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壤矿物中的这些成分一被淋失出土体的。
(三)富集(enrichment)过程
是指整个的土壤由于处在景观中的低洼部位,而从周围获得物质。
(四)表面侵蚀和表面累积过程
表面侵蚀erosion是指由于雨滴(风力)的撞击,径流水搬运而引起的表层土壤侵蚀。
表面累积(cumulization)是指由于流水或风等作用,使物质在土壤表面累积。
(五)机械淋洗(lessivage过程
机械淋洗是指细粘粒(<0.001mm)和较少数量的粘粒(<0.002mm)及细粉粒砂以悬浮态向下淋溶到土体中的裂隙和其他空隙中,并在脱水的情况下在这些空隙壁上淀积下来。
机械淋洗产生的土壤特征是:
1、A层中或淋溶层中粘粒的输出或减少;
2、B层或淀积层中粘粒含量相对于A层或C层富集;
3、B层相对于A层来说,细粘粒占总粘粒的比例增高;
4、在B层的土壤结构体面上或孔隙壁上可见到粘粒胶膜,或用偏光显微镜观察时可见光性定向排列粘粒。
(六)泥炭形成过程paludization
是指有机质以植物残体形式在土壤上层不断累积的过程。
主要发生在地下水位高,或地表有积水的沼泽地段。
植物残体是因缺氧条件而不能彻底分解或完全腐殖化。
而是以未分解、半分解状态的有机物形式累积于地表,形成一个暗色的泥炭层。
(七)枯枝落叶堆积过程littering
是指植物残体在矿质土表面累积的过程。
它往往发生在森林植被条件下,形成一个枯枝落叶层。
是因为通风干燥缺水而难以分解。
(八)分解与合成过程decompositionandsynthesis分解与合成是指土壤中矿物质和有机质的分解过程与新矿物和新有机物的合成过程。
(九)黑化melaniztion与淡化过程leucinization
黑化和淡化指的是土壤中色彩的变化。
其原因有:
1、有机质的增加与减少。
2、粗有机质转化为细腐殖质。
3、暗色矿物和淡色矿物。
(十)棕化、红化与铁化过程
由于从极地到赤道,土壤中铁的氧化逐渐增强,氧化铁逐渐增多,产生色散的缘故。
在北半球,棕色土壤(棕壤、褐土)、红棕色土壤(黄棕壤)和红色土壤(红壤、砖红壤)由北向南依次出现,相应的土壤发生过程,也可称棕化(braunification)、红棕化rubification和铁化ferrugination
(十一)还原过程reduction
是指在整个土体下部,土壤因长期处于水分饱和、缺乏空气的还原状态,产生有机与无机的低价态物质的过程,如二价铁锰,从而形成颜色呈蓝灰或青灰色的还原土层,称为潜育层。
此过程也称潜育化过程gleization。
主要发生在直接受地下水浸润的土层中,由于地下水位在雨季升高、旱季下降,致使该土层干湿交替,引起该土层中铁、锰化合物的氧化态与还原态的变化,产生局部的移动或淀积,从而形成一个具有锈纹、锈斑或铁、锰结核的土层。
(十三)疏松与紧实过程loosening-hardening
土壤中存在空隙增加和减少的过程,分别称之为疏松过程和紧实过程。
(十四)熟化过
土壤熟化过程:
作、施肥、灌溉响下,在土壤上(Ap),并不断改些过程和性状,力上升有利于作育。
熟化过程形成熟为最基本的熟化
通过耕作、灌
等方法,
土壤熟化可分为:
:
100
150
200
犁底层
钙积层
皆积层
母质层
母战层
那底底
古耕层
古确层
黏化恳
母魅
水上
早耕土舉呦史
