2023年第六章讲稿土壤圈.pdf

学习必备 欢迎下载 第六章 土壤圈 大气圈、 水圈和岩石圈是地理环境中无生命的圈层， 而土壤圈和生物圈则是地理环境中具有类生命和生命性质的圈层从地球演化历史方面考察，这后两个圈层形成较晚，属于地理环境中比较“年轻”的成员，在进化阶段上，土壤比生物低级，其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是指位于陆地表层和浅水域底部，由有机物质和无机物质组成的、具有一定肥力而能够生长植物的疏松层， 其厚度一般为 1～2m以内土壤有地球表面所构成的覆盖层称为土壤圈或土被层 现代土壤科学不但研究土壤类型的组成、性质及其与各成土因素之间的关系，还将土壤圈内部的物质迁移转化过程及与地球其他圈层之间的物质交换过程、速率、机制及其相互影响作为研究重点，以便为保持和改善人类生存环境、发展农林牧业生产和全球变化研究服务 第一节 土壤的组成和性质 一、土壤剖析 （一）土壤剖面、单个土体和聚合体 自然界的土壤是一个时间上处于动态、空间上具有垂直和水平方向上各异的三维连续体，因此，认识和研究土壤需从具体的土壤剖面及单个土体划分及其剖析入手 1．土壤形态特征 从地面垂直向下至母质的土壤纵断面称为土壤剖面。

土壤剖面中与地面大致平行的物质及性状相对均匀的各层土壤，称为土壤发生层，简称土层，土壤发生层是土壤剖面的基本组成单元，如图 6.1 所示奥地利土壤学家库比纳（Kubiena ）早在 1953 年就提出了 A、B、Bh、B／C、C和 G土壤发生层，根据这些土层的组合将土壤划分为(A) —C、A—C、A—（B）—C、A—B—C、B／A—B—C型 5 种土壤后来这一观点得到发展和进一步的完善，并构成了土壤形态发生学的基础在土壤剖面之中土层的数目、排列组合形式和厚度，统称为土壤剖面构造或土体构型，它是土壤最重要的形态特征 依据土壤剖面中物质迁移转化和累积的特点， 一个发育完整的土壤剖面可以划分出三个最基本的土壤发生层，即 A、B、C层在同一土壤剖面中的每个土层与其上下相邻的土层之间，在土壤颜色、结构体、质地、有机质含量等方面具有明显差别，这种差别也是逐渐变化的但是对某一类型的土壤而言，它具有特定的典型土壤剖面构型 2．聚合土体 由于土壤无论在时间和空间上均是呈连续状态存在的，故土壤科学的学习与研究总是首先从土壤剖面观察、 采样及化验分析入手， 以了解土壤的物质组成、 性状及其与成土环境的关系。

土壤剖面的立体化就构成了单个土体（图 6.1 ） 单个土体是土壤的最小体积单位，单个土体学习必备 欢迎下载 的形状大致为六面柱状体，根据土壤剖面的变异程度，单个土体的水平面积一般为 1.10 m2在空间上相邻、 物质组成和性状上相近的多个单个土体便组成聚合土体 聚合土体相当于土壤系统分类中的基层单元中的土系，是一个具体的土壤景观单位，它经常被作为土壤野外调查、观察、制图及其研究的重要对象 （二）土壤肥力 土壤形成的周期非常漫长，多数土壤经过了数千万年的发育历史J．Thorp（1965）曾指出，经过 7 000～10 000 年的发育时间，冰碛物上的土壤仍处于原始阶段据报道，在石灰岩上形成 2.5 cm厚的细土层，大约需要 240～500 年的时间相对于人类社会来说，土壤资源也可以被认为是不可再生资源，它一旦遭到破坏，很难恢复所以我们要十分珍惜土壤资源，合理开发利用和保护土壤资源 土壤肥力是指土壤为植物生长发育供应、协调营养因素（水分和养分）和环境条件( 温度和空气) 的能力 虽然植物生长所必需的基本因素即光能和热量主要来源于太阳辐射， 空气 （主要为 O2和 CO2）取自大气圈，而水分和养分却主要通过根系从土壤中吸取。

植物之所以能立足于自然界经历风雨而不倾倒， 也是由于其根系伸展在土壤圈之中， 并从中获得土壤机械支持的缘故 土壤肥力及其生产力是农林牧业生产的基本保证， 农林牧业生产过程包括植物性生产和动物性生产两个基本部分， 其基本功能是为人类社会提供充足的食物和纤维等生活必需品 土壤不仅是植物生产的基本生产资料和基础， 也是动物生产的基础， 因为任何养殖业均以植物作为饲料， 动物只能利用绿色植物通过光合作用合成的有机物之中的化学能和营养物来维持其生命活动常言道“万物土中生” ，就是这个道理人们通过改良、合理开发与持续利用土壤资源以提高农林牧业的生产力，如开垦荒地、平整土地、耕作施肥、灌溉排水等于是作为历史自然体的土壤便在人类活动的影响下，逐渐向肥力更高的耕作熟化土壤方向演化，使土壤最终成为人类劳动的产物一般来说开垦之前的土壤是在自然因素综合作用下形成的，称为自然土壤；自然土壤在被开垦利用之后，土壤虽仍然受自然因素的作用，但同时也承受人类活动的影 图 6.1 土壤剖面、单个土体和聚合土体 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 响， 人类通过有意识地改变土壤与地理环境要素之间的物质能量迁移转化过程， 直接参与了土壤的发育过程，使自然土壤发育成为耕种土壤。

因此，影响土壤圈演化的因素除了自然成土因素之外，人类活动也是其重要因素人类活动的介入使土壤圈演化进入了新的阶段当人类开发利用合理时，土壤肥力会不断提高， 反之，则会引起土壤退化， 如土壤侵蚀、土壤风蚀沙化、土壤次生盐碱化、土壤污染等 （三）土壤自净能力 土壤自净能力是指土壤对进入土壤中的污染物通过复杂多样的物理过程、 化学及生物化学过程，使其浓度降低、毒性减轻或者消失的性能有的学者也称这种能力为净化器的功能土壤自净能力包括以下几类： 1．物理自净 即通过扩散与稀释、淋洗、 挥发、 吸附、 沉淀等使土壤中污染物浓度或者活性降低的过程 2．化学自净 即通过氧化还原、化合分解、酸碱反应、络合与螯合等过程，使土壤中污染物浓度或者活性降低、毒性减小或者消失的过程 3．物理化学自净 即通过土壤胶体的吸附、 解吸和凝聚等物理化学过程， 使土壤中污染物浓度或者活性降低、毒性减小或者消失的过程 4．生物自净 即指通过生物生理代谢，即生物降解与转化作用使土壤中污染物的浓度或者活性降低、毒性减少或者消失的过程故土壤具有容纳消化污染物的性能（即土壤环境容量） 但土壤的自净性能是有限的，如果利用不当就会导致土壤自净性能的衰竭以至丧失。

由于现代工业生产排放大量工业“三废” （废渣、废水和废气） ，大都市所排放的大量生活污水不断渗入土壤；现代农业高强度施用化肥和化学农药，已经对区域土壤环境产生了深刻的影响，导致土壤自净能力衰竭以至丧失，形成日益严重的土壤污染土壤污染不但直接影响到农副产品的品质，威胁人类的健康与安全，而且也会影响土壤的“净化器”功能，妨碍土壤维护和改善人类生存环境质量的重要作用因此，预防土壤污染，开发修复被污染土壤的新技术等也成为现代土壤科学研究的新课题 （四）土壤圈的特征 土壤圈下部同岩石圈和水圈相接触，上部与大气圈和生物圈相接触，处于岩石圈、 大气圈、水圈、生物圈四大地理圈层的交接部位，各圈层之间的物质和能量交换大都通过土壤中转，因此土壤圈对四大圈层的组成、性质具有重要影响作用例如，大气降水首先落到土壤上，然后通过土壤渗透才能到达地下水，在渗透过程中土壤中的一些可溶性物质可以进入地下水，从而影响地下水的化学组成和性质再如，土壤中的有机物质在分解过程中可以产生 CO2、CH4等气体，它们散逸到大气中后可以引起气温上升，进而引起一系列自然地理系统的变化 土壤圈处于人类、大气圈、水圈、生物圈和岩石圈的界面与相互作用交叉带是联系有机界与无机界的中心环节，也是结合地理环境各组成要素的纽带。

土壤圈与大气圈相互作用结合形成了土壤空气； 与水圈相互作用结合形成了土壤溶液； 与岩石圈相互作用结合形成了土壤矿物；与生物圈相互作用结合形成了土壤生物； 与四大地理圈层及人类共同相互作用下形成了土壤肥进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 力 土壤圈是绿色植物生长的自然环境，地球上每年有 550×lO8t 的植物有机体在这一环境中形成和分解，其中 90％转入气相，10％则转化为中间产物保存在土壤圈中，其富集的灰分物质每年近 10×lO8t ，与此同时，由于径流的溶解作用，每年约有 3××lO8t 的物质被注入江河大海这足以说明土壤圈物质循环在全球物质循环中的重要地位和作用在大气圈、水圈、生物圈、岩石圈与土壤圈相互作用的界面上，新的土壤在不断地形成；同时已有的土壤又不断地被剥离、搬运和堆积，这种错综复杂的耦合关系形成了土壤圈物质循环的基本轮廓另外土壤圈在保蓄水分、供给水源、净化水质、保持陆地生物多样性，以及净化有机废弃物等方面具有广泛的生态环境功能。

土壤是反映环境的一个信息系统和信息载体，土壤的空间构型、诊断土层、形态特征、物质组成及其理化性状，都记录着地理环境变迁的历史，它们能提供历史时期地理环境要素和人类活动的信息土壤圈作为地理环境变化的记录体具有以下特性： 1．广泛性和相对稳定性 即土壤广泛分布于地球陆地表层，易于发现和采集；一般来说土壤形成发育过程中的物质空间运动范围较地质地貌过程小，故区域性较强 2．综合性和聚集性 即土壤是成土因素综合作用的产物，一种土壤记录不可能专一地反映某一种环境变化现象，它反映的是成土环境之综合作用，因而使土壤记录的环境信息具有综合性一种地理环境要素的变化不可能仅引起特定土壤记录体发生变化，而会引起多种土壤记录体的变化，这构成了土壤记录信息的聚集性因此，可从多方面对土壤进行解剖，以得到更多更综合的信息 3．滞后性 即土壤各相( 固、液、气) 及土壤生物有机体对地理环境变化的反应具有不同的速率，可用特征反应时间(CRT)即某个土壤性状达到与环境条件准平衡所需要的时间来表示一般地讲，气相约 10-3～10-1年；液相约 10-2～100年；土壤生物约 10-2～～10-1年；固相约 100～106年，其中土壤固相是重要的环境记录体。

将土壤性状信息解译成环境变化信息将是土壤地理学家和环境学家的共同任务 二、土壤的组成 土壤由矿物质、有机质、活的生物体、土壤溶液和土壤空气五种成分组成按重量计，土壤矿物质一般占 95％左右，有机质占 5％左右若按容积计，土壤矿物质一般占 38％～45％，有机质占 5％～12％，两者共占 50％左右；土壤液相和气相共占 50％左右，并且两者相互消长可见土壤是一种疏松的物质体系 ( 一) 土壤的无机组成 1．矿物质的组成 矿物质是土壤中最基本的组分，重量占土壤固体物质总重量的 90% 以上矿物质通常是指天然元素或经无机过程形成并具结晶结构的化合物地球上多数土壤矿物都来自各种岩石，例进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 如花岗岩中的石英、云母、正长石和斜长石等，这些矿物经物理和化学风化作用从母岩中释放出来，就成为土壤矿物质和植物养分的主要来源 土壤矿物质按其成因类型可分为原生矿物和次生矿物两类（表 6.1 ） 。

土壤原生矿物是指由岩浆岩、变质岩和某些沉积岩仅经过物理风化，破碎变小后残留下来的矿物，这些矿物的组成和性质与原岩中的同类矿物完全相同 原生矿物是土壤矿物质的主体， 大多数是抗风化能力较强的石英和长石类矿物， 颗粒一般较大 土壤次生矿物是指原生矿物的风化产物在一定条件下重新形成的矿物这类矿物包括简单盐类、氧化物( 氧化铁、氧化铝、氧化锰、次生氧化硅等) 和次生铝硅酸盐，其中次生铝硅酸盐是土壤次生矿物的主体 表 6.1 土壤中的主要原生矿物和次生矿物 原生矿物 化学式 次生矿物 化学式 石英 SiO2 方解石 CaCO3 正长石 KAlSi3O8 白云石 CaMg （CO3）2 钠斜长石 NaAlSi3O8 石膏 CaSO4·2H2O 钙斜长石 CaAlSi3O8 磷灰石 Ca5（PO4）3· （Cl，F） 白云母 KAl3Si3O10（OH ）2 褐铁矿 Fe2O3·3 H2O 黑云母 KAl（Mg ·Fe）3Si3O10（OH ）2 赤铁矿 Fe2O3 角闪石 Ca2Al2 Mg2Fe3Si6O（OH ）2 三水铝土 AlO3·3 H2O 辉石 Ca2（Al·Fe）4（Mg ·Fe）4Si6O24 粘土矿物 Al-Silicates 土壤次生铝硅酸盐的种类很多，但最主要的是高岭石、蒙脱石和伊利石。

这些矿物的颗粒都很小，可缩性和黏结性等胶体性能比较明显，故也称之为黏土矿物在显微镜下观察，次生铝硅酸盐晶体呈薄层片状，其主要化学成分是 Al、Si 和 O等，所以又称为层状铝硅酸盐不同类型的次生铝硅酸盐具有不同的层状构造，也表现出不同的性质，高岭石、蒙脱石和伊利石的主要性质见表 6.2 表 6.2 高岭石、蒙脱石和伊利石的主要性质比较 黏土矿物性质 高岭石 蒙脱石 伊利石 胀缩性 遇水不易膨胀，失水不易收缩 遇水极易膨胀，失水极易收缩 介于高岭石和蒙脱石之间 同晶替代现象 基本不发生 普遍发生 普遍发生 带电性 负电荷数量少 负电荷数量多 负电荷数量多 吸收阳离子的能力 相对较弱 很强 强 颗粒大小 相对较大 细小 介于高岭石和蒙脱石之间 黏结性能 相对较弱 很强 强 2．矿物质的变化 土壤矿物质的种类和数量始终处于两个截然相反的变化过程之中： 一方面是矿物质的风化进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 分解，由大颗粒变为小颗粒，或由不溶性矿物变为易溶性矿物，或由难移动性矿物变为可移动性矿物的过程；另一方面是风化产物重新合成新矿物，由小颗粒变为大颗粒，或由易溶性矿物变为不溶性矿物， 或由可移动性矿物变为难移动性矿物的过程。

不管哪一个过程都与矿物所处的环境条件有关 关于岩石和矿物的风化过程详见第五章第一节有关内容 下边仅介绍黏土矿物的形成与变化 黏土矿物是原生矿物在风化过程中所形成的分解产物经过相互絮凝、 与环境物质相互吸收和交换等过程重新合成的新矿物原生矿物分解产物中的 SiO2带负电荷，当遇到带正电荷的Al（OH ）3和 Fe（OH ）3时便相互絮凝，形成非晶质次生矿物在碱性或干旱环境中，非晶质次生矿物吸收 K+等盐基离子，易形成晶质蒙脱石或伊利石；在高温多雨的环境中，经过结晶易形成高岭石由此可以看出，黏土矿物的形成与环境条件密切相关，不同自然地理区域中出现的主要黏土矿物类型不同（图 5.2 ） （二）土壤有机质 1．有机质的组成 根据成因和复杂程度，土壤有机质可分为普通有机质和腐殖质两类普通有机质是一类比较简单的、有机化学界已经研究得比较清楚的有机化合物土壤普通有机质的种类很多，如碳水化合物（单糖、双糖和多糖） ，各种有机酸( 脂肪酸中的草酸、甲酸、柠檬酸等及芳香族酸中的原儿茶酸、香草酸、咖啡酸等) ，木质素，各种含氮、磷、硫的有机化合物（蛋白质、氨基酸、核酸等）以及其它有机化合物（树脂、单宁、鞣质等） 。

土壤普通有机质直接来源于动植物残体和微生物残体，是土壤生物的食物和能量源泉，分解后可为植物提供养分 腐殖质是土壤普通有机质的分解产物经缩合或聚合重新形成的一类复杂的有机化合物 腐殖质是土壤有机质的主体，约占有机质总量的 50％～65％腐殖质主要由胡敏酸和富里酸组成，两者约占腐殖质总量的 60％胡敏酸和富里酸的性质差异很大，且对土壤性质有重要影响（表 6.3 ） 表 6.3 胡敏酸和富里酸的性质比较 腐殖质性质 胡敏酸 富里酸 复杂程度 分子结构复杂， 分子量一般在 20 000～100 000 之间 分子结构较简单，分子量一般在 951 左右 溶解和移动性能 溶于碱而不溶于酸，一价盐可溶于水，二价和三价盐均不溶于水，移动性弱 溶于水、酸和碱一，一、二、三价盐均溶于水，移动性强 酸碱性 弱酸性 强酸性 负电荷数量 少 多 吸收阳离子数量 少 多 颜色 较暗，又称黑腐酸 较淡，又称黄腐酸 2．有机质的转化 土壤有机质的转化是指在土壤生物的作用下所发生的土壤有机质存在形态之间的变化 土进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 壤生物特别是土壤微生物是土壤有机质转化的主要动力因素。

