第三节 成土因素和土壤形成过程
以上我们讨论了土壤的三相物质四种成分及其土壤的主要物理化学性质。不同的土壤具有不同的物质组成和性质，土壤的肥力状况也不同。那么土壤是怎样形成的呢？这是自然地理学要搞清楚的问题之一。
一、土壤形成因素
（一）土壤形成因素学说 1.道库恰耶土壤形成因素学说
土壤形成因素学说是十九世纪末，由俄国著名的土壤学家B.B.道库恰耶夫建立起来的。道库恰耶夫土壤形成因素学说的基本观点有以下四点： ①土壤是成土因素综合作用的产物
他认为土壤是在各种成土因素综合作用下形成的，离开某一成土因素都不能形成土壤，并提出了如下土壤形成数学函数式。 S=(CL,O,R,P,T)
S：土壤，CL：气候，O：生物，R：岩石，P：地形，T：时间
道库恰耶夫认为土壤形成因素包括气候、生物、母质和时间四种因素，它们各自对土壤形成都有一定的作用。不过只有某一种因素形不成土壤，是在这四种因素作用下形成的。 ②成土因素的同等重要性和相互不可代替性 关于这一点，他举例说：“我们假定，如果医生提出水、空气、和食物对人的机体那个比较重要，那么这个问题是空洞而用无的。因为缺乏任何一个，生物都不能单独生存，提出这样的问题是无益的。提出土壤形成因素中哪一个因素起着最重要的作用，同样也是无益的。” ③成土因素的发展变化制约着土壤的形成和演化 世界上的一切事物都在不停地运动，成土因素也是如此，它们也处于无休止的变化过程当中。前面已经说过，土壤是各种成土因素综合作用的结果。它们与土壤之间的关系是函数关系，若成土因素发生了变化，土壤本身也必然跟着发生相应的变化，所以成土因素的发展变化制约着土壤的形成和演化。
④成土因素是有地理分布规律的
道库恰耶夫在多年研究俄罗斯黑钙土的基础上，1883年发表了他的经典著作——《俄国黑钙土》。在这本书中他第一次阐明了土壤的地带性分布规律，同时他指出，这是由于成土因素有地带性分布规律的结果。虽然现在看起来，各种自然事物的地带性规律已为众所周知的事实。但在当时，这种观点也是史无前例的，非常了不起的。它对以后地理科学的发展起到了巨大的推动作用。
但是由于当时的条件限制，道库恰耶夫成土因素学说也还存在不少问题。最突出的问题有两个：
①没有指出土壤形成过程中的主要因素。 ②没有指出人类活动在成土中的特殊作用。 2.威廉斯对土壤形成因素的发展 ①提出了生物发生学观点
威廉斯认为在所有自然成土因素中，生物因素应为主导因素。因为土壤的本质特性是它具有肥力，而肥力的产生是生物在土壤中活动的结果，没有生物活动就没有土壤，因此他认为土壤是在以生物为主导的各种成土因素综合作用下形成的。 ②提出了土壤是人类劳动对象和劳动产物的观点 这一观点的提出具有极为重要的意义，一方面土壤是人类劳动的对象，也就是说人类的农业生产活动离不开土壤，强调了土壤对人类的重要性。另一方面土壤又是人类劳动的产物，就是说人类活动也是一个重要的成土因素，特别对农业土壤来说，它是一个主导因素。 3.叶尼对土壤形成因素学说的发展 ①补充了成土因素公式 他认为成土因素公式应为： s=f(d,o,r,p,t,??)
很明显，A.他将地形列入了公式；B.还可能有一些未知的其他成土因素。
②补充发展了土壤形成过程中生物起主导作用的学说
他认为生物作为主导因素，不是千篇一律的。在不同地区，不同类型的土壤上，往往起主导作用的因素不同。这五大自然成土因素都可以成为主导因素。相应出现五大函数式： s=f(cl,o,r,p,t??)——气候函数式 s=f(o,ol,r,p,t??)——生物函数式 式中优劣因素放在右侧括弧内的首位。
在叶尼成土因素公式中有其他成土因素的位置，到底其他因素指什么呢？据最近研究，苏联学者B.A柯夫达提出了地球深层因素，如火山、地震等对土壤形成也有重大影响。 过渡：总之，成土因素是相当复杂的，共有五大自然成土因素和一个人为因素，即： 土壤形成因素：气候、生物、母质、地形、时间
那么这些成土因素在土壤形成中到底起什么样的作用呢？下边我们就分别讨论之。首先讨论气候因素在土壤形成中的作用。 二、气候对土壤形成的影响
气候对土壤形成影响主要体现在以下几个方面： 1.控制着土壤形成的方向及地理分布
气候因素主要是水热条件，水热条件是所有形成因素中最活跃的因素，因为： A.它直接决定了土壤的水热状况，进而影响土壤中一系列物理、化学和生物过程的方向和强度。据报导，温度每增加10℃，化学反应的速率就增加1-2倍。
B.它还对植物地形、母质等其它成土因素产生影响。从而对土壤形成产生间接影响。 所以气候因素是直接和间接影响成土过程方向和强度的基本因素。
我们知道，气候在水平和垂直方向上均有一定的分布规律性，例如从北到南、从山下到山上有不同的气候类型。由于气候控制着土壤形成的方向，因此，在不同的气候就形成不同的土壤类型，使土壤也呈现出一定的水平和垂直分布规律。 2.影响风化壳类型及其厚度 水热条件不同，土壤矿物质的风化方式和程度不同，因而形成的风化壳类型和厚度必然不同。 由图可以看出，从苔原带到热带森林或者从荒漠带的热带森林带，水热条件越来越好，对矿物的风化作用越来越强。