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是指在人为耕和改良等措施影部形成人为表层变原有的土壤某使土壤向土壤肥物高产方面发
化层,耕作层即层。
溉、施肥和改良
1改造不利的自然成土阶段;
2培肥熟化阶段;
3高肥阶段,如图5-15所示。
十五)土壤退化过程(soildegradation)是指因自然环境不利因素和人为开发利用不当引起的土壤物质流失、土壤性状与土壤质量恶化以及土壤肥力下降,作物生长发育条件恶化和土壤生产力减退的过程。
(十六)土壤混合过程土壤中既有造成发生土层分异的过程,也存在使土壤物质互相混合的过程。
目前认识到的土壤混合过程有:
1、动物的混合作用
2、植物对土壤的混合作用
3、冻融作用引起的土壤物质混合
4、泥流引起的土壤物质混合土壤分异作用使土壤剖面发生土层分异,而土壤混合作用却使土壤剖面均一化。
二、土壤的主要形成过程
(一)原始成土过程这是岩石风化或成土过程的起始阶段,从岩石露出地表而有微生物着生开始到高等植物定居前的
土壤过程,称为原始成土过程。
首先出现自养型微生物的“岩漆阶段”,如绿藻、第二是异养微生物的“地衣阶段”,如第三阶段是苔藓阶段。
在高山寒冻条件下的寒冻土,便是原始成土过程的产物
在原始土壤成土过程研究中,他(朱显谟院士)以大量科学资料提出了原始成土过程的四个时期,即以岩面微生物着生、生物物理生化层的出现为始发标志的“岩漆”时期;
地衣着生并具有生物风化层和细土层出现的突变跃进时期;
苔藓植物着生并形成细土层的巩固发展时期;
高等植物着生和原始土壤形成定型时期。
M.推形k(CambiwlN)
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训比卜k的婕红或史谍.
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2•斑毡化过程。
即在森林植被下,枯枝落叶层下部形成腐殖化程度低的粗腐殖质,呈斑毡状
3•腐殖化过程。
即指土壤中有机物质转化为腐殖质的过程
是指植物有机
残体以半分解或微分解形态积累的形成泥炭过程。
泥炭层多用H表示。
产生于高寒湿润和地下水
位咼或地表积水的过湿条件下泥炭化(或腐泥化)作用:
在地表常温、常压下,由堆积在停滞水体中的植物残体转变成泥炭或腐泥的过程,这一阶段以生物化学变化为主。
煤化作用:
是成煤作用的第二阶段,以物理化学作用为主。
煤化作用包括成岩作用和变质作用两个阶段。
成岩作用以压力为主,使泥炭被压实、脱水、固结而转变成褐煤;
变质作用以温度为主,压力为副,使褐煤转变成烟煤、无烟煤。
无烟煤进一步变质而转变成石墨,但这已不属煤化作用的范畴。
在煤化过程中,煤的化学组成、工艺性质、物理性质和煤岩特征等都发生一系列变化。
随着煤化程度的加深,碳含量增加,氧、氢含量减少,颜色由褐色变为深黑、灰黑至钢灰色,光泽由弱变强等。
(三)粘化过程clayization粘化过程:
是指土壤中粘粒的形成和聚积过程。
矿物的物理性破碎、化学分解和分解产物再合成而形成次生粘粒矿物两个方面。
在我国温带包括北亚热带以粘化作用为主,而在中亚热带以南以富铁铝化过程为主。
残积粘化residualclayization:
残积粘化系指矿物风化生成粘粒,未经移动而在原地积累,又称原生粘化。
淋淀粘化eluvialclayization:
