土壤

土壤裏的物質可以概括為三個部分：固體部分、液體部分和氣體部分（固相、液相和氣相）。 ^{[1]  [9]} 

土壤礦物質是岩石經過風化作用形成的不同大小的礦物顆粒（砂粒、土粒和膠粒）。土壤礦物質種類很多，化學組成複雜，它直接影響土壤的物理、化學性質，是作物養分的重要來源之一。

土壤由礦物質和腐殖質組成的固體土粒是土壤的主體，約佔土壤體積的50%，固體顆粒間的孔隙由氣體和水分佔據。

土壤氣體中絕大部分是由大氣層進入的氧氣、氮氣等，小部分為土壤內的生命活動產生的二氧化碳和水汽等。土壤中的水分主要由地表進入土中，其中包括許多溶解物質。

土壤中還有各種動物、植物和微生物。

有機質含量的多少是衡量土壤肥力高低的一個重要標誌，它和礦物質緊密地結合在一起。在一般耕地耕層中有機質含量只佔土壤乾重的0.5%～2.5%，耕層以下更少，但它的作用卻很大，羣眾常把含有機質較多的土壤稱為“油土”。土壤有機質按其分解程度分為新鮮有機質、半分解有機質和腐殖質。腐殖質是指新鮮有機質經過酶的轉化所形成的灰黑土色膠體物質，通過陽光殺滅了致病的有害菌病毒寄生蟲後，保留其營養物質的土壤，一般佔土壤有機質總量的85%～90%以上。 ^[2] 

（一）作物養分的主要來源

腐殖質既含有氮、磷、鉀、硫、鈣等大量元素，還有微量元素，經微生物分解可以釋放出來供作物吸收利用。

（二）增強土壤的吸水、保肥能力

腐殖質是一種有機膠體，吸水保肥能力很強，一般粘粒的吸水率為50%～60%，而腐殖質的吸水率高達400%～600%；保肥能力是粘粒的6～10倍。

（三）改良土壤物理性質

腐殖質是形成團粒結構的良好膠結劑，可以提高粘重土壤的疏鬆度和通氣性，改變砂土的鬆散狀態。同時，由於它的顏色較深，有利吸收陽光，提高土壤温度。

（四）促進土壤植物的生長

腐殖質為植物生長提供了豐富的養分和能量，土壤酸鹼適宜，因而有利植物生長，促進土壤養分的轉化。

（五）作物生長髮育

腐殖質在分解過程中產生的腐殖酸、有機酸、維生素及一些激素，對作物生育有良好的促進作用，可以增強呼吸和對養分的吸收，促進細胞分裂，從而加速根系和地上部分的生長。土壤有機質主要來源於施用的有機肥料和殘留的根茬。許多社隊採用柴草墊圈、秸稈還田、割青漚肥、草田輪作、糧肥間套、擴種綠肥等措施，提高土壤有機質含量，使土壤越種越肥，產量越來越高，應當因地制宜加以推廣。

土壤微生物的種類很多，只有抑制有害菌，利用這些菌產生的植物需要的一些養料。如進行有效的陽光照射後，細菌、真菌、放線菌、原生動物、被有效的殺滅，腐體可作養料。土壤微生物的數量很大，1克土壤中就有幾億到幾百億個。1畝地耕層土壤中，微生物的重量有幾百斤到上千斤。土壤越肥沃，微生物的利用率也越高。

植物莖葉中含有果膠酶、纖維素酶、過氧化氫酶、琥珀酸硫激酶、琥珀酸脱氫酶、延胡索酸酶、蘋果酸脱氫酶等，把植物的莖葉作為肥料，是作物生長的必要營養的來源。

微生物在土壤中的主要作用如下： ^[3] 

（一）分解有機質

作物的殘根敗葉和施入土壤中的有機肥料，只有經過土壤微生物的作用，才能腐爛分解，釋放出營養元素，供作物利用；並且形成腐殖質，改善土壤的理化性質。

（二）分解礦物質

例如磷細菌能分解出磷礦石中的磷，鉀細菌能分解出鉀礦石中的鉀，以利作物吸收利用。

（三）固定氮素

氮氣在空氣的組成中佔4/5，數量很大，但植物不能直接利用。土壤中有一類叫做固氮菌的微生物，能利用空氣中的氮素作食物，在它們死亡和分解後，這些氮素就能被作物吸收利用。固氮菌分兩種，一種是生長在豆科植物根瘤內的，叫根瘤菌，種豆能夠肥田，就是因為根瘤菌的固氮作用增加了土壤裏的氮素；另一類單獨生活在土壤裏就能固定氮氣，叫自生固氮菌。另外，有些微生物在土壤中會產生有害的作用。例如反硝化細菌，能把硝酸鹽還原成氮氣，放到空氣裏去，使土壤中的氮素受到損失。實行深耕、增施有機肥料、給過酸的土壤施石灰、合理灌溉和排水等措施，可促進土壤中有益微生物的繁殖，發揮微生物提高土壤肥力的作用。

土壤是一個疏鬆多孔體，其中佈滿着大大小小蜂窩狀的孔隙。直徑0.001～0.1毫米的土壤孔隙叫毛管孔隙。存在於土壤毛管孔隙中的水分能被作物直接吸收利用，同時，還能溶解和輸送土壤養分。毛管水可以上下左右移動，但移動的快慢決定於土壤的鬆緊程度。鬆緊適宜，移動速度最快，過鬆過緊，移動速度都較慢。降水或灌溉後，隨着地面蒸發，下層水分沿着毛管迅速向地表上升，應在分墒後及時採取中耕、耙、耱等措施，使地表形成一個疏鬆的隔離層，切斷上下層毛管的聯繫，防止跑墒。“鋤頭有水”的科學道理就在這裏。土壤含水量降至黃墒以下時，毛管水運行基本停止，土壤水分主要以氣化方式向大氣擴散丟失。這時進行鎮壓（碾地），使地表形成略為緊實的土層，一方面可以接通已斷的毛細管，使底墒借毛管作用上升；另一方面可減少大孔隙，防止水汽擴散損失，所以羣眾説“碾子提墒，碾子藏墒”。鎮壓後耱地，使耕層上再形成一個平整而略松的薄層，保墒效果更好。五、土壤空氣土壤空氣對作物種子發芽、根系發育、微生物活動及養分轉化都有極大的影響。生產上應採用深耕鬆土、破除扳結、排水、曬田（指稻田）等措施，以改善土壤通氣狀況，促進作物生長髮育。

