第九章 土壤形成与发育第一节 土壤形成因素土壤是成土母质在诸多环境因素的共同作用下,经过一系列物理、化学和生物化学的作用而形成的。土壤与大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间存在着经常性的物质与能量交换。
严格说来,任何与土壤在时间和空间上有联系的因素都对土壤形成有影响。但一般认为,
气候、生物、母质、地形、时间和人为活动等因素比较重要。
一、母质因素
母质是土壤形成的物质基础,土壤性质与母质性质密切相关。母质对土壤有如下方面的影响:
1、影响土壤质地在岩石风化过程中,易风化的矿物首先风化形成粘粒,难风化的矿物则保留下来形成土壤的粗粒部分。
不同母岩的矿物组成不同,形成的土壤的质地也不同。
例:砂岩含大量石英砂,所形成的土壤质地较砂。玄武岩几乎不含石英砂,
以易风化的矿物为主,所以形成的土壤质地较粘。
2、影响土壤矿质养分的储量土壤中的矿质养分大部分是从母质中继承下来的。
富含矿质养分的母质上发育的土壤中,
矿质地养分一般比较丰富。
缺乏矿质养分的土壤上发育的土壤中一定缺乏矿质养分。
例:基性岩发育的土壤,铁、镁含量一定高;石灰岩发育的土壤钙含量可能较高。
3、影响土体层次构造:
有些母质具有明显的层次性,所发育的土壤一般也具有类似的层次构造。
例:河流冲积母质一般具有层次性,
在河流冲积母质上发育的土壤,多具有层次性。
二、气候因素
气候对土壤形成的影响是多方面的,其中以热量和降雨最具有普遍意义。
热量和降雨直接影响土壤的水热状况和土壤的风化 -淋溶过程,同时对地表植被分布起决定性影响。
气候是直接或间接地影响土壤形成过程的强度和方向的基本因素,也是影响土壤地理分布的基本因素。
在干旱寒冷地区,降雨少,温度低,风化作用进行缓慢,盐基的淋溶程度低。
因此土壤常呈盐基饱和状态,偏碱性。
在湿润温暖地区,风化作用进行的迅速而强烈,多呈盐基不饱和状态,呈酸性。
三、地形因素
地形指地表的形态特征。不时具体的物质。
地形不直接对土壤的形成产生影响,而是间接地影响土壤的形成过程。它的影响主要有两个方面:
1、影响母质类型的形成:
地形条件支配母质的搬运和堆积。不同地形部位上分布着不同的母质类型。
2、改变地带性气候特征:
海拔不同,坡向不同,温度和气候就有差异。同一地区,海拔高的山地上,
气温低,湿度大;低丘的顶部易旱,洼地易过湿。同一山体,南坡较温暖,
“阳坡”,北坡较阴凉,“阴坡”。
这些条件的差异,轻者影响土壤性状,
重者影响土壤类型。
四、生物因素
包括植物、土壤动物、土壤微生物
生物因素是土壤形成的一个极其重要的因素。从某种意义上说,没有生物,就没有土壤的形成。
生物因素的作用体现在如下几个方面:
1、有机质的累积绿色植物利用光能合成有机物。有机残体归还土壤后,在微生物的作用下,
一方面释放部分养分,另一方面形成腐殖质。没有生物,土壤就不能累积腐殖质,土壤也就不成为土壤了。
2、植物营养元素的富集绿色植物在生长过程中,根系能把土壤深层的养分吸收,残体回归土壤后,
又释放到表层,使土壤表层的营养元素富集,同时比例也越来越符合植物营养的要求。
3、促进团粒结构的形成五、时间因素
时间为其它成土因素提供了发挥作用的舞台。它影响其它因素的作用程度。
在其它因素相同的条件下,时间越长,
土壤的发育程度就越高。
在一定条件下,土壤发育到一定程度,
就会与环境达成平衡,即达到稳定状态。
