第二章 第二節(jié) 土壤的發(fā)生過(guò)程

1、第二節(jié)第二節(jié) 土壤系統(tǒng)物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化土壤系統(tǒng)物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化p 第一節(jié)第一節(jié) 土壤發(fā)生與地理環(huán)境的關(guān)系土壤發(fā)生與地理環(huán)境的關(guān)系p 第二節(jié)第二節(jié) 土壤發(fā)生的過(guò)程土壤發(fā)生的過(guò)程第二節(jié)第二節(jié) 土壤形成過(guò)程土壤形成過(guò)程一、土壤形成實(shí)質(zhì)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。循環(huán)矛盾統(tǒng)一的結(jié)果。 地質(zhì)大循環(huán)地質(zhì)大循環(huán)(macro-geological cycle) 指地面巖石的指地面巖石的風(fēng)化、風(fēng)化產(chǎn)物的淋溶與搬運(yùn)、堆積，進(jìn)而產(chǎn)風(fēng)化、風(fēng)化產(chǎn)物的淋溶與搬運(yùn)、堆積，進(jìn)而產(chǎn)生成巖作用生成巖作用，這是地球表面恒

2、定的周而復(fù)始的大循環(huán)。，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)生物小循環(huán)(micro-biological cycle) 植物營(yíng)養(yǎng)元素在植物營(yíng)養(yǎng)元素在生物體生物體與與土壤之間土壤之間的循環(huán)。的循環(huán)。 地質(zhì)大循環(huán)和生物小循環(huán)的特點(diǎn)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；）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）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。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)系地質(zhì)大循環(huán)

3、和生物小循環(huán)的關(guān)系二、主要的成土過(guò)程（二、主要的成土過(guò)程（soil-forming process）1 1、原始成土過(guò)程、原始成土過(guò)程 從巖石露出地表著生從巖石露出地表著生微生物微生物和和低等植物開(kāi)始，低等植物開(kāi)始，到到高等植高等植物定居之前物定居之前形成的土壤過(guò)程。形成的土壤過(guò)程。分為三個(gè)階段：分為三個(gè)階段：“巖漆巖漆”、“地衣地衣”和和“苔蘚苔蘚”階段階段 2 2、灰化過(guò)程、灰化過(guò)程 指在指在冷濕、郁閉的針葉林植被冷濕、郁閉的針葉林植被下，土體中進(jìn)行的強(qiáng)烈的下，土體中進(jìn)行的強(qiáng)烈的酸性淋溶過(guò)程酸性淋溶過(guò)程。其結(jié)果使。其結(jié)果使R2O3及腐殖質(zhì)向心土淋溶、淀積；及腐殖質(zhì)向心土淋溶、淀積； SiO

4、2在土體表層（特別是亞表層）殘留，形成在土體表層（特別是亞表層）殘留，形成灰白色的灰白色的土層土層。3 3、粘化過(guò)程、粘化過(guò)程 土壤剖面中土壤剖面中粘粒形成、淋溶、積累粘粒形成、淋溶、積累的過(guò)程。在的過(guò)程。在溫帶暖溫溫帶暖溫帶的半濕潤(rùn)半干旱地區(qū)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，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)生解和次生礦物形成，并發(fā)生次生粘土顆粒的機(jī)械淋溶次生粘土顆粒的機(jī)械淋溶，在，在土體中、下層形成質(zhì)地土體中、下層形成質(zhì)地粘重的粘化層粘重的粘化層。4 4、富鋁化過(guò)程、富鋁化過(guò)程 濕熱氣候下濕熱氣候下，原生礦物分解強(qiáng)烈，鹽基離子和硅酸大量，原生礦物分解強(qiáng)烈，

5、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，淋失，鐵、鋁、錳等次生粘土礦物分解成氧化物并淀積，形成形成脫硅富鐵鋁化過(guò)程脫硅富鐵鋁化過(guò)程。土體因氧化鐵而成紅色。土體因氧化鐵而成紅色。5 5、鈣積鈣積(calcification)與脫鈣過(guò)程與脫鈣過(guò)程 干旱、半干旱地區(qū)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)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(lèi)大量淋失，而次生鋁硅酸鹽類(lèi)基本不性淋溶，使易溶性鹽類(lèi)大量淋失，而次生鋁硅酸鹽類(lèi)基本不移動(dòng)，而移動(dòng)，而鈣、鎂鹽類(lèi)發(fā)生淋溶、淀積，在土壤中下部形成鈣鈣、鎂鹽類(lèi)發(fā)生淋溶、淀積，在土壤中下部形成鈣積層積層。而。而碳酸

