2018-01-31 08:38:29

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非生物
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编辑分类

褐土(cinnamon soil),半湿润暖温带地区碳酸盐弱度淋溶与聚积,有次生黏化现象的带棕色土壤,又称褐色森林土。在中国,分布于关中、晋东南、豫西以及燕山、太行山、吕梁山秦岭等山地低丘、洪积扇和高阶地,水平带位处棕壤之西,垂直带则位于棕壤之下,常呈复域分布。

基本信息

  • 中文名

    褐土

  • 外文名

    cinnamon soil

  • 别称

    褐色森林土

  • 解释

    次生黏化现象的带棕色土壤

  • 颜色

    褐色至棕黄色

  • 类型

    半淋溶型土壤

折叠 编辑本段 主要特征

褐土的表土呈褐色至棕黄色;剖面中、下部有粘粒和钙的积聚;呈中性(表层)至微碱性(褐土褐土心底土层)反应。土壤剖面构型为有机质积聚层-粘化层-钙积层-母质层。中国境内褐土多发育于碳酸盐母质上,具有明显的粘化作用钙化作用。呈中性至碱性反应,碳酸钙多为假菌丝体状广泛存在于土层中、下层,有时出现在表土层

折叠 编辑本段 分布范围

褐土广泛分布于西欧地中海沿岸,非洲北部、俄罗斯、美国西南部、墨西哥北部、南美西部,澳大利亚也有存在。中国主要分布于北纬34~40°,东经103~122°之间,即北起燕山、太行山山前地带,东抵泰山、沂山山地的西北部和西南部的山前低丘,西至晋东南和陕西关中盆地,南抵秦岭北麓及黄河一线,一般分布在海拔500m以下,地下潜水位在3m以下,母质各种各样,有各种岩石的风化物,但仍以黄土状物质为主。年平均气温10~14℃ 降水量500~800mm,蒸发量1500~2000mm,属于暖温带半湿润的大陆季风性气候,其自然植被以辽东栋、洋槐、柏树等为代表的干旱明亮森林以及酸枣、荆条、茅草为代表的灌木草原,我国北方的小麦、玉米、棉花、苹果的主要产区,一般两年三熟或一年两熟。

折叠 编辑本段 研究历史

褐土褐土关于褐土的现代研究起始于1936年美国土壤学家J·梭颇在山东的土壤考察,首先提出为山东棕壤,以有别于欧洲的棕壤。1955年苏联土壤学家B·A·柯夫达与и.п.格拉西莫夫,相继来中国北方及关中地区进行土壤考察,确定其相似于地中海区的干旱森林与灌木草原景观下的褐土,通过第二次全国土壤普查及相关条件下的大量研究,确定我国褐土属于半淋溶土纲下的一个土类,它主要部分相似于美国土壤分类中的半干润淋溶土(Ustalf),部分相似于淡色始成土(Ochrept),同样,其主要亚类相似于联合国分类中的中性淋溶土(Eutric Luvisd),部分相似于艳色雏形土( Eutric Cambisol)。

折叠 编辑本段 形成过程

褐土褐土1、干旱的残落物腐殖质积累过程:干旱森林与灌木草原的残落物在其腐解与腐殖质积聚过程中有两个突出特点。第一是残落物均以干燥的落叶而疏松地覆于地表,以机械摩擦破碎和好气分解为主,所以积累的土壤腐殖质少,腐殖质类型主要为胡敏酸,第二是残落物中含CaO量丰富,如残落物中的CaO含量一般可高达20~50g/kg ,仅次于硅( 100 ~200g/kg ),所以生物归还率可高达75% ~250% ,保证了土壤风化中钙的部分淋溶补偿,甚至产生了部分表层复钙现象。

