成土作用与风化作用

成土作用是指母质形成土壤的过程，始于岩石的物理和化学风化，并持续通过添加、损失、迁移和转化等过程，最终形成土壤剖面。

Definition

成土作用是一系列风化和土壤形成过程的总称，通过能量和物质的添加、损失、迁移和转化，将母质转化为分化的土壤。

Scope

本主题涵盖矿物和岩石的物理和化学风化、四种主要的成土作用过程、气候、生物、地形、母质和时间在塑造土壤中的作用，以及土壤在地质和人类时间尺度上的发展。它是理解土壤差异及其如何形成土层的基础。

Core questions

• 物理和化学风化如何分解和改变母质？
• 添加、损失、迁移和转化这些主要过程是什么？
• 五个状态因子如何控制土壤形成的方向和速率？
• 形成土壤需要多长时间，以及它如何随环境变化？

Key concepts

• 物理和化学风化
• 母质
• 状态因子（clorpt）
• 添加、损失、迁移、转化
• 淋溶和淀积
• 土壤形成速率

Key theories

状态因子模型（clorpt）

珍妮认为土壤性质是气候、生物、地形、母质和时间的函数，通过保持其他因子不变来研究每个因子的影响。

主要成土过程

土壤发育通过物质向土壤的添加、通过淋溶和侵蚀造成的损失、剖面内物质的迁移以及矿物和有机质的转化而进行，共同产生土层分化。

Mechanisms

物理风化通过冻融、热膨胀和磨蚀使岩石破碎，增加表面积；化学风化则通过水解、氧化、溶解和水合作用改变矿物，释放离子并形成次生粘土和氧化物。由此产生的物质在发育中的剖面中被添加、移除、内部移动并发生化学转化。气候决定了风化和淋溶的强度，生物添加和循环有机质，地形控制排水和侵蚀，母质提供矿物起始材料，时间则整合了这些效应。

Clinical relevance

风化作用和成土作用决定了土壤的深度、质地、养分储量和排水能力，这些又反过来影响其农业生产力、建筑适宜性及其对退化的脆弱性；理解这些过程对于预测土壤如何响应土地利用和气候变化至关重要。

History

气候和生物而非仅仅岩石类型塑造土壤的认识，可追溯到道库恰耶夫19世纪对俄罗斯土壤的研究。珍妮1941年对状态因子的定量表述将土壤发生学转变为一门预测性科学，后来的工作则完善了主要的成土过程和风化矿物学。

Key figures

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

Seminal works

• jenny1941
• brady2016

Frequently asked questions

形成土壤需要多长时间？

这在很大程度上取决于气候、母质和生物活动：在温暖潮湿气候下，柔软、易风化的材料上，薄层土壤可能在几十年到几个世纪内形成；而在寒冷或干燥环境下，坚硬岩石上形成一米厚的成熟土壤可能需要数千年。

风化作用和侵蚀作用有什么区别？

风化作用是岩石和矿物在原地发生的分解和化学改变，从而形成土壤物质；而侵蚀作用是水、风或重力对这些物质的物理移除和搬运；风化作用形成土壤，侵蚀作用则可能将其剥离。