05(棕壤和褐土)

第五章棕壤与褐土棕壤与褐土是分布于我国的暖温带湿润森林和半湿润的干旱森林与灌木草原的淋溶土和半淋溶性土壤，一般处于高平原地形部位。包括吉、辽、鲁、冀、京、津、晋、陕等省、市、区，是我国北方的主要农业与水果产区。棕壤与褐土的共同特征第一，反映了温暖带湿润的森林与半湿润的森林灌木草原的腐殖质积累特性：即腐殖质含量不大，表聚程度较大，腐解程度较高；腐殖质—Ca2+的结合，使腐殖质一般呈微酸性至中性，并形成腐殖质—粘粒团聚体。无灰化过程。一般H/F≤1等。第二，都有粘化过程：棕壤淋淀粘化机械淋移淀积非碳酸盐母质；褐土以残积粘化为主碳酸盐母质。第三，由于强度的农业垦殖，具有一定的坡度地形和干湿季节交替明显的季风气候，因此土壤侵蚀现象比较普遍。棕壤与褐土的区别：棕壤无石灰反应褐土有石灰反应第一节棕壤棕壤是在暖温带湿润半湿润大陆季风气候、落叶阔叶林下，发生较强淋溶作用和粘化作用形成的土壤，土壤剖面通体无石灰反应，呈微酸性，具有明显粘化特征。总面积2015万hm2。一、分布与形成条件棕壤，又称棕色森林土，在欧洲分布广泛，如英、法、德、瑞典、巴尔干半岛和原苏联欧洲部分的南部山地等。在北美分布与美国东部，在亚洲主要分布于中国、朝鲜北部和日本。棕壤在中国的分布，纵跨辽东与山东半岛，带幅大致呈南北方向。另外，在半湿润半干旱地区的山地，如燕山、太行山、嵩山、秦岭、伏牛山、吕梁山和中条山的垂直带谱的褐土或淋溶土之上以及南部黄棕壤地区的山地上部有棕壤分布。1、气候条件棕壤区属于暖温带湿润气候，年均气温约5~15℃，≥10℃积温2700~4500℃，降水量为500~1200mm，干燥度在0.5~1.4之间。具有明显的季风影响，降水量主要集中于夏季。棕壤上的落叶阔叶林（山东区阜）2、气候条件棕壤所处地形多属低山、丘陵、低岗和高低，成土母质有各种岩石残积物及坡积物，黄土状物质等。自然植被是以辽东栎为代表的落叶阔叶林，间有针阔叶混交林，但原生植被多不复存在，而为天然次生林和人工林所代替，以栎属和松属为主，其中有辽东栎、蒙古栎、麻栎、油松、赤松等，也有人工栽培的落叶松和红松等。许多地区已垦为农田或建成果园。3、地形、母质及植被二、棕壤的成土过程、剖面形态、基本形状与诊断特征（一）棕壤的形成过程棕壤的形成过程的基本特点是：有明显的淋溶作用、粘化作用和较强烈的生物积累作用。1、淋溶作用：棕壤在风化过程和有机质矿化过程形成的一价（Na+、K+）矿质盐类均已淋失，二价（Ca2+、Mg2+）盐类除为土壤胶体吸附外，游离态的大部分淋失，故土壤一般呈中性偏酸、无石灰反应，盐基不饱和。高价的Fe、Al、Mn则有部分游离，铁锰游离度分别在25%~30%和50%~70%，并有明显淋溶淀积现象，在剖面的中、下部结构体表面呈棕黑色铁锰胶膜形态。2、粘化作用：在温暖湿润的气候条件下，化学风化较强烈，土壤发生粘化作用，包括土壤中粘粒的形成和粘粒在土壤中积聚两个方面，即残积粘化和淋移淀积粘化。前者是土体内风化作用所形成粘粒的就地积聚，后者是风化和成土作用形成的粘粒矿物，分散于土壤的水分中成为悬液，沿结构间的缝隙或其它大的孔隙随水下移，至一定深度，由于水分减少，粘粒淀积，或是带负电荷的粘粒在盐基较多的下层电性被中和而凝聚，从而使粘粒在下层积聚，形成了粘粒淀积层。所以淋移粘化分布的剖面层位较低。棕壤的粘化作用，一般以淋移淀积粘化为主，残积粘化为辅。粘粒淀积层的特点，一是在结构体表面可以看到光学定向的粘粒胶膜；二是淀积层中粘粒含量要比上部淋溶层高，Bt层的粘化系数≥1.2。剖面中、下部粘粒(0.002mm)含量与表面之比1.23、生物积累作用：棕壤在湿润气候条件和森林植被下，生物积累作用较强。表现在：（1）在湿润的森林植被下形成大量的有机质或腐殖质的积累，特别积聚于表层。（2）棕壤虽然因淋溶作用而使矿质营养元素淋失较多，但由于阔叶林的存在，以枯枝落叶形式向土壤归还Ca、Mg等盐基较多，可以不断补充淋失的盐基，并中和部分有机酸，因而使土壤呈中性和微酸性，而没有灰化特征。