土壤微生物数量大而且种类很多，是有机质分解转化的主力军据统计，每克土壤中至少有数千万个微生物，最多可达 10多亿个，每公顷微生物量可达5.8 t 土壤微生物是通过分泌一种叫做“酶”的物质对土壤有机质进行分解转化的土壤酶是一种生物催化剂，具有高度的专一性也就是说，种微生物能分泌一种特殊的酶，而一定的酶又能参与一定的生物化学反应在微生物的作用下，土壤有机质的转化有两个不同的方向：一是土壤有机质的矿质化过程，二是土壤有机质的腐质化过程 土壤有机质的矿质化过程是指土壤普通有机质和腐殖质在微生物的作用下，分解成简单的有机化合物，或最终形成简单无机盐类的过程 有机质矿质化的速度与有机质本身的组成和环境条件有关有机质组成越复杂，分解速度就越慢在氧化条件下，分解速度快，形成的中间产物少，最终产物是无机盐类、CO2和 H2O 等，不利于有机质的积累相反，在还原条件下，分解速度慢，形成的中间产物多，有利于有机质的积累 土壤有机质的腐殖化过程是指在微生物的作用下，土壤有机质的一些分解中间产物重新缩合或聚合成复杂腐殖质的过程一般认为，该过程分两个阶段进行：一是在微生物分解有机残体过程中形成腐殖质的组成原料，如酚类化合物、氨基酸和多酞等；二是这些腐殖质的组成原料经过多次缩合和聚合形成复杂的腐殖质分子。

在湿润的森林条件下易形成富里酸， 在较干旱的草原条件下易形成胡敏酸 （三）土壤水分 1．土壤水分形态类型及水分常数 任何土壤或多或少都含有一定数量的水分，其存在状态可分为液态水、气态水和固态水其中固态水不能移动，也不易被植物吸收利用；气态水虽然可以在土壤孔隙中发生扩散运动，但也不能被植物吸收利用； 液态水的绝大部分既可以运动也可以被植物吸收利用， 是土壤水分的主要形态类型 每一种土壤水分形态类型达到最大时的含水量叫水分常数 土壤液态水的存在状态又可分为以下四种类型( 图 6.2) 图 6.2 土壤液态水分形态类型 a. 吸湿水．b. 膜状水；c. 毛管水；d. 重力水 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 （1）吸湿水 它是气态水分子在分子引力和静电引力的作用下吸附在土壤固相颗粒表面的水分 （图6.2a ） 吸湿水的水分子与土壤固相表面之间的结合力非常大 （大约是3.14 ×106～1.Ol ×109Pa) ，水分不能自由移动，不能被植物吸收利用。

当土壤吸湿水含量达到最大时的含水量称为吸湿系数或最大吸湿水含量 （2） 膜状水 它是吸附在吸湿水外层的水分， 呈水膜状态包裹在土壤固相颗粒表面( 图6.2b) 膜状水的水分子与土壤固相表面之间的结合力比吸湿水要小 ( 大约是 6.33 ×105～3.14×106Pa) ，所以膜状水在一定条件下能够移动且被植物吸收利用但是膜状水黏滞性强，移动缓慢，不能有效补充植物所需水分，植物利用受到一定限制当土壤膜状水含量达到最大时的含水量称为最大分子持水量当植物缺水出现永久性萎蔫( 即经过蒸腾量最小的夜间仍不能恢复失去的膨压) 时的土壤含水量叫萎蔫点或凋萎系数， 它介于最大分子持水量和吸湿系数之间 （3）毛管水 它是在毛管力作用下吸附保持在土壤毛管孔隙中的水分（图 6.2c ） 所谓毛管孔隙是指土壤中孔径 O.001～1mm的孔隙存在于毛管中的液体在毛管力的作用下，可以沿毛管运动一定距离并保持在毛管孔隙中， 而不因重力的作用流出 这种现象称为毛管现象根据水源和运动方向不同， 毛管水可分为毛管上升水和毛管悬着水两种类型毛管上升水是指地下水沿毛管上升并保持在毛管孔隙中的水分， 毛管悬着水是指在降水或灌溉后水分沿毛管下降并保持在毛管孔隙中的水分。

毛管水受力较小（大约是 3.38 ×104～6.33 ×105Pa） ，可以流动，能顺利地被植物吸收利用，又能在土壤中保持较长时间，因此是土壤中最有效的水分当土壤毛管水含量达到最大时的含水量叫毛管持水量或最大毛管持水量， 其中当 毛管悬着水含量达到最大时的土壤含水量称田间持水量，它反映了某种土壤能够最大保持水分的能力 （4）重力水 土壤毛管孔隙充满水分之后，倘若水分进一步增加，那么土壤非毛管孔隙中也可存在一定数量的水分 像这种存在于非毛管孔隙中， 能在重力作用下向下移动或沿坡侧渗的水分叫重力水重力水受到的引力为零，可以被植物吸收利用，但在大多数情况下，重力水不能在土壤中保存很长时间，属多余水分只有当地下水位很浅或出露地表时，或土壤下部有隔水层存在时，土壤毛管孔隙和非毛管孔隙才能被水分全部填充，达到饱和状态（图6.4d ） 此时的土壤含水量叫土壤饱和持水量或最大持水量 2．土壤水分的有效性 所谓有效性是指土壤水分能够被植物吸收利用的性能，通常用土壤有效水分含量来表示通常人们根据土壤水分类型来分析水分的有效性， 认为介于田间持水量与萎蔫点之间的土壤水分既可以保持在土壤中，又可以被植物顺利吸收利用，是土壤有效水分。

因此，土壤有效水分含量的计算如下： 土壤有效水分含量=田间持水量－萎蔫点 土壤有效水分含量的大小与其矿物质粗细程度密切相关（表 6.4 ） ，随着黏粒含量增加，田间持水量和萎蔫点增加的幅度不同当土壤矿物质粗细程度中等时，有效水分含量最高，偏粗或偏细土壤有效水分含量都下降（图 6.3 ） 对于任一给定土壤来说， 土壤有效水分含量都不是一个定值 土壤水分有效性大小还与土壤导水性质、水分扩散性质、植物根系分布深度、有效根密度以及水分蒸腾的气象条件等都有密切关系对于一定含水量的土壤来说，植物蒸腾越强烈，植物吸水能力就越强，给定水量的有效份额就越大 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 表 6.4 土壤水有效性与土壤质地的关系（30cm土层内) 土壤质地 萎蔫点（% ） 田间持水量（% ） 有效含水量（% ） 中砂 1.7 6.8 5.1 细砂 2.3 8.5 6.3 砂壤 3.4 11.3 7.9 细砂壤 4.5 14.7 10.2 壤质 6.8 18.1 11.3 粉砂壤 7.9 19.8 11.9 粘壤 10.2 21.5 11.3 粘土 14.7 22.6 7.9 （四）土壤空气 1．土壤空气的组成 由于土壤空气主要来源于近地面大气，部分来源于土壤生物活动产生的气体，因此土壤空气与近地面大气相比既有相似之处又存在着差异。

相似之处在于，土壤空气和大气的主要气体成分都是由 N2、02和 C02组成的差异之处主要表现在三个方面：首先，土壤空气是不连续的由于不易交换，局部孔隙之间的空气组成往往不同 其次，02和 C02的体积比不同，大气 C02含量为 0.03 ％，而土壤空气中含量很高据研究(B.A. 柯夫达，1973) ，土壤表层 15～30cm土层空气中 C02含量高达 0.3 ％～8.0 ％，土壤下层空气中 C02含量更高，可达 10％～19％大气02含量在 21％左右，而土壤空气中含量较低，变化于 15.10 ％～20.65 ％之间第三，土壤空气中含有较多的 CH4、N20、NO 、CO 、H2S、H2、醇类等气体出现上述差异主要是土壤生物及根系的呼吸作用消耗 02而排放 C02，以及微生物在分解有机质的过程中易产生温室气体和还原性气体等的缘故（表 6.5 ） 图 6.3 土壤矿物质粗细程度与有效水分含量的关系 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 表 6.5 不同地点表土空气成分与大气空气成分的比较（体积%) 比较项目 地点 O2 CO2 N2 土壤空气 英格兰 20.65 0.25 79.20 衣阿华州 20.4 0.20 79.40 纽约州 15.10 4.50 81.40 大气空气 英格兰 20.97 0.03 79.0 土壤通气性在很大程度上取决于土壤的孔隙度、孔隙分布以及充水孔隙的比例。

孔隙度高的土壤在水分长期过多时通气性也会很差， 而中等以下孔隙度的土壤在水分适宜和孔隙大小适中时，其通气性也相当好一般认为既能维持土壤和大气间经常的气体交换，又具有较高的有效水分含量和土壤溶液含量的壤土，最适宜于植物的生长 2．土壤呼吸作用 土壤不断从大气中获得新鲜 O2，而将其本身所含的 CO2等温室气体和还原性气体排放到大气中的过程称为土壤的呼吸作用 土壤和大气间的气体交换主要是通过土壤空气与大气之间个别气体成分的扩散作用完成的例如大气中 O2分压高，土壤空气中 O2分压低，这就形成从大气指向土壤的 O2分压梯度，造成大气中的 O2不断向土壤孔隙扩散与此相反，土壤中的 CO2、CH4、N，O、NO 、CO 、H2S、H2和醇类等气体则向大气扩散 3．土壤空气对全球变暖的影响 最近一二十年来， 人们对土壤痕量温室气体向大气扩散导致大气温室气体上升问题非常关注自工业革命以来，大气中 CO2、CH4、N2O、NO等温室气体含量的上升、全球变暖已成不容争辩的事实土壤既是温室气体的“源”又是“汇” 大气中的 CO2被植物固定之后，相当一部分的碳以有机质的形式保留在了土壤之中，土壤也可吸收一定数量的其它大气温室气体； 另一方面土壤痕量温室气体向大气扩散是大气温室气体的重要来源之一。

在自然状态下，土壤温室气体的源与汇是平衡的近一二十年来由于土地利用和土地覆盖变化(LUCC)打破了源与汇的平衡，使源的性质明显地表现了出来据研究(B.G.Rozanov，1990)，在人类活动明显作用于土壤之前，全球土壤中储存的有机碳为 1.7 ×1015 kg，目前已下降到 1.4 ×1015 kg，土壤有机质的下降已使大气中 CO2浓度上升了近 140ppmv有人估计(N.Van Breemen ，1990) ，每年由土壤向大气排放的 CO2为 2×1011～9×1011kg，土壤向大气释放的 CO2占全球释放总量的 5％～20％全球稻田 CH4年排放总量为 60×1012～170×1012g， 占全球年排放量的 20％左右 全球土壤每年排放 N20为7.5 ×1012g， 占总排放量的53.6 ％可见土壤在全球变暖中的作用是不容忽视的，应引起科学界的高度重视 三、土壤性质及其肥力意义 （一）土壤物理性质 1．土壤质地 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 任何土壤的矿物质颗粒大小都不是均匀一致的， 有些土壤大颗粒多一些， 有些土壤小颗粒多一些。

为了研究方便， 通常根据土壤矿物质颗粒粒径大小将土壤矿物质颗粒划分出不同的级别，如砾石、砂粒、粉砂粒和黏粒等这些级别在土壤学上称为粒级各粒级的划分标准如下（粒径：mm ） ：砾石 > 2，极粗砂 2.0 ～1.0 ，粗砂 1.0 ～0.5 ，中砂 0.5 ～O.25，细砂 O.25～0.1 ，极细砂 0.1 ～0.05 ，粉粒 0.05 ～0.002 ，黏粒

由于黏质土的颗粒细小，具有巨大的表面积，所以对水分和养分有很强的保持力 黏质土中虽然空隙较多，但都属于小空隙水、气的运动缓慢，排水和通气状况不佳黏质土通常有较强的黏结性和可塑性；而且湿时黏着，干时硬结，胀缩幅度较大黏质土类中根据所含砂粒和粉砂的比例，可分出黏土、砂质黏土和粉砂黏土三个具体类型 （3）壤质土类 壤质土可以看作是砂粒、粉砂粒和黏粒三者在比例上均不占绝对优势的一类混合土壤兼有砂质和黏质土壤的一些特性，并调和了它们的一些不利因素因此是一种物理性质介于砂土和黏土之间的土壤大多数农业价值较高的土壤都属于壤质土 图 6.5 土壤质地分类三角表 图 6.4 土壤的粒相分析 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 2．土壤结构性 通常所说的“土壤结构”实质上包括两方面的涵义：一是土壤结构体，二是土壤结构性土壤结构体是指各粒级的土粒在各种胶结力和胶结物质以及外力的作用下相互团聚所形成的大小不等、形状各异的土粒复合体。

胶结力有静电引力、分子引力、毛管力等，胶结物质有黏土矿物、腐殖质等，外力包括干湿交替缩胀力、冻融交替胀缩力、植物根系生长压力等依据形状，可把土壤结构体分为六种基本类型( 图 6.6) ： 团粒结构体：在三维空间等距离发育，呈球状，棱角和边面不明显，多见于有机质含量较高的表土层 块状结构体：在三维空间等距离发育，外形不规则，棱角和边面不明显，多见于有机质含量较低的表土层 核状结构体：在三维空间等距离发育，外形不规则，棱角和边面明显，多见于有机质含量较低的黏质土壤中 柱状结构体：在三维空间沿纵轴发育较好，沿两横轴发育较差，呈柱状，棱角和边面不明显，顶部浑圆，多见于干旱和半干旱地区土壤的底土层和碱土的心土层 棱柱状结构体：在三维空间沿纵轴发育较好，沿两横轴发育较差，呈柱状，棱角和边面明显，多见于质地黏重且干湿交替明显的底土层 片状结构体：在三维空间沿两横轴发育较好，沿纵轴发育较差，呈扁平状，多见于土壤耕作层下部的犁底层 在上述各种土壤结构中，球状团粒结构对土壤肥力的形成具有最重要的意义，因为团粒内部存在大量的毛管孔隙，吸水力强，能储存很多水分；团粒之间则为非毛管孔隙，易于排水且 a. 棱柱状结构体；b. 柱状结构体；c. 核状结构体 d. 块状结构体；e. 片状结构体；f. 团粒状结构体 图 6.6 土壤结构体类型 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 经常充满空气。

因此，具有团粒结构的土壤既能蓄水，又能通气，可协调土壤水分和空气的关系团粒内部属嫌气环境，有机质分解缓慢，有利于养分的保存；团粒之间为好气环境，有机质分解迅速，能保证养分的供应因此，具有团粒结构的土壤兼具好气和嫌气的条件，能较好地解决养分供给与保存的矛盾当降雨或灌溉时，水分可通过团粒间的非毛管孔隙渗入土壤内部，既可减少地面径流的损失，又可增加深部土层的湿润度；雨后或停止灌溉时，表层团粒因蒸发而失水收缩，使之与下层团粒间毛管的联系被割断，形成一隔离层，下层团粒中保存的水分便不易被蒸发掉因此，具有团粒结构土壤的抗旱与防涝性能均较好总之，团粒结构是肥沃土壤的重要标志之一 土壤结构性是指土壤结构体的种类、大小、空间排列组合状况以及结构体之间的孔隙状况等的综合特征结构体内部粒间孔隙小，多为毛管孔隙，持水性能好；结构体之间多为非毛管孔隙，通气透水性能好所以土壤结构性的形成使土壤既能蓄水又能通气，并且其温度变化缓慢、养分能持续释放和供应，为植物生长营造了较理想的生活环境 3．土壤孔隙 按照体积百分比，理想的土壤含有大约 45％的矿物质、5％的有机质和 50％的孔隙在孔隙中，水分和空气各占约 25％的体积。

土壤的质地与结构对土壤孔隙、土壤容重和土壤密度有很大影响当容重和密度增加时，孔隙的体积便减小；反之，孔隙的体积则增大可见，要测定土壤的孔隙，必须考察土壤的容重和密度 土壤容重指单位体积（包括孔隙）烘干土壤的重量，一般用每立方厘米的克数表示容重的计算公式为 容重=土壤固体重量/ 土体体积 如充满加 400cm3土芯的烘干土重量为 600g，则该土样的容重是 1.5g/cm3容重从一个侧面反映了土壤的松紧程度不同土壤和同一土壤不同土层的容重存在着明显的差异通常含 腐殖质较多且结构良好的粘土、粘壤土和壤土，容重为 1.0 ～1.6 g/cm3；含腐殖质较少且结构不良的砂壤土和砂土等，容重为 1.2 ～1.8 g/cm3；紧实的底土层容重可达 2.0 g/cm3以上 土壤密度指单位体积（不包括孔隙）土壤固体物质的重量，也用每立方厘米的克数表示但它不随颗粒间土壤孔隙的数量而变化，对于许多土壤来说，颗粒密度的平均值约为 2.6g /cm3，近似为一个常数 土壤的总体积包括固体和孔隙两部分， 知道了其中一部分， 便可测定另一部分的值 由于土壤的容重和土壤密度都是以g/cm3表示的，根据二者的数值就可以计算出单位体积土壤中孔隙体积所占的百分数，即土壤孔隙度。