在19世紀末，俄國土壤學家道庫恰耶夫（V. V. Dokuchaisv）從土壤發生學的觀點，認為土壤的性質是氣候、生物、地形、母質和時間等成土因素綜合作用的結果。土壤是發育於地球陸地表面具有一定肥力且能夠生長植物的疏鬆表層（包括海、湖淺水區）。它是地球表面上的附着物，人力可以搬動土壤。

土壤分為：土壤可以分為砂質土、黏質土、壤土三類。

砂質土的性質：含沙量多，顆粒粗糙，滲水速度快，保水性能差，通氣性能好。

黏質土的性質：含沙量少，顆粒細膩，滲水速度慢，保水性能好，通氣性能差。

壤土的性質：含沙量一般，顆粒一般，滲水速度一般，保水性能一般，通氣性能一般。

成土因素學説的基本觀點可概括為：①土壤是一種獨立的自然體，它是在各種成土因素非常複雜的相互作用下形成的。②對於土壤的形成來説，各種成土因素具有同等重要性和相互不可替代性。其中生物起着主導作用。土壤是一定時期內，在一定的氣候和地形條件下，活有機體作用於成土母質而形成的。

土壤並非生來就具有肥力特徵，能夠生長綠色植物的。跟生物發育一樣，土壤發育也有一系列的過程。其中，母質、氣候、生物、地形、時間是土壤形成的五大關鍵成土因素。 ^[4] 

風化作用使岩石破碎，理化性質改變，形成結構疏鬆的風化殼，其上部可稱為土壤母質。如果風化殼保留在原地，形成殘積物，便稱為殘積母質；如果在重力、流水、風力、冰川等作用下風化物質被遷移形成崩積物、沖積物、海積物、湖積物、冰磧物和風積物等，則稱為運積母質。成土母質是土壤形成的物質基礎和植物礦質養分元素（氮除外）的最初來源。母質代表土壤的初始狀態，它在氣候與生物的作用下，經過上千年的時間，才逐漸轉變成可生長植物的土壤。母質對土壤的物理性狀和化學組成均產生重要的作用，這種作用在土壤形成的初期階段最為顯著。隨着成土過程進行得愈久，母質與土壤間性質的差別也愈大，儘管如此，土壤中總會保存有母質的某些特徵。

首先，成土母質的類型與土壤質地關係密切。不同造岩礦物的抗風化能力差別顯著，其由大到小的順序大致為：石英→白雲母→鉀長石→黑雲母→鈉長石→角閃石→輝石→鈣長石→橄欖石。因此，發育在基性巖母質上的土壤質地一般較細，含粉砂和粘粒較多，含砂粒較少；發育在石英含量較高的酸性巖母質上的土壤質地一般較粗，即含砂粒較多而含粉砂和粘粒較少。此外，發育在殘積物和坡積物上的土壤含石塊較多，而在洪積物和沖積物上發育的土壤具有明顯的質地分層特徵。

其次，土壤的礦物組成和化學組成深受成土母質的影響。不同岩石的礦物組成有明顯的差別，使其上發育的土壤的礦物組成也就不同。發育在基性巖母質上的土壤，含角閃石、輝石、黑雲母等深色礦物較多；發育在酸性巖母質上的土壤，含石英、正長石和白雲母等淺色礦物較多；其他如冰磧物和黃土母質上發育的土壤，含水雲母和綠泥石等粘土礦物較多，河流沖積物上發育的土壤亦富含水雲母，湖積物上發育的土壤中多蒙脱石和水雲母等粘土礦物。從化學組成方面看，基性巖母質上的土壤一般鐵、錳、鎂、鈣含量高於酸性巖母質上的土壤，而硅、鈉、鉀含量則低於酸性巖母質上的土壤，石灰岩母質上的土壤，鈣的含量最高。

氣候對於土壤形成的影響，表現為直接影響和間接影響兩個方面。直接影響指通過土壤與大氣之間經常進行的水分和熱量交換，對土壤水、熱狀況和土壤中物理、化學過程的性質與強度的影響。通常温度每增加10℃，化學反應速度平均增加1～2倍；温度從0℃增加到50℃，化合物的解離度增加7倍。在寒冷的氣候條件下，一年中土壤凍結達幾個月之久，微生物分解作用非常緩慢，使有機質積累起來；而在常年温暖濕潤的氣候條件下，微生物活動旺盛，全年都能分解有機質，使有機質含量趨於減少。

氣候還可以通過影響岩石風化過程以及植被類型等間接地影響土壤的形成和發育。一個顯著的例子是，從乾燥的荒漠地帶或低温的苔原地帶到高温多雨的熱帶雨林地帶，隨着温度、降水、蒸發以及不同植被生產力的變化，有機殘體歸還逐漸增多，化學與生物風化逐漸增強，風化殼逐漸加厚。

生物是土壤有機物質的來源和土壤形成過程中最活躍的因素。土壤的本質特徵——肥力的產生與生物的作用是密切相關的。在生物作用下從岩石到土壤的形成過程見圖9-7。

岩石表面在適宜的日照和濕度條件下滋生出苔薛類生物，它們依靠雨水中溶解的微量岩石礦物質得以生長，同時產生大量分泌物對岩石進行化學、生物風化；隨着苔蘚類的大量繁殖，生物與岩石之間的相互作用日益加強，岩石表面慢慢地形成了土壤；此後，一些高等植物在年幼的土壤上逐漸發展起來，形成土體的明顯分化。在生物因素中，植物起着最為重要的作用。綠色植物有選擇地吸收母質、水體和大氣中的養分元素，並通過光合作用製造有機質，然後以枯枝落葉和殘體的形式將有機養分歸還給地表。不同植被類型的養分歸還量與歸還形式的差異是導致土壤有機質含量高低的根本原因。例如，森林土壤的有機質含量一般低於草地，這是因為草類根系茂密且集中在近地表的土壤中，向下則根系的集中程度遞減，從而為土壤表層提供了大量的有機質，而樹木的根系分佈很深，直接提供給土壤表層的有機質不多，主要是以落葉的形式將有機質歸還到地表。動物除以排泄物、分泌物和殘體的形式為土壤提供有機質，並通過啃食和搬運促進有機殘體的轉化外，有些動物如蚯蚓、白蟻還可通過對土體的攪動，改變土壤結構、孔隙度和土層排列等。微生物在成土過程中的主要功能是有機殘體的分解、轉化和腐殖質的合成。

