灰鈣土

荒漠草原區的乾旱土

灰鈣土是暖溫帶荒漠草原區弱淋溶的乾旱土,表層弱腐殖化,土壤有機質含量1-2.5%,15-30cm處為假菌絲狀或斑點狀的鈣積層,剖面中下部還可出現石膏澱積層與可溶鹽澱積層。剖面構型與棕鈣土近似,但乾旱程度稍低,淋溶略強,且因多發育子黃土母質,土層通常較深厚。灰鈣土土類劃分4個亞類,本區均有分佈。灰鈣土亞類具土類典型特徵;淡灰鈣土亞類較乾旱,表土有機質含量<1%;草甸灰鈣土亞類腐殖化作用強,底土有銹色斑紋;鹽化灰鈣土亞類鹽分聚明顯。

簡介


灰鈣土作為一個獨立土類,是原蘇聯學者C.C.涅烏斯特魯耶夫(Hеуструев)1980年在研究了中亞錫爾河舊奇姆肯特地方的土壤后首先提出的,認為是一種地帶性土壤。蘇聯學者A.B.羅扎諾夫總結了近50年俄羅斯和原蘇聯土壤學家對中亞地區所進行的土壤研究,於1951年出版了名著“中亞細亞灰鈣土”。1957年夏他來中國參加黃土高原綜合考察工作,中蘇土壤學者共同研究,確定在中國甘肅東部存在灰鈣土。50年代後期,中國科學院組織了對新疆的綜合考察,並將新疆西部伊犁谷地的地帶性土壤定為灰鈣土,認為其是原蘇聯北方灰鈣土帶向東延伸,故中國灰鈣土分佈不是連續的,它有東(即甘肅東部)、西(新疆伊犁谷地兩個分佈區,其間為荒漠土壤所間斷。
灰鈣土地區年平均氣溫約6~9℃,≥10℃積溫為2800~3100℃,年降水量200~300mm。但在降水年內分配上,其東西兩個分佈區有明顯的差異,東區主要集中於7~9月,這是季風氣候特點;而西區一年中降水較均勻,僅春季稍高一些,其自然植被東區為蒿屬—多中草類與蒿屬—豬毛菜等群落;而西區為蒿屬—短生植物(因春季降水較多)群落。灰鈣土分佈地區的地形為起伏的丘陵,以及由洪積—沖積扇組成的河谷山前平原及河流高階地等。成土母質以黃土狀物質為主。

概念定義


灰鈣土
灰鈣土
(一)灰鈣土的中心概念
灰鈣土一般認為是發育於暖溫帶荒漠草原黃土母質上,腐殖質含量不高,但染色較深,土壤剖面為分化不甚明顯的乾旱型土壤。 (二)灰鈣土的邊界定義
1、它與棕鈣土的區別:棕鈣土為溫帶荒漠草原的地帶性土壤,棕鈣土地帶平均溫度及積溫均較低,冬季寒冷,但草原成土過程仍清晰可見,即具有CaCO3聚集及腐殖質積聚過程。
2、它與荒漠土壤的區別:灰鈣土為荒漠草原性土壤,其表層具有明顯的淡色腐殖質層而缺乏荒漠化的表層。

成土環境


1.淋溶表聚交替進行。漠土的形成是在蒸發量大於降水量的情況下發生的,形成溶性物質的表聚作用,但由於灌水,既滿足了作物生長發育需要的水分,也不斷形成物質向下淋溶現象。如碳酸鈣,可溶鹽類有淋移趨勢,脫鹽淡化明顯;粘粒也有隨水下移的情況。
2.灰鈣土分佈區的地貌以黃土丘陵與河谷高階地為主,部分為低山,鄂爾多斯高原西部多為緩坡低丘。地下水位一般很深。成土母質以黃土及次生黃土為主,部分為洪積沖積物質。植被為乾旱草原,以多年生旱生禾草,強旱生小半灌木及耐旱蒿屬為主,植物種類隨降水不同而有差異。

形成過程


灰鈣土
灰鈣土
1、弱腐殖質積累過程:由於灰鈣土是荒漠草原的地帶性土壤,地面植被以半灌木蒿屬植物為主,其腐殖質積累過程已明顯減弱。但由於其具有季節淋溶及黃土母質特點,其腐殖質染色較深,腐殖質層擴散而不集中,一般可達50~70cm。
2、CaCO3在土體中的移動與聚積:灰鈣土的水分狀況比較乾旱,在西部地區的降水分佈比較均勻,加以黃土母質的特點,所以CaCO3在剖面中分佈曲線表現平緩,一般在剖面30~50cm處能觀察到假菌絲狀的CaCO3聚積。
3、剖面形態:灰鈣土特點為剖面發育微弱,但仍可見結皮層、腐殖質層、鈣積層及母質層等。灰鈣土典型剖面如圖。