先计算土壤固体颗粒体积所占的百分数，由总体积减去这一百分数即可得到土壤孔隙度 土壤的孔隙度受到土壤质地和土壤结构的影响就表土来说砂质土壤的孔隙度一般为35％～50％，壤土和粘性土则为 40％～60％，有机质含量高，且团粒结构好的土壤的孔隙度甚至可以高于 60％但紧实的淀积层的孔隙度可低至 25％～30％ 土壤孔隙的大小不同，粗大的土壤颗粒之间形成大孔隙（孔径大于 0.1mm） ，细小的土壤颗粒如粘粒之间则形成小孔隙（孔径小于 0.1mm） 一般来说，砂土的容重大，总孔隙度较小，但大部分是大孔隙，由于大孔隙易于通风透水，所以砂质土的保水性差与此相反，粘土的容进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 重小，总孔隙度较大，且大部分是小孔隙，由于小孔隙中空气流动不畅，水分运动主要为缓慢的毛管运动，所以粘土的保水性好由此可见：土壤孔隙的大小和孔隙的数量是同样重要的 4．土壤温度 温度既是土壤肥力的因素之一，也是土壤的重要物理性质，它直接影响土壤动物、植物和微生物的活动，以及粘土矿物形成的化学过程的强度等。

例如，在 0℃以下几乎没有生物的活动，影响矿物质和有机质分解与合成的生物、化学过程是很微弱的；在 0～5℃之间，大多数植物的根系不能生长，种子难以发芽 土壤吸收的热量主要来源于地面吸收的太阳辐射能， 后者大约占进入大气圈顶的太阳辐射能的 50％被吸收的辐射能转化为热能，并以水分蒸发、长波辐射、加热土壤以上的空气和加热土壤层等途径散失从长期平均来看，土壤的热量收支是大致平衡的但从短期来看，白天和夏季的热量收入显著超过热量的支出使土温上升；夜晚和冬季则相反，热量的支出显著超过热量的收入，使土温下降 土壤温度的状况受到土壤质地、孔隙度和含水量的影响，主要表现为不同土壤的比热和导热率的差异土壤比热指单位质量(g) 土壤的温度增减 1K所吸收或放出的热量(J/g ·K)，它仅相当于水的比热的 1/5 因此，水分含量多的土壤在春季增温慢，在秋季降温也慢；相反，水分含量少的土壤在春季增温快，在秋季降温也快此外，不同质地和孔隙度的土壤，其比热也不同，砂土的孔隙度小，比热亦小，土温易于升高和降低，粘土则相反 土壤导热率指单位截面（1cm2） 、单位距离（1cm）相差 1K 时，单位时间内传导通过的热量，单位是 J/(cm2·s·K)。

土壤三相组成中以固体的导热率最大，其次是土壤水分，土壤空气的导热率最小因此，土壤颗粒愈大，孔隙度愈小，则导热率愈大；反之，土壤颗粒愈小，孔隙度愈大，则导热率愈小例如砂土的导热率比粘土要大，其升温和降温都比粘土迅速 5．土壤颜色 土壤的颜色是观察者直接获得的最早和最强烈的土壤信息 事实也如此， 土壤颜色是许多土壤性质的直接反映 颜色与土壤的矿物质成分、 有机质含量、 排水条件和通气状况密切相关如前所述， 铁离子和有机质是染色效果特别强的物质 许多土壤的颜色都与它们的含量和变化有关 许多的热带和亚热带土壤因为含有较多的氧化铁（赤铁矿，Fe203）而明显地呈现出红色高度水化后的氧化铁（Fe203·3H2O）则偏黄色，所以在同一地带内比较阴湿的林下或降水丰富的山地上部，往往出现黄色的土壤；较干的地方或山地的下部则出现红色的土壤 温带或寒冷地区的土壤中，由于含有大量腐解的有机质，所以表层多呈暗黑色虽然热带土壤中也含有有机物质，但在含量较低时往往被氧化铁掩盖，仍显红色在含量较高时，则混合为红褐色 干旱和半干旱地匿的土壤内部与盐土的表层出现偏灰白色调，原因是碳酸钙、石膏和可溶性盐的聚集 排水不良的土壤颜色灰暗，通常呈浅灰色、蓝灰色或蓝绿色。

原因是变价离子都处于低价还原状态( 如 FeO，MnO等) 如果排水情况稍好，在大的空隙中有空气流通，空隙周围的铁受到氧化，就会在蓝灰的底色上出现许多黄褐色斑点或条带 （二）土壤的化学性质 存在于土壤孔隙中的水通常是土壤溶液，它是土壤中化学反应的介质当 NaCl 溶解在土进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 壤溶液中时，它分离为带正电的钠离子 Na+和带负电的氯离子 Cl-在土壤中，一些离子只携带一个电荷，而另一些离子则携带两个甚至三个电荷，如硫酸离子，铝离子 Al3+等这些溶解于土壤溶液中的离子构成了植物养分的来源土壤溶液中的胶体颗粒担当着离子吸收和保存的作用；土壤溶液的酸碱度决定着离子的交换和养分的有效性；土壤溶液的氧化还原反应则影响着有机质分解和养分有效性的程度因此，土壤化学性质主要表现在土壤胶体性质、土壤酸碱度和氧化还原反应三个方面，下面分别予以介绍 1．土壤胶体性质 如前所述，次生粘土矿物和腐殖质是土壤中最为活跃的成分，它们呈胶体状态，具有吸收和保存外来的各种养分的性能，是土壤肥力形成的主要物质基础 。

胶体一般是指物质颗粒直径在 1～lOOnm之间的物质分散系土壤胶体颗粒的直径通常小于 1μm ，它是一种液——固体系，即分散相为固体，分散介质为液体根据组成胶粒物质的不同，土壤胶体可分为有机胶体（如腐殖质） 、无机胶体（粘土矿物）和有机——无机复合胶体三类 由于土壤中腐殖质很少且呈自由状态， 常与各种次生矿物紧密结合在一起形成复合体，所以，有机—无机复合胶体是土壤胶体存在的主要形式 由于胶体颗粒的体积很小，所以胶体物质的比面（单位体积物质的表面积）非常大土壤中胶体物质含量越多，其所包含的面积也就越大据估算，在 104m2的土地面积上，如果 20cm深的土层内含直径为 1μm的粘粒 10％，则粘粒的总面积将超过 7×lO8m2根据物理学的原理，一定体积的物质比面越大，其表面能也越大因此，胶体含量越高的土壤，其表面能也越大，从而养分的物理吸收性能便越强 胶体的供肥和保肥功能除了通过离子的吸附与交换来实现之外，还依赖于胶体的存在状态当土壤胶体处于凝胶状态时， 胶粒相互凝聚在一起， 有利于土壤结构的形成和保肥能力的增强，但也降低了养分的有效性；当胶体处于溶胶状态时，每个胶粒都被介质所包围，是彼此分散存在的，虽可使养分的有效性增加，但易引起养分的淋失和土壤结构的破坏。

土壤中的胶体主要处于凝胶状态，只有在潮湿的土壤中才有少量的溶胶 2．土壤酸碱度 土壤酸碱度又称土壤反应，它是土壤盐基状况的一种综合反映土壤酸度是由 H+引起的，而土壤碱度则与 OH-的数量有关H+大大超过 OH-的土壤溶液呈酸性；而 OH-大大超过 H+的土壤溶液呈碱性；如果两种离子的浓度相等，土壤溶液则呈中性 土壤的活性酸度是由土壤溶液中游离的 H+造成的，通常用 pH值表示化学上把溶液中氢离子浓度的负对数定义为 pH值，对于土壤而言，pH值就是土壤溶液中氢离子浓度的负对数根据 pH值的高低，可将土壤分为若干的酸碱度等级（表 6.6 ） 表 6.6 土壤酸碱性的分级 土壤酸碱性分级 强酸性土 酸性土 中性土 碱性土 强碱性土 pH ＜4.5 4.6 ～7.5 6.6 ～7.5 7.6 ～8.5 ＞8.5 另一种酸度称为潜在酸度，是土壤胶体所吸附的 H+和 AP3+被交换出来进入土壤溶液中所显示的酸度因为这些离子在被交换出来之前并不显示酸度因此得名 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 活性酸度和潜在酸度在本质上并没有截然的区别， 二者保持着动态平衡的关系， 可用反应式表示： 吸附的 H+ 和 AP3+ 土壤溶液中的 H+和 AP3+ 潜在酸度 活性酸度 假如加入石灰物质来中和土壤溶液的氢离子使酸度降低， 上述反应将向右进行， 结果是更多地吸附性氢和铝移动出来进入土壤溶液，变为活性酸度，使土壤酸度不会降低过快；而当较多的氢离子加入到土壤溶液之中时，溶液酸度升高，上述反应将向左进行，更多的氢离子被胶核所吸附，变为潜在酸度，使土壤酸度不会升高过快。

土壤这种对酸化和碱化的自动协调能力称为土壤的缓冲作用，它使得土壤 pH值具有稳定性，从而给高等植物和微生物提供了一个比较稳定的化学环境 研究表明，土壤 pH直接影响着微生物种类、分布和活动例如，一般细菌和放线菌适宜的土壤 pH在中性附近，固氮菌适宜的 pH为 6.8 ，硝化细菌适宜的 pH为 6.0 ～8.0 微生物是土壤有机质分解的主要承担者， 过酸过碱的土壤环境必然影响有机质分解和养分供应 在不同pH条件下，养分的有效性是不同的( 图 6.7) 就大多数养分来说，土壤 pH在中性附近有效性最大，除个别养分外，偏酸偏碱都会降低其有效性碱性土中 Na+的含量很高，Na+可促使胶体分散，导致土壤结构破坏，孔隙度下降，通气状况恶化，出现“湿时膨胀泥泞，干时收缩坚硬”等不良的土壤物理性质，影响植物正常生长所以强酸性和强碱性土壤是性质不良的土壤，在农业生产实践过程中要对其进行改良 最常用的改良办法是用石灰改良酸性土， 用石膏改良碱性土 3．氧化还原反应 在土壤溶液中经常地进行着氧化还原反应， 它主要是指土壤中某些无机物质的电子得失过程根据化学的知识，一个原子或离子失去电子称为被氧化，它本身是还原剂；而一个原子或离子得到电子称为被还原，它本身是氧化剂。

土壤中存在着多种多样的氧化还原物质，在不同的条件下，它们参与氧化还原过程的情况是不同的 土壤中的氧化作用主要由游离氧、少量的和高价金属离子如 Mn4+、Fe3+等引起，它们是土壤溶液中的氧化剂，其中最重要的氧化剂是氧气在土壤空气能与大气进行自由交换的非渍水土壤中，氧是决定氧化强度的主要体系，它在氧化有机质时，本身被还原为水：02+4H++4e→2H20在土壤淹水的条件下，大气氧向土壤的扩散受阻，土壤含氧量由于生物和化学消耗而降低如果土壤中缺氧，则其他氧化态较高的离子或分子成为氧化剂 土壤中的还原作用是由有机质的分解、嫌气微生物的活动，以及低价铁和其它低价化合物所引起的，其中最重要的还原倒是有机质，在适宜的温度、水分和 pH值等条件下，新鲜而未分解的有机质还原能力很强，对氧气的需要量非常大 一般来说，氧化态物质有利于植物的吸收利用，而还原态物质不但有效性降低，甚至会对植物产生毒害 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 小结 土壤是由矿物质、 土壤有机质、 土壤水分溶液、 土壤空气组成的。

土壤肥力同水、肥、气、热和土壤的物理性质（土壤质地、土壤结构、土壤孔隙、土壤温度、土壤颜色）和土壤的化学性质（土壤胶体性质、土壤酸碱度和氧化还原反应）密切相关，土壤肥力是这些性质的综合反映土壤具有肥力是土壤与岩石的根本区别，因面成为土壤的基本特征 复习思考题 1．原生矿物与次生矿物有何不同？ 2．什么是土壤结构？土壤有哪些主要的结构类型？ 3．土壤的水分有哪些类型？什么叫“田间持水量”？ 4．为什么说土壤的颜色能反映土壤的形成环境？ 5．简述影响土壤有机质分解和转化的因素 图 6.7 土壤 pH与养分有效性和微生物的影响 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 第二节 土壤形成过程 土壤圈是自然地理系统的一个子系统， 它的形成和发展离不开土壤圈系统的环境条件， 即大气圈、生物圈、岩石圈和水圈土壤就是在这四大圈层相互作用下逐渐形成和发育起来的土壤圈形成的实质是母质和其它各土壤形成因素（简称成土因素）之间所发生的复杂的物质、能量的迁移和转化过程。

一、土壤剖面形态特征 （一）土壤剖面形态的形成过程 土壤剖面形态， 即土壤剖面的外部形态特征及其表现的土壤性状， 它是土壤形成过程的产物土壤剖面形态全面地反映并代表了土壤发生学特征、物质组成、性质及其综合属性，以及土壤景观（成土环境条件）的总体特征因而，它已经成为诊断土壤性状的基础和进行土壤分类的重要依据随着土壤形成过程的进行，土体中物质（能量）的迁移、转化与积累过程的持续，使土体逐渐地发生了分异，形成了各种不同的发生土层和土体构型 首先，各种具体的成土过程，都会形成与之适应的一个模式土层（该过程的典型土层） ，这是使土体发生分异的基本原因 其次， 各种具体的成土过程都发生于土壤剖面的某一层位， 但每个具体成土过程都与整个土体的物质（能量）运动相联系例如，由灰化过程形成的灰化淋溶层，其下必然有灰化淀积层由碱化过程产生的碱化淀积层，在其上必定有碱化淋溶层，其下则有盐分聚集层显而易见．由某个具体成土过程所形成的模式土层，都与其上下的土体有着特定的发生学层位关系，甚至可以认为是一种函数关系所以，成土过程中的物质（能量）的聚集、淋溶物的淀积，也是土体发生分异的重要原因 其三，就某一具体土壤而言，它可以是在一种具体成土过程的作用下形成的，也可以在两种或两种以上具体成土过程的复合作用下形成的，这样就使得土壤剖面分异过程异常复杂化。

所以，针对不同类型的土壤，其土壤剖面都是由特定的、具有内在联系的发生土层所组成的，从而形成了一定的土体构型 （二）土壤剖面的重要形态特征 土壤剖面，即地表至母质（母岩）的土壤垂直断面，包括整个土体和母质层在内最具有代表性的土壤剖面形态特征是土壤剖面构型，系指由发生上有内在联系的不同土层垂直序列组合构成的，简称土体构型它显示了土壤发生过程和土壤类型的特征土体构型与土壤剖面构型相当，但前者一般不包括“非土壤”的母质层或母岩层土壤剖面构型的基本图式可由图6.8 予以综合说明 1． 有机质层 一般都出现在土体的表层，它是土壤的重要发生学层次依据有机质的聚集状态，可以将进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 土壤有机质层细分为腐殖质层、泥炭层和凋落物层参考传统的土层代号和国际土壤学会( 以下简称国际土层代码) 拟定和讨论的土层名称(1968) ，拟将上述三个有机质土层分别用大写字母 A、H 、O表示 2． 淋溶层 由于淋溶作用使得物质迁移和损失的土层（如灰化层、白浆层） 。

传统的代号为 A2，国际土层代码为大写字母 E，本教材拟采用后者在正常情况下，E层区别于 A层的主要标志是有机质含量较低，色泽较淡 3．淀积层 土壤物质积累的层次该层次常和淋溶层相伴存在，即上部为淋溶层，下部为淀积层淀积层的代号以大写字母 B表示，但因淀积的土壤物质成分不同，常需用词尾( 小写字母) 加以限定，以表示具体淀积的是何种土壤物质如果淀积的是腐殖质，则用 Bh 表示；如果淀积的是氧化铁类物质， 则用 Bs 表示； 如果淀积的是氧化铁、 氧化锰构成的锈纹锈斑质， 则用 Bg表示；如果淀积的是碳酸钙类物质，则用 Bk表示；如果淀积的是次生黏土矿物，则用 Bt 表示等 4．母质层和母岩层 严格地讲， 母质层和母岩层不属于土壤发生层， 因为它们的特性并非由土壤形成过程所产生但是，它们是土壤形成发育的原始物质基础，对土壤发生过程具有重要的影响且它们之间的界限也是逐渐过渡常是模糊不清的 由此可见， 母质层和母岩层也是土壤发生发育不可分割的组成部分，也应作为土壤剖面的重要成分列出较疏松的母质层用 C表示，坚硬的母岩层以R示之 5．过渡层 兼有两种主要的发生层特性的土层其代号用两个大写字母联合表示，例如 AE 、EB 、BA等，第一个字母表示占优势的主要土层。

