基于全國(guó)第二次土壤普查的四川重慶土種志數(shù)據(jù)集

高美榮，施建平，況福虹，朱波*

1.中國(guó)科學(xué)院、水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，成都 610041

2.中國(guó)科學(xué)院山地表生過程與生態(tài)調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610041

3.中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所，南京 210008

引 言

土種是土壤基層分類的基本單元，是土壤分類譜系的基礎(chǔ)，指在同一土屬范圍和相同母質(zhì)條件下，土體結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和生產(chǎn)性能基本一致的一組土壤實(shí)體。它是地方性土壤類型，具有一定的空間分布位置和明顯的區(qū)域性、生產(chǎn)性特點(diǎn)，在土壤科學(xué)研究和合理利用土壤資源等方面均具有重要的實(shí)踐和指導(dǎo)意義[1]。

《四川土種志》是四川?。ê貞c市）第二次土壤普查的系列成果之一，1994 年由四川科學(xué)技術(shù)出版社出版。它是在全國(guó)和四川省土壤分類系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，按照全國(guó)第二次土壤普查的技術(shù)規(guī)范要求[2-3]，經(jīng)過對(duì)全省地、縣兩級(jí)1.5 萬多個(gè)和省統(tǒng)一布點(diǎn)的400 多個(gè)骨干剖面資料進(jìn)行整理、篩選、歸并、補(bǔ)充、統(tǒng)計(jì)后編寫而成。全書共整理出380 個(gè)土種，其中農(nóng)用地土種323 個(gè)，資料較為齊全完整；非農(nóng)用地土種57 個(gè)，由于資料缺乏僅編寫了部分土種，有待今后進(jìn)一步完善。《四川土種志》對(duì)每個(gè)土種的名稱、代號(hào)、歸屬、分布、面積、主要性狀、典型剖面和生產(chǎn)性能等均作出了較規(guī)范化的描述。該書為四川土壤基層分類單元的初步確立和土壤分類系統(tǒng)的建立奠定了較好的基礎(chǔ)，同時(shí)也為因土種植，因土施肥，因土改良，因土耕作，合理利用和開發(fā)土壤資源，促進(jìn)農(nóng)、林、牧業(yè)生產(chǎn)，推廣農(nóng)業(yè)先進(jìn)技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

四川重慶土種志數(shù)據(jù)集是按照科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)和土壤學(xué)科領(lǐng)域數(shù)據(jù)實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對(duì)《四川土種志》中的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息的結(jié)構(gòu)化提取并集成為可查詢的數(shù)據(jù)表。本數(shù)據(jù)集主要包括兩部分內(nèi)容，共6 張數(shù)據(jù)表組成：（1）包含四川–重慶第二次土壤普查土壤分類、地理分布、土種基本特征信息的3 張數(shù)據(jù)表；（2）包含四川–重慶土種典型剖面采集樣地信息、四川–重慶土種典型剖面發(fā)生層調(diào)查性質(zhì)和土種典型剖面理化性質(zhì)3 張數(shù)據(jù)表。本數(shù)據(jù)集可被廣泛用于土地質(zhì)量評(píng)估、環(huán)境效應(yīng)研究、土壤碳儲(chǔ)量研究等[4]，為合理利用土壤資源提供極具意義的科學(xué)支撐。

1 數(shù)據(jù)采集和處理方法

1.1 土種劃分的原則與依據(jù)

1.1.1 劃分原則

土種是在相同或相似的景觀部位和類似的水熱條件下，具有相對(duì)一致的土壤剖面構(gòu)型及形態(tài)特征和理化生物性質(zhì)的一類土壤實(shí)體，四川土種劃分原則主要有：

（1）依據(jù)整個(gè)土體的屬性。土種的屬性相對(duì)穩(wěn)定，同一土種的主要性狀及量級(jí)指標(biāo)相同。

（2）土種具有相同母質(zhì)類型的生態(tài)樣塊，在一定的微景觀下，有著近似的水熱條件、相同的植被與利用方式、生產(chǎn)潛力和改良利用途徑。

（3）同一土種的剖面發(fā)生層理和沉積土層厚度、層序排列等基本相似。

（4）同一土種的土壤特征土層，其發(fā)育程度相同。

1.1.2 劃分依據(jù)