地形對土壤形成的影響主要是通過引起物質、能量的再分配而間接地作用於土壤的。在山區，由於温度。降水和濕度隨着地勢升高的垂直變化，形成不同的氣候和植被帶，導致土壤的組成成分和理化性質均發生顯著的垂直地帶分化。對美國西南部山區土壤特性的考察發現，土壤有機質含量、總孔隙度和持水量均隨海拔高度的升高而增加，而pH值隨海拔高度的升高而降低。此外，坡度和坡向也可改變水、熱條件和植被狀況，從而影響土壤的發育。在陡峭的山坡上，由於重力作用和地表徑流的侵蝕力往往加速疏鬆地表物質的遷移，所以很難發育成深厚的土壤；而在平坦的地形部位，地表疏鬆物質的侵蝕速率較慢，使成土母質得以在較穩定的氣候、生物條件下逐漸發育成深厚的土壤。陽坡由於接受太陽輻射能多於陰坡，温度狀況比陰坡好，但水分狀況比陰坡差，植被的覆蓋度一般是陽坡低於陰坡，從而導致土壤中物理、化學和生物過程的差異。

在上述各種成土因素中，母質和地形是比較穩定的影響因素，氣候和生物則是比較活躍的影響因素，它們在土壤形成中的作用隨着時間的演變而不斷變化。因此，土壤是一個經歷着不斷變化的自然實體，並且它的形成過程是相當緩慢的。在酷熱、嚴寒、乾旱和洪澇等極端環境中，以及堅硬岩石上形成的殘積母質上，可能需要數千年的時間才能形成土壤發生層，例如在沙丘土中，特別是在林下，典型灰壤的發育需要1000～1500年。但在變化比較緩和的環境條件中，以及利於成土過程進行的疏鬆成土母質上，土壤剖面的發育要快得多。

土壤發育時間的長短稱為土壤年齡。從土壤開始形成時起直到目前為止的年數稱為絕對年齡。例如，北半球現存的土壤大多是在第四紀冰川退卻後形成和發育的。高緯地區冰磧物上的土壤絕對年齡一般不超過一萬年，低緯未受冰川收用地區的土壤絕對年齡可能達到數十萬年至百萬年，其起源可追溯到第三紀。

由土壤的發育階段和發育程度所決定的土壤年齡稱為相對年齡。在適宜的條件下，成土母質首先在生物的作用下進入幼年土壤發育階段，這一階段的特點是土體很薄，有機質在表土積累，化學-生物風化作用與淋溶作用很弱，剖面分化為A層和C層，土壤的性質在很大程度上還保留着母質的特徵。隨着B層的形成和發育，土壤進入成熟階段，這一階段有機質積累旺盛，易風化的礦物質強烈分解，在澱積層中粘粒大量積聚，土壤肥力和自然生產力均達到最高水平。經過相當長的時間以後，成熟土壤出現強烈的剖面分化，出現E層，並使A層和B層的特徵發生顯著差異，有機質累積過程減弱，礦物質分解進入最後階段，只有抗風化最強的礦物殘留在土體中，澱積層中粘粒積聚形成粘盤，土壤進入老年階段，這一階段土壤的肥力和自然生產力都明顯降低。

在五大自然成土因素之外，人類生產活動對土壤形成的影響亦不容忽視，主要表現在通過改變成土因素作用於土壤的形成與演化。其中以改變地表生物狀況的影響最為突出，典型例子是農業生產活動，它以稻、麥、玉米、大豆等一年生草本農作物代替天然植被，這種人工栽培的植物羣落結構單一，必須在大量額外的物質、能量輸入和人類精心的護理下才能獲得高產。因此，人類通過耕耘改變土壤的結構、保水性、通氣性；通過灌溉改變土壤的水分、温度狀況；通過農作物的收穫將本應歸還土壤的部分有機質剝奪，改變土壤的養分循環狀況；再通過施用化肥和有機肥補充養分的損失，從而改變土壤的營養元素組成、數量和微生物活動等。最終將自然土壤改造成為各種耕作土壤。人類活動對土壤的積極影響是培育出一些肥沃、高產的耕作土壤，如水稻土等；同時由於違反自然成土過程的規律，人類亂砍亂伐，亂扔垃圾，以及對有毒化學制劑的超量使用，水源污染，土壤污染，一些破壞良田土層的錯誤做法，造成了土壤退化如肥力下降、水土流失、鹽漬化、沼澤化、荒漠化。

土壤顆粒通過不同的堆積方式相互粘結而形成土壤結構。除砂土外，土壤顆粒在自然條件下是聚集在一起以土壤結構的形式表現出來，而土壤質地對土壤生產性狀的影響也是通過土壤結構性表現出來。土壤結構的類型有片狀的、塊狀的、柱狀的和小顆粒粒狀的。在旱地表層常出現片狀的土壤結皮和板結層。有趣的是在荒漠、半荒漠地區土壤表面由於苔蘚、地衣、地錢、真菌、細菌等低等植物的生長而形成的一個複合的生物—土壤片狀結構，又稱為荒漠生物結皮，是沙地固定狀況的重要標誌。塊狀結構、柱狀結構內部孔隙少，緻密緊實，都屬於不良結構體。 ^[5] 

農民把大的土塊稱為坷垃。俗話説：“莊稼既怕草，更怕坷垃咬。”在農業生產上最好的土壤結構體是團粒結構，它是近似球形較疏鬆多孔的小土團，直徑為0.25～10mm之間，直徑0.25mm的稱為微團粒。團粒結構一般在耕層較多，羣眾稱為“螞蟻蛋”、“米糝子”。團粒結構數量多少和質量好壞在一定程度上反映了土壤肥力的水平。在水田中微團粒的數量比團粒的數量更重要，越是肥沃稻田土壤微團粒數量越多。 ^[5] 

