第二章土壤的形成和發育第一節土壤形成因素

土壤形成因素又稱成土因素,是影響土壤形成和發育的基本因素，它是一種物質、力、條件或關系或它們的組合，其已經對土壤形成發生影響或將影響土壤的形成。1.成土因素──土壤形成過程的各種外在條件。一、土壤形成因素

土壤是多因素影響下變化的客體。早在十九世紀末，俄國土壤學家B.B道庫恰耶夫（Dokuchaev）根據他在歐亞大陸大范圍勘察工作中的發現，就正確地指出：土壤既是地理景觀的一部分，又是地理景觀的一面鏡子，他提出母質、氣候、生物、地形和時間是土壤形成的主要因素，從而創立了土壤形成因素學說，奠定了土壤發生學理論基礎。土壤發生學說認為土壤是在各種自然和人為因素的影響下由巖石風化成母質，再由母質演化成土壤的。五大成土因素:

氣候-climate

母質-parentmaterial

生物-biology

地形-topographty

時間-time2.土壤是多種成土因素綜合作用的產物：

（1）各成土因素互相不能代替，同等重要，都參與成土過程。（2）不同條件下各要素對土壤形成作用可能不同。（3）成土因素變化制約著土壤的形成和演化。3.現代土壤發生學二、氣候與土壤發生的關系

氣候對土壤形成的影響主要體現在兩個方面：

一是直接參與母質的風化，水熱狀況直接影響礦物質的分解與合成及物質積累和淋失；二是控制植物生長和微生物的活動，影響有機質的積累和分解，決定養料物質循環的速度。1.溫度對土壤形成的影響

溫度升高，水的解離度加大，水的解離度越大，對巖石的溶解作用越強，巖石就越容易風化。在相同條件下，弱（北）風化作用強（南）一般來說，每增加10℃溫度，反應速率可成倍增加。

溫度會影響巖石的風化速度和風化殼的厚度。花崗巖風化殼在廣東可厚達30～40米，浙江一般在5～6米，而青海高原常不足1米。影響土壤中物質的分解、合成和轉化

表土有機質含量常隨大氣濕度的增加而增加濕潤地區的土壤風化度較高，而在干旱地區則較弱。隨著濕度增加，土壤中赤鐵礦含量趨向減小，針鐵礦含量則增加，土壤顏色也由紅轉黃。2.降水對成土過程的作用氣候變化與土壤形成

由于氣候帶、植被和土壤之間存在明顯的關系，許多土壤學家非常重視氣候在土壤形成中的作用，并提出了土壤地帶性的概念。

在中國溫帶，自西向東大氣濕度遞增，依次出現：棕漠土、灰棕漠土、灰漠土、棕鈣土（灰鈣土）、栗鈣土、黑鈣土和黑土。

在中國溫帶東部濕潤區，由北而南熱量遞增，土壤分布依次為：暗棕壤、棕壤（褐土）、黃棕壤、黃壤、紅壤和磚紅壤。

氣候因素對土壤形成的影響廣泛而深刻，對土壤的形成起著宏觀控制的作用，不同的氣候類型可形成不同的地帶性土類。

土壤是氣候變化的記錄者，氣候的變化往往在土壤性質中可以得到體現，所以我們可以通過研究古土壤的性質，來追朔過去的氣候。三、生物與土壤：土壤形成的生物因素包括植物、土壤動物和土壤微生物。生物積累和創新作用

生物積累作用：指植物根系把風化物中分散的礦質養分集中到地表的過程。

生物創新作用：通過植被的作用，使巖石風化物中積累了原來沒有的養分。如N素的積累。1.植物在成土過程中的作用特定地理環境，生長一定的植被，分化形成一定的土壤類型。明亮針葉林：灰化土針、闊混交林：暗綜壤落葉闊葉林：棕壤常綠闊葉、落葉闊葉林：黃棕壤常綠闊葉：偏干形成紅壤；偏濕形成黃壤南亞熱帶常綠闊葉、季雨林：赤紅壤熱帶雨林：磚紅壤

圖 植被類型和土壤類型的關系

(據Bridges:WorldSoils)綠色植物在土壤形成中作用的差異性：

木本植物的特點樹冠高大，根系深、廣、發達和有機質積累量大。生長量:熱帶雨林＞季雨林＞常綠闊葉林＞落葉闊葉林＞針葉林

有機質的積累形式:

地下根系死亡少，主要靠凋落物，如枯枝、落葉形成的地表覆蓋層。

有機質剖面分布：

表層有機質含量高、厚度大，向下有機質含量急劇減少。

凋落物組成特點：

多含木質素、單寧、樹脂和富有彈性。草本植物的特點按生長年限：分為一年生和多年生；按喜濕程度：分為草甸植被（濕草原）和草原植被

（干草原）其中：①草甸植被多為中生性草本植物，適應較濕的生態環境，生長量大，分解少，有機質積累多。②草原植被多為旱生性草本植物，干旱條件，生長量小，疏松通氣，微生物活動強，有機質積累少。生長量：遠低于木本植物。地上和地下部分同時積累有機質。成土作用：