此外，为了使主要土层名称更为确切，可在大写字母之后附加组合小写字母词尾字母的组合是反映同一主要土层内同时发生的特性 (Anz 、Btg) 但一般不应超过两个词尾适用于主要土层的常用词尾字母，附录如下： 图 6.8 土壤剖面构型的一般综合图式 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 b代表埋藏或重叠土层，如 Btb c代表结核状聚积，此词尾常与其他表明结核化学性质的词尾结合应用，如Bck、Ccs g代表反映氧化还原变化的锈纹锈斑，如 Btg、Cso h代表有机质在矿质中的聚积，如 Ah、Bh，词尾 h 用于 A层，仅限于自然土壤 k代表聚积碳酸钙 m代表强烈胶结、固结、硬结，常与表明胶结物质的其他词尾结合应用如 Cmk表示 c 层中的石灰结盘层，Bms表示 B层中的铁盘 n代表聚积钠质，如 Btn p代表经耕翻或其他耕作措施扰动，如 Ap q代表聚积硅质，如 Eq。

r代表由地下水影响产生的强还原作用，如 Cr s代表聚积三二氧化物，如 Bs t代表黏粒淀积聚积，如 Rt y代表聚积石膏，如 Cy、By z代表比石膏更溶盐类的聚积，如此、Azn 二、土壤圈形成的 CLORPT 模型 土壤是在各种成土因素综合作用下形成的，成土因素包括母质、气候、生物、地貌和时间等五大自然成土因素土壤与成土因素之间的关系是因变量和自变量的关系这就是著名的土壤圈形成的“CLORPT 模型” （H.詹尼，1983） CLORPT模型强调各成土因素在土壤圈形成过程中是同等重要的、相互不可替代的各成土因素在土壤圈形成中都具有独特的作用，离开任一种因素都不可能形成土壤圈，也就是说土壤圈是各种成土因素综合作用的产物这里说的“同等重要”并不是指各成土因素所起的作用时时刻刻都完全一样， 相反， 在某一具体地域或特定时段内各成土因素的作用是不完全相同的，往往以某一因素为主导成土因素，其它因素为次要成土因素（图 6.9 ） 图 6.9 土壤形成因素及其相互关系 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 三、成土因素在土壤形成中的作用 1．母质因素 岩石风化后的疏松物质，可以停留在原处很长时间，也可由外力移至他处，因此形成两类矿质母质； 残积母质和运积母质。

运积母质根据搬运介质和沉积环境的不同还可进一步地划分（图 6.10 ） ： 对于原位风化形成的残积母质来说， 土壤特性深受下伏岩石的影响， 这种影响在土壤发育的初期尤其强烈原始岩石对土壤的影响主要是由其所含矿物的成分和性质造成的( 见本章第一节) 对于搬运沉积的母质来说， 土壤继承的主要是由其不同的搬运方式和沉积环境所形成的特性，有时甚至直接用母质类型来命名土壤，如冲积土、冰碛土等冲积物的特点是层次深厚、质地较好、养分丰富，所以发育在冲积母质上的土壤肥力水平很高， 冲积土分布区几乎都是世界上生产力最高的粮食产地，也是农业最发达的地区风积物，以黄土为例，由于受风力的分选作用，它的颗粒组成比较均一，基本上属于粉砂质，黄土中的养分也比较丰富，但结构性差，垂直裂隙较多，水分很容易下漏，而黄土又多分布于半干旱地区，故而缺水成为限制土壤生产力的主要原因 2．生物因素 生物是土壤有机物质的来源和土壤形成过程中最活跃的因素土壤的本质特征——肥力的产生与生物的作用是密切相关的在生物作用下从岩石到土壤的形成过程见图 6.11 生物对土壤形成和发育的主要作用， 是向土壤中输入有机质。

这个过程主要是由植物完成的草地和森林是地球表面两种面积最大、差别明显的植被类型，比较草地下面发育的土壤与下面土壤有机质的含量和分布，可以清楚地看到生物因素对土壤特性的影响作用（图 6.12 ） 草地植被的生物量虽远不如森林植被大， 但土壤中的有机质含量却超过森林 这是因为草类的生命周期短，每年死亡的大量地上茎叶和底下根系，提供了相当数量腐殖化的有机质而树木的生命周期长，大量的有机质储存在活的植物组织内，每年的残落物归还量并不很大其次是有机质剖面分布的差异草地土壤的有机质向下逐渐减少，暗色 A层非常深厚；森林土壤残积母质——————滞留原处——————残积物 重力搬运——————崩积物 坡积物 运积母质————水力搬运————— —— 冲积物 海积物 冰碛物 风积物 图 6.10 运积母质与搬运介质和沉积环境 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 有机质集中表层，向下急剧减少，A层浅薄。

原因是草类以地下经常死亡的根系作为土壤的主要有机质来源，而森林植物的根系是多年生的，有机质主要来自地上的枯枝落叶，并在地面分解和积累 3．气候因素 气候因素为土壤直接提供水分和能量水分和能量是土壤中一切过程，包括物质的迁移、转化和生命活动的基础这里重点分析气候因素（主要是水热条件）通过影响母质的风化和控制植物的生长，对土壤产生的影响作用 首先, 气候因素影响风化壳的类型和厚度风化作用的强度明显地受水热条件控制，化学风化必须有水的参与温度每升高 10℃，化学反应的速度增加一倍极端寒冷和干旱的环境只能进行初级的崩解过程随着降水和温度的升高，风化作用的强度逐渐增强，风化产物，特别是次生黏土矿物呈现有规律的空间变化从地表向下，风化强度也有变化，物理风化和化学 图 6.12 草地和森林两种植被下土壤有机质含量与分布的对比（H.D.Mrth ，1984） 图 6.11 从岩石到土壤的演变模式 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 风化愈来愈弱，风化壳的内部也出现垂直的分异现象。

其次，气候因素影响土壤腐殖质的数量和性质气候也决定着自然植被的生长，从而间接地影响土壤的发育 土壤中有机质的含量是其加入量与分解量之间的平衡 气候因素既影响着植被生长和加入土壤的有机质数量，也影响着有机质的分解活动一般来说，在其他条件基本相同的情况下，土壤中有机质的含量随降水量的增加而提高，随年平均温度的升高而降低，而且这种变化规律在草原土壤比在森林土壤中更为显著 这是因为在水分供应充足的条件下， 植物可以获得更大的生产力， 为土壤生产和提供更多的有机质 而温度的升高增强了土壤微生物的活性，使有机质的分解速度加快，相应的积累量就下降了在美国大陆中部的大平原上，由西到东，随着降水增加，自然植被也出现有规律的递变，草类生长愈来愈旺盛，土壤有机质的含量也依次提高到了降水量更高的东部地区，植被变为森林，土壤中的有机质含量则比中部草原地区低得多，显示了两种不同植被类型下的差异在森林区内部由北向南，温度渐高，生长季节变长，有机质产量也有所增加，但土壤中有机质的贮量却是南方低于北方这清楚地反映了温度对有机质分解作用的影响 第三，气候因素影响土壤内部物质迁移转化过程 湿润地区土壤中的盐基离子遭到强烈的淋溶；半干旱地区只有一价盐遭到淋溶，而二价的碳酸盐在土体中部相对聚积，淀积层出现的深度随降水量的增加而增加（图 6.13 ） ；干旱地区一价盐淋溶较弱，在土体中部甚至土壤表层发生聚积。

4．土壤形成的地形因素 地形对土壤形成的影响主要是通过引起物质、能量的再分配而间接地作用于土壤的在山区，由于温度、降水和湿度随着地势升高的垂直变化，形成不同的气候和植被带，导致土壤的组成成分和理化性质均发生显著的垂直带分化（图 6.14 ） 对美国西南部山区土壤特性的考察发现，土壤有机质含量、总孔隙度和持水量均随海拔高度的升高而增加，而 pH值随海拔高度的升高而降低此外，坡度和坡向也可改变水、热条件和植被状况，从而影响土壤的发育在陡峭的山坡上，由于重力作用和地表径流的侵蚀力往往加速疏松地表物质的迁移，所以很难发育成深厚的土壤；而在平坦的地形部位，地表疏松物质的侵蚀速率较慢，使成土母质得以在较 图 6.13 几种主要土壤类型的水热条件范围 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 稳定的气候、生物条件下逐渐发育成深厚的土壤阳坡由于接受太阳辐射能多于阴坡，温度状况比阴坡好， 但水分状况比阴坡差， 植被的覆盖度一般是阳坡低于阴坡， 从而导致土壤中物理、化学和生物过程的差异。

5．土壤形成的时间因素 任何土壤都是气候、生物和地貌作用于母质并经历不同时间的具体表现也就是说，在某一地区尽管母质、气候、生物和地貌基本相同，若相互作用的时间长短不同，也会形成不同类型的土壤（图 6.15 ） 在上述各种成土因素中，母质和地形是比较稳定的影响因素，气候和生物则是比较活跃的影响因素，它们在土壤形成中的作用随着时间的演变而不断变化因此，土壤是一个经历着不断变化的自然实体，并且它的形成过程是相当缓慢的在酷热、严寒、干旱和洪涝等极端环境中，以及坚硬岩石上形成的残积母质上，可能需要数千年的时间才能形成土壤发生层，例如在沙丘土中，特别是在林下，典型灰壤的发育需要 l 000 ～l 500年但在变化比较缓和的环境条件中，以及利于成土过程进行的疏松成土母质上，土壤剖面的发育要快得多土壤发育时间的长短称为土壤年龄从土壤开始形成时起直到目前为止的年数称为绝对年龄例如，北半球 图 6.14 秦岭南北坡土壤垂直谱比较（据熊毅，1986） 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 现存的土壤大多是在第四纪冰川退却后形成 和发育的。

高纬地区冰碛物上的土壤绝对年龄一般不超过一万年， 低纬未受冰川作用地区的土壤绝对年龄可能达到数十万年至百万年， 其起源可追溯到第三纪 由土壤的发育阶段和发育程度所决定的土壤年龄称为相对年龄 在适宜的条件下， 成土母质首先在生物的作用下进入幼年土壤发育阶段， 这一阶段的特点是土体很薄， 有机质在表土积累，化学—生物风化作用与淋溶作用很弱，剖面分化为 A层和 C层，土壤的性质在很大程度上还保留着母质的特征 随着 B层的形成和发育， 土壤进入成熟阶段， 这一阶段有机质积累旺盛，易风化的矿物质强烈分解， 在淀积层中粘粒大量积聚， 土壤肥力和自然生产力均达到最高水平经过相当长的时间以后，成熟土壤出现强烈的剖面分化，出现 E层，并使 A层和 B层的特征发生显著差异，有机质累积过程减弱，矿物质分解进入最后阶段，只有抗风化最强的矿物残留在土体中，淀积层中粘粒积聚形成粘盘，土壤进入老年阶段，这一阶段土壤的肥力和自然生产力都明显降低 6．土壤形成的人类因素 人类生产活动对土壤形成的影响亦不容忽视， 主要表现在通过改变成土因素作用于土壤的形成与演化其中以改变地表生物状况的影响最为突出，典型例子是农业生产活动，它以稻、麦、玉米、大豆等一年生草本农作物代替天然植被，这种人工栽培的植物群落结构单一，必须在大量额外的物质、能量输入和人类精心的护理下才能获得高产。

因此，人类通过耕耘改变土壤的结构、保水性、通气性；通过灌溉改变土壤的水分、温度状况；通过农作物的收获将本应归还土壤的部分有机质剥夺，改变土壤的养分循环状况；再通过施用化肥和有机肥补充养分的损失，从而改变土壤的营养元素组成、数量和微生物活动等最终将自然土壤改造成为各种耕作土壤人类活动对土壤的积极影响是培育出一些肥沃、高产的耕作土壤，如我国南方丘陵坡地上的红壤，经过人工开垦改良后可发育为水稻土它在各种水耕型措施影响下，许多性状发生了明显的改变（图 6.16 ） ，如原来颜色浅红，层次构造简单的荒地红壤剖面，耕种后变为颜色灰褐、具有水稻土特有的层次构造同时由于违反自然成土过程的规律人类活动也造成了土壤退化如肥力下降、水土流失、盐渍化、沼泽化、荒漠化和土壤污染等消极影响 图 6.15 土壤剖面随时间的发展 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 成土因素学说的基本观点可概括为： 一是土壤是一种独立的自然体， 它是在各种成土因素非常复杂的相互作用下形成的。

二是对于土壤的形成来说， 各种成土因素具有同等重要性和相互不可替代性其中生物起着主导作用土壤是一定时期内，在一定的气候和地形条件下，活有机体作用于成土母质而形成的 四、土壤形成过程 土壤的本质是肥力，因此，土壤的形成过程主要是土壤肥力发生与发展的过程结合对成土因素的分析，我们以从动态的角度来考察土壤形成的一般规律和具体成土过程 （一）土壤形成的一般规律 从地球系统物质循环的观点来看， 土壤肥力的发生与发展是自然界物质的地质大循环与生物小循环相互作用的结果地质大循环是指矿物质养分在陆地和海洋之间循环变化的过程陆地上的岩石经风化作用产生的风化产物，通过各种外力作用的淋溶、剥蚀、搬运，最终沉积在低洼的湖泊和海洋中， 并经过固结成岩作用形成各种沉积岩；经过漫长的地质年代， 这些湖泊、海洋底层的沉积岩随着地壳运动重新隆起成为陆地岩石，再次经受风化作用这种物质循环的周期大约在 106～108年 其中以岩石的风化过程和风化产物的淋溶过程与土壤形成的关系最为密切风化过程在土壤形成中的作用主要表现为原生矿物的分解和次生粘土矿物的合成前者使矿物分解为较简单的组分，并产生可溶性物质，释放出养分元素，为绿色植物的出现准备了条件；后者使风化壳中增加了活跃的新组分，从而具有一定的养分和水分的吸收保蓄能力，为土壤的形成奠定了无机物质的基础。

可见，风化过程对土壤来说，是一种物质输入过程淋溶过程使有效养分向土壤下层和土体以外移动，而不是集中在表层，具有促进土壤物质更新和土壤剖面发育的作用对于土壤来说，它是一种物质转移和输出过程 生物小循环又称为养分循环，指营养元素在生物体和土壤之间循环变化的过程 植物从母质和土壤中选择吸收所需的可溶性养分，通过光合作用合成有机体；植物被动物食用后变成动物有机体；植物、动物有机体死亡后归还土壤，经微生物分解与合成转化为植物可以吸收的可溶性养分和腐殖质， 腐殖质经过缓慢的矿质化， 也为植物提供养分 这种物质循环的周期较短， 图 6.16 荒地红壤（左）与红壤性水稻土 （右）的剖面形态对比 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 一般为 1～102年其中有机质的累积、分解和腐殖质的合成促进了植物营养元素在土壤表层的集中和积累，成为土壤肥力形成与发展的关键 从地球发展史来看，生物的出现较晚，因此，生物小循环是在地质大循环基础上发展起来的，是叠加在地质大循环上的较小时间尺度的次级物质循环。

从对于土壤形成的作用上看，地质大循环的总趋势是陆地物质的流失， 造成土壤系统养分的淋溶分散， 而生物小循环的总趋势是使流失中的物质保存和集中在地表，并不断在土壤与生物之间循环利用一般来说，如果风化作用和有机质的累积、分解与腐殖质合成作用较强，而淋溶作用较弱，土壤中养分保存多，肥力水平将逐渐提高；如果风化作用和有机质的累积、分解与腐殖质合成作用较弱，而淋溶作用较强，土壤中养分保存少，肥力水平将逐渐降低；当两种作用势均力敌时，土壤肥力的发展处于动态平衡状态此外，人类的各种生产活动如砍伐森林、耕垦草原、围湖围海造田、开采矿产、城市建设等都会对地质大循环和生物小循环产生干扰，从而影响一个地方土壤肥力的发展方向与平衡 ( 二) 土壤形成的主要过程 土壤形成的一般规律适用于各种土壤，然而，由于地球表面成土条件的多种多样，不同土壤类型的形成又有其特殊的成土过程，现结合我国的具体情况，选择几种主要的成土过程予以介绍 1．腐殖化过程 腐殖化过程是一种生物成土过程指进入土壤的有机残体转化为腐殖物质并在土壤表层积累的过程腐殖化过程的结果是在土壤的表层形成一个色调偏暗的腐殖质层（Ah） 腐殖化过程是矿质土壤形成中的一个普遍过程。

但由于不同自然地理环境中的植被与气候条件的差异，腐殖化的程度有强有弱，影响的深度有大有小因此各地土壤的腐殖质层的厚薄、颜色的深浅各有不同一般来说，在冷湿的草原及草甸植被下土壤腐殖质层发育最厚，腐殖质含量最高，颜色最暗 2．泥炭化过程 泥炭化过程也是一种生物成土过程 是指有机质主要以植物残体形式在土体上部积聚的过程泥炭化过程主要发生在地下水水位很高或地表有积水的沼泽地带 在积水环境下，大量湿生植物的残体因缺乏氧气而不能彻底分解或完全腐殖化， 逐渐堆积形成泥炭层（H ） 有时泥炭层中尚能保留植物体的组织原状 3．灰化过程 灰化过程（图 6.17 ）一般发生在冷湿的气候条件下，尤其是在寒带针叶林地区最为典型灰化作用发生的具体条件可以概括为四点：一是降水量大于蒸发量，保证充足的水分形成常年向下的淋洗水流二是比较低的温度条件，微生物的活性受到限制，有机质分解缓慢，有机酸大量积累特别是具有寒冷漫长的冬季与短暂凉爽夏季的地区，对灰化作用最有利三是地表植物残体积聚，形成较厚的覆盖层残落物中缺乏盐基元素，腐解产生的有机酸酸性很强四是母质排水条件良好，质地不很黏重，有利于水分运行 地表覆盖层中产生的大量有机酸，在水流的携带下向下移动进入土体上部。

