第二章 第二節(jié) 土壤的發(fā)生過(guò)程

.,第二節(jié)土壤系統(tǒng)物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化第一節(jié)土壤發(fā)生與地理環(huán)境的關(guān)系第二節(jié)土壤發(fā)生的過(guò)程,.,第二節(jié)土壤形成過(guò)程一、土壤形成實(shí)質(zhì)土壤形成是一個(gè)綜合性的過(guò)程，它是物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)與生物小循環(huán)矛盾統(tǒng)一的結(jié)果。地質(zhì)大循環(huán)(macro-geologicalcycle)指地面巖石的風(fēng)化、風(fēng)化產(chǎn)物的淋溶與搬運(yùn)、堆積，進(jìn)而產(chǎn)生成巖作用，這是地球表面恒定的周而復(fù)始的大循環(huán)。生物小循環(huán)(micro-biologicalcycle)植物營(yíng)養(yǎng)元素在生物體與土壤之間的循環(huán)。,.,地質(zhì)大循環(huán)和生物小循環(huán)的特點(diǎn)（1）地質(zhì)大循環(huán)涉及空間大，時(shí)間長(zhǎng)，植物養(yǎng)分元素不積累；（2）生物小循環(huán)涉及空間小，時(shí)間短，可促進(jìn)植物養(yǎng)料元素的積累，使土壤中有限的養(yǎng)分元素發(fā)揮作用。地質(zhì)大循環(huán)和生物小循環(huán)的關(guān)系,.,二、主要的成土過(guò)程（soil-formingprocess）1、原始成土過(guò)程從巖石露出地表著生微生物和低等植物開(kāi)始，到高等植物定居之前形成的土壤過(guò)程。分為三個(gè)階段：“巖漆”、“地衣”和“苔蘚”階段,2、灰化過(guò)程指在冷濕、郁閉的針葉林植被下，土體中進(jìn)行的強(qiáng)烈的酸性淋溶過(guò)程。其結(jié)果使R2O3及腐殖質(zhì)向心土淋溶、淀積；SiO2在土體表層（特別是亞表層）殘留，形成灰白色的土層。,.,.,3、粘化過(guò)程土壤剖面中粘粒形成、淋溶、積累的過(guò)程。在溫帶暖溫帶的半濕潤(rùn)半干旱地區(qū)，水熱條件穩(wěn)定，土壤原生礦物分解和次生礦物形成，并發(fā)生次生粘土顆粒的機(jī)械淋溶，在土體中、下層形成質(zhì)地粘重的粘化層。4、富鋁化過(guò)程濕熱氣候下，原生礦物分解強(qiáng)烈，鹽基離子和硅酸大量淋失，鐵、鋁、錳等次生粘土礦物分解成氧化物并淀積，形成脫硅富鐵鋁化過(guò)程。土體因氧化鐵而成紅色。,.,.,5、鈣積(calcification)與脫鈣過(guò)程干旱、半干旱地區(qū)土壤鈣的碳酸鹽移動(dòng)積累的過(guò)程。季節(jié)性淋溶，使易溶性鹽類大量淋失，而次生鋁硅酸鹽類基本不移動(dòng)，而鈣、鎂鹽類發(fā)生淋溶、淀積，在土壤中下部形成鈣積層。而碳酸鈣的水合與碳酸氫鈣的分解的可逆過(guò)程即為鈣積與脫鈣過(guò)程的化學(xué)機(jī)制。6、鹽化(salinization)與脫鹽過(guò)程鹽化過(guò)程是指地表水、地下水以及母質(zhì)中含有的鹽分，在強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用下，通過(guò)土壤水的垂直和水平移動(dòng)，逐漸向地表積聚。脫鹽過(guò)程是土壤中可溶性鹽通過(guò)降水或人為灌溉洗鹽、開(kāi)溝排水，降低地下水位，遷移到下層或排出土體。