中國南方土壤中白色土層的特征及其成因分析

章明奎，麻萬諸，姚玉才

(1.浙江大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 310058； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 數(shù)字農(nóng)業(yè)研究所，浙江 杭州 310021)

白色土層是指土壤中游離氧化鐵含量較低、白色物質(zhì)占優(yōu)勢的土層，其形成通常認(rèn)為是漂洗過程(或白漿化過程)、黏粒淋淀、灰化過程和堿化過程等的結(jié)果[1]。國際上多種土壤分類系統(tǒng)中都設(shè)有漂白診斷土層，并以此作為鑒定土壤的依據(jù)[2-3]。例如：中國土壤系統(tǒng)分類中的人為土、均腐土、淋溶土和雛形土都設(shè)有一些含“漂白層”的亞類[4]；我國地理發(fā)生分類中的白漿土、白漿化暗棕壤、漂洗水稻土、漂灰棕色針葉林土、漂灰土和灰化土等土壤中也有類似的土層[5]。因成土環(huán)境差異，不同地區(qū)白色土層表現(xiàn)的性狀也有較大的變化，但至今學(xué)界對白色土層的成因存在不同的看法，甚至對其是成土過程產(chǎn)物還是地質(zhì)過程產(chǎn)物的看法也不統(tǒng)一[6-7]。雖然，白色土層在我國的土壤分類中已有較普遍的應(yīng)用，但對這類土層在地理空間上的變化規(guī)律及其與成土環(huán)境的關(guān)系還缺少足夠的認(rèn)識，這在一定程度上影響了對含有這類土層的土壤的準(zhǔn)確診斷與調(diào)查制圖。為了定量鑒定土壤類型，中國土壤系統(tǒng)分類對“漂白層”進(jìn)行了定義：規(guī)定其厚度大于1 cm，有黏粒和/或游離氧化鐵淋失，有時(shí)伴有氧化鐵的就地分凝，形成顏色主要取決于砂粒和粉粒的漂白物質(zhì)，漂白物質(zhì)占土層體積的85%以上，并采用顏色(明度和彩度)識別漂白物質(zhì)[4]。在定義中明確了該診斷層屬于診斷表下層，位于灰化淀積層、黏化層、堿積層或其他具有一定坡降的緩?fù)杆畬?如黏磐、石質(zhì)或準(zhǔn)石質(zhì)接觸面等之上)[4]。由于“漂白層”成因非常復(fù)雜，可用于多個(gè)土綱中相應(yīng)亞類的鑒定，因此，在實(shí)際調(diào)查中調(diào)查者主要是依據(jù)顏色來識別“漂白層”，很少將其出現(xiàn)與具體成土過程相聯(lián)系(特別是在水耕人為土中相關(guān)亞綱的鑒定中)。但實(shí)際上，土壤中白色土層的存在并不一定與具體的成土過程有關(guān)，有時(shí)很可能是特定母質(zhì)特征的體現(xiàn)，因此，在土壤調(diào)查中可能會夸大“漂白層”的存在。由于“漂白層”是土壤物質(zhì)淋失的結(jié)果，不能等同于一般意義上的白色土層。因此，在土壤調(diào)查研究中，如何把真正發(fā)生漂白離鐵作用形成的“漂白層”與非漂白作用產(chǎn)生的白色土層區(qū)別開來，是準(zhǔn)確鑒定含“漂白層”土壤類型的前提。我國文獻(xiàn)上有關(guān)漂白層的資料多來自對北方地區(qū)的白漿(化)土和太湖地區(qū)白土的研究[7-15]，其他區(qū)域的相關(guān)工作開展得較少[16]。本研究以我國南方地區(qū)浙江、福建和貴州等省為研究區(qū)域，在分析這一地區(qū)白色土層的特征及其與地形、微地形、成土母質(zhì)等成土環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，探討了南方地區(qū)各類含白色土層土壤的成土環(huán)境特點(diǎn)，提出了田間識別“漂白層”的補(bǔ)充建議，旨在為開展含“漂白層”土壤的調(diào)查制圖提供依據(jù)。

