富鋁土

富鋁土

本綱土壤是在熱帶和亞熱帶濕潤氣候條件下,土體中的鋁硅酸鹽礦物受到強烈分解,鹽基不斷淋失,而氧化鐵、鋁在土壤中殘留和聚集所形成的土壤,其中氧化鋁的穩定性最強,因而稱之為富鋁土。

概述


本土綱(Oxisol)、老成土綱(Utisol);相當於聯合國分類的網紋土(Plinthosol)、高活性強酸土(Alisol)、鐵鋁土(Ferralsol)、強風化粘磐土(Nitosol)、低活性淋溶土(Lixisol)、低活性強酸土(Acrisol)等單元。它包括的土類有:磚紅壤、磚紅壤性紅壤、紅壤和黃壤等。磚紅壤相當於美國分類的強風化正常氧化土(Acrorthox);相當於聯合國分類的網紋土、高活性強酸土、鐵鋁土、強風化粘磐土。磚紅壤性紅壤相當於美國分類的暗紅色濕潤老成土(Rhodudult);相當於聯合國分類的低活性淋溶土、強風化粘磐土、低活性強酸土。紅壤相當於美國分類的弱發育濕潤老成土(Hapludult);相當於聯合國分類的低活性強酸土、強風化粘磐土。黃壤相當於美國分類的不飽和淡色始成土(Dystrochrept);相當於聯合國分類的低活性強酸土。
本土綱廣泛分佈。在亞洲東南部、非洲中部、北美洲東南部和南美洲北部,都有大面積分佈。此外在歐洲地中海地區和澳大利亞北部也有較小面積分佈。本土綱在全世界總面積約2794.5萬平方公里,占陸地面積的20.25%。在中國分佈於南方熱帶、亞熱帶地區,大致北起長江兩岸,南至南海諸島,東起台灣、澎湖列島,西達雲貴高原橫斷山脈,包括海南、廣東、廣西、福建、台灣、江西、湖南、雲南、貴州、浙江以及安徽、湖北、四川、江蘇與西藏南部的一部分地區,涉及十五個省、區,總面積14.96萬平方公里,約佔全國總面積的15.7%。

成土條件


年降水量為1200—2500毫米,年平均氣溫為15—28℃,≥10℃積溫為4500—9000℃,最冷月均溫2—15℃,最熱月均溫為28—38℃。在我國本土綱受季風氣候所控制,表現明顯乾濕季交替的特點。

自然植被

本土綱分佈區自然植被是以熱帶雨林、季雨林、南亞熱帶季雨林和亞熱帶常綠闊葉林為主。磚紅壤分佈區自然植被是熱帶雨林或季雨林,最主要的有樟科無患子科大戟科番荔枝科茶科山毛櫸科等植物,林木層次複雜,有很多附生植物藤本植物。磚紅壤性紅壤分佈區自然植被主要是南亞熱帶季雨林,溝谷內常有部分熱帶植物,其南緣植被以熱帶成分為主,代表的科屬有蘇木科含羞草科蝶形花科、番荔枝科,龍腦香科等,林內也有攀緣藤本及附生植物,種類複雜。紅壤分佈區自然植被主要是常綠闊葉林,主要有殼斗科、樟科、茶科、冬青科山礬科木蘭科等,林木層次簡單,藤本和附生植物很少。黃壤分佈區自然植被為亞熱帶常綠闊葉林、常綠-落葉闊葉混交林以及熱帶山地濕生常綠林,在生境濕潤之處,林內苔蘚類與水竹類植物生長繁密。

地形、母質

富鋁土分佈區的地形以山地丘陵為主,成土母質為各種酸性和基性岩,並以富鋁風化殼為主。磚紅壤和磚紅壤性紅壤主要分佈於丘陵台地及平緩低地,淋溶作用強烈,磚紅壤在玄武岩等鐵質富鋁風化殼上較易發育,磚紅壤性紅壤在花崗岩等硅鋁質富鋁風化殼上較易發育。紅壤多分佈在高丘及低山地區,起伏稍大,常見母質為第四紀紅色粘土和砂岩硅鐵質和硅質富鋁風化殼。黃壤常見於海拔高達800~1000米的山地上,常見母質為砂岩和花崗岩等硅質和硅鋁質富鋁風化殼。

