第一章土壤的形成和發(fā)育

第一章土壤的形成和發(fā)育教學(xué)重點(diǎn)了解主星成土礦物、巖石及其基本特性。掌握風(fēng)化作用的幾種類(lèi)型，影響物理、化學(xué)風(fēng)化作用和生物風(fēng)化作用的因素』了解不同土壤母質(zhì)類(lèi)型的成因和特點(diǎn)。正確理解巖石與母質(zhì)的關(guān)系°了解土壤的成土因素：熟悉主要成土因素在土壤形成過(guò)程中的作用，以及各成土因素之間的相互關(guān)系。掌握自然土壤的形成過(guò)程和實(shí)質(zhì)，并區(qū)別與農(nóng)業(yè)土壤形成的不同之處，第一節(jié)形成土壤母質(zhì)的礦物巖石一、 主要的成土礦物（―）礦物（mineral）的概念礦物是地殼中的化學(xué)元素在各種地質(zhì)作用下形成的自然產(chǎn)物。有的礦物是由單一元素所組成的。有的是由幾種元素組成的化合物，它們具有一定的化學(xué)性質(zhì),內(nèi)部構(gòu)造和物理特性，并以各種形態(tài)，（固、液、氣）存在于自然界中（二）成土的主要礦物1、 原生礦物（primarvmineral）由地殼深處的巖漿冷凝而成的礦物，在風(fēng)化過(guò)程中沒(méi)有改變?cè)瓉?lái)的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)，只遭到物理性的破壞，而留存于土壤中。在土壤中常見(jiàn)的原生礦物有石英、長(zhǎng)石、云母、角閃石、輝石、橄欖石、磷灰石等。2、 次生礦物（secondarymineral）由原生礦物經(jīng)過(guò)化學(xué)變化，（如變質(zhì)作用和風(fēng)化作用）形成的新礦物。它的性質(zhì)、成分、形態(tài)都發(fā)生了變化。土壤中顆粒最細(xì)的粘粒大都是次生礦物，由于這些次生礦物顆粒很細(xì)，又稱(chēng)粘土礦物。它們有高嶺石、蒙脫石、水云母（伊利石），含水氧化物和二、三氧化物，鋁土礦A12O3?3H2O、褐鐵礦2Fe2O3?3H2O、針鐵礦等。不同地理環(huán)境中次生礦物形成的一般模式二、 成土的主要巖石（_）巖石（rock）的概念巖石是由一種或數(shù)種礦物組成的自然集合體。由多種礦物集合而成的巖石稱(chēng)為復(fù)成巖，如花崗石就是一種復(fù)成巖，它是由石英、長(zhǎng)石和云母以及少量的其它礦物組成的°由一種礦物組成的巖石稱(chēng)為單成巖，如燒石灰用的石灰?guī)r，就是一種單成巖，是由方解石一種礦物組成的。（二）成土的巖石1、巖漿巖（magmaticrock）火成巖巖漿巖是由地下的巖漿，經(jīng)熔融作用以后上升到地表或地殼內(nèi)，經(jīng)過(guò)冷凝以后形成的巖石。在地殼深處冷凝的叫侵入巖，巖漿流出地表形成的叫噴出巖。（1） 酸性巖含SiO2>65%,有花崗巖、花崗斑巖、石英斑巖、流紋巖，主要含石英、長(zhǎng)石等難以風(fēng)化的礦物。（2） 中性巖含SQ252%?65%,有正長(zhǎng)石、粗面巖，所含礦物以石英、長(zhǎng)石為主，閃長(zhǎng)巖、安山巖主要含斜長(zhǎng)石，角閃石。（3） 基性巖含SQ245%~52%,常見(jiàn)的有輝長(zhǎng)巖、玄武巖等，含鹽基豐富，無(wú)游離SiO2o（4） 超基性巖含S1O2V45%,常見(jiàn)的有橄欖巖、輝巖。巖漿巖的共同特點(diǎn)是不具層理、不含化石，侵入巖多具大形的礦物結(jié)晶，噴出巖則具玻璃質(zhì)結(jié)晶與氣孔構(gòu)造。2、 沉積巖（sedimentaryrock）沉積巖是由地殼上早期形成的各種巖石，經(jīng)風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積、膠結(jié)作用形成的巖石。其特點(diǎn)是有明顯的層理，常含有化石、所含礦物成分極其復(fù)雜常見(jiàn)的有礫巖、砂巖、頁(yè)巖、石灰?guī)r等。