第六章土壤圈2形成分类分布

第二节土壤形成与地理环境间的关系一、土壤因素学说二、成土因素对土壤形成的作用三、土壤形成的基本规律四、主要成土作用土壤是成土母质在一定水热条件和生物作用下，并经过一系列的物理、化学和生物化学过程形成的。母质层与环境之间发生了频繁的物质能量交换和转化形成土壤腐殖质和粘土矿物，发育了层次分明的土壤剖面，也出现了具有肥力的土壤。一、成土因素学说道库恰耶夫的土壤因素学说函数关系方程

∏=f(K,O,E,P)T

∏为土壤；K为气候；E为岩石；P为地形；T为时间；O为生物

基本观点：1、土壤是母质、气候、生物、地形和时间五大自然因素综合作用的产物。2、所有的成土因素始终同时存在并同等重要和相互不可替代地参与了土壤形成过程。3、土壤永远受制于成土因素的发展变化而不断地形成演化；土壤是一个运动着的和有生有灭或有进有退的自然体。4、土壤形成因素存在着地理分布规律，特别是有由极地经温带至赤道的地带性规律。不足没有指出土壤形成过程中的主要因素；没有指出人类活动在成土中的特殊作用。二、成土因素对土壤形成的作用（一）母质因素（二）气候因素（三）生物因素（四）地形因素（五）时间因素（六）人类生产活动岩石风化后形成的疏松碎屑物称为母质。母质是形成土壤的物质基础和基本材料，母质与土壤间存在着“血缘”关系，它对土壤的形成过程和土壤属性均有很大影响。（一）母质在土壤形成中的作用1、母质影响土壤的矿物组成对原生矿物来讲，而酸性盐发育的土壤则含石英、正长石、白云母等浅色矿物较多，往往形成酸性粗质土；基性盐母质发育的土壤含角闪石、辉石、黑云母等深色矿物较多，一般形成土层较厚的粘质土。对次生矿物来讲，斜长石和基性岩母质发育的土壤含有较多的三水铝矿，酸性岩中的钾长石发育的土壤则以高岭石为多。冰馈物和黄土中含水云母和绿泥石较多；下蜀黄土中水云母为主；页岩和河流冲积物富含水云母；紫色页岩、湖积物和淤积物多蒙脱石和水云母。蒙脱型粘性母质易发育成变性土。

2、母质影响成土过程的速度、性质和方向如粗质地的山坡堆积物，水分易透过，不易引起化学风化，故成土作用进行很慢；粘实的湖积物母质，水分渗透性极差，易引起土壤潜育化的发展，粘粒的垂直移动极少；只有在壤性母质中，透水性适中，有利于各种成土因素的作用，使土壤在一定的地带呈现有规律的定向发育。亚热带地区，石灰岩和紫色岩上发育的土壤，盐基淋失慢，脱硅富铝化弱，形成石灰土和紫色土；花岗岩发育的土壤，则形成酸性红壤。3、母质影响土壤的理化性状如石英含量丰富的花岗岩等酸性岩风化体上发育的土壤，质地较轻，酸性反应，养分缺乏；富含盐基成分多的玄武岩等基性岩风化体上发育的土壤，质地较粘重，养分较丰富，中性至碱性反应。钾长石风化后形成的土壤有较多的钾；斜长石风化后形成的土壤有较多的钙；辉石和角闪石风化后形成的土壤有较多的铁、镁、钙等元素；含磷量多的石灰岩母质在成土过程中石灰质淋失，磷在土壤中含量很高。成土母质影响土壤的质地。如发育在残积物上的土壤中含石块较多；发育在坡积物上的土壤质地虽然较细，但夹有带棱角的石块；发育在黄土母质上的土壤，由于黄土质地以粉沙为主，所以土壤质地多为粉土或粉壤土。发育在洪积物及淤积物上的土壤，其上下层质地变化较大，而同一沉积层次质地比较均一。红壤、黄壤、砖红壤的质地，在石灰岩、玄武岩和红色风化壳上较粘重，在花岗岩及砂页岩上居中，在砂岩、片岩及砂质沉积物上最轻。4、母质的层次性影响土壤的剖面构造河流冲积物母质具有明显的质地层次性，所发育的土壤剖面都带有原沉积层构型的特征，土体呈现沙粘交错的层次结构。一般地说，成土过程进行得愈久，母质与土壤的性质差别就愈大。但母质的某些性质却仍会顽强地保留在土壤中。（二）气候对土壤形成的影响气候对土壤形成的影响主要体现在两个方面：一是直接参与母质的风化，影响矿物质的分解与合成及物质的积累和淋失；二是控制植物生长和微生物活动，影响有机质的积累和分解，决定养料物质循环的速度。气候对土壤形成的影响主要包括温度和湿度两个方面。1、气候影响土壤有机质的含量一般的趋势是，降水量大，植物生长繁茂，进入土壤的有机质就越多，但土壤有机质的含量多少还与温度有着密切的关系。温热多雨地区，植物生长茂盛而使有机质合成多，但分解也快，土壤有机质累积少；温暖湿润地区，温湿同步，有利于植物生长，但干冷季节来得早，有机质分解缓慢，土壤有机质累积较多；干旱少雨地区，植物生长稀疏，土壤有机质的合成量也少。2、气候对土壤风化作用的影响母岩和土壤中矿物质的风化速率直接受热量和水分控制。一般情况下，温度每增加10℃,化学反应速度平均增长1~2倍。温度从０℃增加到5０℃,化合物的解离度增加７倍，因此，热带地区岩石矿物风化速率和土壤形成速率、风化壳和土层厚度比温带和寒带地区都要大得多。如花岗岩风化壳在广东可达30～４0米,浙江一般５～６米，而青海高原常不足１米。３、气候因素影响土壤中物质迁移在干旱地带，降水量少，土壤淋溶作用较弱，一些易溶性矿物成分和植物养料多保留于土壤中，而在湿润地区则相反。4、气候因素对成土方向和粘土矿物类型的影响在热带地区，只有在充分的水分条件下，高温才能促进原生矿物的深度风化，形成砖红壤；而在缺少水分的条件下，风化强度较弱，土壤向燥红土方向发展。我国温带湿润地区，粘土矿物一般以伊利石、蒙脱石、绿泥石和蛭石等２﹕1型粘土矿物为主；亚热带的湿润地区，粘土矿物一般以高岭石等1﹕1型粘土矿物为主；而在热带地区，粘土矿物主要是铁、铝、硅的氧化物为主。

