湘東板頁巖發(fā)育水耕人為土的土系分類初探

彭 濤，歐陽寧相，張 亮,2，盛 浩,2，周 清，張楊珠,2

（1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長沙 410128；2. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)土壤研究所，湖南 長沙 410128）

湘東板頁巖發(fā)育水耕人為土的土系分類初探

彭 濤1，歐陽寧相1，張 亮1,2，盛 浩1,2，周 清1，張楊珠1,2

（1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長沙 410128；2. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)土壤研究所，湖南 長沙 410128）

選取湘東地區(qū)6個板頁巖發(fā)育的典型水耕人為土剖面，通過調(diào)查當(dāng)?shù)爻赏镰h(huán)境，描述土壤剖面形態(tài)和室內(nèi)分析理化性質(zhì)，按中國土壤系統(tǒng)分類方案，探索類似母質(zhì)/母土條件下水耕人為土的基層分類指標(biāo)和建立土系。在水耕人為土亞綱下，劃分出鐵聚和簡育水耕人為土2個土類，普通鐵聚水耕人為土和普通簡育水耕人為土2個亞類，進(jìn)一步劃分出4個土族和6個土系（五峰系、黃田系、洪鳥系、拗才系、晉坪系和城望系）。同一地區(qū)類似母質(zhì)發(fā)育的水耕人為土，系統(tǒng)分類的定量化指標(biāo)（顆粒大小級別和質(zhì)地層次差異）比發(fā)生分類的定性判定具有更強(qiáng)的劃分能力，能更有效的反映基層土壤類型的生產(chǎn)性能，對當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物生產(chǎn)和土壤改良更具有指導(dǎo)意義。

板頁巖；人為土；診斷層；診斷特性；土系分類；湘東

水耕人為土（簡稱水耕土）指在水耕人為過程作用下，各種母土或母質(zhì)在單個土體上已形成可資鑒別的診斷特性（人為滯水狀況）或診斷層（水耕表層和水耕氧化還原層）的土壤新類型[1-2]。據(jù)估計，中國水耕土面積約3 000萬hm2，93%分布于南方稻區(qū)，在糧食生產(chǎn)中居首要地位[1]。近80 a來，我國在水耕土發(fā)生特性、高級分類單元的系統(tǒng)分類和參比、歷史演變的研究上在國際上處于領(lǐng)先水平[3-6]，但在水耕土的基層分類（土族、土系）上值得深入研究[7]。目前，水耕土的基層分類和土系調(diào)查集中在東部地區(qū)的湖北[8-9]、浙江[10-11]、海南[12]、福建北部[13]、長江三角洲[14]以及成都平原[15-16]，中西部地區(qū)仍有大量“潛在土系”有待調(diào)查和建立[7]。母土或母質(zhì)是影響水耕土發(fā)育、理化性質(zhì)演變的關(guān)鍵因素[17]，它主要通過影響質(zhì)地而起作用，而顆粒大小級別和質(zhì)地差異又是水耕土的基層分類的主要指標(biāo)。目前，在類似母土或母質(zhì)條件下，顆粒大小級別在水耕土基層分類中的作用和基層分類指標(biāo)的選擇也有待實證研究。

湖南省擁有水田275.6萬hm2，占全省耕地面積的79%，稻米產(chǎn)量長期位居全國首位。水耕土是湖南乃至全國重要的糧食、多種經(jīng)濟(jì)作物的生產(chǎn)基地。課題組以湘東地區(qū)起源于板頁巖的水耕土為研究對象，探索類似起源土壤條件下的基層系統(tǒng)分類指標(biāo)，建立代表性土族和土系， 評述土系的生產(chǎn)性能，以期為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和作物布局提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)和采樣點概況

在湘東地區(qū)的株洲、湘潭、岳陽3個地級市（29°52′～26°46′N，111°53′～114°14′E），氣候?qū)僦衼啛釒駶櫦撅L(fēng)氣候，年均溫16～19℃，年降雨量1 300～1 500 mm，日照均值1 623.1 h，該區(qū)地勢西北低、東南高，地貌有山地、丘陵和平原，成土母質(zhì)復(fù)雜，包括花崗巖風(fēng)化物、板頁巖風(fēng)化物、砂巖風(fēng)化物、石灰?guī)r風(fēng)化物、第四紀(jì)紅土和河湖沉積物等[18]。研究參照《湖南土壤》[19]和《湖南土種志》[18]中對板頁巖的描述與分類以及全國第二次土壤普查數(shù)據(jù)[20]，結(jié)合母質(zhì)分布圖、土地利用現(xiàn)狀圖、高程圖、交通圖等，確定6個水耕土野外取樣點，樣點分布信息與剖面成土環(huán)境如表1所述。