3、 變質(zhì)巖（metamorphicrock）變質(zhì)巖是由巖漿巖、沉積巖在高溫高壓下發(fā)生變質(zhì)作用所形成的，其礦物組成、結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分較巖漿巖、沉積巖有顯著改變。一般特點(diǎn)是片狀（或片麻狀）組織，變質(zhì)后的巖石較變質(zhì)前致密、堅(jiān)硬、比較不容易風(fēng)化。常見(jiàn)的有片麻巖、板巖、石英巖、大理巖。主要成土巖石的風(fēng)化和風(fēng)化產(chǎn)物三、礦物巖石對(duì)土壤性質(zhì)的影響（一） 影響土壤顆粒的粗細(xì)如花崗巖、石英巖、片麻巖、含石英多、抗風(fēng)化力強(qiáng)形成的土壤粗的顆粒多，土壤通氣透水性好，保水保肥力差，由云母、角閃石、頁(yè)巖、板巖、玄武巖形成的土壤粘重，其保水保肥性強(qiáng)。（二） 影響土壤的酸堿性石灰?guī)r地區(qū)，巖石內(nèi)含CaCO3多，土壤為堿性、微堿性、花崗巖地區(qū)，由于含大量酸性硅酸鹽土壤呈酸性反應(yīng)。（三） 影響土壤養(yǎng)分狀況如母質(zhì)中含長(zhǎng)石、云母較多時(shí)，土壤中遺留的鉀素較多，含有磷灰石則土壤中磷素含量增加，含輝石、角閃石、橄欖石、褐鐵礦、白云母等礦物。土壤中的Ca2+、Mg2+、Fe3+等養(yǎng)分物質(zhì)較多。含石英較多時(shí)，則土壤中養(yǎng)分貧乏。第二節(jié)巖石礦物的風(fēng)化與土壤母質(zhì)一、風(fēng)化過(guò)程（weatheringporocess）（一） 概念巖石風(fēng)化指的是露出地面的大塊巖石，在地表各種自然因素的作用下，逐漸由大塊散碎成小塊，同時(shí)化學(xué)成分也發(fā)生了改變，巖石所發(fā)生的這一切變化，就叫巖石的風(fēng)化過(guò)程。（二） 風(fēng)化作用的類(lèi)型1、物理風(fēng)化作用（physicalweathering）巖石在外力影響下，機(jī)械地分裂成碎屑，只改變大小與形狀，而不改變其成分的過(guò)程。影響物理風(fēng)化的因素（j）溫度溫度主要影響巖石的膨脹及收縮。由于組成巖石的各種礦物具有不同的吸熱和膨脹系數(shù)，因此,白天因增溫而膨脹，夜間因降溫而收縮的能力不均一，同時(shí)由于巖石導(dǎo)熱率小，熱量不易傳導(dǎo),白天巖石表面受熱增溫強(qiáng)度大于內(nèi)部，夜間則相反，這樣巖石的表面和內(nèi)部因增溫不均一就產(chǎn)生了上下交錯(cuò)的裂隙。天長(zhǎng)日久，巖石則破碎崩解.如石英的膨脹系數(shù)為0.000036,正長(zhǎng)石為0.000017,角閃石為0.000028,方解石為0.00002。（2）凍結(jié)主要使冰的體積增大，使巖石分裂成大小不同的多角形碎塊，一旦巖石有了裂隙，水分便可進(jìn)入其中促使裂隙擴(kuò)大加速崩解作用，一般凍結(jié)后體積可增大1/lb所產(chǎn)生的壓力可高達(dá)960k矽cm2這種作用對(duì)含水的多的巖石（如砂巖含水10%~25%）特別明顯。（3） 水分雨水沖刷的重力作用°如屋檐下的磚被雨水滴成洞，河流兩岸的巖石，由于浪擊，被磨蝕。（4） 風(fēng)將巖石表面的碎屑吹走，使巖石暴露，從而加速巖石的物理風(fēng)化。物理風(fēng)化的結(jié)果，使緊密的實(shí)體變成了疏松的多孔體，給水分、空氣進(jìn)入創(chuàng)造了條件，風(fēng)化產(chǎn)物較粗，形成的母質(zhì)偏砂，石礫多，養(yǎng)分不易釋放。2、 化學(xué)風(fēng)化作用(chemicalweathering)巖石在外界條件的影響下，引起化學(xué)成分的改變，產(chǎn)生新的物質(zhì)的過(guò)程。影響化學(xué)風(fēng)化的因素水的溶解作用指礦物溶于水的作用，一般礦物不溶于水，但在大量水分和較高溫度下，也可以使礦物的溶解度增大，尤其是當(dāng)水中溶有二氧化碳(生物呼吸作用和有機(jī)物分解產(chǎn)生)而形成碳酸時(shí)，可大大促進(jìn)礦物的溶解。