由于气候带、植被和土壤之间存在明显的关系，许多土壤学家非常重视气候在土壤形成中的作用，并提出了土壤地带性的概念。

在中国温带，自西向东大气湿度递增，依次出现：棕漠土、灰棕漠土、灰漠土、棕钙土（灰钙土）、栗钙土、黑钙土和黑土。

在中国温带东部湿润区，由北而南热量递增，土壤分布依次为：暗棕壤、棕壤（褐土）、黄棕壤、黄壤、红壤和砖红壤。

（三）生物对土壤形成的影响生物因素是影响土壤形成的最活跃的因素，在土壤形成中起着主导作用。由于生物的生命活动，使营养元素向土壤表层富集，形成土壤腐殖质，使土壤具备肥力特性，推动土壤的形成和演化，所以从一定的意义上说，没有生物因素的作用，就没有土壤的形成过程。土壤形成的生物因素包括植物、土壤动物和土壤微生物1、植物在成土过程中的作用（１）合成有机质，富集养分植物，特别是高等绿色植物，把分散在母质、水体和大气中的营养元素选择性地吸收起来，合成有机质，聚积在母质表层，使母质表层的营养物质和能量逐渐丰富起来，使土壤肥力得以不断提高，推动了土壤的发展。据科夫达估计，在陆地上植物每年形成的生物量约为3.5×1010吨，相当于2.13×1017千卡的能量。不同植物所形成的有机质的性质、数量和积累方式等存在着差异。木本植物以多年生为主，形成的有机质每年只有一小部分堆积于地表，疏松多孔，形成的腐殖质层较薄，主要是富里酸，酸性强，品质较差，导致土壤酸化和矿物质淋失。草本植物以一年生为主，一年内植株的主体部分都要死亡，因而每年都有大量的有机残体进入土壤，形成深厚的腐殖质层，以胡敏酸为主，酸性不强，品质好，土壤呈中性或微碱性，易形成团粒结构。（2）植物根系活动促进土壤的形成根系分泌有机酸，促进岩石的风化；根系的穿插和挤压作用，有利于土壤结构的形成。（3）植被类型决定土壤形成过程的发展方向2、土壤动物在成土过程中的作用（１）动物残体是土壤有机质来源之一。（２）鞕毛虫、线虫等参与有机质的转化。（３）翻动、疏松土壤，有利于土壤良好结构的形成。3、微生物在成土过程中的作用

