第六章  土壤地理

第一节  成土因素与主要成土过程

我国各种土壤的形成往往是几种成土过程作用的综合结果，在每种成土过程中，都蕴含着地形、气候、母质、植被等成土因素的综合作用，这种空间作用的时间发展及人类活动对土壤的形成和演变也有极其深刻的影响。

我国经喜马拉雅运动后形成的西高东低的地势结构，一方面影响到东亚季风环流体系的建立，另一方面又影响着水、热条件的再分配，进而影响着土壤的机械组成和地球化学过程的分异过程。

风化壳是土壤发育的物质基础，风化壳的地球化学类型与地质构造、母质、气候类型直接相关，风化过程与成土过程也是相辅相成，同时进行的，不同岩性及其所形成的风化壳对土壤矿质养分含量、胶体性质。土层厚度和机械组成等都有直接影响，并在一定程度上起着加速和延缓土壤发育的作用。

在纬度、海陆位置和地形因素影响下，我国气候从西北向东南由干到湿，自北而南由冷到热，这样的水热分布规律，决定着我国土壤与风化壳的地球化学过程由西北向东南、由北向南逐渐加强。青藏高原及西北高山地区，为第四纪以来强烈隆起区，风化过程与成土过程均处于初始阶段。发育了碎屑状风化壳和年幼的高山土壤；西北内陆干旱地区，水分稀缺，阻滞着地球化学过程的顺利发展，在土壤与风化壳中石灰与石膏以及其它易溶性盐类均得以大量保存，形成含盐风化壳和盐渍干旱土；半干旱地区雨量稍多，土壤风化壳中，虽然易溶性盐类大都被淋失，但比较难溶的石灰得以保存，土壤与风化壳具有明显的钙化过程，发育了碳酸盐风化壳和草原钙积干旱土、半干润松软腐殖土，前者如棕钙土、灰钙土，后者如黑钙土、栗钙土、黑垆土等；东部湿润地区雨量丰沛，在排水良好的情况下，地球化学过程大大加强，土壤与风化壳中不仅易溶性盐类多被淋失，就是难于迁移的硅、铝、铁等元素，在一定条件下也发生迁移和聚积，粘化过程和富铝化过程占统治地位，发育了硅铝风化壳和铁铝风化壳，发育的土壤为（常）湿润硅铝土、铁硅铝土和铁铝土，自北而南，随热量增加，粘化过程和富铝化过程的加强，主要地带性土壤由寒棕壤递变为暗棕壤、棕壤、黄棕壤、黄壤、红壤、赤红壤和砖红壤。

我国在季风环流影响下，虽然冬季普遍低温干燥，蒸发旺盛，土壤中上升水分较强，但夏季普遍高温多雨，土壤中下渗水分更强，土壤中活性矿物的淋溶过程占统治地位，其结果，一方面是土壤粘化过程、脱硅过程和富铝化过程均比较普遍，另一方面，在湿润和半干润各类土壤中，酸性土壤占较大的比例，据统计，pH值＜5的土壤占全国农田面积的1/3。

粘化过程、脱硅过程和富铝化过程的强度也可以从各类土壤粘粒含量、粘土矿物组成和硅铝率的变化得到反映。

一般从西北干旱荒漠植被下的干旱土到东部湿润森林植被下的硅铝土、铁硅铝土、铁铝土（土纲），从暖温带夏绿林植被下发育的棕壤到热带雨林植被下发育的砖红壤（土类），土壤粘化过程逐步深化，表现在土壤粘粒逐渐变细，粘粒成分逐渐增多，粘土矿物由结构比较复杂的类型如水云母、蒙脱石、绿泥石等，演变成为结构简单的高岭石、三水铝矿、赤铁矿、针铁矿等。西北内陆干旱地区的干旱土壤粘粒含量（指淀积层）约14—17％，粘土矿物以水云母为主。干草原区的土壤粘粒含量19％左右，粘土矿物以水云母-蒙脱石为主，其成土过程主要表现为钙化过程和盐渍化过程。森林与森林草原植被下发育的褐土和棕壤，粘粒含量约25—30％，粘土矿物以水云母-蛭石为主，有时出现高岭石。北亚热带常绿阔叶-落叶阔叶混交林植被下的黄棕壤，粘粒含量达30％，粘土矿物以水云母-蛭石-高岭石为主，说明粘粒中矿物脱钾、脱硅作用较棕壤明显。中亚热带常绿阔叶林植被下的红、黄壤，粘粒含量达30％以上，粘土矿物以高岭石-水云母为主，高岭石居突出地位。发育在南亚热带与热带地区雨林与季雨林植被下的赤红壤和砖红壤，粘粒含量高达39—60％，粘土矿物以高岭石、三水铝矿及赤铁矿、针铁矿为主。

