寒温带湿润地区针阔混交林下发育的淋溶型棕化土壤,曾名为山地灰化土(1954)、棕色灰化土(1956)、灰化棕色森林土(1958)、灰棕壤(1958)、山地棕壤(1958)、灰棕色森林土(1958)、暗棕色森林土(1960)等。1978年《中国土壤分类》和1988年中国第二次土壤普查分类制均列为淋溶土土纲、暗棕壤土类;1991年《中国土壤系统分类
寒温带湿润地区针阔混交林下发育的淋溶型棕化土壤,曾名为山地灰化土(1954)、棕色灰化土(1956)、灰化棕色森林土(1958)、灰棕壤(1958)、山地棕壤(1958)、灰棕色森林土(1958)、暗棕色森林土(1960)等。1978年《中国土壤分类》和1988年中国第二次土壤普查分类制均列为淋溶土土纲、暗棕壤土类;1991年《中国土壤系统分类》(首次方案),列为硅铝土纲湿润硅铝土亚纲暗棕壤土类。它大致相当于美国《土壤系统分类》中的腐殖质潮湿始成土(Humaquepts)和冷冻性冷凉淋溶土(Cryoboroalfs),联合国的世界土壤图图例的腐殖质雏形土(Humic Cambisols)、普通高活性淋溶土(Haplic Luvisols)、漂白高活性淋溶土(Albic Luvi-sols)和潜育高活性淋溶土(Gleyic Luvisols)土壤单元。暗棕壤主要分布于太平洋两岸的北部,即亚洲东北部和北美西部棕色针叶林土带以南的广大针阔混交林区。包括中国东北的小兴安岭、完达山系、长白山系和大兴安岭东坡,并延伸至朝鲜半岛北部,俄罗斯远东地区东部,跨越白令海峡达加拿大的西部地区和美国落基山脉以西。在此广阔范围以南的山地针阔叶混交林下(局部为针叶林),也有暗棕壤的垂直分布带,中国分布范围大致为秦岭(海拔2200~3200米)经川、甘两省分水岭(2500~3400米),沿川西山地(2200~2800米)、滇北(2200~3400米)至藏南波密、林芝(3000~3600米)、察隅(2800~3300米)。
暗棕壤地带的气候特点是有宜于森林生长的夏季,漫长严寒的冬季和短暂的春秋两季。一年中水、热同步,由于分布地域辽阔,年平均气温和降水量很不一致,分别为-2~8℃和500~1000毫米。最冷月平均气温约-5~-28℃,最低极值可达-45℃;最热月平均气温为15~25℃。稳定雪盖约两个月。土地冻结深度1~2.5米。季节性冻层在6月以后始能完全融化。全年降水量60%集中于夏季,年降水变率较大。干燥度一般在1.0以下。暗棕壤区的原始植被是以红松为主的针阔叶混交林。植物的种属较多,常见的伴生阔叶树种有杨、桦、蒙古栎、槭、椴等。低湿寒冷处还有臭冷杉和红皮云杉。林中还有多种攀缘植物,或藤本附生于立木上,主林层下还有灌木及草类,种类繁多,与棕色针叶林土区的林下植物矮小单调形成了鲜明的对比。中国南方山区垂直分布带上的森林建群种主要有云杉、冷杉,伴生的阔叶树种主要为杨、桦,分布区多丘陵和山地地形,中国北部山地暗棕壤分布的海拔高度多在千米以下,坡度较缓和(<25°)。分布于南方高山垂直带的海拔则在2000米以上,坡度陡急,一般大于25°,成土母质为各类岩石风化的残积物和坡积物,局部地区有少量黄土沉积物(见暗棕壤景观彩照)。
暗棕壤的成土过程分为以下两个作用:
土壤每年有大量的森林落叶及林下植物残体存留于地面。据各林区测定,森林枯凋物量由北到南,每公顷贮藏量为4~40吨。每年归还土壤的氮素约30~40千克/公顷,灰分100千克/公顷,灰分中CaO最多,为40~60千克/公顷,其次为K2O和MgO,分别为11~18千克/公顷。10~12千克/公顷。其余为SO3(7~9千克/公顷),P2O5(3千克/公顷)MnO(4~5千克/公顷)、Al2O3(5~7千克/公顷),Fe2O3(4千克/公顷)、SiO2(14~19千克/公顷)。乔木根系深,不断从下层吸收养分,并以凋落物的形式累积于地表,通过微生物的分解归还于土壤中,如此往复,遂使深层的矿质元素与植物充分作用,形成的有机物质不断增加到土壤表层,形成肥沃的表土(腐殖质层A1)。
由于暗棕壤有季节性冻层,每年6~8月以前冻层未完全融化,上层土壤冻融水下渗时因冻层顶托而受阻,使淋溶作用较弱。每年归还土壤的大量Ca、Mg、K等盐基可和土壤溶液中的酸性物质,降低下渗水流对土壤矿质中惰性元素(Fe及Al)的淋溶络合能力。因此,暗棕壤中Al3+相当稳定,Fe3+却因融冻期上层土体滞水被还原为Fe2+,冻层化透后,空气进入土壤中,Fe2+又被氧化为锈斑状Fe2O3附着于土粒表面,有些土壤有少量的铁子。故暗棕壤一般无明显的淀积层,仅有一个雏形层(过渡层),只有在气候较暖,冻层较浅,淋溶条件较好的地段,下层才能发育粘化淀积层。
