再经过相当长的一段时间以后,成熟土壤趋向衰退开始出现强烈的剖面分化,出现了比以前更多的土层,并使原来分化层的特征发生显着差异,有机质累积过程减弱,矿物质分解进入最后阶段,土壤的肥力和自然生产力都明显降低。滋生力和自我修复力也趋向衰弱。
此时的土壤就进入了老年阶段。由此我们也可以看出,随着时间的推移,不同阶段的土壤具有不同的特征。土壤在时间的作用下,和其他生物一样,也要经历从幼小到老年的一个生长过程。
7.土壤形成的人类因素
除了上述土壤形成的五大自然成土因素之外,人类生产活动对土壤形成的影响也是不容忽视的。首先,影响最为突出的是改变地表生态状况,典型例子如农耕、农作、农植。它以稻、麦、玉米、大豆等粮食作物代替天然植被,使地表植物群落结构单一,生态环境薄弱。其次,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;人类收获了农作物,剥夺了土地有机物物质的归还。改变土壤的养分循环状况,并且不能科学地利用肥料补充土壤所需的养分,从而使土壤的营养元素组成、数量和微生物活动等变得贫乏而脆弱。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,如水稻土等;同时,由于违反自然成土过程的规律,造成了土壤退化,如肥力下降、水土流失、盐碱化、沼泽化、荒漠化和土壤污染等消极影响。
土壤的形成是由五大自然因素和人为因素综合作用的结果。那么,土壤拥有一个怎样的形成过程呢?其实,土壤的形成过程就是一个复杂的物质与能量迁移和转化过程的综合。其中,母质(母岩)与生物之间的物质和能量交换就是遵循能量守恒定律;母质与气候之间相互作用,所释放出的能量以及和水分之间的渗透浸蚀是这一总过程丧失能量的基本动力;土体内部物质和能量的迁移、转化则是土壤形成过程的实在内容。此外,土壤形成是随时间而进行的,它经历了从无到有、由简单到复杂、从低级到高级的转化,一个复杂的螺旋式上升的过程。并且,土壤的形成是在一定地理位置、地形和地球重力场下进行的。这些因素决定着土壤形成过程中的速度、方位、移动及分布。
土壤形成过程主要包括:原始土壤的成土过程,有机质积聚过程,黏化过程,钙积与脱钙过程,盐化与脱盐过程,碱化与脱碱过程,富铝化过程,灰化、隐灰化和漂灰化过程,潜育化和潴育化过程,白浆化过程和熟化过程等。
原始土壤的形成过程中伴随着生物的变化,是指从岩石露出地表后,微生物和低等微生物到高等植物定居之前形成的土壤过程。
该过程分为三个阶段。首先是“岩漆”阶段,出现的生物为自养型微生物,如绿藻、硅藻等;其次为“地衣”阶段,各种异养型微生物,如细菌、黏液菌、地衣组成的原始植物群落,附生于岩石表面与细小孔隙中,通过生命活动促使矿物质进一步分解,不断增加细土和有机质成分;最后是“绿被”阶段,苔藓植物繁生生物风化与成土过程的速度大大增加,为高等绿色植物的生长准备了肥沃的基质。
高山酷寒气候条件下的成土作用主要是以原始过程为主。有些原始成土过程也可以与岩石风化同时同步进行。
土壤的形成过程是伴随着有机质的积聚过程的,有机质积聚过程是在木本或草本植被下,有机质在土体上部聚沉积累的过程。这一过程在各种土壤中都存在,是生物因素在土壤中发展变化的结果和具体表现。但是,生物创造有机质及其分解和积累又受大气的水、热条件及其成土因素综合作用的影响,所以,作为成土过程的有机质积聚作用又分为腐殖化过程、粗腐殖化过程、泥碳化过程等。
土壤的黏化是土壤剖面中黏粒的形成和积聚,可以分为残积黏化和淀积黏化。前者是土壤风化作用形成的黏粒产物,由于缺乏稳定的下降水流黏粒没有向深土层移动,而就地积聚,形成一个明显的黏化或软质化的土层,其特点是土壤颗粒只表现由粗变细,结构上的黏粒膜不多,残积黏化过程多发生在温带的半湿润和半干旱地区的土壤中,黏化层厚度随土壤湿度的增加而增加。后者是风化和成土作用形成的黏粒,由上部土层向下悬迁和淀积而成的,这种黏化层有明显的光性定向黏粒,结构面上的胶膜较多。淀积黏化则多发生在温暖带和亚热带湿润地区的土壤中。
钙积淀和脱钙过程是干旱、半干旱地区土壤中钙的碳酸盐发生移动积累的过程。在季节性淋溶条件下,易溶性钙、镁、盐随雨流失,部分钙、镁、盐以胶体和饱合溶液的形式存在于土壤的表层,残存的钙离子与植物残体分解时产生碳酸结合,形成重碳酸钙,随雨水向下移动和淀积,形成钙积层,含碳酸钙一般在10%~20%之间。