例：滑石的溶解度1：115000云母 1：340000石英 1：10000(熱水70°以上)據(jù)估計(jì)，地球上所有的河流每年把溶解狀態(tài)的鹽類(lèi)帶入海洋的量達(dá)40億公斤。水化作用無(wú)水的礦物與水接觸后，生成含水礦物的作用。常使礦物體積增大一半至一倍半，因而促進(jìn)巖石崩解。水解作用是化學(xué)風(fēng)化過(guò)程中最基本的，也是最重要的作用，當(dāng)水中含有CO2或其他酸類(lèi)時(shí)，由于水的解離作用而產(chǎn)生氫離子。3、 生物風(fēng)化作用(biologicalweathering)生物風(fēng)化作是指動(dòng)物、植物、微生物的生命活動(dòng)及其分解產(chǎn)物對(duì)巖石的風(fēng)化作用。生物風(fēng)化作用具有重要的意義。首先，沒(méi)有生物的生命活動(dòng)，大氣成分中就不可能補(bǔ)充光合作用所消耗的大量的CO2,沒(méi)有CO2化學(xué)風(fēng)化就不能迅速進(jìn)行，由于土壤中為數(shù)巨大的微生物生命活動(dòng)的結(jié)果，每年可產(chǎn)生大量的CO2,這樣就加強(qiáng)了巖石的化學(xué)風(fēng)化作用，其次更重要的是,生物風(fēng)化作用不僅使巖石破碎，分解，而旦還能積累養(yǎng)分，創(chuàng)造有機(jī)質(zhì)，發(fā)展土壤肥力。二、土壤母質(zhì)(—)土壤母質(zhì)(soilparentmaterial)地表的巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化、搬運(yùn)、堆積等過(guò)稱(chēng)所形成的在地質(zhì)歷史上最年輕的疏松礦物質(zhì)層。(二)母質(zhì)的類(lèi)型和特點(diǎn)1、 殘積母質(zhì)(residualparentmaterial)由當(dāng)?shù)鼗鶐r風(fēng)化而成的，殘留在原地未經(jīng)搬運(yùn)的母質(zhì)。特點(diǎn)：從上到下，由細(xì)變粗跟基巖接近，本身的性質(zhì)和化學(xué)成分和基巖一致』2、 坡積母質(zhì)(slopeparentmaterial)山坡上部的風(fēng)化碎屑物質(zhì)，經(jīng)雨水或融雪水的沖刷，搬運(yùn)到山坡中，下部堆積形成。特點(diǎn)：由上到下，逐漸增厚，顆粒逐漸變細(xì)，透水通氣性好，養(yǎng)分較豐富3、洪積母質(zhì)(diluvialparentmaterial)由山洪所攜帶的泥砂沖刷到山前平緩地帶，由于山洪的流速不同，形成扇形，稱(chēng)為洪積扇。特點(diǎn)：分選性較差，顆粒粗細(xì)不同，洪積扇上部有大塊礫石，細(xì)顆粒少，層次不明顯，透水性能好，邊緣沉積物質(zhì)細(xì)，層次明顯。5、 湖積母質(zhì)(laciistnneparentmaterial)是湖泊的靜水沉積物。特點(diǎn)：質(zhì)地偏粘、養(yǎng)分半富、有機(jī)物含量高，淤泥厚，內(nèi)陸地區(qū)有鹽礦存在，改良后才能利用。湖積母質(zhì)6、 風(fēng)積母質(zhì)(wind-blownparentmaterial)風(fēng)力的搬運(yùn)沉積而成。我省雁北西南、西北沿黃河一帶都是風(fēng)積物。特點(diǎn)：分選性強(qiáng)，砂粒磨圓度高，砂性大7、 黃土(loess)x黃土性母質(zhì)(loessalparentmaterial)黃土是第四紀(jì)地質(zhì)時(shí)期的一種特殊沉積物°特點(diǎn)：黃土為淡黃或暗黃色，土層厚度達(dá)數(shù)十米，粉砂質(zhì)地，粗細(xì)適宜，通體顆粒均勻一致，疏松多孔，通透性好，具有發(fā)達(dá)的直立性狀，含10%-15%的CaCO3常形成石灰質(zhì)結(jié)核。黃土中有新黃土，又稱(chēng)為馬蘭黃土（malanloess）。形成時(shí)間晚，淡灰黃色，較疏松、無(wú)層理、石灰含量高，輕壤土。老黃土是離石黃土（hshiloess）和午城黃土（wuchengloess）的總稱(chēng)，又稱(chēng)為紅色黃土，形成時(shí)間早,為棕黃色或紅黃色，重壤土，有石灰結(jié)核。