书城科普读物探究式科普丛书-生物生存的重要能源:土壤
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第3章 丰富多彩——土壤的类型(1)

在生活中,我们常常会看到这样的现象,就是不同的植物需要栽种在不同的土壤中,这样才能更有利于它们的生长。这是为什么呢?因为不同类型的土壤,它们的形成原因、组成成分以及所含有的营养成分不同。不同的植物只有在适宜的土壤环境中才能繁茂生长。那么,土壤主要都有哪些类型呢?在我国,主要的土壤类型可分为:淋溶土及半淋溶土、铁铝土及钙层土、盐碱土、沙漠土及干旱土、水成土及水稻土、初育土等。

第一节温带特征——淋溶土及半淋溶土

淋溶土主要是我国东部湿润季风气候区中具有淋溶特征的土壤。

隶属在土壤分类架构当中的一个重要土纲,此类土壤与极育土性质类似,土层中可溶性物质,如碳酸钙、碳酸镁及其他更易溶解的物质,被渗漏水所溶解并随之流失至下层。但由于淋洗程度比极育土弱,加上农民常常在其上施用大量的肥料而使土壤较肥沃,因此土壤肥力比极育土高。淋溶土主要分布于冲积平原区中,是世界各农业生产重要地区的土壤。

淋溶土具有充裕的水分状况,但其热量状况自南而北呈现出暖、温暖、寒温的递变特征。因此,淋溶土主要包括棕壤、暗棕壤、白浆土、棕色针叶林土等几种土类。

1.棕壤

棕壤也称棕色森林土,是暖温带落叶阔叶林和针阔混交林下形成的土壤,主要分布于山东半岛和辽东半岛,在褐土地带的垂直带上亦有分布。气候条件的特点是,夏季暖热多雨,冬季寒冷干旱,年平均气温为5℃~14℃,季节性冻层深可达50~100厘米,年降水量约为500~1200厘米,干燥度在0.5~1.0之间,无霜期为120~220天,具有海洋性气候的特点。降水主要集中在夏季。棕壤所处地形主要为低山、丘陵、低岗和高平地。成土母质有花岗岩、片麻岩及砂页岩等各种各样的岩石风化物,以残积、坡积物为主,也有黄土状物质。棕壤的原始植被主要是落叶阔叶林。我国棕壤地带的植被为夏绿阔叶林,以辽东栎和麻栎为主,也有杂生针叶树和南方种类的落叶乔木等。

在森林植被下发育良好的棕壤剖面,一般地表有2~10厘米厚的枯枝落叶层;下面是灰棕色腐殖质层,厚仅10~20厘米;再下是最有代表性特征的棕色(有时为红棕色或黄棕色)黏化淀积层,厚约30厘米或更厚一些,呈明显的棱块状结构,在结构体表面有淀积黏粒胶膜和铁锰胶膜;淀积层以下逐渐到颜色较浅、质地较轻的母质层。

棕壤的形成过程由它的三个基本特点所决定,即有明显的淋溶作用、黏化作用和较强烈的生物积累作用。

(1)淋溶作用是指棕壤在风化过程和有机质矿化过程形成的一价(钠离子、钾离子)矿质盐类均已淋失,二价(钙离子、镁离子)盐类除为土壤胶体吸附外,游离态的大部分淋失,故土壤一般呈中性偏酸,无石灰反应,盐基不饱和。高价的铁、铝、锰则有部分以游离态存在,铁锰游离度分别在25%~30%和50%~70%,并有明显淋溶淀积现象,在剖面的中、下部结构体表面呈棕黑色铁锰胶膜形态。

(2)黏化作用是指在温暖湿润的气候条件下,化学风化较强烈,从而导致土壤发生黏化作用。此过程包括土壤中黏粒的形成和黏粒在土壤中积聚两个方面,即残积黏化和淋移淀积黏化。前者是土体内风化作用所形成黏粒的就地积聚,后者是风化和成土作用形成的黏粒矿物分散于土壤的水分中成为悬液,沿结构间的缝隙或其他大的孔隙随水下移特定深度。棕壤的黏化作用,一般以淋移淀积黏化为主,残积黏化为辅。黏粒淀积层的特点,一是在结构体表面可以看到光学定向的黏粒胶膜,二是淀积层中黏粒含量要比上部淋溶层高。

(3)生物积累作用是指棕壤在湿润气候条件和森林植被下,生物积累作用较强。

主要表现在:首先是湿润的森林植被下形成大量的有机质或腐殖质的积累,特别积聚于表层。其次是棕壤虽然因淋溶作用而使矿质营养元素淋失较多,但由于阔叶林的存在,以枯枝落叶形式向土壤归还盐基较多,可以不断补充淋失的盐基,并中和部分有机酸,因而使土壤呈中性和微酸性。这种在土壤上部土层中强烈进行着灰分元素的积聚过程,使棕壤在其形成过程中,创造和保持了较高的自然肥力。

