土壤形成过程

出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第730页（3562字）

是在各种成土因素及其多样化的配合下进行的，从而产生各种各样的成土作用类型。

从发生学的角度看，土壤形成过程也就是土壤肥力发生与发展的过程，它们是物质的地质循环过程与生物小循环过程矛盾统一的结果。其研究对于深入和正确地解释各种土壤的起源及其发展方向，科学地进行土壤分类，以及土壤资源的合理开发利用等方面均具有重要的意义。

1840年德国李比西(J．F．Liebig)发表了《化学在农业和植物生理学上的应用》一书，提出了土壤是养分的贮存库，无机物可以转化为有机物，只需要施用矿质肥料，把植物吸收的矿质养分归还土壤，就能使土壤的耗损与营养物质之间保持平衡，物质的生物循环过程可以免于土壤肥力下降。19世纪的后半叶，法鲁(F．A．Fellow)、李希霍芬(F．V．Richthofen)、拉曼(Ramann)等将土壤的形成过程看作岩石矿物的风化过程和物质的地质循环过程。他们认为岩石风化的碎屑物是植物生长所需矿质养分的来源，土壤是植物养分的贮存库；同时土壤中的矿质养分遭到淋溶，肥力下降，最后变成岩石。1860年美国赫格德(E．V．Hilgard)提出了有关土壤及其形成的重要概念，认为土壤的形成是从低等植物在岩石表面着生的时候开始的，植物的作用常伴随着无数细菌和霉菌的作用，并将腐殖质看作是在微生物的作用下分解植物残体的产物。

俄国萨巴林(А．Н．Саσaнин)继承了道库恰耶夫的观点，将土壤看成是特殊的自然历史形成体，认为土壤形成的实质是在生物活动和环境条件的影响下，“物质的破坏和新形成”的连续过程，卡萨维奇(П．Е．Коccович)对土壤形成过程的理论起过很大的作用，认为风化和土壤形成都是分阶段的过程。

20世纪20年代，土壤形成过程获得了较大的发展。马伯特(C．F．Marbut)在赫格德研究的基础上于1921年提出了钙成土和淋溶土的形成过程。

1924年克拉克(F．W．Cilarke)认为造岩矿物的化学风化，主要是从矿物的晶体结构与电性说明硅酸盐矿物的风化机理，从地球化学的角度阐明溶性风化产物的淋失速度。30～40年代，前苏联维尔拉德斯基(В．И．Bиpнaдский)和维诺格拉多夫(А．П．Виногpaдов)证实了土壤形成过程并不是风化过程和矿物质形成过程完全等同的一种过程，而是一种综合的生物地球化学过程。与此同时，威廉斯(В．Р．Bилыямс)首次提出了土壤统一形成过程的学说，特别强调生物在土壤形成过程中的作用，建立了土壤结构性和土壤肥沃性的新观点。

他们系统地研究了植物－土壤系统中所形成的植物有机体和无机灰分的化学组成，它们在植物营养过程中参与有机物的合成，阐明了植物在矿质营养元素生物循环方面进行着大规模的生物地球化学作用和土壤形成作用。以后的研究已证明，由于有机质的分解和矿化后的硅、铝、铁化合物进入生物循环，形成次生粘土矿物，如氧化硅、碳酸钙、水铝英石和蒙脱石类粘土矿物。

在土壤形成过程学说发展的同时，风化学说也进一步充实和完善。1952年波雷诺夫(Б．Б．Полынов)在对风化壳的形成、类型和地球化学过程进行了深刻的论述。

1954年费尔斯曼(А．Е．Фepсмaн)将风化和土壤形成产物的移动、分异和聚集过程的整个土圈及风化壳称为表生作用带。土壤水分状况对土壤中物质的运动和土壤形成过程具有重要的影响。60年代，罗杰(А．А．Роде)和柯夫达(В．В．Ковда)等的研究表明，灌区和非灌区盐渍土壤形成过程是经由植物或从地表蒸发的毛管上升液流为主的条件下进行的；草原和荒漠区的盐渍土和碱化土的形成，则是由于土壤地下水的平衡过程中蒸发过程为主的缘故；森林植被下冲洗型土壤水分状况能使一些物质从土壤剖面中淋溶，从土层和风化壳深层完全淋失；在森林草原条件下，土壤水分状况呈一个过渡类型。同时，风化和土壤形成物的侧向和横向的再分配、分异作用及次生积聚过程在土壤形成过程中也具有很重要的作用。