六、人为因素
人为因素指人为活动对土壤形成的影响。
这里所指的人为活动主要是农业耕作活动。农业活动的历史越长,生产力水平越高,对土壤的影响就越深刻。
农业活动以外的人为活动对土壤的影响也越来越广泛,越来越深刻(如:工业生产、交通运输、旅游服务、战争等)。
第二节、主要成土过程
土壤形成过程 就是指地表的岩石风化体及其搬运的沉积体,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。
一、原始成土过程
从岩石露出地表着生微生物和低等植物开始到高等植物定居之前的土壤形成过程,称为 原始成土过程 。
可以分为三个阶段:
1、“岩漆”阶段:出现自养微生物,如:
绿藻、硅藻等,及其共生的固氮微生物。
吸收许多营养元素,并使之进入生物地球化学循环。
2、“地衣”阶段:出现各种异养型微生物,
如细菌、真菌、地衣组成的原始植物群落,进一步促进矿物分解,增加土壤有机质和细土。
3、“苔藓”阶段:生物风化和成土过程速度大大提高,为高等绿色植物的生长准备了物质基础。
二、有机质累积过程
在草本或木本植被下,有机质在土体上部的累积过程,称为 有机质累积过程 。
不同植被条件下,土壤表层的有机质累积特征大不相同。
在草甸植被下,有机质累积量大,腐殖质层深厚。
森林植被下,土壤有机质的累积又取决于森林的种类。
三、粘化过程
土壤剖面中粘粒形成和累积的过程称为粘化过程 。
粘化过程使土壤某一层次的粘粒含量明显高于其它层次。
粘粒明显累积的层次称为粘化淀积层。
四、钙积与脱钙过程
干旱、半干旱地区,土壤钙的碳酸盐发生移动累积的过程,称为 钙积过程 。岩石风化产生的易溶性盐类,部分被淋失,
部分淀积在土体的中下部。
在降水量大于蒸发量的条件下,土壤中的碳酸钙被淋出土体,称为 脱钙过程 。
五、盐化与脱盐过程
地表水、地下水以及母质中含有的盐分,
在强烈的蒸发作用下,逐渐向地表积聚的过程,称为 盐化过程 。
土壤中的可溶性盐分,通过降水或人为灌溉洗盐,迁移到下层,或排出土体。
这一过程称为脱盐过程。
六、碱化与脱碱过程
碱化过程 是交换性钠或交换性镁不断不断进入土壤吸收复合体的过程。有时也称钠质化过程。
碱化过程使土壤呈碱性或强碱性。
脱碱化过程 指通过淋洗和化学改良,使土壤碱化层中钠离子和易溶盐类减少,
胶体钠饱和度降低的过程。
七、富铝化过程
又称 脱硅富铝化过程 。热带、亚热带地区土壤物质由于矿物风化、形成弱碱性条件,随着可溶性盐、碱金属和碱土金属盐基和硅酸盐的大量淋失,而造成铁铝在土体内相对富集的过程。
八、灰化、隐灰化和漂灰化过程
灰化过程 是在寒温带、寒带针叶林植被和湿润条件下,土壤中铁铝与有机酸性物质螯合淋溶淀积的过程。
灰化的结果使土壤亚表层脱色,留下灰白色的土层(灰化层)。其下形成较紧实的、棕褐色的腐殖质铁铝淀积层。
在草本或木本植被下,有机质在土体上部的累积过程,称为 有机质累积过程 。
土壤剖面中粘粒形成和累积的过程称为粘化过程 。
地表水、地下水以及母质中含有的盐分,
在强烈的蒸发作用下,逐渐向地表积聚的过程,称为 盐化过程 。
灰化过程已经进行,但尚未出现明显的灰化层,称为隐灰化(准灰化)。
漂灰化是灰化过程与还原离铁离锰及铁锰腐殖质淀积等现象的伴生者。漂白现象主要是还原离铁过程造成的。漂灰层中铁大大减少,但铝减少不多。该过程在热带亚热带山地的凉湿条件下,常有发生。
