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第4章 丰富多彩——土壤的类型(2)

4.棕色针叶林土

棕色针叶林土是我国寒温带的主要森林土壤和地带性淋溶土壤。主要分布于大兴安岭中段和北段山地、青藏高原东缘的高山和亚高山垂直地带;在大兴安岭地区位于暗棕壤之北的地区,而在垂直地带中位于暗棕壤之上;在小兴安岭等地区也有分布。

大兴安岭的棕色针叶林土区的气候条件为寒温带大陆性季风气候,年平均温度低于零下4℃,平均气温在0℃以下,并且这样的气温可长达5~7个月之久。高于10℃的积温在14℃~18℃,年降水量在450~750毫米,一般集中在6~8月份,无霜期有80~120天,干燥度一般小于0.75,冬季严寒,积雪可达20厘米厚,有明显的季节性冻层。低温和冻层对土壤形成有显着影响。生长在此地带的植物主要是各种针叶林、落叶松、樟子松、云杉和冷杉等。在地面灌草层中有杜鹃、杜香、少量的桦、山杨以及一些草本植物。棕色针叶林土的母质多为岩石风化的残积物和坡积物,少量洪积物、残积物和坡积物质地粗松、风化度低,上层浅薄,混有岩石碎块。地形一般为中山、低山和丘陵组成,坡度较缓。

棕色针叶林土自上而下可分为苔藓枯枝落叶层、腐殖质层、漂灰层、淀积层和母质层。苔藓枯枝落叶层厚3~20厘米,下部呈半分解状态,多白色真菌丝,靠近土壤部分常呈现泥炭化;腐殖质层厚5~15厘米,暗灰或暗棕灰色;漂灰层是漂灰土的代表性土层,灰白色,一般厚度为5~15厘米;淀积层呈棕色、黄棕色或暗褐色,稍显核状结构,紧实且较黏重,厚度变化大,薄的几乎完全缺少此层,直接就与下边的母质层连接。整个剖面土层大多在50~60厘米,而且常有较多石砾。

棕色针叶林土按其特征有三个亚类:①棕色针叶林土,这是棕色针叶林土类中最接近中心要领的一个亚类,剖面特征与前面所介绍的棕色针叶林土相似。②灰化棕色针叶林土,这类土壤主要分布在大兴安岭北段地势偏高的土层浅薄的残积母质上。在剖面形态上,有灰白色的淋溶层或灰白色斑块,B、C层含有较多的石块,石块底面有明显的铁锰和腐殖质胶膜及二氧化硅粉末。活性较高的铁、铝含量高,呈下移趋势。③表潜棕色针叶林土,主要区别是表层有潜育化作用,呈现蓝灰色,而且底土层因铁的水化程度较高而显黄色(三价铁离子是红褐色接近黄色)。

棕色针叶林土是我国针叶用材的重要基地之一,尽管肥力低、气候湿冷、林木生长慢,但只要合理樵伐,及时托育及更新,保持土壤中的肥力,仍可做到木材的稳产、高产。因为农作物的生长周期较短,所以农业方面的利用价值不大,不宜大面积开垦。

5.黑土

黑土是最常见的一种土壤。以前被称作是退化黑钙土、变质黑钙土、淋溶黑土等,目前在我国统称黑土。它主要分布在北纬41o~49o,东经125o~127o之间,以吉林、黑龙江两省的中部较多。北起黑龙江右岸,南至辽宁的昌图,西界直接与松辽平原的草原和盐渍化草甸草原接壤,东界可延伸至小兴安岭和长白山山区的部分山间谷地以及三江平原的边缘。大兴安岭东麓山前台地及甘肃的西秦岭、祁连山海拔2300~3150米的垂直带上也有分布。

黑土地区处在温带半湿润大陆性季风气候条件下,干燥度小于等于1,年降水量一般在500~650毫米,降水时间大部分集中在夏季,占全年降水一半以上。年平均温度在0℃~6.7℃之间,大于10℃积温在21℃~27℃之间,全年无霜期在135~140天。由于冬季严寒少雪,土壤冻深一般在1.1~2.0米之间,冻结持续时间在120~200天之间,土壤冻结深且延续时间长。

黑土的成土母质大部分是黄土状深积物,也有红色砂质沉积物,个别地方是岩石风化坡积物。其分布的地形是山前洪积平原,洪积冲积台地,海拔一般在200~250米左右。这些平原并不平坦,大部分是波状起伏的漫岗。黑土耕地一般比较平缓,在其上面生长的植物是森林草甸或草原化草甸,有的地方称这是“五花草塘”,大部分以杂草类群落为主,品种多,生长繁茂,覆盖度大,地上地下有机物累积量均很高。黑土区地下水位较深,一般在5~20米之间,水质为重碳酸一氧化硅型水。黑土的形成过程:首先是腐殖质积累的过程,由于黑土区的草原草甸植被生长繁茂,所以生物积累量比较大。从生长条件来看,夏季高温多雨,地下层质地又比较黏重,因而有利于植物生长,地上、地下部分的累积量都很高。当秋季植物死亡后,气温降低,那些植物残体便以有机残体的形式保存下来。

