土壤剖面及其变化

三、土壤剖面及其变化

土壤剖面是指从地表垂直向下，显示土层序列及其组合状况的垂直切面，也就是完整的垂直土层序列。每一种成土类型都有其特征性的发生层组合在一起，形成不同的土壤剖面。

1.土壤剖面模式

依据土壤剖面中的颜色、质地、结构、孔隙等构成状况的差异，一般将天然土壤划分为六个发生层，即：有机层(O)、腐殖质层(A)、淋溶层(E)、淀积层(B)、母质层(C)和基岩层(R)(见图11-7)，各层次的主要特征阐述如下。

图11-7　土壤剖面分层模式

(1)O层(有机质层)。指覆盖于矿质土壤表面的由植物和动物残落物及其腐解产物所组成的层次，是以分解的或未分解的有机质为主的土层。它一般位于土壤的表层，也可以被埋藏于一定的深度。通常根据生物残体的分解和腐化程度，还可将O层进一步划分出三种不同的层次。最上一层是新鲜未受腐解的残落物质，称为L层；向下是半腐解状态的，有机物原状尚可辨认的F层；最下层是已腐解的无定形状的H层。

(2)A层(腐殖质层)。形成于表层或位于O层之下的发生层，是土壤有机质在动物和微生物的作用下经腐烂、分解和再合成的产物。这层的颜色在土壤剖面中最深，呈黑褐色或灰黑色，一般具有团粒状结构，并富含有机养分。

(3)E层(淋溶层)。这一土层的主要特征是淋溶作用占优势。随着上层水分的下渗，硅酸盐黏粒、铁、铝等单独或随细小土粒一起向下层淋失，产生淋溶作用。在淋溶作用强烈的土壤中，不仅易溶性物质如K、Na、Ca、Mg等从此层淋失，而且难溶性物质如Fe、Al和黏粒也发生变化而下移，结果在此层中只留下最难移动、抗风化力最强的矿物颗粒，以石英为主。因此，淋溶层颜色浅淡，一般呈灰白色，土壤颗粒较粗，主要由砂粒和粉砂粒组成。

(4)B层(淀积层)。此层是土壤物质积累的层次，常和淋溶层相伴存在，即上部为淋溶层，下部为淀积层。该层质地较黏重，土体紧实，颜色一般为棕色或红棕色。

(5)C层(风化层或母质层)。此层是土壤形成发育的原始物质基础。是指土体以下疏松的、尚未受到成土过程(特别是生物作用)影响的层次。有些母质是原地基岩直接风化的产物(残积风化壳)，而有些则是异地搬运沉积的物质，如河流冲积物、风砂堆积物和黄土等。

(6)R层(基岩层)。尚未受到风化作用影响的坚硬岩石，如花岗岩、砂岩、石灰岩等。有些土壤与基岩有发生上的继承关系(残积母质)，有些则没有(异地运积母质)。

耕作土的土壤剖面一般可划分为四层：

①耕作层(表土层)。由于受耕作施肥的影响，该层土性疏松、结构良好，有机质含量高，颜色较深，肥力较高，厚度一般大于15cm。

②犁底层(亚表土层)。该层在耕作层之下厚10～20cm，土壤紧实，呈片状结构，有机质含量比上层减少。

③心土层(生土层)。该层在犁底层之下，受耕作影响比较小，淀积作用明显，颜色较浅。

④底土层(死土层)。该层几乎没有受耕作影响，根系少，仍保留母质特征。

土壤学家一般仅视A层和B层为真正的土壤(或土体)。C层和R层只是土壤形成的物质基础，而O层则为土体上部的一种残落覆盖层。

上述几种层次属于概括性的划分。在一个发育成熟的土体内部，A层和B层往往还可以进一步地划分出许多次一级的层次。凡兼有两种主要发生层特性的土层，称为过渡性的土壤层次，如AB层或BC层等。此外，在土层符号的右下方经常附加一些小写字母以指示土层的某些特征。如Ah表示含有有机质的淋溶层，Bt表示含有黏粒的淀积层，Bhir则表示同一土层中腐殖质与铁的共同淀积，Bca或Cca则说明碳酸钙聚积于淀积层或母质层中。

