Sự hình thành đất và phong hóa

Sự hình thành đất (pedogenesis) là quá trình hình thành đất từ vật liệu gốc, bắt đầu bằng sự phong hóa vật lý và hóa học của đá và tiếp tục thông qua các quá trình bổ sung, mất đi, dịch chuyển và biến đổi để xây dựng nên một phẫu diện đất.

Definition

Sự hình thành đất (pedogenesis) là tập hợp các quá trình phong hóa và hình thành đất mà qua đó vật liệu gốc được biến đổi thành một loại đất có sự phân hóa, được thúc đẩy bởi sự bổ sung, mất đi, dịch chuyển và biến đổi năng lượng và vật chất.

Scope

Chủ đề này bao gồm sự phong hóa vật lý và hóa học của khoáng vật và đá, bốn quá trình hình thành đất chính, vai trò của khí hậu, sinh vật, địa hình, vật liệu gốc và thời gian trong việc định hình đất, cũng như sự phát triển của đất theo thang thời gian địa chất và con người. Đây là nền tảng để hiểu tại sao đất lại khác nhau và cách chúng hình thành các tầng đất.

Core questions

• Phong hóa vật lý và hóa học phân hủy và làm thay đổi vật liệu gốc như thế nào?
• Các quá trình chính của sự bổ sung, mất đi, dịch chuyển và biến đổi là gì?
• Năm yếu tố trạng thái kiểm soát hướng và tốc độ hình thành đất như thế nào?
• Mất bao lâu để hình thành đất, và điều này thay đổi như thế nào tùy theo môi trường?

Key concepts

• Phong hóa vật lý và hóa học
• Vật liệu gốc
• Các yếu tố trạng thái (clorpt)
• Bổ sung, mất đi, dịch chuyển, biến đổi
• Rửa trôi và rửa trôi xuống
• Tốc độ hình thành đất

Key theories

Mô hình yếu tố trạng thái (clorpt)

Jenny lập luận rằng các đặc tính của đất là một hàm của khí hậu, sinh vật, địa hình, vật liệu gốc và thời gian, cho phép nghiên cứu ảnh hưởng của từng yếu tố bằng cách giữ các yếu tố khác không đổi.

Các quá trình hình thành đất chính

Sự phát triển của đất diễn ra thông qua sự bổ sung vật chất vào đất, sự mất đi do rửa trôi và xói mòn, sự dịch chuyển vật chất trong phẫu diện, và sự biến đổi khoáng vật và chất hữu cơ, cùng nhau tạo ra sự phân hóa tầng đất.

Mechanisms

Phong hóa vật lý làm vỡ đá thông qua đóng băng-tan chảy, giãn nở nhiệt và mài mòn, làm tăng diện tích bề mặt; phong hóa hóa học sau đó làm thay đổi khoáng vật bằng thủy phân, oxy hóa, hòa tan và hydrat hóa, giải phóng các ion và hình thành các khoáng sét và oxit thứ cấp. Các vật liệu tạo thành được bổ sung vào, loại bỏ khỏi, di chuyển bên trong và biến đổi hóa học trong phẫu diện đang phát triển. Khí hậu quyết định cường độ phong hóa và rửa trôi, sinh vật bổ sung và luân chuyển chất hữu cơ, địa hình chi phối thoát nước và xói mòn, vật liệu gốc cung cấp điểm khởi đầu khoáng vật, và thời gian tích hợp các tác động này.

Clinical relevance

Phong hóa và sự hình thành đất quyết định độ sâu, kết cấu, trữ lượng dinh dưỡng và khả năng thoát nước của đất, từ đó chi phối năng suất nông nghiệp, sự phù hợp cho xây dựng và khả năng dễ bị suy thoái của đất; hiểu các quá trình này là điều cần thiết để dự đoán cách đất sẽ phản ứng với việc sử dụng đất và biến đổi khí hậu.

History

Việc công nhận rằng khí hậu và sinh vật, chứ không chỉ loại đá, định hình đất có từ các nghiên cứu của Dokuchaev vào thế kỷ 19 về đất của Nga. Công thức định lượng các yếu tố trạng thái của Jenny vào năm 1941 đã biến sự hình thành đất thành một khoa học dự đoán, và các công trình sau này đã tinh chỉnh các quá trình chính và khoáng vật học của phong hóa.

Key figures

• Vasily Dokuchaev
• Hans Jenny
• Nyle C. Brady
• Ray R. Weil

Seminal works

• jenny1941
• brady2016

Frequently asked questions

Mất bao lâu để hình thành đất?

Điều này thay đổi rất lớn tùy thuộc vào khí hậu, vật liệu gốc và hoạt động sinh học: một lớp đất mỏng có thể phát triển trong vài thập kỷ đến vài thế kỷ trên vật liệu mềm, dễ phong hóa trong khí hậu ấm, ẩm, trong khi một mét đất trưởng thành trên đá cứng trong môi trường lạnh hoặc khô có thể mất hàng nghìn năm.

Sự khác biệt giữa phong hóa và xói mòn là gì?

Phong hóa là sự phân hủy tại chỗ và biến đổi hóa học của đá và khoáng vật tạo ra vật liệu đất, trong khi xói mòn là sự loại bỏ và vận chuyển vật liệu đó bằng nước, gió hoặc trọng lực; phong hóa tạo ra đất, xói mòn có thể cuốn trôi nó.