第六章土壤圈2形成分類分布

第二節(jié)土壤形成與地理環(huán)境間的關系一、土壤因素學說二、成土因素對土壤形成的作用三、土壤形成的基本規(guī)律四、主要成土作用土壤是成土母質在一定水熱條件和生物作用下，并經過一系列的物理、化學和生物化學過程形成的。母質層與環(huán)境之間發(fā)生了頻繁的物質能量交換和轉化形成土壤腐殖質和粘土礦物，發(fā)育了層次分明的土壤剖面，也出現了具有肥力的土壤。一、成土因素學說道庫恰耶夫的土壤因素學說函數關系方程

∏=f(K,O,E,P)T

∏為土壤；K為氣候；E為巖石；P為地形；T為時間；O為生物

基本觀點：1、土壤是母質、氣候、生物、地形和時間五大自然因素綜合作用的產物。2、所有的成土因素始終同時存在并同等重要和相互不可替代地參與了土壤形成過程。3、土壤永遠受制于成土因素的發(fā)展變化而不斷地形成演化；土壤是一個運動著的和有生有滅或有進有退的自然體。4、土壤形成因素存在著地理分布規(guī)律，特別是有由極地經溫帶至赤道的地帶性規(guī)律。不足沒有指出土壤形成過程中的主要因素；沒有指出人類活動在成土中的特殊作用。二、成土因素對土壤形成的作用（一）母質因素（二）氣候因素（三）生物因素（四）地形因素（五）時間因素（六）人類生產活動巖石風化后形成的疏松碎屑物稱為母質。母質是形成土壤的物質基礎和基本材料，母質與土壤間存在著“血緣”關系，它對土壤的形成過程和土壤屬性均有很大影響。（一）母質在土壤形成中的作用1、母質影響土壤的礦物組成對原生礦物來講，而酸性鹽發(fā)育的土壤則含石英、正長石、白云母等淺色礦物較多，往往形成酸性粗質土；基性鹽母質發(fā)育的土壤含角閃石、輝石、黑云母等深色礦物較多，一般形成土層較厚的粘質土。對次生礦物來講，斜長石和基性巖母質發(fā)育的土壤含有較多的三水鋁礦，酸性巖中的鉀長石發(fā)育的土壤則以高嶺石為多。冰饋物和黃土中含水云母和綠泥石較多；下蜀黃土中水云母為主；頁巖和河流沖積物富含水云母；紫色頁巖、湖積物和淤積物多蒙脫石和水云母。蒙脫型粘性母質易發(fā)育成變性土。

