淋溶土 :土壤分类架构中的土纲之一

更新时间:2023-11-06 11:45

淋溶土(Alfisols)是中国土壤分类架构中的一个重要土纲,是指湿润土壤水分状况下,生石灰充分淋溶,具有明显黏粒淋溶和淀积的土壤。

淋溶土的成土母质主要以岩石风化的残积物和坡积物以及通过淋溶作用形成的土壤物质为主,其成土过程主要包括黏化和腐殖质累积两个主要阶段。气候是影响淋溶土成土过程的主要因素之一,特别是降水和温度的变化,对淋溶土的黏化移淀过程和腐殖质累积过程有重要影响。按照中国土壤类型分类标准,淋溶土细分为4亚纲、7个土类、23个亚类、76个土属以及332个土种。相当于美国分类的软土纲(Mollisol)、始成土纲(Inceptisol)、淋溶土纲(Alfisol),相当于联合国分类的始成土(Cambisols)、高活性淋溶土(Luvisols)、灰化淋溶土(Podzoluvisols)、粘磐土(Planosols)。

淋溶土主要分布于湿润地区,受水分淋溶作用强,自然土壤肥力较高,耕种后肥力易于下降,若植被保护不好,易发生水土流失。因此应注意水土保持,发展灌溉和防止内涝,增施有机肥或种植绿肥,培肥土壤。

研究历程与命名

研究历程

淋溶土的研究可以追溯到19世纪末期,当时科学家们开始对土壤进行分类和描述。在这个阶段,淋溶土被认为是一种具有特殊性质的土壤,其形成过程受到气候、地形、母质等多种因素的影响。20世纪中期,随着土壤学的发展,淋溶土开始被纳入土壤分类系统中,其中美国土壤分类系统、联合国土壤分类系统、世界土壤分类系统分别是在1975年、1988年、1990年确定的;中国土壤分类系统是在1992年提出的。在这个阶段,科学家们根据淋溶土的成土过程、形态特征、物理化学性质等特征,将其划分为不同的亚类,如黄棕壤、棕壤、褐土等。这些亚类在不同地区、不同气候条件下表现出不同的特征。

命名

在中国,淋溶土被称为淋溶土纲,这是根据土壤分类架构来命名的。它包括了暗棕壤、棕壤、黄棕壤和白浆土等土类。

在美国土壤系统分类中淋溶土被称为淋淀化土,其包含潮淋淀化土、湿淋淀化土、干淋淀化土、干热淋淀化土和极地淋淀化土等几个亚纲

定义

土纲定义

淋溶土是指湿润土壤水分状况下,生石灰充分淋溶,具有明显黏粒淋溶和淀积的土壤;即指上界在土表至125厘米范围内具有黏化层或黏磐的土壤,是中国土壤系统分类14个土纲之一。黏化层的存在是淋溶土的必备条件。

土壤参比

淋溶土相当于美国土壤分类系统中的淋溶土纲、老成土纲和软土纲;世界土壤资源参比基础(WRB)中的高活性淋溶土、高活性强酸土以及其他有黏化层或黏磐的土壤;联合国FAO土壤制图单元中的高活性淋溶土、高活性强酸土、灰化淋溶土和黏磐土;相当于土壤地理发生分类中的白浆土、棕壤、部分黄棕壤、部分褐土、部分黄壤、部分石灰土等。

形成

成土母质

淋溶土成土母质为残积物、坡积物和第四纪沉积物,以片麻岩花岗石砂岩页岩等酸性母岩风化物和不同类型的黄土为主,其次为石灰岩的古风化物。其中,白浆土母质多为河-湖相沉积物;暗棕壤成土母质主要为残积物、坡积物和一部分第四纪湖积冲积物;棕壤成土母质为残积物、坡积物和部分黄土性物质;黄棕壤成土母质为不同时期的沉积岩、花岗片麻岩、玄武岩和第四纪沉积物,在丘陵区以下以蜀黄土为主。

