中学地理科土壤教学常见问题之探讨土壤化育分层运积土与原积.doc

中學地理科土壤教學常見問題之探討一-土壤化育分層；運積土與原積土之認定(%1) 土壤分層岩石風化後所形成的固體物質，稱為岩屑(regolith)，岩屑堆積後留在原地或移動至它處，因自 然條件的差異可堆積厚度不一堆積層，這些堆積層即是構成土壤母質(parent materials )，時間夠久可 發育成土壤，土壤母質的是否經過搬運為區分原積土或運積土的指標母質層是指C層，母岩(底岩) 層是指R層土壤化育層(genesis of horizons)分層的迷思，普遍存在臺灣的地理學者與地理教師當中，兩個主 要迷思的關鍵：1將土壤化育層理所當然的視為是由上而下以A、B、C、R四層規規矩矩的排列著2希望能透過野外土壤剖面的觀察訓練，定出A、B、C、R等四層的位置及厚度1) 運積土與原積土之認定1 •原積土( sedimentary soils )原積土或稱定積土，係指未經移動的岩屑層上生成的土壤，又別稱殘積土(residual soils)原積 土常依其「母岩」種類的差異作為分類依據，如花崗岩土壤、砂岩土壤、片麻岩土壤……等母岩的 風化物所聚積的岩屑層，稱為母質層另有所謂的「植積土」(cumulus soils )者，乃由沼澤地植物遺體等有機物質堆積於原生地形成之 「有機質土」，亦被歸類在原積土中，只是其母質來源係以有機質為主(而非礦物質)。

1) 風積土( aeolian soils ):風積土的母質特性可再分為下列兩類： 黃土 (loess)沙丘土壤(sand dune soil)黃土與沙丘在定義上有其模糊地帶，應採取「土壤動態演變」的概念理解之2) 火L1J灰土( volcanic ash soils ):火LU灰是指顆粒粒徑＜4mm)的火Llf碎屑岩3) 洪積紅壤(diluvial red soil):更新世紅土礫石台地化育出的紅壤2.運積土( transported soils )岩屑或有機物質(構成土壤母質的來源)經某種動力之推移離開原地，移運到它處再堆積於地面， 漸次發育成土壤稱之原積土，故運積土不討論母岩層(R層)，只討論母質層(C層)運積土再依運 移的動力方式或堆積情況的不同，可再細分為數種：(1) 崩積土 ( colluvial soils )(2) 沖積土 ( alluvial soils )(3) 湖積土 (lacustrine soils ):細粒且營養鹽豐富，排水後是肥沃的土壤4) 海積土 (marine soils ):海積土之鹽基物質(Nf, K； Cf 1 Mg*?)所佔的比例甚高5）冰磧（積）土（ glacial soils ）二'土壤有機質中有機殘體與腐植質對植物生長影響的差異（一）土壤有機質的分類土壤有機質可分為「有機殘體」（organic residues）^!「腐植質」（humus）兩部份，前者包括植物及 動物已死部份、動物排洩物等與分解出來呈游離狀態未被「聚合」的有機化合物（如醯類、氨基酸、 脂肪、蛋白質、核酸等物質）。

後者為有機聚合物（尤其是酚類聚合物），分子量特大，是呈棕褐色至 黑色的土壤有機質加鹼）一沉澱―腐植膠體（胡敏素）腐植質—I一/ 一富里酸（溶液）\一＞可溶胡敏酸（沉澱）（酒帛嘉濾）►吉馬多芙朗酸（溶液）資料來源：陳炳濤等，1991 ： 27圖1、腐植質之化學成分與分離過程圖2、圖解腐植質變化過程A B C D E F G按：A〜E與F〜G的比例尺並非相同，A〜E肉眼可辨，F、G必須以顯微鏡才能觀察到 資料來源：張仲民，19X7圖3、圖解腐植質外觀變化型態（二）「腐植質」與「有機殘體」分解過程的差異1•腐植質相當穩定，黑鈣土在土壤中的平均保留時間可達870±50年；灰壤中的腐植質保留時間平 均為250±60年，然而溫帶地區土壤中的腐植質層及富含腐植質的土層，一般可達數〜數十公分，要 將土層中腐植質完全分解至少要近千年有機殘體是不穩定的「土壤有機質」，經過一段時間的耕作後，土壤有機質含量就會很快下降， 一旦有機質減少，氮素的轉化也就跟著減少，土壤肥力不足的現象就會發生2.腐植質貝膠體特性，有很好的緩衝作用，而釋出的養分是漸進式，做為植物營養鹽，副作用較 小有機殘體一般缺乏良好的緩衝作用，（有機肥料）施用不當常造成土壤鹽化，特別是施用雞糞（有 機肥料含鹽基物頗多），在還原環境中有機殘體往往分解成有害物質（如H2S），引起作物根部傷害。

