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5章 丰富多彩——土壤的类型(3)

在褐土的黏化过程中,一般以残积黏化为主,且夹有一定的淋溶黏化,它们在不同的亚类中其所占比例并不一样;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黏化往往层位稍高,淋溶黏化可能层位稍低。但是两者常常也是混同的。

褐土也有属于自己的亚类,根据碳酸盐在剖面中溶迁、累积及人为活动强度、水分状况的变异特征,可细分普通褐土、石灰性褐土、淋溶褐土、潮褐土、蝼土、燥褐土、褐土性土七个亚类。

此外,由于褐土表层质地较轻,结构较好,心土有黏化层,有利于保水保肥,自然肥力较高,是我国重要的耕作土壤。但是,褐土也有属于它本身的缺陷。降水量偏小和降水量过于集中,这样会导致季节土壤的水分不均。所以既要开展水土保持,发展水利灌溉,又要开展旱地的农业土壤耕作措施;既要合理施用肥料,提高土壤肥力水平,又要因土种植,发展土壤潜力优势;此外还要适当发展畜牧业与林果业等。

第二节热带地质——铁铝土及钙层土

土壤种类是多种多样的,一般都以其特性命名。而铁铝土和钙层土也是因所含元素成分命名的吗?下面详解热带的一种特殊地质。

1.铁铝土

铁铝土是湿润热带、亚热带的主要的土壤类型。铁铝土之所以被称为是铁铝土,是由于土壤中的矿物经过强烈化学分解后,盐基被淋失掉了,并且在盐基淋失过程中,会发生碱性溶液提取作用,导致二氧化硅等物质也从矿物晶体中被部分析出并遭受淋失;相应的铁、铝氧化物明显富集,形成酸性的铁铝土。由于这些土壤需要的特殊气候条件,使其形成过程具有一些共同特征。

在热带和亚热带高温高湿气候条件下,不仅土壤原生矿物分解强烈,次生铝硅酸盐也进一步分解,硅酸和盐基大量被淋失,铁、铝等氧化物相对积聚,有时形成网纹或铁盘。铝土的K值(氧化硅与氧化铝的分子比值)一般小于2.5,均低于其他各类土壤。土壤胶体主要黏土矿物为一水软铝石、三水铝石、水铝矿、高岭石、赤铁矿、针铁矿以及少量水云母等。

典型铁铝土的土壤风化壳厚度可达10米至数十米不等,质地黏重均一、层次分异不明显。土壤颜色除表层外,多为红色,变异色调可为红黄、棕黄等,富含铁锰矿物的土壤呈深红色。土壤有机质分解迅速,含量偏低,腐殖质组成以富里酸为主。

在我国,铁铝土包括中亚热带的红壤、南亚热带的赤红壤和热带的砖红壤,以及属于垂直带结构内的黄壤。这些土壤都是以强烈富铁铝化成土作用为其特征的。

(1)红壤

红壤形成于我国中亚热带的生物气候条件下,深受海洋湿润气团和季风气候的影响。其特点是气候湿暖、雨量充沛,干湿季节分明,没有冰雪覆盖的冬天。年平均温度在16℃~20℃,无霜期有225~350天,大于10℃积温在50℃~65℃之间,年降水量在800~2000毫米之间,一般大部分在1500毫米以上,雨季大约有半年左右,干燥度小于1.0,冬季短而干燥。

红壤的代表性植被是常绿阔叶林,主要的植物有壳斗科、樟科、茶科、冬青、山矾科、木兰科等,林下生长的还有藤本植物和蕨类植物,层次结构明显。植被茂密,种类繁多,四季常青,有机质丰富。

红壤地形条件一般是低山、丘陵和高原。母质类型复杂,有各类岩石风化物及第四纪红色黏土沉积物。主要分布于长江中下游以及南方各省的丘陵、台地及山冈地带,分布面积广泛,集中分布在广东、广西、湖南、江西、浙江、贵州、云南、台湾以及四川和西藏等地,占全国面积65%,是我国最大的土壤资源之一,以江西、湖南两省最多。

红壤的形成是富铝化过程和生物累积过程长期共同作用的结果。

在这一过程中,首先经历的就是脱硅富铝化的过程。脱硅富铝化又叫富铁铝化或富铝化。由于热带和亚热带区高温多雨,矿物化学风化强烈(比温带大10倍),矿物能够进行彻底分解,也正是因为雨量较多,使分解的易溶物随水流失,特别是二氧化硅的减少,使铁、铝相对富集。