影响因素

淋溶土发育在温带、暖温带以至北亚热带湿润季风气候区,年平均气温-1~18℃,年降水量为500~1300毫米,夏季降水占年降水量70~80%,干燥度小于1。无霜期110~250天,≥10℃积温1600~5500℃,除黄棕壤外,土壤有不同深度的冻土层,由于淋溶土分布区南北跨度大,因此,各土壤类型的气候存在着较大的差异。

白浆土、暗棕壤分布区,冬季寒冷干燥,土壤冻层深,表层冻结时间150天左右,土层中从开始冻结到完全融解的时间长达200~240天,年降水分配极不均匀,暖季(5—10月)降水较多,占年降水量的80%以上。棕壤分布区,夏季暖热多雨,冬季寒冷干燥,季节冻层较浅。而黄棕壤分布区。夏季高温多雨,冬季低温干旱,降水量多集中于夏、秋两季,气候上已属于暖温带向亚热带过渡区。

淋溶土分布区,自然植被以针阔混交林、落叶阔叶林、常绿阔叶落叶阔叶混交林、草甸和草甸沼泽类型的草本植物为主。其中,白浆土分布区,自然植被以喜湿性植物种类为主要成分,主要是草甸和草甸沼泽类型的草本植物,在木本植物中,以喜湿性的落叶松白桦、水曲柳、丛桦为最常见。暗棕壤的原生植被为针阔混交林,主要的针叶树种有果子松冷杉属云杉等。落叶阔叶树种很多,较重要的有白桦,黑桦硕桦桲椤叶春榆、胡桃楸、、紫椴五角槭等。林下灌木和草木繁茂,就林型说,主要属于山地阔叶林群系,一小部分属于云杉、冷杉和落叶松林群系。棕壤区的原生植被为落叶阔叶林,主要树种为蒙古栎、蒙古栎和赤松,原生植被多已破坏,目前多为次生夏绿阔叶林,部分为针叶树等。黄棕壤分布区的原生植被为落叶阔叶与常绿阔叶混交林,以槭属枫杨属栎属乔木为代表。

淋溶土分布区的地形多为低山丘陵、低平原河谷阶地、山间盆地和盆地、山前台地及部分熔岩台地。其中,白浆土在地形上主要处于低平原、河谷阶地、山间谷地、山前台地以及部分熔岩台地;暗棕壤所处的地形,多为中山、低山和丘陵;棕壤所处地形主要为低山丘陵;黄棕壤所处的地形主要为低山丘陵地区。

成土过程

淋溶土纲成土过程主要包括黏化过程和腐殖质累积过程。

黏化作用是指风化成土过程黏粒的生成、迁移与淀积过程,导致特定土层中黏粒含量增加的现象。黏化作用是一种重要的成土作用,由于不同程度的黏化作用会导致土壤性质的差异,是鉴别土壤类型并进行分类的重要指标。淋溶土具有淀积黏化作用和次生黏化作用,相应地形成了淀积黏化层和次生黏化层,统称为黏化层(Bt)。

次生黏化作用是在温带土壤剖面一定深度中,在特定的水热条件下发生的土内风化,土层范围内土壤物质的原生矿物就地转化为2:1型或2:1:1型次生矿物的黏粒,并就地聚积的作用。次生黏化作用的结果是形成次生黏化层,其特征为:与上下层比较,具有较高的色彩饱和度和较红的色调,而且比较紧实。在生石灰性母质发育的土壤中,次生黏化层之下的土层中常有碳酸根聚积。

淀积黏化作用是湿润气候地区,土壤表层的层状硅酸盐黏粒经过分散,随悬浮液向下迁移至土壤剖面一定深度后,而发生淀积的作用。黏粒的垂直迁移和在心土层的淀积需要一定的条件:黏粒必须能够运动;表层的黏粒必须分散;有充足的介质水,使黏粒随之迁移;心土层处于干燥或部分干燥的状态。因此,具有干湿交替条件的土壤,才有利于淀积黏化作用的进行,结果形成淀积黏化层。