1 材料與方法

從浙江、福建和貴州等省調(diào)查觀察的650多個(gè)土壤剖面中，根據(jù)《中國土壤系統(tǒng)分類檢索》對“漂白層”設(shè)定的厚度和顏色標(biāo)準(zhǔn)，篩選出25個(gè)具“漂白層”顏色特征的土壤剖面，用于分析這一地區(qū)白色土層的特點(diǎn)。選擇其中的典型剖面，根據(jù)其田間成土環(huán)境觀察及土壤理化性狀，分析南方土壤中不同白色土層的成因，探討“漂白層”發(fā)生的成土環(huán)境及田間鑒定依據(jù)。在田間調(diào)查中詳細(xì)記錄了研究剖面成土環(huán)境特征(包括地形、海拔、微地形、坡度、坡位、相對高程、冬季地下水位、成土母質(zhì)、種植制度等)，觀察與描述按中國土壤系統(tǒng)分類研究的相關(guān)要求進(jìn)行[17]。采集的分層土樣經(jīng)充分混勻、風(fēng)干處理后磨細(xì)過2 mm土篩，部分土壤進(jìn)一步研磨過0.125 mm篩。分析內(nèi)容包括土壤顆粒組成、pH、陽離子交換量(CEC)、有機(jī)碳、氧化鐵形態(tài)。其中，顆粒組成采用比重計(jì)法測定，pH用電位法測定，CEC用醋酸銨(pH 7)交換法測定，有機(jī)碳用重鉻酸鉀-硫酸氧化法測定；游離氧化鐵和無定形氧化鐵分別采用DCB法(連二亞硫酸鈉還原法)和草酸-草酸銨緩沖液提取，鄰啡羅啉比色法測定鐵含量[18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 出現(xiàn)白色土層土壤的成土環(huán)境

田間調(diào)查表明(表1)，浙江、福建和貴州3省含白色土層的土壤成土環(huán)境變化較大，其土壤溫度狀況可為熱性和溫性，水分狀況可為常濕潤、濕潤和人為滯水，并以人為滯水為主。這些土壤的土地利用方式主要為水田，少數(shù)為草地和旱地。分布的地貌包括河谷平原、山丘凹垅、丘陵、低山、中山、濱湖平原、水網(wǎng)平原和濱海平原，以河谷平原、丘陵山地緩坡及山丘凹垅為主。分布區(qū)海拔高度在數(shù)米至一千余米范圍內(nèi)變化，土壤坡度高的可達(dá)45°，低的不足3°。調(diào)查還表明，含白色土層土壤的成土母質(zhì)變化也較大(表1)，多數(shù)情況為洪沖積物和坡積物的再積物，也有少數(shù)為殘坡積物。

2.2 白色土層的特點(diǎn)

2.2.1 白色土層出現(xiàn)的深度和厚度

25個(gè)剖面的白色土層在剖面中出現(xiàn)的深度在12～70 cm變化，平均出現(xiàn)深度為33 cm。白色土層厚度(部分剖面白色土層呈不連續(xù)分布，其厚度為觀察到的所有白色土層總厚度)在6～124 cm，平均厚度為59 cm，大部分剖面中白色土層的總厚度在40 cm以上。

2.2.2 白色土層顏色和游離氧化鐵含量

據(jù)25個(gè)剖面44個(gè)白色土層統(tǒng)計(jì)：其色調(diào)有7.5YR、10YR、2.5Y、5Y、7.5Y、N，變化較大，主要為2.5Y和5Y；明度和彩度全都符合《中國土壤系統(tǒng)分類檢索》漂白層顏色的診斷要求，且干土明度主要為7和8，彩度主要為1。白色土層游離氧化鐵含量在0.42～25.21 g·kg-1，平均為9.96 g·kg-1，變異系數(shù)為58.53%，其中70%的白色土層游離氧化鐵含量在15.00 g·kg-1以下。

2.2.3 白色土層其他性狀特征

調(diào)查的25個(gè)剖面44個(gè)白色土層的容重、有機(jī)質(zhì)、pH值、黏粒含量和CEC有較大變化。其中：土壤容重在1.05～1.73 g·cm-3，平均為1.39 g·cm-3，變異系數(shù)為9.35%；土壤pH值在4.63～8.18，平均為6.11，變異系數(shù)為17.29%；土壤有機(jī)質(zhì)含量在1.40～32.16 g·kg-1，平均為10.70 g·kg-1，變異系數(shù)為61.21%；土壤黏粒含量在41～451 g·kg-1，平均為218 g·kg-1，變異系數(shù)為41.74%；土壤CEC在3.87～24.90 cmol(+)·kg-1，平均為10.00 cmol(+)·kg-1，變異系數(shù)為37.80%。

