其次是钙化阶段,由于黑钙土分布区域多为半湿润半干旱的气候,雨量较少,降水只能淋洗易溶性钠、钾等一价盐类,而钙、镁等只能部分淋失,另一部分残留在土壤中,形成胶体和溶液。植物残体分解产生的碳酸易和表层的钙离子结合,形成碳酸钙下沉,沉淀积聚于土体中下部,形成假菌丝或斑状碳酸聚积层。石灰的移动和累积是黑钙土区别于黑土的主要特征。
随着黑钙土区的降水量的差异,腐殖质积累和钙化程度的不同,钙积层会随干旱的程度而增加,此时,钙积层的层位就会提高,厚度也将加大,碳酸钙含量增加。其实,这个过程也是黑钙土中各亚类间区别的重要标志。根据黑钙土的性质和特点,可以将它划分四个亚类。
一是普通黑钙土,为典型的亚类。此类型主要分布在大兴安岭东西山麓台地,东麓比较集中,北起甘南、南抵白城,形成一条狭长的带状,松嫩平原的平岗地上也有零星分布。碳酸钙遭到一定程度的淋溶,通常在60~100厘米的土壤中就可见到石灰淀积物。
二是淋溶黑钙土。此类土主要分布于大兴安岭东西两侧山麓剥蚀坡积平原的森林草原地区。气候较湿润,坡度较大,土壤遭淋溶作用较强。在150厘米的土壤中有石灰菌丝体出现。此外还有铁、锰结核,这一点与黑土很相似。但是与普通黑钙土相比,不同之处在于此类土的有机质含量较高,土壤呈微酸性。
三是石灰性黑钙土。这类土壤主要分布于松嫩平原西南部松辽分水岭地带,为黑钙土向栗钙土过渡区。
由于降水减少,蒸发量加大,气候逐渐向半干旱过渡,淋溶作用弱,自地表开始就有碳酸钙淀积,有明显的石灰反应,呈微碱性,盐基饱和。下部碳酸钙淀积层发育明显,有的形成石灰富集层。土壤质地较粗,沙性大,因此被称作是白干土或火性黑土。
四是草甸黑钙土。主要分布于松嫩平原中的冲积、湖积平原地区,是黑钙土向草甸土的过渡类型。本区地势低平,多为闭流、半闭流区,地下水位较高,土壤水分条件好,草甸草原植被生长得比较繁茂,土壤表层累积腐殖质较多。由于地势低平,气候干旱,受淋溶作用较弱,碳酸钙的淀积部位较高,并含有少量可溶性钠盐,土壤呈微碱性,酸碱度一般在8.0左右,土体下部有锈斑、潜育斑及一些水成特征。
尽管黑钙土的肥力不如黑土丰富,但是,黑钙土的潜在肥力比较高,不仅体现在农业区,而且适宜进行农林牧多种经营。因此利用黑钙土之前首先要进行改良和调节。由于黑钙土分布的地区干旱少雨,土壤水分不足;春天的风比较大,造成了播种的困难,土壤风蚀严重;在开垦后,有机质消减迅速,加之风蚀、流失,导致肥力下降等。所以,要改良黑钙土就必须先解决以上这几个问题。注意用地、养地、培育肥沃的土壤;同时也要注意保持水分,防止春旱,合理安排农、林、牧业的生产。
(2)栗钙土
顾名思义,栗钙土应该是颜色呈栗色的土壤。那么,栗钙土是怎么形成和分布的呢?它都有哪些特征呢?
栗钙土是在温带半干旱草原植被下,形成的具有明显栗色腐殖质层和钙积层的土壤。我国的栗钙土主要分布在内蒙古高原的东南部、呼伦贝尔西部、鄂尔多斯东部及大兴安岭山地的东南麓,向西可延伸到新疆准噶尔盆地西部。在地理分布上,它的东部与黑钙土相邻,西部与棕钙土相连,是我国北方草原土壤中的主要土类。
栗钙土主要分布在中温带的半干旱大陆性气候区域。其气候特点是积温比较低,昼夜温差较大,光照足,降水稀少,一般集中在夏季水分蒸发性较强,曾有“十年九旱”之说。年平均温度在零下2.0℃~9℃,大于10℃积温和在1000℃~3300℃,无霜期为70~150天,年降水量在250~400毫米,年蒸发量在1600~2200毫米,远远大于降水量,干燥度比较高,普遍在1.5以上。由于栗钙土分布比较广泛,所以存在明显的地域性差异,降水量由东向西递减,蒸发量由东向西递增。栗钙土的植被与气候相适应,是典型旱生多年生禾草占优势的干草原类型,混有少量旱生灌木、半灌木等,是我国北方主要的放牧场。目前已有部分土地被开垦为农用地。栗钙土分布的地形主要为剥蚀和侵蚀的高原,丘陵和低山,也有冲积平原和洪积平原。母质为残积、坡积物、黄土状沉积物、冲积物和风沙沉积物等。
虽然栗钙土分布的区域比较干旱。但是它的形成过程基本与黑钙土相似,只是腐殖质积累过程已渐削弱,土壤黏化作用也很微弱,但是钙化过程则相对增强。栗钙土的形成过程主要有三个阶段。
