土壤形態

在土壤形成以後，各土層在組成和性質上是不同的，所以，反映在剖面形態特徵上，各層也是有差別的。在野外通過土壤剖面形態的觀察，可判斷出土壤的一些重要性質。土壤重要的形態特徵有：實度，孔隙，濕度，新生體，侵入體，動物孔穴等。

土壤顏色是土壤內在物質組成在外在色彩的表現。由於土壤的礦物組成和化學組成不同，所以土壤的顏色是多種多樣的。通常在鑒別土壤層次和土壤分類時，土壤顏色是非常明顯的特徵。土壤顏色採用芒塞爾顏色命名系統，將土塊與標準顏色卡對比，給予命名。給土壤的顏色定名時，用一種顏色常常有困難，往往要用兩種顏色來表示，如棕色，有暗棕，黑棕，紅棕等之分。這樣定名，在前面的字是形容詞，是指次要的顏色，而後面的字是指主要的顏色。

決定土壤的顏色，主要有以下幾種物質：

腐殖質含量多時，使土壤顏色呈黑色。含量少時，使土壤顏色呈暗灰色。

氧化鐵在土壤中的氧化鐵一般多為含水氧化鐵，如褐鐵礦，針鐵礦等，這些礦物使土壤呈鐵鏽色和黃色。石英，斜長石，方解石，高嶺石，二氧化硅粉末，碳酸鈣粉末等，它們都能使土壤呈白色。氧化亞鐵廣泛出現在沼澤土，潛育土中，它使土壤具有藍色或青灰色，如藍鐵礦，這類礦物為白色，但遇空氣中德氧即很快變為青灰色。除物質成分影響土壤顏色外，土壤的物理性狀不同，也會使土色有所差別。例如，土壤愈濕，顏色愈深，土壤愈細，顏色愈淺，光線愈暗，顏色愈深。所以在比較土壤顏色時，必須註明條件。

土壤顏色本身對樹木生長並不重要，但是顏色卻可指示土壤的許多重要特徵。土壤顏色還可影響土壤的溫度。深色土壤比淺色土壤易吸熱。有森林植被的土壤受溫度的影響比裸露的土壤小。森林火災后，表層土壤顏色變深，從而導致土溫增加。

土壤結構就是土壤固體顆粒的空間排列方式。自然界的土壤，往往不是以單粒狀態存在，而是

形成大小不同，形態各異的團聚體，這些團聚體或顆粒就是各種土壤結構。根據土壤的結構形狀和大小可歸納為塊狀，核狀，柱狀，片狀，微團聚體及單粒結構等。

土壤的結構狀況對土壤的肥力高低，微生物的活動以及耕性等都有很大的影響。同時一些人為的活動將很大程度上破壞土壤的結構。如森林採伐后，由於重型機械的使用將導致土壤被壓實，土壤表層結構被破壞.

土壤質地是土壤中各種顆粒，如礫，砂，粉粒，粘粒的重量百分含量。土壤質地影響土壤肥力，如土壤持水力，土壤通氣性，有機質的貯存，營養元素的吸附和土壤的耕性，從而影響樹木的生長。

準確測定土壤質地要用機械分析來進行，但在野外常用指測法來判斷土壤質地，將土壤質地分為：砂土，砂壤土，輕壤土，中壤土，重壤土，粘土等。

土壤水分是植物生長所必需的土壤肥力因素。根據土壤水分含量，在野外將土壤濕度分為：干，潮，濕，重濕，極濕等。

在土壤形成過程中新產生的或聚積的物質稱為新生體，它們具有一定的外形和界限。新生體可以按它們的外觀分類，也可按它們的化學組成來分類。按外觀分，新生體鹽霜，鹽斑，結核等。

按照化學組成分，新生體可由易溶性鹽類組成，如氯化鈉，硫酸鈉，碳酸鈣等；還有由晶質或非晶質的化合物組成，如含水氧化鐵的化合物，氧化亞鐵的化合物，錳的化合物，二氧化硅和有機物等。

新生體是判斷土壤性質，土壤組成和發生過程等非常重要的特徵。例如，鹽結皮和鹽霜，表示土壤中有可溶性鹽類的存在。銹斑和鐵結核是近代或過去，在水影響下產生於乾濕交替的特徵。

(六)侵入體：位於土體中，但不是土壤形成過程中聚積和產生的物體，稱為侵入體。侵入體有磚頭，瓦片，鐵器和磁器等。一般常見於耕作土壤中，是判斷人為經營活動對土壤層次影響所達到的深度，以及土層的來源等。