2、碳酸钙的淋溶与淀积:在半干润条件下,原生矿物的风化首先开始大量的脱钙阶段,其CaO随含有CO2的重力水土壤剖面的表层渗到下层,以至于形成地下水流。在这风化阶段的元素迁移特点是CaO、MgO大于SiO2和R2O3的迁移。但由于半干润季风气候的特点,一方面是降水量小,另一方面是干旱季节较长,土体中带有Ca(HCO3)2水流的分压CO2势到一定深度即行减弱而产生CaCO3的沉淀。这种淀积深度,也就是其淋溶深度,一般与其降水量成正比。

3、残积粘化,也称之为残积风化或地中海风化,即粘粒的形成是由主体内的矿物进行原地的土内风化而成,很少产生粘粒的机械移动,因而粘粒没有光学向性。残积粘化包括两个方面:一方面是矿物中的铁在当地水热条件下,于土体内进行铁元素的水解与氧化,形成部分游离氧化铁(有无定型与微品型),所以全体颜色发红,也可称之为红化作用,这也是所谓"艳色"( chromic)的原因。但是其总体含铁量不产生变异;残积粘化的另一方面表现是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。

4、淋移粘化:即在一定降水和生物气候条件下,粘土矿物继续脱钙,形成另外一种颗粒最细的新生粘土矿物--如蒙脱石等,并开始于雨季期间随重力水主体结构间向下悬移,在一定深度形成粘粒淀积层,这种粘粘往往有光学向性,一般土体水分的干湿交替有利于粘粒下移。

在褐土的粘化过程中一般以残积粘化为主,而夹有一定的淋移粘化,它们在不同的亚类中,其比重并不一样。一般石灰性褐土以前者为主,淋溶褐土以后者为主。然而,在一个剖面中两者常常同时混合存在,而且从理论上讲残积粘化往往层位稍高,淋溶粘化可能层位稍低。但是两者常常也是混同的。

折叠 编辑本段 剖面形态

从以上所述的土壤形成过程中即可了解其所产生的剖面形态。

A层:一般厚度20~25cm,或者更厚一些,暗棕色(10YR4/ 4~4/ 6),腐殖质含量10 ~30k/kg 。一般质地为轻壤,多为粒状到细核状结构,疏松,植物或作物根系较多,向下逐渐过渡。

B层:即心土层。厚度50~80Cm左右,颜色棕揭,即所谓艳色的粘化层(7.5YR4/6-5YR4/4)。一般中壤-重壤,核状结构,较紧实,结构体外间或有胶膜,明显程度因亚类而异,在Bt展中有时有假菌丝状的石灰淀积,因此有可能将Bt层分为几个亚层。

C层:根据母质类型而有较大的变异,如黄土状母质则疏松而深厚;如为石灰岩、沙岩等残积风化物质,则往往有石灰质残积;如为花岗岩等残积风化物质,则往往为微酸性;如在平原区,为其堆积物母质,而且有一定地下水位影响而产生潴育化过程,并有小的铁锰软质结核及锈斑等。

折叠 编辑本段 基本形状

1、剖面构型:如上所述,典型的剖面构型为A-Bt-Ck或A-Bt-C等。

2、饱和度、pH值及CaCO3:一般全剖面的盐基饱和度>80%,pH值为7.0~8.2左右,根据不同亚类特征,CaCO3其出现于不同层次,如图4-6所示。褐土褐土3、机械组成分析:褐土剖面的机械组成一般为轻壤-中壤,但粘化层则多为中壤-重攘,其<0.001mm的粘粒所示Bt/A≥1.2,高者可达1.5,由矿物粘粒所决定的交换量一般为40~50cmol/kg。

4、矿物分析:由于矿物风化处于初级阶段,其粘土矿物以水化云母和水云母钾离子释放而形成的蛭石(含量20%~70%)为主,蒙脱石次之(10%~50%),少量的高岭石出现,则可能为母质的残留性状。由于这种矿物组成,所以粘粒的SiO2/R2O3一般为2.5~3.0。铁的游离度较高,Fed/Fet可达20%。其中淋溶褐土高于普通褐土与石灰性褐土(<18%)。