黃土性母質(zhì)又稱(chēng)次生黃土，是由馬蘭黃土經(jīng)流水侵蝕，搬運(yùn)后，再沉積而形成的。特點(diǎn)：土層深厚，無(wú)明顯層次，顆粒細(xì)小均勻，為棕黃色粉砂質(zhì)粘土，具有棱柱狀結(jié)構(gòu)，并含有大量鐵、鎰結(jié)核及膠膜。第三節(jié)土壤的形成一、成土因素19世紀(jì)末，俄國(guó)土壤學(xué)家B?B?道庫(kù)恰耶夫?qū)Χ砹_斯大草原土壤進(jìn)行了調(diào)查，提出了土壤是地理景觀的一面鏡子，是一個(gè)獨(dú)立的歷史自然體：土壤是在母質(zhì)、氣候、生物、地形和時(shí)間的綜合作用下形成的，這五大成土因素始終是同時(shí)地、不可分割地影響著土壤的發(fā)生和發(fā)展，同等重要和不可相互代替地參加了土壤的形成過(guò)程，制約著土壤的形成和演化?隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人為因素對(duì)土壤形成的干預(yù)日益深刻和廣泛，它在農(nóng)業(yè)土壤的發(fā)展變化上己成為一個(gè)具有特殊重大作用的因素。（一） 母質(zhì)因素母質(zhì)不同于巖石，它己有肥力因素的初步發(fā)展，可釋放出少量的礦質(zhì)養(yǎng)分，但釋放的養(yǎng)分分散難以滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)的需要；母質(zhì)疏松多孔，有一定的吸附作用、透水性和蓄水性。母質(zhì)又不同于土壤，其缺乏養(yǎng)分，幾乎不含氮、碳。母質(zhì)是形成土壤的物質(zhì)基礎(chǔ)，是土壤的“骨架”，是土壤中植物所需礦質(zhì)養(yǎng)分的最初來(lái)源』母質(zhì)中的某些性質(zhì)，例如機(jī)械性質(zhì)、滲透性、礦物組成和化學(xué)特性等都直接影響成土過(guò)程的速度和方向。（二） 氣候因素氣候支配著成土過(guò)程的水熱條件，水分和熱量不但直接參與母質(zhì)的風(fēng)化過(guò)程和物質(zhì)的地質(zhì)淋溶過(guò)程，而旦更重要的是它們?cè)诤艽蟪潭壬峡刂浦参锖臀⑸锏纳L(zhǎng)，影響土壤有機(jī)物質(zhì)的積累和分解，決定著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生物學(xué)循環(huán)的速度和范圍。（三） 生物因素生物因素是影響土壤發(fā)生發(fā)展的最活躍因素。由于生物的生命活動(dòng)，把大量的太陽(yáng)能引進(jìn)成土過(guò)程的軌道，才能使分散在巖石圈、水圈和大氣圈中的營(yíng)養(yǎng)元素有了向土壤聚積的可能，從而創(chuàng)造出僅為土壤所固有的肥力特性，并推動(dòng)了土壤的形成和演化，所以從一定意義上說(shuō)，沒(méi)有生物的作用，就沒(méi)有土壤的形成過(guò)程。（四） 地形因素在成土過(guò)程中，地形是影響土壤和環(huán)境之間進(jìn)行物質(zhì)、能量交換的一個(gè)重要條件。它和母質(zhì)、氣候、生物等因素不同，在成土過(guò)程中，不提供任何新的物質(zhì)，和土壤之間并未進(jìn)行著物質(zhì)和能量的交換。其主要作用表現(xiàn)為：一方面是使物質(zhì)在地表進(jìn)行再分配：另一方面是使土壤及母質(zhì)在接受水熱條件方面發(fā)生差異。（五） 時(shí)間因素時(shí)間和空間是一切事物存在的基本形式。土壤形成的母質(zhì)、氣候、生物和地形等因素的作用程度或強(qiáng)度，都隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而加深。因此，土壤也隨著時(shí)間的進(jìn)展而不斷地變化發(fā)展著。具有不同年齡，不同發(fā)生歷史的土壤，在其它因素相同的條件下，必定屬于不同類(lèi)型的土壤。