活性很强的有要酸对土壤矿物有强烈的破坏性， 除含硅较多的石英外， 大部分的原生和次生矿物都会在有机酸的作用下分解， 从矿物中分离出来的大量盐基离子和铁铝氧化物与腐殖质一起随强酸性溶液进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 向下运动，经过一段距离的迁移后，腐殖质与铁铝的氧化物发生淀积，其他盐基离子则继续下行直至淋失这一过程的结果产生了差别明显的淋溶层和淀积层淋溶层又分为两部分：上部是一个薄的酸性的，腐殖质含量较丰富的 A层，颜色偏暗；下部由于氧化铁和腐殖质等染色剂已大量淋失，仅残留下石英等浅色矿物，因而出现一个质地松脆、颜色灰白的酸性 E层B层由于腐殖质和氧化铁等胶体物质的淀积，因而呈现出红棕色愈靠近上部颜色愈浓在 E／B两层交接处形成一个色调差别非常明显的界面B层由于胶体物质的淀积，因此比较致密特别是当氧化铁和氧化铝聚集时，可使一部分土壤颗粒胶结成如石块般坚硬的层次，这种胶结层称为“硬盘” “灰化”这个词来源于俄语，意为“灰土” ，因为俄国土壤学家最早研究了亚极地针叶林下的土壤，发现 E层的特性很突出，外貌像草灰的样子，故取名为灰化土。

现代分类学意义上严格的灰化土也只是出现在寒带的针叶林地区和一部分山地的上部但灰化现象的出现范围却非常广泛，在冬季寒冷潮湿的某些中纬度地带也有发生，但不如高纬地带典型 4．铁铝化过程 铁铝化过程（图 6.18 ）的发生条件与灰化作用的条件不同它出现在高温多雨的气候条件下湿润的低纬度地区几乎都有程度不同的铁铝化作用发生 铁铝化发生的具体条件是：一是全年降雨量大于蒸发量， 或者有一定的蒸发大于降水的旱季 但总起来看土壤水分以下行淋洗为主二是持续高温，土壤细菌和真菌活动强烈，死亡植物迅速彻底的分解，产生的有机酸很少三是植被繁茂，生物量较大，有机质主要分布于活体之内，地面及土壤中有机质不多，生物循环作用旺盛四是母质排水条件良好，有利于淋溶过程的进行 铁铝化作用与灰化作用的最大差别就在于腐殖质的积累不多 ，产生的有机酸很少，表面土壤只呈微酸性反应高温多雨地区也是风化作用最强烈的地区土壤中的化学风化进行得比较彻底，原生硅酸盐矿物风化后，释放出盐基离子和硅酸根离子（） ，并形成高岭石及三水 图 6.17 灰化过程示意图 图 6.18 铁铝化过程示意图 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 铝石和赤铁矿等稳定的次生三二氧化物 R203· （nH2O） 。

在酸性和弱酸性条件下，盐基离子和硅酸根离子随水淋溶， 但氧化铁和氧化铝却不受淋洗 （只有当 pH < 4． 5 的强酸条件时才会移动） ，而是作为残余物质留在土层之中 下渗的水流带走了硅酸根和大部分的盐基离子， 铁铝氧化产物由于其他成分被淋洗而变得相对富集 铁铝化过程的结果在土壤剖面上并没有产生像灰化土那样鲜明的层次分异， 而是由铁的染色作用使整个土壤剖面呈现红色（或黄色）的基调如果表层腐殖质含量较多的话，A层也可能呈现红棕色或红褐色在有季节性干旱的地区，土壤水分在旱季向上运行，可将底层强酸环境中的一些铁铝物质向上携带沉积，与原有的铁铝氧化物聚积发展成一种红色的铁铝胶结层，称为 laterite（来自拉丁文，意为“砖” ） 因为当这种物质暴露于空气中时，会变得非常坚硬在印度支那地区就经常把它砌成砖块，干燥后作为建筑材料使用砖红壤也因此得名由于热带地区砖红壤中的铁铝化过程最为突出和典型，所以过去习惯上也称铁铝化过程为砖红壤化过程 5．钙化过程 钙化过程（图 6.19 ）是干旱与半干旱地区土壤中普遍存在的成土过程以中纬度的草原和荒漠草原地带最为典型 钙化作用发生的条件是： 一是降水量与蒸发量接近相等或低于蒸发量，淋溶作用微弱。

二是温度和降水有比较明显的变化，降水集中时或有一定的淋溶作用，但干旱时期以毛管水上升为主三是由于下层土壤水分不足，难以支持深根性的森林植被生长，植物以浅根性的草类为主四是母质排水良好，土壤不受地下水位的影响 虽然由于水分不足，使土壤的淋溶作用比较微弱，但在降水过程中仍然存在水分的向下运动土壤中由于矿物风化和有机质分解而释放的盐基离子也必然随水迁移但不同种类盐基离子的活性是有差异的，一价离子如 Na+，K+的溶解性最强，极易随水迁移；二价离子如 Ca2+，Mg2+等，溶解性较弱，活动性也差随着下行水分的不断减少，溶液浓度逐渐升高，二价离子便会在一定范围内形成固体盐类沉积下来，其中尤以碳酸钙（CaCO3）的沉积最为突出有时也有石膏（CaSO4）的淀积而一价离子则大多随水淋失，最终脱离土体在干旱季节里，由于土壤表层蒸发强烈，雨季储存于下层深处的毛管水便会向上运动，上升到一定高度时水分蒸发，其中所含的 Ca盐也会析出沉淀 这样就在土体之内形成一个含Ca量丰富的层次， 称为钙积层CaC03或 CaSO4本身呈白色，在土壤中主要以细粒状和结核状出现，在含量特别大的情况下，聚集的碳酸盐会形成一个胶结致密的层次，称为石灰层。

钙化过程的结果也使土体出现明显的层次分异上部由于草本植物的影响， 钙化过程的结果也使土体出现明显的层次分异上部由于草本植物的影响，形成一个有机质含量较高的暗黑或暗棕色的表层（颜色深浅视有机质含量而异） ，表层以下则由于 CaC03的积累而出现色调较浅的钙积层 钙积层的深浅或出现的部位与气候的干湿程度有关 虽然钙化过程都发生在降水量不大的地区， 但降水的多寡仍导致淋溶的程度有强有弱， 因此形成的钙积层也就有浅有深在钙积层中，CaSO4的溶解性稍强于 CaCO3，故石膏淀积在碳酸钙之下 6．黏化过程 黏化过程( 图 6.20) 在温带和暖温带的湿润、半湿润气候条件下特别突出土体中稳定和适宜的水热条件，有利于原生矿物化学风化作用的进行 但风化的强度逊于铁铝化过程，风化作用的产物主要是次生的黏土矿物，如伊利石、蒙脱石、高岭石等黏化过程的结果通常是在土体心部形成一个次生矿物聚集的黏化层（Bt） 黏化层中次生黏土矿物的来源可有两种途径：进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 一是原生矿物原位转化形成， 这称为残积黏化； 一是由上部土层淋洗迁移而来， 称为淀积黏化。

一般来说，在淋溶作用较弱的地区土壤黏化过程以残积黏化为主在淋溶作用较强的地区，则兼有残积黏化和淀积黏化的双重作用 以上所述的灰化、铁铝化、钙化和黏化四种成土过程都是与大范围的气候条件相联系的，它们的发生具有地带性的分布规律， 因此也称为地带性成土作用地带性土壤的发育都必须满足一个条件， 即分布于排水良好的地形部位上， 以保证在降水后把土壤中过剩的水分全部排走但地球陆地表面各处都有排水不良的地方， 这些地方包括湿润气候下的沼泽地、 集水地和低平湿地，以及干燥气候下的碟形洼地这些地区的共同特点是地下水位接近地表，整个土体或下层土壤处于水分饱和状态中因局地排水条件不良而引起的成土过程包括潜育化和盐化过程它们都是隐地带性的 7．潜育化过程 在湿润环境下， 排水不良的土壤中所进行的成土过程称为潜育化过程 由于受地形的限制，降水后形成的过量重力水不能迅速排出， 整个土体或下层土壤全年处于饱和状态， 水分占据了几乎所有的空隙，空气难以流通，因此土体处于缺氧的条件下，还原作用占优势高价状态的铁离子还原为低价的亚铁离子其他一些变价元素（如锰离子） ，也呈低价还原状态，还原土层以灰色为基调，有时出现蓝绿色。

在地下水位有季节性变动的部位，大空隙部分时间会有空气的流通，因此出现 一些局部的氧化现象，亚铁离子转化为氧化铁（高价） ，在蓝灰的基质上出现褐红色的斑块或花纹潜育化现象在土壤剖面中用 g 表示潜育化土壤由于水分丰富，常常是沼泽植物繁生的地方在气候比较寒冷的中高纬地区，有机残体因为微生物活动较弱而得不到及时分解，所以在土壤的表层容易出现一个有机质大量积累的黑色泥炭层（H ） （图 6.21 ） 6.20 黏化过程示意图 图 6.19 钙化过程示意图 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 8．盐化过程 在地下水位较高而又气候干燥、蒸发力强的地方，土壤发生盐化过程（图 6.22 ） 因为干燥少雨，干旱地区的土壤普遍缺乏有效的淋溶作用在干旱区中地势相对低洼的碟形盆地，由于地下水的汇聚，饱和含水层距地面很近干旱环境下的地下水一般是含盐分较多的高矿化度溶液，强烈的地面蒸发过程将地下溶液抽至土壤表面，水分最终蒸发汽化，所含的可溶性盐类则结晶析出。

这种水逸盐留的过程持续进行，就会使可溶性盐类在土壤表面逐渐积累，甚至出现盐壳这种含盐的表层就称盐积层，在土壤剖面中以 sa 表示 在一些并非干旱而地下水位和矿化度都较高的地区，如果一年中有某个时期的蒸发力特别强大，土壤表面也可能出现暂时的盐分积累，但在随后雨季中则会重新将盐分淋洗下去这称为季节性的返盐现象地势低平的黄河三角洲一带就属于这类地区，土壤表层的盐化现象在干燥大风的春季特别突出自然界中天然发生的积盐过程称为盐化作用，由人为活动而产生的地面盐分积聚称为次生盐化作用 次生盐化主要是由于人类水利措施不当导致地下水位上升而引起的，包括不适当的灌溉、修建水库和引水渠等 五、土壤的个体发育、系统发育和演替 威廉斯总结了土壤形成的基本规律， 提出土壤统一形成过程学说 土壤统一形成过程实质上是土壤与环境因素， 特别与生物因素统一发生和发展的过程或与生物进化、 协同演化的过程土壤与环境的统一， 不仅表现在漫长地质历史时期中环境的演化与土壤的更替， 而且还表现在现代具体土壤的发育和演化过程之中 土壤统一形成学说为研究土壤的个体发育、 系统发育和演替提供了理论基础。

（一）土壤的个体发育 图 6.21 潜育化过程示意图 图 6.22 盐化过程示意图 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 土壤的个体发育是指土壤从岩石风化产物或其他新的母质上开始发育的时候起， 直到目前状态的真实土壤的具体历史它只涉及到该土壤“个体” （即某个具体的土壤） ，此土壤个体在不受加速侵蚀或其他破坏作用的情况下，便向着具有与当地成土条件组合相适应的土壤类型的方向发展，经过若干时间，即由所谓幼年土或者发育微弱的土壤达到成熟土壤， 最后进入当地典型土壤行列，如图 6.23 所示 当然，到此为止，并不意味着土壤的发育已告终止，而只是说土壤的发育与当地环境条件达到了暂时的动态平衡 但具体的土壤个体与当地具体的环境条件间常保持着互为因果的发生联系，因而也永远是互为外在条件的相互制约、不断发展的辩证关系 （二）土壤系统发育 土壤系统发育是指土壤圈中各土壤发生类型在地质历史时期内的发生和发展过程。

土壤既是一个独立的历史自然综合体，同时也是整个地表自然环境系统的一个组成要素， 因此，它是独立的而不是孤立的，它和生物等独立历史自然体一样，是按照决定于自身内部矛盾的特殊规律发展的，但这种发展不是孤立进行的，而是和它周围环境因素，特别是生物因素中的植物因素互为外在条件的相互影响、相互作用、辩证地发展着植物与其他成土因素的共同作用，创造了一种土壤类型，并在土壤中继续积累新的性质，当这些新的性质在量上积累达到质的飞跃时，土壤就从一种类型转变为另一种类型这种转变必然也会反过来作用于环境因素，特别是作用于植物因素，刺激它产生新的类型或种属而这种新的生命形态或它们的组合再去塑造新的发生土类由此可见，在漫长的地质历史时期内，土壤和环境因素间这种辩证的发展过程，也就是新的土壤类型不断产生的过程只有通过对这种过程的研究，才能对土壤圈过去和现在的土壤发生类型做出正确的发生学解释，才能确定各发生土类在地表出现的时间和顺序，并找出各发生土类及其空间组合与环境因素之间的历史发生学联系毫无疑问，威廉斯创建的土壤统一形成学说基本原理，已经为开展这方面的研究奠定了科学基础И. П. 格拉西莫夫运用这些基本原理对大量的古地理学资料进行了分析研究，从而提出了现代土壤圈中几种主要发生土类在地表出现的时间序列，譬如永冻土与第四纪冰川同时出现，与北方针叶林条件相适应的典型灰化土出现于第四纪后期， 与温带草甸草原条件相适应的黑钙土出现于第四纪中期， 与温带 图 6.23 土壤个体发育的一般图式 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 阔叶林条件相适应的棕壤出现于第三纪中期， 而与热带阔叶林条件相适应的红壤出现于第三纪初期…… （三）土壤的演替 土壤演替， 是指由于地理环境的变化， 而引起的土壤或土壤类型组合——土被由一种类型转变为另一种类型的过程。

在引起土壤这种变化的条件中， 气候变化和新构造运动引起的地形演化有着特别重要的作用在自然环境中，土壤的这种变化是复杂多样的、时快时慢的、时而进化、时而退化的而且，土壤的这种变化过程往往也具有明显的周期性或节奏性 以上所说的土壤的个体发育、系统发育和土壤演替并不是孤立进行的，而是彼此之间有着发生上的联系显然，土壤的个体发育包括在土壤演替和系统发育之中；反过来，土壤系统发育又体现在土壤演替和个体发育之中；土壤演替是通过土壤个体发育来实现的，而土壤系统发育又是在土壤演替基础上进行的土壤系统发育过程是经久的、缓慢的、不断向前发展的历史过程它决定着土壤发生类型的基本特性，土壤发育的程度决定着这种特性表现的程度，至于土壤演替则往往使现代的土壤具有从前一阶段所继承下来或遗留下来的某些性状特征 总之，从土壤发生学的观点看，成土因素是土壤形成的外部因素，土壤形成过程是土壤发育内部变化的依据 外因通过内因起作用， 土壤形态特征则是土壤形成过程的结果和具体体现土壤发生类型必然要和它们所处的环境相统一，与成土因素处于动态平衡状态在一定的时空条件下存在着空间条件的区别与联系，因此，土壤发生类型之间，既存在着时间阶段的前后关联，也存在着空间尺度的区别与联系。

土壤发生类型只能看作是以母质为起点，同环境因素不断进行着物质能量交换过程而形成的稳定的土壤特征，这也是土壤系统发育的某一“阶段” 小结 土壤是由成岩母质、气候因素、生物因素、地貌因素、时间因素五大自然因至素和人为因素共同形成的由于成土条件的组合形式及其空间分布的多样性，致使土壤圈中的物质和能量迁移转化过程形式多样、复杂多变，产生一系列的成土过程，每一种成土过程都在土壤剖面上留下相应的形迹，土壤剖面形态特征是我们认识土壤的主要依据 复习思考题 1．请列举几个最为广泛的成土过程并分别给每个成土过程一个实例 2．试通过实地调查与观察，分析搅动作用在土壤发育中的重要性 3．为什么说土壤形成过程是生物累积过程和地球化学过程的对立和统一 4．简述重要成土过程特点及其发生的环境条件 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 第三节 土壤分布和主要类型 土壤分类就是在认识土壤发生、个体发育、系统发育与演替规律的基础上，根据土壤不同发育阶段所形成的物质组成和特征，对土壤圈中各异的土壤个体所作的科学区分。