粘土矿物的光学鉴定,其胶膜的粘粒有光学定向特性,说明有淋溶淀积粘化因素,因而根据显微镜片研究,在少量的大孔隙中的石灰质成分有再结晶的大颗粒方解石,但A层的石灰质多为泥质石灰混合物。

5、土壤有机质及养分状况:一般耕种的褐土,0~20cm的有机质为10~20g/kg左右,非耕种的自然土壤可达30g/kg以上,特别是淋溶褐土与潮褐土亚类是如此。石灰性褐土与受侵蚀的褐土的有机质含量均较低。

土壤肥力相关的是土壤养分情况:据《河北土壤志》介绍,褐土的含量为0.7~1.3g/kg,碱解氮60~100mg/kg,供氮能力属中等水平;磷的有效形态低,一般水溶性磷10mg/kg左右,但无效形态的铝-磷和铁-磷居高,而石灰性褐土的钙-磷居高。这也比较符合其土壤化学地理规律。在有效钾元素方面,褐土均在100mg/kg以上,所以钾比较丰富。至于微量元素,则与土壤的pH值和母质关系较大。

6、土壤物理形状及水分物理特性:一般说,它与土壤质地关系较大,一般表层容重为1.3g/cm3左右,低层为1.4~1.6g/ cm3,沙性质地则稍大于此数,粘性质地则稍小于此数。褐土,作为一个土壤类型的剖面构型中无特殊的障碍层次,个别的石灰性褐土有石灰淀积层,一般不影响水分物理特性。

折叠 编辑本段 亚类划分

土类以下的亚类划分主要根据其主要成土过程所表现的程度和有关附加过程的影响而在剖面构型上所产生的有规律的变化而进行划分。由于褐土为半淋溶土纲,根据土体所反映的淋溶程度及粘化特征相结合等而划分为淋溶褐土、(普通)褐土和石灰性褐土等。其它则根据其主导成土过程及附加成土过程所表现的土壤剖面特征而划分出楼土、潮褐土、燥褐土与褐土性土等,具体可参考图4-7。

折叠 普通褐土

它是最接近中心概念的亚类,相当与美国土壤分类中的弱发育半干润淋溶土,淡色始成褐土褐土土,联合国土壤分类中艳色雏形土和艳色淋溶土,剖面中的Bt层有CaCO3新生体出现,即所谓A-Btk-C剖面构型,其它可参考以上所述的典型的剖面形态及其诊断特征。

折叠 淋溶褐土

其主要特征是全剖面没有CaCO3出现,或在C层有少量石灰残余,形成A-Bt-Ck剖面构型。相当于美国土壤分类的弱度发育半干润淋溶土,联合国土壤分类中正常淋溶土。

1、淋溶褐土的区域分布模式:在褐土土类中淋溶褐土分布区一般是降水量偏高之处(如>650mm),所以,土壤中矿物风化的脱钙作用比较快;另一是母质因素,即是在相同气候条件下,非碳酸母质和弱碳酸盐母质,如花岗岩、片麻岩风化物及Q3老黄土等,往往易于发育为淋溶褐土甚至棕壤。因而在与棕壤过渡区形成一种相嵌分布模式。

2、淋溶褐土的粘化层特征:淋溶褐土的粘化层具有一定的淋移粘化特征,所以与褐土的其它亚类相比往往是粘化层的层位较低,而且粘化层的厚度较大,特别是在黄土母质上,其粘化层的厚度可达1m以上,并有粘粒胶膜出现,即使是在岩石风化残片的下方也可看到胶膜出现,这是其它亚类所少见的。这种剖面粘化曲线特征可参考图4-8。在北京地区,这种粘化层的表现与Q3的黄土层位有关,所以也可以认为是一个古土壤过程。

3、风化淋溶系数:它一般反映了矿物风化情况,因为在风化过程中往往随着SiO2与CaO的淋失,而使SiO2/Al2O3与土壤风化淋溶系数的ba值逐渐减少。

折叠 石灰性褐土

它相当于美国土壤分类的淡色始成土,联合国分类的石灰性雏形土。与上述两个亚类相比,石灰性褐土的特点是:

1、CaCO3在全剖面均有分布,而且在Bt层有一定的积聚,这一点也是它与栗褐土的区别之一,如果剖面中有石化石灰淀积层,那将是古土壤过程的遗迹。

2、粘化现象较弱,例如粘化层颜色的鲜艳程度,粘化层的核状结构等与普通褐土相比均较弱,但是粘化层与A、C层相比均有一定的分异。

3、表层腐殖质含量较弱,但含量>10g/kg。

4、pH值近弱碱性,一般在7.8~8.5左右。

折叠 潮褐土

其主要特征同于普通褐土,只是处于平原地区,雨季期间有可能短期使地下水位抬高到3m以上,或者土体下层短时间的水分饱和,因而在底土中具有潴育化现象,相似于美国土壤分类的潮湿饱和淡色始成土,联合国土壤分类中的潜育始成土。其主要特征:

1、表层有机质含量较为丰富,一般<20g/kg。

2、粘化层表现较弱,特别是成土时间短,或土壤母质较轻者均表现如此,但Bt/A≥1.2。

3、C层中往往有一定数量的锈纹、锈斑(7.5YR)与暗色的铁锰斑点或软质的小的(0.2~0.5cm左右)铁锰结合。有时在底土层(如1m以下),有由古土壤水文过程而遗留下的沙姜结核。

折叠 塿土

塿土(陕西杨陵)

即在普通褐土表层以上形成一个人工堆垫的表层;它是人为长期旱耕熟化,施入土粪或富含有机质农家肥料而形成的诊断层,厚度≥50cm,具有双层耕种熟化层段,即在现耕层和梨底层之下具有埋藏的老耕作层,0~2cm的堆垫表层的速效磷<100g/kg。

现代耕作层及其人工堆垫表层以下的土壤剖面同于普通褐土,该土壤较大面积的分布于我国古老农业区的关中平原,其它古老农业区也有点状分布,也称堆垫褐土,它是我国特有的褐土类型。

塿土上种植的小麦(渭河阶地头道塬)

折叠 燥褐土

分布于川西岷江大渡河金沙江上游,海拔1000~2600m的山地土壤垂直带结构,平均气温在12~15℃,但冬季比较温暖,在0℃以上,年降水量400~600mm,自然植被狼牙刺、仙人掌、高山栎,相似于亚热带干旱森林景观,土壤表层为淡色腐殖质表层,B层有一定粘化,呈黄棕色(7.5YR4/4);Bt/A>1.2,全剖面石灰质反应强烈,PH为7.0~8.0,,栽培植物为石榴、枣、花椒、苹果等,一年一熟或一年两熟,相当于美国土壤分类中的钙质暗红色夏旱淋溶土(Calcic Rhodoxeralfs),联合国土壤分类中的艳色淋溶土( Chromiac Luvisol)。

折叠 褐土性土

于褐土区,由于种种原因,为粘化B层发育不明显的土壤,即A-(Bt)-C剖面特征。面积最大的亚类.

四、与相关土类的区分

1、它与棕壤的区别:棕壤为暖温带湿润森林下的淋溶士,因此,在剖面形态方面,棕壤的淋溶粘化明显。粘化的层次出现的层位稍低,层次厚度较大,粘粒系数Bt/A>1.4,SiO2/R2O3一股<2.5左右,pH值近酸性,即6.0~6.5左右,且剖面中无CaCO3积聚,这也是淋溶褐土与棕壤的主要区别。此外,在过渡地带的同一地区内,土壤剖面中的CaCO3的有无往往与母质关系较大,如钙质母质者多发育为褐土;反之,则发育为棕壤,所以往往在过渡地带形成褐土与棕壤的相嵌分布。

2、它与黄棕壤黄褐土的区别:黄棕壤和黄褐土褐土褐土属于北亚热带淋溶土淋溶粘化明显,并有一定的富铝化过程,一般SiO2/R2O3<2.l,所以褐土与黄棕壤,黄褐土的边界定义比较清楚。