土壤年齡分為絕對(duì)年齡和相對(duì)年齡兩種：絕對(duì)年齡是指該土壤在當(dāng)?shù)匦迈r風(fēng)化層或新母質(zhì)上開(kāi)始發(fā)育時(shí)算起迄今所經(jīng)歷的時(shí)間，通常用年來(lái)表示，可以通過(guò)地質(zhì)學(xué)上的地層對(duì)比法、泡粉分析法、放射性14C測(cè)定法等進(jìn)行近似測(cè)算。相對(duì)年齡則是指土壤的發(fā)育階段或土壤的發(fā)育程度，無(wú)具體年份，一般用土壤剖面分異程度加以確定，在一定區(qū)域內(nèi)，土壤的發(fā)生土層分異越明顯，剖而發(fā)育度就高，相對(duì)年齡就大；反之相對(duì)年齡小。通常所謂的“土壤年齡”是指相對(duì)年齡。（六）人為因素人類(lèi)活動(dòng)與自然成土諸因素相比，在土壤形成過(guò)程中具有獨(dú)特的作用。首先，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)土壤的影響是有意識(shí)、有目的、定向的。其演變速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自然演化過(guò)程°第二，人類(lèi)活動(dòng)是社會(huì)性的，它受著社會(huì)制度和社會(huì)生產(chǎn)力的制約。在不同的社會(huì)制度和不同的生產(chǎn)力水平下，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)土壤的影響及其效果有很大的不同。第三，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)土壤的影響具有兩重性，可以產(chǎn)生正效應(yīng)，提高土壤肥力，也可產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，造成土壤退化，因此，農(nóng)業(yè)土壤的形成實(shí)質(zhì)上是自然與人為因素共同作用的產(chǎn)物，只是人為因素主導(dǎo)了農(nóng)業(yè)土壤的發(fā)展而己。上述各成土因素在成土過(guò)程中的作用各具特色。母質(zhì)是形成土壤的物質(zhì)基礎(chǔ)；氣候中的熱量要素是能量的基本來(lái)源：生物通過(guò)自己的生命活動(dòng)將無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物，把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并以無(wú)限循環(huán)的形式把它們保存下來(lái)，使母質(zhì)轉(zhuǎn)變成土壤。地形只是間接的影響因素，對(duì)土壤形成不起直接作用。時(shí)間因素是土壤形成過(guò)程的一個(gè)條件，任何一個(gè)空間因素或它們綜合作用的效果都隨時(shí)間的增長(zhǎng)而加強(qiáng)。各成土因素在成土過(guò)程中既有差別，而又是同等重要、彼此不可代替的。同時(shí)，每一個(gè)成土因素都不是孤立地起作用，它們之間有著發(fā)生上的聯(lián)系，彼此相互作用、相互制約共同作用于土壤。二、土壤的形成過(guò)程土壤的形成過(guò)程是指在一定的時(shí)、空條件下，母質(zhì)與生物、氣候因素以及土體內(nèi)部所進(jìn)行的物質(zhì)與能量的遷移和轉(zhuǎn)化的總體。首先，母質(zhì)與生物之間的物質(zhì)交換是土壤形成過(guò)程的主導(dǎo)過(guò)程：母質(zhì)一氣候（太陽(yáng)輻射能和水分）之間的交換是土壤形成過(guò)程的基本動(dòng)力：土體內(nèi)部物質(zhì)能量的遷移、轉(zhuǎn)化則是土壤形成過(guò)程的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。其次，土壤形成過(guò)程是隨時(shí)間而進(jìn)行的、它經(jīng)歷了從無(wú)到有，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從低級(jí)到高級(jí)的不斷完善的形成過(guò)程。