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红色土壤的秘密：它背后藏着哪些化学反应的故事？
土壤的颜色是土壤最明显的属性之一。虽然颜色本身并不直接影响土壤的性质或实际用途，但它却能透露有关土壤有机质含量、矿物成分、湿度和排水的重要信息。土壤颜色范围广泛，包括棕色、红色、黄色、黑色、灰色，甚至是白色、蓝色或绿色，并且可以在不同的景观、土壤剖面的各个高层之间，甚至在单一的土壤块中剧烈变化。
土壤颜色的发展和分布源于化学和生物风化，特别是氧化还原反应。随着土壤母质中的主要矿物风化，这些元素会结合形成新的颜色化合物。土壤条件会产生均匀或渐进的颜色变化，而还原环境则会导致颜色流动的中断，形成复杂的斑驳图案和颜色集中点。
根据土壤剖面中的颜色变化，可以指示土壤母质或矿物来源的变化。
造成颜色的原因
深褐色或黑色
深褐色或黑色通常表明土壤中有高含量的有机物。有机物覆盖着矿物土壤颗粒，掩盖或加深了天然矿物的颜色。钠的含量也影响有机物的深度，因此会影响土壤颜色。钠使有机物颗粒，例如腐殖质，容易分散至更多矿物中。因此，积聚木炭的土壤会显示出黑色。
红色
红色通常指示在含氧充足、通气良好的土壤中铁的积累或氧化。由于氧化还原反应造成的铁浓度变化，结晶和变质岩石中的铁会扩散，在定期饱和的土壤中，尤其是在根系通道或孔隙附近，可能会出现红色。
灰色或蓝色
在厌氧、饱和的环境中，土壤可能呈现灰色或蓝色，这是由于氧化还原反应和/或铁的耗竭。在厌氧土壤中，微生物会将铁从三价铁(Fe3+)还原为二价铁(Fe2+)形式。锰也可能会从四价锰(Mn4+)还原为二价锰(Mn2+)形式，尽管土壤中铁的还原较为常见。
由于可溶的还原铁化合物，长期饱和会使土壤呈现出灰色或蓝色，并可能暴露出裸的淡灰色矽酸盐矿物。
绿色
铁的还原可能会使土壤呈现绿灰色，但某些矿物如绿泥石、母矿石和青陶土也可以显示绿色。绿泥石土壤源自特定的海洋沉积岩，而母矿石土壤则在酸性黄铁矿土中生成。进一步的例子包括在莫哈维沙漠中的热液改造玄武岩中观察到的青陶土风化成绿色的膨润土。
黄色
黄色土壤也可能表明铁的积累，但其氧气环境比红色土壤差。 Jarosite的积累也可能使土壤显示黄色，常见于盐沼、硫化矿矿物、酸性矿尾泥及其他酸性土壤中。
白色
含有盐、碳酸盐或方解石的土壤常显示白色，这些通常发生在干旱环境中。
颜色的描述
大多数土壤调查组织使用Munsell颜色系统来减少评估颜色的主观性。这一系统由画家阿尔伯特·曼塞尔在20世纪初开发，用于描述全颜色光谱。虽然土壤科学家常用的Munsell土壤颜色书只包括与土壤相关的最重要颜色，但它包含三个组件：色调、明度和色度。
这些组件一起帮助土壤专家准确描述土壤的颜色变化，尤其是当土壤的含水量变化时。
土壤颜色（特别是明度）随着湿度变化而变化，可以在潮湿和干燥状态下进行描述。当水的添加不会改变土壤颜色时，则视为湿润；土壤在空气中干燥的时候称为「干燥」。
随着最近的研究揭示土壤颜色与环境变化之间的潜在联系，我们不禁要问，土壤颜色的变化能揭示哪些未来环境变化的迹象呢？
