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本课件阐述土壤形成的实质，分析气候、生物、母质、地形和时间五大成土因素的作用，重点讲解森林土壤形成中的腐殖质积累、淋溶、粘化、灰化等成土过程，并介绍土壤剖面的发生层划分、形态特征描述与野外调查记载方法。
第十三章土壤形成和土壤剖面
第一节土壤形成的实质（基本矛盾）土壤形成过程指的是在一定的时空条件下，母岩或母质与生物、气候因素以及土体内部所进行的物质与能量的迁移和转化过程的总体。这一过程的总体可用图13.1、图13.2予以说明。一、土壤形成过程的一般概念
单个土体是本世纪50年代美国土壤调查工作者首先提出来的，它是指土壤空间连续体在地球表层分布的最小体积，一般统计的平面面积为1~10m2不等，即在这个范围内，其土壤剖面的发生层次是连续的，均一的。图13.1土壤形成中物质迁移和转化示意图
图13.2土壤能量转换示意图
土壤个体(soil individual)，又称土体,在自然景观中，在其位置、大小、坡度、剖面形态、基本属性方面，具有一定相貌特征的三维土壤实体。
地球化学过程（地质大循环）•有机质积累过程（生物小循环）•土壤形成的实质二、土壤形成的实质★土壤形成不外乎是由土壤的有机质积累和地球化学两个基本过程组成的。这两个基本过程则是土壤形成的实质（基本矛盾）。
地球化学过程（地质大循环）地质大循环是指矿物质养分在陆地和海洋之间循环变化的过程。陆地上的岩石经风化作用产生的风化产物，通过各种外力作用的淋溶、剥蚀、搬运，最终沉积在低洼的湖泊和海洋中，并经过固结成岩作用形成各种沉积岩；经过漫长的地质年代，这些湖泊、海洋底层的沉积岩随着地壳运动重新隆起成为陆地岩石，再次经受风化作用。
这种物质循环的周期大约要几百万年至几亿年的周期。
有机质积累过程（生物小循环）生物小循环又称为养分循环，指营养元素在生物体和土壤之间循环变化的过程。植物从母质和土壤中选择吸收所需的可溶性养分，通过光合作用合成有机体；植物被动物食用后变成动物有机体；植物、动物有机体死亡后归还土壤，经微生物分解与合成转化为植物可以吸收的可溶性养分和腐殖质，腐殖质经过缓慢的矿质化，也为植物提供养分。
这种物质循环的周期较短，一般为1～102年。
土壤形成的实质从土壤形成的作用上看，地质大循环是陆地物质的流失，造成土壤系统养分的淋溶分散；而生物小循环是使流失中的物质保存和集中在地表，并不断在土壤与生物之间循环利用。
一般来说，如果风化作用和有机质的累积、分解与腐殖质合成作用较强，而淋溶作用较弱，土壤中养分保存多，肥力水平将逐渐提高；如果风化作用和有机质的累积、分解与腐殖质合成作用较弱，而淋溶作用较强，土壤中养分保存少，肥力水平将逐渐降低；当两种作用势均力敌时，土壤肥力的发展处于动态平衡状态。
由此可见，土壤形成的实质就是地质大循环和生物小循环的矛盾统一。
疏松物质(含养分)淋溶作用沉淀作用风化作用岩石江海
有机体微生物分解绿色植物合成疏松物质(含养分)
有机体微生物分解绿色植物合成养料元素土壤体风化作用淋溶作用岩石江海沉淀作用土壤形成的实质是地质大循环和生物小循环的矛盾与统一。
第二节土壤形成的因素我们在前面已经谈到，如果说存在于土壤体内部的生物小循环和地质大循环是推动土壤形成或发展的内因的话，那么存在外部的条件即土壤形成的因素则是土壤形成的外因。这些土壤形成因素通过土壤形成的内因推动或制约土壤的形成和发展。