成土過程


富鋁土是脫硅富鋁化過程和生物富集過程這兩方面共同作用形成。

富鋁化過程

由於本土綱處於高溫多雨的氣候條件之下,具有充足的能量和動力使土體中原生礦物受到深刻的風化,以致硅酸鹽類礦物強烈分解,產生了以高嶺石為主的次生粘土礦物和遊離氧化物。而分解過程中產生的可溶性產物受到下降的滲透水淋溶而流失,在淋溶初期,水溶液近於中性反應,硅酸和鹽基流動性大而淋溶流失多,而鐵、鋁氧化物因流動性小而相對積累起來,當鹽基淋失到一定程度,以致土層上部呈酸性反應時,鐵鋁氧化物開始溶解而表現出較大流動性。由於土層下部鹽基含量較高,酸度較低,以致下移的鐵、鋁氧化物達到一定深度時即發生凝聚沉澱作用,而且一部分的鐵、鋁氧化物在旱季還會隨毛管水上升到達地表,在炎熱乾燥的條件下發生不可逆性的凝聚。這種現象的多次發生,遂使上層土壤的鐵鋁氧化物愈聚愈多。據研究,我國富鋁土,硅的遷移量均在40—70%之間,鎂、鉀、鈉的遷移量一般在80—90%,鈣幾乎接近100%。鐵的富集量7—25%,鋁達10—20%。土壤膠體的硅鋁率在1.5—2.5之間,富鐵鋁係數一般均小於1,土壤膠體鐵的遊離度為46—88%。這些指標反映出我國富鋁土的脫硅富鋁化作用的一般特點。
在不同熱量帶下所發育的富鋁土,其所表現的富鋁化作用的強度是不同的,這從一些診斷指標中可以得到反映。熱帶的磚紅壤,南亞熱的磚紅壤性紅壤和亞熱帶的紅壤,硅的遷移量分別是41—72%,38—70%,36—68%,富鐵鋁係數分別為0.85±0.16,0.79±0.14;0.51±0.11,土壤膠體的硅鋁率,分別為1.87±0.23,2.01±0.3,2.27±0.27,土壤膠體鐵遊離度分別為84.5±40,66.1±60,48.22±2.2。從礦物的組成來看,紅壤的特點是伊利石迅速減少,氧化鐵礦物顯著增多,高嶺石化逐漸加強;磚紅壤性紅壤中伊利石所剩無幾,以高嶺石占絕對優勢三水鋁石時隱時現;磚紅壤的特點是氧化鐵礦物很多,其他礦物與磚紅壤性紅壤無本質區別,僅是數量上的增減,只有基性岩風化殼上的磚紅壤才經常伴有不少三水鋁石。由此可見,隨著水熱作用的加強,風化度高的礦物不斷增多,鐵鋁氧化物礦物迅速積累,硅鋁率迅速變小。然而黃壤礦物組成較為特殊,除出現高嶺石、伊利石外,還有較多的三水鋁石。不過,三水鋁石不一定是高嶺石的分解產物。如果有足夠的熱量條件而淋溶作用又強也有利於三水鋁石的形成。黃壤分佈的地形部位較高,又多發育在砂性母質上,淋溶作用較強。這可能是造成三水鋁石較多的原因。
富鋁化作用也因母岩的性質而有差別,如玄武岩上發育的紅壤或磚紅壤,其SiO2和鹽基的遷移量要比花崗岩上發育的相應土類高出30%左右。鐵鋁的富集作用也較明顯。它除了有較強富鋁化作用外,還表現出明顯的鐵質化。富含硅酸鹽石灰岩風化形成的富鋁風化殼,其鋁的含量較鐵質為高,二氧化硅含量相對較低。第四紀紅粘土上多形成硅鐵質富鋁風化殼。花崗岩及淺海沉積母質將分別形成硅鋁質及硅質富鋁風化殼。脫硅富鋁化是一種地球化學過程,它是富鋁土形成的基礎,它進行於古氣候條件下,然而對近代富鋁土滲透水的化學組成研究結果表明硅的含量相當高,而鐵、鋁含量均較低,這說明富鋁土在現代生物氣候條件下仍然繼續進行脫硅富鋁化作用。所以富鋁土既有古風化殼的殘留特徵,又承受近代富鋁化作用的影響。