第三，土壤形成過(guò)程是在一定地理位置、地形和地球重力場(chǎng)條件下進(jìn)行的。地理位置影響著這一過(guò)程的方向、速度和強(qiáng)度』地球重力場(chǎng)是引起物質(zhì)（能量）在土體中向下移動(dòng)的重要條件』地形則是引起物質(zhì)（能量）水平方向移動(dòng)的首要因素。（一）自然土壤的形成過(guò)程1、 物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)是指地面巖石的風(fēng)化產(chǎn)物經(jīng)過(guò)淋溶與搬運(yùn)，最終流歸海洋，湖中沉積下來(lái)，再進(jìn)行成巖作用形成次生巖，并隨著地殼的上升，又回到陸地上來(lái)。這一過(guò)程需要時(shí)間的長(zhǎng)而且涉及的范圍廣,2、 物質(zhì)的生物小循環(huán)生物小循環(huán)是指植物營(yíng)養(yǎng)元素在生物體與土壤之間的循環(huán)：植物從土壤中吸收養(yǎng)分形成植物有機(jī)體。一部分作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供動(dòng)物食用的需要，而動(dòng)、植物死亡后的有機(jī)殘?bào)w又回到土壤中，在微生物的作用下轉(zhuǎn)化為礦質(zhì)供植物吸收，促進(jìn)土壤肥力的形成和發(fā)展。3、 大小循環(huán)的矛盾統(tǒng)一是自然土壤形成的本質(zhì)土壤形成過(guò)程的實(shí)質(zhì)是物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)和營(yíng)養(yǎng)元素的生物小循環(huán)的矛盾與統(tǒng)一。生物小循環(huán)是以相反的方向在地質(zhì)大循環(huán)的軌道上進(jìn)行的即沒(méi)有地質(zhì)大循環(huán)，也就沒(méi)有生物的小循環(huán)。在土壤形成過(guò)程中，這兩種方向相反的循環(huán)是相互滲透、不可分割的?地質(zhì)大循環(huán)不斷使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)淋溶損失，而生物小循環(huán)則從地質(zhì)大循環(huán)中保存累積一系列的生物所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，給原始生物的生存提供了物質(zhì)條件，原始生物的生長(zhǎng)繁殖又為綠色植物的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。因此，生物作用對(duì)母質(zhì)的影響是在不斷擴(kuò)大和深化的。從對(duì)土壤的肥力來(lái)說(shuō)，生物小循環(huán)并不是一個(gè)封閉的體系，而是隨著生物的進(jìn)化發(fā)展，不斷擴(kuò)大其循環(huán)領(lǐng)域，形成一種螺旋式上升的運(yùn)動(dòng)。土壤的形成過(guò)程正是建筑在這一地質(zhì)大循環(huán)與生物小循環(huán)的矛盾統(tǒng)一的基礎(chǔ)之上』4、生物在自然成土因素中的主導(dǎo)作用生物、母質(zhì)、氣候、地形和時(shí)間五大成土因素，前三者有物質(zhì)和能量的交換，稱(chēng)之為成土因素,后二者不參加物質(zhì)和能量的交換，只是對(duì)前三者之間進(jìn)行的物質(zhì)和能量的交換有著協(xié)調(diào)或一定程度的影響，被稱(chēng)為土壤形成的條件。生物是形成土壤的主導(dǎo)因素。如何理解這一結(jié)論，應(yīng)當(dāng)從土壤本質(zhì)特性來(lái)解釋。我們知道，土壤之所以能生長(zhǎng)植物而成為人類(lèi)生存之本，是由于它具有肥力，而土壤肥力發(fā)展過(guò)程正是生物活動(dòng)的結(jié)果。