土壤是怎么形成的

匿名用戶 | 2017-05-19 05:00

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  • 土壤
    土壤的形成
    在19世紀末,俄國土壤學(xué)家道庫恰耶夫（V．V．Dokuchaiev）從土壤發(fā)生學(xué)的觀點,認為土壤的性質(zhì)是氣候、生物、地形、母質(zhì)和時間等成土因素綜合作用的結(jié)果. 土壤是發(fā)育于地球陸地表面具有一定肥力且能夠生長植物的疏松表層（包括海、湖淺水區(qū)）.它是地球表面上的附著物,人力可以搬動土壤
    土壤形成因素:
    （1）土壤形成的母質(zhì)因素
    風(fēng)化作用使巖石破碎,理化性質(zhì)改變,形成結(jié)構(gòu)疏松的風(fēng)化殼,其上部可稱為土壤母質(zhì).如果風(fēng)化殼保留在原地,形成殘積物,便稱為殘積母質(zhì)；如果在重力、流水、風(fēng)力、冰川等作用下風(fēng)化物質(zhì)被遷移形成崩積物、沖積物、海積物、湖積物、冰磧物和風(fēng)積物等,則稱為運積母質(zhì).成土母質(zhì)是土壤形成的物質(zhì)基礎(chǔ)和植物礦質(zhì)養(yǎng)分元素（氮除外）的最初來源.母質(zhì)代表土壤的初始狀態(tài),它在氣候與生物的作用下,經(jīng)過上千年的時間,才逐漸轉(zhuǎn)變成可生長植物的土壤.母質(zhì)對土壤的物理性狀和化學(xué)組成均產(chǎn)生重要的作用,這種作用在土壤形成的初期階段最為顯著.隨著成土過程進行得愈久,母質(zhì)與土壤間性質(zhì)的差別也愈大,盡管如此,土壤中總會保存有母質(zhì)的某些特征.
    首先,成土母質(zhì)的類型與土壤質(zhì)地關(guān)系密切.不同造巖礦物的抗風(fēng)化能力差別顯著,其由大到小的順序大致為：石英→白云母→鉀長石→黑云母→鈉長石→角閃石→輝石→鈣長石→橄欖石.因此,發(fā)育在基性巖母質(zhì)上的土壤質(zhì)地一般較細,含粉砂和粘粒較多,含砂粒較少；發(fā)育在石英含量較高的酸性巖母質(zhì)上的土壤質(zhì)地一般較粗,即含砂粒較多而含粉砂和粘粒較少.此外,發(fā)育在殘積物和坡積物上的土壤含石塊較多,而在洪積物和沖積物上發(fā)育的土壤具有明顯的質(zhì)地分層特征.
    其次,土壤的礦物組成和化學(xué)組成深受成土母質(zhì)的影響.不同巖石的礦物組成有明顯的差別,使其上發(fā)育的土壤的礦物組成也就不同.發(fā)育在基性巖母質(zhì)上的土壤,含角閃石、輝石、黑云母等深色礦物較多；發(fā)育在酸性巖母質(zhì)上的土壤,含石英、正長石和白云母等淺色礦物較多；其他如冰磧物和黃土母質(zhì)上發(fā)育的土壤,含水云母和綠泥石等粘土礦物較多,河流沖積物上發(fā)育的土壤亦富含水云母,湖積物上發(fā)育的土壤中多蒙脫石和水云母等粘土礦物.從化學(xué)組成方面看,基性巖母質(zhì)上的土壤一般鐵、錳、鎂、鈣含量高于酸性巖母質(zhì)上的土壤,而硅、鈉、鉀含量則低于酸性巖母質(zhì)上的土壤,石灰?guī)r母質(zhì)上的土壤,鈣的含量最高.
    （2）土壤形成的氣候因素
    氣候?qū)τ谕寥佬纬傻挠绊?表現(xiàn)為直接影響和間接影響兩個方面.直接影響指通過土壤與大氣之間經(jīng)常進行的水分和熱量交換,對土壤水、熱狀況和土壤中物理、化學(xué)過程的性質(zhì)與強度的影響.通常溫度每增加10℃,化學(xué)反應(yīng)速度平均增加1～2倍；溫度從0℃增加到50℃,化合物的解離度增加7倍.在寒冷的氣候條件下,一年中土壤凍結(jié)達幾個月之久,微生物分解作用非常緩慢,使有機質(zhì)積累起來；而在常年溫暖濕潤的氣候條件下,微生物活動旺盛,全年都能分解有機質(zhì),使有機質(zhì)含量趨于減少.