近似立方體型，長、寬、高大體相等，組分一般大於3cm，1～3cm之內的稱作核狀結構體，外形不規則，多在粘重而乏有機質的土中生成，熟化程度低的死黃土常見此結構，由於相互支撐，會增大孔隙，造成水分快速蒸發跑墒，多有壓苗作用，不利植物生長繁育。

改良方法：可在墒情合適時耙耱，冬季凍土後，輾壓，以提高土壤有機質含量，也可摻河沙或爐渣灰來改良。

水平面排列，水平軸比垂直軸長，界面呈水平薄片狀；農田犁耕層、森林的灰化層、園林壓實的土壤均屬此類。不利於通氣透水，造成土壤乾旱，水土流失。

改良方法：鬆土施用有機肥，公園街道綠地行人常經過的地方，可進行透氣鋪裝、種植地被植物或進行必要的圍欄保護，結皮和板結的可採取適墒深翻，增施有機肥解決。

沿垂直軸排列，垂直軸大於水平軸，土體直立，結構體大小不一，堅實硬，內部無效孔隙佔優勢，植物的根系難以介入、通氣不良、結構體之間有形成的大裂隙，既漏水又漏肥。改良方法：通過深翻施肥和深翻種植綠肥。

這是最適宜植物生長的結構體土壤類型，它在一定程度上標誌着土壤肥力的水平和利用價值。其能協調土壤水分和空氣的矛盾；能協調土壤養分的消耗和累積的矛盾；能調節土壤温度，並改善土壤的温度狀況；能改良土壤的可耕性，改善植物根系的生長伸長條件。

土壤耕層是對於耕作的土壤來説的，對於仍處於自然形態的土壤來説是沒有這個概念的。土壤耕層的形成是由於人類的農業種植活動擾亂了土壤的自然狀態下的結構，是土壤表層大約0～20cm。土壤耕層以下的層次稱為耕底層。對於土壤耕層到底有多厚是如何劃分的，西北農林科技大學土壤學專家王益權教授認為區分土壤耕層主要是有兩個出發點：一是土壤的肥力，也就是土壤主要的養分有機質的集中層；二是土壤的根系的長度，耕作層自然要與植物根系所對應。根據這兩點各個地方的耕層是不一致的，但是為了研究方便我們一般來説把從土表面0～20cm這個垂直厚度作為土壤的耕層厚度。土壤耕層一方面富集了土壤主要的肥力，另一方面也是土壤根系的主要集中部分。具體研究時可以根據實際情況確定土壤的耕層厚度。因為有的植物像黃瓜和草莓的根系比較淺，闊葉喬木的根系也比較淺，而禾穀類的根系就比較深。土壤刨面試驗表明在中國農業的發祥地楊凌，八米以下仍然可見小麥的根系。

氮：中國土壤耕層中的全氮含量大概變動在0.05%～0.25%。其中東北地區的黑土是中國土壤平均含氮量最高的土壤，一般為0.15%～0.35%。而西北黃土高原和華北平原的土壤含氮量較低，一般為0.05%～0.1%。華中華南地區，土壤全氮含量有較大的變幅，一般為0.04%～0.18%。在條件基本相近的情況下，水田的含氮量往往高於旱地土壤。中國絕大部分土壤施用氮肥都有一定的增產效果。 ^[10] 

磷：磷是農業上僅次於氮的一個重要土壤養分。土壤中大部分磷都是無機狀態（50%～70%），只有30%～50%是以有機磷形態存在的。

中國北方土壤中的無機磷主要是磷酸鈣鹽，而南方主要是磷酸鐵、鋁鹽類。其中有相當大的部分是被氧化鐵膠膜包裹起來的磷酸鐵鋁，稱為閉蓄態磷。

中國土壤全磷含量變動在0.02%～0.11%，其中北方土壤的全磷含量，一般比南方土壤高，中國土壤的全磷含量大體上從南向北有增加的趨勢。如東北地區的黑土、白漿土全磷含量一般為0.06%～0.15%，而中國南方的紅壤和磚紅壤全磷含量一般為0.01%～0.03%。

土壤全磷含量的高低，通常不能直接表明土壤供應磷素能力的高低，它是一個潛在的肥力指標，但是當土壤全磷含量低於0.03%時，土壤往往缺磷。’在土壤全磷中，只有很少一部分是對當季作物有效的，稱為土壤有效性磷。

隨着產量的提高，中國土壤缺磷面積不斷擴大，原來那些對磷肥效果不明顯的地區表現了嚴重的缺磷現象，如廣大的黃淮海平原，西北黃土高原以至新疆等地都大面積缺磷。而原來缺磷的地區，由於長期施磷，磷肥效果下降，這主要是指華中、華南某些缺磷水稻土。在華中華南中高產水稻土上，隨着有機肥的施入，磷已可滿足作物需要，而大面積的酸性旱地土壤以及部分低產水田，缺磷仍然是相當嚴重的。 ^[10] 

鉀：土壤中鉀全部以無機形態存在，而且其數量遠遠高於氮磷。中國土壤的全鉀含量也大體上是南方較低，北方較高。南方的磚紅壤，土壤全鉀含量平均只有0.4%左右，華中、華東的紅壤則平均為0.9%，而中國北方包括華北平原、西北黃土高原以至東北黑土地區，土壤全鉀量一般都在1.7%左右。因此，缺鉀主要在南方，北方已開始出現缺鉀現象。

土壤中的微量元素大部分是以硅酸鹽、氧化物、硫化物、碳酸鹽等無機鹽形態存在。在土壤溶液中可有一部分微量元素以有機絡合態存在。通常把水溶液或交換態的微量元素看作是對作物有效的。土壤中微量元素供應不足的一個原因是土壤本身含量過低，另一種原因是含量並不低，甚至很高但是由於土壤條件（主要是土壤酸鹼度和氧化還原條件）造成有效性降低而供應不足。在前一種條件下，需要靠補施微量元素肥料，後一種情況下，有時只需改變土壤條件，增加土壤微量元素的有效性，就可增加供應水平。 ^[10] 

