福建省图书馆

每种土壤的形成都受一定成土条件和成土过程支配。一种土壤的形成是几种成土因素共同作用的结果。在福建亚热带生物气候条件下，土壤形成是富铝化和生物富集两个过程长期作用的结果，人类活动也给予深刻的影响。为揭示其成土特点，现分述如下：
  （一）风化淋溶与脱硅富铝化作用
  福建高温高湿的气候决定了土壤的风化淋溶作用较为强烈，表现在原生矿物的风化较为彻底，长石及含铁矿物含量较低。据重矿物成分分析结果（表4-1）。在酸性结晶岩风化物上发育的各类土壤中，长石类矿物平均含量为2.2%～26.2%，其含量顺序是，黄壤＞黄红壤＞红壤＞赤红壤；含铁矿物平均含量1.13%～3.97%；石英相对含量较高，平均72.1%～96.6%，其含量顺序是赤红壤＞红壤＞黄红壤＞黄壤。以长石矿物含量与石英含量的比值（fi值）表示矿物的风化度，fi值愈大矿物风化作用愈弱，其比值顺序是：黄壤＞黄红壤＞红壤＞赤红壤，表明赤红壤风化作用较为强烈。镜下观察结果，赤红壤中长石和石英颗粒形态多为滚圆或次滚圆。而红壤中长石和石英颗粒形态则多为次滚圆或棱角状，同样证明赤红壤中原生矿物化学风化作用较为强烈。至于含铁矿物含量同样以赤红壤最低，但变化规律不如长石和石英明显，而且变异系数较大，这可能是受局部地形的影响，其淋溶作用强度不同所致。
  硅和盐基元素强烈淋失而铁、铝、钛等氧化物相对富集，系福建土壤形成的主要特点。随着原生矿物的风化，矿物中盐基元素首先遭受淋失，硅的氧化物亦相继淋失，而铁、铝氧化物则相对积累，这种脱硅富铝化过程是福建土壤的主要的成土过程。据全省分析资料统计，土壤的风化淋溶系数[ba值=（K20+Na20+Ca0+Mg0）/A1203]很小，与两广、湖南小于0.20的报道相仿，进一步表明土体盐基强烈淋失，其强度从黄壤向赤红壤增强，但各元素的淋失程度有所不同。
  母岩是土壤形成的物质基础。关于成土过程中元素的迁移和积累，经计算假定铝在不移动情况下的淋溶系数（迁移量）和成土富集系数，其规律基本一致无论是南亚热带的赤红壤，还是中亚热带的红壤、黄壤，硅的平均迁移量均达43%～61%，钙、镁、钾、钠迁移量更大，最高可接近100%。
  随着盐基元素的淋溶，土壤中交换性盐基含量随之降低，土壤呈酸性、强酸性反应，pH值多在4.5～5.5之间。土壤交换性酸几乎以铝离子为主，代换性铝饱和度大于84.5%（基性岩红壤例外），并随风化度增强，代换性铝饱和度升高。由于土壤吸收性阳离子以铝为主，导致土壤盐基饱和度急剧下降。除基性岩发育的土壤和滨海盐土外，自然土壤的盐基饱和度平均值22%。已有的研究表明，pH值5.2是铝离子开始参与土壤交换反应的临界pH值。超过PH5.2，铝离子开始沉淀出来。因此，福建土壤中交换性铝饱和度通常达到80%以上。应该指出，沿海台地及海岛土壤，由于几经海侵海退以及长期受海风的影响，一般交换性盐基含量较高，盐基饱和度多在30%以上，pH＞5.5，交换性铝饱和度明显降低。
  如前所述，在风化成土过程中，土体中游离硅和盐基元素不断被淋失，而铁、铝、钛氧化物则相对富集。由表4-4列出的富集系数（土体/母岩）可以看出，土体中Fe₂0₃、AL₂〇₃、Ti0₂明显富集，富集系数平均值分别为5.24～6.92；1.33～1.76和2.90～3.50。各类土壤富集系数的顺序是：红壤＞赤红壤＞黄红壤＞黄壤。值得注意的是，绝大多数剖面铁、铝、钛的富集系数都是红壤大于赤红壤，这种现象有待深入研究。在风化成土过程中，元素的迁移和富集还受岩石的矿物组成和化学性质所制约。
