影响或控制土壤形成(方向和强度)的环境因素。包括自然成土因素和人为成土因素。前者包括气候、生物、母质、地形、水文和时间(年龄);后者指人类的耕垦、施肥和灌溉等活动。
简介
又叫土壤形成因素,是指影响和决定土壤形成方向、发育程度和特征特性的自然因素及人为因素。自然因素包括气候、母质、生物、地形和时间;人为因素指垦殖、耕作、施肥、灌排等。在不同自然因素的综合影响下,形成不同类型的土壤。如在热带雨林和季雨林的高温多雨条件下,形成强酸性的、富含铁、铝的砖红壤等;在温带半干旱地区,丛生禾本科植物为主的
草原植被下,形成中性至碱性的栗钙土等;在人为因素的长期作用下,可以改变自然因素作用的成土方向,形成特定的耕作土壤,如各种类型的
自然土壤经长期种植水稻,进行水耕、灌排等措施,都可形成
水稻土。
五大自然成土因素
根据俄国著名土壤学家В。В。道库恰耶夫土壤形成因素学说,土壤是在气候、 生物、
母质、地形和时间综合作用下形成的,是自然成土因素的函数,即土壤随自然成土因素的变化而变化;各成土因素在土壤形成中的作用都是重要的和不可代替的。
气候
气候决定着成土过程的水、热条件。水分和热量不仅直接参与母质的风化过程和物质的地质淋溶过程,而更为重要的是它们在很大程度上控制着植物和微生物的生长,影响土壤有机物的积累和分解,决定着养分物质的生物小循环的速度和范围,所以气候是土壤形成和发展的重要因素。
生物
生物在五大自然成土因素中起主导作用,严格地说,母质中出现了生物后,才开始具有真实意义的成土过程。一方面,生物可以对母质中的矿物质产生破坏和分解作用另一方面,又推动
矿质养分进行生物小循环,并能合成有机质,因而对土壤的风化和形成均具有重大的影响。土壤生物包括植物、动物微生物其中绿色植物在成土过程中更起着主导作用。
①植物。能有选择地吸收分散于母质、水圈和大气中的营养元素,利用太阳能制造有机质。陆地上植物每年形成的生物量约为4.5×1011吨。不同植物类型每年吸收和释放的各种矿物不同,冰沼地、森林冰沼地的针叶林灰分含量最低,
盐生植被最高。有机残体数量也各不相同,一般说来
亚热带常绿阔叶林多于温带夏绿阔叶林,温带夏绿阔叶林又多于
寒带针叶林,草甸多于草甸草原,草甸草原多于干草原,干草原多于半荒漠和荒漠。大部分植物有机质集中于土壤表层,但也有相当数量的生物有机质集中于土壤的30~50厘米处。在总植物量中,根部有机质占20~30%左右。
②微生物。能充分地分解动植物的有机体,合成土壤腐殖质,其后再进行分解,是土壤物质生物循环的重要一环,改造了母质,推动了成土过程。
③动物。土壤动物的种类、数量繁多,动物的有机残体也是土壤有机质来源,参与了土壤腐殖质的形成过程。此外,动物对土壤的组成、形态特征也有很大作用。例如,每公顷土壤中蚯蚓数量可由25万到 100万条以上,一年内平均翻东土壤约20吨/公顷,并通过它们的消化系统,使土壤中一些复杂的有机质转变为简单而有效的营养物质,然后排泄到土壤中,改善了土壤结构,提高了肥力。土壤中动物的挖掘活动造成许多大小不同的孔穴,增强了土壤的透水性、通气性和松紧度。
母质
从理论上讲,土壤是一个接受和移出物质以及能量的开放系统,母质就是这个开放系统的原始状态。土壤是以母质为基础,在不断地同动、植物界和大气(包括光、热、水分、空气)进行物质和能量交流或交换的过程中产生的。所以,母质在土壤形成过程中具有十分重要的作用,母质对于土壤形成的作用主要表现在以下几方面。
一、母质一方面是建造土体的基本材料,是土壤的骨架另一方面它是植物
矿质养分元素的最初来源。因此,母质同土壤之间存在血缘关系,母质的一些特性会遗传给土壤。
二、母质因素对土壤形成过程的影响,首先表现在它的矿物组成和化学组成上。例如,在温暖湿润的气候条件下,花岗岩风化形成的土壤含石英多,含铁锰矿物少,土壤盐基离子少,多半是偏酸性,这是因为花岗岩是酸性岩,硅铝含量高,而铁镁等盐基离子少而由闪长岩及辉长岩等中性岩或基性岩风化形成的土壤,一般富含丰富的钙和磷,盐基含量较为丰富,土壤多为中性。
三、土壤母质的机械组成影响土壤的质地。例如,残积母质形成的土壤质地较粗,而且越深的部位越粗花岗岩含有大量的石英颗粒,抵抗风化能力强,形成的土壤质地普遍较粗而石灰岩母质发育的土壤质地黏重河流冲积母质发育的土壤多是砂黏土层相1司洪积母质发育的土壤常会有粗大的角砾石。
