土壤剖面

显露地表至母质(母岩)的土壤垂直断面。一般采用挖土坑的方法观察土壤剖面。土坑的容积和侧向范围的大小以观察者能工作为度;土壤剖面的深度则随土壤类型而异,原则上以显露母质层或母岩为宜,通常在1~3米;对于盐渍土和地下水位较高的土壤,以出现地下水为止。土壤剖面通常由人工挖掘而成;修路、开矿、兴修水利或开挖制砖用泥而显露的称为自然剖面。

显露地表至母质(母岩)的土壤垂直断面。一般采用挖土坑的方法观察土壤剖面。土坑的容积和侧向范围的大小以观察者能工作为度;土壤剖面的深度则随土壤类型而异,原则上以显露母质层或母岩为宜,通常在1~3米;对于盐渍土地下水位较高的土壤,以出现地下水为止。土壤剖面通常由人工挖掘而成;修路、开矿、兴修水利或开挖制砖用泥而显露的称为自然剖面。

在现代土壤学中,从土壤是一个三维实体出发,把土壤剖面的概念立体化,引入“单个土体”(pedon)的概念作为土壤的最小单位—最小描述单位和采样单位,人为假设其平面形状近似六角形,面积为1~10平方米。单个土体垂直面相当于土壤剖面,但不包括“非土壤”的母质层和母岩(见土壤个体)。

土壤剖面的形成

土壤剖面的形成与成土过程紧密相连。在物质与能量(水、热、气)的垂直流(下行和上行垂直流及其循环变化)以及生物有机体(植物根系、微生物、土壤动物)活动的垂直分布等影响下,成土母质中的矿物和后来加入的有机质与矿物质,在量、质和速度上发生各种不同变化,并通过淋溶—淀积作用、氧化—还原作用、干湿交替、冻融交替作用等使原来相对均一的物质发生分异而形成不同的土层,可以根据其颜色、结构、质地、结持性、新生体等特征进行划分。每种成土类型有其特征性的发生层组合,从而形成了各种土壤剖面

土壤发生层

由成土作用形成的土层称为土壤发生层(soil genetic horizon)。非成土作用产生的土层,例如冲积土剖面中的砂粘间层,则叫土壤层次(soil layer)。在土壤学发展初期(19世纪末),道库恰耶夫(В.В.Докучаев)首先把土壤剖面分为3个基本发生层,即:A层(腐殖质聚积表层)、B层(过渡层)和C层(母质层)。后来的研究者进一步提出新的土层命名,土层的划分也越来越细,但总的来说仍未脱离道库恰耶夫的A BC传统命名法。1967年国际土壤学会提出把土壤剖面划分为:0层[有机层,包括过去的Ao层和泥炭层(T)]、A层(腐殖质层,相当于过去的A1层)、E层(淋泸层,相当于过去的A 2层)、B层(淀积层)、C层(母质层)和R层(基岩,相当于过去的D层)等6个主要发生层(图1),这已为国际土壤学界公认。中国土壤学会提出,除了上述6个“正常”的主要发生层外,尚有一些在特定条件下形成的、在发生上具有共性、难以归入O、A、E、B、C、R发生层,也可独立为主要发生层,例如G层(潜育层)和K层(位于矿质土壤A层之上的盐结壳、铁结壳等矿质结壳层)。