  石灰岩中碳酸钙含量占90%以上，在风化成土过程中，以化学溶蚀作用为主，钙、镁的淋溶特别强烈，土体中CaO、MgO的富集系数小，分别为0.007和0.12；而硅、铁、铝、钛则明显富集。硅的富集系数为24.78，铁、铝、钛氧化物富集系数分别为15.22、30.51、14.40。酸性结晶岩以石英和铝硅酸盐为主要成分，在福建生物气候条件下，化学风化作用强烈，硅和盐基元素均有明显淋溶，而Fe₂0₃、AL₂〇₃、Ti0₂明显富集，其富集系数分别为4.07%～7.47%、1.59%～1.72%、1.29%～13.6%。基性火成岩中含有较多的铁、镁矿物和基性斜长石，岩石中硅含量较低，而盐基元素和铁含量较高，在风化成土过程中，盐基元素受强烈淋溶，其富集系数为0.05～0.15；硅也受强烈淋失，富集系数为0.73，而铁、铝、钛氧化物则有明显富集，其富集系数分别为1.46、1.79和1.37。
  土壤矿物元素的淋淀系数（淀积层某元素含量％-淋溶层某元素含量％/淀积层某元素含量％）是地球化学过程的一个重要指标。如图4-2所示，黄壤中的A1203及Ti〇2的淋淀系数突然升高，其原因尚待探明。但从图中不难看出，福建土壤脱硅作用开始显示出来，而铁、铝富集相当明显。其脱硅富铝化程度从赤红壤向红壤、黄红壤、黄壤呈减弱趋势。由于铁、铝、钛氧化物明显淋淀，尤其铁的淋淀更为明显，因而淋溶层的硅相对含量增加，淋淀作用不明显。由于化学的淋淀作用和机械的水平方向的淋失（如土壤侵蚀），导致土壤剖面的明显分异。表现出淋溶层粘粒（<0.002毫米）含量普遍低于淀积层和底土层。据统计资料，土壤粘粒的淋淀指数（淀积层粘粒含量％/淋溶层粘粒含量％）均在1.13～1.87之间，与广东罗浮山土壤粘粒淋淀指数1.3～1.9基本一致。
  据文献资料，土壤粘粒的硅铝率和硅铁铝率，系衡量脱硅富铝化强度并作为铁铝土纲分类的指标。从这次土壤普查资料看，福建土壤粘粒（<0.001毫米）部分硅铝率一般在1.96～2.24之间，硅铁铝率在1.55～1.87之间，高于砖红壤（Si〇₂/Al₂O₃1.5～2.0），低于黄棕壤（Si0₂/Al₂0₃>2.5），表明福建土壤脱硅富铝化过程比较强烈。但各土类之间硅铁铝率有较大的重叠现象，且出现从赤红壤向黄壤降低的趋势，与历来文献报道相反。因此，作为分类指标应用，尚有一定困难。而土壤粘粒部分的铝化系数则是富铝化作用的一面镜子。本省土壤B层粘粒部分的铝化系数变动在0.195～0.257间，且铝化系数从赤红壤向红壤、黄红壤、黄壤递减（表4-7）。各土类之间次生粘土矿物组成也呈规律的变化，即随海拔升高，从赤红壤到黄壤，粘土矿物中高岭石成分逐渐减少，而水云母及铝蛭石成分则有逐渐增加趋势（。这就从另一侧面说明，从赤红壤到黄壤，脱硅富铝化有减弱趋势。
  在现代成土过程中，土体中铁铝矿物不断被分解游离，并以各种形态氧化物存在于土壤中，。据分析结果统计，福建富铁铝土壤中，游离铁含量在1.5%～6.3%之间，游离铁占全铁的百分数（铁游离度）为30%～76%。在福建温暖干湿季节交替明显的气候条件下，既有利于矿物中铁铝的分解游离，又利于游离铁的晶质化。因此，土壤中游离铁多以晶质铁形态存在（如赤铁矿、针铁矿）。一般晶质铁占游离铁的70%～95%（晶化度），而活性铁只占游离铁的5%～10%（活化度）。由于铁的游离淋溶和晶质化淀积的结果，铁的剖面分异十分明显，全铁和游离铁含量均以淀积层最高，淋溶层最低。随着海拔升高，水热条件的变化，土体中铁的形态亦有明显差异。总的变化趋势是：随着海拔升高，铁的游离度和晶化度降低，而活化度增高，这与福建师范大学地理系的研究结果基本一致，表明富铁铝化作用随着海拔升高，有减弱的趋势。
