土壤成土过程

土壤形成的几种成土过程

1．土壤脱硅富铝化过程

富铝化过程是一种主要的成土过程。它是指土壤在形成中土体脱硅富铝铁的过程。为热带、亚热带土壤中发生的硅和盐基遭受淋失、粘粒和次生矿物不断形成、铁铝氧化物明显聚积的过程。在高温多雨条件下，风化淋溶作用强烈进行，硅酸盐类矿物强烈分解，风化产物向下淋溶。淋溶初期，溶液呈中性或碱性，致使硅酸和盐基大量淋失，而含水铁、铝相对聚集，形成富含铁、铝的红色土体。随着盐基的不断淋溶，风化层上部变为酸性。当酸性达到一定程度时，含水氧化铁、铝开始溶解，并具有流动性，但一般向下移动不深，旱季可随毛管水上升至表层，经脱水以凝胶形式聚积或形成铁、铝结核体；又因土体上部植物残体矿化提供盐基较丰富，酸性较弱，故含水铁、铝氧化物活性也较弱，多淀积，更利于铁、铝残余积聚层的形成，脱硅富铝化是砖红壤和红壤的重要成土过程，但富铝化的程度不同，前者强于后者。

图1 红壤图2 砖红壤

2．土壤腐殖化过程

腐殖化过程是指土壤、堆肥或江河湖海等水体淤泥中的有机物质转变成为腐殖质的过程。微生物在此过程中起主导作用。在微生物的作用下，有机质的某些分解产物，或微生物的某些合成产物，进一步缩聚为复杂的腐殖质。

影响腐殖化过程的因素有二：①有机物质的化学组成，通常木质素含量高的有机物质，形成的腐殖质量较多；②土壤的水、热状况，渍水和低温的环境，有利于腐殖化过程的进行，腐殖质积累量也较多。有机残体的矿质化和腐殖化是同时发生的两个过程。矿质化过程是腐殖化过程的前提，而腐殖化过程又是有机残体矿质化过程的部分结果。不过，有利于矿质化的因素几乎都是有损于腐殖化作用的因素。

土壤腐殖质的形成是一个复杂的过程，大致可分为两个阶段。第一阶段：有机残体在微生物分解作用下，其中一部分被彻底矿化，最终生成CO2、H2O、NH3、H2S等无机化合物。另一部分转化为较简单的有机化合物（多元酚）和含氮化合物（氨基酸、肽等），提供了形成腐殖质的材料。第二阶段：上述土壤腐殖质的组成部分，在微生物的作用下经缩合形成腐殖质的基本单元。先是多元酚在微生物的作用下氧化为醌，然后醌再与含氮化合物缩合成原始腐殖质。

3．土壤泥炭化过程

土壤形成中的泥炭化过程，指的是有机质以不同分解程度的植物残体形式在土壤上层不断积累的过程。沼泽土或泥炭土由于水分多，湿生植物生长旺盛，秋冬死亡后，有机残体残留在土壤中，翌年春季或夏季，由于低洼积水，土壤处于

嫌气状态。有机质主要呈嫌气分解，形成腐殖质或半分解的有机质，有的甚至不分解，这样年复一年的积累。如果伴随有地壳下沉，不同分解程度的有机质层逐年加厚，这样积累的有机物质、称为泥炭或草炭。

图3 泥炭化地表泥炭化作用的过程十分复杂，一般可分成两类生物化学变化：

①腐殖化作用和生物化学凝胶化作用。简称凝胶化作用。植物的木质纤维组织，包括以木栓质为主的树皮。在泥炭表面和泥炭形成层中,在覆水不太深的条件下,酸性介质、弱氧化至弱还原的环境中，由于微生物的作用形成腐殖物质。腐殖化作用之后,接着是凝胶化作用,凝胶化过程中植物的细胞壁吸水膨胀，细胞腔逐渐缩小以至消失，形成了凝胶化物质。植物的木质结构在胶化的腐殖物质中保存的完整程度，受微生物活动程度的影响，而微生物的活动又受沼泽水酸度的制约。酸度越高，微生物活动越弱，植物的木质结构保存越好。反之，在弱碱性环境下，微生物大量繁殖,凝胶化物质呈均一状,植物的木质结构甚至可以完全消失。凝胶化物质是组成泥炭的有机物质的主要成分，包括凝胶化植物碎片和凝胶化基质。凝胶化植物碎片可呈大小不同的块体分布在介质中。细分散的凝胶化物质即溶胶，溶胶的表面能较小，由风或水带入沼泽中的植物孢子、花粉、角质层、树脂等稳定成分易混入于溶胶中，当介质条件因电解质的加入或因酸度、温度发生变化时，溶胶即发生凝聚作用再转变成凝胶。浸透在植物细胞壁内，特别是集中在树皮和种子皮壳中的丹宁，也可能变成凝胶化腐殖酸物质。凝胶化物质是一种含氢较丰富的碳氢化合物，在成岩过程中脱水老化变成腐殖质，转变成煤后，成为褐煤中的腐殖组和硬煤中的镜质组。

