三、土壤剖面及其變化

土壤剖面是指從地表垂直向下，顯示土層序列及其組合狀況的垂直切面，也就是完整的垂直土層序列。每一種成土類型都有其特征性的發(fā)生層組合在一起，形成不同的土壤剖面。

1.土壤剖面模式

依據(jù)土壤剖面中的顏色、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、孔隙等構(gòu)成狀況的差異，一般將天然土壤劃分為六個發(fā)生層，即：有機(jī)層(O)、腐殖質(zhì)層(A)、淋溶層(E)、淀積層(B)、母質(zhì)層(C)和基巖層(R)(見圖11-7)，各層次的主要特征闡述如下。

圖11-7　土壤剖面分層模式

(1)O層(有機(jī)質(zhì)層)。指覆蓋于礦質(zhì)土壤表面的由植物和動物殘落物及其腐解產(chǎn)物所組成的層次，是以分解的或未分解的有機(jī)質(zhì)為主的土層。它一般位于土壤的表層，也可以被埋藏于一定的深度。通常根據(jù)生物殘?bào)w的分解和腐化程度，還可將O層進(jìn)一步劃分出三種不同的層次。最上一層是新鮮未受腐解的殘落物質(zhì)，稱為L層；向下是半腐解狀態(tài)的，有機(jī)物原狀尚可辨認(rèn)的F層；最下層是已腐解的無定形狀的H層。

(2)A層(腐殖質(zhì)層)。形成于表層或位于O層之下的發(fā)生層，是土壤有機(jī)質(zhì)在動物和微生物的作用下經(jīng)腐爛、分解和再合成的產(chǎn)物。這層的顏色在土壤剖面中最深，呈黑褐色或灰黑色，一般具有團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)，并富含有機(jī)養(yǎng)分。

(3)E層(淋溶層)。這一土層的主要特征是淋溶作用占優(yōu)勢。隨著上層水分的下滲，硅酸鹽黏粒、鐵、鋁等單獨(dú)或隨細(xì)小土粒一起向下層淋失，產(chǎn)生淋溶作用。在淋溶作用強(qiáng)烈的土壤中，不僅易溶性物質(zhì)如K、Na、Ca、Mg等從此層淋失，而且難溶性物質(zhì)如Fe、Al和黏粒也發(fā)生變化而下移，結(jié)果在此層中只留下最難移動、抗風(fēng)化力最強(qiáng)的礦物顆粒，以石英為主。因此，淋溶層顏色淺淡，一般呈灰白色，土壤顆粒較粗，主要由砂粒和粉砂粒組成。

(4)B層(淀積層)。此層是土壤物質(zhì)積累的層次，常和淋溶層相伴存在，即上部為淋溶層，下部為淀積層。該層質(zhì)地較黏重，土體緊實(shí)，顏色一般為棕色或紅棕色。

(5)C層(風(fēng)化層或母質(zhì)層)。此層是土壤形成發(fā)育的原始物質(zhì)基礎(chǔ)。是指土體以下疏松的、尚未受到成土過程(特別是生物作用)影響的層次。有些母質(zhì)是原地基巖直接風(fēng)化的產(chǎn)物(殘積風(fēng)化殼)，而有些則是異地搬運(yùn)沉積的物質(zhì)，如河流沖積物、風(fēng)砂堆積物和黃土等。

(6)R層(基巖層)。尚未受到風(fēng)化作用影響的堅(jiān)硬巖石，如花崗巖、砂巖、石灰?guī)r等。有些土壤與基巖有發(fā)生上的繼承關(guān)系(殘積母質(zhì))，有些則沒有(異地運(yùn)積母質(zhì))。

耕作土的土壤剖面一般可劃分為四層：

①耕作層(表土層)。由于受耕作施肥的影響，該層土性疏松、結(jié)構(gòu)良好，有機(jī)質(zhì)含量高，顏色較深，肥力較高，厚度一般大于15cm。

②犁底層(亞表土層)。該層在耕作層之下厚10～20cm，土壤緊實(shí)，呈片狀結(jié)構(gòu)，有機(jī)質(zhì)含量比上層減少。

③心土層(生土層)。該層在犁底層之下，受耕作影響比較小，淀積作用明顯，顏色較淺。

④底土層(死土層)。該層幾乎沒有受耕作影響，根系少，仍保留母質(zhì)特征。

土壤學(xué)家一般僅視A層和B層為真正的土壤(或土體)。C層和R層只是土壤形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，而O層則為土體上部的一種殘落覆蓋層。

上述幾種層次屬于概括性的劃分。在一個發(fā)育成熟的土體內(nèi)部，A層和B層往往還可以進(jìn)一步地劃分出許多次一級的層次。凡兼有兩種主要發(fā)生層特性的土層，稱為過渡性的土壤層次，如AB層或BC層等。此外，在土層符號的右下方經(jīng)常附加一些小寫字母以指示土層的某些特征。如Ah表示含有有機(jī)質(zhì)的淋溶層，Bt表示含有黏粒的淀積層，Bhir則表示同一土層中腐殖質(zhì)與鐵的共同淀積，Bca或Cca則說明碳酸鈣聚積于淀積層或母質(zhì)層中。

2.土壤剖面的變化

在野外，可以對土壤剖面進(jìn)行簡易的觀察、分層與描繪。觀察時(shí)必須首先剝掉外面的“包裝”，露出里面新鮮的剖面，才能正確反映土壤的層次關(guān)系。