基本性状
典型暗棕壤有以下土壤发生层:①林褥层(O),由凋落物和半分解的腐熟的有机残余物组成。按林学分类,此层为半腐殖质层,即介于粗腐殖质层与熟腐殖质层之间。可分凋落物层和腐殖质层两个亚层;无毡状泥炭化的(H)层,据此可在野外与棕色针叶林土相区别。②腐殖质层(A),具有良好的团粒到团块状结构,植物根系极多。③雏形层(B层),呈棕色(7.5YR4/4,4/5),粘粒淀积不明显,土壤结构及土粒表面可见锈斑,偶见小铁子。④母质层(C),呈黄棕或棕黄色(见暗棕壤剖面彩照)。
①呈中性到酸性,pH值5~6.8,盐基饱和度一般在70%以上,有的可低于50%。②A 1层有机质及氮素含量丰富,分别为50~200克/千克及3~5克/千克。盐基饱和度一般在70%以上,腐殖质组成中除A1层的胡敏酸、富啡酸б值接近于1外,其余各层均小于1。③全剖面质地一般为轻壤土,各层粒级组成变化不大,偶见亚表层粘粒略有增加,粘土矿物表层以水云母为主,心土的水云母减少,可以有蛭石,高岭石及少量蒙脱石。④B层中有锈斑,全层土壤结构外表可见SiO2粉末,系由土壤溶液中析出。⑤土壤水分终年处于湿润状态(见图),原始红松林下的年水分动态(见图1(1),土壤水分状况稳定,含量适宜,可满足林木生长需要。在采伐迹地,仍有草本植物及小灌木生长,土壤年水分动态略有变化,春季表层滞水,表层土壤(10厘米)水分增多,下层土壤水分有所减少,可能因融冻水未被充分吸入土体的缘故(见图1(2))。原始林如经反复破坏(皆伐、火烧、耕垦),即使封山育林20年,恢复森林植被(天然次生阔叶林)后,土壤水分状况仍无明显改善,因土壤含水量低,在植物(林木及其下层植物)需水时,表层20厘米含水量可降到20%以下,不够林木生长的需要。
原始红松林下暗棕壤的水分年动态图
暗棕壤可因其附加成土过程的不同而分为5个亚类:
本亚类分布面积最大,最肥沃,生产力最高,具有暗棕壤的典型基本性状。
分布在丘陵、漫岗区,常与白浆土呈复区存在,本亚类分层明显,在表层为浅色的白浆层,此层滞水,酸度高,养分少,屑片状或层状结构,结构面上有多量SiO2粉末,粉末除去后,可见结构面上的锈斑或铁锰胶膜,B层淀积物是各亚类中最多的,此亚类土壤的生产力不高。
分布于山坡下部或沟塘低洼处,上层滞水位高,土壤50厘米以下有蓝灰至淡灰色的潜育层,并多锈斑或蓝灰色条纹。潜育层通气不良,因此多生长浅根性树种(落叶松)或耐冷湿的树种,如冷杉或红皮云杉,林木生长迟缓,严重的形成“小老树林”。
分布于林内采伐迹地和林间隙地,林木砍伐后,禾本科草类形成草地,表土有草根盘结层,阻碍林木种子与土壤接触,因此林区内的草甸暗棕壤天然更新困难,造林时须用特制的裂隙铲去除其盘结层,直接植于土壤中。
分布于海拔较高的山地,或灰分元素缺乏的砂性母质上,针阔混交林植被下,土壤亚表层呈现灰化特征,硅铝率接近3.0,其下有明显淀积层,有铁锰胶膜,酸性反应,盐基饱和度60%。
暗棕壤 土壤肥力较高,适于温带针阔叶树种生长,也是中国的重要木材生产基地。但由于地区性条件及各亚类性质和肥力的不同,林木年生长量的差别较大。如东北原始林的材积量为570±103米3/公顷,而西南高山垂直带上则为1054±201米3/公顷。土壤肥力和木材产量均以典型暗棕壤最高,其他几个亚类均须针对存在问题加以改良后才能改善土壤肥力,提高林木产量。白浆化暗棕壤的白浆层中土壤滞水,土壤瘦瘠,且紧实,改良时应疏松白浆层,并对该层增施有机肥(草炭肥、厩肥等),适当施用氮磷化肥(在苗圃)。对造林地可改用高台条状(垄式),整地后造林,效果较好。草甸暗棕壤的草根盘结层应清除,也可植苗木于草根层裂缝中,务使树苗根部直接接触矿质土层,并加强幼林抚育,待幼林生长郁闭,草类可自行消退。对潜育暗棕壤应挖掘排水沟,排除土体中多余的水分,增加土壤通气性,提高土温,林木生长量将会显著提高。陡坡地区的暗棕壤应坚持保护森林,禁止采伐,防止水土流失。暗棕壤的林下有许多为珍贵经济植物,如人参、刺五加、柴胡、五味子等名贵药材;还有越桔、猕猴桃等野生水果,蕨菜、蘑菇等珍贵野菜,都有极高的经济价值,应加以保护和开发利用。
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