土壤分类的最终目标就是依据土壤发生学理论构建一个具有严密逻辑的、多等级的谱式分类系统，并按照土壤个体的相似程度逐级划分，形成分类等级目前，国际上影响最大的三大分类制为美国土壤系统分类（ST） 、联合国世界土壤图例单元（FAO ／Unesco）和国际土壤分类参比基础（IRB）（后来发展为世界土壤资源参比基础（WBB ） ，其中以美国土壤系统分类为代表国内也有中国土壤分类系统和中国土壤系统分类等分类体系并存 一、土壤分类 ( 一) 美国的土壤系统分类 1951 年，美国农业部土壤保持局以 G.D.史密斯为首着手建立新的定量化的土壤分类系统经过反复试用修改后，于 1975 年正式出版了《土壤系统分类》一书，这是土壤分类史上的一次革命它最大特点是将过去惯用的发生学士层和土壤特性给予定量化，建立了一系列的诊断层和诊断特征来划分鉴定土壤，并以检索形式列出了各级分类单元之间的关系，给鉴别划分土壤提供确切的标准，便于使用1999 年出版了《土壤系统分类》( 第 2 版) ，共定义了 8 个诊断表土层和 20 个诊断表下层 美国土壤系统分类共分 6 级，依次为土纲、亚纲、土类、亚类、土族和土系，土系之下还可划分土相。

土壤分类单元的命名采用拉丁文及希腊文词根拼缀法，实际上这是一种连续命名法为了便于应用《土壤系统分类》在实际工作中鉴别分类土壤，还设计了一个检索系统，采用检索性分类法或排除法至 1998 年共出版了 8 版《土壤系统分类检索》 ，这就避免了由于某具体土壤包括多种诊断层或诊断特性难以确定土壤类型的问题 (二) 中国土壤分类 中国近代土壤分类始于 19 世纪 30 年代自 1949 年以后，中国土壤分类不论是在理论基础上还是在研究手段上以及在应用等方面都取得了很大成绩并且，随着中国土壤科学水平的不断提高，中国土壤分类也将不断改进 1．中国土壤发生学分类 中国的土壤分类是在借鉴国外土壤分类制的基础上不断发展和完善的1954～1958 年，在学习苏联土壤科学体系的基础上，创建和发展了中国土壤科学体系；1958～1961 年，在全国范围内开展了第一次土壤普查，并拟定了全国土壤分类系统；1978 年建立了中国统一的土壤分类系统《中国土壤分类暂行草案》 从 1978 年开始，中国逐步开始第二次全国土壤普查经 1988 年修订最后于 1992 年确立的 《中国土壤分类系统》 迄今仍为中国现行土壤分类系统之一。

《中国土壤分类系统》 （1992 年）总共设了土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种和亚种进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 7 级分类，共分 12 个土纲、28 个亚纲、61 个土类、233 个亚类土壤命名采用连续命名与分段命名相结合的方法 2．中国土壤系统分类 （1）中国土壤分类的沿革 在美国《土壤系统分类》的影响下，中国科学院南京土壤研究所牵头从 20 世纪 80 年代中开始着手新的《中国土壤系统分类》研究在吸收国内外土壤分类研究经验和中国土壤分类与土壤调查成果的基础上不断修改补充，相继于 1985 年完成《中国土壤系统分类》 （初稿） ，1991 年完成《中国土壤系统分类》首次方案，1995 年完成《中国土壤系统分类》修订方案，20XX年完成《中国土壤系统分类》第三版，使中国土壤分类学发展步入定量化分类的崭新阶段中国土壤系统分类已在国内外产生重要学术影响 （2）诊断层和诊断特征 所谓诊断层是指用于鉴别土壤类型，在性质上有一系列定量说明的土层。

诊断特性是指用于鉴别土壤类型，在性质上有一系列定量说明的土壤性质我国土壤系统分类中共有 33 个诊断层和 25 个诊断特性( 表 6.7) 其中直接从国外引进的诊断层和诊断特性分别占 36.4 ％和 31.0 ％，从国外引进概念又加以修订和补充的诊断层和诊断特性分别占27.2 ％和32.8 ％， 根据我国实际情况新提出的诊断层和诊断特性分别占36.4 ％和36.2 ％ 表 6.7 中国土壤系统分类的诊断层和诊断特性 诊断层（33 个） 诊断特性（25 个） 诊断表层（11 个） 有机表层，草毡表层，暗沃表层，暗瘠表层，淡薄表层，灌淤表层，堆垫表层，肥熟表层，水耕表层，干旱表层，盐结壳 2．诊断表下层（20 个） 漂白层， 舌状层， 雏形层， 铁铝层， 低活性富铁层，聚铁网纹层，灰化淀积层，耕作淀积层，水耕氧化还原层，黏化层，黏磐，碱积层，超盐积层，盐磐，石膏层，超石膏层，钙积层，超钙积层，钙磐，磷磐 3．其它诊断层（2 个） 盐积层，含硫层 有机土壤物质， 岩性特征， 石质接触面，准石质接触面，人为淤积物质，变性特征，人为扰动层次，土壤水分状况，潜育特征， 氧化还原特征， 土壤温度状况，永冻层次，冻融特征，n 值，均腐殖质特征，腐殖质特征，火山灰特征，铁质特征， 富铝特征， 铝质特征， 富磷特征，钠质特征，石灰性，盐基饱和度，硫化物物质 每一种诊断层和诊断特性都有非常详尽而又严密的定义。

例如， 钙积层为一富含碳酸盐的、未胶结或未硬结的土层它具有以下一些规定：厚度≥15 cm，未胶结或未硬结成钙磐，并至少有下列特征之一： 一是 CaCO3相当物含量为 150～500 g ·kg-1，而且比下垫土层至少高 50 g ·kg-1 二是 CaCO3 相当物含量为 150～500 g·kg-1，而且按体积计，可辨认的次生碳酸盐( 如石块底面的悬膜、结核、假菌丝体、软粉状石灰、石灰斑等) 所占比例≥5％ 三是 CaCO3相当物含量为 150～500 g ·kg-1，而且细土部分(<0．002mm)含量<180 g ·kg-1，颗粒大小为砂质、砂质粗骨、粗壤质或壤质粗骨，可辨认的次生碳酸盐重量比下垫土层中高50 g ·kg-1或更多 （3）分类系统及其划分依据 中国土壤系统分类为多级分类，共有土纲、亚纲、土类、亚类、土族( 属) 、土系( 种) 六级前四级为高级分类级别，后二级为基层分类级别土纲为最高土壤分类级别，它根据主要成土过程产生的性质或影响主要成土过程的性质划分例如，根进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 据主要成土过程产生的性质可把土壤划分出有机土、 人为土、灰土、干旱土、盐成土、均腐土、铁铝土、富铁土和淋溶土等土纲；根据土壤水分状况、母质特征等影响主要成土过程的性质可把土壤划分出潜育土、火山灰土等土纲( 表 6.8) 。

表 6.8 中国土壤系统分类土纲划分依据 土纲 主要成土过程或影响成土过程的性状 主要诊断层、诊断特征 有机土 泥炭化过程 有机表层 人为土 水耕或旱耕人为过程 水耕表层、耕作淀积层和水耕氧化还原层或灌淤表层、堆垫表层、泥垫表层、肥熟表层 灰土 灰化过程 灰化淀积层 火山灰土 影响成土过程的火山灰物质 火山灰特征 铁铝土 高度铁铝化过程 铁铝层 变性土 土壤扰动过程 变性特征 干旱土 干旱水分状况下，弱腐殖化过程，以及钙化、石膏化、盐化过程 干旱表层、钙积层、石膏层、盐积层 盐成土 盐渍化过程 盐积层、碱积层 潜育土 潜育化过程 潜育特征 均腐土 腐殖化过程 暗沃表层、均腐殖特征 富铁土 富铁铝化过程 富铁层 淋溶土 粘化过程 粘化层 雏形土 矿物蚀变过程 雏形层 新成土 无明显发育 淡薄表层 亚纲是土纲的辅助级别，主要根据影响现代成土过程的控制因素所反映的性质（如水分状况、温度状况和岩性特征等）划分例如，根据水分状况可将人为土纲划分为水耕人为土亚纲和旱耕人为土亚纲；根据温度状况可将干旱土纲划分为寒性干旱土亚纲和正常（温暖）干旱土亚纲；根据岩性特征可将新成土纲划分为砂质新成土亚纲、冲积新成土亚纲和正常新成土亚纲等。

土类是亚纲的续分， 多根据反映主要成土过程强度或次要成土过程或次要控制因素的表现性质划分如正常有机土亚纲根据主要成土过程强度——有机质泥炭化过程强度，可划分出高腐正常有机土、半腐正常有机土、纤维正常有机土等土类正常干旱土亚纲根据次要控制因素（如钙化、石膏化、盐化、黏化等）的表现性质可划分出钙积正常干旱土、石膏正常干旱土、盐积正常干旱土、黏化正常干旱土等土类 亚类是土类的辅助级别，主要根据是否偏离中心概念，是否具有附加过程的特性和是否具有母质残留的特性划分所谓中心概念是指某一土壤类型性质的平均状况与之相对应的概念叫边界概念，指某一土壤类型性质的变化范围根据中心概念划分的亚类叫普通亚类，根据附加过程划分的亚类叫过渡性亚类根据母质残留的特性划分的亚类叫继承亚类 土族是基层分类单元它是在亚类范围内，主要反映与土壤利用和管理有关的土壤理化性质发生明显分异的续分单元 同一亚类的土族划分是地区性成土因素引起的土壤性质变化的具体体现供土族分类选用的主要指标是剖面控制层段的土壤颗粒级别、不同颗粒级别的矿物组成类型、温度状况、酸碱性、盐积特性、污染特性以及人类活动赋予的其它特性等。

进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 土系是最低级别的基层分类单元 它是发育在相同母质上， 由若干剖面形态特性相似的单个土体组成的聚合土体同一土系的成土母质、所处地貌部位以及水盐状况均相似，在一定剖面深度内，土壤的特征土层的种类、性态、排列顺序以及土壤利用的适宜性能大体一致 《中国土壤系统分类》共划分出 14 个土纲、39 个亚纲、141 个土类、595 个亚类表 6.9给出了中国土壤系统分类土纲、亚纲、土类的划分情况 表 6.9 中国土壤系统分类简表 土 纲 亚纲 土 类 有机土 永冻有机土 落叶永冻有机土，纤维永冻有机土，半腐永冻有机土 正常有机土 落叶正常有机土，纤维正常有机土，半腐正常有机土，高腐正常有机土 人为土 水耕人为土 潜育水耕人为土，铁渗水耕人为土，铁聚水耕人为土，简育水耕人为土 旱耕人为土 肥熟旱耕人为土，灌淤旱耕人为土，泥垫旱耕人为土，土垫旱耕人为土 灰土 腐殖灰土 简育腐殖灰土 正常灰土 简育腐殖灰土 火山灰土 寒冻火山灰土 简育寒冻火山灰土 玻璃火山灰土 干润玻璃火山灰土，湿润玻璃火山灰土 湿润火山灰土 腐殖湿润火山灰土，湿润火山灰土 铁铝土 湿润铁铝土 暗红湿润铁铝土，简育湿润铁铝土 变性土 潮湿变性土 盐积潮湿变性土，钠质潮湿变性土，钙积潮湿变性土，简育潮湿变性土 干润变性土 腐殖干润变性土，钙积干润变性土，简育干润变性土 湿润变性土 腐殖湿润变性土，钙积湿润变性土，简育湿润变性土 干旱土 寒性干旱土 钙积寒性干旱土，石膏寒性干旱土，黏化寒性干旱土，简育寒性干旱土 正常干旱土 钙积正常干旱土，石膏正常干旱土，盐积正常干旱土，黏化正常干旱土，简育正常干旱土 盐成土 碱积盐成土 龟裂碱积盐成土，潮湿碱积盐成土，简育碱积盐成土 正常盐成土 干旱正常盐成土，潮湿正常盐成土 潜育土 寒冻潜育土 有机寒冻潜育土，简育寒冻潜育土 滞水潜育土 有机滞水潜育土，简育滞水潜育土 正常潜育土 含硫正常潜育土，有机正常潜育土，表锈正常潜育土，暗沃正常潜育土，简育正常潜育土 均腐土 岩性均腐土 富磷岩性均腐土，黑色岩性均腐土 干润均腐土 寒性干润均腐土，黏化干润均腐土，钙积干润均腐土，简育干润均腐土 湿润均腐土 滞水湿润均腐土，黏化湿润均腐土，简育湿润均腐土 富铁土 干润富铁土 钙积干润富铁土，黏化干润富铁土，简育干润富铁土 常湿富铁土 富铝常湿富铁土，黏化常湿富铁土，简育常湿富铁土 湿润富铁土 钙积湿润富铁土，强育湿润富铁土，富铝湿润富铁土，黏化湿润富铁土，简育湿润富铁土 淋溶土 冷凉淋溶土 漂白冷凉淋溶土，暗沃冷凉淋溶土，简育冷凉淋溶土 干润淋溶土 钙质干润淋溶土，钙积干润淋溶土，铁质干润淋溶土，简育干润淋溶土 常湿淋溶土 钙质常湿淋溶土，铝质常湿淋溶土，铁质常湿淋溶土 湿润淋溶土 漂白湿润淋溶土，钙质湿润淋溶土，黏磐湿润淋溶土，铝质湿润淋溶土，铁质湿润 l 淋溶土，简育湿润淋溶土 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 雏形土 寒冻雏形土 永冻寒冻雏形土，潮湿寒冻雏形土，草毡寒冻雏形土，暗沃寒冻雏形土，暗瘠寒冻雏形土，简育寒冻雏形土 潮湿雏形土 潜育潮湿雏形土，砂姜潮湿雏形土，暗色潮湿雏形土，淡色潮湿雏形土 干润雏形土 灌淤干润雏形土，铁质干润雏形土，斑纹干润雏形土，石灰干润雏形土，简育干润雏形土 常湿雏形土 冷凉常湿雏形土，钙质常湿雏形土，铝质常湿雏形土，酸性常湿雏形土，简育常湿雏形土 湿润雏形土 钙质湿润雏形土，紫色湿润雏形土，铝质湿润雏形土，铁质湿润雏形土，酸性湿润雏形土，暗沃湿润雏形土，斑纹湿润雏形土，简育湿润雏形土 新成土 人为新成土 扰动人为新成土，淤积人为新成土 砂质新成土 寒冻砂质新成土，干旱砂质新成土，暖热砂质新成土，干润砂质新成土，湿润砂质新成土 冲积新成土 寒冻冲积新成土，干旱冲积新成土，暖热冲积新成土，干润冲积新成土，湿润冲积新成土 正常新成土 黄土正常新成土，紫色正常新成土，红色正常新成土，寒冻正常新成土，干旱正常新成土，暖热正常新成土，干润正常新成土，湿润正常新成土 （4）土壤命名 中国土壤系统分类采用分段连续命名法，即土纲、亚纲、土类、亚类、土族为一段，以土纲名称为基础，在其前面分别叠加反映亚纲、土类、亚类和土族性质的术语，构成亚纲、土类、亚类和土族的名称。

土系则另列一段，单独命名通常选用该土系代表性剖面点位或首次描述该土系所在地的标准地名直接定名这种命名法，虽说土族以上级别的土壤名称长一些，但便于理解和联想，只要见到土壤名称即可知道其涵义，也便于国际交流 二、土壤分布规律 ( 一) 土壤分布与地理环境的关系 土壤是在各种自然条件和人为因素综合作用下形成的 在一定的条件下会形成一定的土壤类型，并占据一定的空间随着自然条件和人为因素的变化，土壤类型在空间上也表现有规律的分布，这便是土壤的分布规律由于气候、生物等成土因素具有三维空伺的立体变化，土壤作为它们的函数也必然会表现出三维空间的分布状态，即土壤分布的纬度地带性、干湿带性和垂直带性 土壤分布的纬度地带性、干湿带性和垂直带性只是一种相对的划分，依此来说明土壤的分布规律性其中纬度地带性是土壤地带性的起因，也是干湿带性和垂直带性的基础从它们对土壤空间分布的制约关系来看，纬度地带性和干湿带性共同制约着土壤的水平分布，垂直带性直接决定着山地、高山、谷地的土壤分布在广阔的高山高原地区，土壤的分布实际上受纬度地带性、干湿带性和垂直带性的共同控制 ( 二) 土壤的水平分布规律 在水平方向上，土壤随生物、气候带而演替的规律称为土壤的水平地带性规律，包括土壤的纬度地带性规律和干湿带性规律。

1．土壤的纬度地带性规律 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 土壤纬度地带性规律主要是指土壤高级类别（土纲、亚纲）或地带性土类（亚类）大致沿纬线（东西）方向延伸、按纬度（南北）方向逐渐变化的规律它的形成与热量自赤道向两极递减有着密切关系由于不同纬度地表接受的太阳辐射不同，引起温度、降水等气候要素以及气候类型自赤道向两极( 特别是在北半球) 的变化，从而引起生物和土壤呈现相应的带状分布 从世界土壤分布图可以看出（图 6.24 ） ，土壤的纬度地带性具体表现为两种形式一是全球性的土壤纬度地带，即所有大陆均具有的世界性土壤地带如由北向南的冰沼土地带、灰化土地带、砖红壤地带等这些土壤地带不仅断续横跨整个大陆，而且大致同纬线相平行二是区域性的土壤纬度地带，即土壤地带受区域性成土因素的影响，使“带”不再延续于整个大陆而出现于大陆边缘或大陆内部所以，区域性土壤地带又可细分为沿海型和内陆型两种，这种土壤地带在温带地区表现得最为典型。

