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潛育土
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潛育土(Gleyosols)是中國(guó)土壤分類架構(gòu)中的一個(gè)重要土綱,是在各種自然環(huán)境因素(包括氣候、地形、水文地質(zhì)等)和人為活動(dòng)因素綜合作用下,在礦質(zhì)土表至50厘米范圍內(nèi)至少有一土層(厚度≥10厘米)呈現(xiàn)潛育特征的土壤類型。

潛育土的成土母質(zhì)多為質(zhì)地黏重、滲透不良黏土或黏壤土,其形成與低洼的地形和過(guò)量的水分聯(lián)系密切。潛育土的成土過(guò)程由有機(jī)質(zhì)累積過(guò)程和潛育過(guò)程綜組成,同時(shí),氣候、地質(zhì)、水文等各種自然環(huán)境因素和人為活動(dòng)因素都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。潛育土主要分布在寒冷濕潤(rùn)、地勢(shì)低平的地區(qū),尤其集中在寒帶森林凍原地帶、各大河流的泛濫地、沖積平原三角洲以及湖濱、海濱的地勢(shì)低平地區(qū)。按照中國(guó)土壤類型分類標(biāo)準(zhǔn),潛育土分為3個(gè)亞綱、7個(gè)土類、25個(gè)亞類。相當(dāng)于美國(guó)分類中的始成土、凍土、新成土;聯(lián)合國(guó)分類中的潛育土;土壤發(fā)生分類中的濕成土。

潛育土是濕地土壤和耕地資源儲(chǔ)備的重要組成部分,通過(guò)退耕還濕、建立濕地保護(hù)區(qū)、農(nóng)田綜合治理、新材料研發(fā)等措施,可使其在生態(tài)平衡及農(nóng)業(yè)等方面發(fā)揮重要作用。

定義

土綱定義

潛育土指在礦質(zhì)土表至50cm范圍內(nèi)至少有一土層(厚度≥10cm)呈現(xiàn)潛育特征的土壤。相當(dāng)于土壤發(fā)生分類中的濕成土、土壤分類中的水成土(沼澤土、草甸土、潮土、黑土),即存在滯水或潮濕土壤水分狀況,具有潛育特征、氧化還原特征的土壤類型。在《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類(首次方案)》(1995)中首次將潛育土作為獨(dú)立的土綱劃分出來(lái),并比較全面地包括了各種潛育土。

土壤參比

潛育土在不少國(guó)家的最新分類中均在最高級(jí)別分出,唯獨(dú)美國(guó)土壤系統(tǒng)分類僅在土綱以下級(jí)別分出。WRB方案中,除了根據(jù)潛育特性在一級(jí)單元中劃分出潛育土外,還根據(jù)潛育特性和滯水特性劃分出大量的潛育或滯水的二級(jí)單元。潛育土相當(dāng)于美國(guó)土壤系統(tǒng)分類(ST)中的始成土、凍土、新成土;聯(lián)合國(guó)世界土壤圖圖例單元(FAO/UNESCO)中的潛育土;世界土壤資源參比基礎(chǔ)(WRB)中的潛育土、冷凍土。

土壤形成

形成條件

成土母質(zhì)

潛育土的成土母質(zhì)多為黏土或黏壤土,質(zhì)地黏重、滲透不良,同時(shí)受環(huán)境影響也略有差異。如黑龍江省有些分布在平原低洼處,由黏質(zhì)沖積——湖積物或黏質(zhì)河湖沉積物形成的有機(jī)滯水潛育土或簡(jiǎn)育滯水潛育土,其表層(0?20cm)的質(zhì)地為壤土,心土層和底土層的則為黏土,或全剖面均為黏壤土;在大興安嶺山間洼地處,由坡積——?dú)埛e物形成的簡(jiǎn)育永凍潛育土,其剖面上部為黏壤土質(zhì)地,剖面中、下部則為含石砥的砂土和間層黏土質(zhì)地;又如四川阿原,位于高原面低洼處,由河流沖積物形成的有機(jī)正常潛育土,其土壤質(zhì)地為壤土,表層和底土層的細(xì)土部分<0.002mm黏粒含量分別為228g/kg和178g/kg。其他分布在濱海潮間帶紅樹(shù)林沼澤地或平原低洼處,由黏質(zhì)海積物或河湖沉積物形成的暗沃正常潛育土,其質(zhì)地多為黏壤土或黏土。

