吉林西部典型風(fēng)砂土的土系分類研究及歸屬初探

李建維，張錦源，陳一民，隋躍宇，焦曉光，鄭利遠(yuǎn)

(1.中國(guó)科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所院 黑土區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150081；

2.黑龍江大學(xué) 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080；3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；

4.東北林業(yè)大學(xué) 圖書(shū)館，黑龍江 哈爾濱 150040；5.廣安市農(nóng)業(yè)局 土壤肥料和資源環(huán)境站，四川 廣安 638000)

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吉林西部典型風(fēng)砂土的土系分類研究及歸屬初探

李建維1,5，張錦源2，陳一民1,3，隋躍宇1，焦曉光2，鄭利遠(yuǎn)4

(1.中國(guó)科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所院 黑土區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150081；

2.黑龍江大學(xué) 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080；3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；

4.東北林業(yè)大學(xué) 圖書(shū)館，黑龍江 哈爾濱 150040；5.廣安市農(nóng)業(yè)局 土壤肥料和資源環(huán)境站，四川 廣安 638000)

摘要：為了研究吉林西部風(fēng)砂土在中國(guó)土壤系統(tǒng)分類中的歸屬，采用當(dāng)前國(guó)際主流的土壤系統(tǒng)分類，研究了吉林省西部4個(gè)風(fēng)砂土的典型剖面。通過(guò)對(duì)研究區(qū)域的自然狀況調(diào)查分析，對(duì)野外典型剖面的描述，以及對(duì)土壤各項(xiàng)性狀指標(biāo)分析，并以土體診斷層和診斷特性為基礎(chǔ)，按照《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類檢索(第3版)》的標(biāo)準(zhǔn)，初步確定吉林西部風(fēng)砂土在中國(guó)土壤系統(tǒng)分類中歸為雛形土和新成土2個(gè)土綱，干潤(rùn)雛形土和砂質(zhì)新成土2個(gè)亞綱。表4，參32。

關(guān)鍵詞：吉林西部；風(fēng)砂土；中國(guó)土壤系統(tǒng)分類；診斷層；診斷特性

0引言

風(fēng)砂土是干旱與半干旱地區(qū)發(fā)育于風(fēng)成砂性母質(zhì)上的土壤[1]，處于土壤發(fā)育的初始階段，成土過(guò)程微弱。通體細(xì)沙，植被易于破壞，隨起沙風(fēng)而移動(dòng)[2]。吉林省的風(fēng)砂土總面積105萬(wàn)hm2，除東部零星分布，其余主要分布在西部地區(qū)。吉林西部白城及松原市風(fēng)砂土面積81萬(wàn)hm2，占吉林省風(fēng)砂土的77.1%[3]。風(fēng)砂土是本省主要的低產(chǎn)田土壤，深入研究風(fēng)砂土對(duì)防風(fēng)固沙，提高地力，改造中低產(chǎn)田，對(duì)糧食增產(chǎn)、增收具有重要意義。土壤系統(tǒng)分類以診斷層和診斷特性為基礎(chǔ)，采用了定量化的分類指標(biāo)，在進(jìn)行土地評(píng)價(jià)、土地利用規(guī)劃時(shí)能夠更真實(shí)地反映土壤的狀況，為因地制宜推廣農(nóng)業(yè)技術(shù)提供可靠的依據(jù)，對(duì)吉林省5×109kg糧食增產(chǎn)的順利實(shí)施具有十分重要的意義。

土壤系統(tǒng)分類是利用診斷層、診斷特性為基礎(chǔ)的定量化分類系統(tǒng)[4-5]。最早的土壤系統(tǒng)分類是在20世紀(jì)50年代由美國(guó)土壤學(xué)家提出來(lái)的，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的深入研究，土壤系統(tǒng)分類體系有了長(zhǎng)足的發(fā)展[6-7]。我國(guó)的土壤分類研究始于20世紀(jì)30年代，當(dāng)時(shí)采用美國(guó)的馬伯特分類，到1954年，我國(guó)開(kāi)始學(xué)習(xí)前蘇聯(lián)的土壤發(fā)生分類，前蘇聯(lián)的土壤發(fā)生分類對(duì)我國(guó)土壤分類研究意義深遠(yuǎn)，兩次土壤普查也是沿用蘇聯(lián)的土壤發(fā)生分類[8-10]。近年來(lái)，我國(guó)土壤系統(tǒng)分類研究，參照美國(guó)土壤分類系統(tǒng)[11-13]，在發(fā)生分類的基礎(chǔ)上逐漸深入，取得重大進(jìn)展[14]，并在國(guó)際上產(chǎn)生重大影響[15]。相信未來(lái)土壤系統(tǒng)分類體系會(huì)逐漸取代土壤發(fā)生分類[16-19]。