增加土壤養分無論施用有機肥料或無機肥料都能增加土壤養分。無機肥料大多易於溶解，施用後除部分為土壤吸收保蓄外，作物可以立即吸收。而有機肥料，除少量養分可供作物直接吸收外，大多數須經微生物分解，作物方能利用。在分解過程中，會產生二氧化碳以及各種有機酸和無機酸。二氧化碳除被植物吸收外，溶解在土壤水分中形成的碳酸和其它各種有機酸、無機酸都有促進土壤中某些難溶性礦質養分溶解的作用，從而增加土壤中有效養分的含量。有些肥料（如石灰、石膏）除直接增加土壤養分，還能通過調節土壤反應，提高土壤中有效養分的含量。

改善土壤結構施用有機肥料和含鈣質多的肥料，除了能增加土壤養分外，還能促進土壤團粒結構的形成。因為有機肥料在土中微生物的作用下，進行礦化作用增加土中有效養分，同時，增加土壤腐殖質含量。腐殖質在土中遇到鈣離子就會和土粒凝聚在一起形成水穩定性團粒結構。改善粘土的堅實板結以及沙土的跑水漏肥等不良性狀，提高土壤肥力。

改善土壤的水熱狀況一般有機質都有吸水和保水的能力，特別象腐殖質這一類親水膠體，保水能力更強。土壤中的腐殖質和粘土粒結合形成團粒，在團粒內部有許多毛管孔隙，也能保存很多的水分，能被植物利用。由於腐殖質是綜黑色的物質，土壤中腐殖質含量多，土壤顏色較深，可增加吸收日光熱能，有利於提高土温。同時陽光可以殺滅土壤裏的有害菌，保留其腐化物的營養成分，保水能力也強，有利於作物生長。

增加生理活性物質增施有機肥能促進微生物的活動。由於微生物活動的結果，除了增加土壤中的礦物質營養和腐殖質以外，通過合理的陽光照射，還能產生多種維生素、抗生素、生長素等，具有促進根系發育，刺激作物生長，增強抗病能力。 ^[10] 

土壤是岩石圈表面的疏鬆表層，是陸生植物生活的基質和陸生動物生活的基底。土壤不僅為植物提供必需的營養和水分，而且也是土壤動物賴以生存的棲息場所。土壤的形成從開始就與生物的活動密不可分，所以土壤中總是含有多種多樣的生物，如細菌、真菌、放線菌、藻類、原生動物、輪蟲、線蟲、蚯蚓、軟體動物和各種節肢動物等，少數高等動物（如鼴鼠等）終生都生活在土壤中。據統計，在一小勺土壤裏就含有億萬個細菌，25克森林腐植土中所包含的黴菌如果一個一個排列起來，其長度可達11千米。可見，土壤是生物和非生物環境的一個極為複雜的複合體，土壤的概念總是包括生活在土壤裏的大量生物，生物的活動促進了土壤的形成，而眾多類型的生物又生活在土壤之中。所以土壤被稱為世界上最重要的能源，生活在地球上所有的陸生生物和一部分海洋生物都直接或間接地被土壤所影響着。

土壤無論對植物來説還是對土壤動物來説都是重要的生態因子。植物的根系與土壤有着極大的接觸面，在植物和土壤之間進行着頻繁的物質交換，彼此有着強烈影響，因此通過控制土壤因素就可影響植物的生長和產量。對動物來説，土壤是比大氣環境更為穩定的生活環境，其温度和濕度的變化幅度要小得多，因此土壤常常成為動物的極好隱蔽所，在土壤中可以躲避高温、乾燥、大風和陽光直射。由於在土壤中運動要比大氣中和水中困難得多，所以除了少數動物（如蚯蚓、鼴鼠、竹鼠和穿山甲）能在土壤中掘穴居住外，大多數土壤動物都只能利用枯枝落葉層中的孔隙和土壤顆粒間的空隙作為自己的生存空間。

土壤是所有陸地生態系統的基底或基礎，土壤中的生物活動不僅影響着土壤本身，而且也影響着土壤上面的生物羣落。生態系統中的很多重要過程都是在土壤中進行的，其中特別是分解和固氮過程。生物遺體只有通過分解過程才能轉化為腐殖質和礦化為可被植物再利用的營養物質，而固氮過程則是土壤氮肥的主要來源。這兩個過程都是整個生物圈物質循環所不可缺少的過程。

海南島、雷州半島、西雙版納和台灣島南部，大致位於北緯22°以南地區。熱帶季風氣候。年平均氣温為23～26℃，年平均降水量為1600～2000毫米。植被為熱帶季雨林。風化淋溶作用強烈，易溶性無機養分大量流失，鐵、鋁殘留在土中，顏色發紅。土層深厚，質地粘重，肥力差，呈酸性至強酸性。

滇南的大部，廣西、廣東的南部，福建的東南部，以及台灣省的中南部，大致在北緯22°至25°之間。為磚紅壤與紅壤之間的過渡類型。南亞熱帶季風氣候區。氣温較磚紅壤地區略低，年平均氣温為21～22℃，年降水量在1200～2000毫米之間，植被為常綠闊葉林。風化淋溶作用略弱於磚紅壤，顏色紅。土層較厚，質地較粘重，肥力較差，呈酸性。

長江以南的大部分地區以及四川盆地周圍的山地。中亞熱帶季風氣候區。氣候温暖，雨量充沛，年平均氣温16～26℃，年降水量1500毫米左右。植被為亞熱帶常綠闊葉林。黃壤形成的熱量條件比紅壤略差，而水濕條件較好。有機質來源豐富，但分解快，流失多，故土壤中腐殖質少，土性較粘，因淋溶作用較強，故鉀、鈉、鈣、鎂積存少，而含鐵鋁多，土呈均勻的紅色。因黃壤中的氧化鐵水化，土層呈黃色。

黃棕壤(2張)

北起秦嶺、淮河，南到大巴山和長江，西自青藏高原東南邊緣，東至長江下游地帶。是黃紅壤與棕壤之間過渡型土類。亞熱帶季風區北緣。夏季高温，冬季較冷，年平均氣温為15～18℃，年降水量為750～1000毫米。植被是落葉闊葉林，但雜生有常綠闊葉樹種。既具有黃壤與紅壤富鋁化作用的特點，又具有棕壤粘化作用的特點。呈弱酸性反應，自然肥力比較高。

