农业种植中我们经常会谈及土壤是沙土,壤土、粘土等,土壤的类型有哪些?土壤质地的分类依据是什么?土壤的剖面结构是什么样?土壤是如何形成的?土壤矿物质有哪些?和大家分享探讨一下。
一、土壤分类
土壤分类指按照土壤共性和相互联系,划分出土壤类型的完整体系,拟出土壤分类系统。主要目的是能够反映土壤在发生学和地理分布的规律性,揭示各种土壤本身的属性,为土壤区划、土壤调查制图提供基础资料。
我国现行的分类系统是在1984年全国土壤分类会议讨论基础之上,由全国土壤分类修改小组修订而成,1992年又进行了修订,采用7级分类制,即土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种和亚种。全国土壤共分12个土纲(即铁铝土、淋溶土、半淋溶土、钙层土、干旱土、漠土、初育土、半水成土、水成土、人为土、盐碱土和高山土),30个亚纲,61个土类,231个亚类。
我国的土壤类型较多,主要是由于我国地域辽阔,南北跨纬度较大,并且地形起伏多变,气候状况自南而北变化较大,造成的植被类型千变万化,因此成土过程多样,最终导致不同地区分布着不同的土壤类型。
我国的主要土壤类型有以下几种
1、砖红壤
砖红壤主要的成土过程是发生强烈的铁铝化作用,岩石经长期风化和淋溶作用,可以形成数米至十几米的酸性或强酸性铁铝风化层。pH一般4.5-5.5。主要的亚类有:砖红壤、暗色砖红壤、黄色砖红壤等。
2、赤红壤
赤红壤主要的成土过程是富铝化作用和生物积累作用。这两种作用较红壤强,较砖红壤弱。pH值一般4.5-5.0之间。主要亚类有:赤红壤、暗色赤红壤两类。
3、红壤
红壤主要的成土过程是脱硅富铝化作用和生物积累作用,但所受作用强度不如砖红壤。pH在4.0-6.5之间,多数在5.5左右。主要亚类有:红壤、暗红壤、黄红壤、褐红壤4个亚类。
4、黄壤
黄壤的生物积累作用较红壤强而富铝化程度较砖红壤和红壤都弱,pH值为4.5-5.5。主要亚类有:黄壤、暗黄壤、表潜黄壤、漂洗黄壤、黄壤性土等。
5、黄棕壤
黄棕壤是黄壤地带和棕壤地带的过渡土壤类型,因此兼有棕壤和黄壤的某些特点。pH值5-6之间。主要亚类有:黄棕壤、黄褐土和黄刚土。
6、棕壤
棕壤由于夏季暖热多雨,土壤风化强烈,在形成大量黏土矿物的同时,释放许多游离铁和活性二氧化硅,并形成硅铁酸盐黏土矿物。pH值6-7。主要亚类有:棕壤、草甸棕壤、棕黄壤和潮棕黄土等。
7、暗棕壤
暗棕壤的成土作用是生物积累作用和弱酸淋溶过程,剖面层次有覆盖层、淋溶层、淀积层和母质层。土壤pH值5-6之间。主要亚类有:典型暗棕壤、潜育暗棕壤、草甸暗棕壤和灰化暗棕壤等。
8、褐土
褐土成土作用是具有明显的黏化作用和钙积作用,并具有较好的生物积累作用。pH值7-8。主要亚类有:褐土、淋溶褐土、碳酸盐褐土、草甸褐土及黄垆土、潮黄垆土等。
9、潮土
潮土主要发育在河流沉积物上,受地下水活动影响经过耕种熟化的土壤。土壤pH值8.0左右。主要亚类有:黄潮土、褐土化潮土、潜育化潮土、盐化潮土和碱化潮土等。
10、黑土
黑土的成土过程是腐殖质积累过程。土壤富含有机质。土壤pH值5.5-7.5。主要亚类有:黑土、草甸黑土、表潜黑土、白浆化黑土等。
11、黑钙土
黑钙土主要的成土过程是腐殖质积累左右和钙积作用。pH值为7.0-8.5。主要亚类有:黑钙土、淋溶黑钙土、石灰性黑钙土和草甸黑钙土等。
12、栗钙土
栗钙土成土过程是弱腐殖质积累左右和强钙积作用。pH值为7.0-8.5。主要亚类有:栗钙土、暗栗钙土、淡栗钙土和草甸栗钙土等。
13、棕钙土
棕钙土的形成过程,主要是草原成土过程,既有腐殖质积累过程,又有碳酸钙积累过程,同时也有荒漠成土过程。pH值8.0-9.5。主要亚类有:棕钙土、淡棕钙土和草甸棕钙土。
14、草甸土
草甸土是在草甸化作用下形成的,地上植被由喜湿性植物组成,其地下水位较高使土壤常处于湿润状态,保证了草甸植被能良好的生长发育。pH值6.5-8.5之间。亚类有:草甸土、石灰性草甸土、白浆化草甸土、潜育化草甸土、盐化草甸土和碱化草甸土等。
15、沼泽土
沼泽土的形成过程主要是土壤表层有机质的泥炭化或腐殖化和土壤下层潜育化过程。pH值为4.5-6.5之间。亚类有:草甸沼泽土、腐殖质沼泽土、泥炭沼泽土、腐殖质泥炭沼泽土等。