三'好氣性微生物分解與嫌氣性分解差異對土壤有機質累積的影響排水良好的土壤環境，Fe、Mn與S透過好氣性細菌的氧化作用，攝取所需的能量以維生活硫 磺細菌產生硫酸，能促進土壤中許多礦物發生分解與溶解而形成硫酸鹽，植物要吸收的硫即為SOF， 故此作用為對植物營養有利之作用但當土壤中所含的硫化鐵礦過多時，硫化鐵礦物被硫磺細菌氧 化，會產生過多的硫酸，使土壤“H大幅降低，對作物生長不利反之，排水不良的土壤環境，S、Mn與Fe受嫌氣性細菌作用均易發生還原作用植物所吸收的 鐵，主要為溶解性較大的F£2，故鐵之還原對植物營養有益，但溶解性FL?過多時（通常發生在土壤 長期浸水時），則對植物生長有害有機質在排水不良與空氣閉塞情況下，受嫌氣性微生物分解，產 生一些對植物生長有害的物質，如CH4, H2, （CH3）2S, H2S等故整體而言，還原環境較不利於作物生 長受嫌氣性分解速率較慢的影響，有機質容易殘留在排水不良的環境，且多以有機殘體形式存在隨水排出 熱（鹼性分解）一原生質圖4、好氣性環境微生物分解過程示意圖有機物+微生物<7…幾酸+醇+cc>2, nh3, H2S+能弋O2+CH4+能甲烷細菌之作用圖5、嫌氣性環境微生物分解過程示意圖表1、土壤中主要氧化還原物質體系的標準電位（E（）： V）“HOpH7pHOpH7O・比01.230.82so4-2 - s-20.61・0.2Fe+3 ・ Fe'20.77・ 0.12h+-h2-0.414MnO2 ・ Mn+21.230.42SO4-2 - s3-2・ 0.49NO3 -NO20.000.41資料來源:李天杰等，1985 ： 90四-土壤質地的分類（一）土壤質地分類土壤固相部份係由礦物質與有機質所組成，土壤質地（soil texture）專指礦物的基本粒子組成的 比例（不涉及粒團，故實驗時必須將土粒分散），土壤礦物的基本粒子可劃分為：砂粒（sand particle ）、 t分粒（silt particle）及粘粒（clay particle）等組粒徑。

土壤礦物基本粒子之分級及其名稱如表1所示臺灣採用USDA的標準與中國大陸的土壤質地分類略有岀入，中國土壤界規定的砂粒為 1-0.05mm、t分粒為 0.05-0.005mm，黏粒為 0.0005mm 以下表2、各種學科對自然結構物粒徑之分級及其名稱名稱粒徑（mm）備註名稱粒徑（mm）備註礫石(gravel)>2土壞粒徑分級（按： USDA分類系統分級）粉砂粒⑸It）<0.0625地質學使用砂粒(sand)2-0.05黏土 (clay)不強調粒徑拒黏土礦物之集合體母粒(silt)0.05-0.002泥(mud)<0.05水文地質（地下水）使用黏粒(clay)0.002以下上(earth, soil)<0.05膠體(colloid)<0.0002化學及土壤學使用<0.05塵(dust)<0.0625地質學使用（風成物質）黏土 (clay)<0.05USDA :為美國農業部的英文縮寫o（二）土壤粘土礦物與黏粒語義的差異「黏土是一種天然產生的土狀物質，它是由一種至數種微小的黏土的黏土礦物顆粒集聚而成，有的也含一些非黏土礦物」由上述定義似乎可發現，黏土在概念上有兩個意義：在地質學上所定義者圖6、土壤構造性與水熱條件的關係土壤顆粒形成粒團的％pF = log h (16)認為的黏土係指「黏土礦物（clay minerals）的集合體（即岩石）」；在土壤學上的黏粒定義係指「粒徑在 0.002mm以下的土壤物質（礦質部份）」。

五'土壤中化學成分比例差異對土壤的影響土壤中鈣、鎂離子含量增加有助於土壤粒子的團聚；反之則有助於土粒分散；氧化鐵、鋁則具有 強烈的團聚力（團聚力太強時，耕作較費力）土壤團聚有助於土壤通氣、保溫、保水與排水 的調和、保肥因此耕作施用石灰等土壤改良劑， 除了提高pH，防止土壤酸化外，可使土壤團聚以形 成良好構造（structures ），間接可提高作物單位面積 的生產力六'土壤含水量及水份移動（一）土壤水含量的表示法：pF土壤固體物質與土壤水之間有引力存在，使水 附著於土粒或粒團上"F應用水柱高度的對數來表 示引力，這是自由能差的一個對數值，其數學關係 為「使土壤水脫離，所需加的壓力（以水柱高度cm ）的對數值，所表示者為土壤水的負壓力」，故一大氣壓="F3飽和含水量atm^Oh :水柱高度（cm）1結合水 —1I無效水 1—有效水一1過剩水 ►物理性分類1一吸濕水——:—1-毛管水一•—重力水——►土壤吸水力0F7 生物性分類烘乾土壤pF4.2凋萎係數pF 1.8 〜2.54 山間容量土壤吸水力pF7吸濕係數pF4.5水份當量pF2.7圖7、生物性及物理性的土壤分類之圖示表3、不同土壤質地及不同作物之凋萎係數（％）作物粗砂土細砂土砂質壤土壤土黏質壤土水稻0.962.75.610.113.1大麥1.042.96.210.514.2小麥0.883.36.310.314.50.912.95.99.614.41.013.16.110.514.81.073.46.610.215.50.953.36.89.613.91.113.36.911.715.31.212.66.49.415.11.023.36.912.416.6資料來源:郭魁士 * 1997 : 513 o(%1) 土壤水份的移動1. 土壤水作用力土壤水作用力(等溫條件下)，根據達西定律，可將以水頭(waterhead，水位)表示其勢能，如 下式：(p/g = h = z + i|/ (30)式中：1[=水理水頭(hydraulic head )z =重力水頭(gravitational head )中=壓力水頭(P2SSU2 head )2. 沿海地區或半乾燥地區土壤轉、鹼化的產生是由於毛細管力將地下水吸到表面水份蒸發使鹽分 累槓？半乾燥地區的淺層地下水位通常低於地面下10公尺以上；臺灣西南部沿海因受地下水長期超抽 影響，淺層地下水位通常已降至地面下8公尺或更低，毛細管力一般僅能將地下水上拉約3-5公尺。

無鹽份丄水份主要是向下移動水份向上、衡時向上移動向下移動平 水份主要為濕潤土 有機質丄排水不良資料來源：轉繪自胡弘道，1992圖8、土壤所在。