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,俄國土壤學家道庫恰耶夫（V．V．Dokuchaiev）從土壤發生學的觀點,認為土壤的性質是氣候、生物、地形、母質和時間等成土因素綜合作用的結果. 土壤是發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）.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）土壤形成的母質因素
    風化作用使巖石破碎,理化性質改變,形成結構疏松的風化殼,其上部可稱為土壤母質.如果風化殼保留在原地,形成殘積物,便稱為殘積母質；如果在重力、流水、風力、冰川等作用下風化物質被遷移形成崩積物、沖積物、海積物、湖積物、冰磧物和風積物等,則稱為運積母質.成土母質是土壤形成的物質基礎和植物礦質養分元素（氮除外）的最初來源.母質代表土壤的初始狀態,它在氣候與生物的作用下,經過上千年的時間,才逐漸轉變成可生長植物的土壤.母質對土壤的物理性狀和化學組成均產生重要的作用,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,母質與土壤間性質的差別也愈大,盡管如此,土壤中總會保存有母質的某些特征.
    首先,成土母質的類型與土壤質地關系密切.不同造巖礦物的抗風化能力差別顯著,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,發育在基性巖母質上的土壤質地一般較細,含粉砂和粘粒較多,含砂粒較少；發育在石英含量較高的酸性巖母質上的土壤質地一般較粗,即含砂粒較多而含粉砂和粘粒較少.此外,發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育的土壤具有明顯的質地分層特征.
    其次,土壤的礦物組成和化學組成深受成土母質的影響.不同巖石的礦物組成有明顯的差別,使其上發育的土壤的礦物組成也就不同.發育在基性巖母質上的土壤,含角閃石、輝石、黑云母等深色礦物較多；發育在酸性巖母質上的土壤,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上發育的土壤,含水云母和綠泥石等粘土礦物較多,河流沖積物上發育的土壤亦富含水云母,湖積物上發育的土壤中多蒙脫石和水云母等粘土礦物.從化學組成方面看,基性巖母質上的土壤一般鐵、錳、鎂、鈣含量高于酸性巖母質上的土壤,而硅、鈉、鉀含量則低于酸性巖母質上的土壤,石灰巖母質上的土壤,鈣的含量最高.
    （2）土壤形成的氣候因素
    氣候對于土壤形成的影響,表現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、化學過程的性質與強度的影響.通常溫度每增加10℃,化學反應速度平均增加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,一年中土壤凍結達幾個月之久,微生物分解作用非常緩慢,使有機質積累起來；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,使有機質含量趨于減少.
    氣候還可以通過影響巖石風化過程以及植被類型等間接地影響土壤的形成和發育.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、蒸發以及不同植被生產力的變化,有機殘體歸還逐漸增多,化學與生物風化逐漸增強,風化殼逐漸加厚 .
    （3）土壤形成的生物因素
    生物是土壤有機物質的來源和土壤形成過程中最活躍的因素.土壤的本質特征——肥力的產生與生物的作用是密切相關的.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得以生長,同時產生大量分泌物對巖石進行化學、生物風化；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、水體和大氣中的養分元素,并通過光合作用制造有機質,然后以枯枝落葉和殘體的形式將有機養分歸還給地表.不同植被類型的養分歸還量與歸還形式的差異是導致土壤有機質含量高低的根本原因.例如,森林土壤的有機質含量一般低于草地,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,而樹木的根系分布很深,直接提供給土壤表層的有機質不多,主要是以落葉的形式將有機質歸還到地表.動物除以排泄物、分泌物和殘體的形式為土壤提供有機質,并通過啃食和搬運促進有機殘體的轉化外,有些動物如蚯蚓、白蟻還可通過對土體的攪動,改變土壤結構、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、轉化和腐殖質的合成.
    （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、能量的再分配而間接地作用于土壤的.在山區,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,導致土壤的組成成分和理化性質均發生顯著的垂直地帶分化.對美國西南部山區土壤特性的考察發現,土壤有機質含量、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的遷移,所以很難發育成深厚的土壤；而在平坦的地形部位,地表疏松物質的侵蝕速率較慢,使成土母質得以在較穩定的氣候、生物條件下逐漸發育成深厚的土壤.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,從而導致土壤中物理、化學和生物過程的差異.
    （5）土壤形成的時間因素
    在上述各種成土因素中,母質和地形是比較穩定的影響因素,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境中,以及堅硬巖石上形成的殘積母質上,可能需要數千年的時間才能形成土壤發生層,例如在沙丘土中,特別是在林下,典型灰壤的發育需要1000～1500年.但在變化比較緩和的環境條件中,以及利于成土過程進行的疏松成土母質上,土壤剖面的發育要快得多.
    土壤發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稱為絕對年齡.例如,北半球現存的土壤大多是在第四紀冰川退卻后形成和發育的.高緯地區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的土壤絕對年齡可能達到數十萬年至百萬年,其起源可追溯到第三紀.
    由土壤的發育階段和發育程度所決定的土壤年齡稱為相對年齡.在適宜的條件下,成土母質首先在生物的作用下進入幼年土壤發育階段,這一階段的特點是土體很薄,有機質在表土積累,化學-生物風化作用與淋溶作用很弱,剖面分化為A層和C層,土壤的性質在很大程度上還保留著母質的特征.隨著B層的形成和發育,土壤進入成熟階段,這一階段有機質積累旺盛,易風化的礦物質強烈分解,在淀積層中粘粒大量積聚,土壤肥力和自然生產力均達到最高水平.經過相當長的時間以后,成熟土壤出現強烈的剖面分化,出現E層,并使A層和B層的特征發生顯著差異,有機質累積過程減弱,礦物質分解進入最后階段,只有抗風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,人類生產活動對土壤形成的影響亦不容忽視,主要表現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,典型例子是農業生產活動,它以稻、麥、玉米、大豆等一年生草本農作物代替天然植被,這種人工栽培的植物群落結構單一,必須在大量額外的物質、能量輸入和人類精心的護理下才能獲得高產.因此,人類通過耕耘改變土壤的結構、保水性、通氣性；通過灌溉改變土壤的水分、溫度狀況；通過農作物的收獲將本應歸還土壤的部分有機質剝奪,改變土壤的養分循環狀況；再通過施用化肥和有機肥補充養分的損失,從而改變土壤的營養元素組成、數量和微生物活動等.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、高產的耕作土壤,如水稻土等；同時由于違反自然成土過程的規律,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.其中生物起著主導作用.土壤是一定時期內,在一定的氣候和地形條件下,活有機體作用于成土母質而形成的.
    匿名用戶 | 2017-05-19 05:00

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