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森林土壤剖面

森林土壤在形成过程中,从地表层土壤起垂直向下至母质,按发生顺序总合起来的若干从几厘米到几米厚度的土壤层次。森林土壤剖面的类型和森林土壤剖面层次的性质及形成,是森林土壤属性的外在表现,也是森林土壤分类系统的基础。土壤层次一般可概分为表土、心土与底土等土层。依据腐殖质积累、物质淋溶与淀积,一个理想的森林土壤剖面(图1)可细分出O、A、B、C、D各土层以及它们的亚层。O层枯枝落叶层。

森林土壤在形成过程中,从地表层土壤起垂直向下至母质,按发生顺序总合起来的若干从几厘米到几米厚度的土壤层次。森林土壤剖面的类型和森林土壤剖面层次的性质及形成,是森林土壤属性的外在表现,也是森林土壤分类系统的基础。

土壤层次

一般可概分为表土、心土与底土等土层。依据腐殖质积累、物质淋溶与淀积,一个理想的森林土壤剖面(图1)可细分出O、A、B、C、D各土层以及它们的亚层。

O层

枯枝落叶层。由森林植物的枯枝、落叶、果实等凋落物组成。该层又可分为三个亚层:L层——尚可辨认原形的枯枝落叶层;F层——半分解的枯枝落叶层;H层——粗腐殖质枯枝落叶层。(见

图1 理想森林土壤剖面的层次

A层

腐殖质聚积层。也称淋溶层。由植物分解缩合并与矿物质相结合形成暗灰至黑色土层,该层又可分为三个亚层:A1层——腐殖质聚积层,腐殖化的有机物质大量聚积,并与土壤矿物质结合;A2层——灰白色淋溶层,粘粒、铁或铝大量淋失,而石英或另外抗性强的砂质、粉砂质的矿物质在这层中聚积起来;A3层——A层与B层的过渡层,该层以A1层或A2层特征性质占优势,但也具有B层从属性质。

AB层

A层与B层的过渡层,在该层的上部为A层的性质占优势,而其下部B层的性质占优势,但上述这两个部分不能截然地划分到A3与B1层中去。

AC层

A层与C层间的过渡层,具有A层与C层两者的从属性质,但A层与C层的性质特征在这里都没有占优势。

B层

淀积层。该层具有以下一种或一种以上特征:硅酸盐粘粒、铁、铝或腐殖质呈单独或化合富集淀积;三二氧化物比原物质相对残存集中;物质改变由其原始状态直至硅酸盐粘粒形成,氧化物释出,或两者兼而有之,即粒状、块状或棱柱状结构形成。该层又可分成三个亚层:B1层——B层与A1层或B层与A2层的过渡层,B层性质占优势,但也具有A1或A2层的某些从属性质,在这层中有暗红棕色的腐殖质和铁的聚积;B2层——淀积层,该层有大量的硅酸盐粘粒聚积及三二氧化物相对残存集中;B3层——B层与C层或D层过渡层,在这层中具有B2层的诊断性质,也具有C层或D层的诊断性质。B层也可显示碳酸盐、石膏或其他易溶盐类的聚积,但是这种聚积,并非为B层所特有。

C层

母质层。为风化的矿质松散物所形成的一种土质,但不显任何其他主要土层的诊断特性。C层还可能包括碳酸盐、石膏和其他易溶盐类的聚积,也可能是潜育层。

D层

半风化母岩层。

此外,根据土壤诊断特性尚可分出:泥炭H层、暗色A层、淡色A层、粘化B层、碱化B层、灰化B层、氧化B层、钙积层、石膏层、漂白淋溶层、脆磐层、积盐层、永冻层、埋藏层、犁底层等层次。

性质和形态

了解森林土壤剖面的全面情况,必须从以下几个方面进行观察分析。

土体构造

森林土壤剖面中各种土层组合的总称。观察时要注意各土层的组合特征。①森林土壤发生层次:在森林植被下,森林土壤常见的土层如上述。②森林土壤质地层次:在冲积母质上发育的土壤,要特别注意土壤的质地层次。在描述时要反映其厚度、出现位置、排列关系,以及对水分运行与森林植物生长的影响。③森林土壤障碍层次:土体中影响森林植物生长的土层,如潜育层、石灰结核层、粘磐层、铁磐层、砂砾层、盐碱层等。观察时要注意障碍层次的深度、本身的厚度、形态特征及危害程度。④森林土壤诊断层次:用于识别土壤类型,在性质上有一系列定量说明的土层称为“诊断层”。

土壤颜色

描述时参照图2,先确定主要颜色和次要颜色,主要颜色放在后面,如灰棕色即以棕色为主,灰色为次。使用土壤色卡比色时,须注意同批土样在相同亮度下比色。土块要用新鲜的样品,不要磨碎。土壤颜色不均一时,要注意主色与杂色。野外土壤样品因含水量不同而显色不同,因此样品晾干后,还要进行统一比色,把干土样的颜色一同标注下来。