尽管春天温度上升,但是下层的冻层仍未融化的时候,冻层就起到阻碍融水下渗的作用,水分滞留,有机残体只能缺氧分解,从而使腐殖质在土壤中大量积累,形成了深厚的腐殖质层。

其次是淋溶和淀积过程。黑土的地形大都是波状起伏的漫川漫岗地,由于黑土地区夏季降水多而集中,降水后一部分形成地表径流,一部分形成下渗水流,产生了淋溶,可溶性盐类和盐基受到不同程度的淋失。但因母质黏重,季节性冻层持续时间较长,土壤透水性较弱,每当冻融和多雨季节,土壤中产生上层滞水,使铁、锰还原为低价位元素而随水流失,在淀积层中形成铁、锰结核和锈斑。同时一部分铝硅酸盐水解产生二氧化硅,常以三氧化硅的形式溶于土壤溶液中,随水迁移。当土壤蒸发时,溶胶状态的硅脱水,以无定形硅酸粉末从溶液中大量析出,附着在结构或裂缝面上。

从黑土的剖面形态可看出,黑土土体构型是由腐殖质层、过渡层、淀积层和母质层组成。

腐殖质层:暗灰色或黑色,黏壤质,厚度一般为30~70厘米,结构性好,多为团粒结构或团块状结构,疏松多孔,多植物根,常能见到田鼠穴。腐殖质舌状向下延伸,有铁锰结核。

过渡层,厚度在20~50厘米不等,多呈暗棕灰色,比较紧实,黏壤质,根系仍很多,小核块状结构。

淀积层,50~100厘米厚,灰棕色或黄棕色,核块状结构,比较黏紧,结构面上有胶膜淀积和白色硅粉末附着。

母质层,多为黄土状物质,无结构,无石灰反应。但是它的腐殖质层深厚,一般为30~70厘米,坡度较大的地方不足30厘米,坡下平地也有大于100厘米的。另外,母质层的土层疏松多孔,结构性良好,腐殖质层为团粒结构,淀积层为核状结构。还有明显的腐殖质状延伸条痕,多鼠洞,无钙积层,白色的二氧化硅粉末多集中于土层下部70厘米以下部位。

黑土的基本性状是:①质地组成以粗粉沙和黏粒为主,它们各占黑土组成成分的30%~40%,具有黄土状黏土的特点。

一般表层黏粒较少,质地较轻,淀积层和母质层黏粒较多,质地较黏重,透水性比较差。②结构良好,团聚体总量高,水稳性团聚体也较高,一般在70%~80%以上。③土质较好,是一种良好的松土,下实上松通气透水性好,有利于保水保肥。④由黏粒组成,以水云母和蒙脱石为主,含有少量的绿泥石、赤铁矿、褐铁矿,不同粒级次生黏土矿物组成比例有差异。⑤土壤反应近中性和微酸性反应,酸碱度一般在6.5~7.0之间,通体无石灰反应,以钙、镁为主,盐基饱和度达80%~90%。⑥黑土中有机质丰富,在自然形成的土壤中,有机质的含量是:1000克的土壤中含有50~80克的有机质;耕地的土壤中,1000克土壤中有机质的含量在20~40克。

黑土和其他的土类一样,也有属于它自己的亚种。分为普通黑土、白浆化黑土、草甸黑土、表潜黑土四种。

普通黑土主要分布于波状起伏的台地的上、中部,它的地形部位一般比较高,所以排水条件较好,生物累积量相对较多。由于表土易遭腐蚀,所以黑土层比较薄,对于局部侵蚀严重的地带,黑土层剥失,底土露出地表后便形成了黄黑土,也有称作是“破皮黄”。黑土表层为松软的暗色腐殖质层,向下逐渐过渡,淀积层发育较好,土体比较紧实,一般是核块状或梭柱状,并且含有大量二氧化硅粉末和铁、锰胶膜。

白浆化黑土是白浆土向黑土过渡的一种类型,主要分布于长白山的低山丘陵区,向松辽平原过渡的山麓台地等地带也有分布。它的主要特征是在腐殖质层以下可见到发育不好的白浆层。颜色干燥时呈灰白色,湿润时呈灰黄色。白浆化黑土具有轻壤、层状结构的特点,酸碱度在6.6左右,盐基饱和度略低,具有白浆层的某些特征,这也暗示了白浆化黑土是受到了还原漂洗淋溶作用而形成的。