棕壤形成过程决定其性质,它一般包括以下几个方面:①在森林植被下,表层有机质含量可达5%~9%,向下层急剧降低。②表层呈微酸性,向下过渡到酸性。

③盐基饱和度较高,表层在80%以上,下部各层稍低。④剖面中部黏粒含量较上下各层均高。

⑤硅铝率在2.5~3.4之间,平均值约为3.03,略高于黄棕壤,但明显低于黄褐土。

这些形态特征是就一般的棕壤来介绍的。实际上,由于所处地形条件、人为影响以及母质等不同,其形态特征常具有一定的差异。

除上述普通棕壤外,还有酸性棕壤、白浆化棕壤、潮棕壤和粗骨棕壤等。

从土壤利用情况来着,棕壤是重要的森林土壤,也是重要的农业土壤,具有很大的经济利用价值。潮棕壤分布于山前洪积平原,用于农业生产,大都旱涝保收,是重要的粮食生产基地。普通棕壤分布于山麓和丘陵缓坡,也多用于农业化种植,部分水土流失较重,水肥条件较差,需要采取水土保持措施和加强培肥。白浆化棕壤有的分布于剥蚀堆积丘陵,也多适用于农业,分布于山地的多用于林业,肥力很低,需要改良。酸性棕壤分布于山地,多用于林业,有的还是荒山,需要植树造林。粗骨棕壤分布于低丘陵,多用于种植花生和柞岚(养柞蚕用),分布于高丘陵和山地的,多为荒山疏林,水土流失都很严重,亟须采取水土保持措施。

此外,由于棕壤分布区气候条件优越,适宜种植小麦、玉米、高粱、花生、甘薯等多种农作物,以及各种树木和果树的生长,自然肥力较高,可发展多种经营。具有极高的农、林利用价值。但是有些棕壤还需要通过改良才能利用,比如增加施用有机肥,侵蚀严重的地方需要采用农林水利等综合措施。

2.暗棕壤

暗棕壤又称棕色森林地,也曾被叫做棕色灰化土、灰棕壤。暗棕壤是温带湿润地区针阔混交林或针叶林下的地带性土壤类型。面积比较大,也是我国重要的森林土壤。

暗棕壤在东北三省分布广泛,向北过渡为棕色针叶林土,向南过渡为棕壤。东起乌苏里江及东部边界,西到大兴安岭中部及一些边缘地区。北起黑龙江,南到四平、清原、通化一线,面积约占整个东北地区的20%,是东北地区占地面积最大的一类森林土壤。

暗棕壤属于温带湿润森林条件下发育的土壤,冬季寒冷而时间长,年平均气温在零下2℃~8℃之间,土壤冻层1~2米。

年均降水量600~1100毫米不等,无霜期115~135天,干燥度一般在1.0以下。

冬季少雨雪,夏季降水较为集中。暗棕壤自然植被主要是以红松为主的针阔混交林。因为暗棕壤属于气候湿润土壤,植物的种类繁多,大约有2000种。针叶树种主要有红松、沙松、鱼鳞云杉和红皮冷杉等阴性树种。落叶阔叶林树种主要有白桦、黑桦等树种,树下也有大量的灌木和草本植物。

同样,暗棕壤的成土条件也是和气候、植被、地形以及母质分不开的。

气候:暗棕壤属我国东北温带季风气候,冬季寒冷干燥,土壤冻层深,表层冻结时间长,年平均气温低,年降雨量丰沛,并且分配极不均匀,夏季降雨量占全年降雨量的半数以上。这是成就暗棕壤的必需条件。

植被:适合在暗棕壤上生长的主要的植被有针阔混交林的红松,冷杉、云杉、长白落叶松,阔叶树种有白桦、黑桦、枫桦、春榆、胡桃楸、水曲柳、紫椴及各种槭树。

地形和母质:地形主要是中山、低山、丘陵等;母质大都是花岗岩、安山岩、玄武岩的风化物,以残积类型为主,也有少量的第四纪黄土状沉积物。

暗棕壤的成土过程有两个,一是弱酸性淋溶过程;二是温带湿润森林下腐殖质积累。

弱酸性淋溶过程是在以红松为主的针阔混交林中进行的,森林内部植物组成复杂,地被植物生长茂盛,森林每年有大量的凋落物,其中所含各种养料元素经微生物分解后补充到土壤中,林下的草本植物有庞大的根系,有机质分解过程较快,土壤积累了大量的腐殖质。

因此暗棕壤具有较高的肥力。

温带湿润森林下腐殖质积累是指温带湿润气候条件下树木郁闭,湿润,降水量大,且集中于夏季,土壤中产生了强烈的淋溶过程,致使暗棕色森林土呈弱酸性反应,并含有一定量的活性铝。

暗棕壤的主要形态和性质主要包括剖面性状和理化性质。剖面性状指的是暗棕壤剖面从上到下,颜色由暗棕色逐渐过渡到棕色,层次分明,土体厚度在1米左右,有的不足1米,一般分4~5层。分别是:O层、Ah层、Ahb层、Bt层、C层。

