灰化土最大的特点是具有灰化淀积层,因此其成土过程主要是灰化层形成过程和淀积层形成过程。
(一)灰化层形成过程
在冷湿针叶林下,微生物对有机质的分解缓慢,凋落物层逐年增厚,加之泥炭层发育,其含水量可高出其本身重量的两倍以上,从而创造了还原淋溶作用的有利条件。针叶林凋落物中含单宁、树脂、蜡质等较难分解的物质较多,导致半腐解凋落物在地表积累,而这些物质盐基含量很少,凋落物分解所形成的有机酸不能完全被盐基中和,造成很强的酸性环境,适于真菌生活,在真菌为主的微生物作用下,一方面使有机质矿质化,释放出各种盐基,同时产生了富里酸,这是灰化淀积过程的主要条件。
富里酸的酸性很强,离解度大,亲水性强,溶液渗入土体,由于氢离子的代换,使盐基被代替并淋失。在低温潮湿条件下,有机质分解缓慢,释放的盐基不足以中和富里酸,游离的氢离子随着下渗的水分大量进入残落物层以下的矿质土层中去,从而引起灰化过程的进行,灰化过程大致可分为下列四个阶段:
第一阶段,碳酸盐分解淋溶阶段 氢离子进入矿质土层后,首先与土壤中的碳酸盐发生作用,引起钙、镁等盐基的分解,形成富里酸钙和富里酸镁,随水淋溶到剖面下层;
第二阶段,代换性盐基分解淋溶阶段 当碳酸盐分解淋溶后,富里酸继续与土壤矿物质中的代换性盐基相互作用,使盐基被氢离子代换淋溶;并使粘粒不断分散和淋溶;
第三阶段,铁、铝、锰分解淋溶阶段 在冷湿嫌气条件下,铁、锰被还原为Fe++、Mn++并与下渗的腐殖酸形成络合物而发生淋溶,使红、黄色的氧化铁和黑色的氧化锰转化成Fe++、Mn++淋失后,在腐殖质层之下,土壤颜色逐渐变浅。
由于不断进行酸性淋溶的结果,表层细颗粒被淋溶造成土壤质地逐渐变粗,在铁锰不断还原淋溶的同时,因土壤胶体逐步为氢所饱和,并使高岭石破坏,形成可溶性的铁,铝、硅等富里酸络合盐,以胶体溶液或真溶液的状态下淋,并析出非晶质粉末状的二氧化硅,形成白色片状结构或无结构的灰化淋溶层。[NextPage]
(二)淀积层的形成
从灰化层下淋的富里酸钙、镁、铁、锰等盐类和少部分无机酸的盐类以及铁、铝、硅酸胶体等到了下层,由于酸性溶液受到愈来愈丰富的盐基的中和而使盐类淀积,由于上层真菌分解过程中消耗了大量的氧气及灰化层潮湿状态造成的不透气性,在其下土层中氧气不足,嫌气微生物的活动以及溶胶物质的凝聚而使淀积下来的各种盐类形成红棕色或红褐色的淀积层,甚至形成铁磐或粘磐层。
在淀积层以下,由于通气不良,有可能有带灰白色或灰绿色的潜育层形成。一般情况下,在灰化淀积层形成的同时,还进行着腐殖化过程。
世界上灰化土呈巨大的水平地带状分布,南北跨度大,许多高山垂直带谱中亦有分布,各地区灰化土形成的自然条件的差异亦是很大的。因此,其成土过程中反映出来的土壤性质亦有许多差异。例如,我国大兴安岭北端的灰化土与前苏联和北美灰化土有所区别,就是与我国高山地区灰化土亦有差别,大兴安岭北端地处高纬地带,海拔较低(800米上下),气候寒湿,受永冻层顶托,淋溶作用较弱,虽有Bt层,但腐殖质淀积层不发育,而在西南高山地区,海拔高,雨量大,气候湿冷,土壤粘粒略有下移,但无粘粒淀积,腐殖质淋溶淀积作用强,多形成腐殖质漂灰土。由于地区性差异,各国的分类指标和土壤的命名上也有所不同,例如,美国土壤分类系统的灰土分类指标中,漂白层和灰化淀积层的全部土层,游离铁百分数与碳百分数之比小于6,灰化土的阳离子交换量很低,灰化层阳离子交换量美国约7厘摩尔(+)每千克土,前苏联0.8—12厘摩尔(+)每千克土。盐基饱和度也低,美国约29%,前苏联为20—29%,有些层次盐基饱和度经常小于10%等,这和我国大兴安岭北端的灰化土阳离子交换量高(灰化层为19~22厘摩尔(+)每千克土)盐基饱和度高(灰化层一般<40%,高山达70~85%)就有很大区别。在命名上,传统称为灰化土,而我国则称为漂灰土(Bleached podzolic soil),这也反映了各地区灰化土的成因上有某些实质上的差异。