山東半島和遼東半島。暖温帶半濕潤氣候。夏季暖熱多雨，冬季寒冷乾旱，年平均氣温為5～14℃，年降水量約為500～1000毫米。植被為暖温帶落葉闊葉林和針闊葉混交林。土壤中的粘化作用強烈，還產生較明顯的淋溶作用，使鉀、鈉、鈣、鎂都被淋失，粘粒向下澱積。土層較厚，質地比較粘重，表層有機質含量較高，呈微酸性反應。

東北地區大興安嶺東坡、小興安嶺、張廣才嶺和長白山等地。中温帶濕潤氣候。年平均氣温-1～5℃，冬季寒冷而漫長，年降水量600～1100毫米。是温帶針闊葉混交林下形成的土壤。土壤呈酸性反應，它與棕壤比較，表層有較豐富的有機質，腐殖質的積累量多，是比較肥沃的森林土壤。

（漂灰土）大興安嶺北段山地上部，北面寬南面窄。寒温帶濕潤氣候。年平均氣温為-5℃，年降水量450～550毫米。植被為亞寒帶針葉林。土壤經漂灰作用（氧化鐵被還原隨水流失的漂洗作用和鐵、鋁氧化物與腐殖酸形成螯合物向下淋溶並澱積的灰化作用）。土壤酸性大，土層薄，有機質分解慢，有效養分少。

這種土是軟及中等密實的粘土，重粉質粘土、礫石土、幹黃土、含有的碎石卵石的黃土、粉質粘土、壓實的填土，堅固係數是0.8～1.0之間，平均的容重是1.75～1.90g/cm³之間，開挖的方法主要是用鎬，很少用鍁，鋤頭等方式來挖掘，對於部分用撬棍來進行挖掘。

山西、河北、遼寧三省連接的丘陵低山地區，陝西關中平原。暖温帶半濕潤、半乾旱季風氣候。年平均氣温11～14℃，年降水量500～700毫米，一半以上都集中在夏季，冬季乾旱。植被以中生和旱生森林灌木為主。淋溶程度不很強烈，有少量碳酸鈣澱積。土壤呈中性、微鹼性反應，礦物質、有機質積累較多，腐殖質層較厚，肥力較高。

大興安嶺中南段山地的東西兩側，東北松嫩平原的中部和松花江、遼河的分水嶺地區。温帶半濕潤大陸性氣候。年平均氣温-3～3℃，年降水量350～500毫米。植被為產草量最高的温帶草原和草甸草原。腐殖質含量最為豐富，腐殖質層厚度大，土壤顏色以黑色為主，呈中性至微鹼性反應，鈣、鎂、鉀、鈉等無機養分也較多，土壤肥力高。

內蒙古高原東部和中部的廣大草原地區，是鈣層土中分佈最廣，面積最大的土類。温帶半乾旱大陸性氣候。年平均氣温-2～6℃，年降水量250～350毫米。草場為典型的乾草原，生長不如黑鈣土區茂密。腐殖質積累程度比黑鈣土弱些，但也相當豐富，厚度也較大，土壤顏色為栗色。土層呈弱鹼性反應，局部地區有鹼化現象。土壤質地以細沙和粉沙為主，區內沙化現象比較嚴重，

內蒙古高原的中西部，鄂爾多斯高原，新疆準噶爾盆地的北部，塔里木盆地的外緣，是鈣層土中最乾旱並向荒漠地帶過渡的一種土壤。氣候比慄鈣土地區更幹，大陸性更強。年平均氣温2～7℃，年降水量150～250毫米，沒有灌溉就不能種植莊稼。植被為荒漠草原和草原化荒漠。腐殖質的積累和腐殖質層厚度是鈣層土中最少的，土壤顏色以棕色為主，土壤呈鹼性反應，地面普遍多礫石和沙，並逐漸向荒漠土過渡。

陝西北部、寧夏南部、甘肅東部等黃土高原上土壤侵蝕較輕，地形較平坦的黃土源區。暖温帶半乾旱、半濕潤氣候。年平均氣温8～10℃，年降水量300～500毫米，與黑鈣土地區差不多，但由於氣温較高，相對濕度較小。由黃土母質形成。植被與慄鈣土地區相似。絕大部分都已被開墾為農田。腐殖質的積累和有機質含量不高，腐殖質層的顏色上下差別比較大，上半段為黃棕灰色，下半段為灰帶褐色，好像黑壚土是被埋在下邊的古土壤。

內蒙古、甘肅的西部，新疆的大部，青海的柴達木盆地等地區，面積很大，差不多要佔全國總面積的1/5。温帶大陸性乾旱氣候。年降水量大部分地區不到100毫米。植被稀少，以非常耐旱的肉汁半灌木為主。土壤基本上沒有明顯的腐殖質層，土質疏鬆，缺少水分，土壤剖面幾乎全是砂礫，碳酸鈣表聚、石膏和鹽分聚積多，土壤發育程度差。

青藏高原東部和東南部，在阿爾泰山、準噶爾盆地以西山地和天山山脈。氣候温涼而較濕潤，年平均氣温在-2～1℃左右，年降水量400毫米左右。高山草甸植被。剖面由草皮層、腐殖質層、過渡層和母質層組成。土層薄，土壤凍結期長，通氣不良，土壤呈中性反應，

藏北高原的西北部，崑崙山脈和帕米爾高原。氣候乾燥而寒冷，年平均氣温-10℃左右，冬季最低氣温可達-40℃，年降水低於100毫米。植被的覆蓋度不足10%。土層薄，石礫多，細土少，有機質含量很低，土壤發育程度差，鹼性反應。 ^[6] 

凡是妨礙土壤正常功能，降低作物產量和質量，還通過糧食、蔬菜、水果等間接影響人體健康的物質，都叫做土壤污染物。當土壤中含有害物質過多，超過土壤的自淨能力，就會引起土壤的組成、結構和功能發生變化，微生物活動受到抑制，有害物質或其分解產物在土壤中逐漸積累，通過“土壤→植物→人體”，或通過“土壤→水→人體”間接被人體吸收，達到危害人體健康的程度，就是土壤污染。

土壤污染的形成因素：由於人口急劇增長，工業迅猛發展，固體廢物不斷向土壤表面堆放和傾倒，有害廢水不斷向土壤中滲透，大氣中的有害氣體及飄塵也不斷隨雨水降落在土壤中，導致了土壤污染。