2.3 白色土層的成因探討

上述結(jié)果表明，白色土層在性狀上有較大的變化，這與它們的成因較為復(fù)雜有關(guān)。根據(jù)研究剖面的田間成土環(huán)境及土壤理化性狀，可把25個(gè)研究土壤白土層的成因分為以下3種類型。

2.3.1 受母質(zhì)影響的白色土層

在研究的25個(gè)剖面中，有9個(gè)剖面的白色土層明顯受到特殊成土母質(zhì)的影響(表2)。雖然依據(jù)《中國土壤系統(tǒng)分類檢索》設(shè)定的漂白層厚度和顏色標(biāo)準(zhǔn)，這些土壤都含有符合“漂白層”顏色的土層，但從表中游離氧化鐵等的分析結(jié)果可知，這些白色土層與其上覆和下伏土層相比，游離氧化鐵含量并沒有發(fā)生實(shí)質(zhì)性的下降，顯示不出“離鐵”的特征，這些白色土層的顏色與其母質(zhì)本身游離氧化鐵含量較低有關(guān)。

根據(jù)表2中這9個(gè)剖面形態(tài)特征的差異，成土母質(zhì)對白色土層形成的影響大致可分為2種情況。第一種情況是整個(gè)剖面的成土物質(zhì)來源基本相似，包括剖面5、6、7、9、11、20、21。全剖面各土層的游離氧化鐵含量均較低，各土層的顏色變化較小(圖1中剖面5、6、9、11、20、21)，剖面中多數(shù)土層的顏色符合《中國土壤系統(tǒng)分類檢索》設(shè)定的漂白層的標(biāo)準(zhǔn)，呈現(xiàn)出假“漂白”特征；而剖面中其他不符合《中國土壤系統(tǒng)分類檢索》漂白層要求的土層主要是受后期其他成土過程(非離鐵過程)作用的結(jié)果。這些剖面的耕作層或表土層由于受有機(jī)質(zhì)積累過程的影響(掩蓋了其白色)，土壤顏色偏離白色。對這些表層土壤用過氧化氫去除有機(jī)質(zhì)后，其土色基本與下層的白色土層相似，均符合“漂白層”顏色的要求。另外，在淹水種植水稻后(圖1中剖面11的70 cm以下土層)，由于受地下水影響，這些土壤的某些土層可發(fā)生潛育特征，其顏色加深，沒有顯示出白色。據(jù)調(diào)查，這類成土母質(zhì)主要為白云巖風(fēng)化物、泥巖風(fēng)化物、淺色凝灰?guī)r風(fēng)化物及近代第四紀(jì)沉積物。近代第四紀(jì)沉積物顏色較淺，可能是其在搬運(yùn)過程中氧化鐵損失或土壤顆粒分選作用的結(jié)果，特別在經(jīng)受較遠(yuǎn)距離搬運(yùn)的河流沖積物和淺海沉積物中表現(xiàn)尤為明顯。