沿海型土壤纬度地带的特点是：走向与纬线有些偏离，分布位置多在中纬大陆边缘，土壤地带谱系由森林土壤系列组成 如中国东部沿海型纬度地带谱由北而南依次为： 灰土 （灰化土） 、淋溶土（暗棕壤、棕壤、黄棕壤） 、富铁土（红壤、黄壤、赤红壤） 、铁铝土（砖红壤）所构成内陆型土壤纬度地带的特点是：位于温带大陆内部的土壤地带谱主要是由草原土壤系列、 荒漠土壤系列组成如欧亚大陆内部由北而南，土壤依次为淋溶土（灰色森林土） 、均腐土（黑土、黑钙土、栗钙土） 、干旱土（棕钙土、灰钙土、荒漠土） 2．土壤的干湿带性规律 土壤干湿带性规律是指地带性土类（亚类）大致沿经线（南北）方向延伸，而按经向（东西）方向由沿海向内陆逐渐变化的规律这种变化主要是由于距离海岸的远近不同引起气候的干湿差异造成的距海洋愈近，气候愈湿润；距海洋愈远，气候愈干旱在不同干湿气候的影图 6.24 世界土壤分布的纬度地带性和干湿带性（伍光和等，2000） 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 响下形成相应的生物群落结构， 在气候和生物共同制约下形成与其相应的土壤干湿带性。

例如，在欧亚大陆温带地区（图 6.25 ） ，从中国东部沿海至内陆，气候类型依次是温带季风针阔混交林气候、 温带季风森林草原气候、温带草原气候和温带荒漠气候；植被依次为森林、草甸草原、干草原、荒漠草原、荒漠；土壤地带依次为淋溶土（暗棕壤） 、均腐土（黑土、黑钙土、栗钙土） 、干旱土（棕钙土、灰漠土、灰棕漠土） ( 三) 土壤的垂直分布规律 土壤垂直带性是指由于地形海拔高度的升高引起气候—生物按海拔高度的高低发生垂直分异形成气候生物的垂直分带现象， 在气候： 生物垂直影响下的土壤也呈相应的垂直分带现象，即土壤的垂直带分布规律 山地所有土壤垂直带的组合构成土壤垂直带谱， 即由若干个土壤垂直带组合成的垂直带性分布图式位于山地基部与当地的地带性相一致的土壤带称为基带 除基带外，垂直带谱中的主要土壤带称建谱土带， 其土类称建谱土类 但是，土壤垂直带性不能简单地视为水平地带的立体化，垂直带并不完全与水平带等同即使垂直带谱中与平地相应的地带性土类完全一致，但两者土壤性质相差甚远（图 6.26 ） 土壤垂直带谱的组成不仅随基带土壤的不同而异，还随山地高度及形态的不同呈现有规律的变化。

1．土壤垂直带谱的组成随基带不同而不同它们既有随纬度的变化规律也有随干湿度的变化规律例如在热带，如果山地有足够高度的前提下，从基带的热带土壤开始向山地上部依次出现与水平土带相应的亚热带土壤、温带土壤、寒温带土壤、高山草甸土壤、寒冻土壤直到终年积雪或冰冻的极地；如果在温带的山地，其基带土壤就从温带土壤开始，向上依次为寒温带土壤、高山草甸土壤、寒带土壤直到终年积雪其他地带的垂直带谱依此类推而在不同纬度带的山地土壤垂直带谱是不相同的，这种差异首先表现在基带土类不同，因而带谱在数量上不相同例如祁连山的垂直基带是灰钙土带，秦岭北麓是褐土带；祁连山由 5 或 6 个带组成，秦岭由 6 或 7 个带组成，而且各土带名称也不尽相同（图 6.27 ） 同纬度地理位置的沿海湿润或内陆干旱地区的山地土壤垂直带谱也不相同 图 6.25 欧亚大陆土壤（土壤地理发生分类单元）空间分布格局图（李天杰等，2005） 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 2 ．山体愈高，相对高差愈大，土壤垂直带谱愈完整，包含的土壤类型也愈多。

如地处亚热带的喜马拉雅山脉珠穆朗玛峰为世界最高峰， 从而形成最为完整的土壤垂直带谱： 自基带的红黄壤向上依次分布的土壤类型为山地黄棕壤、 山地酸性棕壤、山地灰化土、亚高山草甸土与高山草甸土，直达高山寒漠土与雪线（图6.28 ） 3．山坡的坡向对土壤垂直带谱有明显的影响地跨北亚热带与暖温带呈东西走向的秦岭主峰太白山是最好的例证 其南坡的基带土壤是黏磐湿润淋溶土或铁质湿润淋溶土， 而北坡的基带土壤则为简育干润淋溶土和土垫旱耕人为土 ( 四) 土壤的区域性分布规律 土壤除前述主要受大生物气候因素制约而呈现广域的分布规律之外， 还受地形、 母岩与母质、水文地质、成土年龄和人为活动等区域性因素的影响，这些因素往往是土壤形成发育的决定性因素， 从而使土壤在地带性分布的基础上呈现不同的土壤类型组合和分布模式， 一般称为土壤区域性分布规律它是属于中尺度并包括小尺度的土壤区域分布，规模较小，范围较窄 图 6.26 土壤垂直带和水平带相关性示意图 图 6.28 喜马拉雅山土壤垂直带谱（熊顺贵等，2001） 图 6.27 祁连山壤垂直带谱 （据熊毅， 1986） 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 土壤区域性分布规律主要有以下几种： 1．土壤的中域性分布规律 土壤的中域性分布规律是指在中尺度地区的范围内， 主要受中等地形条件的影响， 地带性土类（亚类）和非地带性土类（亚类）按确定的方向有规律的依次更替的现象。

中域性在不同的地带内具有不同的性质例如，按土壤地理发生分类系统位于褐土地带的华北平原，由太行山麓到滨海平原， 依次分布的土壤有褐土、 草甸褐土、草甸土（潮土） 、滨海盐土等（图 6.29 ） 土壤中域分布常表现为枝形、扇形与盆形等组合形态枝形土壤组合广泛出现于高原与山地丘陵地区由于河谷发育，随着水系的树枝状伸展，形成一系列树枝状土壤组合如中国黄土高原沟谷多由成树枝状的黑垆土、黄绵土、潮土组成 扇形土壤组合主要是不同土壤类型沿洪积——冲积扇呈有规律分布由于沉积物的分选，洪积扇上部物质粗多为地带性土壤，下部地下水位升高出现草甸土或盐渍土 盆形土壤组合出现在湖泊与盆形洼地周围由于地形由四周向中心倾斜，在地表水、地下水的共同作用下形成了一系列水成与半水成土壤，以湖泊洼地为中心呈同心圆状分布这种组合在干旱与半干旱地区尤为常见如荒漠地带由山麓到盆地中心常见的荒漠土、草甸土、风沙土、盐土等 2．土壤的微域性分布规律 土壤的微域性分布规律是指在微地形的影响下，在小空间范围内，亚类、土属、土种或变种既重复出现又依次更替的现象例如，黑钙土地带的高地上，随着小地形的变化往往可在相邻的平浅洼地、平地和稍微隆起的小高地上，相应地出现碳酸盐黑钙土、黑钙土、淋溶黑钙土；在黑钙土地带的低平地上， 常常可以看到随着小地形的变化而出现草甸土和盐渍土相间分布的状况等。

3．耕种土壤的分布规律 耕种土壤的分布规律是在自然土壤分布的基础上受人为活动影响所形成的特殊规律 人类活动对土壤分布的影响模式大致可归结为： （1）同心圆式分布 即耕种土壤的分布与居民点的远近有关一般以居民点为中心，愈近居民点受人为影响愈深刻，土壤熟化度愈高，土壤愈肥沃 （2）阶梯式分布 一般在山坡和丘陵区，人们在垦殖坡地土壤时需要修筑梯田，并在不同地形部位采取不同耕作措施，从而形成不同的耕种土壤，在分布形式上呈阶梯状 （3）棋盘式分布 在平原地区，随着农田基本建设的开展，通过平整土地、开挖灌排沟渠体系使土地逐步方整化、规格化，进而改变了原有的土壤布局，使其成棋盘式分布且其土 图 6.29 华北平原土壤分布断面图（熊毅，1986） 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 壤成分因地区不同而异 （4）框架式分布 在低洼圩区或湖荡地区，为了排水疏干或拦阻洪峰侵袭将土地以一道道沟、墙分隔，形成以湖荡为中心向外呈框架的分布形式。

三、主要的土壤类型 当前， 世界各国对土壤类型的划分原则和命名差异很大 中国土壤系统分类以诊断层和诊断特性为基础，是一个定量化、标准化和国际化的分类，既与国际接轨又充分体现了中国土壤特色，代表了当前世界土壤分类的新方向中国土壤系统分类把中国土壤划分出 14 个土纲：有机土、人为土、灰土、火山灰土、铁铝土、变性土、干旱土、盐成土、潜育土、均腐土、富铁土、淋溶土、雏形土和新成土下面对 14 种土壤类型做一简单介绍 ( 一) 有机土 有机土是指泥炭层厚度大于 40 cm，有机层厚度占总土层厚度的 2／3 或更厚的土壤，相当于过去土壤分类中的部分泥炭土其形成条件和过程与潜育土基本相同，只是土壤表层有机物质的分解程度更低，厚度更大而已 有机土形成发育的气候条件以寒冷而湿润为主要特征 以莎草科为主的湿生性植物形成的大量有机物堆积于地表， 在嫌气条件下日积月累逐渐形成有机表层 其成土母质则以第四纪堆积物为主，在山前冲积扇中下部则以质地较细的冲积物和冰碛物为主 主要诊断层和诊断特征为：有机土的剖面构型为 H —G型，即由泥炭层和潜育层组成泥炭层是由不同分解程度的纤维、半纤维状有机物构成，有机质含量可达 500g／kg 以上，土壤颜色以黑棕色或灰棕色为主； 潜育层因长期受还原过程控制， 土壤颜色以灰绿色、 浅蓝色为主，有机质含量较低，质地以壤质或黏土为主。

（二）人为土 人为土集中分布于人类耕作活动频繁和农业历史悠久的地区， 是受人类活动深刻影响或者由人工创造出来的具有明显区别于自然起源土壤特性的一类土壤 在人类活动如耕作、 灌溉和施肥的深刻影响下，形成了具有不同特征的人为层其形成过程主要是熟化过程相当于土壤发生学分类的水稻土、蝼土、灌淤土、菜园土 人为土是中国土壤系统分类首次设立的独立土纲， 它包括水耕人为土和旱耕人为土两个亚纲 1．水耕人为土 水耕人为土是具有水耕表层和水耕氧化还原层的人为土，相当于过去土壤分类中的水稻土，主要分布在热带、亚热带湿润地区其前身可以是其它各种不同类型的土壤水耕熟化过程是该土壤形成过程的特点，即人类活动的“精修田面、泡水耕耘、排水烤田、轮作施肥”等过程在水耕熟化作用下，土壤内部发生了一系列物质和能量的变化首先，形成了松软的耕作熟化层，有机质含量有所提高其次，泡水以后盐基淋溶作用增强，而又通过人为施肥向土壤补充一定数量的盐基，该过程称为盐基的淋溶和复盐基过程第三，铁锰发生还原淋溶和淀积第四，黏粒的机械迁移与淀积，使耕作层之下出现较黏重的犁底层水耕人为土的剖面构型为 AP ’—P—B—BG —G—C。

AP’层是耕作层，团粒或块状结构，主体颜色呈蓝灰色；P层是进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 犁底层，因农机具长期镇压而形成，较紧实，片状结构，亦呈蓝灰色；B层是淀积层，铁锰淀积( 斑纹状) 最为明显，呈棕、浅棕或黄棕色；BG 是还原淀积层或潴育层，主体呈蓝灰色，锈纹锈斑大量出现；G是潜育层，蓝灰色表层有机质含量 15～40 g ·kg-1，pH 5.5 ～7.5 2．旱耕人为土 旱耕人为土是指具有旱耕表层( 如肥熟表层、 灌淤表层和堆垫表层当) 的人为土， 包括肥熟、灌淤、泥垫和土垫等四种旱耕人为土土类下边仅介绍土垫旱耕人为土 土垫旱耕人为土主要分布在我国陕西关中和山西西南部汾、 渭河谷的阶地上， 黄河以北华北平原西缘黄土洪积高地上也有分布 其前身是黄土母质干润淋溶土 这类土壤分布区耕作历史悠久，通过长期施用土粪，不断抬高田面，使原来的耕层和土壤逐渐被埋藏在地下这种土壤的剖面包括两大层段：上段是熟化层，一般厚约 50cm，包括现代耕作层、现代犁底层、老耕作层和老犁底层； 下段是受耕作影响较小的原来干润淋溶土剖面， 包括黏化层、 钙积层和母质层。

上部层段较为疏松，有机质含量较高，可达 10～15 g ·kg-1，CEC （CEC为 pH为 7 时的阳离子交换量）为 10～15 cmol （+） ·kg-1，盐基饱和，pH 7.0 ～8.5 （三）灰土 灰土是具有灰化层和灰化淀积层的土壤相当于土壤地理发生分类中的灰化土和漂灰土灰土形成的气候属于寒温带湿润气候 典型灰土的土壤剖面构型为： 枯枝落叶层 O层—腐殖质累积层 A层—淋溶层 E层—灰化淀积层 Bsh 层—C型灰化淀积层为主要诊断层，具备两个条件：一是厚度大于等于 2.5cm，一般位于漂白层之下；二是由大于 85％的灰化淀积物组成，pH ＜5.5 ，有机碳大于等于 12g／kg，CEC ＜10cmol（+）kg-1，盐基饱和度＜29% ，土体上部的黏土矿物以蒙脱石为主，并有少量高岭石，下部以伊利石为主，黏粒 SiO2／R2O3在 E层为 9.95 ～11.50 ，Bsh 层为 1.28 ～2.27 灰土广泛分布于北半球中高纬度地区， 在欧亚大陆的北部和北美洲北部呈现纬向地带性分布中国灰土分布的面积相对较小，主要位于大兴安岭北端，在长白山北坡及青藏高原南缘和东南缘的山地垂直带中也有所发现。

（四）火山灰土 火山灰土专指发育在火山喷发物和火山碎屑物上的土壤， 包括弱风化含有大量火山玻璃质的土壤和较强风化的富含短序黏土矿物的土壤相当土壤发生分类中的火山灰土 火山灰土成土过程迅速由于火山灰土发育和风化程度较低，土体构型多为 A' —Bw(风化层) — C 或 A—C剖面A层厚度一般大于 30cm，有机质含量高，呈黑色高度腐殖质化，Bw层颜色较上层浅略呈黄棕色，质地略黏重 世界上火山灰土主要是围绕活火山或休眠火山而分布的它在中国分布面积 不大且分布零碎，其分布最为集中的区域是黑龙江的五大连池、吉林的长白山、辽宁的宽甸盆地、云南腾冲等地 （五）铁铝土 铁铝土是指土表至 150cm深范围内具有高度富铁铝化作用的铁铝层的土壤相当于土壤地理发生分类中的砖红壤和赤红壤等中度富铁铝化作用则形成富铁土铁铝土是因为土壤母质风化十分强烈，铁铝氧化物产生极明显的相对富集作用形成 1．暗红湿润铁铝土 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 暗红湿润铁铝土相当于过去土壤分类中的部分砖红壤， 分布于高温多雨的热带地区， 植被为热带雨林或季雨林。

土壤矿物质风化最为彻底，达到了高度的富铝化阶段，铁铝氧化物大量残留生物循环过程也最为旺盛，地表缺乏枯枝落叶层剖面构型为 Ah—Bms —BG —CAh层呈灰棕色，Bms为铁铝层（铁质胶结层或聚铁网纹层） ，BG为淀积层与母质之间的过渡层，除Ah层外，通体呈砖红色或红棕色表层有机质含量 80～100 g·kg-1，pH 4.5 左右，CEC为 3～10cmol（+） ·kg-1，盐基呈极度不饱和状态，黏土矿物以高岭石为主（>60％） ，另外还有氧化铁（约 20％）和三水铝石，黏粒 SiO2／R2O3<1.5 2．简育湿润铁铝土 简育湿润铁铝土简育湿润铁铝土相当于过去土壤分类中的部分砖红壤性红壤或赤红壤， 分布于富铁土向低纬一侧的亚热带湿润森林( 季雨林或常绿阔叶林) 地区 成土过程具有明显的过渡性， 富铝化过程和生物循环过程均强于湿润富铁土而弱于暗红湿润铁铝土 剖面构型与湿润富铁土基本相同，只是红色稍浅一些 （六）变性土 变性土是指矿质土表以下至 50Cm深度内无石质接触面，矿质土表以下至 100 cm深度内具有变性特征的土壤所谓变性特征指高胀缩性黏质土壤的开裂、翻转和扰动特征它相当于过去土壤分类中的部分黏质的砂姜黑土、潮土、石灰土、赤红壤、水稻土等土壤类型。