2、母質影響成土過程的速度、性質和方向如粗質地的山坡堆積物，水分易透過，不易引起化學風化，故成土作用進行很慢；粘實的湖積物母質，水分滲透性極差，易引起土壤潛育化的發(fā)展，粘粒的垂直移動極少；只有在壤性母質中，透水性適中，有利于各種成土因素的作用，使土壤在一定的地帶呈現有規(guī)律的定向發(fā)育。亞熱帶地區(qū)，石灰?guī)r和紫色巖上發(fā)育的土壤，鹽基淋失慢，脫硅富鋁化弱，形成石灰土和紫色土；花崗巖發(fā)育的土壤，則形成酸性紅壤。3、母質影響土壤的理化性狀如石英含量豐富的花崗巖等酸性巖風化體上發(fā)育的土壤，質地較輕，酸性反應，養(yǎng)分缺乏；富含鹽基成分多的玄武巖等基性巖風化體上發(fā)育的土壤，質地較粘重，養(yǎng)分較豐富，中性至堿性反應。鉀長石風化后形成的土壤有較多的鉀；斜長石風化后形成的土壤有較多的鈣；輝石和角閃石風化后形成的土壤有較多的鐵、鎂、鈣等元素；含磷量多的石灰?guī)r母質在成土過程中石灰質淋失，磷在土壤中含量很高。成土母質影響土壤的質地。如發(fā)育在殘積物上的土壤中含石塊較多；發(fā)育在坡積物上的土壤質地雖然較細，但夾有帶棱角的石塊；發(fā)育在黃土母質上的土壤，由于黃土質地以粉沙為主，所以土壤質地多為粉土或粉壤土。發(fā)育在洪積物及淤積物上的土壤，其上下層質地變化較大，而同一沉積層次質地比較均一。紅壤、黃壤、磚紅壤的質地，在石灰?guī)r、玄武巖和紅色風化殼上較粘重，在花崗巖及砂頁巖上居中，在砂巖、片巖及砂質沉積物上最輕。4、母質的層次性影響土壤的剖面構造河流沖積物母質具有明顯的質地層次性，所發(fā)育的土壤剖面都帶有原沉積層構型的特征，土體呈現沙粘交錯的層次結構。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。（二）氣候對土壤形成的影響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，影響礦物質的分解與合成及物質的積累和淋失；二是控制植物生長和微生物活動，影響有機質的積累和分解，決定養(yǎng)料物質循環(huán)的速度。氣候對土壤形成的影響主要包括溫度和濕度兩個方面。1、氣候影響土壤有機質的含量一般的趨勢是，降水量大，植物生長繁茂，進入土壤的有機質就越多，但土壤有機質的含量多少還與溫度有著密切的關系。溫熱多雨地區(qū)，植物生長茂盛而使有機質合成多，但分解也快，土壤有機質累積少；溫暖濕潤地區(qū)，溫濕同步，有利于植物生長，但干冷季節(jié)來得早，有機質分解緩慢，土壤有機質累積較多；干旱少雨地區(qū)，植物生長稀疏，土壤有機質的合成量也少。2、氣候對土壤風化作用的影響母巖和土壤中礦物質的風化速率直接受熱量和水分控制。一般情況下，溫度每增加10℃,化學反應速度平均增長1~2倍。溫度從０℃增加到5０℃,化合物的解離度增加７倍，因此，熱帶地區(qū)巖石礦物風化速率和土壤形成速率、風化殼和土層厚度比溫帶和寒帶地區(qū)都要大得多。如花崗巖風化殼在廣東可達30～４0米,浙江一般５～６米，而青海高原常不足１米。３、氣候因素影響土壤中物質遷移在干旱地帶，降水量少，土壤淋溶作用較弱，一些易溶性礦物成分和植物養(yǎng)料多保留于土壤中，而在濕潤地區(qū)則相反。4、氣候因素對成土方向和粘土礦物類型的影響在熱帶地區(qū)，只有在充分的水分條件下，高溫才能促進原生礦物的深度風化，形成磚紅壤；而在缺少水分的條件下，風化強度較弱，土壤向燥紅土方向發(fā)展。我國溫帶濕潤地區(qū)，粘土礦物一般以伊利石、蒙脫石、綠泥石和蛭石等２﹕1型粘土礦物為主；亞熱帶的濕潤地區(qū)，粘土礦物一般以高嶺石等1﹕1型粘土礦物為主；而在熱帶地區(qū)，粘土礦物主要是鐵、鋁、硅的氧化物為主。

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(qū)，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。

