土壤剖面

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土壤剖面(soil profile),土壤垂直断面中土层(可包括母岩)序列的总和。通常由人工挖掘而成,供观察和研究土壤形态特征用。因修路、开矿或兴修水利设施时显露的土壤垂直断面称自然剖面。从土壤是一个三维实体的观点出发,一般把土壤剖面视为相当于一个最小体积的土壤(a soil),即单个土体 (pedon);反之,自然界的土壤亦可视为由若干个单个土体所组成的聚合土体 (polypedon)。土壤剖面资料是确定土壤类型、制订土壤分类系统、野外勾绘土壤图、确定土壤界线,以及选择典型土壤剖面和试样的重要依据。

剖面的形成和层次

在各种成土因素的影响下,原来的母岩或沉积物中的矿物质发生各种变化,并开始出现有机质。这些物质的蚀变、分解、溶解、迁移、聚积,使原来的“断面”发生分异,形成若干与地表大致平行,彼此间在颜色、质地、结构、孔隙、结持性、湿度、新生体上有不同程度差异的层次,称为土壤发生层。而非成土作用造成的层次则称为土壤层次。

传统上,按B.B.多库恰耶夫的划分,土壤剖面分为3个基本发生层,即A、B、C层。目前多分为O、A、E、B 、C、R等基本发生层。

O 层是森林土壤中由枯枝落叶形成的、未分解或有不同程度分解的有机物质层。

A 层是受生物气候或人类活动影响形成的有机质积累和物质淋溶表层。有机质含量高,颜色较暗黑。

E 层是硅酸盐粘粒、铁铝等物质明显淋失的漂白淋溶层。

B 层是位于A层或(若有)E层之下,硅酸盐粘粒、氧化铁、氧化铝、碳酸盐、其他盐类和腐殖质等物质聚积的淀积层。

C 层是位于B层或 A层(在无B层时)之下的母质层。

R 层即基岩,或称母岩。虽非土壤发生层,但却是土壤剖面的重要组成部分,土壤形成的基础。

A 层和B层合称为土体层(solum)。反映母质层在成土过程影响下已发生深刻的或一定程度的变化,形成土壤剖面上部土层的特征。

也有主张把长期为水分饱和的有机表层所形成泥炭层专门分为H层,以区别于无水分饱和情况下形成的森林土壤有机表层;把长期受地下水影响,导致土壤中铁、锰化合物还原为低价铁、锰而形成带蓝灰色的潜育层分为G层,也作为基本发生层。

基本发生层按其发育上的差异可进一步划分为若干亚层。例如O层可分为O1、O2、O3层;B层可分为B1、B2、B3、层等。在两个基本发生层之间出现兼有两者特征的称为过渡层,其符号为AB、BC等。若两基本发生层犬牙交错,则称指间层,其符号为A/B、E/B等。

不同的土壤类型有其特征性的土壤发生层组合,从而产生不同的土壤剖面构型。通常按A、E、B、C等土壤发生层的出现和序列(即剖面分异和发育阶段)分为AC剖面、 ABC剖面、AEBC剖面、BC剖面等类型。也可按剖面分异发育状况分为原始剖面、弱分异剖面、正常剖面、侵蚀剖面、异源母质剖面、多元发生剖面、翻动剖面等。

剖面还可按基本发生层在土壤形成上的分异进行细分,用小写字母作为后缀表示该发生层的类型,例如Ah表示腐殖质表层,Bh表示腐殖质淀积层,Bt表示粘粒淀积层,Ap表示耕作层等。用这种发生层序列反映的土壤剖面构造类型可作为鉴别成土类型和进行土壤分类的依据。

美国土壤工作者在1960年提出,并在1975年完善了土壤诊断层 (diagnostic horizons)的概念,用以反映土壤剖面中最能说明土壤特征、特性并具有明确的形态、数量指标的发生层,作为鉴别各级土壤类型的依据之一。现诊断层的概念已渐为人们所熟悉和采用。

剖面的设置、挖掘和观察

土壤剖面应设置在代表性较广的地形部位上。一般挖成 1×1.5~2米的长方形土坑,其深度因土而异。对发育于基岩上的土壤,一般挖至露母岩为止;通常深1~3米左右;对沼泽土、潮土、盐土和水稻土等地下水位较高的土壤以出现地下水为止。挖出的表土与心土要分别堆置于剖面坑的两侧。观察面上沿的地表不能堆土和走动,以免影响观察、采样。

剖面挖就后,先按形态特征自上而下划分层次,逐层观察和记载其颜色、质地、结构、孔隙、紧实度、湿度、根系分布、动物活动遗迹、新生体以及土层界线的形状和过渡特征。接着根据需要进行pH、盐酸反应、酚酞反应等的速测。最后自下而上地分别观察、采集各层的土样,并将挖出的土按先心底土、后表土的顺序填回坑内。

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