生物富集過程

許多國外學者把脫硅富鋁化作用看成富鋁土形成的唯一過程,其實,這只是一種基本過程,在這一過程的基礎上還進行著強烈的生物富集作用,這兩個過程相互作用的結果才形成富鋁土。如果只有前一個作用而沒有后一作用,其產物充其量不過是一種富鋁風化殼。而強烈的生物富集作用使富鋁土具有強烈的物質和能量循環,從而可能在古風化殼上進行一種新的土壤形成作用,改造風化殼而形成土壤。當然,任何土壤都存在生物富集作用,但富鋁土的生物富集作用卻表現出“強烈”的特點,因此它在土壤形成過程中的作用尤為突出。研究表明,熱帶雨林下發育的磚紅壤,森林凋落物(干物質)每年每公頃達11550公斤,熱帶次生林下為10200公斤,而溫帶地區只有3750公斤,前者比後者高2.7—3.0倍。本土壤分佈區所生長的植物不只生長量大,而且其殘體的轉化也極迅速,營養元素的生物小循環周期短,如熱帶植物殘體的年分解率為57—78%(以橡膠芒萁為例),而較北亞熱帶植物高1—2倍。因此,它的生物自肥能力較強。不過這些營養元素不是固定保持在土壤里,而處於不斷循環過程中,一旦植被受到破壞,將會引起強烈的水土流失土壤肥力就會明顯下降。本區的自然植被以森林為主,土壤有機質的表聚性十分明顯,腐殖質組成較為簡單,活動性較大,以富里酸為主,表土的胡敏酸/富里酸比值一般均在0.8以下,心土和底土多在0.4以下,富里酸的數均分子量在680—780之間,較黑土的富里酸小。在胡敏酸中,以活性胡敏酸佔優勢(75—95%)。富鋁土的腐殖質組成受著生物氣候條件的影響,如磚紅壤的腐殖質較紅壤簡單,而且活動性也較大。熱帶雨林下的磚紅壤,其胡敏酸/富里酸比值較相鄰的竹林下為低,活性胡敏酸則量較高;松芒萁群落下的紅壤、磚紅壤,其胡敏酸/富里酸比值較相鄰的其他植被類型下的同類土壤高。母岩條件也影響著富鋁土的腐殖質組成,在同一地區內,發育於石灰性母質的富鋁土,胡敏酸/富里酸比值要比毗鄰非石灰性母質的富鋁土高,而活性胡敏酸含量卻顯著降低了。富鋁土上的植物的灰分含量一般很低,大多在500—600克每千克左右,氮、硫、磷、鈣、鈉、鉀、鐵等含量都比鈣質土和鹽漬土上的植物中含量來得低,而錳的含量略高,鋁的含量特別高,一般為0.5克每千克左右,有的在8克每千克以上,這要比鈣質土和鹽漬土上的植物含鋁量高出數倍至百倍。而且在植物分解過程中,鮮葉中含量較多的鈣、鎂、氮、硫等元素不斷淋失,其損失量達20—40%左右,而鮮葉含量較少的鋁、鐵、硅等則相對累積,在殘落物中這類元素比鮮葉增加4—8倍,這就加深了對土壤富鋁化作用的影響。所以說,脫硅富鋁化作用和強烈的生物富集作用是富鋁土形成的統一而不可分割的兩個過程。

主要性狀


診斷層和診斷特性

診斷富鋁土是以表現出中度以上富鋁化特徵的土層為依據。這一診斷層在我國稱之鐵鋁層,它部分相當於美國分類制的氧化層。鐵鋁層和氧化層在診斷項目和指標上雖然存在若干差異,但均以反映富鋁化的強度作為診斷依據。其診斷的主要特徵如下:
1.中度以上的富鋁化作用表現在於:礦物分解、鹽基和二氧化硅淋失作用十分強烈。粘粒礦物組成中以1:1型高嶺石類粘土礦物和鐵鋁氧化物佔優勢,僅含有少量2:1型蒙脫石類或2:1:1 型鋁間層過渡性粘土礦物。礦物風化析出的氧化鐵以赤鐵礦針鐵礦形式在土壤中產生明顯富集;同時,鋁離子除進入交換性複合體,招致高度鋁飽和外,還以三水鋁石形式存在。因此,這一土綱的土壤粘粒部分具有較低的陽離子交換量和硅鋁分子率。CECpH7/粘粒百分數比率,美國土壤分類制中的氧化層規定為≤0.16,我國土壤系統分類鐵鋁層規定為≤0.24。氧化鐵富集,而且鐵的遊離度增大,具體指標是:遊離Fe2O3≥20克每千克土或遊離Fe2O3/全Fe2O3≥0.40。
2.有些土壤粘粒部分的陽離子交換量或硅鋁分子率的高低與富鋁化作用的程度並不完全相吻合。例如,有些土壤由於母質中含有較多的雲母類礦物,當風化初期雲母轉變為水雲母時,粘粒部分的陽離子交換量可降低至與以高嶺石類佔優勢的土壤一樣低;又如,在南方山區濕度大的一些土壤中,礦物質淋溶作用非常強烈,風化析出的二氧化硅與鹽基同時被淋失,當母質中含雲母類礦物較多時,土壤中過剩的鋁離子以羥基鋁形式進入層狀粘土礦物,形成鋁間層過渡性礦物,或當母質中含長石類礦物較多時,在風化初期就可能有過剩的鋁離子形成三水鋁礦,因此,粘粒部分的有效陽離子交換量及硅鋁分子率也可以是相當低的。為了區別這些並不是由於真正高度富鋁化作用所形成的低陽離子交換量和低硅鋁分子率的土壤,或把它們排除在富鋁土綱之外,對用以診斷富鋁土綱的鐵鋁層不僅以其粘粒部分陽離子交換量和硅鋁分子率作為指標,而且還需就其與脫鉀作用相聯繫的K2O含量作出限定。具體指標是:部分亞層細土三酸消化分解物組成中K2O<35克每千克。
3.鐵鋁層的厚度在30厘米以上。

