土壤圈

土壤圈（英文：pedosphere）是指地球最外层，由土壤组成，且会受到成土作用影响的区域。土壤圈介于地球岩石圈、大气层、水圈及生物圈之间的交界处^[1]。。土壤圈是地球的表面，而且只有在地表和大气层（土壤中及土壤上方的空气）、生物圈（其中的生物体）、岩石圈（未固结的表岩屑和固结的基岩）及水圈（土壤上方、下方及土壤上方的水）之间有动态交互作用时才会生成。土壤圈是地球陆生生物的基础。

土壤圈是化学物质或是生物地球化学物质流入或是流出上述系统的媒介，由其中的气体、矿物质、流体及生物所组成。土壤圈位在Critical Zone内，Critical Zone是一个较大的界面，其中包括植物、土壤圈、地下水含水层及古生物，最后到一定深度以下的岩床为止，是明显受生物圈及水圈影响，进行化学作用的区域。土壤圈也是更大整体系统的一部分，土壤形成的环境也会受其地理位置、气候、地质、生物、经度、纬度和人为变化所影响。

土壤圈位在生物的植被以下，在岩石圈及水圈以上。成土作用在没有生物的情形下，仍然会自行作用，不过若有生物存在，会加快成土作用的进行。土壤形成一开始是用物理或是化学的分解方式来分解岩石，形成的物质会覆盖在基岩基底上。生物会分泌酸性物质（多半是富里酸（英语：Fulvic acid））来让岩石分解。像地衣、苔藓和种子植物^[2]以及很多化学反应会让早期土壤的化学组成更加的多元化。一旦风化作用及分解作用的产物开始累积，连贯的土体让流体可以在垂直向和横向通过土壤剖面，让固体、液体、气体之间可以进行离子交换。随着时间的演进，土壤层的整体地球化学情形会和一开始基岩的成分越来越不同，其成分会反映在土壤中发生的化学反应^[3]。

矿物风化及解体

主条目：风化作用

土壤的形成源自大气中碳酸和生物形成的酸性物质对硅酸盐矿物的化学风化。碳酸透过碳酸化作用于大气及土壤中形成。

${\displaystyle \mathrm {H_{2}O+CO_{2}\longrightarrow H^{+}+HCO_{3}^{-}\longrightarrow H_{2}CO_{3}} }$^[3]

这是长石等方解石、白云石和硅酸盐矿物被化学风化的过程。而钠长石被碳酸分解而产生高岭石黏土的过程则如下：

${\displaystyle \mathrm {2\ NaAlSi_{3}O_{8}+2\ H_{2}CO_{3}+9\ H_{2}O\longrightarrow 2\ Na^{+}+2\ HCO_{3}^{-}+4\ H_{4}SiO_{4}+Al_{2}Si_{2}O_{5}(OH)_{4}} }$^[3]

至于碳酸盐矿物的分解则为：

${\displaystyle \mathrm {CaCO_{3}+H_{2}CO_{3}\longrightarrow Ca^{2+}+2\ HCO_{3}^{-}} }$^[3] or ${\displaystyle \mathrm {CaCO_{3}\longrightarrow Ca^{2+}+CO_{3}^{2-}} }$

参考资料

1. Elissa Shart Levine, 2001, The Pedosphere As A Hub. [2017-08-09]. （原始内容存档于2013-02-14）.
2. Cooper, R. The Role of Lichens in Soil Formation and Plant Succession. Ecology. 1953, 34 (4): 805–807. JSTOR 1931347. doi:10.2307/1931347.
3. Schlesinger, W.H..; Bernhardt, E.S. Biogeochemistry: an analysis of global change 3rd. Oxford: Academic Press. 2013. ISBN 978-0123858740.

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