從地面垂直向下的土壤縱斷面稱為土壤剖面（soil profile）。土壤剖面中與地表大致平行的層次，它是由成土作用而形成的，因此，稱為土壤發生層（soil genefichorizons），簡稱土層。由非成土作用形成的層次，稱土壤層次（soillayers）。

單個土體（pedon）是土壤剖面的立體化形式，作為土壤的三維實體，其體積最小。單個土體的橫切面形態近似六邊形，面積為1—10平方米，在此範圍內任何土層在性態上是一致的，而該面積的大小取決於土壤的變異程度。若水平方向變異幅度<2米，而且所有土層的特徵在水平方向連續一致，厚度也基本一致，則單個土體的面積約為1平方米。若有些土層在水平方向間歇出現或呈波狀變異，重現一次的間距為2—7米，則其最大側向延伸範圍應等於該間距的一半，即1—3.5米，面積約為1—10平方米。如果土層這種重複出現的間隔超過7米，說明此間隔範圍內已經不止是一種土壤，可能是多種土壤並存而形成土壤復區，此時，單個土體水平面積仍只有1平方米。單個土體的垂直面相當於土壤剖面的A+B層的總和，稱為土體層（solum）。

兩個以上的單個土體組成的群體，稱為聚合土體（polypedon），又稱土壤個體（soilindividual）或土壤實體（soilbody）等。單個土體與聚合土體的關係就象一顆松樹對一片松林、一株水稻對一塊稻田一樣。它是一個具體的景觀單位，在土壤製圖上為一最小製圖單位，在土壤分類上則為一基本分類單位，相當於美國土壤分類中的一個土系（soilseries）或土型（soiltype），在中國土壤分類中大致相當於一個土種（soilspecies）或變種（variety）。土壤形態的剖面、單個土體和聚合土體三者之間的關係。

土層是原來的成土母質在成土作用影響下產生分異作用的結果，不同的土壤層次，可根據其顏色、結構、質地、結持性、新生體等特徵進行劃分。每一種成土類型都有其特徵性的發生層組合，從而形成了各種土壤剖面。

1.

土壤發生層的劃分和命名19世紀末，俄國土壤學家道庫恰耶夫最早把土壤剖面分為三個發生層，即：腐殖質聚積表層（A）、過渡層（B）和母質層（C）。後來有研究者又提出許多新的命名建議，土層的劃分也越來越細。但基本土層命名仍不脫離道庫恰耶夫的ABC傳統命名法。自從1967年國際土壤學會提出把土壤剖面劃分為：有機層（O）、腐殖質層（A）、淋溶層（E）、澱積層（B）、母質層（C）和母岩（R）等六個主要發生層以來，經過一個時期應用，中國近年來在土壤調查和研究中也趨向於採用O、A、E、B、C、R土層命名法。主要發生層的含義闡述於下。

O層：指以分解的或未分解的有機質為主的土層。它可以位於礦質土壤的表面，也可被埋藏於一定深度。

A層：形成於表層或位於O層之下的礦質發生層。土層中混有有機物質，或具有因耕作、放牧或類似的擾動作用而形成的土壤性質。它不具有B、E層的特徵。

E層：硅酸鹽粘粒、鐵、鋁等單獨或一起淋失，石英或其他抗風化礦物的砂粒或粉粒相對富集的礦質發生層。E層一般接近表層，位於O層或A層之下，B層之上。有時字母E不考慮它在剖面中的位置，而表示剖面中符合上述條件的任一發生層。

B層：在上述各層的下面，並具有下列性質：

①硅酸鹽粘粒、鐵、鋁、腐殖質、碳酸鹽、石膏或硅的澱積；②碳酸鹽的淋失；③殘餘二、三氧化物的富集；④有大量二、三氧化物膠膜，使土壤亮度較上、下土層為低，彩度較高，色調發紅；⑤具粒狀、塊狀或稜柱狀結構。

C層：母質層。多數是礦質層，但有機的湖積層也劃為C層。

R層：即堅硬基岩，如花崗岩、玄武岩、石英岩或硬結的石灰岩，砂岩等都屬堅硬基岩。

G層（潛育層）：是長期被水飽和，土壤中的鐵、錳被還原並遷移，土體呈灰藍、灰綠或灰色的礦質發生層。

P層（犁底層）：由農具鎮壓、人畜踐踏等壓實而形成。主要見於水稻土耕作層之下，有時亦見於旱地土壤耕作層的下面。土層緊實、容重較大，既有物質的淋失，也有物質的澱積。

J層（礦質結殼層）：一般位於礦質土壤的A層之上，如鹽結殼、鐵結殼等。出現於A層之下的鹽盤、鐵盤等不能叫做J層。

凡兼有兩種主要發生層特性的土層，稱過渡層，如AE、BE、EB、BC、CB、AB、BA、AC、CA等，第一個字母標誌佔優勢的主要土層。若來自兩種土層的物質互相混雜，且可明顯區分出來，則以斜豎“/”表示，如E/B、B/C。

