第三节　土壤的形成

土壤处于岩石圈、大气圈、水圈和生物圈的交界面上，是陆地表面各种物质（固态的、气态的、液态的、有机的、无机的）能量交换、形态转换最为活跃和频繁的场所。作为独立的历史自然体，土壤既具有其本身特有的发生和发展规律，又有其在分布上的地理规律。它是成土母质在一定水热条件和生物的作用下，经过一系列物理、化学和生物化学的作用而形成的。

一、形成因素

土壤形成因素又称成土因素，是影响土壤形成和发育的基本因素，它是一种物质、力、条件或关系或它们的组合，这些因素已经对土壤形成产生了影响或将继续影响土壤的形成和发育。

土壤形成因素包括自然因素和人为因素。其中，自然成土因素包括母质、生物、气候、地形和时间，这些因素是土壤形成的基础和内在因素。而人类活动也是土壤形成的重要因素，可对土壤性质和发展方向产生深刻影响，有时甚至起着主导作用。

（一）母质

通常把与土壤形成有关的块状固结的岩体称为母岩，而把与土壤发生直接联系的母岩风化物及其再积物称为母质。它是形成土壤的物质基础，是土壤的前身。其在土壤形成中的作用可大体概括为以下三方面。

1.母质矿物、化学特性对成土过程的速度、性质和方向的影响

不同母质因其矿物组成、理化性质的不同，在其他成土因素的作用下，直接影响着成土过程的速度、性质和方向。例如，在石英含量较高的花岗岩风化物中，抗风化很强的石英颗粒仍可保存在所发育的土壤中，而且因其所含的盐基成分（钾、钠、钙、镁）较少，在强淋溶下，极易完成淋失，使土壤呈酸性反应；反之，富含盐基成分的基性岩，如玄武岩、辉绿岩等风化物，则因不含石英，盐基丰富，抗淋溶作用较强。

2.母质的粗细及层理变化对土壤发育的影响

母质的机械组成和矿物风化特征直接影响土壤质地，从而影响土壤形成以及一系列土壤理化性质。例如，对于砂质或砾质母质，水分可以自上而下的迅速穿过，在土壤中滞留和作用时间短，而不易引起母质中的化学风化，故其成土作用和土壤剖面发育缓慢。而壤质母质透水性适宜，最有利于当地各成土因素的作用，形成的土壤常具有明显的层次性。

3.母质层次的不均一性也会影响土壤的发育和形态特征

如冲积母质的砂黏间层所发育的土壤易在砂层之下、黏层之上形成滞水层。

（二）生物

土壤形成的生物因素包括植物、土壤动物和土壤微生物。生物因素促进土壤形成中有机质的合成和分解。只有当母质中出现了微生物和植物时，土壤的形成才真正开始。

微生物是地球上最古老的生物体，已存在数十亿年，它们早在出现高等植物以前就已发生作用，土壤微生物对成土的作用是多方面的，且非常复杂，其中最主要的是作为分解者推动土壤生物小循环不断发展。

植物通过合成有机质向土壤中提供有机物质和能量，促使母质肥力因素的改变，它的根部还可分泌二氧化碳和某些有机酸类，影响土壤中一系列的生物化学和物理化学作用；根系还能调节土壤微生物区系，促进或抑制某些生物和化学过程；同时根在土壤中伸展穿插的机械作用，可促进土壤结构体的形成。在一定的气候条件下，植物与微生物的特定组合决定了土壤形成发展速度与方向，产生相应的土壤类型。

土壤动物对土壤形成的影响也是不可忽视的。自微小的原生动物至高等脊椎动物所构成的动物区系，均以其特定的方式参加了土壤中有机残体的破碎与分解作用，并通过搬运、疏松土壤及母质影响土壤物理性质。某些动物如蚯蚓还可参与土壤结构体的形成，其分泌物可引起土壤的化学成分的改变。

