成土因素分析

一、成土因素分析

自然土壤是在母质、气候、生物、地形、时间等自然成土因素的综合作用下形成的。五大成土因素各具特点，彼此不可替代(见图11-8)，其中生物因素起主导作用。从土壤的含义可以看出，成土过程的实质是母质在气候、生物等作用下所发生的物质和能量的转移、积累、转化过程的总体，也是土壤肥力的产生与积累的过程。

图11-8　土壤形成因素及其相互关系图

1.土壤形成的母质因素

通常把与土壤形成发育有关的块状基岩称为母岩(Parent Rock)，将母岩的风化物或堆积物称为成土母质(Parent Material)。如果风化物保留在原地形成的残积物中，便称为残积母质；如果在重力、流水、风力、冰川等作用下，风化物质被迁移形成崩积物、冲积物、海积物、湖积物、冰碛物和风积物等，则称为运积母质(见图11-9)。成土母质是土壤形成的物质基础，代表着土壤的初始状态。因此，有的学者提出成土母质就是土壤形成零时间时土壤系统的状态，或者说，是土壤系统的起始状态。成土母质在土壤发育过程中发挥着重要作用。这种作用在土壤形成的初期阶段最为显著。因此，愈年轻的土壤，与母质的差异性愈小，发育愈成熟的土壤，与母质的差异性愈大。

母质对成土过程的影响主要可归纳为以下三点：

(1)母质的性质决定了土壤的性质。酸性岩母质含石英、正长石、白云母等抗风化能力强的浅色矿物较多，往往形成酸性的粗质土；基性岩母质含角闪石、辉石、黑云母等抗风化能力较弱的深色矿物较多，往往形成较厚的黏质土。

图11-9　成土母质类型

(2)不同的母质所形成的土壤养分状况不同。钾长石母质上发育的土壤含有较多的钾，斜长石母质发育的土壤含有较多的钙；辉石和角闪石母质上发育的土壤含有较多的铁、镁、钙等元素；含磷量较多的石灰岩母质发育的土壤含有较多的磷。

(3)母质影响土壤质地。发育在残积物、坡积物上的土壤含有较多的石块，发育在黄土母质的土壤多为粉砂土和粉壤土。发育在石灰岩、玄武岩上的红壤、黄壤、砖红壤的质地比较黏重，发育在花岗岩、砂页岩上的红壤、黄壤、砖红壤的质地比较适中，而发育在砂岩、片岩和砂质沉积物上的红壤、黄壤、砖红壤的质地较轻。粗质母质易发育淋溶土，细质母质易发育潜育土。

由于气候和生物的作用，不同母质固然可以发育成不同的土壤，但也可以发育成同一种土壤；而同一种母质也可以形成不同的土壤。例如，在我国华南一带，不论母质如何，最后土壤均能向红壤化方向发展。

2.土壤形成的气候因素

气候对于土壤形成的影响，主要表现为：

(1)气候影响土壤有机质的积累。由于土壤与大气之间经常进行着水分和热量的交换，而土壤水、热状况又直接地影响着岩石的风化过程，影响着土壤中矿物质、有机质的分解与转化。因此，气候对土壤有机质的积累和分解起着重要的作用。一般潮湿积水和长期冰冻地区有利于有机质积累，而干旱、高温、好气、微生物活跃地区有机质矿质化速度快，积累少。例如黑土地区冷湿，腐殖质含量高，而棕钙土、灰钙土地区干旱，腐殖质含量低。

(2)气候影响土壤的组成。一般情况下，温暖湿润的气候有利于岩石的风化，土壤黏粒含量增多。干冷地区的土壤多含水云母，湿热地区多含高岭石，温湿地区蒙脱石类黏土矿物含量较多，高度湿热地区强烈的脱硅作用使土壤含有更多的铁铝氧化物。

(3)气候影响土壤的形成速度。由于风化作用的强度与速度同温度、降水成正比，湿热地区的土壤形成速度比冷干气候地区的土壤形成速度快得多。通常温度每增加10℃，化学反应速度平均增加1～2倍。

此外，不同气候带中土壤的水热状况不同，决定了土壤具有不同的物理、化学和生物特性。因此，气候的地带性在很大程度上影响和控制着土壤的地带性。一个显著的例子是，从干燥的荒漠地带或低温的苔原地带到高温多雨的热带雨林地带，随着温度、降水、蒸发以及不同植被生产力的变化，有机残体的归还逐渐增多，化学与生物风化逐渐增强，风化壳逐渐加厚，所以在低纬地区的岩石风化和土壤形成的速度比中纬和高纬地区的快得多，风化壳和土壤的厚度也比中、高纬地区厚得多(见图11-10)。

1.基岩2.碎屑带3.依利石—蒙脱石带4.高岭石带

5.赭石、氧化铝6.铁盘、氧化铝和氧化铁

图11-10　不同气候-植被带土壤的地带性规律示意图

3.土壤形成的生物因素

生物是影响土壤发生、发育最活跃的因素。由于生物的作用，才把大量的太阳能引进了成土过程，才有可能使分散在岩石圈、水圈和大气圈中的营养元素向土壤表层积聚并形成腐殖质，产生土壤肥力，推动土壤的形成与演化。从一定意义上说，土壤的形成过程，就是母质在一定条件下，被生物不断改造的过程。没有生物的作用，就不可能有土壤的形成。土壤形成的生物因素，包括植物、动物和土壤微生物。