但并非具有黏化层的土壤都属于淋溶土,还必须具有较大的阳离子交换量,即≥24cmol(+)/kg黏粒。南方的红壤也可能具有黏化层,但其阳离子交换量小于24cmol(+)/kg。北方的碱土也具有黏化层,但它属于一种特殊的淀积黏化层,是碱化作用所引起的。在淋溶土分布区有的突然无明显的黏化层,但由于有淀积黏化作用形成的雏形层(Bw),应属于雏形土。

淋溶土在进行淋溶黏化过程的同时,腐殖质的累积过程也很明显。它的分布区的自然植被以针阔叶混交林、落叶阔叶林、常绿阔叶落叶阔叶混交林、草甸和草甸-沼泽类型的草本植物为主,生物量大,每年可生产较多的凋落物,复盐基作用明显,腐殖质累积显著。

主要特征

物理性质

淋溶土的质地通常较粘,含有较多的粘粒。这些粘粒主要由未彻底风化的硅酸盐粘土矿物组成,多呈棱块状结构并具有棕色胶膜。在淋溶土的剖面中部,细土粒的含量显著增高,淀积层粘粒含量比表土层和母质层可高出1.5-2倍。粘土矿物主要以水云母蛭石为主。

淋溶土的土体构型为O-Ah-btc型,表层为枯枝落叶层,即O层,受生物气候条件的影响,其有机化合物组成及其厚度差异较大;其下为暗褐色或淡色的腐殖质层,即Ah层;心土层为次生黏土矿物聚积的、质地黏重的棕色淀积层,即Bt层;剖面下部为母质层即C层。淋溶土通常具有明显的层状结构,这是由于淋溶和淀积作用导致不同层次的土壤颗粒大小和组成存在差异。在淋溶土的剖面上部,由于淋溶作用较强,土壤颗粒较细;而在剖面下部,由于淀积作用较强,土壤颗粒较粗。

淋溶土的颜色通常较暗,呈棕色或红棕色。这是因为淋溶作用导致土壤中的有机质和铁、铝等氧化物被淋洗至下层,而在上层则形成了一层较薄的淡色或暗色表层。

淋溶土的有机质含量通常较高,表层有机质含量为40—80克每千克,甚至可高达150克每千克以上。这是因为淋溶土通常分布在湿润地区,有利于有机质的积累和分解。

化学性质

淋溶土通常呈微酸性至酸性反应,pH值一般低于7.0。这是由于淋溶作用导致土壤中的生石灰等碱性物质被淋洗至下层,使得上层土壤的pH值降低。

淋溶土的盐基饱和度通常较高,在中国一般高于60%以上。这是由于淋溶作用使得土壤中的盐基离子被淋洗至下层,并在下层淀积,导致上层土壤的盐基饱和度降低,而下层土壤的盐基饱和度增高。

淋溶土的交换性阳离子以钙、镁为主,但也有少量的氢、铝。这些离子在土壤中起着重要的交换作用,对土壤的保肥性和供肥性有重要影响。

淋溶土的养分含量通常较高,尤其是氮、磷、钾等大量元素。这是因为淋溶土通常分布在湿润地区,有利于养分的积累和分解。此外,农民常常在淋溶土上施用大量肥料,也使得土壤的养分含量增加。

诊断层和诊断特性

淋溶土的诊断层是淀积黏化层,可通过形态学、微形态学或颗粒分析的方法辨别。有的具有黏磐层、漂白层,盐基饱和度>50%,剖面中生石灰充分淋溶,pH<7。美国土壤系统分类中,淋溶土淀积黏化层中的盐基饱和度要超过35%,剖面中石灰充分淋溶,pH<7。

土壤分类

据《中原地区土壤分类与代码GB/T 17296-2009》,淋溶土分为4亚纲,7土类,23亚类,76土属,332土种。根据土壤温度状况,将淋溶土纲划分为冷凉淋溶土亚纲,然后根据土壤水分状况划分冷凉淋溶土、干湿淋溶土、常湿淋溶土和湿润淋溶土等亚纲,共计4个亚纲。