A.在苔原带和荒漠带，以物理风化为主，形成的风化壳较薄，而且多为岩石碎屑。
B.在热带雨林带，化学风化作用非常强烈。形成的风化壳厚度很大，而且岩石矿物风化程度较深，形成许多粘土矿物，主要是高岭石、铁铝氧化物。
3.影响着土壤有机质的积累与分解
在不同气候带，植被类型不同，那么每年植物生长量和进入土壤的残体量也不同，就森林来说，每年进入土壤的有机质残体数量是： 热带雨林＞温带落叶林＞寒带针叶林
按道理来说，土壤有机质含量应该热带砖红壤为最多，寒带灰化土为最低。其实不然，因为在不同的气候条件下，水热条件不同，土壤有机质分解的速率不同。一般来说，热带＞温带＞寒带。结果，虽然热带有机质累积较多，但因分解快而土壤有机质含量较少，而寒带有机质累积较少但因分解慢而土壤有机质含量较多。 总之，气候条件影响着土壤有机质含量。 4.影响土壤内部物质迁移过程
在不同气候带，由于水热条件不同，土壤内部物质的淋溶、淀积程度不同。 由图上可以看出：
A.在湿润地区，如在阔叶林和针叶林地区。由于土壤水分多，土壤的盐基离子（即K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+??）遭到淋溶，排出土体进入地下水。
B.在半旱地区，如矮草地区。由于降水较少，土壤淋溶作用弱，只有易溶性盐分（如NaCl、KCl）遭到淋洗排出土壤，而CaCO3表层淋溶，下层淀积，出现一个碳酸盐淀积层。
C.在干旱地区，如沙漠灌丛地区。由于降水稀少，土壤淋溶作用微弱，易溶性盐和CaCO3表层积聚，不发生移动。
由此可见，随着气候由湿润到干旱，土壤内部物质的迁移是有规律的。物质的迁移必然影响
到土壤的性质，如灰化土在湿润地区，盐基离子遭到强烈淋洗，土壤中H+多，必然呈酸性。在干旱地区，H+少必然呈弱碱性。
三、生物在土壤形成中的作用
生物也是土壤形成中的最活跃因素之一。因为生物的出现使土壤具有了肥力，使其成为一个独立的自然体。生物作用在土壤中的作用包括植物、动物和微生物在土壤形成中的作用。 （一）植物在土壤形成中的作用
1.富积亲生性元素，利用太阳能合成土壤有机层 所谓亲生性元素即指植物生长所必需的元素。
在母质中，其亲生性元素是分散的，含量低，不能满足植物生长需要；另一方面，母质中缺乏某些亲生性元素，如母质中就不含氮素，而氧素是植物生长所必需的。
鉴于以上原因，母质是不能生长植物的或者植物生长不好。自从出现了植物之后，才能把分散于母质、水圈和大气圈中的营养元素选择地吸收起来，富积于土壤表层，进一步为植物生长提供了充足的营养元素。
植物，特别是高等绿色植物，能利用太阳能通过光合作用合成有机质，将大量的太阳能以有机质的形成累积在土壤之中。
过渡：但是不同植被类型所形成的有机质的性质、数量和积累方式等都不尽相同，因而对土壤形成也产生不同的影响。
2.不同植被类型对土壤形成的影响不同
植被类型有很多，我们仅将森林和草原植被加以对比，看看它们在土壤形成中有何不同。 ①木本植物在成土作用的特点
A.年凋落物总量大，且热带常绿林＞温带夏绿林＞寒带针叶林 B.有机残体以枯枝落叶为主
这是因为木本植物都是多年生植物，在其生长过程中，每年仅死亡其一小部分枝叶和花果，根系虽然伸展很深，但并不是每年死亡更新积存数土壤有机质。所以，木本植被的凋落物主要是枯枝落叶。
C. 土壤有机质表聚化
由于木本植物主要以枯枝落叶的形式积累于土壤表层。在这一层，有机质含量相当高，但它的厚度不大，这种情况称为土壤有机质表聚化。
D.灰分和氮素含量较低而单宁树脂类物质含量较高且针叶林较阔叶林更甚。 所谓灰分是指植物残体经灼烧后残留下来的物质，主要是无机盐类。一般植物灰分含量不超过10％。木本植物灰分和氮素含量较低，针叶林较阔叶林灰分和N含量更低，这是木本植物化学组成上的一个特点。
木本植物化学组成上的另一个特点是单树脂类物质含量高。木本植物化学组成上的这两个特点对于具有机质的分解和土壤性质有巨大影响，现说明如下：
单宁，树脂类物质极难分解，参与其分解的微生物主要是真菌。在真菌活动过程中，会产生一些酸性较强的有机酸。而木本植物灰分含量低即盐基离子少，不能有效地中和酸性物质，致使土壤呈酸性或强酸性反应。事实上也是如此，大多数森林土壤pH值都在酸性范围之内。刚才说过，针叶林灰分更少，而单宁树脂类更多，那么，土壤的酸性更强，在强酸性环境下，岩石矿物可以彻底分解，产生酸性淋溶，导致所谓灰化现象的发生。形成灰化土，关于这一点我们以后学习中要详细讨论。 ②草本植物在成土作用中的特点
与木本植物相比较，草本植物在成土作用中具有以下几个特点： A.每年进入土壤的有机残体绝对数量少，且干草原小于草甸草原。 B.有机残体以死亡的根系为主
这是因为，草本植物大多数是一年生的，其地上部分和地下根系一起死亡，成为土壤有机质的主要来源。但是草原植物有机残体量主要是根系，一般根系重量占植物量的80-90％。 C. 土壤有机质层深厚，向下逐渐过渡。
D.灰分和氮素含量较高而单宁树脂类物质含量较低
第三节 成土因素和土壤形成过程