地形條件

潛育土的形成和低洼地形關(guān)系緊密,多為山區(qū)匯水盆地、山前洼地、溝谷地、沖積扇前和扇間洼地;在平原地區(qū)則為河流洼澤地、河流匯合地、古河道及無(wú)尾河下游洼地帶。此外,濱海洼地、潟湖、湖灘地、熔巖盆地及風(fēng)蝕洼地也容易形成潛育土。此類地形因接受地表水匯集使得地下水位較高,導(dǎo)致上壤剖面中下部或整個(gè)上體滯水,還原過(guò)程得以發(fā)生。

氣候條件

潛育土分布廣泛,不同區(qū)域氣候條件差異明顯。在寒帶、溫帶熱帶各地,凡具備潮濕積水條件均可形成潛育土的發(fā)育。不同氣候條件是影響潛育土形成發(fā)育重要因素,在一定程度上影響著土壤的性質(zhì)。如地帶性土壤黑土多發(fā)育于溫帶森林草原地帶;東北地區(qū)和川西北高原等高緯度地區(qū)由于氣溫低、蒸發(fā)量小、濕度大、土壤水分飽和且長(zhǎng)期受水浸潤(rùn),形成沼澤土分布面積較廣。反過(guò)來(lái)往中國(guó)西南部因氣溫上升、干燥,沼澤土形成發(fā)育程度則愈來(lái)愈低;草甸土的性狀也受氣候條件的影響,在氣候濕冷的中國(guó)東北地區(qū),其氣腐殖質(zhì)的累積強(qiáng)度要高于西北和華南地區(qū)。

水文地質(zhì)

潛育土多形成于地下水位較髙的地質(zhì)環(huán)境。由于沼澤土的地下水與地表積水多鄰近甚至相接,土壤同時(shí)受地表積水和地下水浸潤(rùn)。草甸土和潮土的地下水埋藏在距地表較近的1-3m深度,地下水在植物生長(zhǎng)旺盛季節(jié)可沿毛管經(jīng)常地上升至地表。黑土的地下水埋藏深度多在10-20m以下,對(duì)土壤形成過(guò)程和植物生長(zhǎng)影響較小,但因黑土的母質(zhì)和土壤質(zhì)地較黏,底層透水不良,在土壤融凍水和降水集中的季節(jié),土壤水分過(guò)多,常在50-70cm或150-200cm深處形成上層滯水,進(jìn)而影響土壤的形成和植物生長(zhǎng)。

植被差異

潛育土的植被大多由喜濕性的植物構(gòu)成,其植物種類隨不同土類存在差異,同時(shí)在不同地區(qū)和不同水分狀況下同一土壤類型亦呈現(xiàn)較大差異。沼澤土上的植被由以莎草科植物為主的喜濕性沼澤植物組成。草甸土的自然植被主要有羊草狼尾草三棱草、委陵菜、鳶尾、小葉樟等生長(zhǎng)茂密的喜濕性草甸植物。潮土的植被多是人工種植的小麥、玉米、高粱和棉花等作物。黑土的自然植被為草原化草甸植物,以雜類草群落為主植物種類多,生長(zhǎng)繁茂,根系發(fā)達(dá)。

形成過(guò)程

潛育土的形成與低洼的地形和過(guò)量的水分相聯(lián)系,兼具有機(jī)質(zhì)的累積過(guò)程和由化學(xué)還原、生物作用共同構(gòu)成的潛育過(guò)程。

累積過(guò)程

在植物生長(zhǎng)季節(jié),因土溫升高,水分充足,養(yǎng)分釋放較多,故濕生植物生長(zhǎng)茂盛,每年形成多量有機(jī)質(zhì);植物死亡后,在漬水條件下,植物殘?bào)w在嫌氣條件下分解緩慢而不徹底,故大多以粗腐殖質(zhì)、泥炭化物質(zhì)的形式在土壤中積存下來(lái)。長(zhǎng)期的積累使土壤粗腐殖質(zhì)、泥炭化物質(zhì)增厚,有機(jī)質(zhì)含量越來(lái)越高。冷涼潮濕的氣候條件,土壤存在凍層或下層粘重不透水,森林采伐或火災(zāi)跡地因蒸發(fā)減少而積水,都會(huì)抑制微生物的分解作用,促進(jìn)粗腐殖質(zhì)和泥炭物質(zhì)的積累過(guò)程。

潛育土的有機(jī)質(zhì)累積過(guò)程因不同的土類、地區(qū)、水分狀況而有所差異。如沼澤土由于有機(jī)質(zhì)得不到充分分解,會(huì)以粗有機(jī)質(zhì)和半腐有機(jī)質(zhì)的形式累積于地表,在土壤上部形成深厚的泥炭層或腐殖質(zhì)層潛育層土壤;草甸土土壤留有較多有機(jī)殘?bào)w,有機(jī)殘?bào)w進(jìn)行嫌氣分解形成腐殖質(zhì)累積主要集中在表層,由于草甸植被無(wú)長(zhǎng)久淹水期,故草甸土沒(méi)有泥炭狀腐殖質(zhì)層;黑土累積于土壤中的有機(jī)物質(zhì)多,形成的腐殖質(zhì)層厚,一般達(dá)70厘米左右,表層有機(jī)質(zhì)含量在30?60g/kg,多者可達(dá)150g/kg。