（三）生物對土壤形成的影響生物因素是影響土壤形成的最活躍的因素，在土壤形成中起著主導作用。由于生物的生命活動，使營養(yǎng)元素向土壤表層富集，形成土壤腐殖質，使土壤具備肥力特性，推動土壤的形成和演化，所以從一定的意義上說，沒有生物因素的作用，就沒有土壤的形成過程。土壤形成的生物因素包括植物、土壤動物和土壤微生物1、植物在成土過程中的作用（１）合成有機質，富集養(yǎng)分植物，特別是高等綠色植物，把分散在母質、水體和大氣中的營養(yǎng)元素選擇性地吸收起來，合成有機質，聚積在母質表層，使母質表層的營養(yǎng)物質和能量逐漸豐富起來，使土壤肥力得以不斷提高，推動了土壤的發(fā)展。據科夫達估計，在陸地上植物每年形成的生物量約為3.5×1010噸，相當于2.13×1017千卡的能量。不同植物所形成的有機質的性質、數量和積累方式等存在著差異。木本植物以多年生為主，形成的有機質每年只有一小部分堆積于地表，疏松多孔，形成的腐殖質層較薄，主要是富里酸，酸性強，品質較差，導致土壤酸化和礦物質淋失。草本植物以一年生為主，一年內植株的主體部分都要死亡，因而每年都有大量的有機殘體進入土壤，形成深厚的腐殖質層，以胡敏酸為主，酸性不強，品質好，土壤呈中性或微堿性，易形成團粒結構。（2）植物根系活動促進土壤的形成根系分泌有機酸，促進巖石的風化；根系的穿插和擠壓作用，有利于土壤結構的形成。（3）植被類型決定土壤形成過程的發(fā)展方向2、土壤動物在成土過程中的作用（１）動物殘體是土壤有機質來源之一。（２）鞕毛蟲、線蟲等參與有機質的轉化。（３）翻動、疏松土壤，有利于土壤良好結構的形成。3、微生物在成土過程中的作用

（1）分解有機質，釋放各種養(yǎng)料，為植物吸收利用；（2）合成土壤腐殖質，發(fā)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(yǎng)分的有效度（如鐵細菌能促進土壤中鐵溶解移動）。地形是影響土壤和環(huán)境之間進行物質、能量交換的一個重要條件，一方面使物質在地表進行再分配；另一方面是使土壤及母質在接受光、熱條件方面發(fā)生差異，以及接受降水在土體的重新分配方面的差異。（四）地形對土壤形成的影響1、地形與母質的關系沖積物坡積物洪積物殘積物地形對母質起著重新分配的作用。地形條件不同，母質發(fā)生不同程度的侵蝕、搬運和沉積，導致成土過程及發(fā)育程度的差異。如山地坡陡，土層淺薄，質地粗，養(yǎng)分缺乏，土壤發(fā)育年輕；平原地帶土層深厚，土質細而均一；洼地土質粘重，常形成鹽漬土或沼澤土。2、地形與水熱條件的關系地形支配著地表徑流，影響水分的重新分配，很大程度上決定著地下水的活動情況。在較高的地形部位，土壤中的物質易遭淋失；在地形低洼處，土壤中的物質不易淋溶，腐質殖較易積累。由于海拔高度、坡面角度、坡面方位等地形因素不同，導致水熱狀況的差異，這種差異直接反映到植物生長和有機質分解與合成的過程，從而影響著土壤的形成。（五）成土時間對土壤發(fā)育的影響時間是土壤發(fā)育的函數，成土時間越長，土體層次分化愈明顯，土壤剖面發(fā)育越完整土壤與母質的差別就越大。1、土壤年齡土壤年齡是指土壤發(fā)生發(fā)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(fā)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(fā)育階段或土壤的發(fā)育程度。2、土壤形成速率和所需的時間據報道，在濕潤氣候下，石灰?guī)r只需100年就可產生剝蝕，而抗蝕性較強的砂巖經過200年才可看出風化的痕跡。我國南方的紫色砂巖經十余年的風化成土就可形成較肥沃的土壤，在俄羅斯平原上，3000年便可形成40cm厚的黑鈣土。對于火山巖發(fā)育的幼年土壤，1.3年可形成1cm土層，而非洲的氧化土，每厘米土的形成時間卻需750年。3、土壤形成的階段性

Mohr和VanBaren曾把熱帶地區(qū)的土壤形成分為5個階段：

1.初期：為未風化的母質；

2.青少年期：風化已經開始，但許多母質物質仍保留在土壤中；

3.壯年期：易風化的礦物大部分已分解，粘粒明顯增加；

4.老年期：礦物分解已處于最后階段，只有少數強抗風化的原生礦物被保存；

5.最后階段：土壤發(fā)育已完成，原生礦物基本上徹底風化。（六）人類活動對土壤發(fā)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，人類活動對土壤形成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。人類活動在土壤形成過程中具有獨特作用，與其它五個自然成土因素有本質區(qū)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。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(qū)的土壤退化主要是由于人類不合理地利用土壤引起的。人類活動起決定作用的情況下，使自然土壤發(fā)展進入到一個新的、更高級的發(fā)展階段，即農業(yè)土壤發(fā)育過程。自然因素和人為因素共同影響著土壤的形成與發(fā)育，目前農業(yè)土壤的發(fā)育主要以人為因素為主。三、土壤形成的基本規(guī)律自然土壤形成的基本規(guī)律是地質大循環(huán)與生物小循環(huán)過程矛盾的統(tǒng)一。