土壤分類由定性分類向定量分類發(fā)展，我國(guó)土壤系統(tǒng)分類高級(jí)單元建立以后，土壤學(xué)者對(duì)很多地區(qū)的土壤進(jìn)行系統(tǒng)分類研究，以實(shí)現(xiàn)土壤由定性分類到定量分類的轉(zhuǎn)變[20-22]。近幾年來(lái)，土壤分類工作主要集中在高級(jí)分類的修訂完善[23-25]及基層分類單元的研究[26]方面。吉林西部風(fēng)砂土是當(dāng)?shù)氐闹饕寥李愋椭唬€未見(jiàn)過(guò)相關(guān)的系統(tǒng)分類研究報(bào)道。本研究通過(guò)對(duì)吉林省西部的4個(gè)典型風(fēng)砂土剖面的分析，確立了其在中國(guó)土壤系統(tǒng)分類中從高級(jí)到基層的分類歸屬，并首次建立了相應(yīng)土系。將吉林省西部風(fēng)砂土劃分為雛形土和新成土土綱，逐級(jí)劃分為4個(gè)土族，并利用地名對(duì)土系進(jìn)行命名，為土壤系統(tǒng)分類深入研究以及土壤地理學(xué)的發(fā)展提供了理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

4個(gè)風(fēng)砂土剖面分別于2011年9、10月份采于吉林省西部。吉林省西部主要包括松原市、白城市2個(gè)地級(jí)行政區(qū)和長(zhǎng)春、四平西部的少部分地區(qū)?？偯娣e約54 184 km2，人口約677萬(wàn)。地形多為平原或波狀起伏臺(tái)地。溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春季干燥多風(fēng)，秋冬雨雪少，大風(fēng)日數(shù)多，年均8級(jí)以上大風(fēng)24 d。降雨量400 mm左右。年日照時(shí)數(shù)大約在2 900 h，年平均氣溫為5℃左右，無(wú)霜期約為150 d。

1.2土壤剖面挖掘及土壤樣品采集

根據(jù)《吉林土種志》[3]中信息，選擇典型的風(fēng)砂土區(qū)域進(jìn)行剖面布點(diǎn)和挖掘，并采集相關(guān)的影像資料。根據(jù)野外采樣規(guī)定，選取典型剖面，挖掘并修好剖面，觀測(cè)并描述這個(gè)剖面土體中的土壤形態(tài)特征，做好記錄，根據(jù)各個(gè)層次采集土壤樣品。所挖掘的土壤剖面自然情況，見(jiàn)表1。

表1　風(fēng)砂土典型剖面采樣地點(diǎn)及自然性狀

1.3室內(nèi)測(cè)試分析

樣品的處理和測(cè)試分析根據(jù)《土壤農(nóng)化分析》[27]、《土壤調(diào)查實(shí)驗(yàn)室分析方法》[28]進(jìn)行。機(jī)械組成的測(cè)定采用吸管法；有機(jī)碳采用重鉻酸鉀—硫酸消化法；全氮的測(cè)定采用德國(guó)ELEMENTAR公司生產(chǎn)型號(hào)Vario ELⅢ元素分析儀進(jìn)行測(cè)定；全磷的測(cè)定采用氫氧化鈉熔融—鉬銻抗比色法；全鉀的測(cè)定采用氫氧化鈉熔融—火焰光度法；土壤顏色采用比色卡進(jìn)行比色[29]；土壤pH的測(cè)定以水土比2.5∶1，用pH計(jì)測(cè)定。

1.4統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)測(cè)試所得數(shù)據(jù)運(yùn)用Excel進(jìn)行分析，所得分析結(jié)果按照《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類檢索(第三版)》[30]檢索，確定剖面具有的診斷層和診斷特性。