    氣候還可以通過影響巖石風(fēng)化過程以及植被類型等間接地影響土壤的形成和發(fā)育.一個顯著的例子是,從干燥的荒漠地帶或低溫的苔原地帶到高溫多雨的熱帶雨林地帶,隨著溫度、降水、蒸發(fā)以及不同植被生產(chǎn)力的變化,有機殘體歸還逐漸增多,化學(xué)與生物風(fēng)化逐漸增強,風(fēng)化殼逐漸加厚 .
    （3）土壤形成的生物因素
    生物是土壤有機物質(zhì)的來源和土壤形成過程中最活躍的因素.土壤的本質(zhì)特征——肥力的產(chǎn)生與生物的作用是密切相關(guān)的.在生物作用下從巖石到土壤的形成過程見圖9-7.
    巖石表面在適宜的日照和濕度條件下滋生出苔薛類生物,它們依靠雨水中溶解的微量巖石礦物質(zhì)得以生長,同時產(chǎn)生大量分泌物對巖石進行化學(xué)、生物風(fēng)化；隨著苔蘚類的大量繁殖,生物與巖石之間的相互作用日益加強,巖石表面慢慢地形成了土壤；此后,一些高等植物在年幼的土壤上逐漸發(fā)展起來,形成土體的明顯分化.
    在生物因素中,植物起著最為重要的作用.綠色植物有選擇地吸收母質(zhì)、水體和大氣中的養(yǎng)分元素,并通過光合作用制造有機質(zhì),然后以枯枝落葉和殘體的形式將有機養(yǎng)分歸還給地表.不同植被類型的養(yǎng)分歸還量與歸還形式的差異是導(dǎo)致土壤有機質(zhì)含量高低的根本原因.例如,森林土壤的有機質(zhì)含量一般低于草地,這是因為草類根系茂密且集中在近地表的土壤中,向下則根系的集中程度遞減,從而為土壤表層提供了大量的有機質(zhì),而樹木的根系分布很深,直接提供給土壤表層的有機質(zhì)不多,主要是以落葉的形式將有機質(zhì)歸還到地表.動物除以排泄物、分泌物和殘體的形式為土壤提供有機質(zhì),并通過啃食和搬運促進有機殘體的轉(zhuǎn)化外,有些動物如蚯蚓、白蟻還可通過對土體的攪動,改變土壤結(jié)構(gòu)、孔隙度和土層排列等.微生物在成土過程中的主要功能是有機殘體的分解、轉(zhuǎn)化和腐殖質(zhì)的合成.
    （4）土壤形成的地形因素
    地形對土壤形成的影響主要是通過引起物質(zhì)、能量的再分配而間接地作用于土壤的.在山區(qū),由于溫度.降水和濕度隨著地勢升高的垂直變化,形成不同的氣候和植被帶,導(dǎo)致土壤的組成成分和理化性質(zhì)均發(fā)生顯著的垂直地帶分化.對美國西南部山區(qū)土壤特性的考察發(fā)現(xiàn),土壤有機質(zhì)含量、總孔隙度和持水量均隨海拔高度的升高而增加,而pH值隨海拔高度的升高而降低[1].此外,坡度和坡向也可改變水、熱條件和植被狀況,從而影響土壤的發(fā)育.在陡峭的山坡上,由于重力作用和地表徑流的侵蝕力往往加速疏松地表物質(zhì)的遷移,所以很難發(fā)育成深厚的土壤；而在平坦的地形部位,地表疏松物質(zhì)的侵蝕速率較慢,使成土母質(zhì)得以在較穩(wěn)定的氣候、生物條件下逐漸發(fā)育成深厚的土壤.陽坡由于接受太陽輻射能多于陰坡,溫度狀況比陰坡好,但水分狀況比陰坡差,植被的覆蓋度一般是陽坡低于陰坡,從而導(dǎo)致土壤中物理、化學(xué)和生物過程的差異.
