根据成土过程中物质、能量的交换、迁移、转化、累积的特点,土壤形成有如下主要成土过程:
1.原始成土过程(formation of primordial soil)在裸露的岩石表面或薄层的岩石风化物上着生低等植物,如地衣、苔藓及真菌、细菌等微生物,在低等植物和微生物的作用下,开始累积有机质,并为高等植物的生长发育创造了条件。这是土壤发育的最初阶段,即原始土壤的形成。
2.灰化过程(podzolization)土体表层三、二氧化物及腐殖质淋溶、淀积而SiO2 残留的过程。主要发生在寒温带针叶林植被下,其残落物中富含脂、蜡、单宁等的酸性有机分解产物,其灰分贫乏盐基性元素,又因其残落物疏松多孔,有利于渗漏水分,导致强烈酸性淋溶。其结果是土体上部的碱金属和碱土金属淋失,土壤矿物中的硅铝铁发生分离,铁铝胶体络合淋溶淀积于下部,而二氧化硅则残留在土体上部,从而在表层形成一个灰白色淋溶层次,称灰化层。
3.粘化过程(Argilication)土体中粘粒的生成或淋溶、淀积而导致粘粒含量增加的过程。尤其在温带和暖温带半湿润半干旱地区,土体中水热条件比较稳定,发生较强烈的原生矿物分解和次生粘土矿物的形成,或表层粘粒向下机械淋洗(lessivage)。一般在土体中、下层有明显的粘粒聚积,形成一个相对较粘重的层次,称粘化层。
4.富铝化过程(allitication)在湿热气候条件下,土壤形成过程中原生矿物强烈分解,盐基离子和硅酸大量淋失,铁、铝、锰在次生粘土矿物中不断形成氧化物而相对积累,这种铁、铝的富集称富铝化过程。由于伴随着硅以硅酸形式的淋失,亦称为脱硅富铝化过程。由于铁的氧化染色作用,土体呈红色,甚至出现大量铁结核或铁磐层。
5.钙化过程(calcification)碳酸盐在土体中淋溶、淀积的过程。在干旱、半干旱气候条件下,由于季节性淋溶,使矿物风化过程中释放出的易溶性盐类大部分被淋失,而硅铁铝等氧化物在土体中基本上不发生移动,而最活跃的元素钙镁,则在土体中发生淋溶、淀积,并在土体的中、下部形成一个钙积层。碳酸盐移动的一般化学反应为:CaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2H2O+CO2。这种反应向右侧进行而生成可溶性重碳酸钙。当CO2 或水散失,化学反应便向左侧进行。
6.盐渍化过程(salinization)易溶性盐类在土体上部的聚积过程。这是干旱少雨气候带及高山寒漠带常见的现象,特别是在暖温带漠境,土壤盐类积聚最为严重。成土母质中的易溶性盐类,富集在排水不畅的低平地区或凹地,在蒸发作用下,使盐分向土体表层聚集,形成盐化层。其中硫酸盐和氯化物是突出的盐类,硝酸盐和硼盐出现很少。
7.碱化过程(alkalization)碱化和盐化是有密切联系的,但有本质区别。土壤碱化是指土壤吸收复合体上钠的饱和度很高,即交换性钠占阳离子交换景的20%以上,水解后,释出碱质,其pH值可高达9以上,呈强碱性反应,并引起土壤物理性质恶化的过程。从土壤吸收复合体上除运Na+离子,称脱碱化(dealkalization)。
8.潜育化过程(gleization)这个过程指终年积水的土壤发生的还原过程,又称灰粘化作用或潜水离铁作用。由于土层长期被水浸润,空气缺乏,处于缺氧状态,由嫌气微生物进行分解有机质的同时,高价铁、锰被还原为低价铁、锰。一方面,由于铁、锰还原的脱色作用,使上层颜色变为蓝灰色或青灰色,这个过程称为潜育化作用,这个还原层次称为潜育层或青泥层。另一方面,低价铁、锰流动性强,极易流失,即发生所谓“潜水离铁作用”,使潜育层粘粒部分的硅铝率和硅铁率都较高。
9.潴育化过程(hydromorphic process)土壤形成中的氧化-还原过程。潴育化过程和潜育化过程共同之点是:它们都是渍水影响下发生的。但潴育化的渍水经常处于移动状况下,即水分直渗及上下升降和侧向流动,同时有一定的干湿交替过程,从而使土壤的铁、锰物处于还原和氧化的交替过程,因此,在渍水中铁、锰被还原迁移;土体内水位下降时,铁、锰又被氧化而产生淀积,在这种干湿交替下,土体中形成锈纹、锈点、黑色铁锰斑或结核、红色胶膜或“鳝血斑”等新生体层次,称为潴育层。