1970年来，研究有了进一步的发展。开始以热力学的理论来阐述土壤中能量的输入和转化，从热力学的观点来看，土壤是一个开放的、非均质的、多相的、以不可逆热力学过程为其特征的系统。

60年代以来，前苏联佛罗布耶夫(В．Р．Волоσyeв)对此进行了详尽的研究，提出了土壤形成的热力学平衡式：

Q=w₁+w₂+b₁+b₂+i₁+i₂+g+v

式中，Q为参与土壤形成的能量；w₁为参与物理风化的能量；w₂为风化过程中矿物分解的能量；b₁为聚集在腐殖质中的能量；b₂为有机质和矿物质改造过程中消耗的能量；i₁为消耗于土壤及植物表面蒸发的能量；i₂为消耗于蒸腾的能量；g为土壤中盐分和细土粒机械迁移过程中消耗的能量；v为在土壤－大气系统热量交换过程中消耗的能量。1976年M．J．Mcfarlane等对热带、亚热带土壤的发生研究较多，重视游离铁铝移动和累积，它们象温带土壤中的石灰质的移动与累积，都对土壤的形成过程和性状产生巨大的影响。

洛森(E．W．Russell)于1973年对灰壤化过程中铁铝从A层溶解而在B层淀积的问题作了较深入的阐述，原认为“生腐殖质中”的腐殖质酸在随水下移时能溶解A₂层中的二氧化物、三氧化物，现已证实，有机化合物被雨水从活的或刚凋落的植物叶面冲洗下来，能溶解土中铁铝而使之移动，这些有机化合物包括多元酚类等。在酸性土壤条件下能还原风化物或砂粒表面的氢氧化三铁，并与亚铁与铝离子形成水溶性复合物，B层中铁铝沉淀的原因尚不能肯定，但最主要的原因可能是亚铁－多元酚常被土壤粘粒就地吸附，只有在砂性母质中才能向下层淋洗一定距离而使A层出现漂白现象。

与此同时，波马等(T．Bouma，et al．)对低纬土壤“灰化”现象的研究中，划分出隐灰化和假灰化土等概念。70年代以来卡瓦古齐(K．Kawaguchi，etal．)等重点研究了土壤处于氧化还原交替下所引起土壤中物质移动和累积的情况，特别是水稻土的发生与演变，1978年在菲律宾还专门召开国际水稻土学术会议。

1983年罗扎洛夫(Б．Г．Розанов)认为土壤形成过程是诸成土因素及其多样化的配合下进行的，由此产生各种成土作用类型，不同的土壤中常重复着同样的过程，这些过程的本质是相同的，但其表现的细节却又有不同，这种对各类成土作用共有的过程，称为基本成土过程。他将土壤中的成土作用划分为生物聚积、淀积、聚积、水成聚积、淋溶等基本过程，以下再分为40个亚过程，并对4种基本成土过程的形态特征进行了详细探讨。1990年阿洛尔德等人(R．W．Arnold，et al．)在《全球土壤变化》中将土壤形成过程分为转化过程和迁移过程两大类，其下再划分为若干次一级的过程。

根据近几年国内外土壤科学学术会议的资料，21世纪前夕土壤形成过程研究的热点为：(1)土壤形成过程程度的定量研究；(2)研究自然和人类活动影响下不同土壤类型的历史和现代成土过程，特别是土壤退化过程的形成机理及防治途径；(3)各种不同类型土壤形成过程中，物质迁移转化的动力学研究；(4)研究土壤形成过程的土壤生态站网的建立，以及形成过程的模拟研究等。

。【参考文献】：

1 Mofarland J E．Proc．of the Natiomal Soil Suvvey Conf V S A，1976．111～120

2 Cline M G．Soil Sci Soc Am J，1976，41(2)∶250～253

3 柯夫达В A着．土壤学原理．陆宝树译．北京：科学出版社，1981．25～195

4 Unep．Bullition of LSSS，1990，(1)∶21～31

5 Sparks D．L the 14th International congress of soil science，1990，(2)∶4～9

6 赵其国．中国土壤科学的现状与展望．南京：江苏科学技术出版社，1991．1～7

(南京大学大地海洋科学系彭补拙教授撰；龚子同审)