通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，自然界中真正完全符合上述剖面模式的土壤剖面是不多的。剖面模式只是一種通用的集中了所有可能土層的剖面樣板。顯然，自然界中真實(shí)的土壤剖面并不一定具有全部的土壤層次，土壤的厚度以及各層的厚度也因具體條件而有變化。比如，有機(jī)質(zhì)(O)層就是主要出現(xiàn)于森林地區(qū)的土壤上部，在荒漠和干草原地區(qū)一般是不存在或不明顯。淋溶層中E層的發(fā)育也是有條件的，淺色淋溶層多出現(xiàn)于降水量較大，且寒冷濕潤的針葉林植被下，其他地區(qū)的土壤則很少有E層發(fā)現(xiàn)。在山地丘陵地區(qū)，相當(dāng)大一部分土壤因?yàn)榈匦纹露容^大，物質(zhì)流失較快，難以積聚淀積，通常土體很薄，缺少B層，一般只處于A-C型的幼年土壤階段。在廣大的沖積平原地區(qū)，由于母質(zhì)異常深厚，一般也不會出現(xiàn)R層。

人為耕作也是改變土壤剖面的一個重要因素。特別是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對土壤大面積的開墾及長期使用，這種作用變得愈來愈重要。人類的耕作必然使土壤上部的原始土層受到破壞，形成一種性質(zhì)近似均一的耕作層(用A_P表示)。A_P層通常是由O層和A層混合后形成的。有些土壤的原始A層比較深厚，以至A層不全包括在耕作層中。而在原始A層十分淺薄的情況下，犁底線可能達(dá)到B層的頂部甚至深入到B層中去。

自然的侵蝕與沉積過程也會使土壤剖面的層次組合發(fā)生變化。土壤的加速侵蝕往往使最肥沃的表土層流失，下伏的B層甚至C層直接暴露出來，形成“侵蝕土壤”。而當(dāng)沉積活動異常強(qiáng)烈時(shí)，外來新的母質(zhì)則可能覆蓋在原有的土壤之上，成為“覆蓋土壤”。如果原土壤被覆蓋了一段相當(dāng)長的時(shí)期，則被稱為古土壤或化石土壤。古土壤對于分析第四紀(jì)時(shí)期的氣候和環(huán)境演變具有十分重要的價(jià)值。

3.土壤的演進(jìn)

土壤剖面也隨土壤發(fā)育的時(shí)間進(jìn)程而出現(xiàn)變化，不同的土壤剖面結(jié)構(gòu)代表著不同發(fā)育階段。一般來說，一旦先鋒植物在風(fēng)化的巖石或新近沉積的母質(zhì)上立足后，土壤的發(fā)育過程事實(shí)上就已經(jīng)開始了。如果土壤的自然侵蝕速率小于巖石風(fēng)化的速率，那么隨著時(shí)間的推移，土壤發(fā)育將不斷深化，土層的分異越來越明顯和復(fù)雜，土壤特性也相應(yīng)發(fā)生變化。這種過程就成為土壤的演進(jìn)或發(fā)育。

土壤的演進(jìn)是一個連續(xù)的變化過程，但這種變化非常緩慢(比植物群落的演替還要慢得多)，以至許多人誤認(rèn)為土壤是沒有變化的。為了研究的方便，土壤學(xué)家常按發(fā)育程度把土壤的發(fā)育劃分為四個不同階段。

(1)原始階段。土壤尚未發(fā)育的原始母質(zhì)。

(2)幼年階段。土壤開始發(fā)育，有機(jī)質(zhì)在表土積累，出現(xiàn)土層的分化，但一般只有A層和C層，土壤在很大程度上仍保留有母質(zhì)的性質(zhì)。這一階段的土壤稱為A-C土壤或幼年土壤。

(3)壯年階段。土壤繼續(xù)發(fā)育，淋溶層之下出現(xiàn)了淀積層，基本上具備了完善的土壤層次，出現(xiàn)A-B-C型剖面，為成熟土壤。

(4)老年階段。土壤發(fā)育緩慢并趨于穩(wěn)定。土層間的性質(zhì)差異加大，在某些條件下出現(xiàn)強(qiáng)烈淋溶的E層，這個時(shí)期的土壤稱為老年土壤。

上述土壤的四個階段也稱為土壤發(fā)育的相對年齡。而土壤形成經(jīng)歷的真正時(shí)間稱為土壤發(fā)育的絕對年齡。一般來說，土壤初期發(fā)育的速度比較快，隨后逐漸緩慢，到老年階段趨于穩(wěn)定。如果沒有其他的地質(zhì)事件、氣候變化或人為活動的影響和干擾，土壤通常會循此進(jìn)程發(fā)展。不同土壤發(fā)育所需的絕對時(shí)間差別相當(dāng)大，這主要取決于土壤形成的母質(zhì)、氣候和地形條件。比如在新形成的河流沖積物上，土壤發(fā)育的速度遠(yuǎn)快于在新凝結(jié)的火山熔巖上的發(fā)育速度。在相同母質(zhì)條件下，濕熱氣候區(qū)的土壤發(fā)育速度比干旱和寒冷氣候區(qū)的要快很多。而在坡度較大的地方，土壤受到地形的影響，可能永遠(yuǎn)都不會到達(dá)成熟土壤的階段。