九、潜育化与潴育化过程
潜育化过程 是土壤长期渍水、有机质嫌气分解、铁锰强烈还原,形成灰蓝 — 灰绿色土层的过程。该过程主要发生在排水不良的水稻土和沼泽土中,往往发生于剖面的下部。
潴育化 是一个氧化还原交替的过程。氧化还原交替使土体内出现锈纹、锈斑、
铁锰结核和红色胶膜等物质。该过程又称为 假潜育化 。
十、白浆化过程
在季节性还原淋溶条件下,粘粒与铁锰的淋溶淀积过程,称为 白浆化过程 。其结果是在腐殖质层下形成一个粉砂含量高、铁锰贫乏的白色淋溶层,在剖面中下部形成铁锰和粘粒富集的淀积层。
该过程的发生与地形部位有关,多发生于白浆土中。
十一、熟化过程
在耕作条件下,通过耕作施肥、培肥与改良,促进水肥气热诸因素不断协调,
使土壤向着有利于作物高产方向转化的过程,称为 熟化过程 。
旱作条件下的土壤熟化过程称为 旱耕熟化过程 。水田条件下的土壤熟化过程称为 水耕熟化过程 。
十二、退化过程
由于不利的自然因素和人为利用不当而引起的土壤肥力下降、植物生长条件恶化和土壤生产力减退的过程,称为 退化过程 。
退化过程包括物理退化(坚实硬化、铁质硬化和土壤生产力减退)、化学退化
(酸化、碱化、肥力减退、化学污染)
和生物退化(有机质降低、动植物区系减少)三大类。
第三节 土壤发育
岩石风化物在环境因素的作用下,形成具有一定剖面形态和肥力特征的土壤的过程,称为 剖面发育 。
一、土壤的个体发育
土壤的个体发芽是指具体的土壤从岩石风化物或其它新的母质上开始发育时起,
直到目前状态的真实土壤的具体历程。
在没有破坏(如:侵蚀)的情况下,这种具体的土壤个体便向当地典型的土壤特征发展。
二、土壤剖面
土壤在成土因素的作用下,产生了一系列的土壤属性。这些属性的内在综合表现为肥力,其外在特征则反映于土壤剖面剖面的形态、发生层或土体构型上。
土壤剖面、发生层和土体构型是土壤发育的具体表现。
土壤剖面 是一个具体的垂直断面。
一个完整的土壤剖面应包括土壤形成过程中产生的发生学层次和母质层。
土壤发生层 是指土壤形成过程中所产生的、具有特定组成和性质的、大致与地面平行的、并具有成土过程特征的层次。
土壤发生层分化越明显,表示土体的非均一性越显著,土壤的发育程度越高。
土体构型 是各土壤发生层在垂直方向上有规律的组合和有序的排列状况。
不同的土壤有不同的土体构型。因此土体构型是识别土壤的最重要特征。
作为一个发育完全的土壤剖面,从上到下一般有三个最基本的发生层:
1、淋溶层( A),处于土体最上部,又称为表土层。它包括有机质的累积层和物质的淋溶层。在比较湿润的地区,该层内发生着物质的淋溶,故称为淋溶层。
2、淀积层( B):它处于 A层的下面,是物质淀积作用造成的。一个完全发育的土壤剖面必须具备这一个土层。
3、母质层( C),处于土体最下部,没有发生明显的成土作用,其组成物就是母质。
---除了这三个基本层次,土壤剖面中还可能出现其他层次,如,O,E,R层等。
O层:
有机物占优势的土层,可以由森林下的土壤的枯枝落叶组成,也可以由水成土壤的泥炭、腐泥等组成。并非所有的土壤都具有 O层。
O层位于土壤的最上层。 A层一般位于
O层之下。
E层:
硅酸盐粘粒、铁铝等单独或一起淋失,
石英或其它抗风化矿物的砂粒或粉砂粒相对富集的层次。
E层的颜色通常比 B层或 A层为淡。白浆土中的白浆层就是典型的 E层。
并非所有的土壤中都有特征明显的 E层,