四、母质的透水性对成土作用有显著影响。水分在土体中的移动是促进剖面层次分化的重要因子。砂性母质透水性强,水分易于通过,其化学风化作用弱,可淋溶物质少,剖面分异不明显。壤性母质有适当的透水性,在水分下渗的影响下,母质易发生化学风化,风化产物又能随水下移淀积,较易发生层次分化。黏质的母质由于透水不良,水分在土壤中移动缓慢,土壤物质由上向的垂直移动慢,剖面发生分异慢。
五、母质的层次性。母质的层次往往可长期保存在土壤剖面构造中,并影响上壤的质地剖面构成。例如,作为母质的河流冲积物,由于它们具有明显的质地层次性,所发育的土壤剖面就带有原沉积层特征的质地层次,在泛滥平原的土壤中常可见到这种现象这是母质先天性的残迹。
地形
地形在成土过程中的作用主要表现在以下三个方面
(1)地形对土壤水分的再分配在相同的降水条件下,地面接受降水的状况因地形不同而异,在平坦地形上,接受降水比较一致,土壤湿度比较均匀在丘陵顶部或斜坡上部,则因水分流失,常呈局部干旱,且干湿变化剧烈斜坡下部由于径流水及土体内侧渗水的流人,经常较为湿润!在洼陷地段、碟形洼地或封闭洼地,不仅有周围径流水及侧渗水的流人,而且地下水位较高,常有季节性局部积水或滞涝现象。不同地形部位其土壤水分条件不同,成土过程也不一样。
(2)地形对热量的再分配在山地和丘陵,南北坡接受的光热明显不同在北半球,南坡日照长,光照强,土温高,蒸发量大·土壤干燥,北坡则正相反。所以南坡和北坡土壤发育强度和类型均有区别。海拔高度影响气温和土项热量状况,通常在中纬度地区,海拔升高1000m,气温下降6℃。所以海拔道高,气温和土壤温度越低。在高山、高原地区特别明显。
(3)地形对母质的再分配在斜坡地形的不同部位,由于母质被径流的冲刷、搬运、沉积的作用不同,引起了母质的重新分布。在斜坡上部,一般土层较薄,质地粗,养分易流失,土壤发育度低。下部和缓坡地带,产生侵蚀物的堆积,土壤性质与陡坡恰好相反。在干旱气候环境中,由于地形条件不同,土壤盐分发生再分配,可导致盐演化程度的差异。在微起伏的小地形区,高凸地由于蒸发强烈,表土积盐现象特别严重,一般垄作区的垄台较垄沟积盐重。
时间
时间是一切事物运动变化的必要条件。土壤的形成和发展与其他事物运动变化形式一样,是在时间中进行的,也就是说·土壤是在上述母质、气候、生物和地形等成土因素综合作用影响下,随着时间的进展而不断运动和变化的产物,时间愈长,土壤性质和肥力的变化亦愈大。
关于土壤形成的时间因素,威廉斯曾提出土壤的绝对年龄与相对年龄的概念。就一个具体土壤而言,它的绝对年龄应当从在当地新风化层或新的母质上开始发育的时候算起,而相对年龄则可由个体土壤发育的程度来决定。
由上可知,每个成土因素在土壤形成中的作用都是各有其特点的。母质是形成土壤的物质基础,气候中的热量要素是能量的最基本来源,生物通过向己的生命活动将无机物转变为有机物,把太阳能转化为生物化学能,并以无限循环的形式把它们保存下来·这样就改造了母质,形成了土壤。而地形因素虽与上述几个因素有本质差别,但地形制约若地表物质和能量的再分配,间接地对土壤形成过程起着不同的作用。时间因素是土壤形成过程的一个条件,任何一个空间因素或它们综合作用的效果都随时间的增长而加强。
由于各成土因素的作用具有本质的差别,因而,它们是同等重要,彼此不可代替。任何一个成土因素都不是孤立地起作用,它们之间也是相互作用,相互影响的。正是由于这种相互作用的关系,土壤的发生条件更趋于多样性和复杂性,使一些大的土壤类别产生了某些属性的分异,形成了各式各样的土壤。
人为成土因素
人类对土壤的影响具有双向性。人既是土壤的改良者,也是破坏者,应为需要农耕。可通过改变某一成土因素或各因素间的对比关系,来控制土壤发育的方向,强化或抑制成土过程。如灌溉和排水可改变自然土壤的水热条件,从而改变土壤中物质的运动过程。此外,通过耕作、施肥(包括施用有机六肥、无机肥和多种农药)和灌溉等农业措施,可直接影响土壤发育、组成和特性的变化。合理的利用管理土壤,可保持和提高土壤肥力;反之,将导致土壤退化,肥力下降,甚至形成沙化、
次生盐渍化或沼泽化。因此有人认为,人类的生产活动应列为第六大成土因素。