表1 采樣點概況

1.3 樣品采集與室內(nèi)分析

在取樣點位，挖掘標(biāo)準(zhǔn)土壤剖面（深1.2～1.5 m，寬1.2 m，長2.5～3 m），根據(jù)土壤發(fā)生學(xué)理論進(jìn)行分層，依照《野外土壤描述與采樣手冊》對土壤剖面進(jìn)行詳細(xì)地描述，并拍照記錄剖面以及周圍景觀。

土壤容重采用環(huán)刀法；機(jī)械組成采用吸管法，質(zhì)地分類采用USDA分類；pH 測定采用電位法（液土比2.5∶1）；陽離子交換量及交換性鹽基組成采用乙酸銨交換法（陽離子交換總量使用凱氏定氮法，K+、Na+使用火焰光度法，Ca2+、Mg2+采用EDTA滴定）；土壤游離鐵采用連二亞硫酸鈉-檸檬酸鈉-重碳酸鈉法（DCB法）[21]。基于XRD方法和CEC及元素含量的測定結(jié)果綜合分析礦物學(xué)型。

土壤溫度的估算：根據(jù)經(jīng)緯度、海拔推算，利用公式Tsoil=55.89-0.645×緯度-0.004×海拔-0.153×經(jīng)度[22]。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤剖面的形態(tài)特征

在土壤剖面的潤態(tài)顏色上，色調(diào)介于2.5～10（均值6.0），明度介于5～8，彩度介于2～8（表2）。土體較深厚，大多＞1.2 m，耕作層較淺?。ˋp1），僅10～15 cm，犁底層（Ap2）較厚且堅實，達(dá)9～10 cm。犁底層容重是耕作層容重的1.12～1.53倍。剖面上，土壤結(jié)構(gòu)發(fā)育明顯，以粒狀、團(tuán)粒狀和塊狀為主，在結(jié)構(gòu)體表面和管道普遍存在黏粒膠膜、黏?！F錳膠膜和鐵錳斑紋，數(shù)量很少量到多量，在水耕氧化還原層（Br）數(shù)量最為豐富，甚至出現(xiàn)少量到多量的鐵錳結(jié)核。人為干擾強(qiáng)烈，土體中常發(fā)現(xiàn)少量瓦片、磚頭的侵入體。經(jīng)診斷，土壤剖面出現(xiàn)典型的水耕表層、水耕氧化還原層。

2.2 土壤主要理化性質(zhì)

野外估測，土壤剖面幾乎無明顯的礫石（＜5%）。室內(nèi)分析表明，質(zhì)地以壤土類為主，黏粒含量介于135～436 g/kg，剖面的黏化率介于0.6～1.4，僅1個樣點（43-ZZ13）未出現(xiàn)黏化層。水提土壤pH值為4.83～6.78，剖面中均有pH值≥5.5的層次存在，因此為非酸性反應(yīng)；隨剖面加深，pH值呈升高趨勢。游離氧化鐵含量介于11.04～66.41 g/kg，均值36.18 g/kg。除1個樣點（43-YY17）外，其余5個剖面均出現(xiàn)鐵聚層，具有鐵聚特征。

2.3 供試土壤的診斷層與診斷特性

按《中國土壤系統(tǒng)分類檢索（第三版）》[2]中診斷層、診斷特性及控制層段的標(biāo)準(zhǔn)，所選6個剖面都具備水耕表層和水耕氧化還原層的診斷表下層。除43-YY17樣點外，其他剖面具有鐵聚特征。按張慧智等[22]的方法，得到6個采樣點50 cm處土溫介于22.3～23.8℃（均值23.2℃），檢索土壤溫度狀況屬于熱性。

