土壤对我们来说是最为熟悉的物质，我们脚下走的路，植物生长的土地以及生活用水的来源都是和土壤有着密切的关系。土壤不仅是我们人类生活的基础而且也是地球上最主要的一种物质。没有土壤的存在就不会有植物的生长，也就没有人类生活物质的来源。既然土壤对我们如此的重要，那么你对土壤都有哪些了解呢？你知道土壤是如何形成的吗？你又了解它的结构是怎么样的吗？如果你还在为这些问题而迷惑不解，那么就让本书带你去了解关于土壤的一些基本知识吧！
原始的地球上是不是就存在土壤呢？那些黑黑黄黄的物质究竟是怎么来的呢？其实，土壤的质变和形成需要经历很长时间的，与外界各类条件，如气候、地质运动、温度等密切相关。
为此，一些科学家对此做了很多研究，关于土壤的形成也众说纷纭。其中，以俄国著名科学家道库哈耶夫建立的土壤的形成因素学说最具权威性，后来其他土壤研究学者以此为基础进行了更深的研究和拓展。
道库哈耶夫认为土壤的性质是由气候、生物、地形、母质和时间等综合成土因素所决定的。土壤是地球陆地表面具有一定肥力且能够生长植物的疏松表层（包括海、湖浅水区）。它是地球岩石圈上的附着物，外力（风力、人力、水力等）可以搬动土壤。
1.土壤形成的母质因素
风化作用使岩石破碎，其理化性质改变，形成结构疏松的风化覆盖地表，便是我们通常所说的土壤母质。如果风化壳保留在原地，形成残积物，便是残积母质；如果在重力、流水、风力、冰川等作用下风化物质被迁移形成崩积物、冲积物、海积物、湖积物、冰碛物和风积物等，则称为运积母质。成土母质是土壤形成的物质基础和植物矿质养分元素（氮除外）的最初来源。
母质代表土壤的初始状态，它在气候与生物的作用下，经过上千年的时间，才逐渐转变成可生长植物的土壤。所以土壤的原始性质取决于母质，且有些特性是经久永固的。冲积物是指河流沉积作用形成的堆积物，它是组成冲积平原的主要堆积物。冲积物具有良好的分选性，随着搬运能力的减弱，一般是粗的、比重大的先沉积，细的、比重小的后沉积。
冰碛物是指冰川搬运和堆积的石块和碎屑物质。冰碛物主要通过刨蚀和挖蚀从冰床上获得物质，也可以通过雪崩，冰崩及山坡上的块体运动等带来大量碎屑物质。可据其所置位置分类：表碛、内碛、底碛、侧碛、中碛等等。冰碛物的主要特征是碎屑颗粒大小不一，泥、砾混杂，没有层理；砾石磨圆度不好，形状各异。
2.土壤与母质的“种种情结”
母质对土壤的物理性状和化学组成均产生重要的作用，这种作用在土壤形成的初期阶段最为显著。随着成土过程进行得愈久，母质与土壤间性质的差别也愈大，尽管如此，土壤中总会保存有母质的某些特征。
首先，成土母质的类型与土壤质地关系密切。不同造岩矿物的抗风化能力差别显著，其由大到小的顺序大致为：石英→白云母→钾长石→黑云母→钠长石→角闪石→辉石→钙长石→橄榄石。因此，发育在基性岩母质上的土壤质地一般较细，发育在石英含量较高的酸性岩母质上的土壤质地一般较粗；发育在残积物和坡积物上的土壤含石块较多，而在洪积物和冲积物上发育的土壤具有明显的质地分层特征。
其次，土壤的矿物组成和化学成分深受成土母质的影响。不同岩石的矿物和组成元素差别很大，使其发育成的土壤的矿物组成也就不同。发育在基性岩母质上的土壤，含角闪石、辉石、黑云母等深色矿物较多；发育在酸性岩母质上的土壤，含石英、正长石和白云母等浅色矿物较多；其他如冰碛物和黄土母质上发育的土壤，含水云母和绿泥石等粘土矿物较多，河流冲积物上发育的土壤亦富含水云母，湖积物上发育的土壤中多蒙脱石和水云母等粘土矿物。从化学组成方面看，基性岩母质上的土壤一般铁、锰、镁、钙含量高于酸性岩母质上的土壤，而硅、钠、钾含量则低于酸性岩母质上的土壤，石灰岩母质上的土壤，钙的含量最高。碳岩的主要成分是碳酸。
