棕壤

棕壤（brown earth）也稱棕色森林土，是暖溫帶落葉闊葉林和針闊混交林下形成的土壤，棕壤地區氣候條件的特點是夏季暖熱多雨，冬季寒冷乾旱，年平均氣溫為5～14℃， 10℃以上的積溫為3400～4500℃，季節性凍層深可達50～100厘米，年降水量約為500～1000厘米，乾燥度在0.5～1.0之間無霜期120-220天。但由於受東南季風、海陸位置及地形影響，東西之間地域性差異極為明顯。

歐洲分佈廣泛，如英、法、德、瑞典、巴爾幹半島和原蘇聯歐洲部分的南部山地等。在北美分佈與美國東部，在亞洲主要分佈於中國、朝鮮北部和日本。棕壤在中國的分佈，縱跨遼東與山東半島，帶幅大致呈北方向。另外，在半濕潤半乾旱地區的山地，如燕山、太行山、嵩山、秦嶺、伏牛山、呂梁山和中條山的垂直帶譜的褐土或淋溶土之上以及南部黃棕壤地區的山地上部有棕壤分佈。

棕壤呈微酸性至中性反應，pH在6.0-7.0之間，鹽基飽和度與pH呈正相關。鹽基飽和度多在50%以上，高者可達80%以上；而少數棕壤pH17me/100g）的現象，這與成土母質的岩性不同有很大關係。

棕壤在濕潤暖溫帶生物氣候條件下，成土地球化學過程的特點是，在弱酸性環境介質以及淋溶和排水條件下，原生礦物的蝕變，促進水雲母和綠泥石轉化為蛭石。礦物蝕變過程主要是黑雲母-水雲母-蛭石（綠泥石），長石-水雲母-蛭石-蒙脫石-鋁蛭石-高嶺石。因此，不論水平分佈或是山地垂直帶的棕壤，其指示性粘粒礦物均以水雲母、蛭石為主。

棕壤多為農林業用地，其養分狀況，特別是土壤有機質及氮素營養有很大變化。棕壤的磷、鉀含量狀況取決於成土母質含磷、鉀礦物的種類和數量。

棕壤在上述成土條件和成土作用下，形成的剖面基本層次構造是O-A-Bt-C；

質地多為壤土至壤粘土，某些棕壤性土質地更輕，多為砂質壤土。在自然植被下，表土有凋落物層（O）和腐殖質層（A），但O層並不明顯。棕壤耕作后，表土層的暗色腐殖質層消失而形成耕作熟化層（A1）。表土層之下為粘化特徵明顯的心土層（Bt）（有時有AB層），通常出現在28-50厘米以下，厚度變幅較大，色澤為紅棕色或棕色，質地粘重，粘粒（25%，棱塊狀結構，結構面常被複鐵錳膠膜，有時結構體中可見鐵錳結核，心土層之下為母質層（C），通常近於母質本身色澤：花崗岩半風化物多呈紅棕色，而土狀堆積物多呈鮮棕色，基岩風化物常含有一定量的礫石。

棕壤與褐土是分佈於中國的溫暖帶濕潤森林和半濕潤的乾旱森林與灌木草原的淋溶土和半淋溶性土壤，一般處於北緯36~44°，東經112~128°之間的高平原地形部位，包括遼東半島、山東半島、燕山南麓、華北平原及太行山兩側，黃土高原東南麓及關中平原等地，在行政上包括吉、遼、魯、冀、京、津、晉、陝等省、市、區，是我國北方的主要農業與水果產區。特別是小麥、玉米、棉花等三大作物，以及蘋果、梨、板栗等鮮干水果。

1、剖面構型：如前所述，棕壤的剖面層次構造為O2（O1）-A-Bt-C型。

2、剖面通體呈不同程度的棕色。

3、土壤陽離子交換量為15~30cmol（+）/kg，交換性鹽基以Ca2+為主，其次為Mg2+，而Na+、K+甚少；鹽基飽和度多在70%以上，同一剖面沒有明顯變化，而不同亞類之間變化較大。土壤呈中性—微酸性反應，pH為5.5~7.0，無石灰反應。

4、土壤機械組成：土壤質地因母質類型不同而變化較大，發育於片岩、花崗岩等岩石風化殘積物上的棕壤質地較粗，表土層多為沙壤土或壤質沙土，剖面中部多為粉質壤土，而坡積物或黃土狀母質發育的棕壤，質地較細，表層為粉質壤土，剖面中部為粘壤土或更粘。但總的來說，在發育良好的棕壤中，由於粘化作用而使澱積層質地普遍偏粘。