②丝煤化作用也称丝炭化作用。植物的木质纤维组织在沼泽表面暴露于大气中，经喜氧细菌、真菌、放线菌的作用缓慢氧化分解，或因森林沼泽失火后造成的木炭状残余物转变成富碳、贫氢的丝煤的过程。丝煤是化学性质稳定的惰性物质，埋藏后转化成煤中的惰质组。已经过不同程度凝胶化作用的植物碎片，因沼泽潜水面下降或其他原因，不断有新鲜氧进入时，可以再发生丝煤化作用转变成半丝煤或丝煤,这一过程也称为凝胶-丝煤化作用。反之，已经经过丝煤化的植物碎片，即使再转入弱氧化至还原的覆水环境下，也不能再发生凝胶化作用。泥炭化过程中，因植物品种的不同和沼泽覆水深度、氧的含量、介质酸度等条件的变化，使凝胶化、丝煤化、沥青化作用的各种产物，以不同比例共生或在垂直层序中交替出现。同时，混入的矿物质成分、数量也不等，埋藏后经煤化作用形成暗、亮相间条带状的腐殖煤类。

4．土壤碳酸钙的淋溶过程

淋溶作用是土壤形成作用的一个方面。指下渗水流通过溶解、水化、水解、

碳酸化等作用，使土壤表层中部分成分进入水中并被带走的作用。依其淋溶强度，可分为K、Na淋溶，Ca、Mg淋溶，粘粒淋溶及Fe、Al淋溶等。随着淋溶作用的进行，土层逐步酸化。例如，在湿润地区的土壤剖面上部，由于长时间水分自地表向下淋溶，使上部土层中的可溶性物质和细微土粒遭到淋洗，并逐渐形成土色变浅、质地变粗、酸度加大、肥力较低的土层——淋溶层。淋溶层又称A层，可通过耕作、施肥，尤其是增施有机肥料和粘粒性泥肥等措施改善其不良性状。

因土壤酸碱度不同，溶解的物质不同，淋溶在成土过程中所起的作用也完全不同。常见的大致有三类：①酸性淋溶作用。被淋出的物质以铁、锰、铝等元素的化合物为主。如针叶林下的灰化土，淋溶后能产生白色酸性的A2灰化层；热带红树林群落产生的酸性硫酸盐盐土，淋洗后常产生大量红色的“铁锈水”。②中性淋溶作用。热带、亚热带土壤(红壤为主)，多为酸性反应，但它的脱硅作用是在早期土壤盐基淋失不多、土壤呈中性至微碱性反应时进行的。③碱性淋溶作用。如在碱性土壤中含多量NaHCO3与Na2CO3等碱性盐类，常使土壤胶粒因含大量代换性钠而高度分散，土壤结构不良、透水性差，会使多量胶粒淋失。

图4土壤的淋溶作用地表现象

5．土壤盐化和脱盐过程

定义：土壤盐化是常发生于气候炎热、干燥，实施灌溉却排水不良之沙漠及沿海地区等农牧业地区的现象；土壤脱盐指土壤中的能溶盐分被低矿化的降水、地表水和灌溉水下渗时溶解和带出的过程。它的强度取决于下渗水流的强度和性质、土壤的透水性、地下水面的深度和地下径流的强弱。

盐化产生原因及危害：沙漠空气中的水份少但水份蒸发量却很大，当蒸发量大于降水量和地下水下渗量时，土壤中含盐分和碱的地下水受蒸发作用而被引到地上。然而，水中的盐份仍留在陆地表面或建筑物内结晶，最终可能使建筑物的砖头粉碎。盐分和碱含有强碱性，对植物生长极为不利，当其上升至表土时，植物便无法生长，常造成极大的农业损失。

防护措施：1.盐化：在沿海地区，建筑物及公共设施的金属部份，会因空气中盐份较重而更容易锈蚀。输电线路的绝缘碍子会因盐份附着而降低绝缘能力，因此除了改用抗盐害的种类以外，还需定期清洗。2.脱盐：多效蒸发（膜拟多级