3.土壤形成的气候因素
气候对于土壤形成具有直接影响和间接影响两个方面。直接影响指通过土壤与大气之间经常进行的水分和热量交换，对土壤水、热状况和土壤中物理、化学过程的性质与强度的影响。通常温度每增加10℃，化学反应速度平均增加1～2倍；温度从0℃增加到50℃，化合物的解离度增加7倍。
温度和气候的改变会影响土壤中微生物的活动和繁衍，而微生物又决定土壤中有机物的含量。比如在寒冷的气候条件下，一年中土壤冻结达几个月之久，微生物分解作用非常缓慢，使有机质积累起来；而在常年温暖湿润的气候条件下，微生物活动旺盛，全年都能分解有机质，使有机质含量趋于减少。
气候还可以通过影响岩石风化过程以及植被类型等间接地影响土壤的形成和发育。一个显著的例子就是，从干燥的荒漠地带或低温的苔原地带到高温多雨的热带雨林地带，随着温度、降水、蒸发以及不同植被生产力的变化，有机残体归还逐渐增多，化学与生物风化逐渐增强，风化壳逐渐加厚。
4.土壤形成的生物因素
生物是土壤有机物质的制造者和土壤形成过程中最活跃的因素。土壤的本质特征表现在肥力的产生和生物的作用。
岩石表面在适宜的光照和湿度条件下滋生出苔藓类生物，它们吸取雨水中溶解的微量岩石矿物质得以生长，同时产生大量代谢物质对岩石进行生物风化；随着苔藓类的大量繁殖，生物与岩石之间的相互作用日益加强，经过长期风蚀与风化后，表面慢慢地形成了土壤；此后，一些高等植物在年幼的土壤上逐渐发展起来，形成土体的明显分化。
在生物因素中，植物起着最为重要的作用。绿色植物有选择地吸收母质、水体和大气中的养分元素，并通过光合作用制造有机质，然后以枯枝落叶和残体的形式将有机养分归还给地表。不同植被类型的养分归还量与归还形式的差异是导致土壤有机质含量高低的根本原因。例如，森林土壤的有机质含量一般低于草地，原因是草类根系茂密且集中在近地表附近，树木根系分布较深，只能以落叶的形式归还机质。动物除以排泄物、分泌物和残体的形式为土壤提供有机质，并通过啃食和搬运促进有机残体的转化外，有些动物如蚯蚓、白蚁还可通过对土体的搅动，改变土壤结构、孔隙度和土层排列等。微生物在成土过程中的主要功能是有机残体的分解、转化和腐殖质的合成。
5.土壤形成的地形因素
地形对土壤形成的影响主要是通过引起物质、能量的再分配间接地作用于土壤的。在山区，由于温度、降水和湿度随着地势升高而显现不同的气候和植被带，导致土壤的组成成分和理化性质均发生显著的垂直地带分化。对某些山区土壤特性的考察发现，土壤有机质含量、总孔隙度和持水量均随海拔高度的升高而增加，而土壤的酸碱度值随海拔高度的升高而降低。
此外，坡度和坡向也可改变水、热条件和植被状况，从而影响土壤的发育。在陡峭的山坡上，由于重力作用和地表径流的侵蚀往往使疏松地表物质的迁移，难以形成深厚的土壤；坦荡的平地，地表疏松物质的侵蚀速率较慢，土母质能够在稳定自然环境下发育成深厚的沃土。
当然，阳光的影响力也比较大。阳坡由于接受太阳辐射能多于阴坡，温度状况比阴坡好，但水分状况比阴坡差，植被的覆盖度一般是阳坡低于阴坡，从而导致土壤中物理、化学和生物过程的差异。
6.土壤形成的时间因素
在上述各种成土因素中，母质和地形是比较稳定的影响因素，气候和生物则是比较活跃的影响因素，它们在土壤形成中的作用会随着时间和环境的改变而不断变化。因此，土壤是由土不断发生质变的自然实体，且它的形成过程相当缓慢。极易受自然环境及坚硬岩上的残积母质的影响，例如在沙丘土中典型灰壤的发育需要1000～1500年。但在变化比较缓和的环境条件中，以及利于成土过程进行的疏松成土母质上，土壤剖面的发育要快得多。
