土壤概况与土壤母质

2.5.1　土壤概况与土壤母质

2.5.1.1　土壤形成的因素

土壤是指陆地表面具有一定肥力、能够生长植物的疏松表层，是母质、气候、地形、生物和时间综合作用下逐渐发生形成的，是一个独立的历史自然体。土壤在整个地球自然生态系统中具有十分特殊、十分重要的作用，它是连接各自然地理要素的枢纽，是结合有机自然界与无机自然界的中心环节。

土壤形成的过程是由物理的、化学的、生物的、物理化学与生物化学等一系列的相对独立的基本现象所构成的。专家学者们把母质、气候、地形、生物和时间称为五大自然成土因素。

(1)母质：通常把与土壤形成有关的岩石称为母岩，而把母岩的风化物称为母质。母质是构成土壤的基础物质，是土壤的骨架。母质的化学性质和物理性质能够加速或延缓土壤性能进程，母质的许多性质也直接留传给了土壤。例如母质的机械组成直接影响到土壤的质地，从而影响到土壤中物质的存在状态、转化与迁移，影响着土壤的固相、液相、气相平衡与肥力。母质的化学组成也直接影响着土壤的化学组成，从而影响着土壤的形成过程，制约着土壤的性状与肥力状况。母质的层次决定着土壤层次的排列，显著影响水分在土体中的移动，直接影响到土壤中物质的淋溶和淀积过程。所以母质在土壤形成过程中具有十分重要的作用。

(2)气候：气候对土壤形成的作用十分复杂。各种气候因素特别是温度和降水支配着成土过程中的水热条件。水分和热量不仅直接参与母质的风化过程和可溶盐类的地质淋溶过程，而且在很大程度上控制着植被类型、繁茂程度和微生物的生长，进一步影响着有机质的合成与分解，从而决定着营养物质的生物小循环的速度和范围。气温高、降水量大，有利于植被茂密和植株个体生长；增加了土壤有机物的投入，而高温高湿有利于土壤微生物的活动，加速了土壤有机质的分解。反之则不利于植物生长，同样减少了土壤有机物的来源。气候因子还主导着母岩的风化过程和土壤中矿物质的淋溶。在高温干旱的地方，母岩的风化过程以机械崩解为主，物理风化作用大于化学风化与生物风化作用；母质中易溶盐类的淋溶量与淋溶深度都比较小，盐基成分大部分得以保留，土壤富含植物所需的矿物养分；pH中性或偏碱性。而在高温高湿的地方，母岩的风化过程以化学风化为主，大量的易溶盐类在强烈的淋溶下随水流失或下移，因而土壤呈酸性反应，矿物养分缺乏。温度与降水主导着植被的变化与土壤的一些特征特性，随着气候与植被的有规律改变，也就形成了与之相适应的地带性土壤的分布。

(3)地形：地形在成土过程中是影响土壤与环境物质、能量交换的一个重要条件，表现为对母质和土壤物质的再分配和对水热条件的再分配这两个方面，从而影响土壤中生物化学与物理化学的分异过程。首先，地形支配着地表径流，同时在很大程度上决定着地下水的运移活动，从而影响着土壤水分状况。而且地形决定着母岩风化物与地表沉积物的侵蚀、搬运与沉积，使在不同地形上的土壤性能产生较大差异。其次，在干旱气候条件下，地形决定着土壤中盐类的再分配，使易溶盐类表聚或在封闭洼地聚积，使土壤盐渍化程度产生显著差异，形成非地带性土壤。三是地形影响着热辐射和光照。不同坡向受光照和热辐射情况不同，出现阳坡阴坡之分，使土壤植被、土壤发育程度与土壤性质都有很大区别。因此，在不同的地形部位上，常常分布着不同的土壤。

(4)生物：生物积极参与成土过程，是影响土壤发生发展的最活跃因素，对土壤形成具有特殊重要作用。土壤母质在有了生物之后，才开始了真正意义上的成土过程，使土壤有了氮素营养，出现了物质的生物小循环。绿色高等植物利用太阳能把分散于土壤、大气、水中的营养物质选择性地吸收起来，制造出有机物，把太阳能转化为化学能并以一定的形态贮存下来。微生物则分解有机质，释放出各种营养元素，合成土壤腐殖质。通过有机质的合成与分解，实现了植物营养元素的集中与积累，加快了土壤发育进程，发育了土壤肥力。因此，在不同的植被条件下，由于有机质的合成与分解特点不同，形成了不同的土壤类型。