5、礦物分析：棕壤的粘土礦物以水雲母為主，還有一定量的蒙脫石、高嶺石和少量的蛭石與綠泥石。粘粒（<0.001mm的SiO2/Al2O3一般為2.33，全量鐵錳（Fet、Mnt），遊離鐵錳（Fed、Mnd）和活性鐵錳（Feo、Mno）均有明顯淋溶澱積現象，即其含量有隨深度而增加的趨勢。鐵錳的遊離度較高，Fed/Fet大體在25%~35%之間，Mnd/Mnt為50%~70%；鐵的活化度（Feo/Fed）多低於15%，個別可達16%~18%，而錳的活化度（Mno/Mnd）則甚高，可達100%。褐土則上下變化不大，不論是鐵錳的遊離度或活化度均較棕壤低，這也是棕壤和褐土的區別之處。

6、土壤水分物理特性：發育良好的棕壤，特別是發育於黃土狀母質上的棕壤，質地細，凋萎係數高，達10%左右，田間持水量亦高，達25%~30%，故保水性能好，抗旱能力強。據瀋陽農學院兩年定位觀測，棕壤的水分年動態變化有如下特點：表層30cm的水分季節變化最明顯，80cm以下相當穩定；每年3~6月分為水分消耗時期，7~11月為水分補給時期。對作物供水來說，除5~6月份土壤水分缺少外，其餘時期均相對充足。

棕壤的透水性較差，尤其是經長期耕作后形成較緊的梨底層，透水性更差。在坡地上降水由於來不及全部滲入土壤而產生地表徑流，引起水土流失，嚴重時，表土層全部侵蝕掉，粘重心土層出露地表，肥力下降；在平坦地形上，如降水過多，表層土壤水分飽和，會發生澥、澇現象，作物易倒伏，生長不良。

棕壤的形成過程的基本特點是：有明顯的淋溶作用、粘化作用和較強烈的生物積累作用。1、淋溶作用：棕壤在風化過程和有機質礦化過程形成的一價（Na+、K+）礦質鹽類均已淋失，二價（Ca2+、Mg2+）鹽類除為土壤膠體吸附外，遊離態的大部分淋失，故土壤一般呈中性偏酸、無石灰反應，鹽基不飽和。高價的Fe、Al、Mn則有部分遊離，鐵錳遊離度分別在25%~30%和50%~70%，並有明顯淋溶澱積現象，在剖面的中、下部結構體表面呈棕黑色鐵錳膠膜形態。2、粘化作用：在溫暖濕潤的氣候條件下，化學風化較強烈，土壤發生粘化作用，包括土壤中粘粒的形成和粘粒在土壤中積聚兩個方面，即殘積粘化和淋移澱積粘化。前者是土體內風化作用所形成粘粒的就地積聚，後者是風化和成土作用形成的粘粒礦物，分散於土壤的水分中成為懸液，沿結構間的縫隙或其它大的孔隙隨水下移，至一定深度，由於水分減少，粘粒澱積，或是帶負電荷的粘粒在鹽基較多的下層電性被中和而凝聚，從而使粘粒在下層積聚，形成了粘粒澱積層。所以淋移粘化分佈的剖面層位較低。棕壤的粘化作用，一般以淋移澱積粘化為主，殘積粘化為輔。粘粒澱積層的特點，一是在結構體表面可以看到光學定向的粘粒膠膜；二是澱積層中粘粒含量要比上部淋溶層高，Bt層的粘化係數≥1.2。剖面中、下部粘粒(0.002mm)含量與表面之比>1.23、生物積累作用：棕壤在濕潤氣候條件和森林植被下，生物積累作用較強。表現在：（1）在濕潤的森林植被下形成大量的有機質或腐殖質的積累，特別積聚於表層。（2）棕壤雖然因淋溶作用而使礦質營養元素淋失較多，但由於闊葉林的存在，以枯枝落葉形式向土壤歸還CaO、MgO等鹽基較多，可以不斷補充淋失的鹽基，並中和部分有機酸，因而使土壤呈中性和微酸性，而沒有灰化特徵。這種在土壤上部土層中強烈進行著灰分元素的積聚過程，使棕壤在其形成過程中，創造和保持了較高的自然肥力。（3）在木本植物及濕潤氣候條件下，形成的腐殖質以富里酸為主，H/F為0.47~0.82；開墾耕種后形成胡敏酸的量則有所增加。

棕壤根據其主要成土過程所表現的程度和有關附加成土過程的影響可劃分為棕壤、酸性棕壤、白漿化棕壤、潮棕壤和棕壤性土五個亞類，這裡介紹棕壤四亞類的剖面形態。

它是最近似於棕壤中心概念的亞類，相當於美國土壤系統分類中濕潤淋溶土，淡色始成土；聯合國土壤分類中的普通淋溶土，土壤剖面構型為（O）-A-Bt-C，其它可參考上述典型的剖面形態及其診斷特徵。

酸性棕壤是一種鹽基不飽和，具有較強的酸性，但又無灰化特徵的棕壤，相當於美國土壤系統分類系統中的不飽和淡色始成土，聯合國土壤分類中的不飽和雛形土，酸性棕壤有如下特點：