地質大循環(huán)，是指結晶巖石礦物在外力作用下發(fā)生風化變成細碎而可溶物質，被流水搬運遷移到海洋經過漫長的地質年代變成沉積巖，當地殼上升，沉積巖又露出海面成為陸地，再次受到風化淋溶。生物小循環(huán)，是指植物吸收利用大循環(huán)釋放出來的可溶性養(yǎng)分，通過生理活動制造成植物的活有機體，當植物有機體死亡之后，在微生物的分解作用下，又重新變?yōu)榭杀恢参镂绽玫目扇苄杂袡C物。二者關系：地質大循環(huán)和生物小循環(huán)的共同作用是土壤發(fā)生的基礎,無地質大循環(huán),生物小循環(huán)就不能進行;無生物小循環(huán),僅地質大循環(huán),土壤就難以形成。在土壤形成過程中，兩種循環(huán)過程相互滲透和不可分割地同時同地進行著。它們之間通過土壤相互連結在一起?？偲饋碚f，地質大循環(huán)和生物小循環(huán)的關系是對立統(tǒng)一的關系。①對土壤養(yǎng)分來說，兩者的方向是相反的、矛盾的。②生物小循環(huán)是在地質大循環(huán)的基礎上進行的。③從地質歷史時間來看，生物小循環(huán)是地質大循環(huán)中的一個小規(guī)模循環(huán)。④兩者的對比關系共同決定著土壤的肥力狀況1、原始成土過程從巖石露出地表著生微生物和低等植物開始到高等植物定居之前形成的土壤過程，它是土壤形成作用的起始點。在高山凍寒氣候條件的成土作用主要以原始過程為主。原始成土過程也可以與巖石風化同時同步進行四、主要成土過程是指在各種植被下，有機質在土體上部積累的過程，結果在土體上部形成暗色腐殖質層的過程。2、有機質積聚過程是指土體中粘土礦物的生成和聚集過程?？煞譃闅埛e粘化過程和淋溶淀積粘化過程。粘化過程結果在土體心土層形成粘化層，主要發(fā)生層次深度在50cm~60cm，因這一深度水熱條件比較穩(wěn)定，適合于次生粘土礦物的產生。3、粘化過程是指干旱、半干旱區(qū)土壤鈣的碳酸鹽發(fā)生淋溶、淀積的過程。結果形成鈣積層，其特征：呈假菌絲體、核狀、斑點狀，若出現層次淺、厚度大，成為生產上障礙層次。4、鈣化過程5、鹽化、脫鹽過程鹽化過程是指土體中各種易溶性鹽類在土壤表層積聚的過程。發(fā)生在濱海區(qū)、干旱區(qū)、半干旱區(qū)，形成具鹽化層的鹽漬土。

脫鹽化過程是指鹽漬土中可溶性鹽在降水、人為因素等作用下降低或排出土體或遷移到下層的過程。6、堿化、脫堿化過程

堿化過程是指土壤膠體上吸持較多交換性鈉，使土壤呈堿性反應，并引起土壤物理性質惡化的過程。結果在土壤底層形成具堿化層的堿化土，pH值大于9.0。

脫堿化過程是指通過淋洗和化學改良，從土壤吸收性復合體上除去鈉離子的過程。7、白漿化過程在季節(jié)性還原條件下，土體中出現還原離鐵離錳作用，使腐殖質層下形成粉砂含量高、鐵錳貧乏的白色淋溶層，在剖面中、下部形成鐵錳粘粒富集的淀積層。8、灰化過程寒溫帶針葉林下，殘落物經微生物分解產生酸性很強的富里酸，與金屬離子絡合，使鐵鋁發(fā)生強烈淋溶而到達下層淀積，使亞表層脫色，只留下極耐酸的SiO2呈灰白色土層（灰化層），在剖面下部形成較密實的棕色鐵鋁淀積層。