关于红壤形成,目前说法较多,中性(或微碱性)淋溶学说比较被大家所认同。此学说认为,红壤的形成分以下三个阶段。

首先是矿物分解阶段,矿物在高温高湿气候条件下,除石英外,进行强烈的化学风化,原生矿物发生彻底分解,产生大量的可溶性盐基风化物及胶态硅酸等次生矿物,这一阶段延续时间很长,使溶液呈中性或微碱性。

其次是中性淋溶阶段,上阶段的矿物分解产物,在充足的大气降水条件下,受到淋溶下移,由于淋溶初期,盐基丰富,使溶液呈现微碱性或中性反应。在这种条件下,硅酸(在碱性下扩散)和其他钙、镁、钾等盐基随水淋失,而铁、铝、锰等活动性较小,在碱性风化液中发生沉淀,在土壤中相对积累,形成红色,这也是红壤之所以呈红色的原因。

最后是铁、铝累积层形成的阶段,淋溶初期,随着盐基的不断淋失,使上部逐渐变为酸性,当酸化到一定程度,原来活性较小的铁、铝氧化物溶解性增大,并随水向下移动。

但铁、铝移动不深,甚至还有上聚的趋势。

由此也可以看出,铁、铝形成聚积实质是氧化硅的淋失,铁和铝的相对累积,因此也叫脱硅富铝化过程。

除上面的原因外,营养元素的生物积累过程(也叫生物小循环过程)也是红壤形成的一个因素。由于红壤中的植被都是一些多年生热带和亚热带植物,在优越的水热条件下,通过其庞大的根系从深层、表层选择吸收被迁移或分散的营养元素,形成丰富的有机物。另外,在中亚热带高温多雨条件下,阔叶林繁茂,每年可产生大量凋落物,使大量有机质归还土壤,从而土体内被淋湿的化学元素通过生物吸收而得到补偿,这叫“生物自肥”作用,也是红壤肥力丰厚的原因。

红壤并不是单一的颜色,在红壤当中还存在一些亚类。根据红壤的成土条件、附加成土过程、属性及利用特点,我们可以将红壤划分为五个亚类,即红壤、棕红壤、黄红壤、山原红壤、红壤性土。

红壤由于它的地处位置,所以造就了红壤的肥力丰厚。它有着非常优越的水热条件,积温高,雨量大,所以有利于植物生长和矿质风化。红壤区复种指数高,经济潜力大。但是,由于红壤区大部分都处在山地、丘陵,地形复杂,土质黏重,加上雨量较大,所以水土流失比较严重。时间久了就容易造成养分缺乏,酸性较强。

因此,为更好地利用红壤,必须对其淋溶作用强、矿质养分少、酸性大、易产生铝锰毒害、保肥性能差和质地黏重或沙砾过多等不良性状进行改良。

首先要综合治理,全面规划,因地制宜地发展经济林木。一般坡度小于10°的适宜发展农业生产,坡度在10°~20°之间的适宜发展经济林木、果园、特产等;当坡度大于20°时,改良的重点防治水土流失,可以在山顶植树、山腰种茶、地埂边栽桑等,这样既能保持水土又能增加经济收入。

其次要种植绿肥,增施各种有机农肥,提高土壤有机质含量,增加土壤保肥、调肥能力。还可施用石灰,增加土壤中钙、镁、磷肥效果好,可以达到增产的目的,对促进微生物活动、养分转化十分有利。

所以,要想更好地利用红壤为农林业服务就必须从红壤的土质改良入手,解决事物的主要问题所在,才能做到更好地循环利用。

(2)黄壤

你知道黄壤土都分布在我国的哪几个地区吗?它又有什么特性呢?

在我国,黄壤主要分布在云贵高原及四川盆地边缘的山地,其他的地区如广西、湖北西部、湖南西部也有一定面积。在亚热带地区,黄壤多和红壤呈复区分布,一般黄壤分布在比红壤更凉爽的地区,从垂直带上看,黄壤多在红壤上部分布,一般在低山区800~900米以上,中山区1800~1900米左右。

红壤和黄壤同在一个生物气候区,即亚热带、湿润气候条件中形成。只是黄壤分布区“云雾多、日照少、湿度大”。空气相对湿度经常是80%左右,一年有175~295天的降水,并且能出现七八个月细雨绵绵的现象,年降水量一般在1000~2000毫米,年平均温度在14℃~19℃,大于10℃的积温在45℃~55℃,所以“温凉阴湿”是黄壤形成的特殊条件。黄壤植被大部分是亚热带的常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、热带山地湿性常绿林。黄壤分布的地形主要是低山、丘陵、高原。母质为各类岩石风化物。

同样,黄壤的形成也需要经历好几个过程。

首先是黄化过程,由于黄壤区域湿度比红壤大,全年降水量大于蒸发量,因此,矿物分解、淋溶、淀积、养分元素的释放和积累,都是在温凉潮湿的环境中进行的。所以黄壤具有独特的成土过程,除普遍具有热带、亚热带土壤所具有的脱硅富铝化和生物累积过程外,主要以“黄化过程”为主,富铝化过程进行得比红壤弱。