形態特徵

富鋁土如果沒有受到侵蝕,土層一般都較深厚,約達2—3米以上,層次分異雖不太明顯,但仍能劃為:腐殖質層(Ah)、鐵鋁層(Bs)和母質或母岩層(C或R)。在有良好自然植被覆蓋的剖面上還有2—3厘米枯枝落葉層(O)。耕作富鋁土沒有枯枝落葉層,但一般都出現結殼,厚薄不一。凡結殼較厚者,其中多半有平行於地表的橫向裂隙,使之成層片狀結構。各發生層性狀分述如下:
1.腐殖質層 一般厚10—20厘米,濁橙色至濁黃棕色。粒狀或小塊狀結構,疏鬆而多根系,常夾有殘落物和碎屑片。有機質含量因生物氣候條件和利用方式而異。磚紅壤、紅壤和黃壤各處於不同的生物氣候條件下,本層有機質含量分別為40.4±14.1克每千克土、43.9±17.8克每千克土和66.9±34.3克每千克土。如植被破壞,遭受侵蝕,有機質含量將明顯下降,可低至10克每千克上以下。在耕作富鋁土中,各地區的有機質含量不同。在旱作利用方式下,以華南、滇南地區有機質含量較高,為26.8±12.0克每千克土,西南地區次之,為19.3±12.8克每千克土,華中地區又次之,為15.7±6.1克每千克土。若用於種植水稻,其有機質水平要比旱作地有所提高。
2.鐵鋁層 這是富鋁土的重要診斷層,呈暗紅色至黃棕色,緊實粘重,孔隙較少,<0.01毫米粘粒含量可達50~70%,粘土礦物中以1∶1型(高嶺石類)或鐵鋁氧化物佔優勢。多呈塊狀或棱塊狀結構,在孔壁或結構面上常出現澱積的粘粒膠膜、或鐵結核。具有前述所規定的診斷指標。本層底部常因地下水位季節性升降而引起鐵質的氧化還原交替作用,可能出現紅白色網紋交替的網紋層,有的剖面在網紋中還夾有粗石英顆粒。
3.母質層 常見有玄武岩、玢岩發育的鐵質富鋁風化殼,石灰岩、白雲岩發育的鋁質富鋁風化殼,淺海沉積物發育的石英質富鋁風化殼,第四紀紅色粘土發育的硅鐵質鐵鋁風化殼,砂岩、紅砂岩發育的硅質鐵鋁風化殼,某些板頁岩發育的鉀硅質准鐵鋁風化殼。
受到新構造運動影響的富鋁土,往往出現一些特殊剖面,如重疊剖面、埋藏剖面等。富鋁土若受到侵蝕,則會出現富鋁層、甚至網紋層裸露地表的現象。
富鋁土的微形態學的一般特徵是:土壤基質(<0.01毫米)一般呈黃棕色、亮紅棕及暗紅色,有微團聚作用,除有雛形團聚體微結構外,有時還有團粒(0.1~0.15毫米)及微團粒(0.05~0.07毫米)。土壤基質內出現很多蠕蟲狀孔隙、蠕孔、囊孔。有鐵質化顆粒碎屑、鐵質化岩屑,有時在裂隙壁上有鐵質浸滲或鐵質粘粒膠膜,有時在顆粒周圍有遊離氧化鐵滲出。磚紅壤性紅壤和磚紅壤中可見一定數量的似澱積粘粒膠膜狀風化粘粒或澱積粘粒粒蕊,有時出現澱積一擴散粘粒膠膜,但從數量及形成特點(澱積后膠膜又向土壤基體擴散)看,這類粘粒膠膜可能是殘餘澱積粘化或風化產物。基質內有明顯條紋狀光性定向集結粘粒。玄武岩及老風化殼發育的富鋁土基質呈暗紅色高度膠凝態,並形成相連接的凝聚性團聚體