16、盐碱土
盐碱土是盐土和碱土的总称。盐土指含有大量可溶性盐类的土壤。碱土主要是钠离子积累的土壤。
国内土壤类型繁多,全部了解需要花费大量的时间,种植者可以针对自己区域的土壤类型去详细了解该土壤的成土过程和物理化学性状,还是非常有必要的。
二、土壤质地
土壤质地一般分为砂土、壤土和黏土三大类。土壤质地是根据土壤机械组成的一定范围划分的土壤类型。常用的质地分类制有国际制、卡庆斯基制、中国制和美国制等,他们的主要区别在于土壤颗粒分类和粒级范围不同,对比如下图。
小编建议种植者采用美国制土壤质地分类制,因为每个土壤质地分类有相对应的土壤有效水含量范围数据,这个对于灌溉是非常重要的。美国制把土壤颗粒分为三种,砂粒(0.05-2.0mm)、粉粒(0.002-0.05mm)和黏粒(小于0.002mm),根据三种颗粒的占比百分数,可以在土壤三角质地图上查找,分为12种土壤质地类型。
土壤质地类别(美国制) |
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1 |
沙土sand |
砂粒占比相对多 |
2 |
壤质沙土loamy sand |
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3 |
沙质壤土sandy loam |
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4 |
沙粘质壤土sandy clay loam |
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5 |
壤土 loam |
粉粒占比相对多 |
6 |
粉质壤土 silt loam |
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7 |
粉砂土 silt |
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8 |
粘质壤土 clay loam |
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9 |
粉粘质壤土silty clay loam |
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10 |
沙质粘土sandy clay |
黏粒占比相对多 |
11 |
粘土clay |
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12 |
粉质粘土silty clay |
不同土壤质地有效水含量和土壤入渗率。AWSC:Available Water Storage Capacity有效水存储能力,指土壤田间持水量减去土壤永久萎蔫点含水量的储水能力,是可以被植物利用的土壤水分。
土壤质地 |
AWSC mm/100mm |
土壤入渗率 mm/hr |
粘土 Clay |
20 |
6.3 |
粉质壤土 Silt loam |
21 |
8.9 |
粘质壤土 Clay loam |
20 |
7.6 |
壤土Loam |
18 |
8.9 |
细的沙壤土 Fine sandy loam |
14 |
10.1 |
砂质壤土 Sandy loam |
12 |
11.4 |
壤质沙土 Loamy sand |
10 |
16.5 |
沙土 Sand |
8 |
19 |
三、不同质地土壤的肥力特点
1、砂质土。砂质土含砂粒多,黏粒少,粒间多为大孔隙,土壤通透性良好,透水排水快,但缺乏毛管孔隙,土壤持水量小,蓄水保水抗旱能力差。砂质土主要矿物为石英,缺乏养分元素和胶体,土壤保蓄养分能力低,养分易流失,因而表现为养分贫乏,保肥耐肥性差,施肥时肥效来得快且猛,但不持久。砂质土水少气多,土温变幅大。昼夜温差大,早春土温上升快,称热性土。
