成土因素是影响土壤形成和发育的基本因素,它是一种物质、力、条件或关系或它们的组合,其已经对土壤形成发生影响或将影响土壤的形成。成土因素学说的基本原理:土壤是成土因素综合作用的产物,成土因素具有同等重要性和不可替代性,成土因素的时空分异导致土壤演化持续进行,成土因素具有地理分布规律。
一、母质
1、母质概念
母质是风化壳(Weathering crust)的表层,是指原生基岩(Original bedrock)经过风化、搬运、堆积等过程于地表形成的一层疏松、年轻的矿物质层,它是形成土壤的物质基础。
2、母质类型
a残积母质(Residual parent material):未经动力搬运而残留在原地的风化物;
b运积母质(Carried parent material):风化物经外力,如水、风、冰川和地心引力等作用而迁移到其它地区沉积形成的母质,有冲积物、坡积物、洪积物,湖积物,海积物,黄土、风沙,冰积物(冰碛物、冰水沉积物),崩积物等。
3、母质作用
a影响成土过程的发育进程(速度、性质和方向)
b影响土壤物质组成与理化性状(颗粒组成、矿物组成)。如岩浆岩中的花岗岩形成的土壤富钾而缺磷,而玄武岩形成的土壤缺钾而富磷;沉积岩中的砂岩形成的土壤盐基养分较贫乏,而页岩形成的土壤盐基养分较丰富。
c影响形态特征(Morphological characteristic)
总之,成土过程进行得愈久,母质与土壤的性质差别就愈大。但母质的某些性质却仍会顽强地保留在土壤中。
二、气候
气候影响土壤水热状况,进而影响母质风化、植物生长、微生物活动和 有机质的合成与分解。
1、湿度(Humidity)
影响土壤中物质的迁移,影响土壤中物质的分解、合成和转化
2、温度(Temperature)
影响矿物的风化和有机物质、分解与合成。每增加10℃温度,反应速率可成倍增加。
3、温度和湿度的共同影响(交互作用)
实际上水热两因子是共同作用着的,只有两者互相配合,才能促进土壤的形成发展。
4、气候变化(Climatic change)与土壤形成
a土壤地带性 (Soil zonality)。纬度地带性:在东部湿润区,由北而南热量递增,土壤分布依次为暗棕壤、棕壤、黄棕壤、黄壤、红壤和砖红壤;经度地带性: 在温带,自西向东大气湿度递增,依次出现棕漠土、灰棕漠土、灰漠土、棕钙土(灰钙土)、栗钙土、黑钙土和黑土;垂直地带性: 山区土壤呈与海拔高度相对应的带状分布规律。
b土壤是气候变化的记录者。气候的变化往往在土壤性质中可以得到体现,所以我们可以通过研究古土壤的性质,来追溯过去的气候。
三、生物
生物因素是促进土壤发生发展最活跃的因素。生物(植物、土壤动物和土壤微生物)在土壤形成过程中起主导作用:把太阳能引入成土过程,使营养元素在土壤积聚,产生腐殖质,形成土壤团粒结构,改善母质理化性质,形成具有肥力的土壤。一定意义上,没有生物因素的作用,就没有土壤的形成。
1、植物(Vegetation)的作用
a影响土壤中有机质数量和分布
b矿物质风化淋溶与生物小循环。植物根系分泌有机酸,通过溶解和根系挤压作用破坏矿物晶格,改变矿物的性质,促进土壤形成;把分散在母质、水体和大气中的营养元素有选择地吸收起来,同时伴随着矿质营养元素的有效化。森林土壤比草原土壤有更大的淋溶与淋洗强度。
c促进土壤形成及结构体的发展
d自然植被和水热条件的演变,引起土壤类型的演变。由东北往华南的森林植被和土壤的分布依次为:针叶林 (棕色针叶林土)、针阔混交林 (暗棕壤)、落叶阔叶林 (棕壤)、落叶常绿阔叶林 (黄棕壤)、常绿阔叶林 (红壤、黄壤、赤红壤)、雨林、季雨林 (砖红壤)
2、微生物(Microorganism)的作用
a分解有机质,释放潜能和养分
b参与腐殖质形成,增强土壤肥力
c生物固定大气中的N
d分解矿物,促进土壤物质的溶解和迁移
3、土壤动物(Soil animal)的作用
a参与有机体的分解,破碎;腐殖质的形成
b疏松土壤,搬运土壤
c参与土壤团粒结构的形成
四、地形
地形主要是影响水热条件及母质的再分配,进而影响土壤的形成。
1、地形与水热条件的关系
a地形对水分状况的影响 (湿润地区尤为重要)。地形支配地表径流,影响水分重新分配,决定地下水的活动;坡面形态(光滑或粗糙,凹面或凸面)对水分状况影响很大;地形的差别(迎风坡与背风坡)还可导致地形雨(geographical rain)
b地形影响地表温度。不同的海拨高度、坡度和方位(阴、阳坡)对太阳辐射能吸收和地面散射不同,例如南坡常较北坡温度高。
2、地形与母质的关系
地形对母质起着重新分配的作用,不同的地形部位常分布有不同的母质。山地上部或台地上,主要是残积母质(Residual material) ;坡地和山麓地带的母质多为坡积物(Slope wash);在山前平原的洪积扇地区,成土母质多为洪积物;河流阶地、泛滥地和冲积平原、湖泊周围、滨海附近地区,相应的母质为冲积物、湖积物和海积物。
3、地形与风化产物再分配
4、地形与土壤发育的关系
a地形对土壤发育的影响,山地表现尤为明显。山地地势高、坡度大,切割强烈,水热状况和植被变化大,因此山地土壤有垂直分布的特点。
b地形发育(地形受地质营力的作用也在不断发生变化)也对土壤发育带来深刻的影响。由于地壳上升或下降,影响土壤侵蚀与堆积过程及气候和植被状况,使土壤形成过程、土壤和土被发生演变。
五、时间
时间因素对土壤形成没有直接作用,但可体现土壤的发育程度。
1、土壤年龄(Soil age)
土壤年龄是指土壤发生时间的长短和发育的程度。
a绝对年龄(Absolute age):土壤在新鲜风化层或新母质上开始发育时算起迄今所经历的时间(年);
b相对年龄(Relative age):土壤的发育阶段或发育程度。土壤剖面发育明显,土壤厚度大,发育度高,相对年龄大;反之相对年龄小。
通常说的土壤年龄是指土壤发育程度,而不是年数,即所谓的相对年龄。
2、土壤形成速率和所需的时间
a母质和环境条件差异会影响风化和土壤形成的速率
b土壤发育速率随时间的变化而变化。一般当土壤处于幼年阶段时,土壤的特性随时间变化很快,但随着成土年龄的增加,速率渐渐转慢,且不同的成土过程在时间上的变化强度也是不同的。
c不同地区、类型的土壤,形成的时间有很大的差异。短的需要几百年,长的需要上万年。
3、土壤形成的阶段性
a幼年土Juvenile
b成年土Mature
c老年土Senile
六、人类活动
人类活动具独特作用,与其它因素有本质区别:人类活动对土壤的影响是有意识、有目的、定向的。人类活动是社会性的,它受着社会制度和社会生产力的影响,在不同的社会制度和不同的生产力水平下,人类活动对土壤的影响及其效果有很大的差别。人类活动的影响可通过改变各自然因素而起作用,并可分为有利和有害两个方面。人类对土壤的影响也具有两重性,利用合理,有助于土壤肥力的提高;利用不当会破坏土壤。