表1土壤剖面基本信息

Table1Basic information of soil profiles

剖面號ProfileNo.觀察點(diǎn)Site成土母質(zhì)Parent material地貌Landform海拔Altitude/m坡度Slope/(°)利用方式Land-use溫度狀況Tempera-tureregime水分狀況Moistureregime微地形Micro-topography1浙江省江山市王村鄉(xiāng)Wangcun, Jiangshan, Zhejiang洪沖積物Diluvial-alluvialdeposits河谷平原Valleyplain1055水田Paddyfield熱性Thermic人為滯水Anthrostagnic河漫灘階地與低丘過渡地帶Transition zone between floodplain ter-race and low hill2浙江省長興縣雙塘鎮(zhèn)Shuangtang, Changxing, Zhejiang濱湖相沉積物L(fēng)acustrine sediments濱湖平原Lacustrinedeltaic plain44水田Paddyfield熱性Thermic人為滯水Anthrostagnic濱湖自然堤內(nèi)側(cè)Inside the natural bank of the lake3浙江省長興縣虹星橋鄉(xiāng)Hongxingqiao, Changxing, Zhejiang濱湖相與坡積物交互母質(zhì)Lacustrine sedimentsand slope deposit濱湖平原Lacustrinedeltaic plain44水田Paddyfield熱性Thermic人為滯水Anthrostagnic濱湖平原與低丘過渡地帶Transitional zone between lakeside plain and low hill4浙江省縉云縣新建鎮(zhèn)Xinjian, Jinyun,Zhejiang河流沖積物Alluvial deposits河谷平原Valley plain505～10水田Paddyfield熱性Thermic人為滯水Anthrostagnic老河漫灘與洪積扇的過渡區(qū)Transition zone between alluvial fan of old river flat5浙江省縉云縣大洋鎮(zhèn)Dayang, Jinyun,Zhejiang凝灰?guī)r坡積物Tuff slope deposit山地凹垅Mountaindepression65015～25水田Paddyfield熱性Thermic人為滯水Anthrostagnic山間凹坡地Intermountain6浙江省縉云縣新建鎮(zhèn)Xinjian, Jinyun,Zhejiang河流沖積物Alluvialdeposits河谷平原Valleyplain553～5水田Paddyfield熱性Thermic人為滯水Anthrostagnic高河漫灘High alluvial flat7浙江省縉云縣壺鎮(zhèn)鎮(zhèn)Huzhen, Jinyun,Zhejiang河流沖積物Alluvialdeposits河谷平原Valleyplain60<3水田Paddyfield熱性Thermic人為滯水Anthrostagnic高河漫灘 High alluvial flat8浙江省縉云縣前路鄉(xiāng)Qianlu, Jinyun,Zhejiang洪沖積物Diluvial-alluvialdeposits丘間凹垅Hilldepression605～10水田Paddyfield熱性Thermic人為滯水Anthrostagnic丘間凹地與丘陵坡麓過渡區(qū)Transition area between inter-hilly de-pression and hilly slope 9浙江省縉云縣大洋鎮(zhèn)Dayang, Jinyun,Zhejiang洪沖積物Diluvial-alluvialdeposits山地凹垅Mountaindepression6503～5水田Paddyfield熱性Thermic人為滯水Anthrostagnic山間凹坡地Intermounta10浙江省湖州市吳興區(qū)Wuxing, Huzhou,Zhejiang湖沼相沉積物L(fēng)acustrinesediments水網(wǎng)平原River networkplain4<3水田Paddyfield熱性Thermic人為滯水Anthrostagnic沿湖自然堤內(nèi)側(cè)Inside the natural bank of the lake11浙江省余姚市陸埠鎮(zhèn)Lubu, Yuyao,Zhejiang瀉湖相沉積物L(fēng)acustrinesediments濱海平原Coastalplain5<3水田Paddyfield熱性Thermic人為滯水Anthrostagnic濱海平原近河流兩側(cè)Area both sides ofrivers in coastal plain12浙江省江山市賀村鎮(zhèn)Hecun, Jiangshan,Zhejiang河流沖積物Alluvialdeposits河谷平原Valleyplain1203～5水田Paddyfield熱性Thermic人為滯水Anthrostagnic老河漫灘階地向低丘過渡區(qū)Transition zone from alluvial terrace in the old river to low hill 13浙江省安吉縣遞鋪鎮(zhèn)Dipu, Anji,Zhejiang泥頁巖風(fēng)化物的再積物Reaccumulation ofweathered shale丘陵凹壟Hilldepression353～5水田Paddyfield熱性Thermic人為滯水Anthrostagnic低丘凹壟坡地Concave slope landin low hill14浙江省嘉善縣西塘鎮(zhèn)Xitang, Jiashan,Zhejiang湖海相沉積物L(fēng)acustrine andmarine sediments水網(wǎng)平原Rivernetwork plain4<3水田Paddyfield熱性Thermic人為滯水Anthrostagnic沿湖自然堤內(nèi)側(cè)Inside the natural dikealong the lake15浙江省衢江區(qū)杜澤鎮(zhèn)Duze, Qujiang,Zhejiang河流沖積物Alluvialdeposits河谷平原Valleyplain773～5水田Paddyfield熱性Thermic人為滯水Anthrostagnic河漫灘階地Alluvial terrace