土壤污染物的來源廣、種類多，大致可分為無機污染物和有機污染物兩大類。無機污染物主要包括酸、鹼、重金屬（銅、汞、鉻、鎘、鎳、鉛等）鹽類、放射性元素銫、鍶的化合物、含砷、硒、氟的化合物等。有機污染物主要包括有機農藥、酚類、氰化物、石油、合成洗滌劑、3, 4-苯並以及由城市污水、污泥及廄肥帶來的有害微生物等。

據報道，目前中國受鎘、砷、鉻、鉛等重金屬污染的耕地面積近2000萬公頃，約佔總耕地面積的1/5，其中工業“三廢”污染耕地1000萬公頃，污水灌溉的農田面積已達330多萬公頃。例如：某省曾對47個縣和郊區的259萬公頃耕地（佔全省耕地面積的五分之二）進行過調查。其結果表明，75%的縣已受到不同程度的重金屬污染的潛在威脅，而且污染趨勢仍在加重。

污水灌溉等廢棄物對農田已造成大面積的土壤污染。如瀋陽張士灌區用污水灌溉20多年後，污染耕地2500多公頃，造成了嚴重的鎘污染，稻田含鎘5～7mg/kg。天津近郊因污水灌溉導致2.3萬公頃農田受到污染。廣州近郊因為污水灌溉而污染農田2700公頃，因施用含污染物的底泥造成1333公頃的土壤被污染，污染面積佔郊區耕地面積的46%。20世紀80年代中期對北京某污灌區進行的抽樣調查表明，大約60%的土壤和36%的糙米存在污染問題。

另一方面，全國有1300萬～1600萬公頃耕地受到農藥的污染。除耕地污染之外，中國的工礦區、城市也還存在土壤（或土地）污染問題。

中科院地理科學與資源環境研究所研究員陳同斌前後用了3年多的時間對北京市全市的土壤和蔬菜進行了大規模的取樣分析和研究，發現土壤污染問題已經比較嚴重，並且已經影響到蔬菜等農產品的質量。

南京農業大學農業資源與生態環境研究所研究員潘根興在2002年初做過一個南京市各城區的土壤重金屬污染調查。結果同樣很嚴重。超過70%的採樣區域存在重金屬污染，測出的最高鉛含量超過900ppm，超過國家標準3倍以上。

陳同斌在2001年對北京市的公園土壤重金屬污染做了一項調查，結果讓人吃驚。被公認為城市中環境質量優良的公園存在着不容忽視的土壤重金屬污染。而且公園建成的年代與土壤重金屬污染的程度成一個指數關係。

1．土壤污染導致嚴重的直接經濟損失——農作物的污染、減產。對於各種土壤污染造成的經濟損失，尚缺乏系統的調查資料。僅以土壤重金屬污染為例，全國每年就因重金屬污染而減產糧食1000多萬噸，另外被重金屬污染的糧食每年也多達1200萬噸，合計經濟損失至少200億元。

2．土壤污染導致生物品質不斷下降

中國大多數城市近郊土壤都受到了不同程度的污染，有許多地方糧食、蔬菜、水果等食物中鎘、鉻、砷、鉛等重金屬含量超標和接近臨界值。

土壤污染除影響食物的衞生品質外，也明顯地影響到農作物的其他品質。

有些地區污灌已經使得蔬菜的味道變差，易爛，甚至出現難聞的異味；農產品的儲藏品質和加工品質也不能滿足深加工的要求。

3．土壤污染危害人體健康

土壤污染會使污染物在植（作）物體中積累，並通過食物鏈富集到人體和動物體中，危害人畜健康，引發癌症和其他疾病等。

4．土壤污染導致其他環境問題

土地受到污染後，含重金屬濃度較高的污染表土容易在風力和水力的作用下分別進入到大氣和水體中，導致大氣污染、地表水污染、地下水污染和生態系統退化等其他次生生態環境問題。

當土壤被病原體，有毒化學物質和放射性物質污染後，便能傳播疾病，引起中毒和誘發癌症。

被病原體污染的土壤能傳播傷寒、副傷寒、痢疾、病毒性肝炎等傳染病。因土壤污染而傳播的寄生蟲病有蛔蟲病和鈎蟲病等。人與土壤直接接觸，或生吃被污染的蔬菜、瓜果，就容易感染這些寄生蟲病。土壤對傳播這些寄生蟲病起着特殊的作用，因為在這些蠕蟲的生活史中，有一個階段必須在土壤中度過。例如，蛔蟲卵一定要在土壤中發育成熟，鈎蟲卵一定要在土壤中孵出鈎蚴才有感染性等。

結核病人的痰液含有大量結核桿菌，如果隨地吐痰，就會污染土壤，水分蒸發後，結核桿菌在乾燥而細小的土壤顆粒上還能生存很長時間，這些帶菌的土壤顆粒隨風進入空氣，人通過呼吸，就會感染結核病。

有些人畜共患的傳染病或與動物有關的疾病，也可通過土壤傳染給人。例如，患鈎端螺旋體病的牛、羊、豬、馬等，可通過糞尿中的病原體污染土壤，這些鈎端螺旋體在中性或弱鹼性的土壤中能存活幾個星期，並可通過粘膜、傷口或被浸軟的皮膚侵入人體，使人致病。炭疽桿菌芽孢在土壤中能存活幾年甚至幾十年；被傷風桿菌、氣性壞疽桿菌、肉毒桿菌等病原體，也能形成芽孢，長期在土壤中生存。破傷風桿菌、氣性壞疽桿菌來自感染的動物糞便，特別是馬糞。人們受外傷後，傷口被泥土污染，特別是深的穿刺傷口，很容易感染破傷風或氣性壞疽病。此外，被有機廢棄物污染的土壤，是蚊蠅孳生和鼠類繁殖的場所，而蚊、蠅和鼠類又是許多傳染病的媒介，因此，被有機廢物污染的土壤，在流行病學上被視為是特別危險的物質。