理化性質


灰鈣土的原生漠土中,常累積大量石灰、石膏和可溶鹽。墾殖灌耕種植后,年灌水400-800立方米,從而根本改變了原來土壤水分狀況和物質遷移方向。原來漠土的含水量一般50克每千克左右,發展成灌漠土時,含水量可增至150-200克每千克,下層含水量高於上層。全剖面碳酸鈣含量差異不明顯,碳酸鈣、粘粒有下移趨勢,耕作層中脫鹽也明顯。灌漠土顆粒組成中,<0.002毫米的粘粒含量一般為11%-31%,粉砂含量14%-52%,2-0.02的砂粒含量25%-72%。灰鈣土腐殖質層平均厚度26.4厘米,有機質平均含量為10.9克每千克。分佈於低山區的灰鈣土,有機質含量可高達30克每千克左右。
灰鈣土
灰鈣土
因氣候乾旱,腐殖質積累不多,腐殖酸佔有機碳的百分數不超過45%,胡敏酸與富里酸的比值多為0.7-1.0,小於栗鈣上,而大於黃綿土。這兩組腐殖酸均以活性較高的鈣結合腐殖酸居多,據光密度測定,胡敏酸的分子較簡單。灰鈣土富含碳酸鈣,全剖面碳酸鈣含量一般為100-200克每千克;鈣積層的含量更高,多達150-250克每千克。甘肅蘭州一帶的灰鈣土,在鈣積層或鈣積層以下,有石膏澱積,石膏含量20克每千克左右。部分灰鈣土在鈣積層或鈣積層之下,還含有較多的可溶鹽分,全鹽量大於3克每千克,甚至有的大於10克每千克。灰鈣土呈鹼性,pH8-9,陽離子交換量不高,表層一般為7-11me/100g,向下降低。灰鈣土的化學組成在剖面層間無明顯變化,雖然硅、鐵、鋁率各地有一定差異,但仍比較一致,粘粒的硅、鐵、鋁率均在3左右。粘粒礦物以水雲母佔優勢,其次有高嶺石綠泥石,極少量石英表明灰鈣土的化學風化甚弱。

形態特徵


灰鈣土的全剖面顏色、質地、結構均較均一,但也出現表土層有砂,粘、壤土覆蓋,還有夾層型,如腰砂、腰粘、夾礫等土層變化,這些均是沖積扇末端交互沉積所形成。灰鈣土的剖面可分為腐殖質層,鈣積層及母質層三個發生層段。腐殖質層厚度平均為26.4厘米,呈灰黃棕色或淡灰棕色,亮度值較高。塊狀或碎塊狀結構,少數粒狀結構,植物根系較多。
地表常有2-3厘米厚的土質結皮,色澤灰暗,有較多的海綿狀孔隙。鈣積層位於腐殖質層之下,平均出現部位在31.7厘米左右,平均厚度為39.1厘米。土壤侵蝕較重地段,腐殖質層厚度減小,鈣積層部位升高,甚至接近地面。部分平坦地段,鈣積層可在地面下50厘米或80厘米的部位出現。鈣積層比腐殖質層及母質層緊實,塊狀結構,植物根系很少,在結構面或孔壁可見到白色假菌絲狀或斑塊狀石灰質新生體,有時還有少景雛形砂姜。母質層因母質類型不同,形態各異。黃土母質的比較疏鬆,有時可見少量的鹽結晶。洪沖積母質的則呈不同粒級的洪積沖積物疊加出現。

基本性狀


灰鈣土
灰鈣土
1、剖面構型:典型剖面構型為Al-Ah-ABk-C或Al-Ah-Bk-Cy等。
2、有機質含量、腐殖質組成,pH及CaCO3:灰鈣土有機質含量在9~25g/kg之間,因亞類不同而具有較大差異。腐殖質組成特點是H/F<1,這點顯著區別與棕鈣土與栗鈣土,pH值在8.5~9.5之間。鹽基飽和,但陽離子交換量一般不高,表層雜5~11cmol/kg之間。CaCO3含量為120~250g/kg。
3、機械組成分析:因地區不同有較大差異,新疆地區的灰鈣土質地一般較細,多為粘壤與中壤,東部地區(甘肅)的灰鈣土質地較粗,多為沙壤土和輕壤土。粘粒含量一般在80~120g/kg之間,粘粒累積最多的土層同鈣積層基本一致。
4、化學及礦物分析:灰鈣土的全量化學分析表明,礦物成分在剖面中移動不明顯,同母質比較,只是鈣、鈉、鉀有輕微移動,硅、鐵、鋁則比較穩定,但因其它元素的淋失,有相對積累的趨勢,剖面上部鐵、鋁的含量稍高於下部,粘粒的SiO2/R2O3=2.8~3.2,粘土礦物以水雲母為主,夾有少量蒙脫石、綠泥石、蛭石與高嶺石,表明土體的風化程度較低。