,.,.,7、堿化(solonization)與脫堿過(guò)程堿化過(guò)程是交換性鈉或交換性鎂不斷進(jìn)入土壤吸收復(fù)合體的過(guò)程，鈉離子占陽(yáng)離子的20%以上，pH值在9以上。脫堿過(guò)程是指通過(guò)淋洗和化學(xué)改良，使土壤堿化層中鈉離子及易溶性鹽類減少，膠體的鈉飽和度降低。8、潛育化過(guò)程(gleyization)潛育化過(guò)程是土壤長(zhǎng)期漬水，受到有機(jī)質(zhì)嫌氣分解，而鐵錳強(qiáng)烈還原，形成灰蘭灰綠色土體的過(guò)程。潛育化形成的還原層稱為潛育層，鐵錳被還原為低價(jià)的狀態(tài)，流動(dòng)性強(qiáng)，易發(fā)生流失，使粘粒的硅鋁率和硅鐵率較高。,.,.,9、潴育化過(guò)程(pseudogleyization)潴育化過(guò)程（滲育層）是土壤漬水帶經(jīng)常處于上下移動(dòng)，土體中干濕交替比較明顯，使土壤中氧化還原反復(fù)交替，結(jié)果在土體內(nèi)出現(xiàn)銹紋、銹斑、鐵錳結(jié)核和紅色膠膜等物質(zhì)，發(fā)育成潴育層。10、白漿化過(guò)程（Albicprocess)土壤表層由于上層滯水而發(fā)生的潴育漂洗過(guò)程，多發(fā)生在質(zhì)地粘重或凍層頂托水較多的地區(qū)，表層由于長(zhǎng)期處于滯水狀態(tài)，還原性的鐵、錳及土壤粘粒大量被淋洗。腐殖質(zhì)層下出現(xiàn)白色土層，稱白漿層，又稱“假潛育層”。,.,.,11、腐殖化過(guò)程草原、草甸植被下，土層上部積累大量有機(jī)質(zhì)。在冷濕氣候條件下，有機(jī)質(zhì)分解不徹底，大量未分解或未徹底分解的有機(jī)質(zhì)及中間產(chǎn)物，在微生物作用下，發(fā)生強(qiáng)烈的腐殖質(zhì)化過(guò)程，形成深厚的腐殖質(zhì)層。12、泥炭化過(guò)程排水不良地方的有機(jī)物質(zhì)的厚層聚集。過(guò)度濕潤(rùn)的環(huán)境，使有機(jī)物質(zhì)不能礦質(zhì)化或腐殖質(zhì)化，而以泥炭的形式聚集，形成泥炭層。,.,.,13、土壤的人工熟化過(guò)程通過(guò)耕作、培肥與改良，消除土體障礙因子，如犁底層卵石層等。促進(jìn)水、肥、氣、熱諸因素不斷諧調(diào)，使土壤從生土變?yōu)槭焱?，熟土變?yōu)榉释粒蛴欣谧魑锔弋a(chǎn)方面轉(zhuǎn)化的過(guò)程。土壤人工熟化過(guò)程包括旱耕熟化過(guò)程和水耕熟化過(guò)程。,旱地土壤發(fā)生層,.,.,其他土壤過(guò)程,機(jī)械淋洗：粘粒淋洗和粘粒淀積過(guò)程。單粒/復(fù)粒存在的細(xì)粘粒和少量粗粘粒及細(xì)粉砂沿土體非毛管孔隙下移，從A層運(yùn)移到B層淀積。B層的細(xì)粘粒比例，高于A層和C層粘粒的這種移動(dòng)又稱粘土透過(guò)作用，移動(dòng)的顆粒以單/復(fù)粒為主。粘化層（Bt）的定向粘粒膜是土粒透過(guò)的標(biāo)志。,.,土壤擾動(dòng),土壤受到擾動(dòng)混合的過(guò)程：動(dòng)物擾動(dòng)植物擾動(dòng)凍融擾動(dòng)次生粘土礦物脹縮的擾動(dòng)土壤氣體擾動(dòng)水流擾動(dòng)鹽分結(jié)晶擾動(dòng)地質(zhì)活動(dòng)擾動(dòng)人為擾動(dòng),.,絡(luò)合淋溶作用,金屬離子以絡(luò)合物的形態(tài)在土壤剖面中自上而下淋溶的過(guò)程為絡(luò)合淋溶作用。包括金屬離子的溶解、淋洗、及在剖面中淀積的過(guò)程。