9、潴育化過程是指土壤形成中氧化還原交替進行的過程。形成潴育層，特點：產生銹斑銹紋、鐵錳結核，發(fā)生于地下水浸潤土層、地下水升降頻繁區(qū)。如華北平原潮土區(qū)。10、潛育化過程是指土體中長期漬水，有機質嫌氣分解，鐵錳強烈還原為低價，形成潛育層，此層次呈藍灰色或青灰色，主要發(fā)生在水稻土、沼澤土的下部剖面。11、富鋁化過程是指土體中脫硅富鐵鋁的過程，形成網紋層，又稱富鐵鋁化過程。如紅壤形成中具有此成土過程。在熱帶、亞熱帶濕熱氣候條件下，硅酸鹽礦物強烈分解，釋放出鹽基化合物及鐵鋁氧化物，風化液呈中性至堿性環(huán)境，鹽基離子和硅酸大量淋失，鐵鋁因溶解度低而相對積累。鹽基淋失后，雖然風化殼上部變?yōu)樗嵝原h(huán)境，但鐵鋁在干熱季節(jié)時在上層脫水成凝膠而不再移動，使表層鐵鋁氧化物愈積愈多，以致形成結核和鐵盤。脫硅富鋁化過程12、熟化過程

是指在人為因素影響下，通過耕作、施肥、灌溉等措施，改造土壤的土體構型，減弱或消除土壤中存在的障礙因素，協(xié)調土體水、肥、氣、熱等，使土壤肥力向有利于作物生長方向發(fā)展的過程。簡單地說為人類定向培育土壤的過程?？煞譃楹蹈旎退旎?。

13、退化過程

是指因自然環(huán)境不利因素和人為利用不當而引起土壤肥力下降，植物生長條件惡化和土壤生產力減退的過程。趙其國（1991）將之分為三類：土壤物理退化（堅實硬化、鐵質硬化、侵蝕、沙化）、土壤化學退化（酸化、堿化、肥力減退、化學污染）、土壤生物退化（有機質減少、動植物區(qū)系減少）。第三節(jié)土壤分類及空間分布規(guī)律一、土壤分類（一）國外土壤分類（二）中國的土壤分類二、土壤空間分布規(guī)律三、土壤的地域分布規(guī)律四、耕作土壤分布規(guī)律五、世界土壤分布（一）國外土壤分類1.前蘇聯強調土壤的與成土因素和地理景觀之間的相互關系，以成土因素及其對土壤的影響作為土壤分類的理論基礎，以成土過程和土壤屬性（土壤形態(tài)、土壤物理、土壤化學、礦物及生物等）作為土壤分類的依據。土壤分類系統(tǒng)中分土類、亞類、土屬、土種、亞種、變種、土系、土相等８級。２．美國分類的具體指標是可以直接感知和定量測量的土壤屬性，土壤類型劃分只要一句土壤的診斷層和診斷特性。診斷層：凡是用于鑒別土壤類型，在性質上有一系列定量說明的土層。診斷特性：用于鑒別土壤類型的依據是具有定量說明的土壤性質。土壤分類系統(tǒng)按土綱、亞綱、土類、亞類、土族、土系６級。