四川省和重慶市受地質(zhì)構(gòu)造的制約和影響，地貌類型復(fù)雜多樣，東西差異明顯，高差懸殊，地形復(fù)雜、自然條件千差萬別，土壤類型眾多，在土種劃分上，東部農(nóng)耕地較細(xì)，西部因資料缺乏劃分較粗。主要將以下因素作為劃分依據(jù)：

（1）土壤母質(zhì)類型。母質(zhì)是劃分土屬的主要依據(jù)。四川省80%以上的農(nóng)耕地與紫色母質(zhì)有關(guān)（包括河流沖積物）。因此，在紫色土土種的劃分上，將紫色母巖風(fēng)化物屬性相近的進(jìn)行歸并，首先劃分出10 個(gè)土屬，再根據(jù)不同巖層產(chǎn)狀及組合狀況（厚砂厚頁(yè)、厚砂薄頁(yè)、厚砂巖、厚泥巖、砂頁(yè)巖互層）的風(fēng)化物劃分為砂泥、砂、石骨子等土種。對(duì)于由河流沖積物發(fā)育的土壤，則按沖積物物源和水文地質(zhì)狀況，分為灰色、灰棕、紫色、黃色、黃紅、褐色、棕色、黑色等成土母質(zhì)，并作為土屬劃分的依據(jù)，然后根據(jù)質(zhì)地、土層厚度、夾礫量等劃分土種；川西北及川西南高山峽谷區(qū)，山勢(shì)陡峻，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，母質(zhì)混雜嚴(yán)重，難以細(xì)分，在土屬和土種劃分上較粗。

（2）土壤發(fā)育程度。在土壤系統(tǒng)分類中，高級(jí)分類單元土類、亞類的劃分，表現(xiàn)土壤發(fā)生過程中質(zhì)的特征，其基層單元土種的分類，則表現(xiàn)其量的差異，也是土類、亞類發(fā)育特征程度差異的續(xù)分。

（3）土體構(gòu)型。土體構(gòu)型是表明各種土壤實(shí)體各自具有的基本建造物質(zhì)及其層段結(jié)構(gòu)和形體特征，用以劃分土種。因此，土種就成為在物質(zhì)結(jié)構(gòu)和形體特征上均具有充分獨(dú)立性的土壤實(shí)體單元。同一土種，主要土層層次排列順序、厚度、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、顏色、有機(jī)質(zhì)含量、pH 值等基本相似，只在量上有些變異。

土層分為基本土層和特征土層?；就翆邮侵竿寥阑疚镔|(zhì)（礦物質(zhì)顆粒）在堆積過程中發(fā)生粒度分異而形成的土層，是各種土壤都具備的土層。特征土層是指某些特定成土過程或地質(zhì)過程中形成的分類上具有特殊意義的土層（包括發(fā)生層和非發(fā)生層），如草根盤結(jié)層、泥炭層、潴育層、潛育層、漂洗層、灰化層、鐵盤層、鈣積層、粘化層、腐殖質(zhì)層和礫冪層等。

土壤普查中土壤層段代號(hào)的擬定總體與全國(guó)統(tǒng)一規(guī)定保持一致[2]，偶有部分代號(hào)的引用與全國(guó)稍有出入，但其含義仍與全國(guó)一致。《四川土種志》書中的土壤層段代號(hào)仍用原四川省統(tǒng)一規(guī)定的代號(hào)，僅少數(shù)作了更改，如漂洗層原為AL，現(xiàn)改為E 等（見表1）。各發(fā)生層分級(jí)和形態(tài)特征說明見數(shù)據(jù)集中的附錄一。

表1 四川省土壤剖面發(fā)生層名稱和代碼表

1.2 土種描述內(nèi)容的規(guī)范化

土種描述主要包括土種的命名規(guī)范、歸屬特征與分布區(qū)域、主要性狀、生產(chǎn)性能、典型剖面發(fā)生層的調(diào)查特征與理化性質(zhì)等內(nèi)容。每個(gè)土種附有典型剖面理化性狀表。