理化性質

1.物理性質 富鋁土的物理性質,一般說,顆粒較細,排列較緊,粘粒活度低,膨脹較小,並有較多無定形鐵鋁氧化物的膠結作用,因此所形成的團聚體,尤其是微團聚體的水穩定性很強。>0.25毫米的水穩性團聚體可達70—90%,但開墾后水穩性團聚體含量將會下降。正因為富鋁土有較高的微團聚性,因此土體的孔隙度比較高,容重一般為0.8—1.5克每厘米3,總孔隙度為46—63%,而且下層略高於表層,因此,雖然其顆粒較細,排列較緊,但透水性還是較好的,能容忍較大的降水強度,滲透速度k10=6—11.5厘米每小時(k10為水溫10℃時的滲透速度)。不過富鋁土一旦受到雨水打擊,孔隙滲透速度將明顯下降,有的富鋁土滲透係數k10隻有2—3厘米每小時。還有一些富鋁土因有石英顆粒和粘粒相互嵌入呈緊密排列,團聚體的水穩性弱,通透性較差,降水時多形成地表徑流,而難以形成深層貯水。粘質富鋁土的持水孔隙度一般都相當高,土壤的持水性強,但有效水範圍較窄,其中三分之二的有效水集中於2000—30000帕。隨著土壤吸力增加,比水容量急劇下降。因此這種土壤雖處於雨量充沛的條件下,一旦斷水,也易出現旱象。由於大多數富鋁土的微團聚體間的粘結力較小,風乾時土壤的斷裂模數不大,粘粒含量達到60%的富鋁土斷裂模數只有3千克每厘米2左右,這比粘粒含量只有30%多的下蜀黃土還要低。其起始呈現粘著力的含水量較高,大多超過田間持水量的60—80%,甚至超過田間持水量,而一般土壤起始呈現粘著力的含水量大都在田間持水量的60—80%。其最大粘著力較小,多小於15克每厘米2,近似於砂質土的數值,而一般壤質土、粘質土都在15—25克每厘米2之間。許多富鋁土呈現最大粘結力時的土壤濕度接近或超過土壤的流限,這說明了在一定條件下許多富鋁土並不易粘附機具,即使在雨後土壤濕度接近田間持水量時也是這樣。而且由於這些富含微團聚體土壤的透水性較高,如果底層沒有不透水層,那麼表土達到流限濕度的機率較小,易於避免最大粘著力的出現。綜觀富鋁土的上述物理指標,可以看出它的物理機械特性並不差。但是現在有不少地區的粘質富鋁土由於不合理的耕作,引起土壤結構的大量破壞,才出現“天晴一把刀,雨後一團糟”的不良耕性。
2.化學性質
(1)酸性反應 富鋁土全剖面呈酸性反應,pH值一般為4.5—6.0,其酸度主要是由鋁離子所引起的,除表層含有機質較多時可含交換性氫0.2—0.3厘摩爾(+)每千克土外,一般富鋁土的交換性氫量都在0.1厘摩爾(+)每千克土以下,僅佔總酸度的1—3%,其餘全為鋁。鋁在這類土壤的酸度中起主導作用的原因是由於這種土壤如果出現氫離子時,它很易與土壤固相鋁相互轉化,而使有等量的鋁離子釋放出來。富鋁土存在大量鋁離子的結果,除了使土壤呈強酸性反應以外,還由於鋁離子具有極強取代吸附性鹽基離子的能力,從而造成這類土壤中養分陽離子淋失。
(2)代換性能 由於富鋁土含有較多遊離氧化鐵,它是正電荷的主要載體,易受環境的影響而活化或老化,又常以膠膜狀包裹在其他礦物顆粒的外表,氧化鐵對富鋁土的表面性質有較大的影響。因此這類土壤電荷有明顯的可變性,不只是可變負電荷的相對比例較大,而且帶有不同數量的可變正電荷。如江西第四紀紅色粘土上發育的紅壤膠體以高嶺石、伊利石和某些混層礦物為主,含遊離Fe2O3 91克每千克,其1000克中永久負電菏約為16厘摩爾,pH值為7.7時可變負電荷約為7厘摩爾每千克, pH值為3時的正電荷約為3厘摩爾每千克。