10.白浆化过程(Albic process)指土壤表层由于上层滞水而发生的潴育漂洗过程。多发生在质地粘重或冻层顶托水分较多的地区,土壤表层经常处于周期性滞水状态,在有机质参与的还原条件下,加上侧渗水和直渗水活动,而带走被还原的铁、锰,与此同时,土壤粘粒也发生机械淋洗。因此,腐殖质层之下出现白色土层,称为白浆层。这是白浆化过程的主要特征。
11.腐殖化过程(humification)在草原及草甸植被条件下,土层上部积累大量有机质,由于气候、母质等因素作用,大量累积的有机质不能彻底分解,进行着以嫌气过程为主的转化作用。未彻底分解的有机质及中间产物,在微生物的作用下,进行着强烈的腐殖质化过程,形成了大量的腐殖质,在土壤表层累积为腐殖质层。这种土壤的腐殖质化过程广泛分布于自然界。
12.泥炭化过程(paludization)排水不良地方的有机物质的厚层聚集。这些有机物在过湿条件下,不被矿化或腐殖质化,而大部分形成了泥炭,有时可保留有机体的组织原状。
13.土壤的人工熟化过程 土壤熟化过程是在人类的合理利用和定向培育下,土壤向着肥力提高的方向发展的过程。人类通过耕作、培肥和改良等措施,消除土体的障碍因子,如铲除或打破犁底层、硬盘层、脆盘层、卵石层、铁锰斑纹层,淋洗盐渍层,开沟排水,施石灰消除酸害和改造土体构型,以及调节土壤水、肥、气、热条件和补充土壤养分等,使土壤更适合作物的生长,这就是土壤的熟化过程,通常分为旱耕熟化过程和水耕熟化过程。
总之,通过人工熟化作用,肥力不断发展,由生土变熟土,由熟土变肥土,所以,随着熟化时间的延长,土壤理化性状和熟化度是不断地得到提高的。
14.其他过程
1)机械淋洗:包括粘粒淋洗与粘粒淀积。浮悬着的细粘粒和较少量的粗粘粒和细粉砂通过土体裂隙和孔洞的下移,反映在:由A层粘粒的减少;与C层或A层相比,粘粒含量在B层的富集; B层比A层有较大的细粘粒/全部粘粒的比值;B和C层中有粘土胶膜(argillans)。移动性粘粒可以是A层中的风化产物或是在土壤发育期间加到土壤的风积物。
悬浮粒的移动又称土粘透过作用(pervection),系指粘粒成浮悬态和机械移动。这些粘粒是孤立的颗粒。包裹在较大的絮凝团聚体中的粒子,就会受阻而不能移动。根据研究,Bt层中土壤结构体单位的表面定向胶膜(粘粒膜),是土粒透过作用的标志。
2)土壤扰动(pedoturbation):土壤受到扰动混合的过程,所有的土壤都有某些扰动混合。土壤扰动有:
动物性土壤扰动(faunal pedoturbation),如蚁类、蚯蚓、田鼠、啮齿动物,以及由人引起的土壤扰动混合;植物性土壤扰动(floral pedoturbation),如树木翻倒,形成土坑和土堆的植物性土壤扰动混合;冻结性土壤扰动(congelli pedoturbation),例如,冻原和高山景观中由干冻融循环,使土壤扰动混合而产生的多角形结构格式的地面;粘性土扰动(argilli pedoturbation),由于膨胀性粘粒的大量破坏活动,在土体层中物质的扰动混合;空气性土壤扰动(aeropedoturbation),指在降雨或雨后土中气体活动造成的土壤扰动混合;水流性土壤扰动(aquapedoturbation),指在土体层中水流涌出地面引起的土壤扰动混合;结晶性土壤扰动(crystalpedoturbation),指晶体成长如岩盐(NaCl)结晶而引起的土壤扰动混合;地震性土壤扰动(seismi pedoturbation),指震荡显著的地震震颤引起的土壤扰动。
生物和物理因素引起的土壤扰动能破坏粘土胶膜,把它们的碎块埋在土壤基质中,或者甚至将粘土向上翻回到A层中,从大蚁土堆采取土壤物质制成的薄片中见到粘土胶膜的显微碎片。