表层地球系统界面过程与土壤圈演化研究

摘要

土壤圈是表层地球系统中大气圈、水圈、生物圈和岩石圈相互作用的产物，在地球表层系统演变中起着关键作用。本文回顾了控制土壤形成和演化的界面过程，强调了它们复杂的相互作用和反馈机制。土壤圈的形成和演化受物理和化学风化过程、气-水-岩异质反应以及生物有机质-矿物相互作用的协同影响。这些过程在不同的地理、气候和生物条件下有所不同，导致土壤的异质性和组分多样性。本文将界面过程分为两大类：无机圈之间的相互作用和生物与无机圈之间的相互作用。无机圈之间的相互作用包括空气和水对岩石的改造、热交换、风蚀、水-岩反应和成岩作用。这些过程对母质的物理分解和化学转变至关重要。生物与无机圈之间的相互作用包括光合作用、呼吸作用和微生物降解有机物的有机碳输入和输出，以及生物转化，其中涉及生物矿物营养素的释放和矿物-有机质聚集体的形成。本文探讨了土壤圈与生物圈的关系，强调了土壤与生态系统之间的物质和能量交换及其对生态系统的支撑作用。此外，本文还讨论了土壤在生态系统服务中的作用，如生产力、生物多样性维护和气候调节。最后，本文强调了多时间和多空间尺度研究的重要性，以了解地表过程对土壤圈演化的影响，并确定未来的研究热点。总体而言，本文详细概述了驱动土壤形成和演化的界面过程，强调了它们在维持生态平衡、支持人类活动和应对全球环境挑战方面的重要性。

关键词

地球系统科学 / 土壤圈 / 界面过程 / 圈层相互作用 / 人类世

基金资助

国家自然科学基金项目(42430205,U22A20608,42222302); 科学技术部重点研发计划项目(2024YFD1701100)