土壤被有毒化學物污染後，對人體的影響大都是間接的，主要是通過農作物、地面水或地下水對人體產生影響。在生產過磷酸鈣工廠的周圍，土壤中砷和氟的含量顯著增高。鉛、鋅冶煉廠周圍的土壤，不僅受到鉛、鋅、鎘的嚴重污染，而且還受到含硫物質所形成的硫酸的嚴重污染。任意堆放的含毒廢渣以及被農藥等有毒化學物質污染的土壤，通過雨水的沖刷、攜帶和下滲，會污染水源。人、畜通過飲水和食物可引起中毒。

土壤被放射性物質污染後，通過放射性衰變，能產生α、β、γ射線，這些射線能穿透人體組織，使機體的一些組織細胞死亡。這些射線對機體既可造成外照射損傷，又可通過飲食或呼吸進入人體，造成內照射損傷，使受害者頭昏、疲乏無力、脱髮、白細胞減少或增多，發生癌變等。

20世紀70年代以來，通過對癌物質的研究，還發現許多工業城市及其近郊的土壤中含有苯並（a）芘等致癌物質。

被有機廢棄物污染的土壤還容易腐敗分解，散發出惡臭，污染空氣，有機廢棄物或有毒化學物質又能阻塞土壤孔隙，破壞土壤結構，影響土壤的自淨能力；有時還能使土壤處於潮濕污穢狀態，影響居民健康。

土壤污染具有隱蔽性和滯後性。大氣污染、水污染和廢棄物污染等問題一般都比較直觀，通過感官就能發現。而土壤污染則不同，它往往要通過對土壤樣品進行分析化驗和農作物的殘留檢測，甚至通過研究對人畜健康狀況的影響才能確定。因此，土壤污染從產生污染到出現問題通常會滯後較長的時間。如日本的“痛痛病”經過了10～20年之後才被人們所認識。

土壤污染的累積性。污染物質在大氣和水體中，一般都比在土壤中更容易遷移。這使得污染物質在土壤中並不象在大氣和水體中那樣容易擴散和稀釋，因此容易在土壤中不斷積累而超標，同時也使土壤污染具有很強的地域性。

土壤污染具有不可逆轉性。重金屬對土壤的污染基本上是一個不可逆轉的過程，許多有機化學物質的污染也需要較長的時間才能降解。譬如：被某些重金屬污染的土壤可能要100～200年時間才能夠恢復。

土壤污染很難治理。如果大氣和水體受到污染，切斷污染源之後通過稀釋作用和自淨化作用也有可能使污染問題不斷逆轉，但是積累在污染土壤中的難降解污染物則很難靠稀釋作用和自淨化作用來消除。

土壤污染一旦發生，僅僅依靠切斷污染源的方法則往往很難恢復，有時要靠換土、淋洗土壤等方法才能解決問題，其他治理技術可能見效較慢。因此，治理污染土壤通常成本較高、治理週期較長。鑑於土壤污染難於治理，而土壤污染問題的產生又具有明顯的隱蔽性和滯後性等特點，因此土壤污染問題一般都不太容易受到重視。

土壤污染物可分為三類。

第一類是病原體，包括腸道致病菌、腸道寄生蟲（蠕蟲卵）、破傷風桿菌、黴菌和病毒等。它們主要來自做肥料的人畜糞便和垃圾。或直接用生活污水灌溉農田，都會使土壤受到病原體的污染。這些病原體能在土壤中生存較長時間，如痢疾桿菌能在土壤中生存22～142天，結核桿菌能生存一年左右，蛔蟲卵能生存315～420天，沙門氏菌能生存35～70天。

第二類是有毒化學物質，如鎘、鉛等重金屬以及有機氯農藥等。它們主要來自工業生產過程中排放的廢水、廢氣、廢渣以及農業上大量施用的農藥和化肥。

第三類是放射性物質，它們主要來自核爆炸的大氣散落物，工業、科研和醫療機構產生的液體或固體放射性廢棄物，它們釋放出來的放射性物質進入土壤，能在土壤中積累，形成潛在的威脅。由核裂變產生的兩個重要的長半衰期放射性元素是90鍶（半衰期為28年）和137銫（半衰期為30年）。空氣中的放射性90鍶可被雨水帶入土壤中。因此，土壤中含90鍶的濃度常與當地降雨量成正比。

耕作、泥炭排水和毀林行為會導致土壤暴露於空氣中，從而使温室氣體釋放出來。而土壤通過儲存碳鎖定温室氣體，在對抗全球變暖中可起到重要作用。

當前主要基於測量的30釐米深來估計土壤有機碳的含量。這種方法已經在北美和歐洲演變，在那裏的土壤通常更淺，而許多植物的根部也會延伸至更深的深度存儲碳。該發現很鼓舞研究人員探索在更深層土壤中的儲碳潛力，如亞馬遜地區或澳大利亞。此前研究人員已在亞馬遜地區深至8米的土壤採樣。

此次土壤採樣是在澳大利亞西南部的一系列地點進行的，樣本取自地下近40米處，研究結果顯示，深層土壤存儲的碳比以前的報告所認為的多出達5倍以上。研究人員説：“估計這一發現對於全球碳儲存、氣候變化對全球潛在影響的建模及在碳循環中利用土地的變化可能具有重大啓示。”

該研究首席研究員、默多克大學水資源管理和可持續發展專家理查德·哈珀教授説，這一發現擴大了我們既有的在土壤中潛在碳儲存的概念。這種碳過去被忽視了，全球土壤中儲存的碳有可能比以前認為的要更多，無論是土地利用變化或氣候變化的結果將其釋放是未知的。這也是他們為什麼要進行這項研究的原因。

墨爾本大學園藝學教授雪·巴羅説，這項研究強調了土地利用變化對全球碳循環的顯著影響，因為這種碳明顯起源於這些景觀較早的森林時代。

悉尼大學土壤碳倡議項目經理安德烈·科赫説，之前他們非常專注於獲得從土壤頂部30釐米的剖面及地表深層的礦產和能源資源，但深層土壤是一個尚未被瞭解的前沿。管理和維護土壤中的碳是糧食、水安全、生物多樣性和能源安全，以及氣候調節的基礎，如果可以管理深度土壤中的有機碳，將是一件好事。他同時表示，尋找管理深度土壤的碳量方法，不僅需要新的土壤管理措施和技術，也將需要得到公共政策對此的支持和鼓勵。 ^[7]