有的土壤表层同时具有 A层和 E层的性质,
此时应划分为 A层。
R层:
指坚硬的岩石。
农业土壤的土体构型又有所不同。农业土壤表层是耕作层( A),耕作层底下可能出现犁底层( P)。 犁底层底下可能出现潴育层、潜育层,也可能是仍然保持了原来自然土壤特征的 B层,视具体土壤而定。
第四节 土壤分类
土壤分类就是根据土壤自身发生发展的规律,在系统地认识土壤的基础上,对土壤进行科学的区分和归并。
土壤分类的目的就在于阐明土壤的自然因素和人为因素影响下的发生发展规律,
为合理开发利用土壤、发展和配置农林牧业生产提供科学依据。
一、中国土壤分类发展趋势
中国近代土壤分类研究始于己于人 20世纪末 30年代,当时采用的是美国的马伯特土壤分类,建立了 2000多个土系。
1954年开始学习前苏联土壤地理发生分类,以成土条件为依据,以土类为基本单元,包括土类、亚类、土属、土种和边种的五级分类制。
1978年,中国土壤学会提出了《中国土壤分类暂行草案》。
第二次土壤普查开始时,将《中国土壤分类暂行草案》作为工作分类。 1992年,
在第二次土壤普查即将结束时,经过反复讨论,确立了一个包括了 12个土纲、
28个亚纲,61个土类,233个亚类的《中国土壤分类系统》。
在美国土壤系统分类的影响下,由南京土壤研究所主持,先后有 30多个高等院校和研究所参加的中国土壤系统分类课题组,从表面上看 984年开始了中国土壤系统分类研究,于 1995年提出了《中国土壤系统分类》“修订方案”。这个分类方案在国内外产生了重大影响。
由于该方案尚未成为中国官方承认的我国土壤分类方案,所以目前尚未在我国广泛应用。
第二《中国土壤分类系统》介绍
(一)分类原则
从上到下共设土纲、亚纲、土类、亚类、
土属、土种和亚种等七级分类单元。
土纲、亚纲、土类为高级分类单元
土属为中级分类单元
土种为基层分类单元。
1、土纲土纲是土壤重大属性差异的归纳和概括,反映了土壤不同发育阶段中,土壤物质移动累积所引起的重大属性差异。
如:铁铝土是在湿热条件下,在脱硅富铝化过程中产生的粘粒矿物以高岭石和三二氧化物为主的一类土壤。
全国共分为 12个土纲:
( 1)铁铝土纲;( 2)淋溶土纲;
( 3)半淋溶土纲;( 4)钙层土纲;
( 5)干旱土纲;( 6)漠土纲;
( 7)初育土纲;( 8)半水成土纲;
( 9)水成土纲;( 10)盐碱土纲;
( 11)人为土纲;( 12)高山土纲。
2、亚纲
是在同一土纲内,根据土壤形成的水热条件和岩性及盐碱的重大差异划分。
如:铁铝土纲分成湿热铁铝土亚纲和湿暖铁铝土亚纲。二者的主要差异在于热量条件。
3、土类
是土壤高级分类的基本单元。
它是根据成土条件、成土过程和由此产生的土壤属性三者的统一和综合进行划分的。同一土类的土壤,成土条件、主导成土过程和主要土壤属性相同。
如:红壤是一类在湿润亚热带生物气候条件下,干湿季交替明显的气候环境中,
地形较高,排水良好条件下,经脱硅富铝化作用形成的。
4、亚类
是土类的续分,在主导成土过程以外,
还有其它附加成土过程。
代表土类典型特征的亚类是该土类的典型亚类;
代表一个土类向另一个土类过渡的亚类,
根据附加的成土过程划分
如:红壤亚类是红壤土类的典型亚类,
红黄壤则是红壤向黄壤过渡的亚类。
5、土属
是根据成土母质的成因、岩性及区域水分条件等地方性因素的差异进行划分的。
它是基层分类单元与高级分类单元之间的重要“接口”。