續(xù)表1

第二種情況是異源母質(zhì)疊加所致(圖1中剖面18、24)。剖面18是2種不同時(shí)期坡積母質(zhì)發(fā)育的土壤剖面，由于物質(zhì)來源的差異，50 cm以下土體土色較淺，顯現(xiàn)出假“漂白”特征；剖面24形成于白云巖/炭質(zhì)頁巖互層母質(zhì)的風(fēng)化物中，剖面下部47 cm以下由炭質(zhì)頁巖發(fā)育的土層顏色較深，而上層剖面白云巖風(fēng)化物相對應(yīng)的土層顏色較淺(除0—18 cm受有機(jī)質(zhì)積累影響的表層外)，形成顏色反差很大的土層，使白云巖風(fēng)化物相對應(yīng)的土層呈現(xiàn)明顯的假“漂白”特征。另外，田間觀察也表明，在不同地貌過渡區(qū)域的一些疊加母質(zhì)上[如下為淺海沉積物(淺色)、上為湖相沉積物(深色)，下為沖積物(淺色)、上為坡積物(深色)]發(fā)育的土壤剖面易發(fā)生假“漂白”特征。

2.3.2 受復(fù)合成土過程影響的白色土層

剖面16為一形成于丘陵坡地上的水稻土(水耕人為土)，其微地形為凹坡與平緩坡麓過渡區(qū)(圖2)，成土母質(zhì)為凝灰?guī)r殘坡積物。從剖面的形態(tài)和干潤土顏色(圖2)上看，其22—50、50—100 cm為漂白程度不同的2個(gè)“漂白層”，但表3中數(shù)據(jù)表明，這2個(gè)土層的游離氧化鐵與上覆層比較并沒有顯示出明顯的下降。田間觀察表明，該土壤的50—100 cm土層的結(jié)構(gòu)面上淀積有大量的氧化鐵膠膜(圖2)。該剖面形態(tài)與性狀存在不一致現(xiàn)象，其原因是這個(gè)剖面存在2個(gè)時(shí)期形成的成土過程。漂白現(xiàn)象可能發(fā)生在種植水稻之前，此時(shí)，該土壤剖面中發(fā)生了強(qiáng)烈的離鐵作用，形成了漂白土層；而結(jié)構(gòu)面上淀積的氧化鐵膠膜可能是后期種植水稻氧化鐵淋溶淀積的結(jié)果(表土游離氧化鐵下降)，下移的氧化鐵淀積在原白土層的結(jié)構(gòu)面上。因此，該土壤發(fā)生了一個(gè)復(fù)合的成土過程，土層漂白作用發(fā)生在前，氧化鐵淀積發(fā)生在后。