    （5）土壤形成的時間因素
    在上述各種成土因素中,母質(zhì)和地形是比較穩(wěn)定的影響因素,氣候和生物則是比較活躍的影響因素,它們在土壤形成中的作用隨著時間的演變而不斷變化.因此,土壤是一個經(jīng)歷著不斷變化的自然實體,并且它的形成過程是相當緩慢的.在酷熱、嚴寒、干旱和洪澇等極端環(huán)境中,以及堅硬巖石上形成的殘積母質(zhì)上,可能需要數(shù)千年的時間才能形成土壤發(fā)生層,例如在沙丘土中,特別是在林下,典型灰壤的發(fā)育需要1000～1500年.但在變化比較緩和的環(huán)境條件中,以及利于成土過程進行的疏松成土母質(zhì)上,土壤剖面的發(fā)育要快得多.
    土壤發(fā)育時間的長短稱為土壤年齡.從土壤開始形成時起直到目前為止的年數(shù)稱為絕對年齡.例如,北半球現(xiàn)存的土壤大多是在第四紀冰川退卻后形成和發(fā)育的.高緯地區(qū)冰磧物上的土壤絕對年齡一般不超過一萬年,低緯未受冰川收用地區(qū)的土壤絕對年齡可能達到數(shù)十萬年至百萬年,其起源可追溯到第三紀.
    由土壤的發(fā)育階段和發(fā)育程度所決定的土壤年齡稱為相對年齡.在適宜的條件下,成土母質(zhì)首先在生物的作用下進入幼年土壤發(fā)育階段,這一階段的特點是土體很薄,有機質(zhì)在表土積累,化學(xué)-生物風(fēng)化作用與淋溶作用很弱,剖面分化為A層和C層,土壤的性質(zhì)在很大程度上還保留著母質(zhì)的特征.隨著B層的形成和發(fā)育,土壤進入成熟階段,這一階段有機質(zhì)積累旺盛,易風(fēng)化的礦物質(zhì)強烈分解,在淀積層中粘粒大量積聚,土壤肥力和自然生產(chǎn)力均達到最高水平.經(jīng)過相當長的時間以后,成熟土壤出現(xiàn)強烈的剖面分化,出現(xiàn)E層,并使A層和B層的特征發(fā)生顯著差異,有機質(zhì)累積過程減弱,礦物質(zhì)分解進入最后階段,只有抗風(fēng)化最強的礦物殘留在土體中,淀積層中粘粒積聚形成粘盤,土壤進入老年階段,這一階段土壤的肥力和自然生產(chǎn)力都明顯降低.
    （6）土壤形成的人類因素
    在五大自然成土因素之外,人類生產(chǎn)活動對土壤形成的影響亦不容忽視,主要表現(xiàn)在通過改變成土因素作用于土壤的形成與演化.其中以改變地表生物狀況的影響最為突出,典型例子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動,它以稻、麥、玉米、大豆等一年生草本農(nóng)作物代替天然植被,這種人工栽培的植物群落結(jié)構(gòu)單一,必須在大量額外的物質(zhì)、能量輸入和人類精心的護理下才能獲得高產(chǎn).因此,人類通過耕耘改變土壤的結(jié)構(gòu)、保水性、通氣性；通過灌溉改變土壤的水分、溫度狀況；通過農(nóng)作物的收獲將本應(yīng)歸還土壤的部分有機質(zhì)剝奪,改變土壤的養(yǎng)分循環(huán)狀況；再通過施用化肥和有機肥補充養(yǎng)分的損失,從而改變土壤的營養(yǎng)元素組成、數(shù)量和微生物活動等.最終將自然土壤改造成為各種耕作土壤.人類活動對土壤的積極影響是培育出一些肥沃、高產(chǎn)的耕作土壤,如水稻土等；同時由于違反自然成土過程的規(guī)律,人類活動也造成了土壤退化如肥力下降、水土流失、鹽漬化、沼澤化、荒漠化和土壤污染等消極影響.
    成土因素學(xué)說的基本觀點可概括為：
    ①土壤是一種獨立的自然體,它是在各種成土因素非常復(fù)雜的相互作用下形成的.
    ②對于土壤的形成來說,各種成土因素具有同等重要性和相互不可替代性.其中生物起著主導(dǎo)作用.土壤是一定時期內(nèi),在一定的氣候和地形條件下,活有機體作用于成土母質(zhì)而形成的.
    匿名用戶 | 2017-05-19 05:00

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