此外，在一層土層中可續分出幾個亞層，以阿拉伯數字作為後綴表示，如Bt《1—Bt2—Btk1—Btk2，當岩性不連續時，則以阿拉伯數字為前綴表示，如Ap—E—Bt1—2Bt2—2Bt3—2BC。

2.

土層界線類型土層之間的界線有幾種形狀，大多數是平整狀。此外，還有波狀，見於森林土壤的腐殖質層下限；袋狀，見於草原土壤的腐殖質層下限；舌狀，見於生草灰化土灰化層下限和草原土壤的腐殖質層下限，“舌”的長寬比為2—5；指狀，亦稱水流狀，見於凍土腐殖質層下限，指的長寬比大於5，也可由腐殖質沿根孔或掘土動物穴向下流動而成；參差狀，也有稱沖蝕狀，見於強度灰化土的灰化層下限，是強淋溶作用土壤的特徵；鋸齒狀，有時見於粘質灰化土；柵欄狀，見於鹼土脫鹼化層與柱狀層之間。土層的過渡情況可分為以下幾種：

明顯過渡：過渡界線的寬度為1厘米，也有人採用2或3厘米作為標準。

清楚過渡：界線寬1—3厘米，也有人採用2—5厘米或3—6厘米作為標準。

較清楚過渡：界線寬3—5厘米，也有人採用5—12厘米或6—13厘米作為標準。

逐漸過渡：界線寬大於5厘米，也有人採用大於12厘米作為標準。

前面所述的土壤形態可稱為土壤大形態，而土壤微形態是土壤形態學研究的進一步深入。土壤微形態學是指通過光學或電子學放大的方法觀察土壤內部細微形象的科學。

土壤微形態研究的主要內容是土壤微壘結或稱土壤微構造。

土壤基體是由骨骼顆粒（skeletongrains）、細粒物質（plasma）和孔隙（voids）組成的。

骨骼顆粒，是指土中大於2微米的礦物質顆粒和有機殘遺物，在土壤形成過程中比較穩定，不易移動、再組織或凝聚。進一步細分時，大於10微米的叫骨骼顆粒，2—10微米的叫微骨骼顆粒（microscopicskeletongrains），再按骨骼顆粒的特徵和礦物組成又可細分為斑晶骨骼顆粒、粉砂質骨骼顆粒、微晶方解石顆粒等。

細粒物質，是指土壤形成過程中可移動、再組織和凝聚的部分，包括骨骼顆粒以外的細粉砂、粘粒、遊離氧化物和腐殖質等土壤物質。土壤孔隙，指固體土壤之間的空隙。土壤基體易與其周圍一般物質相區分的單獨物體，稱土壤形成物相（pedologicalteatures）它是反映特定的土壤形成過程的結果。

細粒物質微結（plasmicfabric）是土壤基體中細粒物質所僅有的土壤形成物相，是指細粒物質組成分在組合排列上起了明顯變化的離析物，也稱為細粒物質離析物（plasmicseparation）。

（soilmicroscopicfabric）是指可以藉助顯微鏡對未破壞構造的土壤薄片進行研究的土壤壘結狀況。不同的土類具有不同的微壘結特徵。土壤微壘結是四相結構系統，其固相基質構成所謂的土壤基體（S-matrix）。土壤基體可理解為最簡單的（原始的）結構體範圍內的物質，或者是構成非結構的，無結構的塊體的物質，其內可以有新生體出現。

土壤微壘結的分類是土壤微形態學的核心。這種分類主要包括兩個方面：一是土壤中的粗顆粒（稱為骨骼顆粒，一般大於粉砂粒）與細微顆粒（稱為細粒物質，包括細粉砂、粘粒、遊離三二氧化物和腐殖質等）的“相關分佈格式”（relateddistributionpattern）的類型；二是土壤中細粒物質所特有的微壘結，即細粒物質微壘結，它表現為“光性方位格式”（orientationpattern），指土壤細微顆粒在正交偏光鏡下的消光格式和異向性（anisotropy）。這種分類是單純以形態為根據的，不涉及其發生學根源，因為同一土壤微壘結可以從不同的發生學過程而來。