1.2.1 命名

土種命名多從群眾命名中提煉和歸納而來。多以“土壤母質(zhì)類型+泥性及土壤障礙因素”命名。泥性歸納為砂、砂泥、泥和膠泥，障礙因素主要有巖屑和卵石、砂姜、鐵錳淀積物、冷、爛、毒等。命名求文字簡(jiǎn)練，通俗易懂，形象生動(dòng)，并與母質(zhì)類型和生產(chǎn)上的反映相聯(lián)系。如紅棕紫泥土，為侏羅系遂寧組紅棕色泥巖風(fēng)化發(fā)育的石灰性紫色土，質(zhì)地偏重，土體較厚，肥力和生產(chǎn)水平較高；灰潮油砂田，代表了岷江灰色沖積物發(fā)育的滲育型水稻土，質(zhì)地適中，爽水透氣，好耕作，肥力水平較高；灰棕潮砂田，為灰色和紫色混合沖積母質(zhì)發(fā)育的滲育型水稻土，質(zhì)地輕，漏水漏肥，保蓄肥能力差，肥力水平不高等。

1.2.2 歸屬與分布

概述土種在分類系統(tǒng)中的隸屬關(guān)系，分布區(qū)域的大地貌類型和微地域景觀、海拔、行政區(qū)域、面積（土壤概查毛面積）等，有些還簡(jiǎn)述了區(qū)域的水熱狀況。

1.2.3 主要性狀

簡(jiǎn)要敘述土種的母質(zhì)類型、形態(tài)特征、土層厚度、剖面構(gòu)型、發(fā)育狀況、理化特性、特殊層段和養(yǎng)分豐缺狀況等。并在大量剖面資料和分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)（5 個(gè)數(shù)據(jù)以上），算出每個(gè)測(cè)試項(xiàng)目平均值（組中值）、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，反映了每個(gè)土種理化分析數(shù)據(jù)集中分布范圍及其邊緣值。

主要測(cè)試分析方法，按全國(guó)第二次土壤普查規(guī)定的統(tǒng)一方法進(jìn)行[3]。土壤質(zhì)地是由地、縣提供的7000 多個(gè)剖面的卡制顆粒分級(jí)資料，用全國(guó)土壤普查辦公室提供的計(jì)算程序換算而來，命名及代號(hào)均按規(guī)定執(zhí)行（詳見數(shù)據(jù)集中的附錄二，國(guó)際制土壤質(zhì)地分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）。

土壤養(yǎng)分豐缺情況，按全國(guó)土壤普在辦公室的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定級(jí)和敘述：一級(jí)以上的為極豐富，一級(jí)屬豐富，二級(jí)比較豐富，三級(jí)為中等，四級(jí)為缺乏，五級(jí)嚴(yán)重缺乏，六級(jí)及六級(jí)以下為極缺。表中標(biāo)記有“▲”者，為缺素臨界值指標(biāo)（詳見數(shù)據(jù)集中的附錄三，土壤養(yǎng)分分級(jí)指標(biāo)表）。土壤顏色一般為野外調(diào)查記載的顏色，用門塞爾比色卡對(duì)照確定。

1.2.4 典型剖面

體現(xiàn)了土種的中心概念，起定位、定性、定量的作用。記述盡量做到規(guī)范、具體和翔實(shí)。但由于有些土種的基礎(chǔ)資料較少，列舉的典型剖面不夠理想。

1.2.5 生產(chǎn)性能綜述

主要對(duì)土種的宜種性、宜肥性、宜耕性、常年產(chǎn)量水平（調(diào)查時(shí)產(chǎn)量）、存在問題及改良利用途徑等作扼要的敘述。對(duì)一些土種適宜發(fā)展某些名特產(chǎn)品，亦作了介紹。