6、鈣的水合與碳酸氫鈣的分解碳酸鈣的水合與碳酸氫鈣的分解的可逆過(guò)程即為鈣的可逆過(guò)程即為鈣積與脫鈣過(guò)程的化學(xué)機(jī)制。積與脫鈣過(guò)程的化學(xué)機(jī)制。6、鹽化、鹽化(salinization)與脫鹽過(guò)程與脫鹽過(guò)程 鹽化過(guò)程是指鹽化過(guò)程是指地表水、地下水以及母質(zhì)中含有的鹽分地表水、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)，逐漸向向地表積聚地表積聚 。 脫鹽過(guò)程是土壤中可溶性鹽通過(guò)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開(kāi)溝排水，降低地下水位，遷移到下層或排出土

7、體 。7、堿化、堿化(solonization)與脫堿過(guò)程與脫堿過(guò)程堿化過(guò)程是堿化過(guò)程是交換性鈉或交換性鎂交換性鈉或交換性鎂不斷進(jìn)入不斷進(jìn)入土壤吸收復(fù)土壤吸收復(fù)合體合體的過(guò)程，鈉的過(guò)程，鈉離子占陽(yáng)離子的離子占陽(yáng)離子的20%以上，以上，pH值在值在9以上以上。脫堿過(guò)程是指通過(guò)脫堿過(guò)程是指通過(guò)淋洗和化學(xué)改良淋洗和化學(xué)改良，使土壤堿化層中，使土壤堿化層中鈉離子及易溶性鹽類(lèi)減少，膠體的鈉飽和度降低。鈉離子及易溶性鹽類(lèi)減少，膠體的鈉飽和度降低。8、潛育化過(guò)程、潛育化過(guò)程(gleyization) 潛育化過(guò)程是土壤潛育化過(guò)程是土壤長(zhǎng)期漬水長(zhǎng)期漬水，受到有機(jī)質(zhì)，受到有機(jī)質(zhì)嫌氣分解嫌氣分解，而，而鐵錳強(qiáng)烈還原

8、，形成鐵錳強(qiáng)烈還原，形成灰蘭灰綠色土體灰蘭灰綠色土體的過(guò)程。的過(guò)程。 潛育化形成的還原層稱(chēng)為潛育化形成的還原層稱(chēng)為潛育層潛育層，鐵錳被還原為低價(jià)，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，使粘粒的的狀態(tài)，流動(dòng)性強(qiáng)，易發(fā)生流失，使粘粒的硅鋁率硅鋁率和和硅鐵硅鐵率較高率較高。9、潴育化過(guò)程、潴育化過(guò)程(pseudogleyization) 潴育化過(guò)程（滲育層）是潴育化過(guò)程（滲育層）是土壤漬水帶土壤漬水帶經(jīng)常處于經(jīng)常處于上下移動(dòng)上下移動(dòng)，土體中土體中比較明顯，使土壤中比較明顯，使土壤中氧化還原反復(fù)交替氧化還原反復(fù)交替，結(jié)果在土體內(nèi)出現(xiàn)結(jié)果在土體內(nèi)出現(xiàn)銹紋、銹斑、鐵錳結(jié)核銹紋、銹斑、鐵錳結(jié)核和和紅

9、色膠膜紅色膠膜等物等物質(zhì)，發(fā)育成潴育層。質(zhì)，發(fā)育成潴育層。10、白漿化過(guò)程（、白漿化過(guò)程（Albic process) 土壤土壤 表層由于表層由于上層滯水而發(fā)生的潴育漂洗過(guò)程上層滯水而發(fā)生的潴育漂洗過(guò)程，多發(fā)生，多發(fā)生在質(zhì)地粘重或凍層在質(zhì)地粘重或凍層頂托水頂托水較多的地區(qū)，表層由于長(zhǎng)期處于較多的地區(qū)，表層由于長(zhǎng)期處于滯水狀態(tài)，滯水狀態(tài)，還原性的鐵、錳及土壤粘粒大量被淋洗還原性的鐵、錳及土壤粘粒大量被淋洗。腐殖。腐殖質(zhì)層下出現(xiàn)白色土層，稱(chēng)質(zhì)層下出現(xiàn)白色土層，稱(chēng)白漿層，又稱(chēng)白漿層，又稱(chēng)“假潛育層假潛育層”。11、腐殖化過(guò)程、腐殖化過(guò)程 草原、草甸植被下草原、草甸植被下，土層上部積累大量有機(jī)質(zhì)。在冷

