| 单词 | 土壤潜育化作用 |
| 释义 | 【土壤潜育化作用】 它是所有水成土壤共有的成土过程。因环境条件的不同，发展程度不一样，从而产生一系列不同类型的水成土，例如矿质潜育土、潜育土、假潜育土与滞水潜育土等。潜育土与矿质潜育土主要受地下水影响，而假潜育土与滞水潜育土则主要受表潜水影响；矿质潜育土与滞水潜育土的渍水程度要大于潜育土与假潜育土，因而它们的物质转化与迁移有所差异，从而导致不同的剖面形态。 土壤潜育化作用的形态特征 土体的颜色是最主要的形态特征之一，可表现为灰色、黑色或蓝色，这些颜色主要与化学组成有关，黑色除与有机质有关外，多因FeS所致，而蓝铁矿(磷酸亚铁)是引起土体发蓝的主要原因。Fe3+被还原成Fe2+，便为其分异打下了基础，土体局部氧化便会形成铁、锰等元素的氢氧化物或氧化物新生体，诸如斑块、胶膜、结核等。自70年代以后，对潜育化作用形态特征的研究主要集中于这些新生体上。至80年代，许多学者运用电镜和电子探针等技术对各种新生体的形态特征、微形态结构、化学组成及其分布进行了更为详细的研究。结果表明，结核和胶膜中铁、锰的富集高于周围土体的含量；同时，结核大小不同，组成亦异，并具有分层性。80年代，对潜育化作用微形态结构的研究亦较活跃。主要成果之一是发现漂白初生粗骨颗粒膜的形成亦是潜育化作用的结果。与此同时，徐琪等人的研究资料表明，漂白层亦是在氧化还原交替条件下进行的化学淋溶与机械淋溶，并将其分为3个阶段：(1)铁、锰的氧化还原与淋溶淀积；(2)粘粒的机械淋溶与淀积；(3)粘粒矿物的蚀变。网纹层的形成与漂白层类似，亦是潜育化作用的产物，只是作用强度不同而已。总之，80年代潜育化作用形态特征研究的一大特点即是与水的作用程度密切联系起来。潜育化作用过程中物质变化的特点 (1)矿质元素的变化特点：潜育化作用最明显的变化即铁、锰的还原活化与淋失，特别是粘粒部分非硅酸盐态铁的淋失，是潜育化作用最基本的物质变化特征。早在1905年维科茨基便提出了上述特点，此后大量的研究结果亦作了证明。此外，室内模拟研究资料表明，潜育度可用铁淋失的程度表示。一般情况下，潜育化作用除铁、锰淋失之外，磷、钾、钙、镁等元素的活化与淋溶亦大为增强，铝的淋失甚少，而硅则相对积累。但70年代的研究资料表明，在酸性条件下，氧化还原交替会引起铝的明显淋失；80年代初的研究发现，在某些情况下无定形硅亦有淋失的迹象。(2)铁矿物的变化：潜育化作用所引起的矿物变化，以含铁原生矿物、铁氧化物与氢氧化物最为明显。潜育土中出现最多的铁矿物是纤铁矿与针铁矿。在70年代，Schwertmann和Schuylenborgh等对针铁矿与纤铁矿的转化进行过较为详细的研究。其老化过程可分为3个阶段，即(1)纤铁矿或氢氧化铁的溶解；(2)针铁矿晶核的形成；(3)针铁矿晶体的生长。若老化过程进展缓慢，而氧化的交替又极频繁，则铁矿物多以Fe(OH)3和γ－FeOOH为主。80年代的研究资料表明，不同类型的潜育土所含铁矿物亦不相同。潜育土锈斑层多以纤铁矿为主，而表潜土壤则多为针铁矿。强度潜育的土壤，地下水含铁量高，因而铁的新生矿物甚多，在氧化层会有大量的针铁矿结晶出现，而在还原层则可发现蓝铁矿、黄铁矿和菱铁矿，且常与腐烂的植物碎屑物在一起。菱铁矿常出现于根孔周围，蓝铁矿则多分布于根孔里面。(3)粘土矿物的变化：有些研究者认为，虽然Eh值在300mV以下可产生较明显的潜育化作用，但从化学组成来看，潜育层Fe2O3明显减少，而SiO2和AL2O3却有所增加，但硅、铝率未见明显变化，且许多湿地土壤各层之间粘土矿物组成分布差异甚微，说明在一般情况下潜育化作用并未导致粘土矿物强烈的淋溶蚀变。潜育化作用在短期内主要是游离氧化铁，特别是包被于粗粒部分的氧化铁被还原而淋失，而所引起的粘土矿物的变化则不明显。但另外一种观点认为，铁的不断淋溶最终会导致粘土矿物的分解，特别是在酸性条件下，该过程会加速进行。F．R．Zaidelman(1978)经过模拟研究发现，在酸性母质上，潜育化作用会导致层状硅酸盐矿物八面体晶格中的铁被还原而淋失，同时产生大量的羟基群，一些晶片遭破坏而消失，粘土矿物发生分解，但中性的和弱碱性的母质则未发生该现象。T．Wakatsuki等(1984)的研究资料亦表明，种稻150年以上的稻田土壤中的矿物便发生明显的变化，而少于75年的则不明显，最明显的变化是18～25×10－10m间层矿物的形成。