、气候因素影响土壤形成方向和强度的基本因素之一。气候直接影响土壤的水热状况；影响土壤中矿物质、有机质及其产物的转化、迁移，淋溶和淀积过程。不同的气候带中水热状况及其配比不同，决定土壤具有不同的物理、化学和生物的作用过程及其变化。一、自然因素
、生物因素影响土壤发生、发育最活跃的因素。包括植物、动物和土壤中的微生物。俄国土壤学家В。Р。威廉斯继承和发展了道库恰耶夫土壤形成因素学说，认为生物是土壤形成的主导因素，并指出土壤的本质特性是肥力，而肥力是土壤形成过程中由生物（主要指绿色植物和微生物）创造的。
、母质因素母质形成土壤的物质基础，在气候和生物的作用下，由母质表层开始逐渐形成土壤。不同成土母质形成的土壤，养分含量不同，如钾长石风化所形成的土壤有较多的钾。母质的机械组成直接影响土壤的质地。非均质母质造成水分在土壤中运行状况不均一性，影响土壤中物质的淋溶和淀积过程。
、地形因素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。它们通过各成土因素对土壤起作用。主要通过影响水热条件从而影响土壤的发育。
、时间因素决定土壤形成的母质、气候、生物和地形等因素作用的强弱受时间因素的制约。土壤的年龄分为绝对年龄与相对年龄。
土壤形成因素可分为两大类：人为作用自然成土因素无论什么类型的土壤，总有它自己的起源，并始终是母质，生物，气候，地形和成土时间等自然成土因素综合作用的产物。这种关系，可以用以下的函数式表式：Soil＝f（parentmaterial，organism，climate，relief，time…）
人类的生产活动也可以影响成土过程的发展方向，对土壤肥力的发展起着重大作用。数学模型（函数表达式）Soil＝f（pm,o,c,r)无法显示该图片。+(managenment)式中，一自然土壤形成所需时间－土壤利用后持续时间t12t21tt1
第三节森林土壤形成中的成土过程一、土壤形成过程以上讨论了两个循环是土壤形成的内因，五大自然成土因素是土壤形成的外因。土壤形成过程表述是清楚的，似乎又是非常简单的。但是必须指出，自然界中土壤的形成过程是非常复杂的（一系列生物，物理，化学和生物化学过程构成），其基本规律又是统一的（两个循环）。
由于成土条件的复杂性，决定了土壤形成过程总体的内容、性质及其表现形式也是多种多样的。根据土壤形成中物质能量迁移、转化的各自特点，我们可将土壤形成过程总体，区分出各个具体的成土过程。
二.森林土壤主要的成土过程1.有机质聚积过程在各种植被下，在土体中，特别是土体表层进行的有机质的聚积过程。它是土壤形成中最为普遍的过程。不难理解，气候条件不同，植被类型和长势不同，环境条件和分解情况不同，有机质聚积的特点各不相同。
一般说来，有机质聚积有以下表现形式：（1）腐殖化主要见于草本植被下，植物残体被转化成腐殖质，聚积在土体的上部而形成暗色的腐殖层（黑土层）。腐殖化过程的结果，使土体发生分化，往往在土体上部形成一个暗色的腐殖质层。图13.3由土壤的腐殖化过程所形成的模式土层示意图
森林植被凉湿分解不彻底，可见叶脉低温或过湿半分解状态，仅有颜色改变，仍保持原状。提问：斑毡化泥炭化区别环境条件:分解程度:
.粘化过程土体中粘土矿物（粘粒）的形成和聚积过程。粘土矿物在土壤学中，把岩石在风化过程中新生成的土壤矿物，叫作次生矿物。它包括各种次生铝硅酸盐，各种简单盐类和铁、铝氧化物。次生矿物是土壤中最细小的部分，所以一般又称作粘土矿物。