  土体中活性氧化铁、铝（用草酸提取的氧化物）与粘粒含量的比值，可代表土壤中活性铁铝的水合系数。从分析结果看，山地土壤随着海拔升高，水合系数明显提高。从赤红壤水合系数平均1.26，红壤水合系数平均1.59，黄红壤平均4.71到黄壤平均为5.33，表明水化作用随海拔升高而增强。
  综上所述，脱硅富铁铝化是福建土壤的主要成土过程，其特点是：①原生矿物风化较为强烈，但仍残存一定数量的铁质化岩肩和可风化矿物（如长石类矿物），说明土壤风化度较深，但未达到最深阶段；②硅和盐基元素淋溶强烈，盐基饱和度低，矿质营养较为贫乏；③铁、铝、钛氧化物明显聚积，其富集强度界于砖红壤和黄棕壤之间；④富铁铝化作用，在现代成土过程中仍在进行，表现在铁的游离度较高；⑤次生粘土矿物不断形成，粘粒含量较高，粘土矿物组成以高岭石为主。上述特点因土壤类型不同而呈有规律的变化。
  （二）生物物质循环
  福建省气温较高，雨量充沛，既有利于植物生长，.也有利于有机物质的分解，因此，植物生长量大，有机质的分解率高，生物与土壤间的物质和能量交换十分活跃。据研究，亚热带次生阔叶林（栎树、檫树林）下凋落物（干物质）可达38.3公斤/公顷，按干物质折算每年可归还土壤的元素，相当于N8.5公斤，P₂0₅4.8公斤，K₂09.1公斤ＣaO13.0公斤，MgO2.9公斤；而保护较好发育成熟的南亚热带季雨林（南靖和溪），年凋落物高达74.58公斤/公顷，年分解率90%以上，年归还灰分元素达49.76公斤，足见本省生物量与归还量十分丰富。但由于人类活动的影响，大面积原生植被为次生植被和人工植被所代替，从而改变了生物与土壤间物质交换的强度。次生木荷林，年凋落物20～22.22公斤/公顷；次生马尾松林，年凋落物18.22公斤/公顷；人工杉木林，年凋落物只有8.89公斤/公顷。说明植被类型不同，生物物质循环数量差异很大。
  在农田生态系统中，耕作制度及作物类型不同，生物物质循环的强度也大不一样。但总的来说，福建地处亚热带，作物生长季长，复种指数高，生物物质循环十分旺盛。漳州市平均每亩稻田（双季稻）年生物量为89.98公斤/公顷（不包括田间杂草及微生物量），略高于南亚热带季雨林的生物量，为中亚热带次生阔叶林的2倍多。但由于人们收获的影响，年归还量远不如自然植被的归还量，若能做到一季稻草回田，总归还量为21.23公斤/公顷，基本可达生物循环的物质平衡。
  由于水热条件、植被类型不同及人类活动的影响，各地生物量及归还量有明显差异，各类土壤有机质贮量差异悬殊。滨海风沙土原生植被稀疏，尽管近期营造木麻黄防风林，生物量虽高，但凋落物不多，且多被人们当燃料而烧毁，归还量甚微，加上土壤干燥，矿化作用较为强烈，有机质含量仅有4.80±0.50gkg⁻1，这些地区的土壤是福建有机质含量最低的自然土壤。赤红壤上的原生植被为南亚热带季雨林，目前大部分被木麻黄、相思树、马尾松、桃金娘、芒萁骨等组成的次生植被所替代，郁闭度较差，生物量低，凋落物数量不多，在高温多雨的气候条件下，微生物的矿化作用十分强烈，土壤有机质含量只有15.7±2.lOgkg-1。红壤地区原生植被为常绿阔叶林，目前也多被马尾松、杉木、灌丛、草本植被所代替，植被郁闭度较高，生物量较大，凋落物较多，微生物矿化作用亦较赤红壤弱，土壤有机质相对有所积累，平均含量为37.0±17.708kg-1。