淋淀粘化或淀积粘化,即上部土层的粘粒经机械淋溶而在下部土层聚积。
不同粘化作用形成不同土壤类型
1•粘粒逐渐向下减少(残积粘化)---始成土
2•粘粒在剖面的一定深度中明显增加,然后逐渐减少(淀积粘化)----淋溶土
3•粘粒向下逐渐增加,然后逐渐减少---铁铝土
4•粘粒在剖面的一定深度中明显增加,然后含量恒定,最后又减少----强淋溶土
5•粘粒在剖面的上部紧接表层之下减少,然后明显增加,再逐渐减少---碱土
6.土体中粘粒在各层均匀分布---变性土。
(四)富铁铝化过程(ferrallitization)
是指在热带、亚热带高温高湿条件下进行的脱硅作用和铁铝相对富集的作用。
在湿热的生物气候条件下,原生铝硅酸盐强烈水解,并形成游离硅酸和铁、铝氧化物;
在中性风化液中,盐基和硅酸均可移动而遭到淋溶,而难移动的铁、铝氧化物则相对富集起来,甚至形成铁盘或聚铁网纹层。
这种因脱硅引起的铁、铝相对富集过程,称为脱硅富铝化过程。
特点:
①粘粒的硅铝率(Ki=SiO2/AI2O3)和硅铝铁率(SiO2/R203)的不断降低,
②粘粒矿物由2:
1型向1:
1型和铁、铝氧化物简单化的矿物演变
③土壤肥力降低(五)钙化过程calcification:
特指土壤剖面中碳酸盐的淋溶与淀积过程脱钙过程decalcification:
是指母质或土壤中碳酸钙(镁)的在H2O和CO2的作用下形成重碳酸
盐,并随水淋溶出某一土层或整个土体候下,土壤中的下渗水酸钙可淋失殆尽;
在较候下,则不能发生完全用。
钙过程calcification:
在
气候下,脱钙作用只在进行,而淋移到下部的钙,由于干燥脱水而重难溶性的碳酸钙而淀积成具有粉霜状、菌丝状、结核状和石灰盘等的钙积层。
这种淀积过
程称为钙积或积钙过程
钙积层:
在土壤剖面中,形成的粉霜状、菌丝状、膜状、结核状和石灰盘等形式的石灰淀积层。
钙积层是钙化过程的标志特征,具有重要的土壤发生诊断意义。
钙化过程:
由于积钙与脱钙在土体中存在上、下位置的对应关系和碳酸钙转移的共轭关系,两者又合称为钙化过程。
复钙过程:
由于人为施肥或自然因素使表土层的含钙量大于B层的成土过程。
①自然复钙:
不含碳酸钙的土壤富钙地下水浸渍或
山区富钙堆积物覆盖复钙
②人为复钙:
施用石灰等引起复钙。
(2)脱钙-积钙
脱钙积钙
CaC03淀积)+C02+H20=Ca(HCO3)0
Ca(HCO3)2形成引起脱钙,CaC03形成导致积钙。
土壤盐渍化:
土壤盐渍化:
是指土壤中可溶性盐分随水向表土层运移而累积含量超过0.1%(或富含石膏的土壤
为0.2%)的盐化过程,以及有时相伴发生的土壤溶液中的钠进入表土层或亚表层土壤胶体中,使
ESP超过5%的碱化过程,所以盐渍化是碱化与盐化的统称,又称土壤盐碱化。
土壤盐渍化类型:
根据发生的特点分:
1•原生盐渍化:
是指在自然成土因素(生物气候、地质水文、地形母质等)的综合作用下,土壤、风化壳及地下水中的盐分向土表迁移聚积的过程,按其发生的时间,原生盐渍化又可细分为现代原生盐渍化和残余盐渍化。
2•次生盐渍化:
是指因人为利用不当,使原来非盐渍化的土壤发生了盐渍化,或增加了原土壤盐
渍化的程度的
(六)盐化和脱盐化过程desalinization
盐化过程:
是易溶性盐类随水向表层移动过程。
除滨海常发生在干旱地区。
脱盐过程:
是壤或盐土中易被大气降水或
中淋失的过程
盐化土壤或盐土:
易溶性盐积累的浓度达到致害作物的土壤,称为盐化土壤或盐土。
次生盐化:
由于不合理灌溉而抬高了地下水位所引起的土壤盐化,称为次生盐化。
地下水矿化度
高的地区。
盐成土(包括盐土和碱土)是受现代盐积过程或者残余盐积过程或者碱积过程而形成的。
现代盐积过程是在自然和人为因素的影响下,地下水和母质中所含的可溶性盐类通过垂直的毛管运动和水平运动,使盐分在地表和土体中不断累积的结果。
残余盐积过程是指在地质历史时期土壤曾进行过强烈的盐积作用。
盐积作用的结果形成盐积层,
盐积层是指在冷水中溶解度大于石膏的易溶性盐富集的土层,在我国规定具以下条件:
厚度至少为15cm,
含盐量在干旱地区》20g/kg或其他地区》10g/kg,且
含盐量(g/kg)与厚度(cm)的乘积》600。
若其厚度》15cm且含盐量》500g/kg则称为超盐积层。
(龚子同)
(七)碱化Solonization和脱碱化过程solodiztion
碱化过程:
是指土壤胶体吸附的交换性钠离子积累过程。
是由于碳酸钠或碳酸氢钠相对富集,导致土壤溶液中的Na+进入土壤胶体交换出钙镁铵离的过程。
脱碱化:
是指土壤胶体吸附的交换性钠离子被其它阳离子所交换的过程。
碱土用含有石膏的灌溉水淋洗改良,即为人工脱碱化。
包括碱质化(或钠质化)和碱性化。
碱质土或钠质土:
碱化度超过20%的土壤称为碱质土或钠质土,也称碱土。
碱性化:
是指土壤溶液中总碱度(CO3+HCO3)增大而使pH达到碱性值的过程。
在通气良好的土壤中、当总碱度超过0.2厘摩尔(-)/升时,一般pH达到9以上,呈碱性、强碱性反应
碱化土:
碱化度低于20%而呈碱性、强碱性的土壤,称为碱化土。
ExchangeableSodiumPercentage)是指交换性钠占阳离子交换量的百分率。
也称钠碱化率。
碱积层:
在我国,以上部40cm厚度以内的某一亚土层中交换性钠饱和度(ESP>
30%,pH>
9.0,表层土壤含盐量<
0.5%(或5g/kg)定义为碱化层或碱积层。
有碱积层的土壤定为碱土。
碱积现象:
上部40cm厚度以内的某一亚土层中交换性钠饱和度(ESP5%s29%,pH为8.5-9.0
(八)潜育化过程(gleyization)
潜育化过程:
土壤在长期处于水分饱和、缺氧的条件下,有机物质进行嫌气分解,产生还原性
有机物,并使铁、锰等无机氧化物还原成低价态(Fe2+、Mn2+),土壤颜色也随之转变为蓝灰色或
青灰色。
这一还原过程即为潜育化过程;
潜育层:
由潜育化过程形成的土层。
潜育层的土粒一般分散成泥糊状,多呈中性反应
底潜:
潜育化由地下水引起的,发生在土体底部;
通潜:
当地下水位接近地表,造成土壤通体潜育;
表潜:
土壤表层滞水引起的潜育化。
(九)潴育化或氧化还原过程(redoxing)
潴育化过程:
实质上是土壤干、湿交替所引起的氧化与还原交替的过程。
草甸土、潮土等的重要成土过程。
在地下水位升降层段:
雨季:
地下水位上升期,土
壤水分饱和,铁、锰发生还
原、溶解、移动;
旱季:
地水位下降期,铁、锰又氧化沉淀,在结构面、孔隙壁上形成锈色斑纹,甚至出现铁锰结核。
潴育层或氧化还原层:
潴育化过程在土壤剖面中形成的铁锰斑纹层。
3•[化合价变化(氧化—还原)]
由于化合物变化引起物质形态、性质变化。
(1)潜育化-静水浸泡强还原
Fe+3红、棕色)—Fe+2(兰灰色)
(2)潴育化水位上升:
还原,水位下降:
氧化
Fe+3Mn+4?