亞類劃分


根據主要成土過程表現程度及有關附加過程的影響,灰鈣土劃分為三個亞類,即普通灰鈣土、淡灰鈣土與草甸灰鈣土。
灰鈣土
灰鈣土
普通灰鈣土亞類為灰鈣土的典型代表,其表層有機質含量一般在11~20g/kg之間,腐殖質染色層厚達50~70cm,由普通灰鈣土亞類向淡灰鈣土亞類過渡,由於氣候逐漸變乾旱,有機質的積累也逐漸削弱,使淡灰鈣土亞類表層有機質含量一般不超過10g/kg,腐殖質染色體厚度也灰鈣土亞類薄,約為40~60cm;草甸灰鈣土亞類表層有機質含量變動於11~16g/kg,腐殖質染色層厚度大雨60cm;它一般同時伴隨有鹽化現象。
由於灰鈣土分佈地區範圍廣,東、西區灰鈣土性狀也有差異。例如鈣積層石灰含量蘭州地區灰鈣土比新疆地區的灰鈣土要稍高;蘭州地區灰鈣土中石膏積累作用不明顯,新疆地區的灰鈣土在剖面底層通常出現晶簇狀或纖維狀石膏,含量可達60g/kg上下;蘭州地區的灰鈣土一般無鹽漬化現象,即令有,那也是局部的,以重碳酸鹽為主,新疆地區灰鈣土中易溶性鹽含量較高,且以硫酸鹽為主,故在新疆地方土壤分類中,灰鈣土中增加了鹽化灰鈣土亞類。

利用與改良


灰鈣土
灰鈣土
灰鈣土目前有三種利用方式:(1)作為天然放牧場。這在新疆伊犁地區十分普遍,主要於春秋季節放牧用(以牧羊為主);(2)開墾為旱作農田,這在蘭州地區常見。為保持水分和提高地溫,蘭州地區還創造有“沙田”的利用方式,即在土壤表層鋪上粗砂和小卵石或碎石,以減少土壤表面蒸發,抵抗風蝕和提高地溫等,並有特殊的土壤耕作工具與耕作施肥制度。(3)在有水源條件地區開闢為灌溉農田。
用作天然牧場的灰鈣土當前普遍存在的主要問題是放牧利用過度,從而引起土壤侵蝕和土壤退化,應適當限制載畜量。作為旱作農田的灰鈣土主要種植春小麥。由於降水不足,一般產量不高,且極不穩定,有些已“退耕還牧”。作為灌溉農田的灰鈣土雖然獲得較高生產力,但由於長期連作,耕作粗放,導致土壤肥力降低,應當增加牧草及豆科作物比重,合理輪作,增施肥料,精耕細作,以不斷提高土壤肥力和作物產量。
灌漠土地處荒漠,生產脆弱而不穩定。生物覆蓋率低,種類少,絕大部分為沙漠和草場,農耕地星散分佈干戈壁沙漠中的綠洲內,林帶交錯,溝渠縱橫,灌溉發達。林帶較好的如甘肅臨澤的林木覆蓋率14.25%,從全局看,保護性林業比重很小,必須提高林草比重,草灌先行,喬灌結合,草場面積較大,但農牧結合不足,畜糞廄肥甚少農用。灰鈣土的灌溉農業發展較快,雖其面積較旱農地小,但在農業生產中佔有重要地位,是當地的穩產高產田。除一般糧食作物外,油料、瓜、果、甜菜啤酒花枸杞等特種經濟作物均能生長良好。當前的主要限制因素是土壤肥力較低,部分地區因地下水位上升而招致土壤次生鹽化。防治風沙危害,改進灌溉制度,以及節約用水,也不容忽視。3搞好護田林帶,林下種綠肥牧草,結合蓄水保墒,增高土壤水分涵蓄能力。通過增加地面覆蓋度多接納秋冬余水,貯水於土壤下層,使之成為有效的自然資源,同時地面植物產量增加,經農牧結合途徑,形成良性能量物質轉化,建成良性循環的綜合農業體系。