土壤與土壤形成過程 何沛勝

土壤與成土作用 (Pedogenesis) 土壤是一動態體(Dynamic Body) 土壤的物理及化學特性 土壤剖面(Soil Profile) 影響土壤形成的因素 土壤形成過程 – 成土作用(Pedogenesis) 世界土壤分佈

土壤是一動態體(Dynamic Body) 土壤是一動態層(dynamic layer), 在這層內有複雜的化學, 物理及生物活動不斷地進行. 土壤會因應氣候, 地形及植被的狀況而進行調節, 若以上這些因素改變, 它亦會作出內部改變.

土壤物質 Soil Matters 固體 Solid 水 Water 空氣 Air 有機物質Organic及無機物質Inorganic 從降水, 表徑流, 下滲及地下水所組成的複雜化學溶液 空氣 Air 泥土孔隙Pore spaces – 充滿空氣及水份 田間持水量 Field Capacity 當降雨後(2-3天), 泥土從飽和狀態中, 泥土水經自由下滲及流動後仍保存在泥土的水份. 它是土壤保水性的指標

土壤的物理及化學特性 土壤顏色 土壤的紋理結構Soil Texture 土壤結構 Soil Structure 膠體Colloids, 盬基物質Bases及酸鹼度Acidity 土壤水

土壤顏色 Soil Colour 黑色 – 大量腐殖質(humus) 淺色 – 少腐殖質 紅色 – 較多的含鐵化合物 (涼溫帶氣候) – 溫帶草原 淺色 – 少腐殖質 (熱帶氣候) – 荒漠 紅色 – 較多的含鐵化合物 (排水良好) – 熱帶雨林 灰色及藍色 – 化合物在離子還原的狀態 (排水不良) – 沼澤

土壤的紋理結構 級別名稱 直徑 (毫米) 粗砂礫 幼砂礫 大於 2 1.0 - 2 粗砂 中砂 幼砂 非常幼砂 0.5 - 1 1.0 - 2 粗砂 中砂 幼砂 非常幼砂 0.5 - 1 0.25 - 0.5 0.1 - 0.25 0.05 - 0.1 粉砂 Silt 0.002 - 0.05 黏土 Clay 少於 0.002

土壤紋理結構 Soil Texture 黏土 粉砂(%) 黏土 中壤土 砂 砂(%) 輕壤土

土壤紋理結構 Soil Texture 砂, 粉砂及黏土的比例 土壤紋理結構 保水性質(Water-retention properties) 壤土Loam結構是最適合植物生長.

土壤紋理結構 Soil Texture 砂質壤土 黏土壤土 壤土 砂 黏土 粉砂 粉砂黏土 粉砂壤土

土壤結構 Soil Structure 塊狀 棱柱狀 片狀 碎屑狀 / 粒狀

土壤結構 Soil Structure 獨立個的泥土顆粒聚合一起成為塊狀(lump)或自然土壤結構體(peds). 土壤結構對是否容易耕作有重要意義 碎屑狀/粒狀結構: 最適合種籽發芽生長

土壤膠體 Soil Colloids, 鹽基物質Bases及 酸鹼度Acidity 無機物Inorganic: 微細黏土(黏土礦物)的化學特質 有機質Organic: 腐殖質Humus

鹽基物質 Bases 黏土礦物帶負電. 它會吸引其他表面帶正電的礦物離子(cation)以達致中性(neutralized)的情況. 鈣 (C), 鎂 (Mg), 鉀 (K) and 鈉 (Na) 這些帶正電礦物便是 – 鹽基物質Bases 而這些鹽基物質亦正是植物所需的養份.

鹽基物質 Bases 分解者把動物及植物遺骸分解,令鹽基物質能循環不息地返回泥土. 泥土中的鹽基物質可以經人為補充 – 肥料 鹽基物質是植物生長所必需的養份.

酸鹼度 Acidity 量度酸鹼度是pH值.

泥土水 Soil Water 它是極複雜的化學溶液. 它是被稀釋的溶液, 當中物質包括重碳酸鹽bicarbonates, 硫酸鹽sulfates, 氯化物chlorides, 硝酸鹽nitrates, 磷酸鹽phosphates, 各類的矽酸鹽silicates(鈣, 鎂, 鉀, 鈉及鐵).

泥土剖面 Soil Profile 根據泥土内不同的紋理結構, 顏色及連續性而出現不同的分層 土壤層Soil horizons 風化層Regolith 底岩 / 母岩Bedrock

泥土剖面Soil Profile A層 B層 C層 D層 淋溶層 / 淋失層 Zone of eluviation 地面 泥土剖面Soil Profile 落葉及有機碎屑 部份被分解的有機碎屑 深色及含有豐富腐殖質 淺色, 有機質及膠質的淋溶區 (黑鈣土缺少此層) 真土 A層 淋溶層 / 淋失層 Zone of eluviation B層 澱積層 Zone of illuviation C層 風化 / 半風化物質Weathered material D層 未風化岩石Unweathered rock 過渡往B層, 但較近似A層 過渡往B層, 但較近似B層 顏色較深, 大量膠質在此沉積 過渡往C層 沼澤中的潛育層Glei

影響土壤形成的因素 被動成土因素 Passive Formers 主動成土因素 Active Formers 母岩 Parent materials 地形 / 地勢 Topography/ Landform 時間 Time 主動成土因素 Active Formers 氣候 Climate 生物因素 Biotic factor

被動的成土因素 Passive Formers 母岩 Parent Material 地形 / 地勢 Topography / Landform 時間 Time 年輕的泥土或發展欠佳的土壤缺乏明顯的分層

主動成土因素 – 氣候 Climate 濕氣, 影響 化學及生物活動 過多降水 – 淋溶作用eluviation及澱積作用 illuviation 過多蒸發 – 毛細管作用capillary action

主動成土因素 – 氣候Climate 溫度, 影響 化學反應 Chemical reaction 細菌活動 Bacterial activities 分解速率 Rate of decomposing

主動成土因素 – 氣候Climate 風: 較次要的因素 增加蒸發 令泥土再分布 (吹走及沉積)

主動成土因素 – 生物因素 植被 Vegetation 提供腐殖質, 固定泥土及藉著蒸騰作用吸收泥土水以抵消泥土水的下滲 保持土壤肥力 不同類型的植物需要不同比例的鹽基物質. 樹: 需要較少的鈣及鎂 草: 需要較多的鈣及鎂

主動成土因素 – 生物因素 由細菌至大型動物 機械作用 例: 蚯蚓挖地洞 例: 人類挖掘隧道 化學作用 例: 有機酸

土壤形成過程 風化 Weathering 土壤生成作用 Soil genesis 參考中文大學Powerpoint 物理, 化學及生物 潻加Additions, 流失losses, 轉換transformation, 移位translocation 參考中文大學Powerpoint

氧化土(Oxisols)及旱成土(Aridisols) 參考中文大學Powerpoint 參考氧化土及旱成土的特別成土過程

世界土壤分布模式 顯域土 Zonal Soil 泛域土 Azonal Soil 隠域土 Intrazontal Soil 發展完成,成熟的泥土. 氣候是最主要的成土因素. 泛域土 Azonal Soil 不成熟及發展較差的泥土 隠域土 Intrazontal Soil 發展完成,成熟的泥土. 以地區因素(local factors)是最主導的成土因素.

世界土壤分佈