Penman經(jīng)驗(yàn)公式：D=Er/P，其中：D—干燥度；Er—年潛在蒸散量；P—年降水量；Er=fE0，E0—水面年蒸發(fā)量；f—隨季節(jié)而異的系數(shù)，11-2月為0.6；5-8月為0.8，其余各月為0.7。

2結(jié)果與分析

2.1土壤剖面性態(tài)特征分析

2.1.1土壤機(jī)械組成分析。吉林省西部風(fēng)砂土土壤機(jī)械組成砂粒含量絕大部分均高于粉粒和黏粒含量，質(zhì)地主要為砂土。風(fēng)砂土結(jié)構(gòu)易受破壞，不利于耕種，由于受到風(fēng)蝕、水蝕的影響，容易造成沙丘流動(dòng)，水土流失嚴(yán)重，大風(fēng)天氣易形成沙塵暴。因此，在風(fēng)砂土區(qū)域采用有效的措施鞏固沙丘是極其必要的。通過(guò)吸管法測(cè)定土壤機(jī)械組成，風(fēng)砂土的質(zhì)地基本都是砂質(zhì)或砂壤質(zhì)，砂粒含量占整個(gè)質(zhì)地含量的70%~80%，見(jiàn)表2。

表2　典型剖面土壤機(jī)械組成及質(zhì)地

2.1.2土壤的化學(xué)性質(zhì)。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析測(cè)出土壤樣品化學(xué)性質(zhì)結(jié)果，見(jiàn)表3。典型剖面的表層土壤有機(jī)碳含量為1.02 g·kg-1~7.08 g·kg-1；全氮含量為0.10 g·kg-1~0.48 g·kg-1；全磷含量為0.09 g·kg-1~0.32 g·kg-1；全鉀含量為20.4 g·kg-1~36.2 g·kg-1；各個(gè)層次水浸提pH在6.33~9.04之間，屬于中性或微堿性土壤。從分析結(jié)果可以看出，風(fēng)砂土養(yǎng)分含量整體偏低，表層土壤由于耕作和施肥，養(yǎng)分相對(duì)含量較高。綜上，風(fēng)砂土是比較貧瘠的土壤，作物產(chǎn)量低，不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，應(yīng)大量退耕還林還牧，為了利于種植作物，可以增施有機(jī)肥、秸稈還田等生物措施。

2.1.3典型土壤剖面形態(tài)描述。在野外對(duì)土壤剖面進(jìn)行詳細(xì)描述，結(jié)果見(jiàn)表4。典型剖面的各個(gè)發(fā)生層次發(fā)育均較微弱或無(wú)明顯發(fā)育。各層次土壤多為砂土或砂壤土，單粒狀無(wú)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)松散，發(fā)育微弱，可見(jiàn)云母礦物碎屑。

表3　典型剖面土壤的化學(xué)性質(zhì)

表4　典型土壤剖面形態(tài)描述

2.2土壤溫濕度特性

按照Penman經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的年干燥度估算，凡年干燥度為1~3.5為半干潤(rùn)土壤水分狀況[30]。所挖掘4個(gè)典型土壤剖面的年降水量分別為344 mm~423 mm之間，而吉林省西部的水面年蒸發(fā)量為1 600 mm~1 800 mm[31]，根據(jù)公式，可算出干燥度均在2.2~3.5之間，屬于半干潤(rùn)土壤水分狀況。從吉林省當(dāng)?shù)貧庀笳緮?shù)據(jù)可知，4個(gè)典型剖面的年平均土溫均<8℃，因此，屬于冷性土壤溫度狀況。

2.3砂質(zhì)沉積物巖性特征

土表至100 cm或石質(zhì)、準(zhǔn)石質(zhì)接觸面范圍內(nèi)土壤顆粒以砂粒為主，土壤質(zhì)地為壤質(zhì)細(xì)砂土或更粗砂質(zhì)；呈單粒狀，含一定水分時(shí)或呈結(jié)持極脆弱的塊狀結(jié)構(gòu)；無(wú)沉積層理；有機(jī)碳含量≤1.5 g·kg-1[32]。