表2特殊母質(zhì)上形成含白土層的土壤剖面

Table2Soil profiles with white horizon developed from special parent materials

剖面號ProfileNo.發(fā)生層Horizon深度Depth/cm顏色(濕潤)Color(wet)顏色(干)Color(dry)其他特征Other characteristics容重Bulk density/(g·cm-3)有機(jī)碳Organic carbon/(g·kg-1)黏粒Clay(g·kg-1)游離鐵Free iron/(g·kg-1)5Ap10—152.5Y5/22.5Y7/1少量銹紋Small amount of rust1.0274.372169.65Ap215—302.5Y5/22.5Y6/1少量銹紋Small amount of rust1.1516.212238.89E130—5510YR7/22.5Y8/2少量銹紋Small amount of rust1.4616.8620811.32E255—10010YR7/22.5Y8/2中量鐵斑M(jìn)iddle amount of mottle1.2315.2517916.686Ap10—222.5Y5/22.5Y8/2少量銹紋Small amount of rust0.8925.0020713.65Ap222—332.5Y6/32.5Y8/3少量銹紋Small amount of rust1.0510.5529812.54Br33—422.5Y5/42.5Y8/2大量鐵斑High amount of mottle1.357.3530114.65E42—1002.5Y7/22.5Y8/1中量鐵斑M(jìn)iddle amount of mottle1.424.2931415.327Ap0—202.5Y2/12.5Y7/2少量銹紋Small amount of rust0.8852.2019811.36Br120—402.5Y3/12.5Y5/2少量銹紋Small amount of rust1.1538.1118712.54E140—702.5Y6/15Y8/2少量銹紋Small amount of rust1.3817.9019315.65E270—1002.5Y8/15Y8/1少量銹紋Small amount of rust1.403.7014212.549Ap0—207.5Y3/12.5Y7/3少量銹紋Small amount of rust0.8975.7718713.24Br120—325Y3/12.5Y5/3少量銹紋Small amount of rust1.1486.3816912.68E132—502.5Y 7/12.5Y7/2少量銹紋Small amount of rust1.2864.8117514.25E250—802.5Y 4/22.5Y7/2中量銹紋Middle amount of rust1.4155.5620415.64C80—1005Y 4/22.5Y6/1少量銹紋Small amount of rust1.3266.9512313.2511Ap10—2010YR 4/110YR 6/2中量銹紋Middle amount of rust0.9469.101375.02Ap220—3010YR 5/210YR 7/2中量銹紋Middle amount of rust1.547.6014316.26E30—702.5Y 5/12.5Y 6/1大量鐵錳斑1.504.901359.84High amount of Fe and Mn mottleBr70—1052.5Y 4/32.5Y 6/2大量銹紋High amount of rust1.246.3011512.85Cg105—1405Y 4/15Y 5/1—1.1914.901548.9018Ap10—162.5Y3/22.5Y7/1—1.2430.621131.06Ap216—2510YR4/110YR7/1—1.4528.54971.41E125—507.5Y4/17.5Y7/1少量銹紋Small amount of rust1.5416.44950.90E250—1405Y7/17.5Y5/1少量鐵錳斑—2.38890.42Small amount of Fe and Mn mottle20Ap10—132.5Y5/25Y7/1少量銹紋Small amount of rust1.2226.614578.53Ap213—242.5Y5/25Y7/1中量銹紋Middle amount of rust1.3818.4439712.62E124—385Y6/15Y7/1大量鐵錳膠膜1.4515.2645115.13High amount of Fe and Mn filmE238—902.5Y5/12.5Y7/1大量鐵錳膠膜1.4314.7439822.15High amount of Fe and Mn film21Ap10—182.5Y5/35Y7/3少量斑紋Small amount of rust1.2517.4029013.49Ap218—332.5Y5/25Y7/2中量銹紋Middle amount of mottle1.3913.9225015.46BrE133—702.5Y5/27.5Y7/1大量鐵斑High amount of mottle1.4213.5927812.84BrE270—1105Y5/17.5Y6/1中量斑紋Middle amount of mottle1.4314.5124413.83C110————————24Ah0—1810YR2/210YR5/1——57.183942.21E18—472.5Y7/17.5Y8/1少量黃色鐵斑—7.942081.11Small amount of yellow mottleC47—1607.5YR1.7/17.5YR2/1—————

圖1 特殊母質(zhì)上形成含白土層的代表性土壤剖面Fig.1 Representative soil profiles with white horizon developed from special parent materials

2.3.3 還原離鐵作用形成的白色土層

田間觀察與室內(nèi)分析的結(jié)果表明，在研究的25個(gè)剖面中有15個(gè)具明顯“漂白層”特征的土壤(表4、圖3)。這些剖面中的漂白層不僅完全滿足了《中國土壤系統(tǒng)分類檢索》設(shè)定的漂白層厚度和顏色標(biāo)準(zhǔn)，其游離氧化鐵和有機(jī)質(zhì)等的分析結(jié)果也佐證了其“離鐵”的特征。據(jù)統(tǒng)計(jì)，“漂白層”出現(xiàn)的深度在20～70 cm變化，平均出現(xiàn)深度為44 cm，厚度在6～97 cm，平均厚度為47 cm。

表3受前期成土過程形成的含白土層的土壤剖面

Table3Soil profiles with white horizon formed by early stage of soil formation process

剖面號ProfileNo.發(fā)生層Horizon深度Depth/cm顏色(濕潤)Color(wet)顏色(干)Color(dry)其他特征Other characteristics容重Bulk density/(g·cm-3)有機(jī)碳Organic carbon/(g·kg-1)黏粒Clay(g·kg-1)游離鐵Free iron/(g·kg-1)16Ap10—122.5Y3/210YR7/2—1.1930.041806.39Ap212—222.5Y3/110YR8/1少量銹紋Small amount of rust1.3225.1816313.43E122—507.5Y4/15Y8/1少量斑紋Small amount of mottle1.3718.0821613.25E250—1005Y8/25Y8/1中量銹紋Small amount of rust1.415.1519412.34