(1)干草原腐殖质积累过程。栗钙土分布的地区,由于气候干旱,所以比较适合干草原植被的生长。这些植物都是比较耐旱的,并且根系发达。干旱的环境微生物活动较弱,腐解程度较慢,干草原上地上部分植物差不多一年时间才能完成腐解,而地下部分一年中只能有35%~40%能腐解。所以,每年实际为土壤所增加的有机质并不很多,而且干草原植物一般是在夏季由于高温干燥而死亡,因此,有机质矿化强度远远大于腐殖质积累强度。从而决定了栗钙土的腐殖质含量比黑钙土低,腐殖质层薄,团粒结构也不及黑钙土好,草原植被中吸收的灰分元素除硅外,钙、钾占优势,对腐殖质的性质及钙在土壤中富集有深刻影响。
(2)石灰质的淋溶与淀积过程。由于气候比较干燥,淋溶作用较弱,所以土壤钙化过程比较显着。碳酸盐的淀积层位与含量都比黑钙土高,常在30~40厘米深度就开始有盐酸反应,积聚量更大些,在碳酸盐淀积层内,可以看到斑块状或条纹状,结核状的碳酸盐新生体,土层颜色为黄白色,而且变得相当紧实。
(3)盐化、碱化和草甸化过程。由于受地形、水文、地质条件等影响,栗钙土有的产生了盐化、碱化和草甸化的特征。
栗钙土的亚类包括有普通栗钙土、暗栗钙土、淡栗钙土、草甸栗钙土四种。普通栗钙土是最接近中心概念的亚类。暗栗钙土的主要分布在温度较低,防水较多地区。
在栗钙土亚类以东,与黑钙土毗邻,积累较强,腐殖质层较厚。暗栗钙土的钙积层约有20~40厘米厚,碳酸钙的含量约为14%,酸碱度在7.59之间,有随深度而增高的趋势。
淡栗钙土主要分布在栗钙土和棕钙土之间,属于过渡亚类,气候温暖干旱,具有轻度荒漠化的生态特点,有机质积累弱。地表常有轻度风蚀沙化特征,钙化作用强,钙积层出现部位及石灰质含量均高于其他亚类。
栗钙土区生长着许多优良的牧草,是我国饲养马、羊的重要牧业基地之一,也是北方重要的旱作农业区。在牧业区,由于过度放牧,往往造成土壤退化、草场沙漠化、牧草产量和质量都降低。近年来采取草库等封育措施,对保护土壤、草场收到了良好效果。栗钙土存在的另一个问题,是干旱、少雨、风大,所以在农业、牧业等方面,要针对这些具体问题,改良利用。
第三节极度干渴——漠土及干旱土
沙漠是干渴的代名词,那么漠土和沙漠有什么联系呢?漠土也是土壤类型中的一个,与其他土壤类型最大的不同是较干旱。那么,到底是什么样的干旱才能导致土壤成为漠土呢?在漠土环境中是不是就不会生长有任何植物和动物呢?
1.漠土
漠土也称荒漠土壤,是指在荒漠地区所发育而成的地带性土壤。在我国,荒漠区主要分布于内蒙古、宁夏的西部、青海的西北部、甘肃的河西走廊以及新疆全境的平原地区。
另外,根据水热条件的不同,我国的荒漠分为两个地带,大致以天山、马鬃山至祁连山一线为界,其北为干旱温带荒漠,包括准噶尔盆地、河西走廊及阿拉善地区;南为极端干旱的暖温带荒漠,包括塔里木盆地、噶顺戈壁及柴达木盆地西部。
荒漠分布的地区属于温带大陆性气候,昼夜的温差比较大,并且很少下雨,植被生长也十分稀疏,常常会有很大的风,因此风蚀作用十分强烈,大部分地面都是裸露的。这些正是漠土形成的主客观因素。漠土的形成具有以下四个过程。
(1)稀薄的生物积累过程。由于荒漠植被极为稀疏,有些地区甚至是不毛之地,植物残落物的数量极其有限。并且在干热的气候条件下,有机质容易矿化。另外,水热条件可以直接作用于母质,从而表现出非生物的地球化学过程(也就是风化和腐蚀现象)。
(2)孔状结皮和片状层的形成过程。荒漠砾幕下的空状结皮是片状层,也是荒漠土壤的重要发生特征。一方面,风和水等外界力直接作用于地表细土物质,结合碳酸盐,可形成微小的气孔;另一方面,在夏季高温下,阵雨的及时汽化也可形成气孔,从而形成荒漠区所特有的具有海绵状孔隙的脆性表层——孔状结皮层。近来发现,浮尘对地表细土的积累有重要作用。至于结皮层下薄片状层次的形成可能和土壤干湿交替等因素有关。
(3)荒漠残积黏化和铁质化过程。由于在荒漠地表下一定土层厚度内,水热状况相对能短暂地保持稳定,土内矿物就地蚀变、风化形成残积黏化。与此同时,无水或少水使氧化铁发生相对积聚,在土壤黏粒表面涂成红色或褐棕色的外表。不过,有人认为这是湿热条件下的产物。这种过程也可以发生在地表砾石的表面以下,这些蚀变风化的氧化铁、锰可在雨后随岩石风化裂缝和毛管而蒸发于岩石表层,形成褐棕色的所谓“荒漠漆皮”。
(4)石膏和易溶盐的聚集过程。
在荒漠条件下,石膏和易溶盐难以淋出土体,积聚于土层下部。正常情况下,易溶盐出现的层位比石膏要深。