2.土壤剖面的变化

在野外，可以对土壤剖面进行简易的观察、分层与描绘。观察时必须首先剥掉外面的“包装”，露出里面新鲜的剖面，才能正确反映土壤的层次关系。

通过观察可以发现，自然界中真正完全符合上述剖面模式的土壤剖面是不多的。剖面模式只是一种通用的集中了所有可能土层的剖面样板。显然，自然界中真实的土壤剖面并不一定具有全部的土壤层次，土壤的厚度以及各层的厚度也因具体条件而有变化。比如，有机质(O)层就是主要出现于森林地区的土壤上部，在荒漠和干草原地区一般是不存在或不明显。淋溶层中E层的发育也是有条件的，浅色淋溶层多出现于降水量较大，且寒冷湿润的针叶林植被下，其他地区的土壤则很少有E层发现。在山地丘陵地区，相当大一部分土壤因为地形坡度较大，物质流失较快，难以积聚淀积，通常土体很薄，缺少B层，一般只处于A-C型的幼年土壤阶段。在广大的冲积平原地区，由于母质异常深厚，一般也不会出现R层。

人为耕作也是改变土壤剖面的一个重要因素。特别是现代农业对土壤大面积的开垦及长期使用，这种作用变得愈来愈重要。人类的耕作必然使土壤上部的原始土层受到破坏，形成一种性质近似均一的耕作层(用A_P表示)。A_P层通常是由O层和A层混合后形成的。有些土壤的原始A层比较深厚，以至A层不全包括在耕作层中。而在原始A层十分浅薄的情况下，犁底线可能达到B层的顶部甚至深入到B层中去。

自然的侵蚀与沉积过程也会使土壤剖面的层次组合发生变化。土壤的加速侵蚀往往使最肥沃的表土层流失，下伏的B层甚至C层直接暴露出来，形成“侵蚀土壤”。而当沉积活动异常强烈时，外来新的母质则可能覆盖在原有的土壤之上，成为“覆盖土壤”。如果原土壤被覆盖了一段相当长的时期，则被称为古土壤或化石土壤。古土壤对于分析第四纪时期的气候和环境演变具有十分重要的价值。

3.土壤的演进

土壤剖面也随土壤发育的时间进程而出现变化，不同的土壤剖面结构代表着不同发育阶段。一般来说，一旦先锋植物在风化的岩石或新近沉积的母质上立足后，土壤的发育过程事实上就已经开始了。如果土壤的自然侵蚀速率小于岩石风化的速率，那么随着时间的推移，土壤发育将不断深化，土层的分异越来越明显和复杂，土壤特性也相应发生变化。这种过程就成为土壤的演进或发育。

土壤的演进是一个连续的变化过程，但这种变化非常缓慢(比植物群落的演替还要慢得多)，以至许多人误认为土壤是没有变化的。为了研究的方便，土壤学家常按发育程度把土壤的发育划分为四个不同阶段。

(1)原始阶段。土壤尚未发育的原始母质。

(2)幼年阶段。土壤开始发育，有机质在表土积累，出现土层的分化，但一般只有A层和C层，土壤在很大程度上仍保留有母质的性质。这一阶段的土壤称为A-C土壤或幼年土壤。

(3)壮年阶段。土壤继续发育，淋溶层之下出现了淀积层，基本上具备了完善的土壤层次，出现A-B-C型剖面，为成熟土壤。

(4)老年阶段。土壤发育缓慢并趋于稳定。土层间的性质差异加大，在某些条件下出现强烈淋溶的E层，这个时期的土壤称为老年土壤。

上述土壤的四个阶段也称为土壤发育的相对年龄。而土壤形成经历的真正时间称为土壤发育的绝对年龄。一般来说，土壤初期发育的速度比较快，随后逐渐缓慢，到老年阶段趋于稳定。如果没有其他的地质事件、气候变化或人为活动的影响和干扰，土壤通常会循此进程发展。不同土壤发育所需的绝对时间差别相当大，这主要取决于土壤形成的母质、气候和地形条件。比如在新形成的河流冲积物上，土壤发育的速度远快于在新凝结的火山熔岩上的发育速度。在相同母质条件下，湿热气候区的土壤发育速度比干旱和寒冷气候区的要快很多。而在坡度较大的地方，土壤受到地形的影响，可能永远都不会到达成熟土壤的阶段。