陜西省煙葉主產(chǎn)區(qū)土壤系統(tǒng)分類研究

談 曄， 李新平， 李文斌， 張立新， 周 軍， 高 梅， 韋成才， 馬英明

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院， 陜西 楊凌 712100； 2.陜西省煙草研究所， 陜西 西安 710004)

自2000年以來，陜西省針對煙葉種植布局分散，煙葉種植區(qū)域分布不合理等問題，積極實施“北煙南移”戰(zhàn)略，形成了以陜南煙區(qū)為主導(dǎo)、渭北煙區(qū)為補充的新格局[1]。土壤分類是土壤科學(xué)水平的反映，是農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣的前提和依據(jù)，也是國內(nèi)外土壤學(xué)術(shù)交流的基礎(chǔ)。目前，關(guān)于陜西省植煙土壤的研究很多，但是大多以土壤發(fā)生分類為基礎(chǔ)(主要以自然氣候—植被帶進行土壤帶的劃分)，研究結(jié)果難以進行國際交流，其中針對新格局下陜西省兩大煙葉種植基地土壤的系統(tǒng)分類研究尚屬空白。

本文旨在按照中國土壤系統(tǒng)分類及其修訂方案的原則、依據(jù)和方法[2-3]，通過對陜西省兩大煙葉種植區(qū)中3個煙葉種植基地的典型剖面進行了系統(tǒng)的研究，研究了陜西省煙葉適種區(qū)土壤的成土過程和特性，并找到其在中國土壤系統(tǒng)分類系統(tǒng)中的地位，以期土壤系統(tǒng)分類今后在陜西省煙葉種植區(qū)進行推廣和利用，并為陜西省煙葉的科學(xué)栽培，種植區(qū)規(guī)劃管理和進行土壤信息的國際交流提供依據(jù)。

1 供試土樣環(huán)境條件

陜西省為中國烤煙主要產(chǎn)區(qū)之一，地處于第二級階梯東緣，由于秦嶺對南北氣流的阻擋作用，使得境內(nèi)南北間氣候差異明顯，復(fù)雜的地形和差異顯著的氣候使得陜西省境內(nèi)煙葉種植基地的成土自然環(huán)境條件不盡相同。其中供試土樣分別采自于陜西省兩大煙葉適宜種植區(qū)中的3個主要種植基地： (1)位于秦嶺東段南麓，屬于陜南山地丘陵烤煙區(qū)的洛南縣謝灣鄉(xiāng)董底村試驗田； (2)位于渭北黃土高原西部，屬于渭北臺塬烤煙區(qū)的隴縣棱底下鎮(zhèn)王馬咀試驗田； (3)位于秦巴山區(qū)東段，屬于陜南山地丘陵烤煙區(qū)的旬陽縣甘溪鎮(zhèn)桂花村試驗田。供試土壤環(huán)境條件見表1，理化分析方法主要參照《中國土壤系統(tǒng)分類土壤實驗室分析項目及方法規(guī)范》[4]和《中國土壤系統(tǒng)分類土壤物理和化學(xué)方法補充》[5]等。

表1 供試土壤環(huán)境條件

2 供試土壤發(fā)生特性

2.1 剖面特征與顆粒組成

三大煙葉基地土壤的剖面特性和顆粒組成如表2所示。土壤顏色是土壤重要的物理特征之一，對于土體的物理性質(zhì)變化具有重要的診斷意義。其中1號剖面以濁紅棕為主要顏色，2號剖面從濁橙逐漸過渡到濁黃橙，3號剖面顏色以濁黃橙為主。從土壤質(zhì)地上來看，供試土樣各層土壤質(zhì)地除3號剖面B層較黏重外，其余均為壤質(zhì)黏土。從不同層次的黏粒含量來看，3個剖面都呈現(xiàn)出隨著土層增厚黏粒含量增加的趨勢。其中1,3號剖面其B層黏化率均大于1.2，說明洛南和旬陽煙葉種植基地上部土壤黏粒淋溶明顯，黏化作用較強[6-7]，并根據(jù)《中國土壤系統(tǒng)分類檢索(第3版)》，這兩個剖面的B層均形成了典型的黏化層(Bt層)。相比于2號剖面B層黏化率小于1.2，說明1，3號剖面土壤黏化作用強于2號剖面，發(fā)育程度也較2號剖面高。

表2 供試土壤剖面特性和顆粒特征

注：土壤顏色根據(jù)《中國標(biāo)準土壤顏色卡》記錄。下同。

2.2 土壤化學(xué)性質(zhì)

供試土壤的一般化學(xué)性質(zhì)見表3。根據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，供試各剖面土壤有機碳含量在表層積聚現(xiàn)象較下層顯著，1，2號剖面表層有機碳含量>6 g/kg，并且鹽基飽和度均>50%，形成了明顯的暗沃表層；3號剖面雖然符合有機碳含量和鹽基飽和度的指標(biāo)，但是由于表層厚度不夠，不能檢索為暗沃表層，應(yīng)為明顯的淺淡表層特征[3,8]。

表3 供試土壤的一般化學(xué)性質(zhì)