（1）土壤粘化层的形成特别在温带，暖温带生物气候条件下，一般在土体内部（20～50cm）发生着强烈的原生矿物（岩浆冷凝形成的矿物）的分解和次生粘土矿物的形成过程，或者上层粘粒向下机械淋洗过程。因此，在心土层粘粒明显聚积，形成相对粘重的层次，叫做粘化层（下图）。
图13.4由土壤粘化过程所形成的模式土层示意图
（2）粘化过程的类型★残积粘化粘粒未经移动，原地发生的粘化（残积母质）.★淋淀粘化上部形成的粘粒经机械淋洗聚积在下部土层。请注意：由粘化过程形成的粘化层，是一些土类（棕壤，褐土，黄棕壤）的重要诊断层，在土壤发生分类中具有重要的意义。
.脱硅富铝化过程脱硅富铝化过程是在湿热条件下的主要成土过程，形成具有富铝化特征的土壤（红、黄壤，砖红壤等）。
（1）脱硅富铝化过程在土体中进行的脱硅富铁铝过程（简称富铝化过程）。在热带、亚热带高温多雨，并有一定的干湿季节条件下，铝硅酸盐类发生强烈分解，释放出大量盐基物质，风化液呈中性或碱性反应，硅大量淋失（硅的溶解度大），盐基离子大量淋失，铁铝沉积（溶解度小），滞于原土层而相对富积，使土体呈现鲜红色，甚至形成铁盘（下图）。
由图13.5由土壤的富铝化过程所形成的模式土层示意图
程度弱比值小:分子小分母大脱硅多、铁铝相对富积多程度强比值大:分子大分母小脱硅少、铁铝相对富积少（2）富铝化过程强度的度量指标——硅铝铁率土体或粘粒部分的SiO2/R2O3（Fe2O3,Al2O3）摩尔比值
.钙化过程指碳酸盐在土体中的淋溶淀积过程。碳酸盐的淋溶过程,叫做脱钙过程。在干旱、半干旱的气候条件下，土壤形成的水分条件是季节性淋溶，矿物风化过程中释放的易溶性盐类大部分被淋失，而硅铁铝等氧化物基本不移动，最活跃的标型元素钙、镁则在土体中发生淋溶。当上部土层的碳酸盐向下淋溶至一定深度便积淀，形成钙积层，叫积钙过程（下图）。
图13.6由土壤的钙化过程所形成的模式土层示意图
、灰化过程（1）灰化过程在土体亚表层（A2）SiO2残留，R2O3淋溶、淀积的过程。这种过程主要发生在寒湿、郁闭的针叶林植被下，真菌分解凋落物，产生酸性很强的有机酸（富里酸），有机酸溶液在下渗过程中，使上部土体中的碱金属和碱土金属淋失。由于酸性很强，便破坏矿物晶格，土壤矿物中的硅、铝、铁发生分离。
Fe、Al随溶液淋溶淀积于土层下部（B层），而SiO2则残留在土体亚表层（SiO2溶解度小），从而在亚表层形成灰白色淋溶层次，称灰化层。其下是红棕色的铁铝淀积层.（如下图）
图13.7由土壤的灰化过程所形成的模式土层示意图
（2）暗棕化（隐灰化过程）以上讨论的灰化过程是酸性淋溶过程强烈发展的结果。如果酸性淋溶过程不甚强烈（例如植被类型由针叶林变为针阔混交林，加之气温增高，微生物活性增强，凋落物分解较快，产生的酸性不强），情况又如何呢？亚表层未形成明显的灰白色层次，但仍有Fe、Al、Mn的淀积→暗棕化过程。
（3）漂灰过程灰化过程伴之以还原离铁离锰的过程.在林内阴湿条件下，由凋落物和苔藓类组成的厚层地被物具有强烈的持水性，造成局部滞水，使Fe、Al、Mn呈还原状态被漂洗（溶解度大）。灰化过程与漂洗过程的迭加→漂灰过程。
（1）潜育化过程土体中发生的还原过程。在长期滞水条件下，有机质嫌气分解，Fe、Mn呈还原态，从而形成蓝灰色或青灰色的还原层次，称作潜育层→强烈还原的土层（注意：Fe、Al、Mn并未移动）.（如下图）6.潜育化、潴育化和白浆化过程这三种过程都是由于土体滞积水引起的成土过程。