10、濕，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)氣候條件下，有機(jī)質(zhì)分解不徹底分解不徹底，大量未分解或未徹底分，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)烈的腐強(qiáng)烈的腐殖質(zhì)化過(guò)程殖質(zhì)化過(guò)程，形成深厚的腐殖質(zhì)層。，形成深厚的腐殖質(zhì)層。12、泥炭化過(guò)程、泥炭化過(guò)程 排水不良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，使有機(jī)物質(zhì)不能礦質(zhì)化或腐殖質(zhì)化，而以泥炭的形式聚以泥炭的形式聚集集，形成泥炭層。，形成泥炭層。13、土壤的人工熟化過(guò)程、土壤的人工熟化過(guò)程

11、 通過(guò)耕作、培肥與改良，消除土體障礙因子，如犁底層通過(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)方面從生土變?yōu)槭焱粒焱磷優(yōu)榉释?，向有利于作物高產(chǎn)方面轉(zhuǎn)化的過(guò)程。轉(zhuǎn)化的過(guò)程。 土壤人工熟化過(guò)程包括土壤人工熟化過(guò)程包括旱耕熟化過(guò)程和水耕熟化過(guò)程旱耕熟化過(guò)程和水耕熟化過(guò)程。旱地土壤發(fā)生層旱地土壤發(fā)生層ABCD其他土壤過(guò)程機(jī)械淋洗：機(jī)械淋洗： 粘粒粘粒淋洗淋洗和粘粒和粘粒淀積淀積過(guò)程。單粒過(guò)程。單粒/復(fù)粒存在的細(xì)粘粒復(fù)粒存在的細(xì)粘粒和少量粗粘粒及細(xì)粉砂

12、沿和少量粗粘粒及細(xì)粉砂沿土體非毛管孔隙土體非毛管孔隙下移下移，從，從A層層運(yùn)移到運(yùn)移到B層淀積。層淀積。B層的細(xì)粘粒比例，高于層的細(xì)粘粒比例，高于A層和層和C層層 粘粒的這種移動(dòng)又稱(chēng)粘粒的這種移動(dòng)又稱(chēng)粘土透過(guò)作用粘土透過(guò)作用，移動(dòng)的顆粒以單，移動(dòng)的顆粒以單/復(fù)粒為主。粘化層（復(fù)粒為主。粘化層（Bt）的）的定向粘粒膜定向粘粒膜是土粒透過(guò)是土粒透過(guò)的標(biāo)志。的標(biāo)志。土壤擾動(dòng)土壤擾動(dòng) 土壤受到擾動(dòng)混合的過(guò)程：土壤受到擾動(dòng)混合的過(guò)程：動(dòng)物擾動(dòng)動(dòng)物擾動(dòng)植物擾動(dòng)植物擾動(dòng)凍融擾動(dòng)凍融擾動(dòng)次生粘土礦物脹縮的擾動(dòng)次生粘土礦物脹縮的擾動(dòng)土壤氣體擾動(dòng)土壤氣體擾動(dòng)水流擾動(dòng)水流擾動(dòng)鹽分結(jié)晶擾動(dòng)鹽分結(jié)晶擾動(dòng)地質(zhì)活動(dòng)擾動(dòng)地質(zhì)

13、活動(dòng)擾動(dòng)人為擾動(dòng)人為擾動(dòng)絡(luò)合淋溶作用絡(luò)合淋溶作用l 金屬離子以絡(luò)合物的形態(tài)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)在土壤剖面中自上而下淋溶的過(guò)程為程為絡(luò)合淋溶作用絡(luò)合淋溶作用。包括金屬離子的溶解、淋洗、及在剖。包括金屬離子的溶解、淋洗、及在剖面中淀積的過(guò)程。面中淀積的過(guò)程。l 絡(luò)合作用通過(guò)將絡(luò)合作用通過(guò)將金屬離子金屬離子或或難溶性礦物的離子難溶性礦物的離子與配位體結(jié)與配位體結(jié)合合，形成，形成可溶性的絡(luò)合體可溶性的絡(luò)合體，增加了金屬離子的移動(dòng)性。，增加了金屬離子的移動(dòng)性。l Fe和和Al在在強(qiáng)酸性條件下強(qiáng)酸性條件下易發(fā)生絡(luò)合，發(fā)生淋溶移動(dòng)，在易發(fā)生絡(luò)合，發(fā)生淋溶移動(dòng)，在中中性或堿性環(huán)境