1.2.6 土種排列

土種排列順序按全國(guó)分類系統(tǒng)的序列，從土類到土種統(tǒng)一下排。在一個(gè)土屬內(nèi)，農(nóng)耕地與林牧地統(tǒng)一編號(hào)，先排農(nóng)耕地土種，后排林、牧地土種。林、牧地按厚層（80 cm 以上）、中層（40–80 cm）、薄層（40 cm 以下）的順序排列。大寫英文字母代表土類，字母后為阿拉伯?dāng)?shù)字，頭一位代表亞類，第二位代表土屬，第三位代表土種序號(hào)。如C211 代表黃壤土類、漂洗黃壤亞類、白鱔泥土屬的第一個(gè)土種——冷白鱔泥土；U321 代表水稻土土類、潴育水稻土亞類、潴育灰潮田土屬的第一個(gè)土種——灰棕潮大泥田等。詳細(xì)的四川省第二次土壤普查土壤分類表已經(jīng)整編為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表，納入數(shù)據(jù)集。

2 數(shù)據(jù)樣本描述

2.1 數(shù)據(jù)集組成

參照國(guó)內(nèi)外有關(guān)土壤資源數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系結(jié)構(gòu)，建成一個(gè)具有空間分布關(guān)系和分類層次關(guān)系的數(shù)據(jù)集，可以根據(jù)地點(diǎn)和土壤分類進(jìn)行查詢檢索[5]。按照“地點(diǎn)–土種”的邏輯關(guān)系，最終找到用戶目標(biāo)土種的詳細(xì)信息。數(shù)據(jù)集主要包括兩部分內(nèi)容，共由6 張數(shù)據(jù)表組成，其中除四川–重慶土壤系統(tǒng)分類信息表外，其余數(shù)據(jù)表均以“土種ID”為關(guān)聯(lián)字段名；四川–重慶土壤系統(tǒng)分類信息表是一張輔助信息表，它的“土類”和“亞類”字段名與土種基本信息表中的土類和亞類字段名關(guān)聯(lián)。

2.2.1 土壤系統(tǒng)分類信息

收錄了四川–重慶土壤中的土類和亞類名稱和代碼等信息，參照中國(guó)土壤分類與代碼（GB 17296-2009）對(duì)土類名稱規(guī)范化[6]。

2.2.2 土種基本特征信息

包括土種歸屬名稱、分布面積、土壤母質(zhì)、剖面構(gòu)型、主要性狀、生產(chǎn)性能等一般性描述。

2.2.3 土種地理分布

按照土壤學(xué)科領(lǐng)域?qū)ν练N地理分布信息的需求，構(gòu)建了地點(diǎn)與土種關(guān)系表，形成了土壤類型的水平分布關(guān)系。本數(shù)據(jù)集對(duì)行政區(qū)劃的區(qū)分主要依據(jù)書中對(duì)土種分布的描述信息，區(qū)分了地區(qū)（市）和縣（市）級(jí)，并作一定的備注說明。

2.2.4 土種典型剖面采集樣地信息

一個(gè)土種選取一個(gè)特征最符合的典型剖面，本表提取并整合了典型剖面采集的地理位置、地形地貌、高程、母質(zhì)、自然植被、土地利用等信息。

2.2.5 典型剖面發(fā)生層特征

該表提取了典型剖面發(fā)生層的厚度、顏色、質(zhì)地和結(jié)構(gòu)等調(diào)查的基本特征。

2.2.6 典型剖面土壤理化性質(zhì)

本表的數(shù)據(jù)主要是土種典型剖面發(fā)生層的土壤養(yǎng)分全量、速效養(yǎng)分、顆粒組成、質(zhì)地、碳酸鈣等理化性質(zhì)。

2.2 數(shù)據(jù)集結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)字典）

本節(jié)內(nèi)容主要列出6 張表字段名的數(shù)據(jù)涵義及定義（表2–7），幫助數(shù)據(jù)使用者溯源定位、理解數(shù)據(jù)集以及每個(gè)字段名的內(nèi)涵。

