成土因素和土壤形成过程

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以上我们讨论了土壤的三相物质四种成分及其土壤的主要物理化学性质。不同的土壤具有不同的物质组成和性质,土壤的肥力状况也不同。那么土壤是怎样形成的呢?这是自然地理学要搞清楚的问题之一。

一、土壤形成因素

(一)土壤形成因素学说

1.道库恰耶土壤形成因素学说

土壤形成因素学说是十九世纪末,由俄国著名的土壤学家.道库恰耶夫建立起来的。道库恰耶夫土壤形成因素学说的基本观点有以下四点:

①土壤是成土因素综合作用的产物

他认为土壤是在各种成土因素综合作用下形成的,离开某一成土因素都不能形成土壤,并提出了如下土壤形成数学函数式。

S=(CL,O,R,P,T)

S:土壤,CL:气候,O:生物,R:岩石,P:地形,T:时间

道库恰耶夫认为土壤形成因素包括气候、生物、母质和时间四种因素,它们各自对土壤形成都有一定的作用。不过只有某一种因素形不成土壤,是在这四种因素作用下形成的。

②成土因素的同等重要性和相互不可代替性

关于这一点,他举例说:“我们假定,如果医生提出水、空气、和食物对人的机体那个比较重要,那么这个问题是空洞而用无的。因为缺乏任何一个,生物都不能单独生存,提出这样的问题是无益的。提出土壤形成因素中哪一个因素起着最重要的作用,同样也是无益的。”

③成土因素的发展变化制约着土壤的形成和演化

世界上的一切事物都在不停地运动,成土因素也是如此,它们也处于无休止的变化过程当中。前面已经说过,土壤是各种成土因素综合作用的结果。它们与土壤之间的关系是函数关系,若成土因素发生了变化,土壤本身也必然跟着发生相应的变化,所以成土因素的发展变化制约着土壤的形成和演化。

④成土因素是有地理分布规律的

道库恰耶夫在多年研究俄罗斯黑钙土的基础上,1883年发表了他的经典著作——《俄国黑钙土》。在这本书中他第一次阐明了土壤的地带性分布规律,同时他指出,这是由于成土因素有地带性分布规律的结果。虽然现在看起来,各种自然事物的地带性规律已为众所周知的事实。但在当时,这种观点也是史无前例的,非常了不起的。它对以后地理科学的发展起到了巨大的推动作用。

但是由于当时的条件限制,道库恰耶夫成土因素学说也还存在不少问题。最突出的问题有两个:

①没有指出土壤形成过程中的主要因素。

②没有指出人类活动在成土中的特殊作用。

2.威廉斯对土壤形成因素的发展

①提出了生物发生学观点

威廉斯认为在所有自然成土因素中,生物因素应为主导因素。因为土壤的本质特性是它具有肥力,而肥力的产生是生物在土壤中活动的结果,没有生物活动就没有土壤,因此他认为土壤是在以生物为主导的各种成土因素综合作用下形成的。

②提出了土壤是人类劳动对象和劳动产物的观点

这一观点的提出具有极为重要的意义,一方面土壤是人类劳动的对象,也就是说人类的农业生产活动离不开土壤,强调了土壤对人类的重要性。另一方面土壤又是人类劳动的产物,就是说人类活动也是一个重要的成土因素,特别对农业土壤来说,它是一个主导因素。

3.叶尼对土壤形成因素学说的发展

①补充了成土因素公式

他认为成土因素公式应为:

s=f(d,o,r,p,t,……)

很明显,A.他将地形列入了公式;B.还可能有一些未知的其他成土因素。

②补充发展了土壤形成过程中生物起主导作用的学说

他认为生物作为主导因素,不是千篇一律的。在不同地区,不同类型的土壤上,往往起主导作用的因素不同。这五大自然成土因素都可以成为主导因素。相应出现五大函数式:

s=f(cl,o,r,p,t……)——气候函数式

s=f(o,ol,r,p,t……)——生物函数式

式中优劣因素放在右侧括弧内的首位。

在叶尼成土因素公式中有其他成土因素的位置,到底其他因素指什么呢?据最近研究,苏联学者柯夫达提出了地球深层因素,如火山、地震等对土壤形成也有重大影响。

过渡:总之,成土因素是相当复杂的,共有五大自然成土因素和一个人为因素,即:

土壤形成因素:气候、生物、母质、地形、时间

那么这些成土因素在土壤形成中到底起什么样的作用呢?下边我们就分别讨论之。首先讨论气候因素在土壤形成中的作用。

二、气候对土壤形成的影响

气候对土壤形成影响主要体现在以下几个方面:

1.控制着土壤形成的方向及地理分布

气候因素主要是水热条件,水热条件是所有形成因素中最活跃的因素,因为:

A.它直接决定了土壤的水热状况,进而影响土壤中一系列物理、化学和生物过程的方向和强度。据报导,温度每增加10℃,化学反应的速率就增加1-2倍。

B.它还对植物地形、母质等其它成土因素产生影响。从而对土壤形成产生间接影响。

所以气候因素是直接和间接影响成土过程方向和强度的基本因素。

我们知道,气候在水平和垂直方向上均有一定的分布规律性,例如从北到南、从山下到山上有不同的气候类型。由于气候控制着土壤形成的方向,因此,在不同的气候就形成不同的土壤类型,使土壤也呈现出一定的水平和垂直分布规律。

2.影响风化壳类型及其厚度

水热条件不同,土壤矿物质的风化方式和程度不同,因而形成的风化壳类型和厚度必然不同。由图可以看出,从苔原带到热带森林或者从荒漠带的热带森林带,水热条件越来越好,对矿物的风化作用越来越强。

A.在苔原带和荒漠带,以物理风化为主,形成的风化壳较薄,而且多为岩石碎屑。

B.在热带雨林带,化学风化作用非常强烈。形成的风化壳厚度很大,而且岩石矿物风化程度较深,形成许多粘土矿物,主要是高岭石、铁铝氧化物。

3.影响着土壤有机质的积累与分解

在不同气候带,植被类型不同,那么每年植物生长量和进入土壤的残体量也不同,就森林来说,每年进入土壤的有机质残体数量是:

热带雨林>温带落叶林>寒带针叶林

按道理来说,土壤有机质含量应该热带砖红壤为最多,寒带灰化土为最低。其实不然,因为在不同的气候条件下,水热条件不同,土壤有机质分解的速率不同。一般来说,热带>温带>寒带。结果,虽然热带有机质累积较多,但因分解快而土壤有机质含量较少,而寒带有机质累积较少但因分解慢而土壤有机质含量较多。

总之,气候条件影响着土壤有机质含量。

4.影响土壤内部物质迁移过程

在不同气候带,由于水热条件不同,土壤内部物质的淋溶、淀积程度不同。

由图上可以看出:

A.在湿润地区,如在阔叶林和针叶林地区。由于土壤水分多,土壤的盐基离子(即K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+……)遭到淋溶,排出土体进入地下水。

B.在半旱地区,如矮草地区。由于降水较少,土壤淋溶作用弱,只有易溶性盐分(如NaCl、KCl)遭到淋洗排出土壤,而CaCO3表层淋溶,下层淀积,出现一个碳酸盐淀积层。

C.在干旱地区,如沙漠灌丛地区。由于降水稀少,土壤淋溶作用微弱,易溶性盐和CaCO3表层积聚,不发生移动。

由此可见,随着气候由湿润到干旱,土壤内部物质的迁移是有规律的。物质的迁移必然影响到土壤的性质,如灰化土在湿润地区,盐基离子遭到强烈淋洗,土壤中H+多,必然呈酸性。