2.4 供試土壤在中國土壤系統(tǒng)分類中的歸屬

參照《中國土壤系統(tǒng)分類檢索（第三版》[2]對高級分類單元的劃分標(biāo)準(zhǔn)，檢索供試土壤的診斷層與診斷特性，6個剖面均屬于人為土土綱、水耕人為土亞綱、除43-YY17外（簡育水耕人為土土類、普通簡育水耕人為土亞類），均屬鐵聚水耕人為土土類、普通鐵聚水耕人為土亞類。

基于XRD方法和CEC及元素含量的測定結(jié)果綜合分析，所選6個剖面的礦物學(xué)型屬硅質(zhì)混合型，礫石含量極低（＜5%），石灰性及酸堿度屬非酸性（表3）。按剖面黏粒大小加權(quán)平均值和顆粒大小級別的差異[7]，將所選6個剖面劃為4個土族：43-ZZ20和 XT09為黏壤質(zhì)硅質(zhì)混合型非酸性熱性-普通鐵聚水耕人為土、43-XT08和43-YY14為壤質(zhì)硅質(zhì)混合型非酸性熱性-普通鐵聚水耕人為土、43-ZZ13為砂質(zhì)硅質(zhì)混合型非酸性熱性-普通鐵聚水耕人為土、43-YY17為黏壤質(zhì)硅質(zhì)混合型非酸性熱性-普通簡育水耕人為土（表4、表5）。

表2 供試土壤的剖面形態(tài)特征

在同一土族內(nèi)，按表層質(zhì)地差異[7]，將43-XT08和43-YY14分別劃為洪鳥系和晉坪系，將43-ZZ20和XT09分別劃為黃田系和拗才系。在不同土族間，將43-ZZ13和43-YY17分別劃分為五峰系和城望系（表5）。

3 討 論

3.1 板頁巖發(fā)育的水耕土與發(fā)生分類的參比

按發(fā)生學(xué)分類，6個典型板頁巖發(fā)育的水耕人為土可歸入人為土土綱、人為水成土亞綱、水稻土土類、潴育性和淹育性（43-YY17）水稻土亞類、淺黃泥（43-YY17）和黃泥田土屬、沙質(zhì)黃泥田（43-ZZ13）、黃泥田和淺黃泥（43-YY17）土種。在系統(tǒng)分類中，6個剖面歸入人為土土綱、水耕人為土亞綱、鐵聚水耕人為土和簡育水耕人為土土類，普通鐵聚水耕人為土和普通簡育水耕人為土亞類，基層單元上則分出4個土族和6個土系（表5）。

土壤發(fā)生分類重視成土條件和推測的成土過程，忽略土壤本身屬性，容易把同一地區(qū)、同一母質(zhì)處于發(fā)育不同階段的水耕土歸入同一個土類或亞類[2]。土壤系統(tǒng)分類以定量的診斷層和診斷特性為依據(jù)，在基層分類上顯得能力更強(qiáng)，劃分出4個土族和6個土系，敏感地反映土體在發(fā)育程度、物質(zhì)組成等性質(zhì)上的突變差異，顯得更為清晰明確，在指導(dǎo)生產(chǎn)實踐中更具有現(xiàn)實意義。

基于中國土壤系統(tǒng)分類土族和土系的劃分標(biāo)準(zhǔn)，類似母土/母質(zhì)條件下，顆粒大小級別和質(zhì)地層次差異是劃分土系的敏感指標(biāo)。在同一地區(qū)、類似母質(zhì)條件下，土壤質(zhì)地和顆粒大小級別在水耕土基層分類中仍然具有重要意義。

表3 供試土壤剖面的主要理化性質(zhì)

表4 供試土壤土族控制層段內(nèi)鑒別特征

3.2 板頁巖發(fā)育的水耕土土族和土系的生產(chǎn)性能

土族和土系的劃分主要服務(wù)于生產(chǎn)實踐。所建立的4個土族及下設(shè)的6個土系，具有地勢平坦、分布面積較大，是當(dāng)?shù)刂匾牡尽?、稻—稻—油生產(chǎn)基地。田間排灌設(shè)施系統(tǒng)、完善，具有較好的農(nóng)田水利基礎(chǔ)條件，通常是當(dāng)?shù)氐母弋a(chǎn)田。耕層土壤結(jié)構(gòu)良好，土質(zhì)疏松，多以壤土為主，但底層土質(zhì)粘重、緊實，不易漏水漏肥。耕層淺薄（僅10～15 cm），特別是城望系（耕層僅10 cm），限制了作物根系向底土層生長，應(yīng)注重深耕深翻、加深耕層或種植根系生長力強(qiáng)的作物品種。土壤呈酸性反應(yīng)，特別是五峰系，耕層的鹽提pH值僅3.9，酸化嚴(yán)重，有必要應(yīng)地制宜施用石灰或堿性物質(zhì)，提升耕層pH值。