絡(luò)合作用通過(guò)將金屬離子或難溶性礦物的離子與配位體結(jié)合，形成可溶性的絡(luò)合體，增加了金屬離子的移動(dòng)性。Fe和Al在強(qiáng)酸性條件下易發(fā)生絡(luò)合，發(fā)生淋溶移動(dòng)，在中性或堿性環(huán)境中絡(luò)合物會(huì)轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀。這種絡(luò)合淋溶作用與土壤溶液的氧化-還原電位也有密切關(guān)系，電位低的還原環(huán)境利于絡(luò)合物形成和淋溶。,.,鐵質(zhì)網(wǎng)紋化作用,濕熱氣候條件下，母質(zhì)的鹽基、氧化硅淋失，鐵鋁相對(duì)富集，形成鐵質(zhì)網(wǎng)紋物質(zhì)或磚紅色物質(zhì)。鐵質(zhì)網(wǎng)紋和磚紅色物質(zhì)在持久的潮濕條件下呈軟性，而水分減少，暴露在空氣中時(shí)，發(fā)生脫水硬化，且過(guò)程不可逆，形成堅(jiān)硬的磚紅物質(zhì)或鐵石。這些結(jié)核狀的磚紅物質(zhì)、網(wǎng)紋狀的硬磐在地表沉積，形成紅色或磚紅色的沉積物。第三紀(jì)濕熱環(huán)境下的軟鐵質(zhì)網(wǎng)紋，經(jīng)過(guò)第四紀(jì)干冷氣候，變?yōu)閳?jiān)硬的紅色沉積物，在全球許多地區(qū)廣布。,.,.,.,鐵解作用,周期性氧化鐵還原為低價(jià)鐵的影響下，土壤粘粒分解和轉(zhuǎn)化的作用。還原階段，游離態(tài)的鐵被還原為低價(jià)鐵（亞鐵離子），與粘粒中陽(yáng)離子發(fā)生代換，被置換的陽(yáng)離子淋失。好氣階段，亞鐵離子被氧化，產(chǎn)生氧化鐵沉淀和氫離子，氫離子取代亞鐵離子，腐蝕粘土礦物的邊緣。同時(shí)，鋁離子、鎂離子從粘土的鋁氧八面體中釋放出來(lái)，導(dǎo)致粘粒結(jié)構(gòu)破壞，交換量降低，土壤變酸。,.,腐殖質(zhì)與粘粒的結(jié)合,黑鈣土中以伊利石和蒙脫石為主的次生粘粒，與鈣、鎂及腐殖質(zhì)結(jié)合，形成穩(wěn)定復(fù)合體的過(guò)程。此過(guò)程中游離態(tài)的鐵起到重要作用，它一方面與多聚狀腐殖質(zhì)結(jié)合形成吸收性復(fù)合體，另一方面有是新生的粘粒富鐵的蒙脫石。,.,退化(degeneration)過(guò)程因自然環(huán)境不利因素和人為利用不當(dāng)引起土壤肥力下降，植物生長(zhǎng)條件惡化和土壤生產(chǎn)力減退的過(guò)程。土壤物理退化（堅(jiān)實(shí)硬化、鐵質(zhì)硬化、侵蝕、沙化）土壤化學(xué)退化（酸化、堿化、肥力減退、化學(xué)污染）土壤生物退化（有機(jī)質(zhì)減少、動(dòng)植物區(qū)系減少）,.,一般，土壤的形成并非一個(gè)過(guò)程，只是以其中的一個(gè)過(guò)程為主導(dǎo)，還存在次要的附加過(guò)程。如：紅壤、黃壤的富鋁化過(guò)程中，還伴隨腐殖質(zhì)化過(guò)程、粘化過(guò)程；水稻土的人為熟化中，伴隨腐殖質(zhì)化、潛育化與潴育化過(guò)程。此外，當(dāng)土壤形成的附加過(guò)程發(fā)展到一定程度時(shí)，土壤的成土方向就發(fā)生了改變。如灰化土區(qū)，森林衰退后，土壤腐殖化過(guò)程逐漸替代了灰化過(guò)程，森林灰化土也逐漸演變?yōu)椴莸橥痢?.,中國(guó)土壤主要種類剖面圖譜,.,.,Alpinemeadowsoil,.,Cinnamonsoil,.,Phaeozem(blackso