2.4風(fēng)砂土剖面在中國(guó)土壤系統(tǒng)分類中歸屬

剖面FS-1的AC層具有比極細(xì)砂更細(xì)的砂壤土質(zhì)地，厚度35 cm，>10 cm，土體結(jié)構(gòu)發(fā)育>50%，可判定為雛形層，半干潤(rùn)土壤水分狀況和冷性土壤溫度狀況，按照《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類檢索(第三版)》[30]檢索，依據(jù)剖面診斷層和診斷特性，其高級(jí)分類確定為普通簡(jiǎn)育干潤(rùn)雛形土，按照《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類土族和土系劃分標(biāo)準(zhǔn)》，根據(jù)樣區(qū)土壤的顆粒大小級(jí)別、礦物組成、酸堿性及土壤溫度等性質(zhì)，土族確定為砂質(zhì)伊利石混合型冷性普通簡(jiǎn)育干潤(rùn)雛形土，按照中國(guó)土系命名原則，初步定為增盛系。

剖面FS-2的AC層具有比極細(xì)砂更細(xì)的壤砂土和粉壤土質(zhì)地，厚度64 cm，>10 cm，土體結(jié)構(gòu)發(fā)育>50%，可判定為雛形層，半干潤(rùn)土壤水分狀況和冷性土壤溫度狀況，按照《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類檢索(第三版)》[30]檢索，依據(jù)剖面診斷層和診斷特性，其高級(jí)分類確定為普通簡(jiǎn)育干潤(rùn)雛形土，按照《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類土族和土系劃分標(biāo)準(zhǔn)》，根據(jù)樣區(qū)土壤的顆粒大小級(jí)別、礦物組成、酸堿性及土壤溫度等性質(zhì)，土族確定為砂壤質(zhì)伊利石混合型冷性普通簡(jiǎn)育干潤(rùn)雛形土，按照中國(guó)土系命名原則，初步定為雙山系。

剖面FS-3的AC層質(zhì)地為砂土，土體的基本無(wú)結(jié)構(gòu)發(fā)育，保持母質(zhì)的性狀，不符合雛形層的標(biāo)準(zhǔn)。具有半干潤(rùn)土壤水分狀況、冷性土壤溫度狀況和砂質(zhì)沉積物巖性特征，按照《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類檢索(第三版)》[30]檢索，依據(jù)剖面診斷層和診斷特性，其高級(jí)分類確定為普通干潤(rùn)砂質(zhì)新成土，按照《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類土族和土系劃分標(biāo)準(zhǔn)》，根據(jù)樣區(qū)土壤的顆粒大小級(jí)別、礦物組成、酸堿性及土壤溫度等性質(zhì)，土族確定為砂質(zhì)伊利石混合型冷性普通干潤(rùn)砂質(zhì)新成土，按照中國(guó)土系命名原則，初步定為瞻榆樹(shù)系。

剖面FS-4的AC層質(zhì)地為壤砂土，土體有一定結(jié)構(gòu)發(fā)育，但是體積不到50%，所以不符合雛形層的標(biāo)準(zhǔn)。有石灰反應(yīng)，但是沒(méi)有石膏斑紋或結(jié)核，達(dá)不到鈣積層標(biāo)準(zhǔn)。具有半干潤(rùn)土壤水分狀況、冷性土壤溫度狀況和砂質(zhì)沉積物巖性特征，按照《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類檢索(第三版)》[30]檢索，依據(jù)剖面診斷層和診斷特性，其高級(jí)分類確定為石灰干潤(rùn)砂質(zhì)新成土，按照《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類土族和土系劃分標(biāo)準(zhǔn)》，根據(jù)樣區(qū)土壤的顆粒大小級(jí)別、礦物組成、酸堿性及土壤溫度等性質(zhì)，土族確定為砂質(zhì)伊利石混合型冷性石灰干潤(rùn)砂質(zhì)新成土，按照中國(guó)土系命名原則，初步定為開(kāi)通系。

3討論

風(fēng)砂土主要分布在干旱區(qū)和半干旱區(qū)，該區(qū)年均降雨量較少，屬于內(nèi)陸季風(fēng)性氣候，常年刮風(fēng)，特別春季，大風(fēng)天氣更多，土壤水分蒸發(fā)量大，土壤干燥易受風(fēng)蝕，地力下降，加之春季少雨不利于播種出苗。建議在風(fēng)砂土應(yīng)改變傳統(tǒng)的秋整地或春整地方式，倡導(dǎo)作物收獲后地表保留作物殘?bào)w(根茬、秸稈)，利于保土、保肥、保水。