（1）分解有机质，释放各种养料，为植物吸收利用；（2）合成土壤腐殖质，发展土壤胶体性能；（3）固定大气中的氮素，增加土壤含氮量；（4）促进土壤物质的溶解和迁移，增加矿质养分的有效度（如铁细菌能促进土壤中铁溶解移动）。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，一方面使物质在地表进行再分配；另一方面是使土壤及母质在接受光、热条件方面发生差异，以及接受降水在土体的重新分配方面的差异。（四）地形对土壤形成的影响1、地形与母质的关系冲积物坡积物洪积物残积物地形对母质起着重新分配的作用。地形条件不同，母质发生不同程度的侵蚀、搬运和沉积，导致成土过程及发育程度的差异。如山地坡陡，土层浅薄，质地粗，养分缺乏，土壤发育年轻；平原地带土层深厚，土质细而均一；洼地土质粘重，常形成盐渍土或沼泽土。2、地形与水热条件的关系地形支配着地表径流，影响水分的重新分配，很大程度上决定着地下水的活动情况。在较高的地形部位，土壤中的物质易遭淋失；在地形低洼处，土壤中的物质不易淋溶，腐质殖较易积累。由于海拔高度、坡面角度、坡面方位等地形因素不同，导致水热状况的差异，这种差异直接反映到植物生长和有机质分解与合成的过程，从而影响着土壤的形成。（五）成土时间对土壤发育的影响时间是土壤发育的函数，成土时间越长，土体层次分化愈明显，土壤剖面发育越完整土壤与母质的差别就越大。1、土壤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的发育阶段或土壤的发育程度。2、土壤形成速率和所需的时间据报道，在湿润气候下，石灰岩只需100年就可产生剥蚀，而抗蚀性较强的砂岩经过200年才可看出风化的痕迹。我国南方的紫色砂岩经十余年的风化成土就可形成较肥沃的土壤，在俄罗斯平原上，3000年便可形成40cm厚的黑钙土。对于火山岩发育的幼年土壤，1.3年可形成1cm土层，而非洲的氧化土，每厘米土的形成时间却需750年。3、土壤形成的阶段性

Mohr和VanBaren曾把热带地区的土壤形成分为5个阶段：

1.初期：为未风化的母质；

2.青少年期：风化已经开始，但许多母质物质仍保留在土壤中；

3.壮年期：易风化的矿物大部分已分解，粘粒明显增加；

4.老年期：矿物分解已处于最后阶段，只有少数强抗风化的原生矿物被保存；

5.最后阶段：土壤发育已完成，原生矿物基本上彻底风化。（六）人类活动对土壤发生演化的影响

1、人类活动对土壤的影响是有意识、有目的的、定向的，人类活动对土壤形成的影响可以是较快的。

2、人类活动是社会性的，它受着社会制度和社会生产力的影响。人类活动在土壤形成过程中具有独特作用，与其它五个自然成土因素有本质区别。3、人类活动的影响可通过改变各自然因素而起作用，并可分为有利和有害两个方面。4、人类对土壤的影响也具有两重性，利用合理，有助于土壤肥力的提高；利用不当会破坏土壤，如我国不同地区的土壤退化主要是由于人类不合理地利用土壤引起的。人类活动起决定作用的情况下，使自然土壤发展进入到一个新的、更高级的发展阶段，即农业土壤发育过程。自然因素和人为因素共同影响着土壤的形成与发育，目前农业土壤的发育主要以人为因素为主。三、土壤形成的基本规律自然土壤形成的基本规律是地质大循环与生物小循环过程矛盾的统一。