潜育化作用发生的条件及影响因素 潜育化作用发生的条件大致有：(1)渍水、缺氧；(2)有机质特别是易分解的有机质的存在；(3)有兼性及嫌气性微生物区系。潜育化作用的发生及其发展，与有机质有着密切的关系。有机质对土壤矿物质的溶解与活化，特别是铁、锰的还原活化与淋溶起着重要的作用。有的研究资料表明，有机质含量与铁活化度(Fe0／Fed)有显著的相关性(r=0．822，p＜0．001，n=29)，河水中所含铁量与沼泽土中可分解性有机质含量亦呈显著的相关性(r2=0．838，p＜0．001，n=597)。模拟试验进一步表明，Fe2+的产生与易分解性有机质有着极密切的关系，如果缺乏有机质，微生物活动便缺少能量，潜育化作用则不易发生；即使地下水位很高，若含的有机质高度稳定或有效成分太低，还原作用亦不会发生。早在50年代初的模拟试验便表明，潜育化作用是一个生物化学过程，Fe2+的产生主要取决于微生物的活性和有机质的含量。自70年代初的研究发现，梭菌在潜育化作用过程中可能起着很重要的作用。随后F．R．Zaidelman等的研究还发现，潜育强度与藻类和真菌亦有密切关系。此外，潜育化作用发展的程度随成土母质的化学组成和水分状况的不同差异甚大。潜育化作用的机理 至70年代初，有人研究认为，潜育化作用的实质主要是一个生物化学过程，Fe2+的产生和Eh值的下降均是由于专性的和兼性的厌气微生物的代谢活动所致。H2及可矿化的有机质可作为电子供体，而在生物氧化作用过程中，Fe3+可作为电子受体而还原。随着研究工作的不断深入，至80年代中期，前苏联F．R．Zaidelman从潜育化作用过程中物质变化的角度出发，提出了潜育化作用的机理模式，较全面地反映了潜育化作用的各个过程。潜育化作用实质上是生物化学与化学作用共同作用的结果。除生物化学作用即有机质的厌气分解之外，氧化还原与淋溶淀积、络合作用、离铁作用、水化作用、水解作用、溶解作用等亦对潜育化过程有着重要的贡献。上述各过程相互联系、相互影响，共同组成一个复杂的成土过程。因成土条件的不同，各个作用的贡献有所差异，导致潜育化作用有不同的表现而形成不同类型的潜育土。总之，土壤潜育化作用是一个非常复杂的成土过程，首先应当运用整体的、连续的与发展的观点以得到潜育化作用较完整的概念。其次，在研究工作中还要注意：(1)潜育化作用的诊断指标。目前有的学者以产生的Fe2+量作为诊断指标，有的则以铁淋失的程度为诊断指标，但产生的Fe2+量与铁淋失的程度有时并不一致，究竟以什么作为潜育化作用程度的诊断指标更合适，尚需进一步研究。潜育化作用并不等同于还原作用，它还应包括其它的作用，如淋溶淀积、溶解、络合作用等等，因此，以铁迁移淋失的程度作为潜育化作用发展程度的诊断指标会更合适一些，上面提到的潜育度便是一个很好的指标。这样通过产生的Fe2+量与潜育度便可将潜育化作用的强度与发展程度统一起来，便于解释潜育化作用研究结果。但是，在具体应用上述两个指标，特别是潜育度指标时，还有一些问题需要解决，如参照系的选择、母质不均一性等等。由于潜育土多分布于河湖相沉积的低洼地区，母质非均一性较为突出，如何消除由于母质的差异带来的干扰，需要进一步研究探索。(2)硅酸盐矿物的变化。有的研究资料表明潜育化作用会导致粘土矿物的蚀变，有的则认为该过程中矿物无明显的变化。董元华等认为这主要与成土条件不同有关，同时与研究手段亦有关系。改进研究方法，弄清硅酸盐矿物发生分解的机理及其影响因素，是研究潜育化实质的关键。在研究方法上应以模拟试验为主，以便于环境条件的调控，主要应研究潜育作用不同阶段硅酸盐矿物的变化情况。【参考文献】：1 Crompton E J．Soil Sci，1952，(3)：277～2892 Schlichting von E．Pesudogley，Gley，1973，1～63 Bloomfield C．Pesudogley，Gley，1973，7～164 Ciric M，et al，Pesudoglev，Gley，1973，63～70(中国科学院南京土壤研究所董元华、徐琪撰) |
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