图13.8由土壤的潜育化过程所形成的模式土层示意图底潜：由地下水引起，发生在土体下部。表潜：土体表层渍水。通潜：地下水位较高，接近地表，造成整个土体潜育化。
（2）潴育化和白浆化过程潴育化和白浆化过程是土壤季节性滞水，在干湿交替环境中发生的氧化还原过程。★潴育化受地下水消涨影响的成土过程。地下水上升，土壤渍水，Fe、Mn还原移动；地下水下降，Fe、Mn氧化淀积。于是，在结构面上，孔道壁上形成黄棕色的铁质锈斑或黑色锰斑→潴育层（如下图）。
图13.9由土壤的潴育化过程所形成的模式土层示意图
★白浆化土壤表层季节性滞水而发生的潴育漂洗过程。（如下图）图13.10由土壤的白浆化过程所形成的模式土层示意图
第四节土壤剖面一.自然土壤剖面的形成随着土壤形成过程的进行，土体逐渐发生分异，形成各种不同的土体构型。各种土壤的剖面都是由特定的，并有内在联系的发生土层所组成，从而形成一定的土体构型。
.土壤剖面(soilprofile)土壤剖面(soilprofile)是一个具体土壤的垂直断面，一个完整的土壤剖面应包括土壤形成过程中所产生的发生学层次，以及母质层次。（如下图）。
不同发生层的组合就构成了各种类型的土体构型，也就是各种各样的土壤类型。
.土壤层次（1）大致与地表平行的土壤层次---土层。在土壤形成过程中所产生的土层叫发生学土层（河滩地的土壤层次只叫土层，流水携带因重力分离沉积下来）。可用下列基本图示予以说明。
（2）土壤层次划分以国际代号为例，土壤层次总体可分为以下层次
、土壤发生层依据土壤剖面中物质累积、迁移和转化的特点，一个发育完全的土壤剖面，从上到下可划出三个最基本的发生层次，即A，B，C层，组成典型的土体构型。
淋溶层（A）：处于土体的最上部，又可称表土层，包括有机质的累积层或物质淋溶层。本层中生物活动最为强烈，进行着有机质的积累转化作用，形成一个颜色较暗、一般具有粒状结构。如果在比较湿润的地区，这一层内还发生物质（包括有机质和矿物质）的淋溶作用，所以又叫淋溶层。
淀积层（B）：在A层的下面，是由物质淀积作用而造成的。本层的淀积物主要来自土体的上部，也可以来自土体的下部及地下水。*淀积层一般在土体的中部或下部。亦可由表层聚集。*淀积层的物质多种多样，有粘粒，钙质物（碳酸钙、石膏）、铁、锰、铝等，它们和粘粒混杂，或各自形成单独的新生体。
*有些土壤的风化淋溶作用十分强烈，淋溶物质被彻底自土体淋失而无淀积层（如砖红壤）或淀积层发育得非常微弱（如初育土）。*许多土壤类型的诊断层次是淀积层，较能完整的反映成土过程的特征，而且比较稳定。
母质层(C)：处于土体最下部，没有明显的成土过程的土壤层次称为母质层。它是由风化程度不同的岩石风化物或地质沉积物所构成。
二、土壤剖面形态特征1.土壤属性我们已经知道，土壤是5大自然成土因素综合作用的自然产物。成土因素因作用的程度不同，形成的土壤和具有的内在的物理、化学、生物学性质，即土壤属性是不同的。土壤内在性质的外部表观特征，就是我们所说的形态特征，是土壤长期发育过程中形成的。据此可反映土壤属性。
新生体与侵入体新生体是在土壤形成过程中新产生的或聚积的物质，如各种铁锰结核、盐斑等。而侵入体不是土壤形成过程中的物质，而是外来入侵土体中的物质，故称作侵入体。如砖头、瓦片等，在森林土壤中的炭屑等。返回目录
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