主要分布在热带、亚热带季节性干旱地区该土壤母质中含有大量蒙脱石在干旱季节，土体收缩使地表出现纵横裂隙，深达 1 m 以上，地表裂隙宽度达 10 cm经外力或人类活动的作用，裂隙上部边缘的土壤物质可坠落并填充于裂隙中在湿润季节，土体膨胀，裂隙闭合，填充物质的膨胀挤压使土壤向上运动，发生翻转所以变性土物质的混合度较高，剖面层次分异不明显，并且土壤结构体面上往往出现滑擦面土壤表层为团粒或核状结构，下部为棱柱状结构或土体膨胀挤压剪切形成的楔状结构黏粒主要是蒙脱石，含量≥300 g·kg-1干旱季节的地表裂隙宽度一半以上≥1cm有机质含量 5～30 g ·kg-1，CEC为 25～80 cmol （+） ·kg-1，盐基饱和，pH 6.0 ～8.5 （七）干旱土 干旱土是发生在干旱水分条件下，具有干旱表层的土壤相当于土壤地理发生分类中的棕钙土、灰漠土、棕漠土、寒漠土、寒钙土和部分灰钙土植被为旱生丛生禾草、旱生和超旱生小半灌木及灌木 干旱土表层是在干旱气候条件下形成的具有特殊形态的表土层干旱表层是干旱土的主要诊断土层 干旱土分为寒性干旱土和正常干旱土两个亚纲，其中寒性干旱土分布于高寒地带，正常干旱土分布在温带荒漠地区。

下边仅介绍两种分布面积较大的正常干旱土土类 1．石膏正常干旱土 石膏正常干旱土相当于过去土壤分类中的部分棕漠土和灰棕漠土，广泛分布在气候干旱、植被稀疏的温带荒漠地区成土过程的特点表现为微弱腐殖质积累过程、强烈的盐积化过程以及砾石幂、荒漠漆和孔状结皮的形成荒漠地区降水稀少，易溶性盐分在表层有微弱淋溶，在土体中下部大量淀积，形成石膏层、盐积层或盐磐在强风吹拂下，干旱地表的细土粒被吹走，大块砾石残留下来形成砾石幂在高温作用下，砾石表面的铁锰游离出来并淀积于砾石表面形进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 成黑色膜状的荒漠漆碳酸钙移动很弱，在地表积聚，CO2逸出后形成孔状结皮石膏正常干旱土的剖面构型为孔状结皮层一片状和鳞片状层—棕色紧实层—石膏层 （By）—易溶盐聚积层（Bz）—C表层有机质含量 3 g ·kg-1，pH 8.0 ～9.5 ，CEC<10 cmol（+） ·kg-1，盐基饱和，颗粒较粗，黏土矿物以伊利石为主，黏粒SiO2／R2O33.0 ～3.4 。

2．钙积正常干旱土 钙积正常干旱土相当于过去土壤分类中的部分棕钙土， 主要分布在温带草原向温带荒漠过渡的地带气候干旱程度强于干润均腐土而弱于石膏正常干旱土， 植被为荒漠化草原成土过程与性质均介于干润均腐土和石膏正常干旱土之间土体构型为 Ah—Bk—By（Bz）—CAh层呈浅棕色，厚度 20～30 cm，地表多砾石、沙包；Bk层出现在地表以下 20～30 cm处，厚度约 20～60 cm，钙积为粉末状连续成层；Bk层之下有时出现石膏层或易溶性盐的聚积层表层有机质含量 10～20 g ·kg-1，pH 8～9，CEC

1．正常盐成土 正常盐成土相当于过去土壤分类中的部分盐土，主要是在盐化过程作用下形成的正常盐成土发生层次不太明显，除在土壤表面有很薄一层灰白色盐结皮外，通体呈浅灰色或浅棕色表层有机质含量很低，而含盐量很高，一般高于 10 g ·kg-1，盐基饱和，pH 7.5 ～8.5 2．碱积盐成土 碱积盐成土相当于过去土壤分类中的部分碱土，主要是在碱化过程作用下形成的其剖面构型为 E—Bth—Bz—CE 层是淋溶层，厚度仅数厘米，常为灰色，片状或鳞片状结构；Bth是碱化层，褐色，柱状结构，紧实；Bz 层是盐化层，柱状或核状结构土壤表层有机质含量很低，碱化层 ESP>30 ％，pH ≥9 （九）潜育土 潜育土是在地下水或地表水影响下形成的在矿质土表至 50cm 深范围内出现厚度至少10cm 并具有潜育特征土层的土壤潜育土相当于土壤地理发生分类中的潜育土世界上潜育土集中分布在欧亚大陆北部的苔原带、 北美大陆北部的阿拉斯加和加拿大中北部地区以及中国东北地区 其形成的主要条件：一是低洼的地形；二是土壤水分饱和；三是有机物质的存在由化学还原过程和有机质的嫌气分解过程共同作用形成了潜育土。

形成过程主要表现为表层的泥炭化或腐殖化过程和下部的潜育化过程剖面构型为 Ah(Oi)—GAh层是高度腐解的有机质层；Oi 层是半腐解有机质积累的泥炭层，厚度小于 40 cm，呈棕褐色；G 层是潜育层，质地黏重，呈灰蓝或浅灰色表层有机质含量很高， Ah 层常为 50～进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 250 g ·kg-1，Oi 层可达 400g·kg-1，pH 6.5 ～7.0 ，CEC为 30～50 cmol （+） ·kg-1 （十）均腐土 均腐土是具有深厚暗沃表层( 有机质层) ，盐基饱和度大于等于 50％的土壤 均腐土的剖面层次十分清楚，其土壤剖面构型为 Ah—AB —Bk（钙积层）—C均腐土的主要诊断层和诊断特性是暗沃表层和均腐殖质特性 均腐土主要分布在世界温带半干旱及半湿润气候区 在中国均腐土集中分布在中国北方的温带、暖温带半干旱、半湿润地区 1．湿润均腐土 湿润均腐土相当于过去土壤分类中的部分黑土，分布于温带森林向温带草原过渡地带。

植被是草原化草甸，根系发达母质黏重，土体下部常有冻土层存在形成过程的特点表现为强烈的腐殖质积累过程和潴育化过程湿润均腐土区草甸茂盛，暖期较短，有机质分解慢，利于有机质积累黏重母质和冻土层的存在影响水分下渗，往往形成季节性上层滞水，从而发生潴育化过程剖面构型为 Ah—AhBcs—Bcsq—CgAh层呈黑色，厚度一般 70 cm左右；AhBcs为潴育层，含有大量锈纹锈斑和铁锰结核，有机质含量也较高；Bcsq 为硅铁质聚积层，有白色粉末状 SiO2淀积，也有大量锈纹锈斑和铁锰结核；Cg 为母质层，有时出现潜育化现象表层有机质含量 30～60 g·kg-1， pH 5.5 ～6.5 ，CEC为 35～45cmol（+） ·kg-1，盐基饱和度 80％～90％，粘土矿物主要是伊利石和蒙脱石，黏粒SiO2／R2O3<2.8 2．干润均腐土 干润均腐土分布在温带半干旱气候区的典型草原地带， 它包括许多土类， 现仅介绍钙积干润均腐土 钙积干润均腐土相当于过去土壤分类中的部分黑钙土和部分栗钙土 形成过程的特点是具有较强烈的腐殖质积累过程和明显的钙化过程 腐殖质积累过程类似于湿润均腐土的腐殖质积累过程，只是强度相对稍弱而已。

这类土壤分布区降水较少，碳酸盐的淋溶淀积非常明显，在土体中下部形成了厚度不等的钙积层剖面构型为 Ah—Bk—CkAh层呈黑色、黑灰色或栗色，厚度 25～50 cm；Bk层为钙积层，钙积形态多为结核状、斑块状和菌丝状，出现深度在地表以下 30～90 cm，钙积层厚度变化于 20～60 cm之间表层有机质含量 20～80 g·kg-1，pH7 ～9，CEC为 10～40 cmol（+） ·kg-1，盐基饱和，黏土矿物主要是蒙脱石，黏粒 SiO2／R2O32.4 ～3.7 （十一）富铁土 富铁土是指上界在矿质土表以下至 125cm深度内具有低活性富铁层的土壤 所谓低活性是针对带负电荷数量少，吸收性能较低，CEC<24cmol(+) ·kg-1的黏粒而言的 1．湿润富铁土 湿润富铁土相当于过去土壤分类中的部分红壤， 分布在铁质湿润淋溶土向低纬一侧的中亚热带湿润森林( 常绿阔叶林) 地区成土过程有中等富铝化过程和较旺盛生物循环过程这类土壤分布区水热资源较为丰富，土壤矿物质风化处于中等富铝化阶段，氧化铁在土体中有明显的积累；生物生长和分解速度均较快，地表缺乏枯枝落叶层其剖面构型为 Ah—Bs—C。

Ah层呈暗棕色；B层为氧化铁淀积层，呈红色或棕红色，常出现红棕或暗棕色铁质胶膜和结核；C层为红色风化壳表层有机质含量10～15 g·kg-1，pH 5.0 ～5.5 ，CEC为 3.8 cmol（+） ·kg-1，盐基饱和度40％，黏土矿物以高岭石为主，并有少量伊利石，黏粒SiO2／R2O3 1.7 ～2.0 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 2．常湿富铁土 常湿富铁土相当于过去土壤分类中的部分黄壤， 它与湿润富铁土分布在同一纬度地带， 只是分布地势较高， 水分条件强于湿润富铁土， 热量条件稍差而已 由于常湿富铁土相对湿度大，土体中的红色氧化铁发生水化形成了黄色或橘黄色的水化氧化铁， 所以使土体变为黄色土体构型与湿润富铁土基本相同表层有机质含量 50～100 g ·kg-1，pH 4.5 ～5.5 ，CEC<10 cmol（+） ·kg-1，盐基饱和度<20％，黏土矿物以伊利石类的蛭石为主，高岭石次之，黏粒 SiO2／R2O31.3 ～1 .8 。

（十二）淋溶土 淋溶土是指土表至 125cm 深范围内有黏化层的土壤相当于土壤地理发生分类中的暗棕壤、白浆土、棕壤、黄棕壤等 淋溶土的土体构型为 O—A—Bt( 黏化层) —C 型土壤剖面中必须具有以棕色为主的黏化层，主要有以下标准：一是阳离子交换量大于等于 24cmol(+) ／kg；二是淋溶土具有常湿润、湿润、半干润土壤水分状况，有寒性、冷性、温性或热性土壤温度状况 淋溶土的分布范围十分广泛，从北美洲和欧亚大陆北纬 600向南跨越赤道一直至南美洲的南端、非洲的南端、澳大利亚大陆的南端及新西兰岛，都有广泛的分布中国自寒温带向南到北亚热带及中亚热带都有淋溶土分布，约占全国土地面积的 13％ 1．冷凉淋溶土 冷凉淋溶土相当于过去土壤分类中的部分暗棕壤，它分布于灰土向低纬的一侧气候属温带湿润性气候，植被多为针阔叶混交林土壤形成的特点表现为弱腐殖质积累、轻度的酸性淋溶和黏化过程与灰土区相比，由于冷凉淋溶土区气温相对较高，有机质分解较快，故有机质积累不及灰土；蒸发量较大，土壤水分不饱和，淋溶作用也不及灰土；但是有利于黏土矿物的形成剖面构型为 O—Ah—Bt—C，Ah层呈棕灰色，Bt 层为粘化层，呈棕色。

土壤表层有机质含量 60～150g·kg-1，pH 5.5 ～6.5 ，CEC为 25～40 cmol(+)·kg-1，盐基饱和度 60％～80％，黏土矿物以伊利石为主，黏粒 SiO2／R2O3 2.2 左右 2．湿润淋溶土 湿润淋溶土包括简育、铁质等七种土类 简育湿润淋溶土相当于过去土壤分类中的部分棕壤 所谓简育是指具有该土类最起码的诊断层和诊断特性它主要分布在冷凉淋溶土向低纬一侧，气候属暖温带湿润气候，植被多为落叶阔叶林成土过程的基本特点是具有明显的黏化、淋溶和较强的生物循环过程与冷凉淋溶土相比，该区热量条件较好，更有利于黏粒的形成和积累虽然淋溶作用较强，但生物富积的盐基释放也较快，酸度较小剖面构型与冷凉淋溶土相同，只是 Bt 层更厚，颜色更为鲜艳( 呈鲜棕色) 土壤表层有机质含量 50～90 g ·kg-1，pH 5～7，CEC为 12～22 cmol(+)Kg-1，盐基饱和度 60％～70％，黏土矿物以伊利石和蒙脱石为主，黏粒 SiO2／R2O32.6 左右 铁质湿润淋溶土相当于过去土壤分类中的部分黄棕壤，分布于简育湿润淋溶土向低纬的一侧在我国，铁质湿润淋溶土区属北亚热带湿润气候，植被多为含有常绿成分的落叶阔叶林。

成土过程的基本特点是具有弱富铝化、较强的黏化和生物循环过程与简育湿润淋溶土相比，该区水热条件相对比较优越，矿物质风化由脱硅向富铝化阶段过渡，铁铝开始移动淀积，有机质分解更为迅速剖面构型为 O—Ah—Bts —C，O层较薄，Ah层呈暗黄棕色，Bts 层为黏化层进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖学习必备 欢迎下载 并有一定量的铁铝淀积土壤表层有机质含量40～70 g·kg-1，pH 5～6.7 ，CEC为 40 cmol(+) · kg-1， 盐基饱和度 30％～80％， 黏土矿物以伊利石为主， 也有少量高岭石， 粘粒 SiO2／R2O32.4左右左右 3．干润淋溶土 干润淋溶土相当于过去土壤分类中的部分褐土，分布在简育湿润淋溶土靠近内陆的一侧在气候上具有从温带暖湿润气候向暖温带半干旱气候过渡性特征，植被为中旱生落叶阔叶林成土过程的基本特点是具有明显的黏化过程和较弱的钙化过程 与简育湿润淋溶土相比， 干润淋溶土淋溶作用较弱，碳酸盐淋溶深度较浅，往往在土体中下部淀积形成钙积层。

剖面构型为Ah—Bt—Bk—C干润淋溶土缺乏 O层或较薄；Bt 层之下的 Bk 层为钙积层，钙积形态有粉末状和结核( 砂姜) 状等 表层有机质含量 10～30 g· kg-1， pH 7 左右， CEC为 7～17 cmol（+） · kg-1，盐基饱和度可达>80％，黏土矿物以伊利石为主，黏粒 SiO2／R2O32.5 ～2.8 （十三）雏形土 雏形土是发育程度低而具雏形层的土壤相当于土壤地理发生分类中的砂姜黑土、潮土、部分褐土、石灰土、腐棕土、紫色土、毡土、部分棕壤、暗棕壤、黄绵土等 成土作用中，土壤矿物风化处于较低阶段，质地一般较粗，淋溶程度弱，基本上无物质淀积，不发生黏化现象由于雏形土发育程度较低，其土壤剖面分异程度不明显，只有在风化成土过程中形成的无物质或基本上无物质淀积的，带棕、红棕、红、黄或紫色颜色的且有土壤结构发育的雏形土层 雏形土分布十分广泛，从极地到赤道都有分布中国除了具有明显诊断特性的土纲和无诊断特性的新成土之外，其余的发育弱而未成熟的土壤尽归其中 （十四）新成土 新成土是具有弱度或没有土层分化的土壤 相当于土壤地理发生分类中的扰动土、 风砂土、冲积土、部分黄绵土、部分紫色土、粗骨土、初育土等。

新成土的存在与成土时间短、气候极端干旱寒冷、抗风化作用强的石英含量高、土壤不间断地侵蚀和堆积、人工扰动等这些因素有密切关系新成土的组成和性状基本上取决于成土母质其土壤剖面构型一般为 AC —C或 A—C型 新成土的分布极为广泛，全球陆地表面任何地段都可能有新成土分布近代河流冲积物上生产力很高的土壤， 以及荒漠地带风力侵蚀或堆积形成不毛裸地的土壤， 都属于新成土的范畴 小结 中国土壤系统分类的方法是以诊断层和诊断特征为基础的系统化、定量化土壤分类从本质上说，土壤的分类只是一种“人择体系” 认识土壤的角度不同，利用土壤的目的不同，就会有不同的土壤分类原则、标准和系统土壤的地域分布具有纬度地带性、干湿带性和垂直带性， 复习思考题 1．简述中国土壤发生学分类和土壤系统分类的方法 2．简述中国土壤水平分布规律 3．举例说明土壤的垂直分布规律 进化阶段上土壤比生物低级其结构和功能比生物体亦简单得多土壤通是圈或土被层现代土壤科学不但研究土壤类的组成性质及其与各成土因素展农林牧业生产和全球变化研究服务第一节土壤的组成和性质一土壤剖。