①草本植物灰分含量＞＞木本植物,

且灰分中鹽基(Ca、Mg、K、Na)含量高;

②木質素、單寧、樹脂含量較少，纖維素含量較多；③中性、微酸性環境有利于細菌活動；④形成的有機酸和酸性腐殖質（FA）少，而

HA相對較多:⑤土壤不容易發生灰化作用，容易形成良好土壤結構。不同植被形成的土壤性質不同：

森林植被草原植被形成枯枝落葉層，腐殖質層較薄腐殖質層深厚，含量高富里酸為主，淋溶型（水多）胡敏酸為主，非淋溶型飽和度低，酸性飽和度高，堿性結構性差，肥力較低結構好，肥沃2.動物在成土過程中的作用

非洲象牙海岸的白蟻可筑起直徑15米，高2～6米的堅固豎立土墩！肥沃土壤中蚯蚓的糞便可達30噸/公頃！3.微生物在成土過程中的作用

微生物作為地球上最古老的生物體，已存在達數十億年，它是最古老的造土者。

微生物對土壤形成的作用可概括為：（1）分解有機質，釋放各種養料，為植物吸收利用；（2）合成土壤腐殖質，發展土壤膠體性能；（3）固定大氣中的氮素，增加土壤含氮量；（4）促進土壤物質的溶解和遷移，增加礦質養分的有效度（如鐵細菌能促進土壤中鐵溶解移動）。母巖：形成母質的巖石。母質或成土母質：是指形成土壤的巖石風化物，母質是土壤形成的基礎。四、成土母質：巖石風化過程母質生物積累等成土過程土壤母質特點：疏松、透氣、透水，含粘土礦物，對養分保持力弱，肥力低或不具肥力，缺乏氮素。母巖、母質、土壤三者在發生學上有密切聯系：母質在土壤形成中的作用首先，母質對土壤理化性質有很大的影響。其次，非均質的母質對土壤形成的影響較均質母質更為復雜。第三，直接影響著成土過程的速度、性質和方向。

土壤養分土壤礦質養分來源于母質。土壤的礦質養分必然隨母質的變化而發生變異。花崗巖——K2O、SiO2

正長巖——K2O

橄欖巖——MgO

輝長巖、玄武巖——CaO、Fe2O3、MgO

磷輝巖——P2O5

微量元素（B、Cu、Zn、Fe、Mn）與

母質中的含量關系密切

中國境內的成土母質的主要類型：

①碎屑風化殼——青藏高原、高大山區頂部等高寒氣候。物質發生機械破碎，即物理風化。②含鹽風化殼——干旱荒漠地區。Na2SO4、NaCl易溶鹽殘留。③碳酸鹽風化殼——干旱、半干旱冷涼氣候。Cl、S淋溶，K、Na、Ca、Mg仍保留于風化殼中。

④硅鋁風化殼——長江以北溫暖濕潤區。K、Na、

Ca、Mg基本淋失。⑤富鋁風化殼——鹽基淋溶，并發生脫硅酸，相對富鐵鋁。一般地說，成土過程進行得愈久，母質與土壤的性質差別就愈大。但母質的某些性質卻仍會頑強地保留在土壤中。同一母質類型在不同生物氣候條件下可發育成不同的土壤類型。同樣的生物、氣候條件下，在不同類型的成土母質上，發育形成的土壤也有著不同程度的差別。五、地形與土壤發生的關系地形不直接參與土壤形成的物質和能量交換，而是通過對地表水熱條件和物質的重新分配，間接地影響其物質和能量的交換過程。造成土壤發育和類型發生分異。1.地形決定土壤水熱狀況與物質分異單斜丘陵構造坡（順傾坡）長而緩，水分條件較好，坡面土壤淋溶強，土壤多酸性；坡腳水分匯聚形成爛泥田。侵蝕坡(逆傾坡）

一般短而陡，水土流失強，水分條件較差，多形成弱風化淋溶的粗骨性上。圖7.4地形對土壤水分狀況的影響地形與母質變異正地形：物質分散；負地形：物質聚集物質分散物質分散和聚集物質聚集