3、它与栗褐土的区别:粟褐土属钙成土纲,全剖面为钙所饱和,CaCO3含量一般为50~150g/kg ,pH值为8.0左右,所以脱钙粘化过程不明显,粘化比值<1.2,这是石灰性褐土与栗褐土的分类边界。

折叠 编辑本段 利用改良

褐土所分布的暖温带半干润季风区,具有较好的光热条件,一般可以两年三熟或一年两熟。由于主体深厚,土壤质地适中,广泛适种小麦(绝大部分为冬麦)、玉米、甘薯。花生、棉花、烟草、苹果等粮食和经济作物,主要问题是降水量偏小和降水量过于集中,在这种条件下的土壤利用及改良问题应考虑以下几个方面。

(一)开展水土保持,发展水利灌溉

因褐土中除潮褐土地处平原区以此一般多为丘陵与高平地,土壤侵蚀是普遍现象。因此开展水土保持与发展水利灌溉是提高褐土地区农业的重要途径。

(二)开展旱作农业土壤耕作措施

由于水源的限制,大面积发展灌溉是有限的。因此应当普遍地、大面积地发展旱作农业,其中包括工程措施(如水平梯田、径流农业)与系统的土壤耕作(如少耕、覆盖、轮作)等。因褐土区降水一般均在600mm左右,稍稍增加以保墒培肥为中心的土壤旱作的耕作措施,将是发展褐土区的持续农业的重要途径。

(三)合理施肥,提高土壤肥力水平褐土褐土首先要增加土壤的有机质,因为褐土区的温暖而干旱的时期长,土壤有机质分解决,保证一定的有机肥源(其中包括轮作在内)是保证土壤肥力构重要基础。

其次是合理施用磷肥,因为褐上的活性铁及CaCO3均容易促使磷的固结,形成铁质和钙质的以及闭态磷而使磷肥固结失效。因此应加强过磷酸钙的施用技术的研究。

第三,是合理施用微量元素肥料,因为褐土大多有石灰反应,它往往减弱Zn、Mo、Mn、Fe等等有效性。另一方面,在淋溶褐土及沙性土壤中B、Cu的含量较低。因此,要充分注意微量元素肥料的合理应用。

(四)因土种植,发展土壤潜力优势

如淋溶褐土上的板栗、烟草;潮褐土上的玉米、小麦;其它如苹果、谷子、棉花等都是褐土的优势作物,一些相应的名优特产都是在这些相应上宜的土壤上生产出来的。因此,应当困地制宜地发展。由于水分条件的限制,不必勉强强调发展小麦。

(五)适当发展畜牧业与林果业

改变褐土区生产的土地利用结构和农业经济状况,为褐土区的持续农业与生态农业的发展创造条件。

棕壤与褐土是分布于我国暖温带的湿润与半湿润地区的地带性土壤,自然景观分别是湿润森林与干旱森林。这两种土壤在土壤形成、剖面形态与地理分布方面的关系是:

1.都有粘化过程,这是暖温带土壤风化与形成的特点,正如寒温带湿润森林条件下的灰化过程一样,这种粘化也可称之为硅铁铝化,但是棕壤以淋移粘化(也可称之为机械淋移粘化)为主,而褐土则淋移粘化和残积粘化均有之,但多以后者为主。两者在粘化层的层位、厚度及粘化层的色泽方面均有差异,这种差异与其成土条件紧密相关。

2.CaCO3的淋溶与淀积方面:这也与降水量有关。褐土与棕壤的区别就在CaCO3的积聚上,但这决不能忽视母质因素,特别是在两者的相邻的亚类过渡关系方面,往往是在碳酸盐母质褐土褐土上发育为褐土,而在非碳酸盐母质则发育为棕壤,两者往往是镶嵌分布。

这两种土壤都是我国北方地区的主要农业土壤与果树等生产基地,农业历史悠久,但土壤侵蚀较为普遍,合理保护这些土壤,发展旱作农业灌溉农业是发挥这些土壤生产潜力的重要措施。

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