(5)时间：时间与空间是一切事物存在的基本形式。母质、气候、生物、地形等主要成土因素对土壤形成发展的影响，随时间的延伸而不断加强，从而使土壤处于永恒的物质运动之中。

土壤形成的过程是物质与能量不断交换、迁移、转化的复杂的过程。在这之中，生物间的物质能量交换是这一过程的主导过程，决定着土壤中的有机物质积累；母质与太阳辐射能转化则是土壤形成过程的实质内容。在土壤形成过程中，每一个成土因子的作用是不相同的，有着本质的差别，同等重要而且不可替代。但是，每个成土因素又都不是孤立地在起作用，而是相互联系、相互制约、相互渗透、相互作用，缺一不可，因此，在一定的条件下，就会产生出与之相适应的土壤类型。

在不同的自然地理环境条件中，成土主导因子又各不相同，都有着自己的特点而显著区别于其他，这些因子从小到大，从简单到复杂，从多方面、多层次以不同的强度作用于土壤，使得成土条件千差万别。环境条件的多变性决定了成土过程的复杂性和土壤类型的多样性，但是这些不同的土壤类型，又都有着发生学上的内在联系。

2.5.1.2　保护区的土壤母质类型

岩石矿物经过风化形成了疏松的粗细不同的矿物颗粒，这些矿物颗粒是形成土壤的基础，故称之为土壤母质。岩石的风化物又很少能停留在原地，在重力、风、水流与冰川的搬运作用下，产生了各种地表沉积，因而形成了不同类型的土壤母质。土壤母质虽然源于岩石矿物，但经过风化搬运之后，获得了许多原来岩石矿物所不具有的新特性，如分散性、透气性、透水性，使之具有了土壤肥力。因此，土壤母质虽然源于岩石矿物，却与之有质的区别和改变。

母质的来源、搬运方向与搬运方式主要取决于地形构造与气候环境，保护区境内主要有4种成土母质。

(1)残积母质：又称残积物，是指岩石经风化后残留原地未经搬运的碎屑物质。残积物未经水流搬运分选，其成分性质与母岩基本一致。广泛分布于平缓山顶。

(2)坡积母质：是山坡上部的风化碎屑物，在重力作用下向下坍落，顺着山坡堆积或在雨水冲刷侵蚀作用下被搬运到山坡中下部甚至山麓的堆积物。坡积母质广泛分布于保护区境内中高山的山前地带。在山麓上部，众多的堆积物相连接，组成宽阔倾斜的坡积裙。坡积物分选性差，物质颗粒粗糙、磨蚀度低、多棱角，堆积层较薄。但在山坡下部，堆积物堆积较厚，颗粒细度较上部细，磨蚀度较高，层次较为分明。

(3)洪积母质：又称洪积物，是指山洪将碎屑物质搬运到山前平原地区沉积下来的山洪沉积体，在山口处形成洪积扇。

(4)冲积母质：是指风化碎屑物质，经过经常性的流水侵蚀搬运并在河流两岸沉积所形成的沉积物。冲积母质质地均匀细腻，分选性好，石砾磨蚀度好，沉积层理清晰。在冲积母质上形成的土壤土层深厚、养分丰富、肥力较高。

2.5.1.3　成土过程

自然土壤的形成过程是生物在土壤母质上发生发展的过程，是在一定的时空条件下，母质与生物、气候因子进行着物质能量交换、迁移、转化的过程，是地质大循环和生物小循环的矛盾与统一的过程。

岩石经过风化产生了土壤母质，构成了土壤的原始材料，同时使封闭在岩石中的各种矿物质释放出来，由不溶状态转变为可溶解状态。在长期的雨水淋洗下，这些可溶性养分流失，最终进入海洋并沉积，经过漫长的地质年代变迁，又变为另一种岩石以新的、另外一种状态出现，再受到风化作用继续上述循环。由于这一循环是由地质作用所引起的地质学过程，所以被称为地质大循环或称为植物营养物质的地质淋溶过程。这一过程永恒存在于所有土壤的各个发生发育阶段之中。

