砂姜黑土

砂姜黑土

砂姜黑土發育於河湖相沉積物上經脫沼澤作用而形成的半水成土,因而多分布於山前交接窪地、崗丘間窪地和河間窪地,淮北平原是中國最大的砂姜黑土分布區。分布於廣西壯族自治區的黑粘土亞類是砂姜黑土土類的一個特殊類型。砂姜黑土具色澤灰暗但有機質含量僅1%左右的黑土層和含較多砂姜甚至成層砂姜的心底土層。砂姜黑土土類劃分5個亞類,本區分布有4個亞類。

邊界定義

水平分布關係示意圖水平分布關係示意圖

1.它與潮土的區別。潮土中的濕潮土亞類也具有黑土層,但它在1.5m剖面深度內,不出現砂姜層。

2.它與潮棕壤、潮褐土的區別:砂姜黑土與潮褐土、潮棕壤在洪積扇區往往形成土鏈式復域(圖10-7)。但潮棕壤或潮褐土的黑土層的埋藏深度必須>60cm,且地下水位較深。

剖面形態

耕作層(Ap層)

厚度不等,與耕作水平有關,一般為10~20cm。該層多由黑土層分化而成,由於連年耕作,施肥或壓砂,質地變輕,顏色變淺,一般為暗灰棕、10YR,(濕),平時易裂成數厘米寬,或10至數10cm深的縫隙,有不同程度的變性特徵。據微形態觀察,耕作層以毛管孔隙為主,且多呈連通狀態。犁底層厚度多變化在6~15cm間。

黑土層或稱殘餘黑土層(ABt)

厚約20~40cm,濕時多呈腐泥狀,故又有腐泥狀黑土之稱。濕態顏色呈黑棕—黑色(10YR4/2),呈柱狀結構,乾時易碎裂成核塊狀。質地粘重,多為重壤土或粘土,少數為中壤土。除石灰性砂姜黑土外,一般無或顯微弱石灰反應,可見少量鐵錳結核及小形硬砂姜。微形態觀察:礦物顆粒邊緣亮線和基質內,光性定向粘粒比耕層明顯。

硬砂姜或面砂姜層(Bkg)

砂姜層或稱脫潛砂姜層。質地較黑土層輕,以中壤土居多。土休顏色濕態多為棕色~濁黃棕色,(7.5YR5/4)。氧化還原現象(脫潛育化)明顯,銹斑濕態顏色棕—亮棕( 7.5YR5/6),砂姜大小形態不一,有軟硬鐵錳結核。面砂姜層石灰反應強烈,硬砂姜層土體石灰反應強弱不一。微形態觀察:常見碳酸鹽粘結基質,少或無定向粘粒,多有碳酸鹽濃聚斑和鐵質浸染斑。

脫潛層(Bg)

位於黑土層和砂姜層之間,乾時多呈濁黃棕色(10YR5/4),與砂姜層土體顏色相近,有銹紋銹斑,石灰反應強弱不一。微形態觀察:有較多鐵子和斑跡狀鐵質濃聚體,鐵質斑跡內有大量光性定向粘粒。

母質層(Ckg或Cg)

一般為粘質河湖相沉積物,具有明顯的銹斑,有時具有潛育現象。

形態特徵

砂姜黑土土體深厚,剖面自上而下有耕作層、亞耕層、殘留黑土層、氧化還原過渡層及砂姜土層。上部50或80厘米土體以暗灰黃,橄欖棕色為主,並有20-40厘米不等厚的棕黑色殘留黑土層;心土層呈橄欖棕色為主,有較多黃棕色銹斑或鐵錳斑、灰斑,其下為橄欖棕色砂姜土層,夾有少量銹斑,鐵錳斑等新生體。由於微地形的起伏或上部土層遭侵蝕,殘留黑土層出現部位及其厚度不一,砂姜土層出現部位常隨黑土層厚薄而深淺也不一。耕作層以下的土體呈棱塊,稜柱狀結構,中、小垂直裂隙 發育,可見滑擦面及楔形結構體。據微形態觀察,可見較多裂隙和裂紋,粗骨顆粒邊緣和裂隙壁可見大量亮線狀光性定向粘粒,基質有大量纖維狀光性定向粘粒,常見鐵質凝團或鐵錳質濃聚物。安徽省懷遠縣包集鄉變電站西150米的砂姜黑土剖面為例。地形為河間平原微度傾斜平坦地,海拔22.7米,黃土性古湖相沉積物母質,地下水位約1.5米。年均溫15.4℃,年降水量900.9毫米,年蒸發量1616.7毫米,大於或等於0℃積溫5629.8℃,無霜期218天,旱耕地,種植小麥、大豆、甘薯等,一年二熟或二年三熟。