供試各個剖面取樣地點現(xiàn)均處于人工種植煙葉環(huán)境中，其他植被幾乎沒有，覆蓋度小，土壤有機物質(zhì)相對較少且單一。在通風(fēng)透氣，溫濕度適中的條件下，微生物分解活動旺盛，腐殖質(zhì)礦化作用比較強烈，使得土壤中的腐殖質(zhì)積累較少，表層有機碳含量均小于15 g/kg，下層更低。1,2號剖面中反映腐殖質(zhì)熟化程度的C/N比較高(8～10)，說明了土壤腐殖質(zhì)熟化程度較差，腐殖質(zhì)發(fā)育時間比較短，有機質(zhì)在土體中循環(huán)比較快[9]。

1，3號剖面土壤交換能力較強，1 m有效土層內(nèi)CEC均>20 cml/kg，其中以交換性鹽基離子為主，水解酸含量甚微，土壤溶液呈現(xiàn)弱酸性和中性，鹽基高度飽和，CaCO3含量極低(未能檢出)。這表明1，3號土壤淋溶作用強度中等，土壤中僅有1，2價可溶性鹽分被淋洗，而吸附在其膠體上的鹽基離子尚未被H-，Al3+交換代替而遭受淋失。2號剖面水解酸和代換酸含量甚微，土壤呈現(xiàn)弱堿反應(yīng)，鹽基飽和，這些特征說明2號剖面土壤的富鋁化過程非常微弱。2號剖面各層具有強烈的鹽酸反應(yīng)，碳酸鈣相當(dāng)物含量介于70～100 g/kg，形成了較明顯的鈣積層[3]。

2.3 土壤氧化鐵特性

隨著土壤風(fēng)化，礦物晶體中結(jié)合的鐵被釋放出來，進而形成活性鐵和游離鐵，土壤發(fā)育越好，土體中原生礦物風(fēng)化釋放形成的游離鐵越多，而其中的活性鐵越少；反之，則游離鐵越少，活性鐵越多[10]。

供試土樣各形態(tài)氧化鐵見表4。1，3號剖面游離鐵含量較豐富，均大于20 g/kg，顯示其B層具有鐵質(zhì)特性[3]。供試土壤各層的游離鐵水合系數(shù)變化不大，1號剖面水合系數(shù)變化在0.052～0.065；2號剖面水合系數(shù)變化在0.046～0.052；3號剖面水合系數(shù)變化在0.049～0.056。說明這3個剖面中游離氧化鐵黏粒和高嶺石等硅酸鹽黏粒在土壤剖面中是協(xié)同遷移淀積的。土壤活化度與土壤的形成時間成反比，顯示了土壤的風(fēng)化狀況以及近代成土過程的強弱。通過土壤鐵活化度的觀察發(fā)現(xiàn)，3個土壤剖面都呈現(xiàn)了隨著土壤深度的增加土壤鐵活化度增加的趨勢，各層土壤活性鐵含量也呈現(xiàn)相應(yīng)規(guī)律，這表明隨著土壤深度的增加越來越不利于游離鐵的脫水結(jié)晶與老化，保持了土壤鐵活性維持在相對于表層較高的水平。各剖面土壤絡(luò)合度均在10%以下，說明供試土樣中無定形鐵以無機態(tài)形式為主[11]。根據(jù)文獻[10]提出的對土壤風(fēng)化度發(fā)育階段劃分標(biāo)準，1，3號剖面處于脫硅富鐵化階段，2號剖面處于脫鹽基富硅鋁化階段。

2.4 土壤的化學(xué)組成

供試土樣的化學(xué)組成見表5。從中可得知供試土壤剖面樣品的礦質(zhì)元素中SiO2含量最高，Al2O3含量居第2位，F(xiàn)e2O3含量居第3位。這3種物質(zhì)所占比例總和約占土壤礦質(zhì)全量的82%左右，其他元素含量較低。1，3號剖面礦質(zhì)元素含量排列順序為SiO2> Al2O3> Fe2O3> K2O > MgO > CaO > TiO2> P2O5> MnO，2號剖面中CaO含量相對較高，居于各元素含量的第3位，礦質(zhì)元素含量排列順序為SiO2>Al2O3>Fe2O3>K2O>MgO>CaO>TiO2>P2O5>MnO。從表5中可知，供試土壤剖面呈現(xiàn)較高的硅鐵率和相對較低的硅鋁率以及硅鋁鐵率。3個不同剖面各個層次間的硅鐵率、硅鋁率以及硅鋁鐵率之間的變化程度不大，說明3大煙葉基地土壤中SiO2,Al2O3,Fe2O3遷移沉積程度都相當(dāng)。3個剖面硅鋁率Sa和硅鋁鐵率Saf在剖面各層之間變化不明顯，說明這3類土壤風(fēng)化發(fā)育程度均較強。