圖2 受前期成土過程形成的含白土層的土壤剖面Fig.2 Soil profiles with white horizon formed by early stage of soil formation process

表4含漂白層的土壤剖面

Table4Soil profiles with albic horizon

剖面號ProfileNo.發(fā)生層Horizon深度Depth/cm顏色(濕潤)Color(wet)顏色(干)Color(dry)其他特征Other characteristics容重Bulk density/(g·cm-3)有機(jī)碳Organic carbon/(g·kg-1)黏粒Clay(g·kg-1)游離鐵Free iron/(g·kg-1)1Ap10—147.5YR6/47.5YR8/3少量銹紋Small amount of rust1.1918.2321413.52Ap214—217.5YR8/17.5YR7/2少量銹紋Small amount of rust1.346.892426.32E21—1187.5YR7/27.5YR8/2少量銹紋Small amount of rust1.242.141982.54C118—125———1.421.023158.652Ap10—122.5Y5/32.5Y6/2少量銹紋Small amount of rust1.0832.1424711.23Ap212—272.5Y5/32.5Y6/2少量銹紋Small amount of rust1.2327.2526313.52E27—545Y6/25Y7/1—1.212.651122.56Br54—792.5Y5/62.5Y6/4中量銹紋Middle amount of rust1.393.142059.56C79—1252.5Y6/42.5Y7/3—1.462.892248.563Ap10—1210YR3/410YR4/4少量銹紋Small amount of rust1.1731.1426814.23Ap212—227.5YR4/410YR4/5少量銹紋Small amount of rust1.2524.6228413.98E22—5810YR6/110YR7/1—1.397.562357.56Br58—8110YR6/610YR6/5大量斑紋High amount of mottle1.355.4141238.25C81—12510YR5/410YR6/4中量斑紋Middle amount of mottle1.393.6542225.414Ap10—1710YR5/310YR8/1少量銹紋Small amount of rust1.0332.2423111.56Ap217—2310YR5/410YR7/2大量銹紋High amount of rust1.189.6423312.35Br23—5510YR7/62.5Y8/2大量鐵錳斑1.379.2024217.65High amount of Fe and Mn mottleE55—1002.5Y6/12.5Y8/1少量鐵錳斑1.426.752249.65Small amount of Fe and Mn mottle8Ap0—202.5Y4/12.5Y5/1少量銹紋Small amount of rust0.8767.2920410.65E120—452.5Y3/12.5Y6/1少量銹紋Small amount of rust0.1217.642245.54E245—6010YR7/110YR8/1中量銹紋Middle amount of rust1.3513.811877.65Br260—10010YR6/410YR6/3大量銹紋High amount of rust1.4577.0014514.6810Ap10—162.5Y5/32.5Y6/2少量銹紋Small amount of rust1.0638.3019616.25Ap216—242.5Y6/22.5Y5/3少量銹紋Small amount of rust1.3619.302618.08Br124—502.5Y5/22.5Y6/4大量的鐵、錳斑1.685.0020818.36High amount of Fe and Mn mottleBr250—682.5Y2/12.5Y4/1大量的鐵、錳斑1.3532.1036414.54High amount of Fe and Mn mottleE68—1202.5Y6/12.5Y7/1少量的鐵、錳斑1.732.201295.37Small amount of Fe and Mn mottle12Ap10—2410YR5/310YR6/2少量鱔血斑Small amount of red spot1.0466.0010422.51

續(xù)表4

“漂白層”土壤游離氧化鐵含量在2.54～25.21 g·kg-1，平均為8.35 g·kg-1；土壤有機(jī)碳在1.40～32.16 g·kg-1，平均為9.18 g·kg-1；土壤黏粒含量在41～320 g·kg-1，平均為198 g·kg-1。這些剖面中漂白層與其上覆或下伏土壤的顏色等形態(tài)有明顯的差異(例如圖4中剖面4的Br與E層的比較)。從剖面分析數(shù)據(jù)可知，這些剖面中的漂白層游離氧化鐵含量與其上覆或下伏土壤相比有明顯的下降。與其上覆或下伏土壤游離氧化鐵的高值相比，“漂白層”的游離氧化鐵只占上覆或下伏土壤的14.20%～62.87%，平均為39.99%；也就是說，與鄰近土層比較，“漂白層”中有40%以上的游離鐵因離鐵作用而下降。