表2 土壤系統(tǒng)分類信息表字段涵義

表3 土種基本信息表字段涵義

表4 土種地理分布字段涵義

表5 土種典型剖面采集樣地信息表字段涵義

表6 典型剖面發(fā)生層特征表字段涵義

表7 典型剖面土壤理化性質(zhì)特征表字段涵義

3 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和評(píng)估

3.1 數(shù)據(jù)質(zhì)量保證

在充分閱讀理解專著編寫內(nèi)容的邏輯上，設(shè)計(jì)了提取信息數(shù)據(jù)的字段名、數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，并建立關(guān)系結(jié)構(gòu)圖，編寫了數(shù)據(jù)集說明文檔。數(shù)據(jù)錄入后，逐一進(jìn)行核對(duì)校正，并人工抽查基本無誤，保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性。在進(jìn)行數(shù)據(jù)提取過程中，重新復(fù)核各數(shù)據(jù)字段、單位和數(shù)值，集成為有內(nèi)在邏輯關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)表，同時(shí)依據(jù)法定計(jì)量單位進(jìn)行了校正；對(duì)縣市名進(jìn)行了修正。

3.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制措施

3.2.1 法定計(jì)量單位轉(zhuǎn)換

按照法定計(jì)量單位的規(guī)定，在典型剖面理化性質(zhì)和土種土壤剖面理化性狀匯總（統(tǒng)計(jì)特征）表中，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀等原始數(shù)據(jù)的單位為%，更新為g/kg；養(yǎng)分和微量有效態(tài)的ppm 單位更新為mg/kg；土壤顆粒組成按國(guó)際制分級(jí)，單位為%；土壤容重單位為g/cm3；陽離子交換量和交換性陽離子單位均統(tǒng)一為cmol/kg(+)。

3.2.2 采樣的深度表示

在專著的原始數(shù)據(jù)表中，發(fā)生層深度用相對(duì)厚度表示（如10 厘米），使用者不易區(qū)分其絕對(duì)深度或深度范圍。在數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，參照ISO 28258[5]，增添發(fā)生層最上深度和發(fā)生層最下深度（如0，10）兩個(gè)字段，分別計(jì)算錄入。

3.2.3 土壤分類的規(guī)范化

土壤分類名稱的規(guī)范化，是土壤學(xué)科領(lǐng)域數(shù)據(jù)整合的重要內(nèi)容?！端拇ㄍ练N志》[1]中的土壤系統(tǒng)分類信息依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17296-2009[6]進(jìn)行了規(guī)范化處理。

3.2.4 行政地點(diǎn)的規(guī)范化和更新

因?yàn)樗拇ㄊ『椭貞c市在第二次土壤普查后行政地點(diǎn)名稱和歸屬有較大變化，在四川重慶土種地理分布數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)中，依據(jù)《四川土種志》[1]中對(duì)土種分布的文字描述信息，整理了土種分布的?。ㄊ校⑹校ǖ貐^(qū)）、縣（市、區(qū)）分及其最新的行政區(qū)劃代碼，并增添原來縣市名稱字段和一些變更的備注說明，方便對(duì)照查詢。在土種地理分布表中土種分布的市（地區(qū)）地理范圍均為該書出版時(shí)，該市（地區(qū)）的行政區(qū)劃狀況。

3.2.5 數(shù)據(jù)類型約定

數(shù)據(jù)的基本類型為文本型、整數(shù)型和浮點(diǎn)型數(shù)字。依據(jù)原始數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)精度進(jìn)行了設(shè)置。原始數(shù)據(jù)有缺失、空值的用文本型“null”表示。

4 數(shù)據(jù)價(jià)值和使用方法

《四川土種志》[1]是四川省（含重慶市）第二次土壤普查的系列成果之一，它的編寫是經(jīng)過省、地、市、州、縣有關(guān)單位通力協(xié)作，分工負(fù)責(zé)完成的。是全省土肥戰(zhàn)線廣大技術(shù)人員和編寫組成員集體智慧的結(jié)晶。在對(duì)該專著數(shù)據(jù)的提取和整編過程中，也將該書進(jìn)行了掃描電子化保存，讀者如需進(jìn)一步文本方面的資料，也可與本文的通信作者聯(lián)系。