碳酸钙淀积的形态有粉末状、假菌丝体、眼斑状、结核状或层状等。
盐化与脱盐过程是指土体上部易溶性盐类积聚的过程。可分为现代积盐过程和残余积盐过程。地表水、地下水及母质中的盐分在强烈的蒸发作用下,通过蒸腾拉力及土壤中水溶液的垂直水平向上部移动,在地表积聚的过程称为现代积盐;已脱离地下水、地表水的影响,而表现为残余积盐特点的过程是残余积盐。盐化土壤中的盐分主要是一些中性的盐。土壤中的可溶性盐通过降水或人为灌溉、开沟排水,降低地下水位,迁移到下层或排出土体,这一过程称为脱盐过程。碱化与脱碱过程是指钠离子在土壤胶体上积累,使土壤呈强碱性反应,并形成物理性质恶化的碱化层的过程,该过程又称为钠质化过程。碱化过程的结果可使土壤呈强碱性,一般酸碱值大于9.0,土壤物理性质极差,作物生长困难。脱碱过程是指通过淋洗和化学改良,使土壤碱化层中的钠离子及易溶性盐类减少,胶体的钠饱和度降低。在自然条件下,碱土的酸碱值很高,可使表层中的腐殖质扩散、淋失,从而形成一些氧化物(碱类脱水后形成氧化物)。
这一过程的长期发展,可使表土变为微酸性,质地变轻,原碱化层变为微碱,这是一个自然脱碱的过程。
富铝化过程又称为脱硅过程,是指土壤中脱硅、富铁铝的过程。
它是热带、亚热带地区土壤物质由于矿物的风化,形成弱碱性条件。
随着可溶性盐、碱金属和碱土金属盐及硅酸的大量流失,而造成铁铝在土体内相对富集的过程。
此外,土壤的灰化、隐灰化和漂灰化过程,潜育化和潴育化过程,白浆化过程和熟化等过程,也是土壤演变过程中的必经过程,它们对于土壤的形成也有着很重要的作用。
总之,土壤的形成是个漫长的过程,是一个多方面、多方位、多元化相互作用的过程。健康的土壤离不开众多因素中的任何一个。
第二节形色质地——土壤的结构
不同区域的土壤类型不同,成土过程不同,导致其结构也有所不同。那么,土壤还具有哪些结构呢?区分土壤最直接的方法是用眼观看,不同的土壤会呈现出不同的外形。其实,不同形状的土壤结构是由于其颗粒通过不同的堆积方式相互黏结而形成的。除沙土外,土壤颗粒在自然条件下是聚集在一起以层状结构的形式表现出来的。土壤结构的类型有块状的、片状的、柱状的和团粒状的。在旱地表层常出现片状的土壤结皮和板结层。在荒漠、半荒漠地区土壤表面由于苔藓、地衣、地钱、真菌、细菌等低等植物的生长而形成的一个有趣的复合的生物——土壤片状结构,又称为荒漠生物结皮。是沙地固定状况的重要标志。
1.土壤的块状结构
块状的土壤形状近似立方体,长、宽、高大体相等,外形不规则,多在黏重而缺乏有机质的土中生成,一些熟化程度较低的死黄土就是这一结构的典型代表,由于相互支撑,会增大孔隙,造成水分快速蒸发跑墒,不利植物生长繁育。
不过,这类不良的结构体可变成良田,在冬季结冻后碾压,以提高土壤有机质含量,也可掺河沙或炉渣灰来改良。
2.土壤的片状结构
片状结构的土壤呈水平面排列,水平轴比垂直轴长,界面呈水平薄片状。农田犁耕层、森林的灰化层、园林压实的土壤均属此类。这种结构的土壤不利于通气透水,造成土壤干旱,水土流失。
该种土壤也属于不良结构体,对于它的改良方法是经常松土并施用有机肥,对于公园、街道、绿地、行人常经过的地方,可进行透气铺装、种植一些地被植物或进行必要的围栏保护。结皮和板结的土壤可采取适当的深翻,增施有机肥解决等。
3.土壤的柱状结构
柱状结构的土壤是沿垂直轴排列的,垂直轴大于水平轴,土体直立,结构体大小不一,内部无效孔隙占优势,植物的根系难以介入,通气不良,结构体之间有形成的大裂隙,既漏水又漏肥,易造成植株死亡。
对于柱状土壤,其改良方法是通过深翻施肥和深翻种植绿肥。
4.土壤的团粒结构
团粒结构是最适宜植物生长的结构体土壤类型,它在一定程度上标志着土壤肥力的标准和利用价值。主要的功能是协调土壤肥料和空气的矛盾,调节土壤养分的消耗和累积的矛盾,改变土壤温度,并改善土壤的温度状况,改良土壤的可耕性,为植物根系的生长伸长提供良好的条件。
土壤的结构主要有以上四种。土壤的结构决定着土壤的性质和它们适宜种植哪些植被,只有了解了土壤的结构我们才能更好地循环利用它们,才能保持生态的平衡,防止土地的衰退或沙化。