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紅色土壤的秘密：它背後藏著哪些化學反應的故事？
土壤的顏色是土壤最明顯的屬性之一。雖然顏色本身並不直接影響土壤的性質或實際用途，但它卻能透露有關土壤有機質含量、礦物成分、濕度和排水的重要信息。土壤顏色範圍廣泛，包括棕色、紅色、黃色、黑色、灰色，甚至是白色、藍色或綠色，並且可以在不同的景觀、土壤剖面的各個高層之間，甚至在單一的土壤塊中劇烈變化。
土壤顏色的發展和分佈源於化學和生物風化，特別是氧化還原反應。隨著土壤母質中的主要礦物風化，這些元素會結合形成新的顏色化合物。土壤條件會產生均勻或漸進的顏色變化，而還原環境則會導致顏色流動的中斷，形成複雜的斑駁圖案和顏色集中點。
根據土壤剖面中的顏色變化，可以指示土壤母質或礦物來源的變化。
造成顏色的原因
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機物。有機物覆蓋著礦物土壤顆粒，掩蓋或加深了天然礦物的顏色。鈉的含量也影響有機物的深度，因此會影響土壤顏色。鈉使有機物顆粒，例如腐殖質，容易分散至更多礦物中。因此，積聚木炭的土壤會顯示出黑色。
紅色
紅色通常指示在含氧充足、通氣良好的土壤中鐵的積累或氧化。由於氧化還原反應造成的鐵濃度變化，結晶和變質岩石中的鐵會擴散，在定期飽和的土壤中，尤其是在根系通道或孔隙附近，可能會出現紅色。
灰色或藍色
在厭氧、飽和的環境中，土壤可能呈現灰色或藍色，這是由於氧化還原反應和/或鐵的耗竭。在厭氧土壤中，微生物會將鐵從三價鐵(Fe3+)還原為二價鐵(Fe2+)形式。錳也可能會從四價錳(Mn4+)還原為二價錳(Mn2+)形式，儘管土壤中鐵的還原較為常見。
由於可溶的還原鐵化合物，長期飽和會使土壤呈現出灰色或藍色，並可能暴露出裸的淡灰色矽酸鹽礦物。
綠色
鐵的還原可能會使土壤呈現綠灰色，但某些礦物如綠泥石、母礦石和青陶土也可以顯示綠色。綠泥石土壤源自特定的海洋沉積岩，而母礦石土壤則在酸性黃鐵礦土中生成。進一步的例子包括在莫哈維沙漠中的熱液改造玄武岩中觀察到的青陶土風化成綠色的膨潤土。
黃色
黃色土壤也可能表明鐵的積累，但其氧氣環境比紅色土壤差。Jarosite的積累也可能使土壤顯示黃色，常見於鹽沼、硫化礦礦物、酸性礦尾泥及其他酸性土壤中。
白色
含有鹽、碳酸鹽或方解石的土壤常顯示白色，這些通常發生在乾旱環境中。
顏色的描述
大多數土壤調查組織使用Munsell顏色系統來減少評估顏色的主觀性。這一系統由畫家阿爾伯特·曼塞爾在20世紀初開發，用於描述全顏色光譜。雖然土壤科學家常用的Munsell土壤顏色書只包括與土壤相關的最重要顏色，但它包含三個組件：色調、明度和色度。
這些組件一起幫助土壤專家準確描述土壤的顏色變化，尤其是當土壤的含水量變化時。
土壤顏色（特別是明度）隨著濕度變化而變化，可以在潮濕和乾燥狀態下進行描述。當水的添加不會改變土壤顏色時，則視為濕潤；土壤在空氣中乾燥的時候稱為「乾燥」。
隨著最近的研究揭示土壤顏色與環境變化之間的潛在聯繫，我們不禁要問，土壤顏色的變化能揭示哪些未來環境變化的跡象呢？