理化性質

土壤的質地土壤的質地

(1)一般理化性質。砂姜黑土有機質含量並不高,耕作層也不過10-15克每千克,黑土層僅10克每千克左右,往下層逐漸減少。除特殊情況外,剖面上部游離碳酸鈣的含量甚低,一般在10克每千克以下,甚至小於5克每千克,剖面下部夾面砂姜的土層其含量可達40-70克每千克或更高;有硬砂姜的土層則可大於100克每千克。土壤交換量較高,一般為20-30me/100g,剖面上部土層高於下部土層,尤以黑土層為高。土體中粗砂含量甚少,粘粒含量多在30%以上,但也有20%左右的土層,前者常具有變性特徵。土層質地以壤質粘土、粉砂質粘壤土及粘土為主,質地層次分異不明顯。粘粒的矽鋁鐵率、矽鋁率和矽鐵率均較高,分別為3.0-3.3、3.8-4.3、13-16之間。粘粒的交換量高達55-60me/100g。K2O的含量多數在26%-30%。

(2)鐵錳氧化物特徵。砂姜黑土中鐵錳氧化物的遷移與積累,反映了半水成土的特徵。砂姜黑土形成過程中常受季節積水影響,土體中氧化還原作用強烈,鐵錳氧化物的遷移與積累明顯,形成銹紋斑、鐵錳斑與結核。

(3)土壤結構特徵與脹縮性能。砂姜黑土的結構具有兩個突出的特點:其一是土壤質地粘重的耕作層在冬季經過冰凍以後,形成稜角明顯的非水穩性碎粒狀結構(過去曾稱“凍粒”結構);其二是心土層具有灰色膠膜的稜柱狀結構。具有稜角碎粒狀結構的耕作層,鬆散如砂,在春旱期能起到一定的復蓋保墒作用,但其本身並不蓄水保墒,加上結構無水穩性,所以保墒抗旱作用有限。殘留黑土層或過渡層的稜柱狀結構,由大小不等的稜柱狀或棱塊狀結構構成,乾旱時結構體之間產生裂隙,致使毛管水被切斷,不利於蓄水保墒,加之結構體很緊實,作物根系水平生長受抑制,故常見根系沿結構裂隙下伸。砂姜黑土的結構特徵與其具有強烈的膨脹性和收縮性相關。

(4)粘粒礦物組成。早在20世紀60年代便已發現砂姜黑土的粘粒礦物組成以蒙脫石為主,其次為水雲母,還有少量高嶺石。黑土層蒙脫石的含量在50%-60%,耕作層也達40%以上。蒙脫石具有強烈的膨脹性和收縮性,故砂姜黑土遇水膨脹,遇旱收縮,以致形成楔形自然體和滑擦面等變性土的特徵。

(5)土壤腐殖質組成。砂姜黑土的腐殖質組成和性質具有如下特徵:①活性腐殖質的相對含量極低,一般只占全碳量的2%-5%,這與長期施用有機肥料較少,腐殖質結構簡單和易於分解有關。②腐殖酸的相對含量較低,只占全碳量的23℅-37%,肥力高的土壤略高。③腐殖質中殘渣的相對含量較高,占全碳量的62%-80%,且以難以分解的胡敏素為主,這可能是砂姜黑土肥力較低原因之一。④腐質質中胡敏酸與富里酸的比值較大,在0.7-1.1之間,大於棕壤和黃棕壤,尤其大於紅壤和黃壤,但卻小於東北的黑土和黑鈣土。⑤胡敏酸光密度值(E4)較大,E4/E6比值較小,在4.1-4.5之間。胡敏酸的光密度值愈大,其芳化度愈高,而分子量也愈大,故土壤顏色愈深。這可能是砂姜黑土有機質含量雖低,而土壤顏色較深的重要原因之一。