潛育過(guò)程

潛育化過(guò)程是土壤長(zhǎng)期漬水,受到有機(jī)質(zhì)嫌氣分解,而鐵錳強(qiáng)烈還原,形成灰藍(lán)—灰綠色土體的過(guò)程,是潛育土綱和有機(jī)土綱中主要的成土過(guò)程。由于土壤的潛育化過(guò)程是在土壤積水和缺氧條件下進(jìn)行的,土壤在水分飽和的條件下,幾乎完全處于閉氣狀態(tài),嫌氣細(xì)菌如丁酸細(xì)菌、硫細(xì)菌等在分解活動(dòng)中產(chǎn)生的氫氣(H2)、甲烷(CH4)、硫化氫(H2S)、二氧化碳(CO2)和一些有機(jī)酸等成分,使高價(jià)氧化鐵、錳轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹艿?a href="/hebeideji/7211028312548966434.html">硫酸亞鐵、亞錳狀態(tài),部分隨地下水流出土體(離鐵作用),部分留在潛育層內(nèi)。在旱季,土壤水分狀況變干,下層的部分水分沿毛管上升到土壤上部,在通氣好的條件下將所含的二價(jià)鐵、亞錳又氧化為高價(jià)鐵、錳氫氧化物,呈銹色斑塊、條紋和結(jié)核沉淀出來(lái)。由于潛育土廣泛分布于各個(gè)土壤地帶中,其在成土過(guò)程中還反映出一定的地帶性和地區(qū)性的差異,除上述的基本過(guò)程之外,有的還可能附加鈣化、鹽漬化、白漿化等過(guò)程。

主要特征

形態(tài)特征

潛育土是以潛育特征為其診斷特性,按體積計(jì)算,50%以上的土壤基質(zhì)色調(diào)比7.5Y更綠或更藍(lán),或無(wú)色彩,或有少量銹斑紋,鐵錳凝團(tuán),結(jié)核或者鐵錳管狀物。潛育土土壤除腐殖質(zhì)外,常有帶氧化斑的腐殖質(zhì)層或過(guò)渡層,其下為潛育層,剖面一般為暗色腐質(zhì)層和灰藍(lán)色潛育層。

理化特征

pH和CaCO3

潛育土由于長(zhǎng)期受水分飽和,在嫌氣條件下有機(jī)物質(zhì)分解不徹底,而產(chǎn)生較多有機(jī)酸,致使土壤水提pH(酸堿度)—般在4.6?5.8范圍內(nèi),呈酸性或微酸性反應(yīng)。但有少數(shù)滯水潛育土,其水提pH在5.9?7.0范圍內(nèi),且在剖面中從上向下遞增,呈微酸性或中性反應(yīng)。另外,有些正常潛育土,因處在半干潤(rùn)、半濕潤(rùn)地區(qū),受其周圍土壤、母質(zhì)含有水溶鹽和碳酸根影響,其水提pH在7.7?8.8范圍內(nèi),呈微堿性或堿性反應(yīng)。具有潛育特征的土壤處于還原狀態(tài),鐵氰化鉀[K3Fe(CN)6]水溶液呈深藍(lán)色,rH≤19,計(jì)算公式:rH=[Eh(Mv)/29]+2pH。潛育土一般不含有游離碳酸鹽,但在特殊條件下,少數(shù)潛育土可能含有數(shù)量不等的碳酸鹽,呈現(xiàn)不同強(qiáng)度的生石灰反應(yīng),碳酸鈣(CaCO3)相當(dāng)物含量低的不足2g/kg,最高可接近150g/kg。

有機(jī)質(zhì)

潛育土的有機(jī)質(zhì)含量較高,質(zhì)地偏黏,且黏土礦物組成以2:1型為主,陽(yáng)離子交換量較高,特別是表層和亞表層的高在29?59cmol(+)/kg范圍內(nèi),心土和底土層在10?30cmol(+)/kg范圍內(nèi)。潛育土的形成條件有利于有機(jī)質(zhì)積累作用,一些潛育土,如有機(jī)簡(jiǎn)育永凍潛育土、纖維有機(jī)滯水潛育土及有機(jī)正常潛育土,其表層或亞表層的有機(jī)碳含量在250g/kg左右,最高接近300g/kg。但另一些潛育土,其表層或亞表層的有機(jī)碳含量?jī)H在12?74g/kg范圍內(nèi)。心土層和底土層的有機(jī)碳含量一般較低,多數(shù)在10g/kg以下,少數(shù)可在10?30g/kg,或更高。潛育土有機(jī)質(zhì)的C/N多在11以上,有機(jī)碳含量高的更可超過(guò)15,有機(jī)質(zhì)分解程度較低。