冷凉淋溶土

冷凉淋溶土是中原地区温带冷凉地区排水条件比较好的土壤,土中有冷性或寒性土壤温度状况。

冷凉淋溶土具有冷性或寒性土壤温度状况和湿润土壤水分状况。植被类型包括草甸向森林过渡的类型,针阔混交林或阔叶林。其成土母质多为花岗石残积一坡积物,其次为砂岩砾岩变质岩残积一坡积物,还有一部分为更新世和近代沉积物。冷凉淋溶土的主要特点为:具有腐殖质含量高的表层和黏化层。在第四纪河湖沉积物上发育的冷凉淋溶土具有漂白层,在森林植被下的冷凉淋溶土常有暗沃表层,有时有O层。在大部分地区,黏化层呈微酸性反应。

冷凉淋溶土包括漂白冷凉淋溶土、暗沃冷凉淋溶土和简育冷凉淋溶土3个土类。

冷凉淋溶土在中国东北地区有广泛的分布,包括黑龙江省东北部、吉林省东部地区以及辽宁省东部部分山地,另外在中原地区西南山地垂直带上亦有分布。

干润淋溶土

干润淋溶土是具有半于润土壤水分状况的淋溶土。

大多数年份土壤水分控制层段的某些部分或全部每年积累干旱天数超过90天;土壤温度状况主要属温性,但也有一部分属热性的;黏化层多见于剖面中、上部或地表25厘米以下;在矿质土表以下1.5米内或无或有生石灰性,或在黏化层底部50厘米内或在黏化层中有一钙积层或钙积现象,并在结构体表面有霜粉状石灰或石灰斑点;在土表至125厘米范围内有或无碳酸根岩性特征或在B层中有或无铁质特性。

干润淋溶土包括钙质干润淋溶土、钙积干润淋溶土、铁质干润淋溶土和简育干润淋溶土4个土类。

干润淋溶土主要分布在中原地区暖温带东部半湿润、半干旱地区的低山丘陵山麓平原,如辽宁省西部、华北地区山地、河南省西部、山东省中部以及陕西省中部等地;在云贵高原腹地及其边缘的亚热带干旱河谷也有分布。

常湿淋溶土

常湿淋溶土亚纲是具有常湿土壤水分状况并有热性或温性土壤温度状况的土壤。包括钙质常湿淋溶土、铝质常湿淋溶土和简育常湿淋溶土3个土类。

常湿淋溶土成土母质以酸性母岩风化物为主,也有较老的石灰岩风化物。凡具有黏化层的黄壤和黄色石灰土均可以划分常湿淋溶土。

常湿淋溶土包括钙质常湿淋溶土、铝质常湿淋溶土和简育常湿淋溶土3个土类。

常湿淋溶土主要分布于气候比较潮湿的贵州高原,其次是云南高原和南方山地的垂直带上。

湿润淋溶土

湿润淋溶土是具有湿润土壤水分状况,但无冷性和寒性土壤温度状况,只有温性和热性土壤温度状况的土壤。所以并非所有的具有湿润水分状况的淋溶土,都为湿润淋溶土,有的在冷凉淋溶土亚纲已被检出。

湿润淋溶土成土母质多为花岗石片麻岩、砂页岩等酸性母岩风化物和不同类型的黄土,少数为石灰岩风化物。自然植被以落叶林为主,人为破坏严重,山地丘陵水土流失严重。该亚纲土壤的形成特点为风化作用强于冷凉林溶土和干润淋溶土,但弱于常湿淋溶土,这是由水热条件影响所致,因为前二者分别较寒冷或较干旱,后者则水热条件均较好于该亚纲

湿润淋溶土包括漂白湿润淋溶土、钙质湿润淋溶土、粘磐湿润淋溶土、铝质湿润淋溶土、酸性湿润淋溶土、铁质湿润淋溶土和简育湿润淋溶土7个土类。

湿润淋溶土主要位于暖温带和北亚热带,在中国分布于辽宁省河北省山东省山西省江苏省陕西省、湖北等省,地形多为低山、丘陵,少数为中山。在云贵高原和四川盆周山地亦有分布。