O层是枯枝落叶层,也称暗色半分解有机质层,厚约4~5厘米,由林木凋落物及草本残体构成,在此层中可见白色菌体,疏松而富有弹性,向下过渡明显。含有活性铁、铝。

Ah层是腐殖质层,色暗灰,厚约8~15厘米,团粒至团块状结构壤质,根系密集,有蚯蚓。腐殖质含量平均较高,其组成从胡敏酸为主,养分以持效性有机态为主,向下显着下降。呈弱酸性,含有活性铁、铝,以活性铝最多。

Ahb层是过渡层,呈灰棕,粒状结构,壤质。有木质出根,较紧实,有时可见碳屑,向下过渡不明显,含有活性铁、铝,且以铝居多。

Bt层是淀积层,呈棕色,为核状或块状结构,壤质至沙质,较紧实,有木质根,结构表面有少量的铁和锰胶膜,质地较为黏重。黏粒的含量稍增,黏土矿物以水云母为主,伴有少量的蛭石、高石、礞脱石。

C层是母质层,呈棕色,近于母岩颜色,半风化石砾很多,结构不明显,石砾表面有时可见铁、锰胶膜,紧实。也含活性铁、铝,以铝最多。

此种黏土矿组成表明具有较大的吸收性能,淋溶过程较弱,并能供应较多的钾。暗棕壤是我国最重要的林业基地。有着丰富的木材资源,树种多,材质优良,是着名的红松产地。在森林土壤中,暗棕壤是比较肥沃的土壤,可以种植各种作物,特别是发展果林、药材的良好基地,适合多种经营。

3.白浆土

白浆土并不是白色的土壤,虽然白浆土的表层呈现白色,但它实际上是一种滞水潴育性的半水成土壤。主要分布于我国小兴安岭和长白山等地的两侧,具体分布在黑龙江东部、东北部和吉林东部,以三江平原最为集中。从海拔40~50米到700~900米都可见到白浆土。

白浆土地区的气候特点是冬季寒冷干燥,夏季温暖湿润。属于温带和暖温带湿润季风气候。年平均气温一般在零下0.5℃~5℃。土壤表层冻结的时间一般在150天左右,土层中从开始冻结到完全融通的时间长达200~240天左右。年降水量500~600毫米,由于季风气候的影响,降水分布极不均匀。

白浆土在地形上主要处于低平原、河谷阶地、山间谷地和盆地、山前台地以及部分熔岩台地等地区。其母质一般为第四纪河与湖相黏土质沉积物。白浆土分布地区的地下水一般都比较深,并且有质地黏重的隔水层,地下水对土壤形成的影响不大,但由于母质黏重、地形平坦以及季节冻层存在、排水不良和降水集中等因素,多形成临时性上层滞水,或称土壤底下水。

在白浆土中生长的植物大多数是喜湿性植物,主要是草甸和沼泽类型的植物,在木本植物中,也有以喜湿性的落叶松、白桦、水曲柳、丛桦等。

白浆土是一种有周期性滞水淋溶的土壤,主要特征是在腐殖质层下有一灰白色的紧实亚表层,即白浆层,厚20~40厘米。白浆土主要分布于半干旱和湿润气候之间的过渡地带,世界各地都有分布。

根据白浆土的特征,可以将它划分为三个亚类:①白浆土,又称岗地白浆土。分布在地势起伏的漫岗地上,地下水位在20米以下,在其上面生长的植物是白桦、山杨、榛柴等落叶阔叶树。此类白浆土的黑土层较薄,一般厚度是12~17厘米,白浆层比较明显,但是肥力较低。②草甸白浆土,也称平地白浆土。分布在平坦地形部位,喜欢在此类土壤中生活的植物有丛桦、柳毛子等灌木丛及小叶樟等草甸杂类草。草甸白浆土的黑土层厚在14~23厘米之间。这种土壤的白浆层发育较弱,但是肥力较高,是白浆土向草甸土过渡的一个类型。③潜育白浆土,又称低地白浆土。分布在低平地形部位,雨后地表常有积水,地下水位较高。生长在此类土上的植物是小叶樟、柳毛子、三棱草等草甸沼泽植物。此种土壤的黑土层厚在15~22厘米之间,地表有短期积水,是白浆土与沼泽土之间的过渡类型。

白浆土的营养价值不是很高,但是它在我国东北地区的分布很广泛,约占耕地面积的9%~10%,应尽力把这些地利用起来。综上分析,补充有机质和矿物营养、逐步加深耕层、改善水分的平衡及物理性状是白浆土改良的中心环节。据其肥力低下的情况,改良白浆土必须把培肥和改良土壤结合起来,彻底改造白浆层以及黏化层,逐渐增加黑土层,这样才能取得良好的改造效果,为作物高产、稳产创造良好的土壤环境。