Fe+2、Mn+2
水位下降后出现“红棕色锈层”
水位上升后形成“兰灰色层”
(3)白浆化滞水还原
Fe+3、Mn+4fFe+2、Mn+2(淋失)f白色脱FeMn层
(高价不溶)低价可溶)
Fe、Mn元素在土壤形成中表现十分活跃,对土壤剖面形态影响很大,其行为可概括为三种类型
1酸性淋溶脱Fe、Mnf灰白层
灰化)FeMn淋失
2滞水还原脱Fe、Mnf灰白层
(白浆化)
F弘Mn富集:
风化淋[弹脱盐基脱陡富FesAbJ
红色层(剖面)*
色层(剖面八
L可逆变价(循育化:
Mn变价…氧化-还原交卧
2耐逆珊*
(潜懿强还卧
n兰茨色层(剖而)"
(十)白浆化过程(albicbleaching)
是在季节性还原淋溶条件下,粘粒与铁锰的淋淀过程,它的实质是由于季节性降雨或人工灌水而导致氧化还原交替所产生的潴育淋溶。
特点是在腐殖质层与耕层以下出现漂白层,而淀积层多具有灰褐色胶膜。
东北地区的白浆土、苏皖鄂等省的白土和四川盆地的白鳝泥等的形成过程。
条件:
质地粘重;
有冻土层存在;
土层较厚;
有机质的参与(还原剂);
非冻土层引起,具有能接能排的地形。
结果:
游离氧化铁、锰发生还原溶解,侧渗或直渗淋失;
盐基物质和粘粒也遭到淋溶;
形成浅色土层。
()灰化过程podzolization
灰化过程:
是在寒温带、寒带针叶林植被和湿润条件下,土壤中铁、铝与有机物质螯合淋溶淀积的过程。
属于一种强酸性淋溶过程,主要表现为铁、铝的螯合淋溶和酸性淋溶
①形成灰化层和淀积层:
灰化层由于铁、猛的淋失而呈灰白色,质地较轻,呈强酸性反应;
淀积层呈棕色、暗棕色,富含腐殖质和游离铁、铝,且以络合态较多。
两者既有上、下层位
关系,又有殖质转移的发生铁、
动(白浆化动)
漂灰过程:
迭加在一
灰过程
林下,往往繁茂,而与成持水力很层,造成周件,导致表原离铁、离程。
铁、铝和腐共轭关系②铝、猛等移没有铝移
漂洗与灰化起,统称漂在冷湿针叶地表的苔藓凋落物交织强的地被物期性还原条上层发生还猛即漂洗过
、土壤形成过程中的大小循环
地质大循环是指地面岩石的风化、风化产物的淋溶与搬运、堆积,进而产生成岩作用
生物小循环是植物营养元素在生物体与土壤之间的循环:
植物从土壤中吸收养分,形成植物体,后者供动物生长,而动植物残体回到土壤中,在微生物的作用下转化为植物需要的养分,促进土壤肥力的形成和发展。
者关系:
地质大循环和生物小循环的共同作用是土壤发生的基础,无地质大循环,生物小循环就不
能进行;
无生物小循环,仅地质大循环,土壤就难以形成。
四、地质风化过程与成土过程
土壤发生学理论把成土过程看作是在地质风化过程的产物,气候、生物等因素的作用下发生的一系列的物质转化、迁移过程。
即地质风化过程产生成土母质,成土过程形成土壤。
概念上,地质风化过程和成土过程是严格区分的,但实际上风化过程与成土过程两者是永远相伴随的,且前者是后者的基础。
(见图P35)
五、反映土壤风化发育的指标
1、ba值(土壤风化淋溶率,简称“淋溶率”)指母质或土壤中各种盐基的氧化物与氧化铝的分子比用风化壳中或土层中盐基总量与氧化铝的摩尔数比率。
说明盐基的淋溶损失或累积状况。
。
(1)(据Harrasswitz);
(2)(据H.Jenny)ba值愈小,表示脱盐基多,淋溶作用强
任一上层或风化层的于缶n
K生/IfjLZj