其次是脱硅富铝化过程,在“黄化过程”的同时,由于它的碱性淋溶比红壤差,所以才具有弱度脱硅富铝化过程。

最后是生物富集过程,在潮湿温热的水热条件下,树木生长量大,有机质积累较多,一般在林下有机质层厚度可达20~30厘米,但林木被破坏或耕垦后,有机质急剧下降。又因土壤滞水并且通气性不良,所以黄壤的有机质矿化程度比红壤差,但是它的腐殖质积累比红壤要强得多。

所以说,黄壤是在潮湿温热的亚热带常绿阔叶林下,强生物富集与“黄化”、弱富铝化作用下形成的一种带有黄色的肥沃土壤。

根据黄壤所具有的自身特点,可将它划分为黄壤、表潜黄壤、漂洗黄壤、黄壤性土四个亚类。由于黄壤分布较广,条件复杂,可以发展林业和农业,也可综合利用。如果是黄壤形成的山地可以以种植林木为主,并且可在林内培育药用植物,例如当归、天麻、灵芝等。

如果黄壤分布的是丘陵地区,可以以粮食种植为主,并且还可以发展多种经营,但一定要注意水土保持。黄壤与红壤差不多,均存在黏重、酸、瘦等问题。但在种植茶树上效果比红壤要好得多。

2.钙层土

钙元素是组成人和动物骨胳的重要元素,它对动物体的生长和发育起着决定性作用。同时,它对没有生命的土地也起着至关重要的作用。这种含有钙的土壤叫“钙层土”。钙层土是温带半湿润与半干旱地区的草原土壤,包括黑钙土、栗钙土、褐土、黑垆土等。

它们的共同特征是腐殖质有不同程度的积累;二价盐类有一定淋移,碳酸钙在土层中有明显淀积;一价盐已被淋失,在剖面中无累积,并且剖面中有石灰反应。钙层土有很多种类,这些种类都具有一些共性。在本节中我们将着重介绍黑钙土和栗钙土。

(1)黑钙土

黑钙土是欧亚大陆分布相当广泛的土类,在地理分布上表现了明显的纬度地带性。我国主要分布于北纬43°~48°,东经119°~126°之间,多集中分布在东北松嫩平原、大兴安岭东西两侧和松辽分水岭地区。此外,新疆、甘肃也有分布。东北以呼兰河为界,西达大兴安岭西侧,北至齐齐哈尔以北地区,南达西辽河南岸。

黑钙土属于温带半湿润半干旱季风气候区,夏热冬寒,和黑土气候差不多,所不同是降水少、蒸发大、日照时间长。年降水量350~500毫米,主要集中在6、7、8三个月,占60%,蒸发量为800~900毫米,干燥度在0.9~1.2之间,年均温度零下0.5℃~5.0℃,大于等于10℃积温和在1600℃~3000℃,无霜期约110~115天,冬季少雪,春季干旱、风大。土壤冻层达1.3~1.5米。母质主要为黄土状沉积物,也有各种岩石风化物、河流冲积物、风沙沉积物、湖积物等,质地较轻,多为壤质或轻壤质。母质中含有碳酸盐。地形以台地和平原为主,地貌属于冲积洪积平原,海拔高度150~200米,相对高差5~10米。植被属草甸草原和草原植被。以旱生的针毛、兔毛蒿等草原植物为主,也有碱草草原。这两类植物,植株矮小,具有耐旱耐盐特性,覆盖率达60%~70%。

关于黑钙土的形成过程主要有两个阶段,首先是腐殖质积累的阶段。黑钙土区处在半湿润和半干旱地区,夏季气温高,含水量没有黑土丰富。为了寻找更丰富的水源,生长在黑钙土中的植被根系发达,这种分布决定了黑钙土腐殖质积累和分布的特点。草甸草原植被的大多数是草本植物,从春季土壤解冻到深秋整个生长季节,生长非常茂盛,直到晚秋才停止生长。微生物活动受到低温抑制,有机质不能很好地分解和矿化,只有待来年春季有机质才开始分解。

但由于此时土壤湿度大,氧气不足,只适合部分微生物活动,因此有机质分解的速度并不快,使胡敏酸类的腐殖质在土壤中得以积累。这类土壤腐殖质不仅是植物营养元素的重要来源,而且与土壤中的钙、镁离子和无机矿物紧密结合,形成良好结构。但黑钙土区气候比黑土区干燥,因而腐殖质含量及腐殖质层厚度不如黑土。