（二）中國的土壤分類1.中國土壤發(fā)生學分類以成土因素、成土過程和土壤屬性作為基礎。分類系統(tǒng)采用土綱、亞綱、土類、亞類、土屬、土種、變種7級，以土類和土種為基本分類單元，共分12土綱，29亞綱，61土類，234亞類。2.中國土壤系統(tǒng)分類以診斷層和診斷特性作為分類的基礎，以定量化、標準化為特點，設土綱、亞綱、土類、亞類、土族和土系六級。以診斷層和診斷特性為基礎的中國土壤系統(tǒng)既與國際接軌，又充分體現我國特色。除有分類原則、診斷層和診斷特性和分類系統(tǒng)外，還有一個檢索系統(tǒng)，每一種土壤可以在這個系統(tǒng)中找到所屬的分類位置，也只能找到一個位置。中國土壤分類系統(tǒng)土綱亞綱土類鐵鋁土濕潤鐵鋁土暗紅濕潤鐵鋁土、簡育濕潤鐵鋁土富鐵土干潤富鐵土鈣質干潤富鐵土、粘化干潤富鐵土、簡育干潤富鐵土常濕富鐵土富鋁常濕富鐵土、粘化常濕富鐵土、簡育常濕富鐵土濕潤富鐵土鈣質濕潤富鐵土、強育濕潤富鐵土、富鋁濕潤富鐵土、粘化濕潤富鐵土、簡育濕潤富鐵土中國土壤系統(tǒng)分類二、

土壤空間分布規(guī)律土壤分布的地帶性規(guī)律是指廣域土壤與大氣和生物條件相適應的分布規(guī)律。它包括由于大氣候生物條件緯度、經度及海拔高度變化所引起的土壤地帶性分布規(guī)律。（一）土壤分布的水平地帶性土壤分布的水平地帶性是指土壤分布與熱量的緯度地帶性和濕度的經度地帶性的關系。1、土壤的緯度地帶性是指土壤隨緯度不同而出現變化。隨著地球接受太陽輻射能自赤道向兩極遞減，所以巖石風化、植被景觀也都呈現出有規(guī)律的變化，使土壤的形成發(fā)育也相應發(fā)生沿緯度有規(guī)律的變化，從而使土壤的分布表現出明顯的緯度地帶性。氣候帶植被類型地帶性土壤熱帶熱帶雨林季雨林磚紅壤南亞熱帶常綠闊葉林赤紅壤中亞熱帶落葉闊葉常綠闊葉林黃壤、紅壤北亞熱帶落葉闊葉常綠闊葉林黃棕壤暖溫帶落葉闊葉林褐土、棕壤溫帶針、闊混交林暗棕壤寒溫帶落葉針葉林灰化土

（二）土壤的經度地帶性

是指土壤隨經度不同而出現的變化。由于距離海洋的遠近及大氣環(huán)流的影響而形成海洋性氣候、季風氣候以及大陸干旱氣候等不同的濕度帶，這種濕度帶基本平行于經度，而土壤亦隨之發(fā)生規(guī)律的分布，稱之為土壤分布的經度地帶性。我國土壤由東向西依次為：暗棕壤——黑土——黑鈣土——栗鈣土——棕鈣土——灰漠土——漠境土壤。

（三）土壤分布的垂直地帶性

土壤分布的垂直地帶性是指土壤隨地勢的增高而發(fā)生的土壤演變規(guī)律。因為地形高低差異，水熱條件存在差異，植被分布亦不同，從而土壤形成發(fā)育及分布在垂直方向上發(fā)生有規(guī)律的分布。相似經度不同緯度的山地，自南而北，帶譜逐漸簡單，同類土壤分布高度逐漸降低相似緯度不同經度的山地，自東向西，帶譜組成趨于復雜，同類土壤分布高度逐漸增高坡向對土壤的垂直分布也有影響。同類土壤北坡高度上升；下部差異大，向上逐漸趨于一致。三、

土壤的地域分布規(guī)律（一）土壤的中域分布規(guī)律在中型地形條件下地帶性土類與非地帶性土類按不同地形部位呈現有規(guī)律性的組合現象一般有枝形、扇形和盆性三種組合形式枝形土壤組合廣泛出現于高原與山地丘陵區(qū)，由于河谷發(fā)育，隨水系的樹枝狀伸展，形成樹枝狀土壤組合，由地帶性土壤、水成土和半水成土壤組成。如我國黃土高原溝谷多