厂母质层或母岩层的兀也
龙代表土壤矿物任何一和化学元素,多指盐基离子钾创钙镁硅
2、卩值
(土壤淋溶系数)土壤风化淋溶指数卩值愈小,
说明它的淋溶强度愈强
3、口值土壤风化指数,口值愈小,说明风化程度越高
4、Sa值(硅铝率)是指风化壳、土体中的土壤物质(粒径<
2mm)或土壤粘粒部分中SQ2/AI2O3摩尔数比率。
Sa=SiO2/AI2O3Safi愈小,说明土壤的风化程度越高,土壤中硅的淋失和铝的富集
朋=淋溶层勺):
譽)/母质层K叮:
讐
Ai2O3Ai1O3
作用越强,粘土矿物组成中高岭石和三水铝矿含量越
多。
也称Ki,Ki<
2,
强度风化,Ki<
3.2弱度风
//值=淋溶层企二/母质层
Na2()
3
Na2O
化。
5、Saf值(硅铁铝率)
Saf=SiO2/(AI2O3+Fe2O3。
如果土体中的Saf明显小于母质中的Saf值,说明该土壤进行了较强的脱硅富铁铝化过程。
6、CEGECEC和BS
有效阳离子交换量:
EffectiveCationExchangCapcity,ECEC是指中性醋酸铵提取的交换性盐基和中性氯化钾提取的交换性氢和铝之和。
7、迁移系数是衡量元素在土壤剖面中淋溶迁移程度的指标。
如果小于1,说明元素X有淋溶,且越小淋溶程度越强。
反之大于1,说明有累积,越大富积程度越强。
迁移系数之所以以Al2O3为标准,是因为Al2O3在土壤中或风化壳中是最为稳定的化合物之一。
但在强碱或强酸环境中,也考虑Al2O3的迁移问题。
在研究微量元素淋溶迁移状况时,可用金红石(TiO2)代替AI2O3作标准。
钙、钠、镁、钾是土壤中活性最强的主要盐基成分,在化学理论上的元素迁移系列为:
K>
Na>
Ca>
Mg;
;
但在自然环境中,化学元素的迁移不仅取决于该元素的物理化学性质,而且取决于其环境因素,所以实际地理环境中的迁移序列表现为Ca>
Mg>
K;
苏联学者波雷诺夫(1937年)根据火成岩和河流中溶解物的分析结果,列出了一些土壤成分的相
对活性序列:
他设定CI-的活性为100,则SO42-=57,Ca2+=3.0Na+=2.4,Mg2+=1.3,K+=1.25,SiO2=0.2,Fe2O3=0.04,AI2O3=0.02土壤矿物中的这些成分一般是以上述次序被淋失出土体的。
8、铁的游离度是指土壤中游离氧化铁(未被铝硅酸盐禁锢的铁)占土壤全铁量的百分数。
铁的游离度越大,风化程度越强。
游离氧化铁是指可为连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-重碳酸钠提取法(DCB法)提取出来的氧化铁。
铁的还原度:
亚铁占游离铁的百分数。
铁的蚀变度:
游离铁占全铁的百分数
9、粘化率粘化率是指粘化层中粘粒含量与淋溶层或下部母质层粘粒含量的比值。
该比值愈大,说明粘化程度愈高。
粘化层的粘化率要求大于1.2,粘化极强的土壤,粘化率可高达3〜7。
第十节土壤类型分化和土壤剖面发育
一、土壤类型分化
在整个自然界的土壤形成和演化历史过程中,由于成土条件及其组合的多样性,决定了成土过程的多样性,从而分化形成复杂多样的土壤类型。
土壤类型分化是以其属性分异为内容和基础
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