黄壤地带热量条件较同纬度红壤区略低，湿润度较大，植被为常绿落叶阔叶林或针阔叶混交林，林下草被茂密，生物量较大，且低温潮湿的气候条件抑制了微生物活动，有机质矿化作用减慢，有机质含量为49.6±0.20gkg-1。可见，土壤有机质贮量除受生物积累量支配外，与有机质矿化条件密切相关。总的趋势是：随海拔升高，生物年生长量减少，但植被保存较好，总生物量明显增加，加上有机质矿化作用减弱，土壤有机质含量有增加的趋势，顺序是：山地草甸土（92.9gkg-1）＞黄壤（49.6gkg-1）＞红壤（38.2gkg-1）＞赤红壤（15.7gkg-1）＞风沙土（4.8gkg-1）。土壤有机质的C/N比值亦随海拔升高而增大，其顺序是：黄壤（15.3）＞红壤（14.8）＞赤红壤（12.1）＞风沙土（9.6），与有机质含量的顺序基本一致，说明矿化作用随海拔升高而减弱。
  在福建特有水热条件下，有机质矿化较为彻底，有利于结构简单的腐殖物质的形成，腐殖质组成以富里酸占优势，而土壤腐殖质组成有从南亚热带向中亚热带变化的规律。无论是胡敏酸含量还是H/F比值，均有从南亚热带的赤红壤向中亚热带红壤降低的趋势。这与丘陵腐殖质形成的地带性学说似有矛盾。但生物气候并不是决定腐殖质组成的惟一因素，同一生物气候带由于局部水热条件的差异，或由于母质和植被类型的不同，土壤腐殖质组成和胡敏酸的性质也会有不小的差异。本省受季风气候和地势等影响，南亚热带赤红壤分布区除水量要比中亚热带红壤分布区少，气温又稍高，这种水热条件可能更有利于胡敏酸的缩合。
  （三）耕作熟化影响
  漫长的人为灌溉、耕作、施肥以及年复一年的种植和收获，对土壤的形成条件、成土过程均带来深刻的影响。人为活动的结果使起源土壤逐步形成具有人工培育特征的土壤，这种特殊的成土过程，称之为“熟化过程”。这一过程是福建耕作土壤的主导成土过程。根据利用方式和发育方向不同，可分水耕熟化和旱耕熟化两种。
  1.水耕熟化特点
  水耕熟化是水稻土特有的成土过程。自然土壤经植稻后产生一系列变化。
  有机质积累和组成的变化，是土壤熟化的重要物质基础。随着施肥水平的提高和耕作日趋精细，有机质含量不断提高，腐殖质品质也变好。由弱度熟化的黄泥田到高度熟化的乌黄泥田，耕层有机质含量由23.7gkg-1增至39.6gkg-1，提高0.67倍。H/F比值由0.33增至1.20，提高2.63倍。
  酸性和盐基高度不饱和的红壤、赤红壤，经耕作，特别是植稻，由于施肥给土壤带入大量有机和无机矿质元素，使土壤盐基元素得到补充和重新分配，逐渐形成盐基饱和度较高的红壤性水稻土。由表4-10可见，耕层盐基饱和度随熟化度提高而增大。黄泥田表层盐基饱和度为23.76%，而乌黄泥田则上升到70.11%。
  由于盐基离子的淋淀，引起盐基组分在土体中的再分配。随熟化度提高，盐基组分愈向下层移动。如荒地红壤心土层盐基饱和度仅7.9%，而灰黄泥田P层盐基饱和度提高到53.58%，乌黄泥田P层则高达93.91%。随着盐基饱和度的增大，pH值也随之升高。但盐基饱和的滨海盐土，垦殖种水稻后，由于引淡洗盐和生物吸收，盐基饱和度则随熟化度提高而有所下降，一般都稳定在85%～95%之间。