地理分布

全球淋溶土的分布范围十分广泛,从北美洲和欧亚大陆北纬60°,向南跨越赤道,一直至南美洲的南端、非洲的南端、澳大利亚大陆的南端及新西兰,都有广泛的分布。淋溶土约占全球陆地面积的14.7%,其分布横跨了5个大生物气候带。

在中国,分布于大致南起大巴山脉长江,北跨山东半岛和辽东半岛,直达东北地区的广大范围内。淋溶土从寒温带、温带、暖温带到北亚热带甚至中亚热带均有分布,约占中原地区土地面积的13%,据不完全统计,淋溶土区面积约125万平方千米,且主要分布区为中国东部、中部及西部某些山地的垂直带。

开发与利用

开发

淋溶土主要分布于湿润地区,受水分淋溶作用强,自然土壤肥力较高,耕种后肥力易于下降,若植被保护不好,易发生水土流失。因此应注意水土保持,发展灌溉和防止内涝,增施有机肥或种植绿肥,培肥土壤。

作为重要的农业土壤资源,除冷凉淋溶土亚纲只能种一年一熟外,其余3个亚纲,一般都能种二年三熟或一年二熟。各亚纲各土类中的“斑纹”亚类,一般都是当地的稳产高产粮食生产基地,同时也是人口较为密集的地区,应予保护,充分发挥其生产潜力。

淋溶土的改良应根据土壤分布位置及特性进行,如湿润淋溶土位于粮棉油集中产区。它具有水、气、热资源的优势,产量稳而高。但是要修筑梯地,保持水土,深耕细作,合理轮作,发展绿肥,增施有机肥,因土配方施肥,增磷补氮,因土因作物不同增补硼、铝、锌等;干润淋溶土可通过合理施用土粪等,使耕作层迭加而增厚。土垫表层≥100厘米时就成黄土人为扰动新成土。其次剥蚀过程,当A、B、C层剥蚀掉,则成黄土正常新成土,瘠薄,除重视氮磷投入外,在富钾的土壤,应注意钾肥的合理施用。此种土壤主要进行雨养农业,并补充灌溉。要特别注意保墒耕作、节水灌溉和覆膜技术的应用。

利用

世界

淋溶土中的灰棕壤在北美洲分布于农业的心脏地带。这类土壤能适应该区气候所容许的各种作物的生产,如谷物、大豆、饲料作物、烟草、块根作物,以及蔬菜、水果等。又如俄亥俄州西部、密歇根州南部和印第安纳州,这一带就是玉米带的一部分,盛产玉米、大豆,威斯康星州南部是重要的牛乳产区,密歇根湖东南岸和安大略湖南岸都以生产水果,特别以苹果著称。威斯康星州中部的砂质平原,过去只经营酸果蔓的生产,自从采取喷灌后,成为豆类特别是豌豆重要产区之一。

中国

淋溶土分布范围广,南北跨度大,地形复杂,水热条件变化大,成土母质多样,土壤类型多,土壤的肥力差异大,利用上各不相同。暗棕壤(土壤发生学分类)分布区是中国主要的木材产地之一,主要发展林业,适种大豆、玉米等作物,并发展养蚕、养蜂和果树业等,在林下水湿条件好的地方,适宜栽培人参。棕壤是自然肥力较高的土壤,利于发展多种经营,在平地、丘陵区适于栽培棉花、花生、红薯等喜温作物及高粱、大豆、玉米等,在山区宜于发展林业、桑蚕、果园等。黄棕壤多分布在低山丘陵、农业历史悠久的地区,丘陵区还可种植茶、桑,发展果园,平缓丘陵区可作为农业生产基地,适于稻、麦、棉和油料等作物的生长。白浆土在中国东北地区东部分布较广,大部分已开垦为农田,最适宜种植的作物是大豆、玉米以及小麦和谷子。

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