14、性或堿性環(huán)境中絡(luò)合物會(huì)轉(zhuǎn)化為中絡(luò)合物會(huì)轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀氫氧化物沉淀。l 這種絡(luò)合淋溶作用與土壤溶液的這種絡(luò)合淋溶作用與土壤溶液的氧化氧化-還原電位還原電位也有密切也有密切關(guān)系，關(guān)系，電位低的還原環(huán)境電位低的還原環(huán)境利于絡(luò)合物形成和淋溶。利于絡(luò)合物形成和淋溶。鐵質(zhì)網(wǎng)紋化作用鐵質(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，形成集，形成鐵質(zhì)網(wǎng)紋物質(zhì)鐵質(zhì)網(wǎng)紋物質(zhì)或或磚紅色物質(zhì)磚紅色物質(zhì)。鐵質(zhì)網(wǎng)紋和磚紅色物質(zhì)在持久的鐵質(zhì)網(wǎng)紋和磚紅色物質(zhì)在持久的潮濕條件下呈軟性潮濕條件下呈軟性，而水，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

15、可逆分減少，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，形成堅(jiān)硬的磚紅物質(zhì)磚紅物質(zhì)或或鐵石鐵石。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。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，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。變?yōu)閳?jiān)硬的紅色沉積物，在全球許多地區(qū)廣布。鐵解作用鐵解作用周期性周期性氧化鐵氧化鐵還原為還原為低價(jià)鐵低價(jià)鐵的影響下，的影響下，土壤粘粒分解土壤粘粒分解和轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)化的作用?；淖饔?。還原階段還原階段，游離態(tài)的鐵被

16、還原為，游離態(tài)的鐵被還原為低價(jià)鐵（亞鐵離子）低價(jià)鐵（亞鐵離子），與，與粘粒中陽(yáng)離子發(fā)生代換，被置換的陽(yáng)離子淋失。粘粒中陽(yáng)離子發(fā)生代換，被置換的陽(yáng)離子淋失。好氣階段好氣階段，亞鐵離子被氧化，產(chǎn)生氧化鐵沉淀和，亞鐵離子被氧化，產(chǎn)生氧化鐵沉淀和氫離子氫離子，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)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。構(gòu)破壞，交換量降低，土壤變酸。腐殖質(zhì)與粘粒的結(jié)合腐殖質(zhì)與粘粒的結(jié)合黑鈣土中以黑鈣土中以伊利石和蒙脫石伊利石和蒙脫石為主

17、的次生粘粒，與為主的次生粘粒，與鈣、鎂及鈣、鎂及腐殖質(zhì)結(jié)合腐殖質(zhì)結(jié)合，形成穩(wěn)定復(fù)合體的過(guò)程。，形成穩(wěn)定復(fù)合體的過(guò)程。此過(guò)程中此過(guò)程中游離態(tài)的鐵游離態(tài)的鐵起到重要作用，它一方面與起到重要作用，它一方面與多聚狀腐多聚狀腐殖質(zhì)殖質(zhì)結(jié)合形成吸收性復(fù)合體，另一方面有是新生的結(jié)合形成吸收性復(fù)合體，另一方面有是新生的粘粒粘粒富鐵富鐵的蒙脫石。的蒙脫石。 退化退化(degeneration)過(guò)程過(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，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。植物生長(zhǎng)條件惡化和土壤生產(chǎn)力減退的過(guò)程。l土壤物理退化（堅(jiān)實(shí)硬化、鐵質(zhì)硬

18、化、侵蝕、沙化）土壤物理退化（堅(jiān)實(shí)硬化、鐵質(zhì)硬化、侵蝕、沙化） l土壤化學(xué)退化（酸化、堿化、肥力減退、化學(xué)污染）土壤化學(xué)退化（酸化、堿化、肥力減退、化學(xué)污染） l土壤生物退化（有機(jī)質(zhì)減少、動(dòng)植物區(qū)系減少）土壤生物退化（有機(jī)質(zhì)減少、動(dòng)植物區(qū)系減少） 一般，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)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、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。潴育化過(guò)程。 此外，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)生了改變的成土方向就發(fā)生了改變。如灰化土區(qū)，森林衰退后