廣東花崗岩上發育的磚紅壤性紅壤膠體以高嶺石為主,只有極少量2∶1型礦物,含遊離Fe2O3 108克每千克,其永久負電荷約10厘摩爾每千克,在pH7.7時的可變負電荷約為3厘摩爾每千克,pH3時正電荷為3.5厘摩爾每千克。廣東玄武岩上發育的磚紅壤膠體組成以高嶺石、三水鋁石和氧化鐵為主,含遊離Fe2O3 159克每千克,無永久負電荷,在pH3時的正電荷約為5厘摩爾每千克。富鋁土這一特點,反映在許多物理化學性質上。當其pH值由自然條件下的數值提高到7時,凈負電荷增加約60—100%。其陽離子交換量一般是10—25厘摩爾(+)每千克土,低者只有2—3厘摩爾(+)每千克土,這比我國北方土壤陽離子交換量低得多。不過,在自然條件下的富鋁土pH值都在7以下,具有相當數量的正電荷,因此陰離子的吸附量較多,一般被吸附的陰離子是磷酸離子或硫酸離子,因此磷酸固定就成為這類土壤很突出的問題。富鋁土陽離子交換量還有一個特殊的問題:即在一定的pH值條件下,一般土壤陽離子交換量常與交換性陽離子總量接近或無顯著差異。而富鋁土的兩個數值在許多情況下可有很大的差距,經研究表明:交換性陽離子總量僅為陽離子交換量的22—71%,土壤氧化鐵含量越高,這種差距越大。在交換性陽離子中,以鈣、鎂的波動最大,以變異係數(標準差/平均值)表示,鈣、鎂分別是1.14和1.13,而鉀、氫+鋁和鈉則分別為0.75、0.84和0.47。
富鋁土的交換性鹽基總量較低,在自然狀態下,一般是0.5—4厘摩爾(+)每千克,鹽基組成的多少順序是Ca>Mg>K>Na。大多數的富鋁土中鈣占鹽基總量的50—85%以上;鎂佔10—40%;鉀和鈉分別佔1—20%和1—10%。
(3)礦質養分狀況 在良好的植被下,富鋁土的含氮量,磚紅壤、紅壤和黃壤分別為1.67±0.61克每千克土,1.73±0.76克每千克土。植被破壞以致土壤遭到侵蝕后的磚紅壤和紅壤分別為0.80±0.27克每千克土和0.708±0.296克每千克土。在同一旱作利用方式下,華南、滇南地區土壤含氮量最高(1.39±0.77克每千克土),次為西南地區(1.09±0.57克每千克土),再次為華中地區(0.902±0.290克每千克土)。在同一地區,水田土壤含氮量均高於旱地和經濟林木地。富鋁土含磷量多數是很低的。全磷含量在0.44克每千克土以下時,作物都表現出不同程度的缺磷特徵。在雷州半島海南島,由花崗岩和砂頁岩發育的磚紅壤大都是缺磷的,而玄武岩上發育的磚紅壤有一部分缺磷。在湖南、江西和浙江低丘陵地由第四紀紅色粘土和紅砂岩發育的紅壤也大都缺磷,而雲南、貴州、四川等地由基性母岩發育的紅壤和黃壤全磷量大都在0.44克每千克土以上,供磷能力稍好。在無機磷形態中,閉蓄態的磷佔50—80%以上,高者可達95%左右,在非閉蓄態的磷酸鹽中,也以磷酸鐵鹽為主。有機磷的含量因生物活動的強弱而有不同,在有機質含量較高的表土層或耕作層,有機磷可占全磷的20%左右。富鋁土全鉀含量變動範圍也很大,約在0.5—20.3克每千克土,其水平決定於含鉀原生礦物和粘土礦物的種類和數量以及土壤利用方式。緩效性鉀的含量低者只有66毫克每千克土左右,高者達500毫克每千克土以上。在雷州半島、海南島北部以及福建沿海台地由玄武岩、凝灰岩、淺海沉積物、花崗-片麻岩發育的磚紅壤、磚紅壤性紅壤含鉀量最低。華中地區由紅色粘土、紅砂岩母質發育的紅壤,以及貴州、福建、四川高丘陵地由砂頁岩花崗岩發育的黃壤含鉀量中等。在福建、江西、湖南、廣東的高丘陵地風化不深的花崗岩和千枚岩上發育的紅壤含鉀量較高。至於微量元素,富鋁土經常出現缺硼和缺鉬,而鋅、銅、鑽一般是適量的,錳的含量則較豐富。