  由表4-10还可看出，钙在复盐基过程中起重要作用。荒地红壤A层代换性钙含量为0.6Cmol<+＞/1000克土，占代换性盐基总量的57.01%，而不同熟化度水稻土可增至1.71～6.42Cmol<+＞/1000克土，占代换性盐基的77.03%～82.63%。随着水稻土熟化度的提高，代换性离子逐渐向土体下部移动。盐基组成中代换性镁的增加仅次于钙，而在土体中相对淀积的程度比钙强。代换性钙、镁增加趋势与红壤性水稻土的熟化程度基本一致。黄泥田耕层代换性钙、镁分别为1.7Cmol<+＞/1000克土和0.29Cmol<+＞/1000克土，熟化度较高的乌黄泥田耕层代换性钙、镁达6.42Cmol<+＞/1000克土和0.88Cmol<+＞/1000克土，说明复盐基开始于耕层。随着耕作年限增加，水分渗漏，盐基淋淀逐渐向剖面下部扩展。土壤中代换性钙、镁离子的增加，对改善土壤结构有重要意义。
  铁、锰淋淀是水稻土形成的一个重要过程。由于植稻，经常进行排灌造成干湿交替环境，氧化还原过程明显加剧，促进土体中铁、锰还原淋溶和氧化淀积。分析结果表明，随着水稻土发育度的提高，铁、锰在剖面中的分异渐趋明显。稻田中淋溶层，尤其是耕作层和犁底层，铁、锰及游离铁的含量较低，Al₂O₃/Fe₂〇₃比值较高，表明铁、锰的淋溶明显；而斑淀层铁、锰及游离铁含量普遍高于上下土层，Al₂O₃/Fe₂〇₃比值降低，晶质铁含量明显增加，并形成各种形态的铁、锰新生体淀积。但随熟化度的提高，耕层铁的游离度和络合度都有提高的趋势。
  在水耕熟化过程中，一方面，由于灌溉水的浸渍和下渗，导致土壤粘粒的机械淋移和化学淋溶，使耕层粘粒明显减少，而淀积层粘粒含量增加。据分析，无论是乌黄泥田还是黄泥田，耕层<0.001毫米粘粒含量由红壤的29.38%减少到18.51%～22.1%，物理性粘粒由57.14%减少到39.8%～48.75%，心土层粘粒含量显著增加。粘粒的淀积层位逐渐下移，有利于形成较为理想的土体构型。另一方面，由于长期灌溉，水携带泥沙的沉积和施用河泥、塘泥的影响，导致稻田耕层逐年增高，颗粒组成明显改变。如平原地区水稻土，随着耕作历史的延长和熟化度的提高，灌淤层不断增厚，耕层质地多趋向中壤一重壤方向发展。不合理的灌溉和耕作，又往往导致耕层质地的恶化，如坡地梯田，经长期串灌的结果，导致耕层粘粒流失，土壤沙化；长期泉水浸渍和冬浸，加剧了耕层铁的还原和淋溶，则导致耕层向白土化方向发展。
  2.旱耕熟化特点
  自然土壤经人为耕垦，种植茶、果及旱作物之后，在长期人为耕作、施肥等影响下，逐步形成与自然土壤形态和性状不同的旱作土壤，此过程称之为“旱耕熟化”过程。福建旱作土壤地带性烙印明显。旱耕熟化过程较水耕熟化缓慢些，但耕垦之后，经改良、培育，其成土条件、成土方向和速度均有明显变化。在生物物质的分解和合成，土壤复盐基作用上表现突出。在植被茂密、有机质含量丰富的自然土壤上进行垦殖，自然植被被栽培植被所代替，有机质给源减少，疏松耕层的形成，水热条件明显改变，有机质矿化作用加强，耕垦初期有机质含量急剧下降，只有增加物质投入，才能维持一定的物质基础水平，并在人们定向培育下，肥力才能逐步提高。反之，在植被稀疏、土体侵蚀、有机质贫乏的自然土壤上进行耕垦种植时，往往同时需进行改良培育措施。因此，耕垦之后，随熟化度提高，土壤有机质含量显著提高。
  由于施肥和生物积累作用，旱作土壤复盐基作用十分明显，与起源土壤相比，旱作土壤盐基饱和度较高，一般在50%～70%之间。代换性钙占代换性盐基总量的50%以上，并随熟化度加深，两者均有提高的趋势，pH值相应提高，钾、钙、镁等矿质营养有所改善。
  总之，本省土壤是富铝化和生物富集两过程长期作用的结果。人类活动改变了土壤发育方向，形成肥力较高的耕作土壤。此外，中山地带土壤有黄（壤）化过程、草甸化过程，山垅谷地局部有潜育化过程，滨海平原有盐化和脱盐化过程等。这些过程均与局部地形、气候、母质和水文地质条件密切联系。