土壤质地

土壤质地即土壤沙粘程度。国际制土壤质地分级标准如表1。在野外鉴别质地时,可用土壤指测法,即把指头大小的土块放在大姆指与食指间,稍加水分进行搓捏,以区分土壤质地的粗细。按其质地可分为:①沙土:松散,湿时不能捏成团,捏时有很重的沙性感,并发出沙沙声;②沙壤土:易散,手摸有明显的沙性感觉,湿时不能揉成条,有轻微的沙沙声;③壤土:湿捏无沙沙声,微有沙性感觉,揉成土条易断折;④粉沙壤土:手摸有面粉般感觉,捏成土条,弯时断折,无塑性;⑤粘壤土:手摸无沙感,湿时粘手,能捏成土条,弯时不断裂,以手指压扁,成一片片的断裂;⑥壤粘土:湿时粘手,塑性强,能捏成光滑的土条,压成土片有明显的破裂;⑦粘土:粘性,韧性强,手揉时光滑,塑性强,在指中压成土片,无断裂。

图2 土壤颜色的描述

表1 国际制土壤质地分级标准

土壤砾石的含量超过5%的土壤,要根据砾石含量定为砾质土和石质土。砾质土,砾石含量5~50%,描述土壤质地时,在原有质地名称前冠以砾质字样。又可分为:少砾质土,砾石含量5~15%;中砾质土,砾石含量15~30%;多砾质土,砾石含量30~50%。石质土,石质含量在50%以上。又可分为:轻石质土,石质含量50~70%;重石质土,石质含量在70%以上;重砾石质土,砾石含量>70%。

表2 土壤结构类型及大小的区分(С.А.Захаров)

土壤结构

在自然条件下,土壤散碎成不同大小和形状的个体。野外调查时用取土工具把土块分散,观察碎块形状(表2)。

土壤新生体

土壤形成过程中产生的物质。它不但反映出土壤形成过程的特点,而且对土壤的生产性能有很大影响。观察土壤剖面时,要对新生体的种类、形状、数量与出现的部位详细记载和描述。土壤新生体通常附着于土壤结构的表面,或者填于孔隙与裂缝之间。按其化学成分可分成易溶性盐、石膏、碳酸盐、铁锰氧化物、铁的还原性产物、硅酸盐等类。常见的砂姜、假菌丝体、锈纹锈斑、铁锰结核均是。

土壤湿度

土壤湿度是土壤各土层自然含水状况,分级标准如下:①干土:土样放在手中不感凉意,用嘴吹时有尘土扬起;②潮土:土样放在手中有凉意,用嘴吹无尘土扬起;③较湿土:土样放在手中有明显的潮湿感觉,放在纸上使纸变湿,并能捏成土团;④湿土:土样放在手中使手湿润,并能揉成土团,但无水流出,捏时粘手;⑤极度湿土:土壤水分过饱和,用手压土块时,有水分流出。

土壤紧实度

野外鉴定土壤紧实度可根据土壤刀入土的难易,进行大致划分,其分级标准如下:①松土:不加或稍加压力土壤刀即可入土;②较紧土:加压力时土壤刀即可入土;③紧土:土壤刀要用力才能入土,取出稍难;④极紧土:需要用大力土壤刀才能入土,取出很困难。

土壤石灰反应

用10%稀盐酸直接滴在土壤上,观察泡沫反应的强弱,来鉴定石灰反应。看不见气泡,也听不到声音,为无石灰;缓慢发生小气泡,或难于觉察气泡,但可听到响声,则石灰含量少;明显放出气泡,则石灰含量中等;气泡发生急剧、持久,则石灰含量高。

土壤酸碱度

通常使用混合指示剂,碱土则用酚酞指示剂。方法是取黄豆大小的土粒,放在白磁盘穴中,加2~3滴指示剂,搅匀,静止一分钟后,与比色卡对照,找出相当的pH值。pH值<5.5为酸性,5.5~6.5为微酸性,6.5~7.5为中性,7.5~8.5为微碱性,>8.5为碱性。

潜育土壤

亚铁及高铁在剖面中出现的高度及其强度,是测定潜育土壤的指标。亚铁用铁氰化钾液测定,即在取出的新鲜土样上加几滴1.5%的铁氰化钾液,再加几滴稀盐酸,由显示蓝色的深浅来确定还原性的强弱。高铁测定是将土样放在滤纸上折好,再隔纸滴加10%硫氰化钾液和稀盐酸各几滴,由红色的深浅判断氧化的强度。

其他

植物根系在剖面中的分布,土壤裂缝及孔隙度的多少与大小,动物活动情况及非土壤发生的侵入物质,层次过渡情况等,均要根据土壤剖面中有无特殊表现,决定是否需要仔细观察记载。

类型

根据土壤发生层的发育过程,将土壤剖面分为若干类型,用以区分各种土壤的生成发育阶段。

(A)—C型土壤

上层有土壤生物存在,但没有可分辨的腐殖质层。原始土(或称生土或未熟土)属这一类。水下土壤和半陆上土壤可写成(A)—G型或A—G型土壤。

A—C型土壤

具有明显的腐殖质层,但没有B层。黑色石灰土、薄层土属这一类。

A—(B)—C型土壤

具有不明显的(B)层,是非胶溶物质形成的淀积层;(B)层的形成是由于下伸到深处的风化过程,该层通气性好并有明显的氧化作用。棕壤、红壤、红色石灰土属这一类。

A—B—C型土壤

具有明显的B层,是胶溶物质所形成的淀积层。灰壤、漂白化棕壤与红壤以及脱碱土属这一类。

B/A一B—C型土壤

由于强烈的毛管上升引力和不可逆的沉淀作用,淀积物成胶溶态移至土壤表层并富集起来,皮壳和表层结壳土属这一类。