分類


磚紅壤(Latosol)

主要分佈在熱帶雨林地區。如非洲的剛果盆地,南美洲的亞馬孫平原蓋亞那沿海低地以及巴西高原西北部,澳大利亞北方高雨量地帶,亞洲的印度、斯里蘭卡馬來西亞印度尼西亞緬甸菲律賓、泰國、柬埔寨以及我國的雷州半島、海南島、台灣、雲南等的南部。我國分佈區大致在北緯22°以南。它是本土綱中富鋁化程度最高的一種土壤,一般都有2—3米的紅色風化層,鐵鋁高度富集,富鐵鋁係數0.85±0.16,膠體硅鋁率<2.0,粘土礦物以高嶺石、三水鋁石和赤鐵礦為主,富鋁層較發育,呈暗紅色或黃橙色,棱塊狀結構,有清晰鐵膠膜,常見鐵結核,甚至出現鐵磐層,淋溶作用較強,CECpH7/粘粒百分數<0.05,ECEC/粘粒百分數<0.025。
磚紅壤可分為以下亞類:
1.磚紅壤(Typic latosol)這是磚紅壤中分佈最廣的一個亞類,主要分佈在海南島。雷州半島南部、滇南和台南。具有本土類的典型特徵。
2.紅色磚紅壤,又稱暗色磚紅壤(Red or dark latosol)主要分佈於滇南一帶。本亞類發育於雨林植被之下,生物富集作用較強,地表往往有2—3厘米的枯枝落葉層。腐殖層有機質含量較高,在50克每千克土以上,粘粒下移不明顯,酸性較強,pH4.5左右。常見母岩為花崗岩和片岩
3.黃色磚紅壤(Yellow latosol)主要分佈在滇東南和瓊東一帶。因受季風影響,年降水量比其他的磚紅壤分佈區高500毫米以上,土壤含水量較多,粘粒下移明顯,粘土礦物除高嶺石外,還含有較多針鐵礦,約比紅色磚紅壤多15%,而赤鐵礦含量則少20%。因此,本亞類以鐵鋁層呈黃橙色(7.5YR7/8)為主要特徵。
磚紅壤性紅壤(Lateritic rdd soil)
主要分佈在南亞熱帶季雨林、亞熱帶常綠闊葉林地區。在南美洲、非洲、歐洲的地中海地區、美國東南部、東南亞、我國的東南部都有分佈。在我國,磚紅壤性紅壤分佈區大致在北緯22°— 25°之間,包括滇南的大部、廣西、廣東的南部、福建的東南部以及台灣的中南部。其富鋁化作用略低於磚紅壤而高於紅壤,但仍表現出明顯的富鋁化特徵,富鐵鋁係數為0.79±0.14,膠體硅鋁率<2.0,粘土礦物以高嶺石為主,並含少量三水鋁石和水雲母,富鋁層呈橙色或亮黃橙色,發育程度較磚紅壤弱,淋溶作用也較差。CECpH7/粘粒百分數為0.05—0.15;ECEC/粘粒百分數為0.025—0.09。本土類多發育於花崗岩和其他酸性母岩上,所以土壤質地較磚紅壤輕。
本土類可續分為以下亞類:
1.磚紅壤性紅壤(Typic lateritic red soil)主要分佈於南亞熱帶東部地區(台、閩、粵)和滇中南。土壤屬性具有本土類的典型特徵。
2.黃色磚紅壤性紅壤(Yellow lateritic red soil)集中分佈於滇東南和滇西南的低中山地。受季風影響,年降水量比磚紅壤性紅壤亞類地區高500毫米以上,土壤含水量較多,粘土礦物除高嶺石外,還含有較多針鐵礦,富鋁層出現亮黃橙色。土壤有機質含量比磚紅壤性紅壤亞類稍高。

紅壤(Red soil)

主要分佈於亞熱帶常綠闊葉林地區,在世界上分佈地區與磚紅壤性紅壤相吻合。在我國主要分佈區的東部約起自長江以南至南嶺山地,西部包括雲貴高原中北部和四川盆地南緣地區,大致在北緯25°—31°之間。
紅壤的富鋁化作用也很明顯,但其強度在富鋁土綱中算是較弱的土類。富鋁鐵係數0.51±0.11,膠體硅鋁率2.0—2.4。粘土礦物以高嶺石、水雲母為主,富鋁層呈亮紅棕色或濁黃棕色。CECpH7/粘粒百分數為0.16—0.23;ECEC/粘粒百分數為0.10—0.14。少見網紋層和鐵錳結核,但在第四紀紅色粘土上發育的紅壤,剖面下部出現網紋層較多,這可能是在古氣候條件下所生成的。
本土類續分為以下亞類:
1.紅壤(Typic red soil)本亞類在本土類中面積分佈最大,主要分佈在江西、湖南、湖北、福建和浙江南部低山丘陵及滇中、黔西南高原。具有本土類的典型特徵。
2.黃紅壤(Yellow red soil)本亞類是紅壤向黃壤過渡的類型,主要分佈在鄂東皖南丘陵和湘西、黔東等地。其分佈區濕度比紅壤亞類分佈區大,而熱量略低,土壤受到水化作用,呈棕色,但因乾濕季較分明,水化作用又不及黃壤那麼強,生物積累比紅壤亞類略強,而富鋁化作用略弱。土體中鐵鋁含量稍低,硅的含量稍高,粘粒硅鋁率較紅壤亞類高。
3.褐紅壤(Cinnamon red soil)主要分佈於雲南高原中部及其邊緣的深切谷地和殘丘地帶。本分佈區氣候乾熱,降水量少,有的地區年降水量不及1000毫米,乾濕季明顯,自然植被表現出乾旱的生態特點。土壤酸性較弱,鹽基飽和度一般在48%以上,表層有鈣、鎂累積的趨勢。鐵鋁層的結構面上有明顯的膠膜。粘土礦物組成除以高嶺石為主外還有一定量的水雲母和少量的三水鋁石。
4.紫紅壤(Purplish red soil)本亞類是發育在鈣質紫紅色頁岩風化物上的紅壤,主要分佈在四川、貴州、雲南等省,湖南、江西、浙江、福建、廣東、廣西等省也有分佈,但多不成片,常與紅砂岩發育的紅壤和紫色土交錯分佈。由於母質富含碳酸鈣,在成土過程中延緩了紅壤化過程的進展。土壤淋溶作用相對較弱,交換性鹽基可達50—60%,pH值由上而下逐漸增高,心土層pH值可達6.0—6.5,礦質養分較為豐富,土壤肥力較高。