參照第二次土壤普查的水田土壤生產(chǎn)性能評價標(biāo)準(zhǔn)[2]，所建立6個土系耕層的有機(jī)質(zhì)豐富，屬一級水平（城望系除外）。耕層的全氮含量很高，均超出一級標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)中應(yīng)考慮適當(dāng)減少氮肥投入。但CEC處于三級水平，表現(xiàn)出土壤供肥能力不足（表3）。特別是土壤剖面的全磷、全鉀含量較低，可能出現(xiàn)磷、鉀素的匱乏。尤其是洪鳥系，土壤剖面全磷含量極低（僅0.55～0.85 g/kg），有必要合理增施磷、鉀肥。

表5 供試土壤的土系劃分

表6 供試土壤剖面養(yǎng)分的平均含量 （g/kg）

4 結(jié) 論

湘東地區(qū)類似母質(zhì)/母土（板頁巖風(fēng)化物）條件下，按照中國土壤系統(tǒng)分類方案，在水耕人為土亞綱下檢索出鐵聚水耕人為土和簡育水耕人為土2個土類，普通鐵滲水耕人為土和普通簡育水耕人為土2個亞類，劃分出4個土族和6個土系（五峰系、黃田系、洪鳥系、拗才系、晉坪系和城望系）。在同一地區(qū)，類似母質(zhì)發(fā)育土壤的基層分類上，系統(tǒng)分類的定量化指標(biāo)比發(fā)生分類的定性化指標(biāo)更為敏感，能劃分出更多的基層土壤類型；其中，顆粒大小級別和質(zhì)地層次差異是劃分土系的敏感指標(biāo)。中國土壤系統(tǒng)分類有效地將板頁巖發(fā)育水耕土的生產(chǎn)性能體現(xiàn)出來，對當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物生產(chǎn)和土壤改良上更具有指導(dǎo)意義。

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（責(zé)任編輯：肖彥資）

PreliminaryStudyofSoilClassificationofStagnicAnthrosolsDevelopedfrom
PlateShaleinEasternHunan

PENG Tao1，OUYANG Ning-xiang1，ZHANG Liang1,2，SHENG Hao1,2，ZHOU Qing1，ZHANG Yang-zhu1,2
（1. College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, PRC; 2. Institute of Soil Science, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, PRC）

Selected six typical soil profiles of stagnic anthrosols developed from plate shale in eastern Hunan Province, investigated the local soil environment, described the profile shape and the physical and chemical properties indoor of the soil, according to the Chinese Soil Taxonomic Classification Proposal, we explored the basic classification index of stagnic anthrosols under the parent material/soil, and established the soil series. Two groups of fec-stagnic anthrosol and hap-stagnic anthrosoland two subgroups of typ-fec-stagnic anthrosol and typ-hap-stagnic anthrosol were identified based on the subclass of stagnic anthrosols, besides, four soil families and six soil series (Wufeng series, Huangtian series, Hongniao serirs, Aocai series, Jingpin series, and Chengwang series) were established. This study implied that quantitative indicators (Particle size and texture profile) in Chinese Soil Taxonomy is more useful for soil basal classification than descriptive classification in genetic classification system, and appling soil series is essential for local crop production and soil improvement.

slate and shale; anthrosol; diagnostic horizon; diagnostic characteristics; soil classification; east Hunan

S155.1

A

1006-060X（2017）05-0043-05

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.005.013

2017-03-14

國家科技基礎(chǔ)性工作專項課題（2014FY110200A15）

彭 濤（1994-），男，湖南衡陽市人，碩士研究生，從事水田土壤分類與利用研究。

盛 浩