庫比恩納（W.L.Kübiena，1938）對土壤中的粗顆粒與細微顆粒的相關分佈格式進行研究，他根據土壤中礦物粗顆粒與細微顆粒兩種基本現象：一是礦物粗顆粒是裸露的還是外膜的，二是細粒物質呈何種形狀而存在，如外膜、橋鍵、支撐物、礦物顆粒間隙中的團聚體，或作為礦物粗顆粒的嵌埋介質。1973年R.Brewer在庫比恩納的分類基礎上新分出裸露的骨架成分、包被的骨架成分、嵌埋的骨架成分等分類體系，在各體系中還進行了更細的劃分。應當指出，這種簡單的相關分佈的微壘結類型還不能概括含有各種土壤物相，如多種膠膜、結核等等的土壤形態類型。

對於不透明或弱透明厚層（25μ）土壤薄片，往往遮蔽了結晶的和異向性的顆粒，在高倍顯微鏡下，由於聚光力強而能見到細粒物質離析物的光柱方位格式，因此按光柱方位格式分出離析物的和無離析物的細粒物質微壘結（sepicandasepicplasmicfabric）、波動消光的細粒物質微壘結（undulicplasmicfabric）、內質細粒物質微壘結（isoficplasmicfabric）、晶質細粒和複合細粒物質微壘結（crysticandcompoundplasmicfabric）等類型。

觀察土壤腐殖質形態的薄片，可以了解有機殘體分解和腐殖質化各階段的情況，腐殖質與無機成分怎樣結合，以及生物對於土壤結構形成的影響，還可探索各種土壤生物發生髮展的現象。

利用土壤微形態分析和水穩性測定，可獲得土壤團聚體的詳細數據，這好比人體肺部的X射線照片，土壤微形態照相圖可表明土壤的內部結構、團聚體含量、團聚體大小比例、形狀差異、土壤內表面積、微孔隙和團粒間的距離、土壤結構單一性或複雜性等，這可幫助定量地分析土壤結構內部生物的活動狀況和障礙因素等。J.M.Soilean等發現人工澱積粘粒膠膜混有氧化鐵時會降低植物對鉀素的吸收。土壤微形態分析與土壤結構研究等資料相互配合，還可幫助判明土壤養分和土壤水分狀況，對施肥和土壤水分管理等有實際指導意義。

不同類型的土壤有不同的土壤微結構，同一母質在不同環境條件下可形成不同類型的土壤微結構，特別是它們各個發生層次都有其特定的微壘結，從土壤微形態的薄片中可以看出這些現象，它不僅能作為鑒別土壤類型的指標，並可從新的角度闡明土壤的內在發生學本質。對長期濕潤和乾濕交替的濕潤熱帶高度風化土壤就更為必要。如紅化（redearthening）土壤、假潛育化土壤和硬

結的磚紅壤性土壤與那些尚未變化的棕色土（brownsoil）普遍很難區別，但是用土壤微形態技術就較易分辨。其中鹽基飽和的變種是熱帶最肥沃的土壤，不用土壤薄片技術就不能分清硬化磚紅物質與沼鐵礦硬層的區別。又如根據紅壤微形態學研究腐殖質的種類和發生過程與階段，可分辨出10種黑色石灰土和12種薄層土（rankers）的差異。庫比恩納按表土層中碎屑狀的與再結晶的碳酸鈣的比例，從土壤微形態學觀點可區分出濕潤黑色石灰土與夏旱黑色石灰土（xerorendzinas）的差別。

南北半球溫帶廣泛分佈的黃土型農業土壤組合具有一系列不同的土壤微壘結。土壤薄片的比較分析是判別這些土壤微壘結的唯一途徑。土壤微形態學已被公認是研究診斷性土壤發生學必要的手段之一，通過土壤微形態資料有助於說明許多土壤形成過程。

美國《土壤系統分類》一書中許多診斷性土層也有土壤微形態的土壤薄片鑒定。Eswaran，H.認為，微形態研究的目的大多在於幫助深入了解土壤發生學。例如，澱積性粘粒膠膜是鑒定粘化土層的標準之一。不但鑒定土壤類型需要應用土壤微形態技術，而且在繪製土壤圖，劃分土壤界限時也可利用這種技術進行檢查核實。

因此，荷蘭、英國和其他歐洲國家以及美國、澳大利亞和紐西蘭諸國的土壤調查或研究機構中，都先後成立了土壤微形態研究室。總之，通過土壤微形態能夠深入地研究土壤內部，從微觀世界探討土壤的面貌，豐富了土壤科學，使土壤科學更富有生命力。