图1 土壤剖面基本发生层

主要发生层按其成土作用特征可进一步划分特性发生层,例如,淀积层中可分出腐殖质淀积层、铁锰淀积层、粘粒淀积层等。以一个或两个英文字母作为附加符号并列于主要发生层的英文大写字母后。例如Bh(腐殖质淀积层)、Bt(粘粒淀积层)、Ap,(耕作层)、Ap,(犁底层)等。特性发生层的表示符号尚未统一,国际上较通用的是联合国粮农组织(1990)和美国农部土壤保持局(1990)修订提出的表示方法。①过渡层的划分,是在两主要发生层之间出现兼有两层特征的过渡性土层。符号用代表上、下两发生层的英文大写字母连写表示,例如,A层与B层之间的AB层或BA层,前面的大写字母表示该过渡层的主要特征。②指间层的划分,是指两土层之间具舌状、指状、参差状界线而呈现的犬牙交错部分。用代表上、下两层的大写字母之间加斜线分隔号表示,例如E/B、B/E等,前面的大写字母代表该发生层在整个指间层中占优势。③主要发生层和特性发生层的划分,主要发生层在没有明确细分或无需细分为特性层的情况下,可按其形态特征的差异划分为若干亚层,例如把C层划分出C1、C2两个亚层。同样,特性发生层也可按其反映发育程度的形态特征差异予以划分,例如,把粘粒淀积层(Bt)层划分为Bt1、Bt2、Bt3三个亚层。续分的亚层用阿拉伯数字并列书写于主要发生层的大写英文字母后或特性发生层的小写英文字母后。④土壤发生层垂直序列的表示,土层的垂直序列反映土壤剖面的特征。在只说明主要发生层的垂直序列时,通常用土层符号并列连写或加连字符号的方法表示,例如ABC剖面,AEBCR剖面或A-E-Bt1-Bt2-2Bt3-2C-2R。⑤异源母质土层的表示,土壤剖面是否发育于同源母质或异源母质,可根据各土层间颗粒大小分布、矿物组成、土壤年龄等是否具有连续性来鉴别。但冲积土剖面中的砂粘间层出现一般不视为异源母质。由异源母质形成的土壤剖面,用阿拉伯数字作前缀置于A、E、B、C、R之前表示。例如,上部土层的物质来源为“1”可省不写,只在第二种物质上形成的土层前加“2”表示。如此反映土壤剖面由上至下母质种类的变化,即使母质“2”之下与母质“1”相同,也应依次用“3”作前缀。同一发生层的划分并不因异源母质,即母质不连续性而改变其续分序列。以A-E-Bt1-Bt2-2Bt3-2C-2R垂直序列为例,说明该剖面由异源母质发育面而成:①剖面上部的A-E-Bt1-Bt2形成于母质“1”,剖面下部的2Bt3-2C-2R的母质为“2”;②该垂直序列只表示母质的改变,并不反映母质的种类;③同一发生层(Bt层)应作为一个整体进行划分,不能写成Bt1-Bt2-2Bt1

土壤剖面构型

不同的土层垂直序列组合构成不同的土壤剖面构造类型,简称土壤剖面构型。它可清楚显示土壤的发生特征,从而反映一定的土壤发生类型。图2表示了一些主要土壤发生类型的土壤剖面构型。确定土壤剖面构型有助于研究土壤发生分类,鉴别土壤单元,进行土壤资源评价,查明农林业生产的障碍因素,进行土壤改良

图2 一些主要土壤发生类型的土壤剖面构型

土壤剖面观察

土壤调查工作的重要环节,其目的在于:初步确定土壤类型,提出供土壤调查用的工作分类;观察土壤的变异和确定土壤界线;观察土壤发生发育与成土因素之间的关系;选择供土壤调查和研究土壤发生、分类用的代表剖面;观察土壤与植物生长的关系;作为采样计划的一部分。

土壤剖面的观察方法:①选点与挖掘,土壤剖面应选在代表性较广的地形部位上。自然土壤的剖面位置应选择在基本未受人为活动影响的地点,即使是耕种土壤的剖面也应避免设在路边、田边等处。利用自然剖面观察比较方便,但应更加慎重考虑其代表性。挖掘时使观察的剖面面向日光照射的方向,一般挖成1×(1.5~2)平方米的长方形土坑,其深度因土而异。挖出的土放在土坑左右两侧,耕种土壤表层应单独堆放;观察面上沿的地表不能堆土、走动或放置工具,以免“污染”或压实表土,避免因土壤屑粒落在剖面上而影响观察和采样。②观察和记载,除记载该土壤剖面的所在位置、地形部位、母质、植被、地下水状况、利用与耕种施肥情况,以及调查者、调查日期外,在剖面挖好后,先用剖面刀将剖面修饰出显露自然结构的主面,便可进行观察和描述。首先按土壤形态特征划分层次,量出厚度,然后逐层观察,记载其颜色、质地、结构、孔隙度、坚实度、湿度、根系、有机质状况、动物活动遗迹、新生体以及土层界线的形状和过渡特征。接着根据需要进行pH值、盐酸反应、酚酞反应、亚铁反应、氧化还原电位等速测。最后,自下而上地分别采集各层供理化分析用的土样,必要时采集供测定土壤团聚体、容重以及供制备土壤薄片(用于微形态鉴定)的原状土样。观察、采样完毕,将挖出的土块按土层的顺序填回坑内。