这种在土壤上部土层中强烈进行着灰分元素的积聚过程，使棕壤在其形成过程中，创造和保持了较高的自然肥力。（3）在木本植物及湿润气候条件下，形成的腐殖质以富里酸为主，H/F为0.47~0.82；开垦耕种后形成胡敏酸的量则有所增加。（二）剖面的形态棕壤在上述成土条件和成土作用下，形成的剖面基本层次构造是O-A-Bt-C；O层：枯枝落叶层，开垦以后，此层即消失；A层：腐殖质层，一般厚度15~25cm，暗棕色，腐殖质含量1%~3%，多为细沙壤土，粒状或屑粒结构，疏松、根多、无石灰反应；Bt层：粘化淀积层厚度50~80cm，干时亮棕色，湿时暗棕色，质地粉质壤土—粘壤土，核状结构，紧实，根系少，结构体表层有胶膜和少量SiO2粉末，无石灰反应，有铁子；C层：母质层，因母质类型不同而有较大差异，但多是非碳酸盐风化壳。（三）基本性状与诊断特征1、剖面构型：如前所述，棕壤的剖面层次构造为O2（O1）-A-Bt-C型。2、剖面通体呈不同程度的棕色。3、土壤阳离子交换量为15~30cmol（＋）/kg，交换性盐基以Ca2+为主，其次为Mg2+，而Na+、K+甚少；盐基饱和度多在70%以上，同一剖面没有明显变化，而不同亚类之间变化较大。土壤呈中性—微酸性反应，pH为5.5~7.0，无石灰反应。4、土壤机械组成：土壤质地因母质类型不同而变化较大，发育于片岩、花岗岩等岩石风化残积物上的棕壤质地较粗，表土层多为沙壤土或壤质沙土，剖面中部多为粉质壤土，而坡积物或黄土状母质发育的棕壤，质地较细，表层为粉质壤土，剖面中部为粘壤土或更粘。但总的来说，在发育良好的棕壤中，由于粘化作用而使淀积层质地普遍偏粘。5、矿物分析：棕壤的粘土矿物以水云母为主，还有一定量的蒙脱石、高岭石和少量的蛭石与绿泥石。粘粒、铁锰等均有明显淋溶淀积现象，即其含量有随深度而增加的趋势，铁锰的游离度较高。褐土则上下变化不大，不论是铁锰的游离度或活化度均较棕壤低，这也是棕壤和褐土的区别之处。6、土壤水分物理特性：发育良好的棕壤，特别是发育于黄土状母质上的棕壤，质地细，凋萎系数高，达10%左右，田间持水量亦高，达25%~30%，故保水性能好，抗旱能力强。棕壤的透水性较差，尤其是经长期耕作后形成较紧的梨底层，透水性更差。在坡地上降水由于来不及全部渗入土壤而产生地表径流，引起水土流失，严重时，表土层全部侵蚀掉，粘重心土层出露地表，肥力下降；在平坦地形上，如降水过多，表层土壤水分饱和，会发生澥、涝现象，作物易倒伏，生长不良。三、棕壤的亚类划分及其特征棕壤根据其主要成土过程所表现的程度和有关附加成土过程的影响可划分为棕壤、酸性棕壤、白浆化棕壤、潮棕壤和棕壤性土五个亚类，这里介绍棕壤四亚类的剖面形态参见下图。（一）棕壤它是最近似于棕壤中心概念的亚类，土壤剖面构型为（O）-A-Bt-C，其它可参考上述典型的剖面形态及其诊断特征。（二）酸性棕壤酸性棕壤是一种盐基不饱和，具有较强的酸性，但又无灰化特征的棕壤，有如下特点：1、酸性棕壤多发育在花岗岩、片麻岩、混合岩、石英岩、非钙质沙页岩的残积、坡积物上，常含有较多的石块和沙砾，质地偏沙，且不均一，多为壤质沙土至沙壤土，有时甚至出现沙土。2、剖面构型一般为A-（Bt）-C型。A层较厚，一般为30cm左右，B层不很发育。没有明显的粘粒和铁锰淀积。3、酸性棕壤的阳离子交换量变化很大，一般是表层大于下层，表层可达20~40cmol/kg克土表层以下迅速降低到7~14cmol/kg。土壤呈酸性至微酸性，pH值多在4.5~6.0之间，是棕壤地区酸性最强的土壤。4、粘土矿物以高岭石、蛭石和绿泥石为主，有一定量的水云母和少量蒙脱石。粘粒的化学组成中，SiO2的含量低于普通棕壤，而Al2O3和Fe2O3略高于普通棕壤，故硅铁率和硅铝率都明显小于普通棕壤。（三）白浆化棕壤白浆化棕壤是指腐殖质层或耕层以下具有“白浆层”（E）的棕壤，这是区别于棕壤其它各亚类最重要特征。相当于美国土壤系统分类中的舌状湿润淋溶土与弱度发育湿润淋溶土，联合国土壤分类中漂白淋溶土。