海拔高度的影響

溫度：溫度遞減。

濕度：海拔的升高，水分蒸發減弱，并在一定高度范圍內降水量逐漸增加，因而濕度逐漸增大。

結果：溫度和濕度的變化引起自然植被隨之變化，從而在不同的高度范圍內形成不同的土壤類型，出現土壤的垂直分異現象。

坡向的影響：

陰坡和陽坡：在北半球的南坡即陽坡，接受太陽輻

射的時間較長，溫度較高，水分蒸發量大，濕度較小；北坡則為溫度低于南坡和相對濕潤的陰坡。（西藏）

迎風坡和背風坡：迎風坡暖濕氣流抬升形成地形雨相對低溫的濕潤坡；背風坡雨影區，為相對高溫的干燥坡。結果：明顯土壤類型坡向分異。二郎山東坡（迎風坡

）：多為灰巖，但土壤多酸性二郎山西坡（背風坡

）：多花崗巖，但土壤多微酸性

2.地形發育與土壤的關系

例如，隨著河谷地形的演化，在不同地形部位上，可構成水成土（河漫灘）→半水成土(低級階地)→地帶性土(高級階地)的發生系列。六、成土時間對土壤發育的影響土壤年齡土壤年齡是指土壤發生發育時間的長短，通常把土壤年齡分為絕對年齡和相對年齡。絕對年齡是指該土壤在當地新鮮風化層或新母質上開始發育時算起迄今所經歷的時間，通常用年表示；相對年齡則是指土壤的發育階段或土壤的發育程度。一般用土壤剖面的分異程度來確定。相對年齡：土壤剖面構型A-C＜A-B-C＜

A-Bt-C

通常所謂的“土壤年齡”是指土壤的發育程度，而不是指年數，也就是相對年齡。成熟土──發生層分化明顯，土層深厚。幼年土─剖面分層不明顯，土層薄。七、人類活動對土壤發生演化的影響

1、人類活動對土壤的影響是有意識、有目的的、定向的。在農業生產實踐中，在逐漸認識土壤發生發展客觀規律的基礎上，利用和改造土壤、培肥土壤，它的影響可以是較快的。

2、人類活動是社會性的，它受著社會制度和社會生產力的影響，在不同的社會制度和不同的生產力水平下，人類活動對土壤的影響及其效果有很大的差別。

3、人類活動的影響可通過改變各自然因素而起作用，并可分為有利和有害兩個方面（表7.6）。

4、人類對土壤的影響也具有兩重性，利用合理，有助于土壤肥力的提高；利用不當會破壞土壤，如我國不同地區的土壤退化主要是由于人類不合理地利用土壤引起的。表7.6人類影響成土因素的作用（據E.M.Bridges,1982）

有利效果＊有害效果＊

1.母質a.增加礦質肥料，b.增積貝殼和骨骼，c.局部增積灰分，d.遷移過量物質如鹽分，e.施用泥灰，f.施用淤積物a.動植物養分通過收獲取走多于回收，b.施用對動植物有毒的物質，c.改變土壤組成足以抑制植物生長

2.地形a.通過增加表層粗糙度，建造土地和創造結構以控制侵蝕，b.增積物質以提高土地高度，c.平整土地a.濕地開溝和開礦促其下降，b.加速侵蝕，c.采掘

3.氣候

a.因灌溉而增加水分，b.人工降雨，c.工業上經營者釋放CO2到大氣中并可能使氣候轉暖,d.近地面空氣加熱,e.用電氣或用熱氣管使亞表層土壤增溫,f.改變表層土壤的顏色,以改變反射率,g.排水遷移水分,h.風的轉向a.土壤受到過分曝曬,擴大冰凍,迎風和緊實化等危害,b.土地形成中改變外觀,c.制作煙霧,d.清除和燒毀有機覆被4.有機體a.引進和控制動植物的數量，b.運用有機體直接或間接增加土壤中的有機質，包括人糞尿，c.通過翻犁疏松土壤以取得更多氧氣，d.休閑，e.控制熏燒消滅致病有機體a.移走動植物，b.通過燃燒、耕犁，過度放牧、收獲、加速氧化作用、淋溶作用減少有機質含量，c.增加或繁生致病有機體，d.增加放射性物質5.時間a.因增添新母質或因土壤侵蝕而局部母質裸露，從而使土壤更新，b.排水開墾土地a.養分從土壤和植被中加速遷移，以致土壤退化，b.土壤居于固體填充物和水下第二節土壤形成過程

