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土壤发生与地理环境的关系(2)

时间:2010-01-29 03:30 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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二、土壤与成土因素的关系 

(一)土壤发育与母质的关系

土壤母质是岩石风化的产物,它是土壤形成的物质基础。母质中的一些性质。例如,机械性质、坚实度、渗透性、矿物组成和化学特性等都直接影响成土过程的速度和方向。母质中的磷、钾、钙、硫和其他元素也影响着土壤的自然肥力。

许多土壤的属性继承了母质的性质。酸性岩母质含石英、正长石、白云母等抗风化力强的浅色矿物较多,多形成酸性的粗质土;基性岩母质含角闪石、辉石、黑云母等抗风化力弱的深色矿物较多,多形成土层较厚的粘质土壤。从酸性岩母质到基性岩母质随着硅含量的减少,而铁、锰、镁、钙含量显著增加,不同母岩发育的红壤,其化学组成不同,富铝化强度也有差异。一般说来,由玄武岩、石灰岩等基性母岩发育的红壤,其淋滤系数、分解系数、铝化系数和铁化系数的相对值,均高于由花岗岩等酸性母质所发育的红壤。如果母质层具有不同质地层次,亦影响到土壤中物质迁移转化过程,非均质母质对土壤形成、性状、肥力的影响较均质母质为复杂,影响土体中物质迁移转化的不均一性,不同母质可以形成多种类型的土壤。

不同母质对土壤次生矿物也很有影响。斜长石和基性岩母质发育的土壤含有多量的三水铝矿,酸性岩中的钾长石发育的土壤则以高岭石为多。冰渍物和黄土中,含水云母和绿泥石较多;下蜀黄土以水云母为主;页岩和河流冲积物富含水云母;紫色页岩,湖积物和淤积物多蒙脱石和水云母。蒙脱型粘性母质易发育成变性土。

不同母质所形成的土壤,其养分情况也不相同。钾长石风化后所形成的土壤有较多的钾;而斜长石风化后所形成的土壤有较多的钙;辉石和角闪石风化后所形成的土壤有较多的铁、镁、钙等元素;含磷量多的石灰岩母质,在成土过程中虽然石灰质遭淋失,但土壤含磷量仍很高。

成土母质影响土壤的质地。质地粗的母质上形成的土壤质地也较粗,质地细的母质形成的土壤质地也较细。例如,发育在残积物上的土壤中含石块较多;发育在坡积物上的土壤质地也较细,但常夹有带棱角的石块;发育在洪积物及淤积物上的土壤,其上下层质地变化较大,而同一沉积层次,质地却比较均一。黄土母质上发育的土壤,由于黄土质地以粉壤质为主,所以土壤质地也以粉土、粉壤土为主。南方的红壤、黄壤、砖红壤的质地,在石灰岩、玄武岩和红色风化壳上发育的土壤质地较粘重。在花岗岩及砂页岩上发育的土壤质地居中,在砂岩、片岩及砂质沉积物上发育的土壤质地最轻。粗质母质易发育成淋溶土,细质母质易发育成潜育土。

在一些土壤形成过程中,母质因素起着重要的作用。例如,在热带、亚热带地区,地带性土壤是砖红壤和红壤等,但在石灰岩和紫色岩上发育的土壤,因含有大量碳酸钙,阻滞和延缓了富铝化作用的进行,因而分别发育成为石灰土和紫色土。这两种土壤在颜色、质地、化学性质上均保持了母质所特有的某些特性,这类土壤称为初育土。

(二)土壤发育与气候的关系

气候因素直接影响土壤的水、热状况,而土壤水、热状况又直接或间接地影响风化过程,影响植物生长,微生物活动,以及有机质的合成与分解。可以说,土壤的水、热状况决定了土壤中所有的物理、化学和生物的变化作用,影响土壤形成过程的方向和强度。在一定的气候条件下,产生一定性质和类型的土壤,因此,气候是影响土壤地理分布的基本因素。在美国土壤系统分类学中,把土壤温度和湿度作为诊断分类的一项重要指标。

气候影响岩石矿物风化强度。矿物的风化有物理作用和化学作用,其速度和温度有关。一般说,温度增加10℃,化学反应速度平均增长 2—3倍。温度从0℃增长到 5℃时,土壤水中化合物的解离度增加 7倍。热带的风化强度比寒带高10倍,比温带约高3倍(表2-1)。这就说明了为什么在热带地区岩石风化和土壤形成的速度,风化壳和土壤厚度,比温带和寒带地区都要大得多的原因(图2-1)。

土壤热状况,取决于土壤的地理位置。不同的纬度地带,土壤热状况不同。同一纬度地带,从沿海向内陆,土壤温度的年变幅和日变幅相应增加。土壤热状况可分三个类型:

1.受热型 土壤表层的年均温较土层深层为高。在干燥的温带或热带、亚热带地区较显著。

2.冷却型 土壤表层的年均温比土壤下层温度为低,即土壤平均温度随深度增加而增加。如寒带,尤其是积雪地区更为显著。

3.热平均分配型 在中纬度降水丰沛的湿润地区,土壤表层和较深层的温度相差不大。

气候对次生矿物形成的影响,一般情况是,降水量增加,土壤粘粒含量增多。土温高,岩石矿物的风化作用加强。因此,不同气候带的土壤中,具有不同的次生粘土矿物。干冷地区的土壤,风化程度低,处于脱盐基初期阶段,只有微弱的脱钾作用,多形成含水云母次生矿物。在温暖湿润或半湿润气候条件下,脱盐基作用增强,多形成蒙脱石和蛭石。在湿热地区,除脱钾作用外,还有脱硅作用,多形成高岭石类次生矿物,高度湿热地区的土壤则因强烈脱硅作用而含较多的铁、铝氧化物。

气候对土壤有机质的积累和分解起着重要作用。过度湿润和长期冰冻有利于有机质的积累,而干旱和高温,好气微生物比较活跃,有机质易于矿化,不利于有机质积累。例如黑土地区冷湿,腐殖质含量高,栗钙土地区干旱,腐殖质含量低。在腐殖质组成上,不同生物气候条件下的土壤也有所不同。黑土的腐殖质以胡敏酸为主,胡敏酸与富里酸之比约为2,胡敏酸分子量和芳构化程度高,大部分与土壤矿物质紧密结合,活性胡敏酸含量25%以下,由黑土经栗钙土到灰钙土,随着气候逐渐干燥,胡敏酸含量逐渐降低,芳构化程度依次变小。灰钙土胡敏酸与富里酸的比值只有0.6—0.8,活性胡敏酸逐渐减少,甚至于没有。由黑土经棕壤、黄棕壤到红壤、砖红壤,气候逐渐转向暖湿,胡敏酸含量逐渐减少,胡敏酸分子量和芳构化程度也逐渐降低,活性胡敏酸则急剧增高。胡敏酸与富里酸的比值黄棕壤为0.4—0.6,砖红壤则小于0.4,腐殖质成分中以富里酸为主。

不同气候带土壤中微生物的数量和种类也不相同。草甸土中微生物数量最多,黑土中微生物数量每克土可达数千万个,干旱和半干旱地区的栗钙土、棕钙土、灰钙土中,微生物数量在数百万到数千万个之间,湿润地区的红壤,砖红壤中,微生物数量较少,但某些砖红壤中也可达两千万个左右。微生物类群中,以细菌的数量最多,每克土约106—107个,放线菌次之,约105—106个,真菌最少,只有103—105个。湿润地区有机质含量多的中性或微碱性土壤中,含细菌最多,干旱地区的中性到偏碱性土壤中含放线菌较多,真菌则多分布于酸性的森林土壤中。

一般说,土壤中物质的迁移是随着水分和热量的增加而增加的。例如,我国自西北向华北逐渐过渡,土壤中的CaCO3、MgCO3、Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2、CaSO4、Na2SO4、Na2CO3、KCl、MgSO4、NaCl、MgCl2及 CaCl2 等盐类的迁移能力不断加强。它们在剖面中的分异也愈明显,在西北荒漠和荒漠草原地区,只有极易溶解的盐类,如NaCl、Ma2SO4等有相当明显的淋溶,或淀积于土壤下层,或被淋到低洼的地方。CaSO4 的淋溶较弱,在剖面不深处就可见到它,而CaCO3 则未受到淋溶,所以剖面中往往没有明显的钙积层。往东到内蒙古及华北的草原、森林草原地区,土壤中的碱金属盐类大部分淋失,碱土金属盐类在土壤中有明显的分异,大部分土壤都具有明显的钙积层。至华北东部的温带森林地带,则碳酸盐也大多淋失。

从华北向东北过渡,除钾、钠、钙、镁等盐基淋失外,铁、铝也自土壤表层下移。再向华南过渡,不但盐基物质淋失,硅也遭到淋溶,而铁、铝等在土壤中相对积累。

气候影响着土壤分布规律,尤其是地带性分布规律。不同气候带分布着不同的地带性土壤类型,如寒温带分布着灰化土,温带分布着暗棕壤,暖温带分布着棕壤,亚热带和热带分布着红壤、砖红壤等。同时由于气候干湿程度的差异,也分布有相应的土壤类型,如温带湿润气侯区,分布有淋溶土,温带半湿润半干旱区,分布有弱淋溶土,钙积土,温带干旱区分布有荒漠土。
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