1、酸性棕壤多發育在花崗岩、片麻岩、混合岩、石英岩、非鈣質沙頁岩的殘積、坡積物上，常含有較多的石塊和沙礫，質地偏沙，且不均一，多為壤質沙土至沙壤土，有時甚至出現沙土。

2、剖面構型一般為A-（Bt）-C型。A層較厚，一般為30cm左右，B層不很發育。沒有明顯的粘粒和鐵錳澱積，這是因為：酸性棕壤在生物化學風化作用下，Ca2+基本被淋失，原生礦物的雲母間層間K+被水解釋出，代之以H，而形成伊利石，繼而在Al、Al（OH）2+、等影響下，使伊利石型粘粒轉化為蛭石，這些鋁離子中和蛭石上的負電荷形成島狀複合鋁離子——Al（OH）2+，而形成抗懸移的凝聚劑，從而使粘粒的淋溶作用微弱。

3、酸性棕壤的陽離子交換量變化很大，一般是表層大於下層，表層可達20~40cmol/kg克土表層以下迅速降低到7~14cmol/kg。鹽基飽和度除表層為60%~90%外，以下個層多低於50%，甚至可低於20%。水解性酸和交換性酸含量均較棕壤其它各亞類高，分別為3.7~20cmol/kg和0.1~4.3cmol/kg。交換性鋁大於交換性氫。土壤呈酸性至微酸性，pH值多在4.5~6.0之間，是棕壤地區酸性最強的土壤。

4、粘土礦物以高嶺石、蛭石和綠泥石為主，有一定量的水雲母和少量蒙脫石。粘粒的化學組成中，SiO2的含量低於普通棕壤，而Al2O3和Fe2O3略高於普通棕壤，故硅鐵率和硅鋁率都明顯小於普通棕壤。

白漿化棕壤是指腐殖質層或耕層以下具有“白漿層”（E）的棕壤，這是區別於棕壤其它各亞類最重要特徵。相當於美國土壤系統分類中的舌狀濕潤淋溶土與弱度發育濕潤淋溶土，聯合國土壤分類中漂白淋溶土。

白漿化棕壤主要分佈與低山丘陵、崗地的緩坡及波狀平原，並與普通棕壤呈鑲嵌狀分佈。成土母質為坡積物、洪積物、黃土狀沉積物和沖積坡積物。其主要特徵是：

1、剖面層次構造為A-E-Bt-C型。在腐殖質層或耕層以下有一個白漿層（E），結構不明顯或略呈片狀結構，多無鐵子；澱積層多呈棕色，質地粘重，棱塊狀結構，結構面有明顯的鐵錳膠膜和SiO2粉末。

2、質地剖面呈明顯的“二層性”，即表層和白漿層質地偏沙，而澱積層質地偏粘。這是造成土壤季節性滯水飽和或發生側滲而發生白漿化過程的重要原因。

3、陽離子交換量為6~23cmol/kg，白漿層較上、下層均低；鹽基飽和度偏低，通常為48%~91%，水解性酸和交換性酸均較普通棕壤高，分別為1~17cmol/kg和0.01~3.0cmol/kg，但低於酸性棕壤，水浸液pH5.3~6.8，表層和白漿層略低於澱積層，而鹽浸液pH則變化不大，說明淋溶作用不強。

4、白漿化棕壤的土體化學組成在剖面中分異明顯。白漿層及其上層的硅鐵率較大，通常為37.6~67.1，而澱積層較小，通常為22~35；硅鋁率也有同樣的變化趨勢，而白漿化棕壤的粘粒硅鋁率2.50~3.00，在同一剖面中比較一致，剖面無分異。

主要特徵與普通棕壤相同，但由於其分佈於丘陵坡地的坡腳和山前傾斜平原，地形平坦，地勢較低，地下水位3~4m雨季可短期上升到3m以內，使底土層產生瀦育化過程，常有銹紋銹斑和鐵錳結合。相當於美國土壤分類中的潮濕弱發育濕潤淋溶土，聯合國土壤分類中的潛育淋溶土，其主要特徵是：

1、土層深厚，一般超過1m，上下層均為壤質土，通透性較好，易耕作。

2、養分含量豐富，保肥性好。有機質含量較高，達15g/kg~20g/kg，甚至更高，全氮和全磷均大於1g/kg，全鉀大於20g/kg，陽離子交換量也超過20cmol(+)/kg。

3．土壤水分也較豐富，一般不出現旱澇現象。底層土壤受季節性地下水影響，故有銹

斑出現。在遼寧東部山區部分地區。由於受側滲水的影響，春季土壤發生冷漿現象。(五)棕壤性土處於弱度發育階段剖面分化不明顯的一類棕壤，土層薄AC型石質性粗骨性。