地质大循环，是指结晶岩石矿物在外力作用下发生风化变成细碎而可溶物质，被流水搬运迁移到海洋经过漫长的地质年代变成沉积岩，当地壳上升，沉积岩又露出海面成为陆地，再次受到风化淋溶。生物小循环，是指植物吸收利用大循环释放出来的可溶性养分，通过生理活动制造成植物的活有机体，当植物有机体死亡之后，在微生物的分解作用下，又重新变为可被植物吸收利用的可溶性有机物。二者关系：地质大循环和生物小循环的共同作用是土壤发生的基础,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,土壤就难以形成。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着。它们之间通过土壤相互连结在一起。总起来说，地质大循环和生物小循环的关系是对立统一的关系。①对土壤养分来说，两者的方向是相反的、矛盾的。②生物小循环是在地质大循环的基础上进行的。③从地质历史时间来看，生物小循环是地质大循环中的一个小规模循环。④两者的对比关系共同决定着土壤的肥力状况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前形成的土壤过程，它是土壤形成作用的起始点。在高山冻寒气候条件的成土作用主要以原始过程为主。原始成土过程也可以与岩石风化同时同步进行四、主要成土过程是指在各种植被下，有机质在土体上部积累的过程，结果在土体上部形成暗色腐殖质层的过程。2、有机质积聚过程是指土体中粘土矿物的生成和聚集过程。可分为残积粘化过程和淋溶淀积粘化过程。粘化过程结果在土体心土层形成粘化层，主要发生层次深度在50cm~60cm，因这一深度水热条件比较稳定，适合于次生粘土矿物的产生。3、粘化过程是指干旱、半干旱区土壤钙的碳酸盐发生淋溶、淀积的过程。结果形成钙积层，其特征：呈假菌丝体、核状、斑点状，若出现层次浅、厚度大，成为生产上障碍层次。4、钙化过程5、盐化、脱盐过程盐化过程是指土体中各种易溶性盐类在土壤表层积聚的过程。发生在滨海区、干旱区、半干旱区，形成具盐化层的盐渍土。

脱盐化过程是指盐渍土中可溶性盐在降水、人为因素等作用下降低或排出土体或迁移到下层的过程。6、碱化、脱碱化过程

碱化过程是指土壤胶体上吸持较多交换性钠，使土壤呈碱性反应，并引起土壤物理性质恶化的过程。结果在土壤底层形成具碱化层的碱化土，pH值大于9.0。

脱碱化过程是指通过淋洗和化学改良，从土壤吸收性复合体上除去钠离子的过程。7、白浆化过程在季节性还原条件下，土体中出现还原离铁离锰作用，使腐殖质层下形成粉砂含量高、铁锰贫乏的白色淋溶层，在剖面中、下部形成铁锰粘粒富集的淀积层。8、灰化过程寒温带针叶林下，残落物经微生物分解产生酸性很强的富里酸，与金属离子络合，使铁铝发生强烈淋溶而到达下层淀积，使亚表层脱色，只留下极耐酸的SiO2呈灰白色土层（灰化层），在剖面下部形成较密实的棕色铁铝淀积层。

9、潴育化过程是指土壤形成中氧化还原交替进行的过程。形成潴育层，特点：产生锈斑锈纹、铁锰结核，发生于地下水浸润土层、地下水升降频繁区。如华北平原潮土区。10、潜育化过程是指土体中长期渍水，有机质嫌气分解，铁锰强烈还原为低价，形成潜育层，此层次呈蓝灰色或青灰色，主要发生在水稻土、沼泽土的下部剖面。11、富铝化过程是指土体中脱硅富铁铝的过程，形成网纹层，又称富铁铝化过程。如红壤形成中具有此成土过程。在热带、亚热带湿热气候条件下，硅酸盐矿物强烈分解，释放出盐基化合物及铁铝氧化物，风化液呈中性至碱性环境，盐基离子和硅酸大量淋失，铁铝因溶解度低而相对积累。盐基淋失后，虽然风化壳上部变为酸性环境，但铁铝在干热季节时在上层脱水成凝胶而不再移动，使表层铁铝氧化物愈积愈多，以致形成结核和铁盘。脱硅富铝化过程12、熟化过程

是指在人为因素影响下，通过耕作、施肥、灌溉等措施，改造土壤的土体构型，减弱或消除土壤中存在的障碍因素，协调土体水、肥、气、热等，使土壤肥力向有利于作物生长方向发展的过程。简单地说为人类定向培育土壤的过程。可分为旱耕熟化和水耕熟化。