本研究中土壤溫度特性是按照土壤50 cm深度處的土壤溫度來(lái)確定，而中國(guó)的氣象資料中，沒(méi)有50 cm深度土溫，只有根據(jù)上下的土壤溫度換算得來(lái)，可能存在一定誤差，但不影響整個(gè)區(qū)域的溫度劃分。

雖然選取的風(fēng)砂土剖面較少，不能完全確定吉林省西部風(fēng)砂土的全部分類情況，但可以代表吉林省西部典型區(qū)域的風(fēng)砂土分類，并且首次對(duì)吉林省西部的風(fēng)砂土按照系統(tǒng)分類方法確定完整的分類歸屬。吉林省土系研究工作仍處于初步階段，今后還需要更加深入的、系統(tǒng)的研究，本研究的一些研究結(jié)果可為進(jìn)一步完善吉林省土壤系統(tǒng)分類工作提供有力的科學(xué)參考。同時(shí)，明確其高級(jí)分類單元?dú)w屬，建立基層分類單元，為完善我國(guó)土壤系統(tǒng)分類做出一定工作，促進(jìn)土壤分類從定性的發(fā)生分類向定量的系統(tǒng)分類發(fā)展。

4結(jié)論

對(duì)比4個(gè)典型土壤剖面，剖面雖然都形成在半干旱氣候條件下，但因?yàn)槠渌鞣N條件的差異，具有不同的診斷層和診斷特性，形成不同類型的土壤。從高級(jí)分類將吉林省西部4個(gè)典型風(fēng)砂土確定為：普通簡(jiǎn)育干潤(rùn)雛形土、普通干潤(rùn)砂質(zhì)新成土和石灰干潤(rùn)砂質(zhì)新成土；從基層分類土族劃分為：砂質(zhì)伊利石混合型冷性普通簡(jiǎn)育干潤(rùn)雛形土土族，砂壤質(zhì)伊利石混合型冷性普通簡(jiǎn)育干潤(rùn)雛形土土族，砂質(zhì)伊利石混合型冷性普通干潤(rùn)砂質(zhì)新成土土族，砂質(zhì)伊利石混合型冷性石灰干潤(rùn)砂質(zhì)新成土土族4個(gè)土族。

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Preliminary Study on Classification of Typical Aeolian Sandy Soil in the Western Jilin Province of China

LI Jian-wei1,5,ZHANG Jin-yuan2,CHEN Yi-min1,3,SUI Yue-yu1,JIAO Xiao-guang2,ZHENG Li-yuan4

(1.KeyLaboratoryofMollisolsAgroecology,NortheastInstituteofGeographyandAgroecology,CAS,Harbin150081,China;2.CollegeofAgricultureResourcesandEnvironment,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China;3.UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China;4.TheLibraryofNortheastForestryUniuersity,Harbin150040,China;5.SoilFertilizerandResourceEnvironmentStationofGuanganAgriculturalBureau,Guangan638000,China)

Abstract：In order to determine the fate of aeolian sandy soil in the western Jilin province of China in Chinese Soil Taxonomy,the authors examined 4 typical profiles of aeolian sandy soil in the western Jilin Province of China by using the current international mainstream soil taxonomy.Through investigation and description of the typical soil profiles and analysis on various soil properties,the authors preliminarily determined that the aeolian sandy soil in the western Jilin Province of China belongs to Cambosols and Primosols orders,Ustic cambosols and Sandic primosols suborders,which was based on the diagnostic horizon/diagnostic characteristics and the standard criteria of Chinese soil taxonomy (3rd edition).

Key words：western Jilin Province; aeolian sandy soil; Chinese Soil Taxonomy; diagnostic horizon; diagnostic characteristics

中圖分類號(hào)：S155.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：第一李建維(1988-)，男，四川三臺(tái)人，碩士研究生，主要從事土壤分類及土壤碳循環(huán)的研究.通訊作者：隋躍宇(1973-)，男，黑龍江肇東人，博士，研究員，主要從事土壤分類及土壤微生物的研究.

基金項(xiàng)目：我國(guó)土系調(diào)查與《中國(guó)土系志(中西部卷)》編制(2014FY110200)；黑龍江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(D201412)資助.

收稿日期：2015-01-16；修回日期：2015-06-02.

文章編號(hào):2095-2961(2016)01 -0030-06

doi:10.11689/j.issn.2095-2961.2016.01.004