黃壤(Yellow soil)

廣泛分佈於熱帶、亞熱帶山地和高原。在我國以四川盆地周圍的山地和貴州高原為多,廣西的十萬大山、廣東的六萬大山也是重點分佈區,此外湖南、江西、浙江、福建、台灣等省的山地均有分佈。黃壤除具有富鋁土的一般形成過程外,還因成土環境濕度大,土壤經常保持潮濕,以致有明顯的水化作用,鐵的化合物以含化合水的針鐵礦、褐鐵礦和多水氧化鐵為主,以亮黃棕色為特徵,鐵鋁層尤為明顯。富鋁化作用雖較紅壤弱,但仍較明顯。粘土礦物以蛭石為主,次為高嶺石和雲母,也有三水鋁石出現,但這與磚紅壤中的三水鋁石的形成有所不同,它不是高嶺石進一步分解的產物,而是由母岩中某些原生礦物直接風化而來的。由於三水鋁石的存在,富鋁化作用雖不及紅壤強,但膠體硅鋁率還是比較小的,一般在1.6—1.7之間。淋溶作用較強,澱積現象較明顯,酸度較強,pH值4.5—5.5,有效陽離子交換量和陽離子代換量與紅壤相近,但交換性鹽基含量很低,表土一般不超過10厘摩爾(+)每千克土,鹽基飽和度一般在10—30%之間,剖面中可能出現漂白層或假潛育層。
黃壤可續分為以下亞類:
1.黃壤(Typic yellow soil)主要分佈在貴州高原和湘西、鄂西、桂北部分山地。面積大,分佈廣。具有黃壤土類的典型特徵。
2.表潛黃壤(Surface gleyed yellow soil)多分佈於熱帶和亞熱帶山地頂部和山脊地帶。因枯枝落葉層累積較厚,其下為盤結密織的根層,表層有機質含量較高,有較強吸水作用,因此土壤表層常有滯水,出現了表層潛育化的特徵,土層較薄,一般為60—80厘米之間,淋溶作用較為明顯,富鋁層常出現銹紋、銹斑。

利用與改良


我國富鋁土處於熱帶、亞熱帶的氣候條件下,水熱充沛,生物資源豐富,蘊藏著巨大的生產潛力,是我國熱帶亞熱帶林木、果樹和糧食作物的重要生產基地。2012年利用現狀是:林地約佔一半,水田佔8.59%,旱地佔5.17%,牧地佔3.28%。還有四分之一是荒山荒地。在本土綱分佈區內人口相當密集,而又有相當數量的土地沒有充分地利用起來。所以開發的潛力是很大的。由於本區地形起伏,降水強度較大,在開墾利用中稍有不慎,就會引起嚴重的土壤侵蝕,並致使土壤理化性狀惡化。2012年,全區侵蝕面積占土地總面積的28%,土壤中存在板結、酸性過強、養分不足等各種障礙因素,全區年畝產不足150公斤的低產田佔耕地面積的40%。因此在對富鋁土的合理利用中,應該充分發揮水熱條件的優勢,以建立良好生態系統防止水土流失。並應採取針對性措施,克服瘦、酸、粘等障礙因素,合理開發荒原,因土種植,合理布局,不斷提高土壤肥力,提高生產總值