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土壤的发生过程(3)

时间:2014-10-11  归属:土壤地理学
    3)络合淋溶作用(complexolysis):金属离子以络合物的形态在土壤剖面中自上而下淋溶,称为络合淋溶作用或螯合淋溶作用(cheluviation)。这包括金属离子的溶解、淋洗、淀积,以及在剖面中形成浅色的淋溶层和深色的淀积层。络合淋溶的特点是金属离子的溶解由络合作用产生,而且淋洗中伴随着有机质的淋溶。

    淋洗层中金属离子的溶解在相当大的程度上与络合作用有关。有机络合剂的存在使许多难溶解的矿物解体,并使金属离子存在于溶液中,络合作用也增加了金属离子的移动性。

    金属-有机络合物的溶解作用,严格受 pH和 Eh的控制,例如, Fe 和 Al在酸性条件下的溶解度较大,生成可溶性Fe、Al络合物较多,如果有足够的水流,就能发生较强的淋溶作用,Fe和 Al的淋溶作用一般在 pH低于 5的土层出现,在移动过程中,如果到达 pH较高的层次,Fe3+和Al3+易于形成氢氧化物沉淀。

    在还原条件下,一些金属离子主要是 Fe和 Mn转变成还原状态, 溶解度明显增加,从而也形成了大量可溶性的Fe2+、Mn2+与腐殖质中羧基和多元酚等有机络合物,有利于络合物在剖面中的移动,当络合物移至Eh较高的土层中后,Fe2+和Mn2+被氧化并沉淀。另方面,最初的沉淀也可能是在夏季土壤干燥时开始的,在细菌的促进下,亚铁多元酚氧化成氢氧化铁和类似某些腐殖酸中的氧化的多元酚聚合物。

    此外,络合物可以部分地被粘粒吸附,络合物的稳定性降低,移动受阻。

    4)铁质网纹化作用(plinthization或laterite formation):指在湿热气候条件下,母质中盐基、氧化硅淋失,而铁、铝相对地聚集,而形成的铁质网纹物质或砖红物质。在持久的潮湿条件下,铁质网纹物质(plinthite)是软的,但如暴露在大气中或由于地下水位的下降,通过脱水作用则不可逆地硬结化,以致成为坚硬的砖红物质(laterite)或硬化的铁石(ironstone)。坚硬的砖红物质可呈现结核状,胶结的结核状和网纹状的硬磐,其他还有蜂窝状(aveolar)、扁豆状(lenticular)、胞囊状(vesicular)和胶结铁子状(pisolitic)砖红物质等。现今存在的许多砖红物质,如我国的海南岛东北部、长江南岸庐山一带和澳大利亚的昆士兰州以及非洲刚果等地,大多是第三纪时期的遗物。然而,关于许多正在形成的铁质网纹物质或砖红物质也有不少报导。

    5)铁解作用(ferrolysis):在周期性氧化铁还原为低价铁的影响下,土壤粘粒的分解和转化作用。在还原阶段,游离铁由于有机物质的氧化和氢离子的形成而还原,亚铁离子取代了交换性阳离子的位置,而被置换的阳离子遭淋失,或部分淋失。在接下来的好气阶段,亚铁离子被氧化,产生氢氧化铁和氢离子,氢离子取代交换性亚铁,并腐蚀粘土矿物八面体边缘。同时,与氢离子等当量的铝扩散出来,一些镁离子以及一些其他离子也从八面体边缘释放出来,这一作用导致粘粒的破坏,交换量降低,土壤变酸。

    6)腐殖质与粘粒的结合:黑钙土中粘粒多由2∶1型伊利石和蒙脱石粘粒组成,并且包括钙、镁和腐殖质组成稳定的复合体。同时剖面中游离铁相当丰富,可超过10克每千克,也可有一定含量的游离氧化铝。一方面,它与多聚状腐殖质化合物结合成吸收性复合物。另一方面,它是新生粘粒——常为富铁的蒙脱石。这种过程在变性土中更为显著。这类非常多缩合性的化合物与粘粒结合极为紧密,其中键连比棕壤中的粘粒,腐殖质团聚体要强得多。高价铁离子与有机分子和矿物相结合,似乎是在加强有机-矿物的键连。在这种团聚体中,腐殖质化合物仍存在于粘粒的外围。在极细颗粒的膨胀粘土和某种有机化合物之间有另一种键连。这种结合极强,不能用物理的或化学的或其他方法使之分开,这就是胡敏素-粘粒键连(humin-claybonding)。它的稳定性似乎是粘粒的薄片(platelets),被小的,主要是富集于N和COOH基的脂肪族分子间层插入粘粒的薄片。这类脂肪族有机化合物如果没有粘粒的保护是易于被生物所降解的。

综上所述,土壤形成是有多种过程的。一种土壤的形成并非一种过程,而是有一种主要的成土过程,同时还存在着其他若干次要的附加过程,例如,在红壤、黄壤的形成过程中,不仅有强烈的富铝化过程,而且还伴有不同程度的腐殖质化过程,粘化过程;黑钙土的发生、发育,不仅有强烈的腐殖化过程,而且还有土壤碳酸钙的淋溶和淀积过程;水稻土的形成过程不仅有人类耕作熟化的过程,而且还有腐殖化过程、潴育化或潜育化过程。当土壤形成的附加过程发展到一定程度时,土壤就朝向着另外的成土方向发展。例如,在灰化土地区,由于森林植被的衰退和草本植被的侵入,导致了土壤腐殖化过程的发展,从而使原来的典型灰化土逐渐变成了生草灰化土;在草甸土的形成过程中,由于各种原因引起的盐化作用,可以形成盐化草甸土,当盐化过程占优势时,则可形成草甸盐土。

大多数情况下,自然界中的各种土壤是,某种主要成土过程和某些附加成土过程共同作用的结果。研究成土过程可以为土壤的分类和分布、土壤的利用和改良、土壤区划和农业生产规划等提供科学依据。

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