據(jù)研究，我國土壤中的“漂白層”一般認(rèn)為是黏粒機(jī)械淋洗和氧化鐵還原淋溶的結(jié)果[19-20]。對東北地區(qū)的白漿化土壤的研究表明[21-23]，“漂白層”與下伏的黏化層之間常常在質(zhì)地與透水性上有明顯的差異，淀積層黏重而使土層通透性差，上層滯水，營造上層土壤還原條件，這是導(dǎo)致“漂白層”位置土壤中高價(jià)鐵被還原成低價(jià)鐵，并隨土壤溶液向下或側(cè)向淋溶遷出土層的主要原因。這一過程長期反復(fù)作用使上層土壤脫色形成白土層，顏色上明顯區(qū)別于下伏土層。本研究的15個(gè)土壤剖面中，有剖面1、2、3、10、13、14、15、19和22“漂白層”與上下土層間存在較為明顯的質(zhì)地差異，但其余6個(gè)剖面的“漂白層”與上下土層間在質(zhì)地上并沒有明顯的不同，這說明南方土壤中漂白層的成因較為復(fù)雜，可能還與水位的波動(dòng)有關(guān)。

由表1可知，南方地區(qū)含“漂白層”土壤分布的地貌包括河谷平原、濱湖平原、水網(wǎng)平原、山丘凹垅、丘陵和山地緩坡，以河谷平原、丘陵山地及山丘凹垅中的分布最為集中，其成土母質(zhì)為洪沖積物和坡積物的再積物，也有一部分為殘坡積物，多數(shù)情況下地表坡度在15°以下，其微地形表現(xiàn)為地表傾斜、低凹，易接受附近高處的水流，但地表一般不會積水，具有土內(nèi)側(cè)向排水的特點(diǎn)。在地表較為平緩的水網(wǎng)平原，含白土層土壤主要出現(xiàn)在河流、湖泊附近，土體內(nèi)也具有向河流、湖泊排水的特點(diǎn)，離河流、湖泊較遠(yuǎn)的區(qū)域一般不會出現(xiàn)白土層。調(diào)查還表明，含白土層土壤多數(shù)具有上松下實(shí)的特點(diǎn)，在雨季和灌水情況下，土體中有明顯的滯水現(xiàn)象。

圖3 含漂白層代表性土壤剖面Fig.3 Representative soil profiles with albic horizon

圖4 剖面4的Br與E層的形態(tài)比較Fig.4 Morphological comparison between Br and E layers for Profile 4

3 結(jié)論

中國南方地區(qū)土壤中白色土層出現(xiàn)的深度、厚度及其質(zhì)地、游離氧化鐵和有機(jī)質(zhì)含量等性狀有較大的變化。白色土層的成因除與離鐵漂白作用有關(guān)外，還受特殊母質(zhì)的影響，后者與成土母質(zhì)中游離氧化鐵較低及疊加母質(zhì)引起剖面上下顏色分化等有關(guān)。

由離鐵作用形成的“漂白層”不僅顏色較淺，與其上覆或下伏土壤游離氧化鐵的高值相比，“漂白層”中土壤游離鐵因離鐵作用明顯較低。某些先前形成的漂白層也可因后期氧化鐵的再淀積，使其游離氧化鐵不顯示出下降的特征，土層漂白作用發(fā)生在前，氧化鐵淀積發(fā)生在后。中國南方地區(qū)的“漂白層”以河谷平原、丘陵山地及山丘凹垅中的分布最為集中，其微地形表現(xiàn)為地表傾斜、低凹，易接受附近高處的水流，但地表一般不會積水，具有土內(nèi)側(cè)向排水的特點(diǎn)。

離鐵作用形成的“漂白層”，其游離氧化鐵含量明顯低于其上覆或下伏土壤。為了與受母質(zhì)影響的白色土層區(qū)分，建議在“漂白層”的鑒定標(biāo)準(zhǔn)中增加游離氧化鐵含量與其上覆或下伏土壤比較的內(nèi)容，建議標(biāo)準(zhǔn)為“漂白層的游離氧化鐵含量為其上覆或下伏土壤的75%以下”。