2、黏质土。黏质土含砂粒少,黏粒多,毛管孔隙特别发达,大孔隙少,透水通气性差,排水不良,不耐涝。土壤持水量大,但水分损失快,保水抗旱能力差。这类土壤含矿质养分较丰富,但通气性差,有机质分解缓慢,腐殖质累积较多;土壤保肥能力强,养分不易淋失,肥效慢、稳而持久。黏质土土温变幅小,早春土温上升慢,有冷性土之称。土壤胀缩性强,干时田面开大裂、深裂,易扯伤根系。
3、壤质土。壤质土由于所含砂粒、黏粒比例较适宜,它兼有砂土类和黏土类土壤的肥力优点,既有砂质土的良好通透性和耕性,发小苗等优点,又有黏土对水分、养分的保蓄性,肥效稳而长等优点,适种范围广,是农业生产较为理想的土壤质地。
四、土壤的剖面结构
土壤表面垂直向下的切割平面,即土壤各土层的垂直序列 ,称为土壤剖面。由于不同地域气候环境不同,成土过程不同,土壤剖面也有差异。典型的土壤剖面如下。
1、自然土壤剖面 :
自然土壤剖面一般分为四个基本层次: 腐殖质层、淋溶层、淀积层和母质层。
(1)腐殖质层:有机物质的聚集层。
(2)淋溶层:由于淋溶作用而使物质迁移和损失的土层。
(3)淀积层:是淋溶层迁移和损失的物质聚集的土层。
(4)母质层:未受成土作用影响的土层。
2、旱地耕作土壤的剖面:
旱地耕作土壤的剖面:旱地耕作土壤剖面一般也分为四层:即耕作层(表土层)、犁底层(亚表土层)、心土层及底土层。
(1)耕作层 :又称表土层、熟土层、活土层。指经常被耕翻的土壤表层,厚15-20 cm。
(2)犁底层:是受农具耕犁压实,在耕作层下形成的紧实亚表层,厚约l0 cm。
(3)心土层:是介于犁底层和底土层之间的土层,也叫半熟化土层。一般厚度为20-30 cm。
(4)底土层:位于心土层以下的土层。一般在地表50-60 cm以下。
3、水田土壤的剖面
(1)耕作层:通常厚12-18 cm,多锈斑。
(2)犁底层:厚10 cm左右,青灰色,也多锈斑,可防止水分渗漏过快。
(3)渗育层: 是受灌溉水浸润或淋洗影响而形成的层次,厚10-20 cm,颜色灰白,夹有少量锈纹、锈斑或铁结核。
(4)潴育层:是受水分浸润,含铁矿物水化而显黄和灰色层次,有大量的锈纹、锈斑或铁锰结核。
(5)潜育层:是由于水温、土温过低,通透性不良,还原性物质积聚而形成的层次。
(6)母质层:母质层包括母质岩和母岩。
五、土壤的形成过程
土壤是由裸露于地表的岩石,在较长的时间中,经过极其复杂的风化过程和成土过程而形成的。风化作用是指地壳表面或近地球表面的岩石在空气、水、温度和生物活动的影响下发生破碎和分解的过程。可分成物理风化、化学风化和生物风化。岩石经风化作用后形成疏松的、粗细不同的矿物碎屑,即为成土母质,同时,植物与微生物在母质的基础上进行有机质的合成与分解,并参与矿物的风化作用,最终形成了能满足植物对空气、水分、养料需要的良好环境,成为成熟土壤。
六、土壤的成土岩石和矿物
1、主要的成土岩石
岩石是指由一种或几种矿物组成的天然集合体。根据成因可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩。主要成土岩石的特征如下。
2、主要的成土矿物
矿物是一类天然产生于地壳中具有一定的化学组成、物理特性和内部构造的化合物或单质。绝大多数矿物是由两种或两种以上元素组成的化合物,并且多数呈固态结晶形式存在;也有少数矿物呈气态或液态,如天然气、汞等。
矿物按起源可分为原生矿物和次生矿物两大类。地球内部的岩浆冷凝时存在于岩浆岩中的矿物,叫原生矿物。原生矿物经过风化,改变其化学成分和性质而形成的新矿物,叫次生矿物。地球上的矿物有三千多种,下面只介绍与土壤形成有关的成土矿物。
① 原生矿物。常见的土壤原生矿物有四类:硅酸盐类,主要有长石类(包括正长石、斜长石),云母类(包括白云母、黑云母等),角闪石和辉石类;氧化物类,主要是石英,其次是赤铁矿、磁铁矿;硫化物类,主要有黄铁矿;磷化物类,主要是磷灰石等。
②次生矿物。常见的土壤次生矿物有三大类:层状次生铝硅酸盐矿物,又称黏土作物,是土壤中黏粒的主要成分,主要有高岭石、蒙脱石和伊利石等;氧化物类,有针铁矿,褐铁矿、三水铝石等;简单盐类,土壤中常见的简单盐类矿物有碳酸盐类矿物(如方解石、白云石)和硫酸盐类矿物(如硬石膏、石膏)。
主要参考书籍:郑宝仁,赵静夫主编.《土壤与肥料》,北京大学出版社。