(6)土壤無機磷組成。砂姜黑土的無機磷一般區分為鋁-磷、鐵-磷、閉蓄態磷和鈣-磷,同時鈣-磷又可區分為二鈣-磷、八鈣-磷和十鈣-磷。砂姜黑土的磷索以無機磷為主,占全磷量的75%-90%以上,有機磷一般只占全磷量的10%-25%。砂姜黑土的無機磷組成中以鈣-磷為主,占無機磷總量的50%-80%;閉蓄態磷次之,占無機磷15%-20%;鐵-磷和鋁-磷含量較低,而且兩者含量相近,分別占無機磷的5%-10℅和3℅-10%;在鈣-磷組成中以十鈣-磷為主,占無機磷總量的60%-75%;八鈣-磷次之,占5%-15%,二鈣-磷最少,只占1%-3℅與速效磷含量相近。不同肥力水平的砂姜黑土,其無機磷組成有較大差別,即二鈣-磷、鋁-磷、鐵-磷和八鈣-磷的含量以高肥類型的為多,十鈣-磷以低肥類型為多,而閉蓄態磷則無規律可循。這說明二鈣-磷、鋁-磷、鐵-磷和八鈣-磷對提高作物產量有重要的作用。

(7)土壤養分狀況。砂姜黑土養分狀況的主要特點是有機質含量不足,嚴重缺磷少氮,但鉀素較為豐富.自20世紀80年代以來,隨著化學磷肥的連年施用,有些田塊速效磷的含量明顯提高;緩效鉀和速效鉀的含量均屑豐富,目前一般作物還不甚缺鉀。砂姜黑土中有效微量元素的分布狀況是耕作層明顯高於下部的土體.砂姜黑土有效錳、鐵的含量較高,有效銅含量適中,而有效鋅、硼、鉬的含量過低。

利用與改良

(一)低產因素砂姜黑土在20世紀60年代以前大部分屬於低產土壤,其低產因素可概括為:農田基本建設差,農業生產管理不善以及生態條件不良;水災(明澇與暗漬)和旱災(春旱、秋旱和冬旱)危害頻繁;土壤用養失調,有機質含量低,缺磷少氮,並缺少鋅、硼、鉬等微量元素;土壤質地過粘,結構不良和脹縮係數大等。

(二)生產潛力砂姜黑土具有很大生產潛力,主要是,(1)區域地勢平坦,土體深厚,砂姜層位低,耕地面積大且分布集中連片,有利於發展機械化耕作,具有綜合開發利用的規模優勢。(2)熱量條件較好,降水量也較多,有利於發展一年兩熟制。(3)地下水位淺,水源豐富,水質好,有待進一步開發利用。(4)中低產土壤面積大(占80%以上),宜於發展多種糧食作物(小麥、玉米、水稻、大豆等)和經濟作物(花生、大蒜、芝麻、棉花等),增產潛力大。(5)綜合治理投資少,但見效快,經濟效益高。(6)交通較為方便,靠近開放城市,在開發後,大量農副產品就地運銷。

(三)治理和開發砂姜黑土的低產因素是多方面的,因此必須採取綜合治理措施用緊密結合,同時要開發與合理利用緊密結合,才能充分發揮資源優勢,提高效益。其主要開發與治理途徑為:(1)排灌結合,旱澇兼治,開發地下水資源,發展旱作補充灌溉。(2)調整糧食作物和經濟作物的種植結構,做到合理輪作換茬。(3)大量元素肥料與微量元素肥料結合,科學施肥,爭取均衡增產。(4)農牧結合經營,提高土壤有機質含量,更新腐殖質,抑制土壤的脹縮性。根據水源和地勢條件,適當發展水稻種植。砂姜黑土的綜合治理和開發利用,均需因地制宜和因時制宜。所謂“因地制宜”,就是要根據砂姜黑土的特性及所在地的實際情況,制定適當的計畫和採用適宜的措施。所謂“因時制宜”,就是要考慮各地的砂姜黑土所處在的不同治理階段,分別制定適當的計畫和採用適當措施。

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