土壤发育时间的长短称为土壤年龄。从土壤开始形成时起直到目前为止的年数称为土壤的绝对年龄。例如，北半球现存的土壤大多是在第四纪冰川退却后形成和发育的。高纬地区冰碛物上的土壤绝对年龄一般不超过一万年，低纬未受冰川收用地区的土壤绝对年龄可能达到数十万年至百万年以上，其起源可追溯到第三纪。
土壤的相对年龄是由土壤的发育阶段和发育程度所决定的。在适宜的条件下，成土母质首先在生物的作用下进入幼年土壤发育阶段，特点是土体很薄，有机质在表土积累，化学——生物风化作用与淋溶作用比较弱，剖面开始分化，土壤的性质在很大程度上还保留着母质的特征。随着不同分化层的形成和发育，土壤逐渐成熟。成熟阶段的特征是：有机质积累旺盛，易风化的矿物质强烈分解，在淀积层中粘粒大量积聚，土壤肥力和自然生产力均达到最高水平。再经过相当长的一段时间以后，成熟土壤趋向衰退开始出现强烈的剖面分化，出现了比以前更多的土层，并使原来分化层的特征发生显著差异，有机质累积过程减弱，矿物质分解进入最后阶段，土壤的肥力和自然生产力都明显降低。滋生力和自我修复力也趋向衰弱。此时的土壤就进入了老年阶段。由此我们也可以看出，随着时间的推移，不同阶段的土壤具有不同的特征。土壤在时间的作用下，和其他生物一样，也要经历从幼小到老年的一个生长过程。
7.土壤形成的人类因素
除了上述土壤形成的五大自然成土因素之外，人类生产活动对土壤形成的影响也是不容忽视的。人类因素的影响主要表现在，成土过程的土壤的形成及演化。首先影响最为突出的是改变地表生态状况，典型例子如农耕、农作、农植。它以稻、麦、玉米、大豆等粮食作物代替天然植被，使地表植物群落结构单一，生态环境薄弱。再次，人类通过耕耘改变土壤的结构、保水性、通气性；通过灌溉改变土壤的水分、温度状况；人类收获了农作物，剥夺了土地有机物物质的归还。改变土壤的养分循环状况，并且不能科学地利用肥料补充土壤所需的养分，从而使土壤的营养元素组成、数量和微生物活动等，变得贫乏脆弱。最终将自然土壤改造成为各种耕作土壤。人类活动对土壤的积极影响是培育出一些肥沃、高产的耕作土壤，如水稻土等；同时由于违反自然成土过程的规律，造成了土壤退化，如肥力下降、水土流失、盐渍化、沼泽化、荒漠化和土壤污染等消极影响。土壤的形成是由五大自然因素和人为因素综合作用的结果。那么，土壤拥有一个怎样的形成过程呢？其实，土壤的形成过程就是一个复杂的物质与能量迁移和转化过程的综合。其中，母质（母岩）与生物之间的物质和能量交换就是遵循能量守恒定律；母质与气候之间相互作用，所释放出的能量以及和水分之间的渗透浸蚀是这一总过程丧失能量的基本动力；土体内部物质和能量的迁移、转化则是土壤形成过程的实在内容。此外，土壤形成是随时间而进行的，它经历了从无到有，由简单到复杂，从低级到高级的转化，一个复杂的螺旋式上升的过程。并且，土壤的形成是在一定地理位置、地形和地球重力场下进行的。这些因素决定着土壤形成的过程中速度、方位、移动及分布。
土壤形成过程主要包括：原始土壤的成土过程，有机质积聚过程，黏化过程，钙积与脱钙过程，盐化与脱盐过程，碱化与脱碱过程，富铝化过程，灰化、隐灰化和漂灰化过程，潜育化和潴育化过程，白浆化过程和熟化过程等。
