土壤形成的一般过程

二、土壤形成的一般过程

从地球系统物质循环的观点来看，自然土壤形成的基本规律就是自然界的地质大循环过程与生物小循环过程相互作用的结果(见图11-12)。

图11-12　土壤形成过程中大小循环关系图解

1.地质大循环过程

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，通过淋溶、剥蚀、搬运等各种外力作用，最终沉积在低洼的湖泊和海洋中，并经过固结成岩形成各种沉积岩；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为10⁶～10⁸a，且范围极广。其中以岩石的风化过程和风化产物的淋溶过程与土壤形成的关系最为密切。风化过程在土壤形成中的作用主要表现为原生矿物的分解和次生黏土矿物的合成。前者使矿物分解为较简单的组分，并产生可溶性物质，释放出养分元素，为绿色植物的出现准备了条件；后者使风化壳中增加了活跃的新组分，从而具有一定的养分和水分的吸收与保蓄能力，为土壤的形成奠定了物质基础。可见，风化过程对土壤来说，是一种物质的输入过程。淋溶过程使有效养分向土壤下层和土体以外移动，而不是集中在表层，具有促进土壤物质更新和土壤剖面发育的作用。对于土壤来说，它是一种物质的转移和输出过程。

2.生物小循环过程

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给土壤，经微生物分解与合成转化为植物可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1～100年。其中有机质的累积、分解和腐殖质的合成促进了植物营养元素在土壤表层的集中和积累，成为土壤肥力形成与发展的关键。

事实上，在岩石刚刚进行风化和崩解的最初阶段，一些低等的先锋植物就已经依靠释放出来的少量养分而生活了。一代代的生物残体不断积累和分解，有些转化为腐殖质加入到风化层中，逐渐使原有的风化层得到改造。腐殖质是一种暗色无定形的胶体物质，具有比黏粒还强的吸持养分和水分的能力，这样，在有机质的不断分解和合成过程中，腐殖质不断得到累积，同时腐殖质胶体使矿物质颗粒组合成为团聚体，改善了土壤的结构性，协调了土壤的透气性和对水分养分的保蓄性，形成了能满足植物对空气、水分、养料需要的良好环境。

同时，生物小循环的另一显著影响，是植物对养分元素的富积过程。化学风化所释放出来的可溶性盐和阳离子极易随水流失，而植物根系却能有选择性地吸收那些对植物生长有用的营养成分，暂时储存在生物体内，并通过残落物的分解作用释放至土壤表层。在这个过程中，植物好像起着“循环泵”的作用，经过长期不断的植物筛选和循环，其他元素逐渐淋失，养分元素在土壤中相对富积起来。因此，只有通过植物，特别是高等绿色植物对这些营养元素的选择性吸收，合成有机质，并累积于土壤表层，才能使土壤表层中的养分数量不断地丰富起来。此外，母岩中缺乏氮素，只有通过生物小循环，才能把空气中氮素吸收，并固定在有机质中，从而使土壤具备氮素。

3.地质大循环和生物小循环的关系

从地球发展史来看，生物的出现较晚，因此，生物小循环是在地质大循环的基础上发展起来的，是叠加在地质大循环上的较小时间尺度的次级物质循环。从对于土壤形成的作用来看，地质大循环的总趋势是陆地物质的流失，造成土壤系统养分的淋溶分散，而生物小循环的总趋势是使流失的物质保存和集中在地表，并不断地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，土壤中的养分就保存多，肥力水平将逐渐提高；如果风化作用和有机质的累积、分解与腐殖质的合成作用较弱，而淋溶作用较强，土壤中养分就保存少，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。此外，人类的各种生产活动，如砍伐森林、耕垦草原、围湖围海造田、开采矿产、城市建设等，都会对地质大循环和生物小循环产生干扰，从而影响一个地方土壤肥力的发展方向与平衡。