（三）气候

气候不仅直接影响土壤的水热状况和物质的转化和迁移，而且还可通过改变生物群落（包括植被类型、动植物生态等）影响土壤的形成。地球上不同地带由于热量、降水量及干湿度的差异，其天然植被互不相同，土壤类型也不相同。此外，气候条件还可影响土壤形成速率。

（四）地形

在成土过程中，地形是影响土壤和环境之间进行物质、能量交换的一个重要条件，它与母质、生物、气候等因素的作用不同。其主要通过影响其他成土因素对土壤形成起作用。由于地形影响着水、热条件的再分配，从而影响母质和植被的类型，所以不同地形条件下形成的土壤类型均表现出明显的垂直变化特点。地形还通过地表物质的再分配过程影响土壤形成。

（五）时间

时间因素可体现土壤的不断发展。正像一切历史自然体一样，土壤也有一定的年龄。土壤年龄是指土壤发生发育时间的长短。通常把土壤年龄分为绝对年龄和相对年龄。绝对年龄是指该土壤在当地新鲜风化层或新母质上开始发育时算起迄今所经历的时间，通常用年表示；相对年龄则是指土壤发育阶段或土壤的发育程度。土壤剖面发育明显，土壤厚度大，发育度高，相对年龄大；反之相对年龄小。我们通常说的土壤年龄是指土壤发育程度，而不是年数，亦即通常所谓的相对年龄。

（六）人类活动对土壤发生演化的作用

人类活动在土壤形成过程中具有独特的作用，有人将其作为第六个因素，但它与其他五个自然因素有本质区别。因为人类活动对土壤的影响是有意识、有目的、定向的，具有社会性，它受着社会制度和社会生产力的影响。同时，人类对土壤影响具有双重性，利用合理则有助于土壤质量的提高；但如利用不当，就会破坏土壤。

上述各种成土因素可概括分为自然成土因素（母质、生物、气候、地形、时间）和人类活动因素，前者存在于一切土壤形成过程中，产生自然土壤；后者是在人类社会活动的范围内起作用，对自然土壤施加影响，可改变土壤的发育程度和发育方向。某一成土因素的改变，会引发其他成土因素的改变。土壤形成的物质基础是母质，能量的基本来源是气候，生物则把物质循环和能量交换向形成土壤的方向发展，使无机能转变为有机能、太阳能转变为生物化学能，促进有机质的积累和土壤肥力的产生，地形、时间以及人类活动则影响土壤的形成速度和发育程度及方向。

二、土壤形成过程

（一）土壤形成过程的实质

植物营养因素在生物体和土壤之间的循环（吸收、固定和释放的过程），称为生物小循环。其结果使植物营养元素逐渐在土壤中增加，累积的方向是向上的；与之相反，岩石风化作用则是促进物质的地质大循环。所谓物质的地质大循环是指地面的岩石的风化、风化产物的淋溶与搬运、堆积，进而产生成岩作用，这是地球表面恒定的周而复始的大循环。物质大循环是一个地质学的过程，每一轮循环所需时间长，作用范围广；生物小循环则是生物学的过程，每一轮循环的时间短，范围小。土壤形成是一个综合性的过程，其实质是物质的地质大循环和生物小循环的对立统一，其中以小循环为矛盾的主要方面。因为地质大循环是物质的淋失过程，生物小循环是土壤元素的集中过程，二者是矛盾的。但如果无地质大循环，生物小循环就不能进行；无生物小循环，仅地质大循环，土壤则难以形成。地质大循环和生物小循环的共同作用是土壤发生的基础。在土壤形成过程中，两种循环过程相互渗透和不可分割地同时同地进行，它们之间通过土壤而相互连接在一起。