白浆化棕壤主要分布与低山丘陵、岗地的缓坡及波状平原，并与普通棕壤呈镶嵌状分布。成土母质为坡积物、洪积物、黄土状沉积物和冲积坡积物。其主要特征是：1、剖面层次构造为A-E-Bt-C型。在腐殖质层或耕层以下有一个白浆层（E），结构不明显或略呈片状结构，多无铁子；淀积层多呈棕色，质地粘重，棱块状结构，结构面有明显的铁锰胶膜和SiO2粉末。2、质地剖面呈明显的“二层性”，即表层和白浆层质地偏沙，而淀积层质地偏粘。这是造成土壤季节性滞水饱和或发生侧渗而发生白浆化过程的重要原因。3、阳离子交换量为6~23cmol/kg，白浆层较上、下层均低；盐基饱和度偏低，通常为48%~91%，水解性酸和交换性酸均较普通棕壤高，分别为1~17cmol/kg和0.01~3.0cmol/kg，但低于酸性棕壤，水浸液pH5.3~6.8，表层和白浆层略低于淀积层，而盐浸液pH则变化不大，说明淋溶作用不强。4、白浆化棕壤的土体化学组成在剖面中分异明显。白浆层及其上层的硅铁率较大，通常为37.6~67.1，而淀积层较小，通常为22~35；硅铝率也有同样的变化趋势，而白浆化棕壤的粘粒硅铝率2.50~3.00，在同一剖面中比较一致，剖面无分异。（四）潮棕壤主要特征与普通棕壤相同，但由于其分布于丘陵坡地的坡脚和山前倾斜平原，地形平坦，地势较低，地下水位3~4m雨季可短期上升到3m以内，使底土层产生潴育化过程，常有锈纹锈斑和铁锰结合。相当于美国土壤分类中的潮湿弱发育湿润淋溶土，联合国土壤分类中的潜育淋溶土，其主要特征是：1、土层深厚，一般超过1m，上下层均为壤质土，通透性较好，易耕作2、养分含量丰富，保肥性好。有机质含量较高，达15g/kg~20g/kg，甚至更高，全氮和全磷均大于1g/kg，全钾大于20g/kg，阳离子交换量也超过20cmol(+)/kg。3、土壤水分也较丰富，一般不出现旱涝现象。底层土壤受季节性地下水影响，故有锈斑出现。在辽宁东部山区部分地区。由于受侧渗水的影响，春季土壤发生冷浆现象。（五）棕壤性土处于弱度发育阶段剖面分化不明显的一类棕壤，土层薄AC型石质性粗骨性四、与相关土类的区分1、棕壤与褐土的区别：褐土分布于暖温带半湿润地区，在剖面中有明显的CaCO3积聚；粘化作用以残积（余）粘化为主，而淋溶淀积粘化作用不明显，粘化层次出现部位稍高，层次厚度小；pH值中性到微碱性，SiO2/Al2O3等分子比率都大于棕壤，而铁锰的游离度和活化度明显低于棕壤。2、棕壤与暗棕壤的区别：暗棕壤多分布与温带湿润地区，腐殖质层厚，土壤颜色暗；粘化系数低于棕壤。3、棕壤与黄棕壤的区别：黄棕壤处于北亚热带湿润地区，森林植被下凋落物层很薄（仅1cm左右），土壤有机质含量低；矿物质化学风化和淋溶、淋移作用强烈，土壤具有弱富铝化特点、粘粒硅铁铝率低于棕壤，游离铁的含量高（大于20g/kg）。4、棕壤与黑土的区别：黑土分布在温带湿润地区，土壤有机质积累多（达50-100g/kg）并且在草原化草甸植被类型下腐殖质层深厚（达30~70cm，厚者达70~100cm）。五、棕壤的利用与改良棕壤分布区气候条件优越，广泛适合于小麦、玉米、高梁、花生、甘薯等多种农作物，以及多种树木和果树的生长，具有较大科依业、林业利用价值。棕壤上的苹果圆（山东邹县）（－）棕壤的农业利用、管理和改良1．利用：棕壤适宜的利用方式和农业利用价值因亚类的不同而有很大的差异。棕壤中农业利用最大的是潮棕壤亚类，处于坡脚平地，地表平坦、土层深厚、质地适中、水分条件优良，既可种植玉米、高梁等大田作物，又可种植小麦、棉花、蔬菜、水稻等，是棕壤地区高产稳产土壤。丘陵地区的（普通）棕壤上层深厚，土壤水分状况较好，保水保肥性能好，增产潜力大。但它通透性差，有一定的水土流失现象，农业利用价值较潮棕壤亚类稍差。主要种植大田农作物，如玉米、高粱、大豆等。酸性棕壤和白浆化棕壤的农业利用价值较差，它们或酸、或瘦、或薄，土壤质地过沙或过粘，存在限制因素较多，对