生物的生命活動(dòng)產(chǎn)生了氮素和灰分元素的轉(zhuǎn)移聚積，填補(bǔ)了風(fēng)化物無(wú)氮素的空白』生物體所形成的有機(jī)質(zhì)，又在微生物的作用下進(jìn)行分解，構(gòu)成了在地質(zhì)大循環(huán)基礎(chǔ)上的營(yíng)養(yǎng)元素的生物小循環(huán)，促進(jìn)了土壤肥力的逐步發(fā)生和發(fā)展，生物小循環(huán)不斷擴(kuò)大，特別是高等綠色植物出現(xiàn)后，把生物小循環(huán)的范圍進(jìn)一步延伸，有機(jī)物質(zhì)的累積量更為豐富，加速了土壤肥力發(fā)展過(guò)程。第二，生物是母質(zhì)與氣候進(jìn)行物質(zhì)和能量交換的重要媒體。固然母質(zhì)與氣候在土壤形成中都有著十分重要的作用，而旦土壤母質(zhì)和氣候類(lèi)型也決定著植物的不同組合與分布』在氣候與母質(zhì)之間某些能量交換是松散型的，只有當(dāng)生物出現(xiàn)之后，兩者之間的交換則從低級(jí)上升到高級(jí)階段，如生物攝取游離態(tài)氮素使之在母質(zhì)中得以貯存，最終使母質(zhì)具有生命的基礎(chǔ)物質(zhì)。植物通過(guò)吸收、蒸騰等作用使大氣與母質(zhì)的水分、空氣、熱量等交換有規(guī)律地進(jìn)行。生物呼吸作用調(diào)節(jié)和凈化著母質(zhì)與大氣環(huán)境，引導(dǎo)著母質(zhì)有序地演變?yōu)橥寥馈Ｓ纱丝梢?jiàn)，在生物、氣候、母質(zhì)三者中，生物是連接它們的紐帶。第三，時(shí)間因素是通過(guò)生物完善土壤的肥力過(guò)程。如果沒(méi)有生物的存在，不論時(shí)間有多么長(zhǎng)久,自然界只有無(wú)休止的地質(zhì)大循環(huán)，只有巖石的風(fēng)化、流失、淀積和地形的夷平與隆起的過(guò)程，土壤永遠(yuǎn)也不會(huì)形成。同理，離開(kāi)了生物，導(dǎo)致地形對(duì)水、熱再分配的能力更強(qiáng)，也只能是地質(zhì)大循環(huán)的承載體或間接的動(dòng)力?？傊宕蟪赏烈蛩刂g是相互制約、相互滲透、相互影響的關(guān)系，它們既是相互矛盾的個(gè)體,又是共同完成土壤形成過(guò)程的整體。在這個(gè)整體中，生物因素則主導(dǎo)著土壤及其肥力形成的最基本的因素。（二）農(nóng)業(yè)的土壤形成農(nóng)業(yè)土壤的形成并不是在自然土壤基礎(chǔ)上通過(guò)某些成土因素作用的簡(jiǎn)單重復(fù)，也不是對(duì)自然土壤個(gè)別因素的改造和調(diào)節(jié)，而是全部肥力因素的綜合控制和提高。農(nóng)業(yè)土壤是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中“脫胎”于自然土壤，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展中而不斷完善，與自然土壤有著發(fā)生上的必然聯(lián)系，并在科學(xué)的管理中建立了自己的形象，諸如剖面構(gòu)造特征、肥力性狀和生產(chǎn)力水平等，都在一定程度上有別于自然土壤。為了深入理解農(nóng)業(yè)土壤的形成過(guò)程，我們把農(nóng)業(yè)土壤與自然土壤的形成過(guò)程作如下比較。1、 成土因素上的差異農(nóng)業(yè)土壤的形成具有以下特點(diǎn)：①變自然植被為栽培作物：②平整土地、興修水利及其他建設(shè)使原有地形地貌發(fā)生了一定的變化：③施肥灌溉、耕作栽培改變了自然土壤的肥力狀況以及土壤微生物的組成和分布狀況：④上述變化必然引起區(qū)域性氣候與水熱狀況的變化。這些人為措施使自然成土因素作用受到不同程度的削弱或加強(qiáng)乃至發(fā)生根本性變化?2、 成土過(guò)程上的比較由于人為因素的強(qiáng)烈干預(yù)，土壤的形成過(guò)程不再按照自然土壤原有的成土方向繼續(xù)發(fā)展，而是沿著新的形成方向和特點(diǎn)發(fā)展。在這一過(guò)程中，介入農(nóng)業(yè)土壤形成的因素有了新的變化。現(xiàn)將土壤的形成過(guò)程作如下比較。