礦物組成

潛育土因受周圍土壤或母質(zhì)來(lái)源的影響,其黏土礦物組成依地區(qū)不同略有差異。如東北地區(qū)吉林地區(qū)的以蒙皂石水云母為主;川西地區(qū)的以水云母為主,伴有少量蒙皂石;淮北市、蘇北低洼地帶的以水云母和蒙皂石為主,高嶺石極少;蘇南太湖地區(qū)的以水云母為主,伴有少量綠泥石、蛭石、蒙皂石、高嶺石;華南珠江三角洲地區(qū)的以高嶺石為主,伴有一定量水云母和蒙皂石。由于長(zhǎng)時(shí)期處于還原條件下,潛育土中常見(jiàn)有以低價(jià)方式存在的鐵、錳碳酸根、硫化物、水化氧化物、磷酸鹽二價(jià)鐵硅酸鹽類礦物,如菱鐵礦(FeCO3)、硫化鐵(FeS)、水化磁鐵礦(Fe3O4)、藍(lán)鐵礦(Fe3(PO4)2)、碳酸錳(MnCO3 )及鐵蛇紋石和綠泥石等。

土壤分類

潛育土綱根據(jù)診斷層和診斷特性(土壤溫度狀況和水分狀況),可續(xù)分為永凍潛育土、滯水潛育土、正常潛育土三個(gè)亞綱。

永凍潛育土

永凍潛育土指土表至200厘米范圍內(nèi)有永凍層的潛育土壤。永凍潛育土近似于發(fā)生分類的冰沼土,其形成多與凍融有關(guān),永凍層上部季節(jié)融化時(shí),可積聚過(guò)量的上壤水分。其土層淺薄,剖面由泥炭層和潛育層組成,土體構(gòu)型為O-Oi-Cg或Oi-Cg型。永凍潛育土有機(jī)質(zhì)含量低,陽(yáng)離子代換量低,呈微酸性至酸性反應(yīng),營(yíng)養(yǎng)元素缺乏。主要分布于極地凍原氣候區(qū)和中國(guó)黑龍江省北部。

永凍潛育土亞綱分為2個(gè)土類,即有機(jī)永凍潛育土、簡(jiǎn)育永凍潛育土。其中有機(jī)永凍潛育土分為2個(gè)亞類,即纖維有機(jī)永凍潛育土、普通有機(jī)永凍潛育土;簡(jiǎn)育永凍潛育土分為4個(gè)亞類,即石質(zhì)簡(jiǎn)育永凍潛育土、有機(jī)簡(jiǎn)育永凍潛育土、暗沃簡(jiǎn)育永凍潛育土、普通簡(jiǎn)育永凍潛育土。

滯水潛育土

滯水潛育土指具滯水水分狀況的潛育土壤。滯水潛育土主要是在上層滯水影響下形成,其土壤水分狀況是土體中存在緩?fù)杆畬踊蚴|(zhì)接觸面。滯水潛育土常見(jiàn)于低山頂部低洼處、低平原河谷階地、山間谷地和盆地,其中成土母質(zhì)含硅質(zhì)灰?guī)r風(fēng)化物的多對(duì)應(yīng)為山地草甸土。

滯水潛育土分為2個(gè)土類,即有機(jī)滯水潛育土、簡(jiǎn)育滯水潛育土。其中有機(jī)滯水潛育土分為2個(gè)亞類,即纖維有機(jī)滯水潛育土、普通有機(jī)滯水潛育土;簡(jiǎn)育滯水潛育土分為3個(gè)亞類,即石質(zhì)簡(jiǎn)育滯水潛育土、沃簡(jiǎn)育滯水潛育土、普通簡(jiǎn)育滯水潛育土。

正常潛育土

正常潛育土指除去永凍潛育土和滯水潛育土的其他潛育土壤。正常潛育土的形成是由于長(zhǎng)時(shí)間受地下水飽和的影響,土壤有機(jī)質(zhì)分解緩慢、積累較多從而發(fā)生潛育過(guò)程,通常有顏色為暗色、厚度較大的有機(jī)質(zhì)累積層,剖面中有銹斑蟳、銹紋或鐵錳結(jié)核,剖面的底部有潛育化,呈灰藍(lán)色或淺灰色。