（二）主要的成土过程

主要的成土过程是地壳表面的岩石风化体及其搬运的沉积体，受其所处环境因素的作用，形成具有一定剖面形态和肥力特征的土壤的历程。因此，土壤的形成过程可以看作是成土因素的函数。由于各地区成土因素的差异，在不同的自然因素综合作用下，大小循环所表现的形式不同，由此产生土壤类型的分化。根据成土过程中物质交换和能量转化的特点和差异，土壤基本表现出原始成土、有机质积聚、富铝化、钙化、盐化、碱化、灰化、潜育化等成土过程。

1.原始成土过程

从岩石露出地表着生微生物和低等植物开始到高等植物定居之间形成的土壤过程，称为原始成土过程。包括三个阶段，即岩石表面着生蓝藻、绿藻和硅藻等岩生微生物“岩漆”阶段；其次为地衣对原生矿物发生强烈的破坏性影响的“地衣”阶段；第三个阶段为苔藓阶段，生物风化与成土过程的速度大大增加，为高等绿色植物的生长准备了肥沃的基质。原始成土过程多发生在高山区，也可以与岩石风化同时同步进行。

2.有机质积聚过程

有机质积聚过程是在木本或草本植被下，土体上部有机质增加的过程，它是生物因素在土壤形成过程中的具体体现，普遍存在于各种土壤中。由于成土条件的差异，有机质及其分解与积累也可有较大的差异。据此可将有机质积聚过程进一步划分为腐殖化、粗腐殖化及泥炭化三种。具体体现为6种类型：①漠土有机质积聚过程；②草原土有机质积聚过程；③草甸土有机质积聚过程；④林下有机质积聚过程；⑤高寒草甸土有机质积聚过程；⑥泥炭积聚过程。

3.富铝化过程

富铝化过程又称为脱硅过程或脱硅富铝化过程。它是热带、亚热带地区土壤物质由于矿物的分化，形成弱碱性条件，促进可溶性盐基及硅酸的大量流失，而造成铁铝在土体内相对富集的过程。因此它包括两方面的作用，即脱硅作用和铁铝相对富集作用。

4.钙化过程

主要出现在干旱及半干旱地区。由于成土母质富含碳酸盐，在季节性的淋溶作用下，土体中碳酸钙可向下迁移至一定深度，以不同形态（假菌丝、结核、层状等）累积为钙积层，其碳酸钙含量一般在10%～20%之间，因土类和地区不同而异。

5.盐化过程

指地表水、地下水以及母质中含有的盐分，在强烈的蒸发作用下，通过土壤水的垂直和水平移动，逐渐向地表积聚（现代积盐作用），或是已脱离地下水或地表水的影响，而表现为残余积盐特点（残余积盐作用）的过程，多发生于干旱气候条件。参与作用的盐分主要是一些中性盐，如NaCl、Na2SO4、MgSO4等。在受海水影响的滨海地区，土壤也可发生盐化，盐分一般以NaCl占绝对优势。

6.碱化过程

碱化过程是土壤中交换性钠或交换性镁增加的过程，该过程又称为钠质化过程。碱化过程的结果可使土壤呈强碱性反应，pH>9.0，土壤黏粒被高度分散，物理性质极差。

7.灰化过程

灰化过程是指在冷湿的针叶林生物气候条件下土壤中发生的铁铝通过配位反应而迁移的过程。

在寒带和寒温带湿润气候条件下，由于针叶林的残落物被真菌分解，产生强酸性的富啡酸，对土壤矿物起着很强的分解作用。在酸性介质中，矿物分解使硅、铝、铁分离，铁、铝与有机配位体作用而向下迁移，在一定的深度形成灰化淀积层；而二氧化硅残留在土层上部，形成灰白色的土层。

8.潜育化过程

潜育化过程的产生要求具备土壤长期渍水、有机质处于嫌气分解状态这两种条件。该过程中铁锰强烈还原，形成灰-灰绿色的土体。有时，由于“铁解”作用，而使土壤胶体破坏，土壤变酸。该过程主要出现在排水不良的水稻土和沼泽土中，往往发生在剖面下部的永久地下水位以下。