從比較可看出，各個(gè)不同的成土階段既有共同性，又有顯著差異。相同性是土壤形成的各階段都有賴(lài)于成土因素、風(fēng)化過(guò)程和成土過(guò)程同時(shí)同地的進(jìn)行，不同點(diǎn)乃是參加成土過(guò)程的主導(dǎo)因素的變化。正是主導(dǎo)因素的變化，使土壤肥力過(guò)程在各成土階段展示了不同的特點(diǎn)』原始土壤形成階段只是累積極少量的有機(jī)物質(zhì)和礦質(zhì)養(yǎng)料元素。一旦原始土壤以高等植物群落為主導(dǎo)，就進(jìn)入了土壤有機(jī)物質(zhì)大量累積的自然土壤形成階段。人類(lèi)的生產(chǎn)活動(dòng)從多方面改變了自然土壤所固有的生態(tài)環(huán)境，自然肥力演變?yōu)榻?jīng)濟(jì)肥力，土壤資源內(nèi)存的生產(chǎn)潛力也就轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，為維持生產(chǎn)力的穩(wěn)定并促進(jìn)其提高，又輔之以多途徑、多層次的科學(xué)技術(shù)措施，從而全面改變了自然土壤的肥力狀況，使之適應(yīng)于農(nóng)作物全面半產(chǎn)之需，使自然土壤向農(nóng)業(yè)土壤的高級(jí)階段發(fā)展。三、 成土過(guò)程（一）原始成土過(guò)程從巖石露出地面有微生物著生開(kāi)始到植物定居之前形成的土壤過(guò)程，稱(chēng)為原始成土過(guò)程。根據(jù)過(guò)程中生物的變化，可把該過(guò)程分為三個(gè)階段：首先是“巖漆”階段，出現(xiàn)的生物為自養(yǎng)型微生物，如綠藻、硅藻及其共生的固氮微生物，將許多營(yíng)養(yǎng)元素吸收到生物地球化學(xué)過(guò)程中；其次為“地衣”階段，在這一階段各種異養(yǎng)型微生物，如細(xì)菌、粘液菌、真菌、地衣共同組成的原始植物群落著生于巖石表面與細(xì)小孔隙中，通過(guò)生命活動(dòng)促使礦物進(jìn)一步分解，使細(xì)土和有機(jī)質(zhì)不斷增加：第三階段是苔薛階段，生物風(fēng)化與成土過(guò)程的速度大大加快，為高等綠色植物的生長(zhǎng)準(zhǔn)備了肥沃的基質(zhì)。原始成土過(guò)程與巖石風(fēng)化同時(shí)同步進(jìn)行。（二） 有機(jī)質(zhì)聚積過(guò)程有機(jī)質(zhì)聚積過(guò)程是指在各種植被下，有機(jī)質(zhì)在土體上部積累的過(guò)程。有機(jī)質(zhì)積累過(guò)程的結(jié)果，在土體上部形成一暗色的腐殖質(zhì)層。由于植被類(lèi)型、覆蓋度以及有機(jī)質(zhì)的分解情況不同，有機(jī)質(zhì)聚積的特點(diǎn)也各不相同。有草甸腐殖質(zhì)聚積，草原腐殖質(zhì)聚積。（三） 粘化過(guò)程粘化過(guò)程是指土體中粘土礦物的生成和聚集過(guò)程。包括淀積粘化和殘積粘化。前者主要是指在風(fēng)化和成土作用形成的粘粒，由土體上層向下遷移至一定深度發(fā)生淀積，從而使該土層的粘粒含量增加，質(zhì)地變粘：后者是指原生礦物進(jìn)行土內(nèi)風(fēng)化形成的粘粒，未經(jīng)遷移，原地積累所導(dǎo)致的粘化。粘化過(guò)程的結(jié)果，往往使土體的中、下層形成一個(gè)相對(duì)較粘重的層次，稱(chēng)粘化層。（四） 鈣積與脫鈣過(guò)程鈣積過(guò)程是指碳酸鹽在土體中的淋溶、淀積過(guò)程。在干旱、半干旱氣候條件下，由于土壤淋溶較弱，大部分易溶性鹽類(lèi)被降水淋洗，鈣、鎂部分淋失，部分殘留在土壤中，土壤膠體表面和土壤溶液多為鈣（或鎂）飽和。土壤表層殘存的鈣離子與植物殘?bào)w分解時(shí)產(chǎn)生的碳酸結(jié)合，形成溶解度大的重碳酸鈣，在雨季隨水向下移動(dòng)，至一定深度，由于水分減少和二氧化碳分壓降低，重新形成碳酸鈣淀積于剖面的中部或下部，形成鈣積層。與鈣積過(guò)程相反，在降水量大于蒸發(fā)量的生物氣候條件下，