如:盐土可以根据盐分类型划分为硫酸盐盐土、硫酸盐 -氯化物盐土、氯化物盐土等。
6、土种
是基层分类的基本单元,它处于一定的景观部位,
是具有相似土体构型的一群土壤。同一土种要求:
( 1)景观特征、地形部位、水热条件相同;
( 2)母质类型相同;
( 3)土体构型相同;
( 4)生产性和生产潜力相似。
如:山地土壤可以根据土层厚度、粘粒含量划分土种,盐土何以根据盐分含量划分土种。
7、亚种(变种)
是土种的辅助分类单元,是根据土种范围内由于耕层或表层性状的差异进行划分。
如:可以根据表层耕性、质地、有机质含量和耕层厚度进行划分。
亚种经过一定时间耕作可以改变。
(二)命名方法
采用连续命名和分段命名相结合的命名方法。
土纲和亚纲为一段,以土纲名称为基本词根,家形容词或副词前缀构成亚纲名称,即亚纲为连续命名。
如:铁铝土纲中的 湿热 铁铝土 亚纲。
土类与亚类又成一段,以土类名称为基本词根,加形容词或副词前缀构成亚类名称。
如草甸黑土、白浆化黑土等。
中国土壤分类的发展与现状中国土壤分类系统》介绍
(一)分类原则
(二)命名方法中国土壤分类的发展与现状中国土壤分类系统》介绍
(一)分类原则
(二)命名方法
土属名称多与土类、亚类连用。
如:氯化物滨海盐土。
(土类、亚类)
土种变种也常与土类、亚类、土属名称连用。
如:粘壤质 -厚层 -黄土性 -草甸 -黑土
变种 种 属 亚类 类
但各地命名方法有所不同。
三、
《中国土壤系统分类》简介
在美国土壤系统分类的影响下,由中国科学院南京土壤研究所主持,从 1984年开始进行了中国土壤系统分类的研究。
于 1995年提出了《中国土壤系统分类》
“修订方案”。在国内外有较大影响。
土壤系统分类是发展方向,但由于该分类目前尚不是官方接受的分类系统,所以在应用上仍不是十分广泛。
(一)诊断层和诊断特性
中国土壤系统分类是以诊断层和诊断特性为基础的系统化、定量化的土壤分类。
该系统共设 11个诊断表层,20个诊断表下层,2个其它诊断层和 25个诊断特性。
1、诊断层
用于鉴别土壤类别的、在性质上有一系列定量规定的特定土层称为诊断层。
诊断层分为诊断表层和诊断表下层两类。
( 1)诊断表层
位于土体最上部的诊断层称为诊断表层。
本系统共有 11个诊断表层:
有机表层,草毡表层,暗沃表层,暗瘠表层,灌淤表层,堆垫表层,肥熟表层,
水耕表层,干旱表层,盐结壳,
( 2)诊断表下层
本系统共有 20个诊断表下层:
漂白层,舌状层,雏形层,铁铝层,低活性富铁层,聚铁网纹层,灰化淀积层,
耕作淀积层,水耕氧化还原层,粘化层,
粘磐,碱积层,超盐积层,盐磐,石膏层,超石膏层,钙积层,超钙积层,钙磐,磷磐
( 3)其它诊断层
有 2个其它诊断层:
盐积层,含硫层
2、诊断特性
用于鉴别土壤类别的、在性质上有一系列定量规定的土壤性质(形态的、物理的、化学的),称为诊断特性。
二、分类原则
本系统共分为 6级:土纲、亚纲、土类、
亚类、土族、土系。
共有 14个土纲,39个亚纲,141个土类、
595个亚类。
采用分段连续命名法。
共设 25个诊断特性:
有机土壤物质,岩性特征,石质接触面、
准石质接触面,人为淤积物质,变形特征,土壤水份状况,潜育特征,氧化还原特征,土壤温度状况,永冻层次,冻融特征,n值,均腐殖质特性,腐殖质特性,火山灰特性,铁质特性,富铝特性,
铝质特性,富磷特性,钠质特性,石灰性,盐基饱和度,硫化物物质