原始土壤的形成过程中伴随着生物的变化，是指从岩石露出地表后，微生物和低等微生物到高等植物定居之前形成的土壤过程。该过程分为三个阶段。首先是“岩漆”阶段，出现的生物为自养型微生物，如绿藻、硅藻等；其次为“地衣”阶段，各种异养型微生物，如细菌、黏液菌、地衣组成的原始植物群落，着生于岩石表面与细小孔隙中，通过生命活动促使矿物质进一步分解，不断增加细土和有机质成分；最后是“绿被”阶段，苔藓植物繁生生物风化与成土过程的速度大大增加，为高等绿色植物的生长准备了肥沃的基质。高山酷寒气候条件下的成土作用主要是以原始过程为主。有些原始成土过程也可以与岩石风化同时同步进行。
土壤的形成过程是伴随着有机质的积聚，有机质积聚过程是在木本或草本植被下，有机质在土体上部聚沉积累的过程。这一过程在各种土壤中都存在，是生物因素在土壤中发展变化的结果和具体表现。但是，生物创造有机质及其分解和积累又受大气的水、热条件及其成土因素综合作用的影响，所以，作为成土过程的有机质积聚作用又分为腐殖化过程、粗腐殖化过程、泥碳化过程等。
土壤的黏化是土壤剖面中黏粒形成和积聚，可以分为残积黏化和淀积黏化。前者是土壤风化作用形成的黏粒产物，由于缺乏稳定的下降水流黏粒没有向深土层移动，而就地积聚，形成一个明显的黏化或软质化的土层，其特点是土壤颗粒只表现由粗变细，结构上的黏粒膜不多，残积黏化过程多发生在温带的半湿润和半干旱地区的土壤中，黏化层厚度随土壤湿度的增加而增加。后者是风化和成土作用形成的黏粒，由上部土层向下悬迁和淀积而成的，这种黏化层有明显的光性定向黏粒，结构面上的胶膜较多。淀积黏化则多发生在温暖带和北亚热带湿润地区的土壤中。
钙积淀和脱钙过程是干旱、半干旱地区土壤中钙的碳酸盐发生移动积累的过程。在季节性淋溶条件下，易溶性钙、镁、盐随雨流失，部分钙、镁、盐以胶体和饱合溶液的形式存在于土壤的表层，残存的钙离子与植物残体分解时产生碳酸结合，形成重碳酸钙，随雨水向下移动和淀积，形成钙积层，含碳酸钙一般在10%～20%之间。碳酸钙淀积的形态有粉末状，假菌丝体、眼斑状、结核状或层状等。
盐化与脱盐过程是指土体上部易溶性盐类积聚的过程。可分为现代积盐过程和残余积盐过程。地表水地下水及母质中的盐分在强烈的蒸发作用下，通过蒸腾拉力及土壤中水溶液的垂直水平向上部的移动，在地表积聚的过程称为现代积盐；已脱离地下水、地表水的影响，而表现为残余积盐特点的过程是残余积盐。盐化土壤中的盐分主要是一些中性的盐。土壤中的可溶性盐通过降水或人为灌溉、开沟排水，降低地下水位，迁移到下层或排出土体，这一过程称为脱盐过程。碱化与脱碱过程是指钠离子在土壤胶体上积累，使土壤呈强碱性反应，并形成物理性质恶化的碱化层的过程，该过程又称为钠质化过程。碱化过程的结果可使土壤呈强碱性，一般酸碱值大于9.0，土壤物理性质极差，作物生长困难。脱碱过程是指通过淋洗和化学改良，使土壤碱化层中的钠离子及易溶性盐类减少，胶体的钠饱和度降低。在自然条件下，碱土的酸碱值很高，可使表层中的腐殖质扩散、淋失，从而形成一些氧化物（碱类脱水后形成氧化物）。这一过程的长期发展，可使表土变为微酸性，质地变轻，原碱化层变为微碱，这是一个自然脱碱的过程。
富铝化过程又称为脱硅过程，是指土壤中脱硅、富铁铝的过程。它是热带、亚热带地区土壤物质由于矿物的风化，形成弱减性条件。随着可溶性盐、碱金属和碱土金属盐及硅酸的大量流失，而造成铁铝在土体内相对富集的过程。
此外，土壤的灰化、隐灰化和漂灰化过程，潜育化和潴育化过程，白浆化过程和熟化等过程，也是土壤演变过程中的必经过程，它们对于土壤的形成也有着很重要的作用。
总之，土壤的形成是个漫长的过程，是一个多方面、多方位、多元化相互作用的过程。健康的土壤离不开众多因素中的任何一个。