随着风化淋溶作用的深入发展，土壤脱硅与富铝化过程不断增强，硅的流失、铁铝的相对富集，导致土壤中硅与铝的比值逐渐减小。脱硅作用十分微弱的盐渍干旱土，硅铝率达3—4.5，草原钙积土是3—4，湿润硅铝土中的棕壤和半湿润硅铝土中的褐土是2.5—3.0，湿润铁硅铝土中的黄棕壤是2.0—3.0，常湿润铁铝土中的黄壤为2.5，湿润铁铝土中的红壤、赤红壤和砖红壤分别减至2.0—2.2，1.7—2.0，1.5—1.8。据分析，砖红壤和红壤，硅的迁移率均达40—70％，钙、镁、钾等盐基的迁移量则更大，最高可达100％，在此情况下，化学性质比较稳定的铁、铝等元素就以氧化物形态在土壤风化壳中得到明显聚积。在红壤、赤红壤和砖红壤剖面中，铁的富集达7—15％，铝达10—12％。当前，这类土壤渗出水的化学组成中，硅的含量仍然很高，而铁、铝含量却比较低。如广东省发育在凝灰岩上的砖红壤，土壤渗出水中硅的含量达10.6mg/ml，铁与铝分别为0.25mg/ml和0.20mg/ml，发育在花岗岩上的砖红壤渗出水中，硅的含量是6.7mg/ml，铁与铝分别是0.25mg/ml和0.21mg/ml，这就说明，这类土壤中的硅的淋失量要比铁、铝高的多，由此可见，在现阶段湿润铁铝土地区的生物气候条件下，脱硅和富铝化过程仍在继续进行。

土壤的酸碱性主要取决于土壤的盐基状况，我国土壤的盐基饱和度和pH值均由西北向东南逐渐减小。大致在北纬33°以南，除部分受母质影响深刻的土壤和少数石灰性冲积土外，大部分为盐基不饱和，可溶性盐分几乎不存在，土壤呈微酸性至强酸性反应，pH值均在7—6以下，处于高温多雨的南部地区，如闽、粤、台、桂、黔、赣等省（区）的红、黄壤，盐基饱和度一般都在30％以下，pH值＜5。台湾省的新八仙山、广东省的鼎湖山、海南省的五指山的黄壤，pH值低至3.6—3.8，是已知的全国土壤pH最低值。与此相反，北纬33°以北的北方大部分地区，蒸发量多大于降水量（东北东部山地等除外），风化产物和成土产物所受的淋溶作用较弱，大部分土壤都富含石灰、石膏和可溶性盐分，盐基高度饱和，土壤呈微碱性至强碱性，如盐渍干旱土中的灰漠土pH值通常大于8.0。

植被类型的特点与地形、气候和母质等因素相联系，是影响我国土壤形成的另一个重要因素。有机质累积过程与植被类型相关密切，不同植被类型进行的生物循环过程有明显差别，对土壤层和土壤肥力形成所起的作用也不相同。从西北干旱荒漠植被下的干旱土到东部、南部湿润森林植被下的硅铝土、铁硅铝土、铁铝土，随着水热条件的改变，不仅成土地球化学过程有规律的增强，而且生物过程也不断增强，使土壤的有机质含量和组成逐步发生变化。一般在干旱的荒漠地带，植被稀少，土壤腐殖质层浅薄，仅20—30cm，有机质含量一般在0.15—0.5％，栗钙土，腐殖质层厚30—80cm，有机质含量达1.5—3.8％。黑钙土的腐殖质层一般厚30一50cm，表层有机质含量3—4％，多的可达6—10％。黑土腐殖质层一般厚70cm甚至100cm，表层有机质含量达3—6％，多的可达15％。其它如草甸土、沼泽土以及白浆土等，腐殖质层也较厚，表层有机质含量仍然很高。东部森林植被下的土壤的成土过程中，生物累积也十分活跃，土壤有机质含量也较高，棕壤的有机质含量平均在5—6％，其最大含量可达10％以上，黄壤表层一般可达5—10％，甚或更高。红壤、赤红壤和砖红壤的成土过程中，由于土壤淋溶作用占显著优势，造成参与生物循环的各种元素，及风化和成土作用产物大量淋失，加之强烈的富铝化作用，一般土壤有机质含量不高。在森林未遭破坏，土壤未遭侵蚀的情况下，红壤表层有机质含量多在1—5％之间，砖红壤可达3—5％。但由于生物残落物的大量聚积和生物与土壤间的强烈物质交换，却丰富了土壤的有机质来源，促进了土壤肥力的发展。

土壤在时间上的发展也很重要，据古风化壳和古土壤层的研究，我国土壤发育古老，形成过程悠久，现阶段的土壤带是从第三纪末到第四纪初以来，历经各种变化逐渐发展起来的。如热带、亚热带广泛分布的红壤、黄壤和砖红壤，其起源可远溯到第三纪。黄土高原的黑垆土也具有某些古代草原环境的土壤特点。我国东部季风区，风化和成土作用产物的淋溶过程、残积粘化过程以及富铝化过程延续的时间都很久远，而且越向低纬，作用过程越深。西北内陆盆地气候干旱，及至第三纪末，青藏高原不断隆升，阻止西南季风进入，使气候更趋于旱，所以新疆尚有大面积不受地下水影响的含盐风化壳分布，荒漠地区的干旱土壤的形成也有长久的历史。只有青藏高原自上新世以来强烈隆起，其土壤发育的年龄最轻，发育程度也很低。近代土壤的演化更是复杂多样，例如，塔里木河平原南岸老冲积平原上，由于河流改道，水分状况恶化，冲积土和潜育土向干旱土方向演化；南方的滨海盐土和潜育土随着海岸上升，逐渐脱离地下水和地表水的影响，则出现向强淋溶土的演变过程等。

人类经济活动对土壤的形成和演化也不容忽视，尤其我国是一个已有 6000—7000年以上农耕历史的国家，长期以来人们利用各种措施不断的对土壤施加影响，改变了土壤的自然理化状况，培育了不少高产耕作土壤，如黄土高原东南部的“堆垫土”，以及我国南方和北方的“水稻土”等。