草甸黑土是一种向草甸土过渡的类型,主要分布于台地向河谷平原过渡的坡地地带及台地间局部低平的地带。草甸黑土地势平坦,地下水位适中,且水分条件充足,自然植被生长繁茂,腐殖质层深厚,有的由于受坡积、淤积的影响,上层可见到淤土层。草甸黑土具有黑土特征,由于淋溶,腐殖质和可溶性物质有下移现象,并在下部淀积,因此,土体下部有锈斑、潜育斑,并且具有半水成土壤的特征。

表潜黑土是黑土向沼泽土过渡的类型。一般分布于台地间的低洼地带,土壤质地黏重,滞水层位较高,亚表层内有潴育化现象,并可见到大量锈斑。淀积层以下有潜育化特征,整个土体含水量高。

黑土是一种肥力较高的土壤,在相同的气候条件下,黑土中种植的作物产量也比其他土壤要高。因此,黑土已经被人们进行大规模的开发和利用。黑土经过开垦后,有的由于施肥多,管理好,土壤肥力有所提高;有的则相反,不仅施肥少,而且管理不当,土壤肥力迅速下降,被侵蚀的情况较为严重。根据目前已有的资料分析,黑土耕作后,土壤环境条件改变,腐殖质合成与分解失去了原来的平衡,含量有减少的趋势。另外,由于黑土质地黏重,并有季节性冻层,底层土壤透水不良,夏季降水高度集中,地势起伏不平,每年春天的化冻水和夏秋降雨水一时无法从土层中迅速下渗,大量的地表径流造成土壤冲刷。据估计每年流失厚度约0.6~1厘米,同时也冲走了相当一部分有机质等营养元素。因此,对黑土的利用必须因地制宜,合理利用和保护黑土资源,充分发挥黑土的生产潜力。

6.褐土

褐土又叫褐色森林土。在我国主要分布在温带东部的半湿润和半干旱山地和丘陵地带。例如燕山、太行山、吕梁山、秦岭等地区,此外在关中、晋南、豫西等盆地也有分布。水平分布上,褐土处于棕壤带(东)、黑垆土带(西)、栗钙土带(北)之间,并且构成一个独立的水平土壤带。垂直分布中,褐土在棕壤之下。

褐土由于分布在温带半湿润地区,所以受季风影响比较明显。

此地区冬季寒冷干燥,夏季炎热多雨,冬春干旱多风,并且春旱频繁。年平均温度在10℃~14℃,年降水量在600~800毫米,降水集中在夏秋之季。干燥度在1.0~1.5,无霜期一般有180~250天,该地区的气候具有海洋性向大陆性过渡的特点。褐土中生长的自然植被以辽东的栎、洋槐、柏树为代表,除此之外还有酸枣、荆条、菅草等灌木草原。褐土分布的地区也是我国北方的小麦、玉米、棉花、苹果主要产区。褐土的母质各种各样,主要是石灰岩等富含钙质的岩石风化物,但仍以黄土状的物质为主。地形主要以低山、丘陵、冲积扇、高阶地等为主。

关于褐土的形成过程,和其他土类的形成有一定的相似,但也别具特色。首先是弱腐殖质积累过程。弱腐殖质积累是在温带半湿润气候的条件下进行的,由于干旱森林和灌木草原有很多的干燥落叶的残落物,它们疏松地覆盖于地表,经过长时间的机械摩擦破碎和自然的分解以形成腐殖质。不过这种腐殖质积累得很少,因此褐土的有机质含量也比较低,且表土层很薄。

其次是石灰质的淋溶与淀积。石灰质的淋溶与淀积是在半湿润条件下,原生矿物风化的结果。

首先,开始大量的脱钙阶段,其氧化钙随含有二氧化碳的重力水溶液由土壤剖面的表层渗到下层,以至于形成地下水流。这阶段元素迁移的特点是:氧化钙、氧化镁大于二氧化硅的迁移。但由于半湿润的季风气候特点,降水量和干旱季节较长,土体中带有钙物质的水流到一定深度,以碳酸钙形式产生沉淀,这种淀积深度就是它的淋溶深度,一般与它的降水量是成正比的。

其次是残积黏化,黏粒的形成是由土体内的矿物质进行原地的土内风化而成,在这个过程中没有产生黏粒的机械移动,因而黏粒没有光学向性。残积黏化包括两个方面:一方面,矿物中的铁在当地水热条件下,于土体内进行元素的水解与氧化,形成部分游离的氧化铁,所以土体颜色发红,也可称之为红化作用。但其总体含铁量不产生变异。另一方面,土壤原生矿物水化与脱钾的初步风化阶段,形成了大量的水化云母等次生矿物,而且也有进一步风化而形成的蛭石等。

最后是淋溶黏化,在一定降水和生物气候条件下,黏土矿物继续脱钙,形成另外一种颗粒最细的新生黏土矿物——如蒙脱石等,可在土体中随水下移,在一定深度形成黏粒淀积层。这种黏粒往往有光学向性,一般土体水分的干湿交替有利于黏粒下移。

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