风化过程是矿物质元素不断释放淋溶的过程。母岩风化形成母质，形成了土壤肥力的一些要素，如透气性、透水性、保水性，但并不完全具备有植物生长的另一些重要条件。首先，岩石中没有生物生长发育所必需的基础物质——氮素，风化过程也不可能使土壤形成氮素；二是风化过程中释放出来的矿质元素会随水淋洗流失，不能集中保蓄起来成为可供植物长期利用的状态，即风化过程和土壤母质没有集聚养分、供应满足植物生长的能力；三是虽然土壤母质对土壤中离子态、分子态养分有吸收能力，但这种吸收是广泛的吸收，而不是选择性地吸收，而且不能将养分集中于土壤表层以便于植物根系吸收。只有当生物，特别是绿色植物生长之后，才能通过生物的选择性吸收和集中保蓄能力使土壤中的养分逐渐集中丰富起来，并通过生物作用，把大气中的氮素吸收固定起来，从而使土壤具备了氮素营养。当生物有机体死亡之后，又通过微生物的分解作用，使有机残体分解成为可溶性矿质养料，供植物循环吸收利用，同时又通过微生物的作用形成腐殖质，使矿质养分和氮素在土壤中累积，使土壤肥力得到进一步提高。这种有机质在土壤中的不断分解和合成作用，称为物质的生物小循环。物质的生物积累过程，是土壤形成过程中肥力发展的核心。因此，岩石风化所形成的母质只有在生物的参与下才能形成土壤肥力；在土壤形成过程中，这两种循环对立地同时存在，相互渗透不可分割。可以说，没有生物的作用与积极参与，大循环仅能生成母质，而不能形成土壤，所以土壤形成的实质，就是在地质大循环基础上的有机质的合成与分解，是大小循环矛盾统一的结果。

保护区内的土壤是在湿润多雨的气候条件下的产物，其形成同样具有上述两个循环过程。由于成土过程中各主导因子作用强度不同，所以成土过程又有着十分显著的特点，主要是：①所在地区气候较湿润，土壤水分状况大多属淋溶型，土壤遭受强烈的淋溶作用，使土壤中的盐基物质较少，土壤反应偏于酸性；②由于淋溶作用较强，表土层物质下移明显，因而土壤剖面中一般多有淀积层发育，且较显著；③土壤表面都有枯枝落叶层，有机物质主要从表土进入，土壤腐殖质含量以表土较多，向下则急剧减少。并且在腐殖质的成分中，富里酸常比胡敏酸多；④土壤中矿物质分解程度较强，所形成的次生矿物中以氢氧化铁铝为主；⑤洪积扇沿山地较高处的平缓地带，地下水位较高，所以潜育化、潴育化过程比较发育，形成了这些地带的特殊非地带性土类，如草甸土。

主要成土过程包括：①腐殖化过程：腐殖化过程是指在地表生物的作用下，土体表层的腐殖质累积过程。新开岭自然保护区温暖湿润，林地面积大，植被覆盖度高，枯枝落叶及生物残体比较丰富，有机物累积速度高于微生物对其分解速度，导致分解、半分解有机物在土体表层的积聚，从而在土体表层形成一个暗色腐殖质聚积层，即腐殖质层；②黏化过程：黏化过程是指土体中黏粒的形成和聚积过程。黏化过程有两种表现形式，即残积黏化和淀积黏化。残积黏化是指原生矿物分解成次生矿物的就地聚积过程，表现为黏化层黏粒含量比其他层次稍高，次生矿物稳定；淀积黏化是黏土矿物在强烈的淋溶作用下下移的聚积过程，从而形成一个较黏重的黏化层；③漂洗过程：漂洗过程是指土体亚表层发生的氧化硅残留，氧化铁腐殖质络合淋溶并淀积的过程，主要发生于针叶林及针阔叶混交林下。由于针叶林下产生有机酸溶液，对林下土体中碱金属及碱土金属产生淋失作用，进而使土壤矿物中的硅铁铝发生分离，氧化硅残留、铁铝胶体淋溶或淋失，从而形成一个淡色土层的过程。