(1)土壤植物。在土壤的形成过程中，植物特别是高等绿色植物有选择地吸收母质、水体和大气中的养分元素，并通过光合作用制造有机质，然后以枯枝落叶和残体的形式将有机养分归还给地表。不同植被类型的养分归还量与归还形式的差异是导致土壤有机质含量高低的根本原因。因此，植物是土壤中养分的重要供给者。一般情况下大部分植物的有机质集中于土壤表层，根部有机质仅占20％～30％。例如：草地植被生物量虽远不如森林植被大，但土壤中的有机质含量却超过森林。这是因为草类的生命周期短，每年死亡的大量地上茎叶和底下根系，提供了相当数量腐质化的有机质。而树木的生命周期长，大量的有机质储存在活的植物组织内，每年的残落物归还量并不是很大。其次是有机质剖面分布的差异。草地土壤的有机质向下逐渐减少，暗色A层非常深厚；森林土壤有机质集中于表层，向下急剧减少，A层浅薄。原因是草类以地下经常死亡的根系作为土壤的主要有机质来源，而森林植物的根系是多年的，有机质主要来自地上的枯枝落叶，并在地面分解和积累(见图11-11)。

图11-11　草地和森林两种植被下土壤有机质含量与分布的对比(据H.D.Forth)

(2)土壤动物。土壤中动物的种类数量繁多，如蚯蚓、啮齿类动物、昆虫等。这些动物的生命活动，对土壤的形成也有着十分重要的影响。主要表现在土壤动物的有机残体也是土壤有机质的来源，参与土壤腐殖质的形成过程。同时，动物对土壤的组成、形态特征也有很大的作用。如土壤中的蚯蚓，既可以翻动土壤，又可以通过它们的消化系统，使土壤中一些复杂的有机质转变为简单而有效的营养物质，然后排泄到土壤中，改善土壤结构，提高土壤肥力，同时其挖掘活动又可以增强土壤的透水性、通气性和松散度。

(3)土壤微生物。微生物在成土过程中的最主要作用在于能够充分分解动植物的有机残体，甚至完全使其矿质化，转变成矿质养分；合成土壤腐殖质，然后再进行分解，它是土壤生态系统中物质循环的重要环节，推动了土壤的形成进程。

由此可见，生物在成土过程中起着积极的作用。有了生物活动才有土壤的发生，不同的生物群落下的土壤性质和类型也不相同。从这种意义上说，生物是土壤形成的主导因素。

4.土壤形成的地形因素

地形对土壤形成的影响与母质、生物、气候因素不同，主要是通过影响土壤和环境之间物质和能量的再分配而间接地作用于土壤。

地形影响水热条件，从而影响土壤的发育。山顶与山麓的土壤不同，阳坡与阴坡的土壤不同，高处与低处的土壤不同就是这个道理。由于热量的垂直分异，导致土壤的垂直带性；由于迎风坡与背风坡、谷底与谷坡水分条件的差异导致迎风坡与背风坡、谷底与谷坡土壤的不同；由于不同地形部位母质的不同，导致土壤质地的差异：山地或台地上部主要为残积物，坡地与山麓为坡积物，山前平原多为洪积物和冲积物，因此土壤质地有从地形高的部位到低平洼地由粗到细的变化趋势，由砾质土变为砂质土、壤土、黏土。

5.土壤形成的时间因素

土壤的形成需要一定的时间。在一定的时间范围内，随着时间的增加，土壤的成熟度逐步增大。但由于气候等条件的变化，时间越长，土壤的复杂性以及土壤的叠置性越强。

土壤发育时间的长短称为土壤年龄。从土壤开始形成时起直到现在的年数称为土壤的绝对年龄。例如，北半球现存的土壤大多是在第四纪冰川退却后形成和发育的。高纬地区冰碛物上的土壤绝对年龄一般不超过一万年，低纬未受冰川作用地区的土壤绝对年龄可能达到数十万年至百万年，其起源可追溯到第三纪。

土壤的相对年龄则是指土壤的发育阶段或土壤的发育程度。土壤的相对年龄一般由土壤的分异程度来确定，土壤剖面发育层次明显、剖面结构完整、层次厚度较大，其发育程度就较高，相对年龄就较长，反之则较短。总之，土壤的形成过程随着时间在不断加深，肥力也在不断地积累与提高。

6.土壤形成的人为因素

除五大自然成土因素外，人类的生产活动对土壤形成的影响亦不容忽视。人为活动对土壤形成的影响与其他自然因素有着本质的不同，主要表现为：

(1)人为活动对土壤的影响是有意识、有目的的。人们在生产实践中，可以利用和改造土壤，并定向地培育土壤，最终形成了不同熟化程度的耕作土壤。

(2)人为活动是社会性的，它对土壤形成发育的影响受社会生产力发展水平的制约。在不同社会制度和不同生产力水平条件下，人为活动对土壤形成的影响有很大不同。

(3)人为活动对土壤发生发育的影响具有双向性。既可通过合理利用土壤，使土壤朝良性循环的方向发展，也可由于不合理利用而引起土壤退化(土壤侵蚀、沙化、荒漠化、次生盐碱化等)。

典型的例子是农业生产活动，它以稻、麦、玉米、大豆等一年生草本农作物代替了天然植被，这种人工栽培的植物群落结构单一，必须在大量额外的物质、能量输入和人类精心的护理下才能获得高产。因此，人类通过耕耘改变土壤的结构和保水、通气性；通过灌溉改变土壤的水分、温度状况；通过农作物的收获将本应归还土壤的部分有机质剥夺，改变土壤的养分循环状况；再通过施用化肥和有机肥补充养分的损失，从而改变土壤的营养元素组成、数量和微生物活动等，最终将自然土壤改造成为各种耕作土壤。