一、土壤形成過程中的大小循環

地質大循環是指地面巖石的風化、風化產物的淋溶與搬運、堆積，進而產生成巖作用.生物小循環是植物營養元素在生物體與土壤之間的循環：植物從土壤中吸收養分，形成植物體，后者供動物生長，而動植物殘體歸還到土壤中，在微生物的作用下分解轉化為植物需要的養分，促進土壤肥力的形成和發展。原始土壤形成發育過程：巖石風化→母質→微生物→低等植物→原始土壤二、主要的成土過程成土過程環境條件特點土類腐殖質化多數土壤都土壤中腐殖質生成積累過程，各類土壤過程存在，草原土最強形成土壤上部暗色腐殖質層都存在泥炭化過程過濕、沼澤條件植物有機殘體以半分解或微泥炭土分解形態積累的過程。（有機土）灰化過程寒溫帶針葉林強酸性（富里酸）條件下，灰化土各種元素淋失，土層中留下(漂灰土)白色的灰化層（含SiO2）粘化過程溫帶濕潤地區土壤上層礦物分解，粘土礦森林土物形成，心土層形成較粘重的粘化層成土過程環境條件特點土類富鋁化過程熱帶亞熱帶原生礦物徹底分解，高嶺石占富鋁土濕潤地區優勢，Al2O3、Fe2O3富集，紅色鈣化過程干旱半干旱淋溶作用弱，CaCO3、CaSO4在草原土氣候剖面中淀積成鈣積層（白色堅硬）荒漠土鹽化過程干旱半干旱氣候可溶鹽在地表聚積鹽漬土洼地或地下水淺地區

堿化過程干旱半干旱氣候土壤中強堿弱酸鹽碳酸鈉或者碳酸氫鈉相對富集鹽堿土潛育化過程土壤長期漬水處于還原環境，有機質及Fe、Mn水稻土還原成藍灰色或青灰色的潛育層草甸土潴育化過程土中干濕交替氧化還原作用交替，形成銹斑、水稻土銹紋稱潴育層草甸土腐殖質層灰化層黃棕壤粘膜粘化過程脫硅富鋁化過程黑鈣土鈣積層白堿土聚鐵網紋（富鋁化過程）潴育化水稻土潛育化三、土壤的剖面形態特征（一）土壤剖面形態的形成過程（土體分異的原因）：土壤剖面形態，即土壤剖面的外部形態特征及其表現的土壤性狀，它是土壤形成過程的產物。首先，在土壤形成過程的總體中，各個具體的成土過程，都相應地形成一個模式土層，這時導致土體分異的最基本原因。其次，各具體的成土過程所形成的模式土層，都與上、下土層有著特定的發生上的層位聯系。第三，就某一具體土壤而論，它往往是由兩種或兩種以上的具體成土過程綜合作用下形成的，從而使得土體分異更加復雜化。（二）土壤剖面、發生層和土體構型

土壤剖面：指自地面向下直到土壤母質的垂直切面。其深度一般達到基巖或達到地表沉積體的相當深度為止。一個完整的土壤剖面應包括土壤形成過程中所產生的發生學層次（發生層）和母質層。土壤發生層：是指土壤形成過程中所形成的具有特定性質和組成的、大致與地面相平行的，并具有成土過程特性的層次。作為一個土壤發生層，至少應能被眼識別，其不同于相鄰的土壤發生層。識別土壤發生層的形態特征一般包括顏色、質地、結構、新生體和緊實度等土體構型：是各土壤發生層在垂直方向有規律的組合和有序的排列狀況。不同的土壤類型有不同的土體構型，因此土體構型是識別土壤的最重要的特證。最基本的三個發生層組成

1、淋溶層（A層）eluvialhorizon：處于土體最上部，故又稱為表土層，它包括有機質的積聚層和物質的淋溶層。本層中生物活動最為強烈，進行著有機質的積聚或分解的轉化過程。在較濕潤的地區，該層內發生著物質的淋溶，故稱為淋溶層。它是土壤剖面中最為重要的發生學土層，任何土壤都具有這一土層。

2、淀積層（B層）illuvialhorizon：它處于A層的下面，是物質淀積作用造成的。淀積的物質可以來自土體的上部，也可來自下部地下水的上升，可以是粘粒也可以是鈣鐵錳鋁等，淀積的部位可以是土體的中部也可以是土體的下部。一個發育完全的土壤剖面必須具備這一個重要的土層。

3、母質層（C層）parentmaterialhorizon:處于土體最下部,沒有產生明顯的成土作用的土層,其組成物就是前面所述的母質。土壤剖面發育土體：母質以上的部分稱為土體。耕作土土層名稱凋落物層粗腐殖質層

腐殖質層泥炭層淋溶層淀積層母質層母巖AOOAOA1,AhHA2BCD耕作層（A）犁底層(APPb)心土層國際代號O1O2AEBCR土體基本層次中國代號國際代號①枯枝落葉層：森林特有，草地沒有A0O②腐殖質層：顏色深暗、肥力最高A1A③淋溶層(灰化層)：物質淋失的土層，色較淺，砂較多A2E④淀積層：較粘重，上層淋溶物質積聚BB⑤母質層：巖石風化殘積物或運積物，未受成土作用影響CC⑥母巖：未風化巖石DR玄武巖發育的磚紅壤表7.8土壤剖面發生層與層次