表4 供試土壤的氧化鐵形態(tài)特征

表5 供試土壤化學(xué)組成(占灼燒重)及化學(xué)組成分子比例

3 供試土壤系統(tǒng)分類

3.1 診斷層和診斷特性

(1)診斷表層。

① 暗沃表層：1號剖面A層有機碳含量為8.09>6 g/kg，土壤顏色為5YR，鹽基飽和度>50%，可定為暗沃表層。2號剖面A+AB層土壤平均碳含量為6.09>6 g/kg，土壤顏色為5YR，鹽基飽和度為飽和>50%，可定為暗沃表層特性。

② 淺淡表層：3號剖面顏色滿足淺淡表層特性，并且由于A層有機碳含量雖然高達12.15 k/kg，但是由于其厚度不能滿足暗沃表層的條件，所以歸入淺淡表層。

(2)診斷表下層。

① 黏化層：根據(jù)表2，1，3號剖面表下層黏化率B/A值均大于1.2，符合黏化層特性，即1，3號剖面具有黏化層。

② 鈣積層：2號剖面各層中的CaCO3相當(dāng)物含量介于50～150 kg,土壤顆粒質(zhì)地為壤質(zhì)黏土，并且在剖面采集過程中可以清晰觀察到。因此，可辨認的次生碳酸鹽含量按體積算較下墊體積≥10%，可判定該剖面具有鈣積層。

(3)診斷特性。

① 溫度狀況：根據(jù)已有研究資料[12]，1號剖面所在區(qū)域土壤溫度12.4～14.3 ℃，屬于溫性土壤溫度狀況；2號剖面所在區(qū)域土壤溫度介于10.5～12.4 ℃，屬于溫性土壤溫度狀況；3號剖面所在區(qū)域土壤溫度介于16.2～18.1 ℃，屬于熱性土壤溫度狀況。

② 水分狀況：根據(jù)《中國土壤系統(tǒng)分類檢索(第3版)》采用土壤干燥度的劃分標(biāo)準，并參照中國年干燥度分布圖作為各個剖面土壤水分狀況的判別依據(jù)[12]。1，3號剖面所在地土壤年干燥度范圍在0.4～1.0，屬于濕潤土壤水分狀況；2號剖面所在地土壤年干燥度范圍在1.0～2.0，屬于半干潤土壤水分狀況。

③ 鹽基飽和度：根據(jù)中國土壤系統(tǒng)分類規(guī)定，鹽基飽和度>50為鹽基飽和，故1，2，3號土壤剖面均屬于鹽基飽和。

④ 均腐殖質(zhì)特性：根據(jù)表3，1，2號剖面腐殖質(zhì)儲量比(Rh)分別為0.27，0.23，均小于0.4，并且有機質(zhì)C/N均小于17，根據(jù)上述條件判斷，1，2號剖面具有均腐殖質(zhì)特性。

⑤ 鐵質(zhì)特性：根據(jù)表2，4可以得出，1號剖面和3號剖面土壤基質(zhì)色調(diào)均有5YR出現(xiàn)，并且這兩個剖面各層次中的游離鐵Fe2O3均大于20 g/kg，根據(jù)上述條件判斷，1，3號剖面具有明顯的鐵質(zhì)特性。

3.2 土壤類型的歸屬

土壤系統(tǒng)分類的各級類別是通過診斷層和診斷特性的檢索系統(tǒng)確定的。根據(jù)上述診斷層和診斷特性結(jié)果，按《中國土壤系統(tǒng)分類檢索(第3版)》和《中國系統(tǒng)分類(修改方案)》進行檢索命名[2-3]，確定1號剖面為普通鐵質(zhì)濕潤淋溶土；2號剖面為普通鈣積干潤均腐土；3號剖面為普通簡育濕潤淋溶土，并與發(fā)生學(xué)命名進行對比[13]，結(jié)果列于表6。

表6 供試土壤的診斷層診斷特性及類型歸屬

4 結(jié) 論

依照《中國土壤系統(tǒng)分類檢索(第3版)》和《中國系統(tǒng)分類(修改方案)》[2-3]檢索，位于陜南山地丘陵烤煙區(qū)的洛南縣和旬陽縣煙葉基地土壤屬于淋溶土土綱，其中洛南縣煙葉基地土壤類型為普通鐵質(zhì)濕潤淋溶土，旬陽縣煙葉基地土壤為普通簡育濕潤淋溶土；位于渭北臺塬烤煙區(qū)的隴縣煙葉基地土壤屬于普通鈣積干潤均腐土。由此可知，陜西省主導(dǎo)煙葉種植區(qū)——陜南煙區(qū)土壤以淋溶土為主，而補充煙葉種植區(qū)——渭北煙區(qū)以均腐土為主，從而確定了陜西省兩大煙葉種植區(qū)域中3個煙葉種植區(qū)域的土壤在系統(tǒng)分類中的地位，對于合理利用土壤，推廣煙葉科學(xué)栽培技術(shù)，科學(xué)規(guī)劃管理陜西煙葉種植區(qū)域以及推進國際間的土壤學(xué)術(shù)交流都具有重要的意義。

本研究關(guān)注了土壤自身的發(fā)生和發(fā)育特性，但未能考慮到不同煙葉品種同與不同類型土壤的適應(yīng)性問題，因此，針對不同土壤類型對不同煙葉品種的品質(zhì)影響有待進一步的研究。

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