正常潛育土分為3個(gè)土類,即有機(jī)正常潛育土、暗沃正常潛育土、簡(jiǎn)育正常潛育土。其中有機(jī)正常潛育土(沼澤土、腐泥沼澤土、泥炭沼澤土)分為3個(gè)亞類,即纖維有機(jī)正常潛育土、高腐有機(jī)正常潛育土、普通有機(jī)正常潛育土;暗沃正常潛育土(草甸沼澤土)分為5個(gè)亞類,即含硫暗沃正常潛育土、酸性暗沃正常潛育土、弱鹽暗沃正常潛育土(鹽化沼澤土)、生石灰暗沃正常潛育土、普通暗沃正常潛育土;簡(jiǎn)育正常潛育土分為6個(gè)亞類,即石質(zhì)簡(jiǎn)育正常潛育土、暗瘠簡(jiǎn)育正常潛育土、酸性簡(jiǎn)育正常潛育土、弱鹽簡(jiǎn)育正常潛育土、石灰簡(jiǎn)育正常潛育土、普通簡(jiǎn)育正常潛育土。

地理分布

潛育土在世界范圍廣泛,多見(jiàn)于歐亞大陸北部的凍原帶、北美大陸北部的阿拉斯加州、加拿大中北部地區(qū)和中國(guó)部分地區(qū)。主要分布在寒冷濕潤(rùn)、地勢(shì)低平的地區(qū),尤其集中在寒帶森林苔原地帶、寒溫帶針葉林帶,以及溫帶森林草原帶,各大河流的泛濫地、沖積平原、三角洲以及湖濱、海濱的地勢(shì)低平地區(qū)。世界上潛育土的分布面積約為586.5萬(wàn)km2,約占世界陸地面積的3.92%。

中國(guó)的潛育土主要分布在大興安嶺、小興安嶺,長(zhǎng)白山的山間谷地,三江平原松嫩平原河漫灘及湖濱低洼地。同時(shí)在青藏高原、天山南北麗積水處,以及華北平原、長(zhǎng)江中下游平原、珠江中下游、東南濱海地區(qū)也有分布。中國(guó)潛育土分布面積約為71.7萬(wàn)km2,約占全國(guó)陸地面積的7.5%。

保護(hù)開(kāi)發(fā)

潛育土的主要特征是其潮濕、常潮濕水分狀況和高地下水位以及因此而導(dǎo)致的強(qiáng)還原性土壤環(huán)境。潛育土是濕地土壤的重要組成部分,也是耕地的重要后備資源和環(huán)境保護(hù)、生物多樣性維護(hù)的重要基礎(chǔ)。濕地包含淡水及鹽水沼澤、草沼、林澤、河口、水塘、低洼積水區(qū)和潮汐灘地等,其在凈化水質(zhì),保護(hù)生物種類,調(diào)節(jié)水文和微氣候等方面起重要作用。隨著環(huán)境破壞和生態(tài)失衡日益嚴(yán)重,在對(duì)濕地的保護(hù)方面,可采取清退農(nóng)田與魚(yú)塘、退耕還濕、建設(shè)濕地疏漫灌溉工程、建立濕地自然保護(hù)區(qū)、提高大型濕地的保護(hù)優(yōu)先等級(jí)、減少人為活動(dòng)對(duì)碎片濕地的邊緣影響等措施,以恢復(fù)濕地原始地貌形態(tài)及自然生態(tài)平衡功能。

潛育土的開(kāi)發(fā)和利用措施根據(jù)目的不同而異。在農(nóng)業(yè)方面,如平緩連片的低濕地可開(kāi)辟為農(nóng)地(田)或牧草地,通過(guò)防洪排澇、降低地下水位,以提高土溫和土壤通氣性,促進(jìn)有機(jī)質(zhì)分解,發(fā)揮土壤潛在肥力;在滯水潛育土區(qū)域,修建排水體系,將排水和蓄水相結(jié)合,以利用灌溉和發(fā)展養(yǎng)殖業(yè);對(duì)于不適宜墾殖業(yè)或墾殖難度較大的潛育土,宜開(kāi)展綜合利用,如挖魚(yú)塘,發(fā)展養(yǎng)殖業(yè),種植蘆葦、席草等工業(yè)原料,或種植藕等水生作物。在新材料開(kāi)發(fā)方面,利用生物技術(shù)研制出人造潛育土,因其防滲墻因防滲效果好而被在小型水庫(kù)和渠道工程中推廣。

參考資料 >

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