤中铁溶解移动）。
富集作用(enrichment)及有效化(effectuation)
（二）动物在成土过程中的作用
参与了土壤腐殖质的形成和养分的转化。 动物的活动可疏松土壤，促进团聚结构的形成 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。
非洲象牙海岸的白蚁可筑起直径15米，高2～6米 的坚固竖立土墩 ！
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。
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。
在中国温带东部湿润区，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。
四、生物因素在土壤发生中的作用
土壤形成的生物因素包括植物、土壤动物和土壤微生物。 （一）植物在成土过程中的作用 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 据科夫达估计，在陆地上植物每年形成的生物量约为 3.5×1010吨,相当于2.13×1017千卡的能量
第三章
土壤形成和发育
第一节
土壤形成的因素
土壤形成因素可分为两大类：
人为作用 自然成土 因素 无论什么类型的土壤，总有它自己的起源，并始终是 母质，生物，气候，地形和成土时间等自然成土因素综合 作用的产物。 这种关系，可以用以下的函数式表式： Soil＝f（parent material， organism， climate，
七、人类活动对土壤发生演化的影响(略)
1、人类活动对土壤的影响是有意识、有目的的、定向 的。在农业生产实践中，在逐渐认识土壤发生发展客观规 律的基础上，利用和改造土壤、培肥土壤，它的影响可以 是较快的。 2、人类活动是社会性的，它受着社会制度和社会生产 力的影响，在不同的社会制度和不同的生产力水平下，人 类活动对土壤的影响及其效果有很大的差别。 3、人类活动的影响可通过改变各自然因素而起作用， 并可分为有利和有害两个方面。 4、人类对土壤的影响也具有两重性，利用合理，有助 于土壤肥力的提高；利用不当会破坏土壤，如我国不同地 区的土壤退化主要是由于人类不合理地利用土壤引起的。
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)。
由土壤的腐殖化过程所形成的模式土层示意图
（2）斑毡化
森林植被下，由于环境凉湿，植物残体分解不
彻底，形成腐殖化程度低的粗腐殖质，呈斑毡状。
（3）泥炭化
在低温或过高湿度条件下，植物残体呈半分解 状态，大多仅有颜色的改变，植物组织仍保持原状。 在低洼过湿条件下形成泥炭层，在高寒条件下形成毡
状草皮层。
提问：斑毡化
绝对年龄是指该土壤在当地新鲜风化层或新 母质上开始发育时算起迄今所经历的时间， 通常用年表示；
相对年龄则是指土壤的发育阶段或土壤的发 育程度。
（二）土壤形成速率和所需的时间
母质和环境条件的差异会影响风化作用和土壤形成 的速率

土壤发育速率与自然界许多过程一样，随时间的变 化而变化

不同地区、类型的土壤，形成的时间有很大的差异
（1）脱硅富铝化过程
在土体中进行的脱硅富铁铝过程（简称富铝化
过程）。
在热带、亚热带高温多雨，并有一定的干湿 季节条件下，铝硅酸盐类发生强烈分解，释放出大量 盐基物质，风化液呈中性或碱性反应，硅大量淋失（ 硅的溶解度大），盐基离子大量淋失，铁铝沉积（溶
解度小），滞于原土层而相对富积，使土体呈现鲜红
色，甚至形成铁盘（下图）。