13、退化过程

是指因自然环境不利因素和人为利用不当而引起土壤肥力下降，植物生长条件恶化和土壤生产力减退的过程。赵其国（1991）将之分为三类：土壤物理退化（坚实硬化、铁质硬化、侵蚀、沙化）、土壤化学退化（酸化、碱化、肥力减退、化学污染）、土壤生物退化（有机质减少、动植物区系减少）。第三节土壤分类及空间分布规律一、土壤分类（一）国外土壤分类（二）中国的土壤分类二、土壤空间分布规律三、土壤的地域分布规律四、耕作土壤分布规律五、世界土壤分布（一）国外土壤分类1.前苏联强调土壤的与成土因素和地理景观之间的相互关系，以成土因素及其对土壤的影响作为土壤分类的理论基础，以成土过程和土壤属性（土壤形态、土壤物理、土壤化学、矿物及生物等）作为土壤分类的依据。土壤分类系统中分土类、亚类、土属、土种、亚种、变种、土系、土相等８级。２．美国分类的具体指标是可以直接感知和定量测量的土壤属性，土壤类型划分只要一句土壤的诊断层和诊断特性。诊断层：凡是用于鉴别土壤类型，在性质上有一系列定量说明的土层。诊断特性：用于鉴别土壤类型的依据是具有定量说明的土壤性质。土壤分类系统按土纲、亚纲、土类、亚类、土族、土系６级。

（二）中国的土壤分类1.中国土壤发生学分类以成土因素、成土过程和土壤属性作为基础。分类系统采用土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种、变种7级，以土类和土种为基本分类单元，共分12土纲，29亚纲，61土类，234亚类。2.中国土壤系统分类以诊断层和诊断特性作为分类的基础，以定量化、标准化为特点，设土纲、亚纲、土类、亚类、土族和土系六级。以诊断层和诊断特性为基础的中国土壤系统既与国际接轨，又充分体现我国特色。除有分类原则、诊断层和诊断特性和分类系统外，还有一个检索系统，每一种土壤可以在这个系统中找到所属的分类位置，也只能找到一个位置。中国土壤分类系统土纲亚纲土类铁铝土湿润铁铝土暗红湿润铁铝土、简育湿润铁铝土富铁土干润富铁土钙质干润富铁土、粘化干润富铁土、简育干润富铁土常湿富铁土富铝常湿富铁土、粘化常湿富铁土、简育常湿富铁土湿润富铁土钙质湿润富铁土、强育湿润富铁土、富铝湿润富铁土、粘化湿润富铁土、简育湿润富铁土中国土壤系统分类二、

土壤空间分布规律土壤分布的地带性规律是指广域土壤与大气和生物条件相适应的分布规律。它包括由于大气候生物条件纬度、经度及海拔高度变化所引起的土壤地带性分布规律。（一）土壤分布的水平地带性土壤分布的水平地带性是指土壤分布与热量的纬度地带性和湿度的经度地带性的关系。1、土壤的纬度地带性是指土壤随纬度不同而出现变化。随着地球接受太阳辐射能自赤道向两极递减，所以岩石风化、植被景观也都呈现出有规律的变化，使土壤的形成发育也相应发生沿纬度有规律的变化，从而使土壤的分布表现出明显的纬度地带性。气候带植被类型地带性土壤热带热带雨林季雨林砖红壤南亚热带常绿阔叶林赤红壤中亚热带落叶阔叶常绿阔叶林黄壤、红壤北亚热带落叶阔叶常绿阔叶林黄棕壤暖温带落叶阔叶林褐土、棕壤温带针、阔混交林暗棕壤寒温带落叶针叶林灰化土

（二）土壤的经度地带性

是指土壤随经度不同而出现的变化。由于距离海洋的远近及大气环流的影响而形成海洋性气候、季风气候以及大陆干旱气候等不同的湿度带，这种湿度带基本平行于经度，而土壤亦随之发生规律的分布，称之为土壤分布的经度地带性。我国土壤由东向西依次为：暗棕壤——黑土——黑钙土——栗钙土——棕钙土——灰漠土——漠境土壤。

（三）土壤分布的垂直地带性

土壤分布的垂直地带性是指土壤随地势的增高而发生的土壤演变规律。因为地形高低差异，水热条件存在差异，植被分布亦不同，从而土壤形成发育及分布在垂直方向上发生有规律的分布。相似经度不同纬度的山地，自南而北，带谱逐渐简单，同类土壤分布高度逐渐降低相似纬度不同经度的山地，自东向西，带谱组成趋于复杂，同类土壤分布高度逐渐增高坡向对土壤的垂直分布也有影响。同类土壤北坡高度上升；下部差异大，向上逐渐趋于一致。三、

土壤的地域分布规律（一）土壤的中域分布规律在中型地形条件下地带性土类与非地带性土类按不同地形部位呈现有规律性的组合现象一般有枝形、扇形和盆性三种组合形式枝形土壤组合广泛出现于高原与山地丘陵区，由于河谷发育，随水系的树枝状伸展，形成树枝状土壤组合，由地带性土壤、水成土和半水成土壤组成。如我国黄土高原沟谷多